JPH01192166A - 受光素子 - 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】 “１〒！利用分野〉 本発明は、ファクシミリやＯＣＲの光電変換部に組み込
まれる受光素子に関するものであり、とくに原稿に密着
した形で読み取る密着型イメージセンサに適用されるも
のである。

〈従来技術およびその問題点〉 最近、ファクシミリ等の原稿読み取り装置を小型化する
ために密着型イメージセンサの開発が活発に進められて
いる。これは原稿の幅と同じ長さの長尺−次元イメージ
センサを内蔵する光電変換デバイスである。従来のＣＣ
ＤやＭＯＳ型のＩＣイメージセンサを有する光電変換系
では原稿をイメージセンサ上に投影する縮小レンズ系を
必要としにその光路長確保のために装置内に大きな空間
を有しており、装置の小型化が難しい欠点があった。と
ころが、上述の密着型イメージセンサでは、この縮小レ
ンズ系が不要でイメージセンサと原稿がほぼ密着し、そ
のため装置の大幅な小型化が達成される。

従来の密着型イメージセンサの構成例を第２図に示す。

この方式は、絶縁性基板１０上の光導電膜１１に蓄積し
た電荷を、電界効果トランジスタなどのアナログスイッ
チ１２を走査して順次読み出すものであり、走査回路１
３を構成するシフトレジスタと絶縁性基板１０上のアナ
ログスイッチ１２の間を画素ごとに接続している。

さらに、従来の受光素子の構造を詳細に説明するために
、受光素子の断面図を第３図に示す。

第３図において、受光部であるフォトダイオードは、絶
縁性基板２０上に、下部電８ｉ２１、光導電膜２２、上
部電極２３を順次積層して構成されている。

一方、アナログスイッチである薄膜トランジスタは逆ス
タガー構造をとっており、上記同一絶縁性基板２０上に
、ゲート電極２４、ゲート絶縁膜２５、高抵抗半導体９
２６を順次積層し、さらに上記高抵抗半導体膜２６上に
、低抵抗半導体膜２７及び第一、第二主電極２８．２９
をパターニング形成して構成しである。ここで、フォト
ダイオードの前記上部電極２３と薄膜トランジスタの前
記第一主電極２８は一体化され配線を兼ねている。

しかしながら、上記薄膜トランジスタはスイッチング速
度が極めて遅く密着型イメージセンサに応用した場合、
その読取速度は、上記薄膜トランジスタのスイッチング
速度に律速され、スイッチ素子としては特性が不十分で
あった。

このため、マトリクス配線としてスイッチング回数を低
減する等の対策が必要となっており、この方法も実用化
にはなお問題があった。

一方、高速スイッチングが可能な薄膜トランジスタも考
案されている。

上記薄膜トランジスタは縦型薄膜トランジスタと称され
、その基本的素子構造を第４図に示す。

上記薄膜トランジスタは、絶縁性基板３０に対しほぼ垂
直方向に電流が流れる縦型構造を有し、ドレイン及びソ
ース等の主電極領域３１．３２の間に高抵抗半導体薄膜
３３がはさまれた多層構造の側面にゲート絶縁膜３４、
ゲート電極３５が順次形成され、チャネル長しが前記高
抵抗薄膜の厚みでほぼ決められる構造を有している。

しかしながら、上記構造を有した縦型薄膜トランジスタ
は、ドレイン及びソース等の主電極領域３１．３２が絶
縁性基板３０に対し三次元方向に積層されているため主
電極の取り出しが比較的困難で、多層配線をともなうた
め、配線間のショート等の欠陥が問題とされていた。

〈発明の目的〉 本発明は、上述の従来の受光素子の問題点に鑑みてなさ
れたもので、高速スイッチングが可能で、しかも歩留り
の良い受光素子を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 すなわち本発明は、絶縁性基板上に共通透明電極、光導
電膜、個別金属電極を順次積層して構成されたフォトダ
イオードと、前記フォトダイオードと基板を同一とし、
前記個別金属電極を第一主電極として共用し、高抵抗半
導体膜、第二主電極を順次積層した多層体の側面から基
板表面にかけてゲート絶縁膜及びゲート電極を設けてな
る縦型薄膜トランジスタの２つを一体的な構造をもたせ
て形成した事を特徴とする受光素子である。

〈発明の構成〉 第１図には、本゛発明による受光素子の構造が示されて
いる。

絶縁性基板１上に、共通透明電極２、光導電膜３、個別
金属電極４を順次積層して構成されたフォトダイオード
と、前記同一絶縁性基板１上に形成された下層より前記
個別電極と共用する第一主電極４、高抵抗半導体膜５、
第二主電極６とからなる積層薄膜と、フォトダイオード
とは反対側の前記第−及び第二主電極４．６の間に露出
する前記高抵抗半導体膜５の表面上に設けられたゲート
絶縁膜７とゲート電極８とより成る縦型薄膜トランジス
タを一体的に構成した構造を有している。

次に、上記受光素子の外部回路との接続について第Ｎり
第２図を用いて説明する。上記縦型薄膜トランジスタは
アナログスイッチ１２に対応し、ゲート電極８は走査回
路１３に接続する。この時上記ゲート電極８はフォトダ
イオードと反対方向に容易に取り出す事が可能である。

一方、第二主電極６は読み出し回路１４に接続する。こ
の時、第二主電極６は、フォトダイオードの上部を経由
し、上記ゲート電極８の引き出°し側とは反対側に位置
するフォトダイオード側に配線を引き出す、ここで上記
第二主電極６と第一主電極４との間のシ四−トの防止の
ために両電極間に絶縁膜９を設けている。さらに、フォ
トダイオードは通常バイアスを印加して使用するため、
共通透明電極２は電圧源１５に接続する。この時、上記
共通透明電極２は各素子ごとに分離する必要はなく第１
図前方又は後方に引き出すことは容易である。

上述のごとく、本発明ではフォトダイオードと高速スイ
ッチング可能な縦型薄膜トランジスタを一体化構成する
事により上記目的を実現するものである。

〈発明の実施例〉 本発明の実施例を第１図を参照して詳述する。

まず、ガラス、セラミック等絶縁性基板ｌ上に共通透明
電極２としてＤＣスパッタリング法等により２０００人
程度０厚みに酸化インジウムスズ（以下ＩＴＯと称する
）を被着後フォトリソグラフィー法により前記ＩＴＯを
共通電極形状、にパターニングする。

次に、前記共通透明電極ＩＴ０２上に、１００％ＳｉＨ
４をグロー放電によって分解することにより光導電膜と
してインドリンシンク型水素化アモルファスシリコン（
以下１−ａ−５ｉ：Ｈと称する）膜３を厚さ約１μｍに
覆う、この時のパターン形成は、所定形状にエツチング
形成された金属性治具を絶縁性基板１表面の所定装置に
密着して配置して行なう。また、１−ａ−３ｉ：Ｈ膜３
は高抵抗膜のため、成膜後のフォトリソグラフィー法に
よるパターニング工程は必要としない。

次に、前記１−ａ−５ｔ：Ｈ膜３上に個別金属電極４と
して１−ａ−３ｉ：Ｈ膜とのオーミック特性に優れた金
属例えばＣ「、Ｔｉを電子ビーム蒸着法により被着後フ
ォトリソグラフィー法により各素子ごとに分離された形
状にパターニングする。この時、前記個別金属電極４は
、並列に設置する縦型薄膜トランジスタの第一主電極４
と共用するためフォトダイオードの側面方向の絶縁性基
板１上まで引き出してお　く　。

さらに、フォトダイオードの個別金属電極４と共用して
いる第一主電極４上に、前記ｉ　−ａ　−Ｓ　ｉ　：　
ＩＩ光導電膜３と同様の方法で作製する高抵抗半導体膜
である１−ａ−３ｉ：Ｈ膜５を堆積する。その後、フォ
トリソグラフィー法によりパターニング形成する。

ここで、前記第一主電極を兼ねた個別金属電極４と後に
作製する第二主電極６の配線への引き出し部のショート
を回避するために、前記個別金属電極４上からフォトダ
イオード側面にか°けて、ＳｉＨ４及びＭＨＩの混合ガ
スをグロー放電分解し絶縁膜９であるＳｉＮ、膜９を堆
積し、その後、フォトリソグラフィー法によりパターニ
ングする。

次に、前記１−ａ−３ｔ：Ｈ膜５及び前記ＳｉＮｘ膜９
に、読み出し回路部への配線を兼ねた第二主電極６を、
ＡＩを材料として電子ビーム蒸着法により堆積しさらに
フォトリソグラフィー法によりパターニングする。

続いて、前記第二主電極６上に、ゲート絶縁膜７として
上記絶縁膜９と同様な方法によってＳｉｎ。

絶縁膜７を堆積及びパターニングする。

さらに、前記ゲート絶縁膜７上にゲート電極８としてＡ
Ｉを電子ビーム蒸着法にて被着後、パターニングして作
製する。この時、ゲート電極８作製と同時に走査回路へ
の配線部も作製する。

実施例においては、フォトダイオード部及び縦型薄膜ト
ランジスタ部の各構造については、最も基本的構造で示
したが、各素子の特性向上のために半導体金属界面にブ
ロッキング層や低抵抗半導体層を挿入するなどの構造で
も本発明は有効である。

〈発明の効果〉 以上、詳細に説明したように本発明の受光素子は、スイ
ッチング速度の速い縦型薄膜トランジスタをフォトダイ
オードの駆動に使用するため、高速読み取りが可能とな
る。

さらに、フォトダイオード素子毎に高速動作可能な縦型
薄膜トランジスタを一体化搭載する事により、従来のマ
トリクス配線、多層配線が不要な、第１図は、本発明の
受光素子の一実施例を示す断面説明図である。

第２図は、−船釣なイメージセンサの一例を示す構成図
である。

第３図は、従来の受光素子の一例を示す断面説明図であ
る。

第４図は、従来の縦型薄膜トランジスタの一例を示す断
面説明図である。

１・・・絶縁性基板　　　２・・・共通透、明電極３・
・・光導電膜　　　　４・・・第一主電極５・・・高抵
抗半導体膜 ６・・・第二主電極　　　７・・・ゲート絶縁膜８・・
・ゲート電極　　　９・・・絶縁膜１０・・・絶縁性基
板　　１１・・・フォトダイオード１２・・・薄膜トラ
ンジスタ １３・・・走査回路　　　１４・・・読み出し回路１５
・・・電圧源　　　　２０・・・絶縁性基板２１・・・
下部電極　　　２２・・・光導電膜２３・・・上部電極
　　　２４・・・ゲート電極２５・・・ゲート絶縁ｍ　
　２６・・・高抵抗半導体膜２７・・・低抵抗半導体膜 ２８・・・第一主電極　　２９・・・第二主電極３０・
・・絶縁性基板　　３１・・・第一主電極３２・・・第
二主電極　　３３・・・高抵抗半導体膜３４ゲート絶縁
膜　　３５・・・ゲート電極時　　許　　出　　願　　
人 凸版印刷株式会社 代表者　鈴木和夫 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）絶縁性基板上に共通透明電極、光導電膜、個別金属
   電極を順次積層して構成されたフォトダイオードと、前
   記フォトダイオードと基板を同一とし、前記個別金属電
   極を第一主電極として共用し、高抵抗半導体膜、第二主
   電極を順次積層した多層体の側面から基板表面にかけて
   ゲート絶縁膜及びゲート電極を設けてなる縦型薄膜トラ
   ンジスタの２つを一体的な構造をもたせて形成した事を
   特徴とする受光素子。