JPH01248675A

JPH01248675A - イメージセンサおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH01248675A
Application number: JP63077396A
Authority: JP
Inventors: Michio Arai; 三千男荒井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1989-10-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、光導電膜を用いたイメージセンサに関する。

〈従来の技術〉ファクシミリ等には、光導電膜を用いたイメージセンサ
が使われている。

従来、光導電膜の材料としては、原稿寸法とほぼ同一程
度まで大面積化が可能なアモルファスシリコン、Ｃｄ５
−ＣｄＳｅ等が用いられており、これらの光導電膜は、
完全密着型イメージセンサあるいは正立等倍レンズ使用
型イメージセンサ等の密着型イメージセンサに使用され
る。

しかし、これらの光導電膜材料には、以下のような問題
点がある。

アモルファスシリコン光Ｊ’！膜は、ＰＩＰ。

ＮＩＮ、ＮＩ等のような多層構造となるため生魔性が低
い。　また、プラズマＣＶＤ法により成膜するためコス
ト°が高く、しかも、多数の大型基板（Ａ４、Ｂ４サイ
ズ等）に均一な成膜を行なうことが困難である。　さら
に、プラズマＣＶＤ法ではフレークが生じ易く、欠陥の
ない膜を得ることが困難である。

また、Ｏ，、Ｈ，Ｏ等の表面吸着により、膜が不安定と
なり易い。

Ｃｄ５−ＣｄＳｅ光導電膜は、光応答速度が８〜１０ｍ
５ｅｃと遅いため、高速タイプのファクシミリやカラー
の読み取りが困難である。　また、変換効率の一定な膜
が得難く、歩留りが悪い。

アモルファスシリコン、Ｃｄ５−ＣｄＳｅ等を光導電膜
に用いる際に生じる上記問題点を解決するために、本発
明者等は（ＴｉＢｒ）、　（Ｔｉｔ）　ｌ−Ｘから形成
される光導電膜を有するイメージセンサを提案している
（特願昭６２−２９２８３９号）。

〈発明が解決しようとする課題〉（Ｔｉｅｒ）Ｘ（Ｔｉｌ）、−３ｌから形成される光導
電膜は光応答速度が′１５０μｓｅｃ以下と速いもので
あるが、上記用途に用いられるイメージセンサの光導電
膜にはさらに高速の光応答速度が要求されている。　ま
た、多階調の原稿に対し高い再現性を得るために、さら
に良好な充電変換特性が要求されている。

本発明の目的は、光応答速度が速く、光電変換特性の良
好なイメージセンサを提供することにある。

く課題を解決するための手段〉このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、光の入射により導電率が変化する
光導電膜を有するイメージセンサであって、前記光導電
膜がＩ　ｎ　Ｐ　＋ｃ　Ｓ　１−Ｘ　　（ただし、０．
１５≦ｘ≦０．７０）から形成されているイメージセン
サである。

また、本発明は、このようなイメージセンサを製造する
に際し、光導電膜を有機金属ＣＶＤ法により成膜するイ
メージセンサの製造方法である。

以下、本発明の具体的構成を、詳細に説明する。

本発明のイメージセンサの好適実施例を、第１図および
第２図に示す。

第１図および第２図に示される本発明のイメージセンサ
１は、基板３上に、導光窓１０を有する透明導電膜６、
共通電極４、光導電膜２および個別電極５を順次有し、
基板３の光導電膜２の反対側に、光源フと正立等倍レン
ズアレイ８とを有する。

イメージセンサ１は、光源７から照射され原稿９の表面
上で反射された光を、王立等倍レンズアレイ８により導
光窓１０内の光導電膜２に導いて光導電膜２の導電率を
変化させ、この光導電膜２を介して対向する導光窓１０
内の透明導電膜６と個別電極５との間に生じる電流の変
化を読み取り、原稿９表面の濃度分布による反射率の強
弱を電流の強弱に変換するものである。

本発明では、光導電膜２をＩｎＰ、Ｓ、□から形成する
。　ただし、０．１５≦ｘ≦０．７である。

Ｘが上記範囲未満となると、穆動度が小さくなり、光応
答速度が低下する。

Ｘが上記範囲を超えると、光感度の長波長側に移動する
ため、緑色光、特に５５５ｎｍの光に対し、感度が低下
してしまう。

なお、光導電膜２は、Ｉｎ％ＰおよびＳのみから形成さ
れることが好ましいが、不純物としてＴｉ２、Ｚｎ、Ｓ
ｔ％Ｓｎ、Ｃｄ等が全体の５ｗｔ％以下含有されていて
もよい。

このような光導電膜は、通常、ＩｎＰつＳ、・−０の多
結晶膜である。

また、光導電膜２の膜厚は、一般に０．１〜５μｍ１特
に０．５〜１．０μｍ程度とすることが好ましい。

本発明のイメージセンサ１の光導電膜２は、膜質の再現
性が良好なことおよび高い移動度が得られることから、
有機金属ＣＶＤ法により成膜されることが好ましい。

有機金属ＣＶＤ法は、有機金属化合物や有機金属錯体を
反応ガスとして用いる化学蒸着（ＣＶＤ）法であり、原
料ガスを所定の温度に加熱した基板上に導入して、所望
の化合物の薄膜を成膜するものである。

本発明では、Ｉｎの原料ガスとしてトリエチルインジウ
ム等のトリアルキルインジウム等を、Ｐの原料ガスとし
てホスフィン等を、Ｓの原料ガスとして硫化水素等を用
いることが好ましい。

これら各原料ガスの流量は、Ｉｎ、ＰおよびＳのものに
おいて、それぞれ０．１〜１１０３ＣＣ程度であること
が好ましい。

また、キャリアガスとしてはＨ２等を用いることが好ま
しく、その流量は１００〜２０００ＳＣＣＭ程度である
ことが好ましい。　そ　して、基板の温度は４００〜７
００を程度、動作圧力は０．１〜ＩＴｏｒｒ程度とする
ことが好ましい。　なお、この場合の光導電膜が成膜さ
れる基板とは、後述する基板３、共通電極４、透明導電
膜６等である。

なお、本発明のイメージセンサの光導電膜は、上記の有
機金属ＣＶＤ法に限らず、スパッタ法、蒸着法、スクリ
ーン印刷法等によっても成膜することができる。

基板３は、光源７から照射される光の透過率が高いもの
であれば特に制限はないが、通常、板ガラスや石英、各
種樹脂等で形成される。

基板３の厚さは、通常０．５〜３ｍｍ程度である。

共通電極４は、原稿９からの反射光を個別電極５に導く
ために導光窓１０を有し、かっ迷光を防ぎ高い分解能を
得るために不透明材質で形成され遮光板の機能を有する
。

導光窓１０の寸法は、個別電極５の寸法に対応するが、
通常５０ｘ５０μｍ〜２００ｘ２００μｍ程度である。

なお、後述する透明導電膜を共通電極として用い、上記
の機能を有する遮光板を別に設けてもよい。　この場合
、遮光板の材質としては、Ｃｒ％Ｍｏ等の金属あるいは
Ｓｔ等の非導電物質であってもよい。

また、共通電極４の材質としては、Ｃｕ、Ｃｒ％Ｎｉ、
Ｐｔ等を用いればよい。

個別電極５の配設密度は、画素数に対応し、通常、６〜
１６個／　ｍ　ｍ程度である。

個別電極５の材質としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｔ等
を用いればよい。

共通電極４および個別電極５の間には所定の電圧が印加
され、光導電膜２の導電率変化に応じた電流が両電極間
を流れる。

透明導電膜６は、共通電極４と接触して設けられ、光導
電膜２の光受光部パ分を介して個別電極５と対向してい
るため、光導電膜２の導電率変化に応じた電流は、主と
して透明導電膜６および゛個別電極５間を流れる。

透明導電膜６の材質としては、ＩＴＯ。

ＮＥＳＡ等を用いればよい。

光源７としては、省スペース、低消費電流であることな
どから、ＬＥＤを用いることが好ましい。

本発明では、光導電膜２の材質にＩｎＰＸＳ＋−−（た
だし、０．１５≦ｘ≦０．７）を用いるので、感光性の
点で、緑色発光ＬＥＤを用いることが好ましく、特に発
光スペクトルの波長が５５５ｎｍ程度の波長の緑色発光
ＬＥＤを用いることが好ましい。

王立等倍レンズアレイ８は公知のものを用いればよく、
また、これに替え、ファイバレンズアレイ等を用いても
よい。

第３図および、第４図に、本発明のイメージセンサの他
の好適実施例を示す。

これらの図に示されるイメージセンサ１は、基板３上に
光導電膜２を有し、この光導電膜２を挟んで共通電極４
および個別電極５が基板３上に設けられる。

この場合の各部材の構成および作用は、第１図および第
２図の説明にて前述したこととほぼ同様である。

第５図および第６図に、本発明のイメージセンサのさら
に他の好適実施例を示す。

これらの図に示されるイメージセンサ１は、いわゆる完
全密着型のものであり、正立等倍レンズアレイ等の光学
系を用いないものである。

イメージセンサ１は、基板３の上側に光源７を有し、基
板３の下面に共通電極４、光導電膜２、透明導電膜６お
よび個別電極５を順次有し、さらにこの個別電極５の下
面に透明保護層１１を有する。

共通電極４、光導電膜２および透明導電膜６には、光源
フから照射された光を原稿９に導くための導光窓１０が
設けられる。

光源７から照射された光ば、導光窓１０を通って原稿９
の表面で反射して光導電膜２に達する。　この後は、前
述した実施例と同様にして、原稿９表面の濃度分布を電
流の強弱に変換するものである。

この実施例において、透明保護層１１は、各部材を原稿
９の接触から保護するために設けられ、その厚さは３〜
１５μｍ程度であることが好ましく、その材質としては
、５ｉｎ２　、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４．５ｉＣＸＯ，
Ｎ、、ＳｉＢ、Ｏ，Ｎｚｓ　５ｉＢｘＯ，−、、Ｓ　ｉ
Ａ　Ｉ　ＨＯｌ−ｘ　、Ｔ　ａ　ｘ　Ｏｓ等を用いれば
よい。

〈発明の効果〉本発明のイメージセンサは、ＩｎＰ、ｌＳ、−ｘからな
る光導電膜を有する。

このため、本発明のイメージセンサは応答速度が速く、
高速ファクシミリ等に好適に用いることができる。　ま
た、光電変換特性が良好であるため、多階調の原稿に対
し、良好な再現性を得ることができる。

このような効果を有する本発明のイメージセンサは、特
にその感光性から、緑色発光ＬＥＤと組合わせて好適に
使用することができる。

本発明者等は、本発明の効果を確認するため、以下に示
す実験を行なった。

［実験例１］５０ｘ２５０ｍｍの石英基板上に、有機金属ＣＶＤ法に
より膜厚０．７μｍの光導電膜を成膜した。　組成はＩ
　ｎ　Ｐｏ、ｓ　Ｓｏ、ｓであった。

原料ガスおよびその流量は、下記のとおりである。

Ｉｎ　（Ｃ２）（５）３　　　　　１３ＣＣＭＰ）Ｉ、
　　　　　　　　　　０．５ＳＣＣＭＨ２Ｓ　　　　　
　　　　　０．５ＳＣＣＭなお、キャリアガスはＨ２と
し、その流量は５００ＳＣＣＭとした。　また、動作圧
力は０．４Ｔｏｒｒ、基板温度は５５０℃とした。

この光導電膜を、第４図に示すように対向するＣｕ製電
極゛で挟んで光電変換素子を形成し、光波長に対する相
対感度を測定した。

なお、Ｃｕ製電極は蒸着法により１．５μｍ厚に形成し
、ウェットエツチングにより所定のパターンとした。　
エッチャントには、２０％）１２ＳＯ４，１０％Ｃｒｙ
３水溶液を用いた。

また、エツチングレートは２μｍ／ｍｉｎであった。

結果を第７図に示す。

第７図に示される結果から、ＩｎＰｏ、ｓＳＯ，Ｓから
なる光導電膜は緑色部に最大感度を有し、緑色発光ＬＥ
Ｄを用いたイメージセンサに好適に適用可能であること
がわかる。

［実験例２］実験例１で作製した光電変換素子を用いて、光源として
波長５５５ｎｍの純緑色発光ＬＥＤを用い、光強度に対
する光電流を測定した。

なお、印加電圧は、１０ｖとした。

結果を第８図に示す。

第８図に示されるように、Ｉ　ｎ　Ｐａ、ｓ　Ｓｏ、ｓ
からなる光導電膜は、光強度に対して光電流がほぼ直線
的に増加し、イメージセンサに好適に用い得ることが明
らかである。

［実験例３］発色波長５５５ｎｍのＧａＰ−ＬＥＤを用い、Ｉ　ｎ　
Ｐ　Ｘ　Ｓ　ｌ−ＸのＸを変化させて相対感度および移
動度を測定した。

結果を第９図に示す。　第９図に示される結果から、本
発明のイメージセンサに用いる光導電膜（０，１５≦ｘ
≦０．７）は、感度が高く、しかも移動度が大きい、す
なわち光応答速度が速いことがわかる。

［実験例４］上記の光電変換素子を用いて、光照射に対する応答速度
（立ち上がりおよび立ち下がり）を測定した。

光源として、発光波長５５５ｎｍのＧａＰ−ＬＥＤを用
いた。

立ち上がり時間は１０ｔｌｓｅｃ以下、立ち下がり時間
は２０μｓｅｃ以下であった。

この結果、本発明のイメージセンサに用いる光導電膜は
光応答速度が速く、高速ファクシミリ等に好適に適用し
得ることがわかる。

［実験例５］上記実験例１に準じて第４図に示す構成のイメージセン
サを作製し、特性を測定した。

このイメージセンサの細目および特性を、下記表１に示
す。

表　　　　　　　１素子数　　　　　　１７２８画素素子密度　　　　　８画素／　ｍ　ｍ光感度　　　　　　Ｏ，フμＡ　／　１　ｘ分光感度　
　　　　５５５ｎｍＳＮ比　　　　　　１０：１以上素子間ばらつき　　±１０％以下光応答速度　　　　０．８ｍ５ｅｃ以下上記表１におい
て、光感度は、印加電圧１０Ｖで光源として緑色発光Ｌ
ＥＤ　（波長５５５ｎｍ）を使用した場合のものであり
、分光感度は、ピーク波長を示す。　また、Ｓ／Ｎ比は
白黒２値のものであり、光応答速度はピーク照度１００
ルクスのときのものである。

表１に示される結果から、本発明のイメージセンサは、
特性が良好であることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図および箪３図は、本発明のイメージセンサの好適
実施例の平面図であり、第２図および第４図は、それぞ
れ第１図および第３図に示すイメージセンサのＴＩ　−
１１線およびＩＶ　−ＩＶ線断面図である。第５図は、本発明のイメージセンサの他の実施例の縦断
面図であり、第６図は、第５図に示すイメージセンサの
底面図である。第７図は、光の波長と相対感度との関係を表わすグラフ
、第８図は、光強度と電流量との関係を表わすグラフ、
第９図は、光導電膜の組成と相対感度および移動度との
関係を表わすグラフである。符号の説明１・・・イメージセンサ、２・・・光導電膜、３・・・基板、４共通電極、５・・・個別電極、６・・・透明導電膜、７・・・光源、８・・・光学系、９・・・原稿、１０・・・導光窓、１１・・・透明保護層特許出願人　ティーデイ−ケイ株式会社Ｆ　Ｉ　Ｇ、　
１Ｆ　Ｉ　Ｇ、　２ＦＩＧ、３ＦＩＧ、４ＦＩＧ、６ＦＩＧ、７／− 液　　　表（ｎｍ）ＦＩＧ、８光　弾度（ｌ×）オ目　ヌ寸　　肩寥　Ｋ＜よ−）移動層（ｃｍ″／Ｖ’ｓｅｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光の入射により導電率が変化する光導電膜を有す
るイメージセンサであって、前記光導電膜がＩｎＰ＿ｘＳ＿１＿−＿ｘ（ただし、０．１５≦ｘ≦０．７０）から形成されてい
るイメージセンサ。
（２）前記光が、緑色発光ＬＥＤから照射されるもので
ある請求項１に記載のイメージセンサ。
（３）請求項１または２に記載のイメージセンサを製造
するに際し、光導電膜を有機金属ＣＶＤ法により成膜す
るイメージセンサの製造方法。