JPH03150872A

JPH03150872A - 完全密着型イメージセンサ

Info

Publication number: JPH03150872A
Application number: JP1289779A
Authority: JP
Inventors: Akishige Murakami; 明繁村上
Original assignee: Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-11-07
Filing date: 1989-11-07
Publication date: 1991-06-27

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】〔技術分野〕本発明は、完全密着型イメージセンサに関する。

〔従来技術〕

透明基板を通して原稿を照射し、その反射光を直接光電
変換素子に取り入れる完全密着型イメージセンサにおい
て、原稿と、光電変換素子とのギャップを一定にするこ
とはＳ／Ｎ比１全１分解能める上で重要である。

そのため１Ｍ稿と光電変換素子とのギャップは、保護層
により、一定に保つ技術が提案されている。その例とし
ては、たとえば（ａ）特公昭５８−４６１８６号、（ｂ
）特開昭６１−１０１１６４号がある。

（ａ）では、保護層を厚み５０〜１００μ履程度の薄い
ガラス板を、透明な接着剤で、光電変換素子上に貼り付
けており、（ｂ）では、アクリル樹脂。

メラニン樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、シリ
コン樹脂のいずれかを主成分とする有機材料で構成して
いる。

（ａ）においては、保護層が薄板ガラスからなるため原
稿通紙に対して、十分な耐摩耗性を有する利点がある（
実験の結果、ｌＯ万枚の通紙前後で、出力画像には、何
ら支障はなかった）。

しかしながら、薄板ガラスは、通常、ソーダガラスない
しパイレックスガラスであるため。

長期の使用にあたってはＮａ　　、Ｋ”イオンおよびＣ
ｆ１−イオン等が薄板ガラスから拡散する問題がある。

特に、高温高湿度下の環境では顕著である。

当然のこととして、透明基板および接着剤からもＮａ　
　、Ｋ”、ＣＱ−等のイオンの拡散が心配されるが、透
明基板については、石英ガラスを用いたり、あるいは透
明基板上に窒化シリコンや、ＢＰＳＧ等のゲッタ作用の
大きな薄膜を成膜することによって、イオンの拡散を防
ぐことができる。

接着剤については、原料および合成プロセスを変更する
ことにより、イオンの混入を防ぐことが可能である。た
とえば、エポキシ樹脂については法尻に用いられるビス
フェノールＡ型樹脂の場合、脱塩酸反応の効率を上げた
り、残存するアルカリの洗浄を徹底する等や、また１合
成時にアルカリを使用しない環状脂肪族エポキシ樹脂に
切り換ることにより、高純度化を図ることができる。

薄板ガラスより拡散したＮａ、Ｋ”、ＣＱ−等のイオン
は、光電変換素子あるいは配線の腐食を加速するため長
期の信頼性が問題になる。

一方、（ｂ）については、保護層が、有機材料からなる
ため、原料にＮａ　　、Ｋ”、ＣＱ−等のイオンや不純
物を混在させないことは、比較的容易である。そのため
長期の信頼性は高い。

しかしながら、有機材料であるため硬度が小さく原稿通
紙での耐摩耗性が不十分である。その結果、徐々に画像
出力の劣化が起きる。

〔目　　的〕

本発明の目的は、前述の欠点を克服し、長期間にわたり
信頼性（腐食や１画像出力の劣化）の高い完全密着型イ
メージセンサを提供する点にある。

〔構　　成〕

本発明は、透明基板上に、採光窓と光電変換膜を有し、
さらに上方に接着層を介して設けられた薄板ガラスとか
ら構成される完全密着型イメージセンサにおいて、薄板
ガラスの面のうち、接着層と接する面に窒素原子を含む
シリコン膜を有することを特徴とする。

そして、前記シリコン膜にはさらに酸素原子を含有させ
ることが好ましい。

窒素を含むシリコン膜は５ｉｎ４ガス及びＮＨ２ガスな
いしＮ２ガスを用いたプラズマＣＶＤか、Ｓｉ、Ｎ、タ
ーゲットを用いたスパッタリング、あるいはＳｉターゲ
ットを用いＮ２、ＮＨ３ガスを導入する反応性スパッタ
リングにより成膜される。

厚さは、不純物を捕獲する機能を満足させるためには５
０００人〜３μｍ程度あれば良い。

上記の手法を用いると、窒素原子を含むシリコン膜は、
アモルファスである。窒素原子の割合は３０〜６５ＩＩ
ｌｏＱ％が望ましい。プラズマＣＶＤ法１反応性スパッ
タリングによると、水素原子が含まれることが多い。

なお、窒素を含むシリコン膜は、成膜条件により内部応
力を制御することが可能なので、成膜条件を適切に選ぶ
ことにより、内部応力を小さくすることができる。その
結果、窒素原子を含むシリコン膜を成膜した後でも、薄
板ガラスは反りやねじれ等の変形を生じない。そのため
。

貼り付は工程が容易になり１歩留まりの向上が期待でき
る。

また窒素原子の他に、酸素原子を含ませ、接着剤との密
着性を向上させても良い。その場合。

窒素原子の割合は、ｌＯ〜６０ｎ＋ｏ１２％が好ましい
。

第１図に本発明の完全密着型イメージセンサの一例を示
す。

透明基板１０１上に採光窓１１０を有する遮光層１０２
を設け、透明絶縁層１０３で被覆する。その上に下部金
属電極１０４と上部透明電極１０６で狭まれた光電変換
膜１０５からなる光電変換素子を形成する。光電変換素
子は、必要に応じてパッシベーション膜（図示はしてい
ない）で被覆される。

光電変換素子上には、接着層１０７を介して、薄板ガラ
ス１０９が貼り付けられる。薄板ガラス１０９には、接
着層１０７と接する面に窒素原子を含むシリコン膜１０
８が形成されている。

そのため長期の使用の間に、薄板ガラス１０９より拡散
するＮａ、Ｋ”、ｃｎ−等の不純物は。

窒素原子を含むシリコン膜１０８により捕獲されるので
、光電変換素子や配線の腐食を著しく抑えることが可能
である。

また、原稿と接する面が、薄板ガラス１０９よりなるの
で、耐摩耗性が十分にあり、長期の使用でも画像出力の
劣化がなく、安定したＳ／Ｎ比、分解能を確保すること
ができる。

なお、第１図では、サンドイッチ型の光電変換素子につ
いて説明したが、コプレナー型であっても、本発明は、
同様に使用できる。

次に各層について説明する。

透明基板１０１は、パイレックス、石英ガラスまたはポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル樹脂等の高
分子樹脂よりなる。なお、Ｎａ、Ｋ”、Ｃｆ１−等の不
純物の拡散を防ぐため、窒化シリコン膜やＢＰＳＧ等で
被覆しても良い。

透明基板１０１上に、Ｃ，ｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ。

Ｗ、Ｔａ等の金属、合金、シリサイドからなる遮光Ｎ１
０２を設け、採光窓１１０をホトリソグラフィーにより
形成する。その上をＳｉＯ□、Ｓｉ。

Ｎ　４．　Ａ　Ｑｚ　Ｏｚ等の透明絶縁層１０３で被う
。

その上に、光電変換素子を形成する。下部金属電極１０
４は、ＣｒｌＭｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ等の金属、合
金、シリサイドからなる。上部透明電極１０６は、ＩＴ
Ｏ１Ｉｎ２０．、Ｓｎ○２等からなる。光電変換膜１０
６は、主に水素化アモルファスシリコン膜からなり、Ｐ
ＩＮ接合、ＰＩ接合、ショットキー接合ないし酸素原子
や炭素原子、窒素原子を添加したベテロ接合を有し、高
Ｓ／Ｎ比を実現している。

その後、必要に応じてＳｉ、Ｎ、、５ｉｎ２あるいはポ
リイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
アクリル樹脂等の透明高分子樹脂で被覆しパッシベーシ
ョン膜とする。

接着層１０７は、エポキシ樹脂、ポリエステル槓脂、ポ
リアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂よりなり、厚さは１
通常１０μｍ以下である。

薄板ガラス１０９は、ソーダガラス、パイレックスガラ
スからなり、厚さは画素密度で決まるが、８　ｄｏｔ／
ｙａ−〜１６ｄｏｔ／ｍｍの場合、３０〜７０μＩ程度
である。

薄板ガラス１０９の一面には窒素原子を含むシリコン膜
１０８を成膜する。窒素を含むシリコン膜１０９は、Ｓ
ｉＨ，ガスおよびＮＨ３ガスないしＮ２ガスを用いたプ
ラズマＣＶＤか、Ｓｉ、Ｎ４ターゲツトを用いたスパッ
タリング、あるいはＳｉターゲットを用いＮ２、ＮＨ，
ガスを導入する反応性スパッタリングにより成膜される
。

厚さは、不純物を捕獲する機能を満足させるためにも５
０００人〜３μｍ程度あれば良い。

上記の手法を用いると、窒素原子を含むシリコン膜はア
モルファスである。窒素原子の割合は３０〜６５鳳ｏＱ
％が望ましい。

第２図に、本発例の別の一例を示す。

下部金属電極３０２が、遮光層を兼ね、かつ採光窓３１
０を有している。その他の構成は第１図と同じである。

〔実施例〕

実施例１２４０Ｘ３０Ｘ１．６ａ＋ｍｔの石英ガラスに、Ｃｒを
真空蒸着により、１５００人成膜し、ホトリソグラフィ
ーにより８　ｄｏｔ／ｍｍ１７２８ｄｏｔの採光窓を持
つ下部金属電極（共通電極）とする。

その上に３層の水素化アモルファスシリコン膜をプラズ
マＣＶＤ法に成膜し、ホトリソグラフィーにより、光路
を確保し光電変換膜とする。

水素化アモルファスシリコン層は、次の構成である。

ｐａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ膜厚　５００人ガス　Ｃｏ２／Ｓｘ）！、＝＝　１　（モル比）Ｂ、Ｈ
ＪＳｉＨ４＝　５　Ｘ　１０” ＳｉＨ，／Ｈ，＝０．２ａ−５ｉ：Ｈ膜厚　７５００人ガス　ＳｉＨ，／Ｈ，＝　０．２ｎａ−３ｉ：Ｈ膜厚　３５０人ガス　Ｐ）ｌａ／５ｉＨ４＝　１　ｘ　１０−’５ｉｎ
４／）ｌ、　　＝０．２その後、　Ｉ　ｎ、０３＋　Ｓ　ｎ　Ｏ□５ｗｔ％のタ
ーゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリングで。

ＩＴＯ膜を７５０人成膜し、ホトリソグラフィーにより
、上部透明電極（ｆｌｉ別電極電極する。

そして、ＳｉＯ，をターゲットとするスパッタリングに
より、ＳｉＯ，を１．５μｍ厚に成膜して、パッシベー
ション膿とし、光電変換素子とする。

２４０Ｘ　８　Ｘ　Ｏ，０５ｍａ＋ｔの薄板ガラスの一
面にプラズマＣＶＤ法により、窒素原子を含むシリコン
膜を２μｍ厚に成膜する。成膜条件は、次の通り。

ガス　Ｎ、　　／　Ｓ　ｉ　Ｈ，＝１５ＮＨ３／Ｓ　ｉ
　Ｈ４＝　５その後、窒素原子を含むシリコン膜の付いている面をエ
ポキシ樹脂（光硬化型−液性、１００ｃｐ）を用い、光
電変換素子上に貼り付ける。接着層厚さは、５〜１０μ
■である。

個別電極にＩＣをワイヤーボンディングで接続し２．５
ｍｓ／１ｉｎｅの速度で駆動する。

Ａ４サイズの原稿を１３，５万枚通紙した結果、通紙前
後で画像出力はほとんし変化しなかった。

また、８５℃、８５％ＲＨの環境下で、駆動させた結果
、５００時間経過後も、まったく腐食は発生しなかった
。

実施例２薄板ガラスに窒素原子と酸素原子を含むシリコン膜を２
μｍ成膜する以外はすべて実施例１と同様にして光電変
換素子に貼り付けた。窒素原子、酸素原子を含むシリコ
ン膜の成膜法は以下の通りである。

ガＸ　　ＣＯｘ／　Ｓ　ｉ　Ｈ４＝０．５Ｎ２／　Ｓ　
ｉ　Ｈ４＝１５Ｎ　Ｈａ　／　Ｓ　ｘ　Ｈ＜　＝５このイメージセンサについても実施例１と同様の評価を
行なったところ５通紙前後での画像出力は、はとんど変
化せず、８５℃、８５％ＲＨの環境下では前述のイメー
ジセンサよりも腐食発生が遅かった（腐食発生は、１２
４０時間）。

〔効　　果〕

本発明の構造を取ることによって完全密着型イメージセ
ンサの長期信頼性が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は１本発明完全密着型イメージセンサの
具体例を示す。１０１．３０１・・・透明基板１０２・・・遮光層１０
３・・・透明絶縁層　１０４・・・下部金属電極１０５
．３０５・・・光電変換膜１０６．３０６・・・上部透明電極１０７．３０７・・・接着層１０８．３０８・・・窒素原子を含むシリコン膜１０９
．３０９・・・薄板ガラス１１０．３１０・・・採光窓３０２・・・遮光層兼下部金属電極第図第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、透明基板上に、採光窓と光電変換膜を有し、さらに
上方に接着層を介して設けられた薄板ガラスとから構成
される完全密着型イメージセンサにおいて、薄板ガラス
の面のうち、接着層と接する面に窒素原子を含むシリコ
ン膜を有することを特徴とする完全密着型イメージセン
サ。２、前述の窒素原子を含むシリコン膜において、さらに
酸素原子をも含むことを特徴とする請求項１に記載の完
全密着型イメージセンサ。