(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成された薄膜発光素子と、
基板上に形成された固体撮像素子及び該固体撮像素子の読み取り駆動回路とを有する光源一体型固体撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、ソース領域及びドレイン領域が形成された活性層と該活性層上に設けられたゲート電極を有する薄膜フォトトランジスタであり、
前記固体撮像素子の読み取り駆動回路は、前記薄膜フォトトランジスタと同一工程によって得られた薄膜トランジスタを有し、
前記薄膜発光素子と前記固体撮像素子を配置した面が合わされるように、前記透明基板及び前記基板とが透明体で一体化されており、
前記薄膜発光素子と前記固体撮像素子が重なり合っていないことを特徴とする光源一体型固体撮像装置。
【請求項２】
透明基板上に形成された薄膜発光素子と、
基板上に形成された固体撮像素子及び該固体撮像素子の読み取り駆動回路とを有する光源一体型固体撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、ソース領域及びドレイン領域が形成された活性層と該活性層上に設けられたゲート電極を有する薄膜フォトトランジスタであり、
前記固体撮像素子の読み取り駆動回路は、前記薄膜フォトトランジスタと同一工程によって得られた薄膜トランジスタを有し、
前記薄膜発光素子と前記固体撮像素子を配置した面が合わされるように、前記透明基板及び前記基板とが接着されており、
前記薄膜発光素子と前記固体撮像素子が重なり合っていないことを特徴とする光源一体型固体撮像装置。
【請求項３】
前記薄膜発光素子における発光層の前記固体撮像素子側の面及び両側の端面は、ＭｇＡｇ膜及び配線電極によって覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源一体型固体撮像装置。
【請求項４】
前記透明基板の厚さが５０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の光源一体型固体撮像装置。
【請求項５】
前記透明基板の原稿が配置される側にセルフォックレンズアレイを設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の光源一体型固体撮像装置。
【請求項６】
前記ゲート電極は多結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の光源一体型固体撮像装置。
【請求項７】
前記薄膜発光素子は有機ＥＬであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の光源一体型固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ファクシミリ等に用いられるイメージセンサの光源一体型固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ファクシミリはその普及に合わせて、より小型化、軽量化、低価格化が求められている。ファクシミリ等に用いられているイメージセンサは大別して非密着型、密着型、完全密着型の３種類がある。
【０００３】
電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた非密着型は、すでに確立されている、シリコンウェハを用いたＬＳＩ製造プロセスで生産できることやＣＣＤチップが小型で済むこともあって価格面で有利であるが、原稿を縮小レンズ系を通してＣＣＤに投影しているため、小型化、軽量化に関しては他の２方式に比べ劣る。
【０００４】
また、密着型イメージセンサは縮小光学系がいらないため小型化が比較的容易であるというメリットがあり徐々に市場に受け入れられつつあるが、やや高価であるということがその普及を阻んでいるという状態である。また、セルフォックレンズアレイを用いて原稿を固体撮像素子上に投影していることと光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイがあるために、ある程度の幅と厚さが必要（〜１５ｍｍ）である。
【０００５】
一方、完全密着型イメージセンサは密着型イメージセンサと比してもさらに小型化が可能であり、セルフォックレンズアレイと撮像素子の光学的な位置調整が不必要であるため組立工程の簡素化が容易であるという特徴を持つ。しかしながら、密着型イメージセンサと同様にＬＥＤ分の厚みはやはり必要である。また、完全密着型イメージセンサは固体撮像素子が配置されている基板の裏側から原稿に光を投射する必要があるため透明基板上に固体撮像素子を形成する必要があり、シリコンウェハ上に形成されるＣＣＤやアルミナ基板などの光を透過しない基板に形成された固体撮像素子を完全密着型イメージセンサ構造にする事は困難であった。
【０００６】
以下、従来例を図面に基づいて説明する。
図７は、従来例の説明図であり、図７（ａ）は、従来の密着型イメージセンサの説明である。図７（ａ）において、筐体４１内には、ＬＥＤハウス４２とセルフォックレンズアレイ２９と固体撮像素子が載っている基板１が設けてある。この密着型イメージセンサは、ＬＥＤハウス４２から発射された光が筐体４１上の原稿（図示せず）により反射し、この反射光がセルフォックレンズアレイ２９を通り基板１上の固体撮像素子に入力されるものである。
【０００７】
この密着型イメージセンサは、図７（ａ）下部の矢印で示すように、ある程度の幅と厚さが必要となる。
図７（ｂ）は、従来の完全密着型イメージセンサの説明であり、筐体４１の上面には、固体撮像素子１０が載っている基板１が設けてあり、この基板１には光を透過するためのスリット４０が設けてある。また、筐体４１の下面には、ＬＥＤハウス４２が設けてある。この完全密着型イメージセンサは、ＬＥＤハウスから発射された光が基板１に設けた光を透過させるためのスリット４０を通り原稿（図示せず）より反射し、この反射光が固体撮像素子１０に入力されるものである。
【０００８】
この完全密着型イメージセンサは、図７（ｂ）下部の上下の矢印のように、ＬＥＤハウス分の厚さが必要となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものにおいては、次のような課題があった。
非密着型のイメージセンサは、原稿を縮小レンズ系を通してＣＣＤに投影しているため、小型化、軽量化ができなかった。また、密着型イメージセンサは、光源としてＬＥＤハウスがあるため、ある程度以上小型化することができなかった。さらに、完全密着型イメージセンサは、ＬＥＤハウス分の厚さが必要であり、また、固体撮像素子は、透明基板上に形成する必要があった。
【００１０】
以上、イメージセンサの大きさを制限しているものはレンズや光源などの光学系であることが分かった。即ち、さらにイメージセンサの小型化を達成するためには、光学系を小型化する事が必要であることが分かる。また、これらの光学系は製造コストという点から見ても固体撮像素子本体と同等かそれ以上の割合を占めており、光学系のコストダウンが低価格化に非常に重要であるといえる。加えて、イメージセンサの固体撮像素子部を基板の種類を問わずに製造できるようになればさらにコストダウンを図ることが可能になる。
【００１１】
本発明は、固体撮像素子部を透明、非透明の基板の種類を問わず製造でき、超小型でかつ安価なイメージセンサを実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では次のように構成した。
図１は、本発明の１実施例構成図である。図１において、基板１上に固体撮像素子１０と固体撮像素子１０の読み取り駆動回路２０を形成し、さらに透明基板２１上に薄膜発光素子３０を形成する。次に、これらの基板１と透明基板２１とを、それぞれ素子が配置された面が合わされるように透明体である接着剤２７等で一体化（接着又はモールド）する。
【００１３】
【作用】
上記構成に基づく本発明の作用を説明する。
薄膜発光素子３０のエレクトロルミネセンス（以下、ＥＬという）膜２４から発射された光は、原稿２８で反射され、固体撮像素子１０で光電変換され、この光電変換された出力が読み取り駆動回路２０に入力される。この駆動回路２０から原稿の濃淡画像に応じた信号が得られるものである。
【００１４】
この構成において、薄膜発光素子３０は、例えば薄膜面状体の有機ＥＬ素子で構成されるので、透明基板２１上にフラットに設置することができ、薄膜発光素子面を固体撮像素子面と貼り合わせることにより超小型の固体撮像装置（イメージセンサ）を安価に得ることができる。
【００１５】
【実施例】
〔本発明の第１実施例の説明〕
本発明の第１実施例を図１〜図５に基づき説明する。図１は本発明の１実施例構成図、図２はフォトトランジスタの説明図、図３、図４は固体撮像素子の形成工程説明図、図５は薄膜ＥＬ素子の形成工程説明図である。
【００１６】
図１は完全密着型の固体撮像装置であり、以下、図１の説明をする。基板１上に固体撮像素子１０と固体撮像素子１０の読み取り駆動回路２０を形成し、更に薄板ガラスである透明基板２１上に薄膜発光素子３０を形成する。次にこの基板１と透明基板２１とを、それぞれ素子が配置された面が合わされるように例えば、エポキシ系接着剤、紫外線硬化型の接着剤等の透明の接着剤２７で接着するものである。この場合、読み取る原稿２８は透明基板２１に接触するものである。
【００１７】
図２は、固体撮像素子１０に用いるフォトトランジスタの説明図である。図２において、１は基板であり、例えばガラス基板、石英基板、セラミックス（Ａｌ２  Ｏ３  ）、シリコン基板（多結晶又は単結晶）等である。２は絶縁膜であり、基板１がシリコン基板の場合は、熱酸化工程を使用して形成できる。３は活性層、４はゲート絶縁膜、５はゲート電極、６は層間絶縁膜、７は金属配線電極、８はいわゆるソース・ドレイン領域である不純物導入部である。
【００１８】
このフォトトランジスタは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を製造するプロセスとほぼ同時に構成することのできる薄膜フォトトランジスタを用いるものである。この薄膜フォトトランジスタが固体撮像装置の光電変換素子（固体撮像素子）となるものである。図２では、入力光は上面より入力され活性層３で光電変換するものである。
【００１９】
図３は、固体撮像素子の形成工程説明図（１）、図４は、固体撮像素子の形成工程説明図（２）である。以下、図３、図４に基づいて説明する。
基板１として例えば安価なグレードの低い単結晶シリコン基板又は多結晶シリコン基板を用い、熱酸化により３００ｎｍの熱酸化シリコン膜を形成する。こうして形成した酸化シリコン膜は使用したシリコン基板１のグレードによっては不純物を含む場合があるため、更に２００ｎｍの清浄な酸化シリコン膜を減圧気相成長（ＬＰＣＶＤ）法で成膜して絶縁膜２を形成する（図３（ａ）参照）。
【００２０】
この後に活性層３として２００ｎｍの膜厚の非晶質（アモルファス）シリコンをプラズマＣＶＤ法により成膜する。このときの成膜条件は反応ガスとしてシランを用い、反応温度２００℃、ガス圧５．３Ｐａ、ＲＦ（高周波）電力３５Ｗで被着速度６ｎｍ／ｍｉｎで行い、更に６００℃で２０時間加熱することで非晶質シリコンは固相成長し、結晶性を有するようになる（図３（ｂ）参照）。なお、このプラズマＣＶＤ法のかわりにＬＰＣＶＤ法を用いることもできる。
【００２１】
こうして得られた多結晶シリコン活性層３を島状にパターニングする（図３（ｃ）参照）。引き続きゲート酸化シリコン膜４が例えば１００ｎｍになるように多結晶シリコン活性層３の熱酸化を行う（図３（ｄ）参照）。
【００２２】
この酸化シリコン膜４の形成後速やかにＬＰＣＶＤ法により、ゲート電極５としてリン（Ｐ）を１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  程度以上ドーピングしたｎ＋  ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を約２００ｎｍ成膜する（図３（ｅ）参照）。
【００２３】
次に、ドライエッチング法によりゲート電極５をパターニングし、引き続き、コンタクト層を形成する活性層３上の酸化シリコン膜４を一部ないし全部取り除く（図３（ｆ）参照）。
【００２４】
イオン注入あるいはイオンドーピング法による不純物の導入を行い不純物導入部８を形成する。Ｎ型に対してはリン（Ｐ）を６０ＫＶの加速電圧で１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２  打ち込む（図４（ａ）参照）。またＰ型に対しては不純物の導入を行いたくない部分をフォトレジスト９で被覆して更にボロン（Ｂ）を４０ＫＶの加速電圧で５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２  のドーズ量を打ち込んだ後（図４（ｂ）参照）、これら導入した不純物を活性化するため窒素雰囲気中において６００℃のアニール温度で１２時間の熱処理を行う。
【００２５】
次に、常圧ＣＶＤ法により層間絶縁膜６として酸化シリコン膜あるいはＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）膜を約８００ｎｍ成膜した後（図４（ｃ）参照）、コンタクトホールを開孔し（図４（ｄ）参照）、アルミニウム（Ａｌ）７をスパッタ法で成膜する（図４（ｅ）参照）。その後、パターニングしてＡｌ配線を施す（図４（ｆ）参照）。最後に電気特性を改善するために３５０℃の水素雰囲気中で１時間のアニール処理を行う。これにより、所望の固体撮像装置、即ち、固体撮像素子１０と読み取り駆動回路２０を同時に得ることができる。
【００２６】
図５は、薄膜ＥＬ素子の形成工程説明図である。図５において、透明基板２１として厚さが５０〜２００μｍの薄板ガラス基板を用いる。この透明基板の厚さは、２００μｍ以上になると隣の反射光が固体撮像素子１０に混じり込むことになり、分解能が悪くなり、５０μｍより薄いと基板としての強度が保持できなくなる。まず、この透明基板２１の洗浄を行う（図５（ａ）参照）。
【００２７】
次に、透明基板２１上に透明電極２２となるＩＴＯ（インジウムすず酸化物）を成膜し（図５（ｂ）参照）、このＩＴＯ膜をパターニングし（図５（ｃ）参照）、その上に絶縁膜２３を形成する。この絶縁膜２３は例えばＳｉＯ２  が主成分であるＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜を成膜する（図５（ｄ）参照）。この時、必要に応じて水素化処理を行いＩＴＯの特性を良好にする（抵抗を小さくし、光の透明率を向上する）。
【００２８】
次に、この絶縁膜２３をパターニングし（図５（ｅ）参照）、有機ＥＬ膜２４を抵抗加熱でマスク蒸着する（図５（ｆ）参照）。この有機ＥＬ膜２４は、図５（ｆ）のように例えば電子輸送層２４−１、正孔輸送層２４−２、発光層２４−３の３層よりなる。
【００２９】
さらにＭｇＡｇ（マグネシウム銀合金）膜２５を蒸着し（図５（ｇ）参照）、その後、配線電極２６としてＡｌを蒸着又はスパッタリング等で成膜する（図５（ｈ）参照）。
【００３０】
このＡｌ膜をパターニングし配線電極２６を形成し、薄膜ＥＬ（発光）素子３０を形成する（図５（ｉ）参照）。
この薄膜ＥＬ素子３０を図４（ｆ）の固体撮像装置とを接着することにより図１で示したように完全密着型の光源一体型固体撮像装置を超小型で安価に得ることができる。
【００３１】
〔第２実施例の説明〕
図６は第２実施例の説明図であり、密着型の固体撮像装置を示す。図６において、基板１上に固体撮像素子１０と駆動回路２０を形成し、透明基板２１上に薄膜発光素子３０を形成し、次に、この基板１と透明基板２１とを、それぞれの素子が配置された面が合わされるように透明の接着剤２７で接着するものであり、図１で示すものと同じ構成のため、同様に製造することができる。
【００３２】
この場合、原稿２８の読み取りは、セルフォックレンズアレイ２９を介して行われる。
これにより、セルフォックレンズアレイ２９により焦点深度が深くなるため、透明基板２１は、図１のように薄板ガラスを使用する必要はなく、２００μｍ以上の普通のガラス基板を使用することができる。
【００３３】
このため、セルフォックレンズアレイ２９は必要になるが透明基板２１として安価なものを使用することができる。
また前記説明では、有機ＥＬ膜を電子輸送層、正孔輸送層、発光層の３層構成のものについて行ったが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、例えば、電子輸送層（発光層）と正孔輸送層又は、電子輸送層と正孔輸送層（発光層）の如き２層構成のものを使用してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
（１）固体撮像装置の固体撮像素子部の基板は透明でなくともよいため、固体撮像素子を基板の種類を問わずに製造することができ、コストダウンを図ることができる。
【００３５】
（２）薄膜発光素子が形成された透明基板と、固体撮像素子が形成された基板とを接着することにより超小型で安価な光源一体型固体撮像装置を供給することができる。
【００３６】
（３）薄膜発光素子の薄膜発光部は、発光ダイオードのような、点光源と異なり、面光源のため、読み取り原稿をむらなく照射することができる。
【００３７】
（４）薄膜発光素子が形成された透明基板と、固体撮像素子が形成された基板とを透明接着剤等で一体化することにより超小型で安価に製造することができる。
【００３８】
（５）透明基板の厚さを５０〜２００μｍとすることにより完全密着型とすることができる。
（６）原稿面側にセルフォックレンズアレイを設けることにより、薄膜ガラスでない安価な透明基板を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例構成図である。
【図２】本発明の１実施例におけるフォトトランジスタの説明図である。
【図３】本発明の１実施例における固体撮像素子の形成工程説明図（１）である。
【図４】本発明の１実施例における固体撮像素子の形成工程説明図（２）である。
【図５】本発明の１実施例における薄膜ＥＬ素子の形成工程説明図である。
【図６】本発明の第２実施例の説明図である。
【図７】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１  基板
１０  固体撮像素子
２０  読み取り駆動回路
２１  透明基板
２４  エレクトロルミネセンス（ＥＬ）膜
２７  透明接着剤
２８  原稿
３０  薄膜発光素子
【図１】
0003561302.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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