JPH02280373A - マトリックス駆動型イメージセンサー - Google Patents

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、マトリックス駆動型イメージセンサ−に関し
、詳しくは、光電変換素子がアモルファスシリコンを用
いて形成されたフォトダイオードとブロッキングダイオ
ードの対からなり、このブロッキングダイオードの遮光
手段に特徴を有するマトリックス駆動型イメージセンサ
−に関する。

〔技術の背景〕

ファクシミリ、スキャナー等のように画像情報の読み取
り手段を備えた装置においては、従来、ＣＯＤイメージ
センサ−１ＭＯ８型イメージセンサ−等の固体イメージ
センサ−が用いられているが、これらのイメージセンサ
−は、画像情報を縮小する光学系が必要とされるため、
装置の小型化が困難である問題がある。

しかるに、最近、原稿の読み取り幅と同一のサイズを有
し、原稿に近接させて画像情報を１：１の等倍像で読み
取る密着型のマトリックス駆動型イメージセンサ−が開
発された。斯かるマトリック、ス駆動型イメージセンサ
−によれば、縮小用の光学系が不要となるため、装置の
小型化を十分に達成することが可能となる。

斯かる密着型のマトリックス駆動型イメージセンサ−は
、材料、光電変換・走査モード、光学系等の観点からい
くつかの型式に分けられるが、中でも加工性に優れ、膜
の半導体としての性質が制御しやすく、しかも大面積化
、長尺化が可能なアモルファスシリコン薄膜を用い、画
素数の割に駆動用ＩＣの数と接続線数が少なくて済む蓄
積型のマトリックス駆動型アモルファスシリコンイメー
ジセンサ−が注目されている。

この蓄積型のマトリックス駆動型アモルファスシリコン
イメージセンサ−は、画像情報に応じた光量を画素ごと
に受光して光電変換する複数個のフォトダイオードをア
レイ状に配設し、隣接する画素間のクロストークを防止
するために、各フォトダイオードと対向してブロッキン
グダイオードを接続してマトリックス結線をした構造を
なしてふり、蓄積期間の間フォトダイオードを逆バイア
ス状態に保持するとともに、他の画素から分離するよう
にしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかして、ブロッキングダイオードに光が照射されると
これに流れる光電流によりフォトダイオードの受光機能
が阻害される問題がある。

斯かる観点から、本発明者は、フォトダイオードおよび
ブロッキングダイオードをアモルファスシリコンを用い
て形成する薄膜形成の一連の工程の中で、ブロッキング
ダイオードを遮光する遮光膜を形成する手段について鋭
意研究を重ねてきた。

具体的に説明すると、第４図および第５図に示すように
、センサー基板１０の光電変換素子が設けられた側から
光照射するタイプのものにおいては、上部電極１３にお
けるブロッキングダイオードＢを構成する領域上に遮光
膜１６を重ねて形成する手段、第６図に示すように、セ
ンサー基板１０の光電変換素子が設けられた側とは反対
側から光照射するタイプのものにおいては、下部電極１
１とセンサー基板１０との間におけるブロッキングダイ
オードＢを構成する領域に重なる状態に遮光膜１６を形
成する手段について鋭意研究を重ねてきた。なお、１２
は半導体層である。

しかし、ここで、新たな問題のあることが判明した。す
なわち、上記の構成では、薄膜形成の工程数が増加する
ため製造コストの上昇を招来する問題がある。また、特
に第６図の構成では、薄膜形成およびパターニング工程
によって歩留りが低下する問題がある。

本発明は、以上の如き事情に基づいてなされたものであ
って、その目的は、簡単な構成でかつ高い歩留りでブロ
ッキングダイオードの遮光膜を形成できるマトリックス
駆動型イメージセンサ−を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、センサー基板上に、複数の光電変換素子と、
これらの光電変換素子からの出力信号を外部に取り出す
ためのマトリックス配線部とが配設されてなり、前記光
電変換素子が、アモルファスシリコンを用いて前記セン
サー基板上に形成されたフォトダイオードとブロッキン
グダイオードの対からなるマトリックス駆動型イメージ
センサ−において、透過率５％以下の遮光膜を設けた透
明基板を、前記センサー基板に重ね合わせて固定するこ
とにより、前記ブロッキングダイオードを遮光したこと
を特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、透過率５％以下の遮光膜を設けた透明
基板をセンサー基板に重ね合わせて固定することにより
光電変換素子を構成するブロッキングダイオードを遮光
する構成であるので、簡単な製造工程でブロッキングダ
イオードを実用上十分に遮光することができる。

また、遮光膜は、スクリーン印刷法等により簡単に形成
することができるので、複雑な薄膜形成工程およびバタ
ーニング工程を増加させることがなく、しかも歩留りの
低下を招来することもない。

さらに、遮光膜を設けた透明基板により、光電変換素子
を保護することも可能であるので、光電変換素子の信頼
性、耐久性の向上を図ることもできる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

（実施例１） 本実施例に右いては、センサー基板上に、複数の光電変
換素子と、これらの光電変換素子からの出力信号を外部
に取り出すためのマトリックス配線部とが配設されてな
り、光電変換素子が、アモルファスシリコンを用いてセ
ンサー基板上に形成されたフォトダイオードとブロッキ
ングダイオードの対からなるマトリックス駆動型イメー
ジセンサ−において、ブロッキングダイオードの遮光膜
を以下のようにして構成する。

すなわち、第１図および第２図に示すように、センサー
基板１０の光電変換素子が設けられた側から光照射する
構成とする場合においては、ブロッキングダイオードＢ
に対向する所定位置に透過率５％以下の遮光膜３０が形
成された透明基板２０を、透明な接着剤により、センサ
ー基板１０に光電変換素子が設けられた受光側から重ね
合わせて固定することにより、各ブロッキングダイオー
ドＢを遮光膜３０により遮光する。４０は接着剤層であ
る。

透明基板２０としては、ガラス板、プラスチック板等を
用いることができる。しかし、熱膨張係数を考慮してそ
り等の変形を防止する観点からは、センサー基板ｌＯと
同様の材質のものを用いることが好ましい。

遮光膜３０の形成手段としては、以下の態様を採用する
ことができる。

（１）　　クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（ＡＩ）等の
金属の薄膜をスパッタ法、蒸着法等により透明基板２０
上に形成し、次いでこれをパターニングすることによっ
て遮光膜３０を形成する。

（２）　スクリーン印刷法により、不透明インク等を透
明基板２０上に印刷して遮光膜３０を形成する。

特に、上記（２）の態様によれば、遮光膜３０をきわめ
て簡単に形成することができる。

遮光膜３０の透過率は、５％以下であれば実用上十分で
あり、特に１％以下であると一層優れた遮光性が発揮さ
れる。

透明基板２０をセンサー基板１０に固定するための接着
剤としては、シリコン系接着剤を好適に用いることがで
きる。接着剤層４０は、第１図のように透明基板２０と
センサー基板１００間隙の全体に形成されていてもよい
し、必要な部分例えば両端部のみに形成されていてもよ
い。また、接着剤を用いるほか、両面テープにより固定
する手段、ビス等の機械的な固定手段等を採用してもよ
い。

透明基板２０上の遮光膜３０と、センサー基板１０上の
ブロッキングダイオードＢの上面との間の間隙は、適宜
窓められるが、原稿の光像をフォトダイオード八に結像
させるための光学系によってブロッキングダイオードＢ
に光が入射しない状態であることが肝要である。

なお、本実施例の光電変換素子は、例えば次のようにし
て形成することができる。

まず、ガラス等よりなるセンサー基板ｌＯ上に、スパッ
タ法または真空蒸着法によりクロム（Ｃｒ）よりなる厚
さ１０００人程度０下部電極膜を形成する。

次いで、この下部電極膜の上に、プラズマＣＶＤ法等に
より厚さ１０００人程度０下゛型のアモルファスシリコ
ン膜を形成する。

次に、第１のマスクパターンによりｎ゛型のアモルファ
スシリコン膜および下部電極膜をエツチングして、パタ
ーニングされたｎ１型のアモルファスシリコン膜１２ａ
および下部電極１１を形成する。

なお、ｎ３型のアモルファスシリコン膜のエツチングに
は、ＣＦ、と０２の混合ガスのプラズマ等が用いられる
。また、下部電極膜のエツチングには、第２セリウムア
ンモニウムと硝酸との混合液等が用いられる。

次に、マスクを用いて、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法
、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法等により、必要な部分に厚さ
ｌｌ！ｘ程度の１型のアモルファスシリコン膜１２ｂを
形成する。さらに、ｌ型のアモルファスシリコン膜１２
ｂの上に、真空蒸着法、スパッタ法等により、厚さ１０
００人程度０下ＴＯ膜を形成する。次いで、このＩＴＯ
膜を第２のマスクパターンによりエツチングして、上部
電極１３を形成する。ＩＴＯ膜のエツチングには、塩化
第二鉄の水溶液と塩酸との混合液等が用いられる。

以上のようにして、光電変換素子が製造されるが、この
例では、センサー基板１０の上部電極１３が位置する側
が受光側であり、図のＡの部分で、上部電極１３と１型
のアモルファスシリコン膜１２ｂとの間に形成されるシ
ョットキー接合によりフォトダイオードが形成され、図
のＢの部分で、上部電極１３と１型のアモルファスシリ
コン膜１２ｂとの間に形成されるショットキー接合によ
りブロッキングダイオードが形成され、下部電極１１と
ｎ′″型のアモルファスシリコン膜１２ａとの間にはオ
ーミック接合が形成される。

１型のアモルファスシリコン膜１２ｂは高い比抵抗を存
するので、図のＣの部分では、フォトダイオードとブロ
ッキングダイオードとが絶縁されて分離されることにな
り、また、第２図から分るように、隣接する画素同士の
間の領域りでもダイオード同士が絶縁されるため画素間
の画像情報のクロストークを防止することができる。

本実施例の構成によれば、透過率５％以下の遮光膜３０
を設けた透明基板２０をセンサー基板１０に重ね合わせ
て固定することにより光電変換素子を構成するブロッキ
ングダイオードＢを遮光する構成であるので、簡単な製
造工程でブロッキングダイオードＢを実用上十分に遮光
することができる。

また、遮光膜３０は、スクリーン印刷法等により簡単に
形成することができるので、複雑な薄膜形成工程および
バターニング工程を増加させることがなく、しかも歩留
りの低下を招来することもない。

さらに、遮光膜３０を設けた透明基板２０により、光電
変換素子を保護することができるので、光電変換素子の
信頼ヰ、耐久性の向上を図ることもできる。

（実施例２） 本実施例は、第３図に示すように、センサー基板１０の
裏面側から受光する場合の構成例である。

この例では、ブロッキングダイオード已に対向する所定
位置に透過率５％以下の遮光膜３０が形成された透明基
板２０を、透明な接着剤により、センサー基板１０の裏
面側から重ね合わせて固定することにより、各ブロッキ
ングダイオードＢを遮光膜３０により遮光する。

なお、この例の光電変換素子は、第１図の薄膜の積層順
番を逆にした構成である。すなわち、センサー基板１０
上に、ＩＴＯ膜からなる下部電極１４を形成し、その上
に１型のアモルファスシリコン膜１２ｂを形成し、その
上に分離させてｎ゛型のアモルファスシリコン膜１２ａ
と上部電極１５を形成したものである。

本実施例の構成によっても、簡単な製造工程でブロッキ
ングダイオードＢを遮光することができる。歩留りの低
下を招来することもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、簡単な構成でかつ高い歩留りでブロッ
キングダイオードの遮光膜を形成できるマトリックス駆
動型イメージセンサ−を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図＄よび第２図は本発明の実施例１に係るイメージ
センサ−の要部を示す説明用断面図および平面図、 第３図は本発明の実施例２に係るイメージセンサ−の要
部を示す説明用断面図、 第４図および第５図は光電変換素子と同様の薄膜形成工
程により遮光膜を形成する場合の一態様を示す説明用断
面図および平面図、 第６図は光電変換素子と同様の薄膜形成工程により遮光
膜を形成する場合の他の態様を示す説明用断面図である
。 １０・・・センサー基板　　　２０・・・透明基板３０
・・・遮光膜　　　　　　４０・・・接着剤層Ａ・・・
フォトダイオード Ｂ・・・ブロッキングダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）センサー基板上に、複数の光電変換素子と、これ
   らの光電変換素子からの出力信号を外部に取り出すため
   のマトリックス配線部とが配設されてなり、前記光電変
   換素子が、アモルファスシリコンを用いて前記センサー
   基板上に形成されたフォトダイオードとブロッキングダ
   イオードの対からなるマトリックス駆動型イメージセン
   サーにおいて、 透過率５％以下の遮光膜を設けた透明基板を、前記セン
   サー基板に重ね合わせて固定することにより、前記ブロ
   ッキングダイオードを遮光したことを特徴とするマトリ
   ックス駆動型イメージセンサー。