JP2009266989A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する信号出力端子間および引き出し線間の相互干渉を防止することにより、解像度を向上させることのできる固体撮像装置を提供すること。
【解決手段】固体撮像装置１００において、隣接するデータ線６ａからの引き出し線６ｃの間、および隣接する信号出力端子６ｅの間に、定電位が印加されたダミー配線６ｆおよびダミー端子６ｇを設ける。このため、隣接する引き出し線６ｃの間および信号出力端子６ｅの間に寄生する容量成分が極めて小さく、かつ、隣接する引き出し線６ｃの間および信号出力端子６ｅの間で発生する漏れ電流も小さい。
【選択図】図５

Description

本発明は、入射光を電気信号に変換する固体撮像装置に関するものである。

医療画像診断や非破壊検査等においてはＸ線などの放射線を用いて撮像しているが、放射線の撮影では縮小光学系の実現が難しいことから等倍での撮像が必要とされる。従って、医療画像診断や非破壊検査等には、大面積の撮像面が求められるので、ガラスなどの基板に対して各種薄膜を堆積させて複数の画素をマトリクス状に構成した固体撮像装置が用いられる。また、固体撮像装置によって２次元イメージセンサを構成する場合も、大面積の撮像面が求められるので、ガラスなどの基板に対して各種薄膜を堆積させて複数の画素がマトリクス状に構成される。

このような固体撮像装置において、複数の画素は各々、入射光量に応じた電荷を発生させる光電変換素子、および光電変換素子の第１電極がドレインに電気的に接続された電界効果型トランジスタを備えており、電界効果型トランジスタのゲートおよびソースには走査線およびデータ線が各々電気的接続され、光電変換素子の第２電極には定電位が印加されている。従って、走査線を介して供給される走査信号によって電界効果型トランジスタをオンオフさせれば、各画素に蓄積された電荷に対応する信号を、データ線を介して検出することができる。

データ線から出力される信号を外部に出力するにあたっては、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、支持基板１０上の画素領域の外側に、データ線６ａから延在する複数本の引き出し線６ｃが並列する配線並列領域１００ｆと、複数本の引き出し線６ｃの各端部に形成された複数の信号出力端子６ｅが配列された実装領域１００ｅとを設け、実装領域１００ｅにフレキシブル基板１５０を接続してフレキシブル基板１５０に信号を出力する。ここで、複数本の引き出し線６ｃの抵抗値が互いに相違すると、撮像した画像の品位が劣化する。そこで、引き出し線６ｃについては、各々の幅寸法や長さ寸法を調整することにより、引き出し線６ｃの抵抗を同等とすることが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００７−１８４４０７号公報

しかしながら、データ線６ａを介して出力される信号レベルは、極めて小さいため、隣接する信号出力端子６ｅの相互干渉によって、信号が劣化するおそれがあるが、かかる問題点は、特許文献１に開示の構成では解消できないという問題点がある。すなわち、信号出力端子６ｅの電位変化に伴って、隣接する信号出力端子６ｅの間に寄生する容量成分の影響が変化し、信号出力端子６ｅを介して出力される信号のレベルや波形が変動する結果、解像度が低下するという問題点があるが、かかる問題点は、特許文献１に開示の構成では解消できない。また、信号出力端子６ｅの電位変化に伴って、隣接する信号出力端子６ｅ間での漏れ電流が変動することの影響によっても信号が劣化し、解像度が低下するという問題点があるが、かかる問題点は、特許文献１に開示の構成では解消できない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、隣接する信号出力端子間の干渉を防止することにより、解像度を向上させることのできる固体撮像装置を提供することにある。

次に、本発明の課題は、隣接する引き出し線間の干渉を防止することにより、解像度を向上させることのできる固体撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、支持基板上の撮像領域内に、互いに交差して延在する複数本の走査線および複数本のデータ線と、前記走査線と前記データ線との各交差に対応する位置において、入射光量に応じた電荷を発生させる光電変換素子、および前記データ線にソースが電気的接続された電界効果型トランジスタを備えた複数の画素と、を有し、前記光電変換素子の第１電極が前記電界効果型トランジスタのドレインに電気的接続され、前記光電変換素子の第２電極に定電位が印加される固体撮像装置において、前記支持基板は、前記撮像領域の外側領域に、前記データ線から延在する複数本の引き出し線が並列する配線並列領域と、前記引き出し線の各端部に形成された複数の信号出力端子が配列された実装領域とを備え、前記実装領域には、隣接する前記信号出力端子の間に、定電位が印加されたダミー端子が形成されていることを特徴とする。

本発明では、隣接する信号出力端子の間に、定電位が印加されたダミー端子が形成されているため、隣接する信号出力端子同士が近接している場合でも、隣接する信号出力端子の間に寄生する容量成分が極めて小さい。従って、データ線を介して出力される信号レベルが極めて小さく、かつ、隣接する複数のデータ線からの信号出力が同時に行なわれるマルチプレックス方式を採用した場合でも、信号出力端子の電位変化に伴って、隣接する信号出力端子の間に寄生する容量成分の影響が変化するということがない。また、隣接する信号出力端子の間に、定電位が印加されたダミー端子が形成されているため、信号出力端子の電位変化に伴って、隣接する信号出力端子間での漏れ電流が変動することもない。それ故、本発明によれば、隣接する信号出力端子の間での相互干渉を抑制することができるので、データ線から出力される信号が劣化せず、高い解像度を実現することができる。

本発明は、前記信号出力端子のピッチが前記撮像領域での前記データ線のピッチよりも狭い場合に適用すると特に効果的である。すなわち、前記信号出力端子のピッチが狭いほど、隣接する信号出力端子の間での相互干渉が発生しやすいが、本発明を適用すれば、かかる相互干渉を確実に防止することができるので、信号出力端子のピッチを狭くしても、データ線から出力される信号が劣化しないため、高い解像度を実現することができる。

本発明において、前記ダミー端子から前記引き出し線の間に向けてダミー配線が延在していることが好ましい。このように構成すると、隣接する引き出し線の間の相互干渉を確実に防止することができるので、引き出し線のピッチを狭くしても、データ線から出力される信号に劣化が発生しないため、高い解像度を実現することができる。

本発明において、前記ダミー配線は、前記引き出し線と同層に形成された導電膜からなることが好ましい。このように構成すると、新たな導電膜を追加しなくてもダミー配線を形成することができる。

本発明において、前記実装領域には、前記引き出し線よりも上層側に絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜において、前記引き出し線の端部に重なる位置にコンタクトホールが形成されており、前記信号出力端子は、前記絶縁膜の上層に形成されて前記コンタクトホールを介して前記引き出し線に電気的接続された導電膜を備え、前記ダミー端子は、前記絶縁膜で覆われていることが好ましい。このように構成すると、隣接する信号出力端子間において、水分を介しての表面リークが発生しにくいという利点がある。

本発明において、前記実装領域には、前記引き出し線よりも上層側に絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜において、前記引き出し線の端部に重なる各位置、および前記ダミー配線に重なる各位置に第１コンタクトホールおよび第２コンタクトホールが形成されており、前記信号出力端子は、前記絶縁膜の上層に形成されて前記第１コンタクトホールを介して前記引き出し線に電気的接続された導電膜を備え、前記ダミー端子は、前記絶縁膜の上層に形成されて前記第２コンタクトホールを介して前記ダミー配線に電気的接続された導電膜を備えている構成を採用してもよい。このように構成すると、水分を介して表面リークが発生した場合でも、かかるリークは、信号出力端子とダミー端子との間で発生し、隣接する信号出力端子の間で発生しない。それ故、信号出力端子の電位変化に伴って、隣接する信号出力端子間での表面リークが変動することがないので、データ線から出力される信号が劣化せず、高い解像度を実現することができる。

本発明において、前記ダミー端子には、前記データ線からの出力される信号の最下位レベルの電位、あるいはグランド電位が印加されていることが好ましい。このように構成すると、ダミー端子と信号出力端子との間の電位差が小さいので、信号出力端子とダミー端子との間の漏れ電流が小さいという利点がある。

本発明において、前記ダミー端子には、前記第２電極と同一の電位が印加されている構成を採用してもよい。

以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、以下の説明では、図９を参照して説明した構成との対比が分りやすいように、共通する機能を有する部分には同一の符号を付して説明する。なお、電界効果型トランジスタの場合、その導電型や電流が流れる方向によって、ソースとドレインとが入れ替わるが、本発明では、便宜上、光電変換素子が接続されている側をドレインとし、信号線（データ線）が接続されている側をソースとしてある。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１および図２は各々、本発明を適用した固体撮像装置の電気的構成を示すブロック図、および外観を模式的に示す説明図である。

図１に示す固体撮像装置１００は、Ｘ方向に延在する複数本の走査線３ａと、Ｙ方向に延在する複数本のデータ線６ａとを有しており、走査線３ａとデータ線６ａとの交差に対応する各位置に画素１００ａが配置されている。このようにして複数の画素１００ａがマトリクス状に配置された領域によって撮像領域１００ｃが構成されている。複数の画素１００ａの各々には、入射光量に応じた電荷を発生させる光電変換素子８０、およびこの光電変換素子８０に電気的に接続された電界効果型トランジスタ３０が形成されており、光電変換素子８０はＰＩＮフォトダイオードからなる。走査線３ａは電界効果型トランジスタ３０のゲートに電気的接続し、データ線６ａは電界効果型トランジスタ３０のソースに電気的接続している。電界効果型トランジスタ３０のドレインは、光電変換素子８０の第１電極８１ａ（カソード）に電気的接続している。本形態では、データ線６ａと並列するようにバイアス線５ａが延在しており、バイアス線５ａは、光電変換素子８０の第２電極８５ａ（アノード）に電気的接続している。従って、バイアス線５ａには定電位が印加されており、光電変換素子８０に逆バイアスを印加することができる。なお、バイアス線５ａは、走査線３ａと並列するように延在している構成を採用することもできる。定電位をバイアス線５ａに印加するにあたって、本形態では、複数本のバイアス線５ａを１本の主線５ｃを介して端子５ｄに電気的接続し、かかる端子５ｄから定電位を印加する構成が採用されている。

複数の画素１００ａの各々には保持容量９０が構成されており、かかる保持容量９０の一方の電極は、光電変換素子８０の第１電極８１ａと同様、電界効果型トランジスタ３０のドレインに電気的接続され、保持容量９０の他方の電極は、光電変換素子８０の第２電極８５ａと同様、バイアス線５ａに電気的接続されている。このため、保持容量９０は、光電変換素子８０に並列に電気的接続されている。ここで、保持容量９０は、光電変換素子８０に逆バイアスを印加した際、光電変換素子８０に生成される空乏層により形成される構成や、かかる空乏層により形成される容量成分に加えて、別途、画素１００ａに対して光電変換素子８０とは並列に電気的接続された蓄積容量を形成することによっても構成される。いずれの場合も、保持容量９０は、光電変換素子８０で発生した電界を蓄積し、かかる保持容量９０に蓄積された電荷は、画素１００ａで受光した光量に対応する。

複数の走査線３ａは走査線駆動回路１１０に接続されており、各画素１００ａの電界効果型トランジスタ３０は、走査線駆動回路１１０から出力された走査信号（ゲートパルス）によって順次、オンオフする。複数のデータ線６ａは、読出回路１２０に接続されており、電界効果型トランジスタ３０のオンオフ動作に連動して、各画素１００ａでの入射光量に応じた電気信号が順次、データ線６ａを介して読出回路１２０に出力される。読出回路１２０は、オペアンプとキャパシタとにより構成されるいわゆるチャージセンシングアンプを備えている。

かかる固体撮像装置１００において、図１を参照して説明した走査線３ａ、データ線６ａ、バイアス線５ａ、画素１００ａ（光電変換素子８０、電界効果型トランジスタ３０、保持容量９０）は、図２に示す支持基板１０上に形成される。ここで、支持基板１０の略中央領域は、上記の画素１００ａが複数マトリクス状に配列された撮像領域１００ｃとして利用される。また、図２に示す例では、走査線駆動回路１１０および読出回路１２０は、支持基板１０上とは別に形成されている。このため、支持基板１０において、撮像領域１００ｃを外側で囲む周辺領域１００ｄには実装領域１００ｅ、１００ｈが構成され、かかる実装領域１００ｅ、１００ｈには、駆動用ＩＣ（図２には図示せず）が実装されたフレキシブル基板１５０、１６０が接続されている。

（画素構成）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００の画素１００ａ２つ分の平面図、および断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ１−Ａ１′線に相当する位置で固体撮像装置１００を切断したときの断面図に相当する。なお、図３（ａ）では、走査線３ａおよびそれと同時形成された薄膜は細い実線で示し、データ線６ａおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、半導体膜（能動層）は細くて短い点線で示し、光電変換素子８０の第１電極８１ａは細くて長い点線で示し、光電変換素子８０の半導体膜は太い実線で示し、光電変換素子８０の第２電極８５ａは太くて長い点線で示してある。

図３（ａ）に示すように、支持基板１０上には、走査線３ａとデータ線６ａとが互いに交差する方向に延在しており、走査線３ａとデータ線６ａとの交差に対応する各位置に画素１００ａが形成されている。また、データ線６ａと並列するようにバイアス線５ａが延在している。本形態において、走査線３ａおよびデータ線６ａは、隣接する画素１００ａで挟まれた領域で延在し、バイアス線５ａは画素１００ａの中央を通るように形成されている。

画素１００ａには、ＰＩＮフォトダイオードからなる光電変換素子８０、およびこの光電変換素子８０に電気的に接続された電界効果型トランジスタ３０が形成されており、走査線３ａの一部によって電界効果型トランジスタ３０のゲート電極３ｂが形成され、データ線６ａの一部によって電界効果型トランジスタ３０のソース電極６ｂが形成されている。電界効果型トランジスタ３０のドレイン電極６ｄは、光電変換素子８０の第１電極８１ａに電気的接続し、バイアス線５ａは、光電変換素子８０の第２電極８５ａに電気的接続している。

かかる画素１００ａの断面構成等を、図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）、（ｂ）に示す固体撮像装置１００において、支持基板１０は、石英基板や耐熱性のガラス基板などからなり、その表面には、ボトムゲート構造の電界効果型トランジスタ３０が形成されている。電界効果型トランジスタ３０では、走査線３ａの一部からなるゲート電極３ｂ、ゲート絶縁膜２１、電界効果型トランジスタ３０の能動層を構成するアモルファスシリコン膜からなる半導体膜１ａ、高濃度Ｎ型不純物がドープされたアモルファスシリコン膜からなるコンタクト層４ａ、４ｂがこの順に積層されている。半導体膜１ａのうち、ソース側の端部には、コンタクト層４ａを介してデータ線６ａがソース電極６ｂとして重なっており、ドレイン側の端部には、コンタクト層４ｂを介してドレイン電極６ｄが重なっている。データ線６ａおよびドレイン電極６ｄは同時形成された導電膜からなる。走査線３は、例えば、厚さが５０ｎｍ程度のモリブデン膜と、厚さが２５０ｎｍ程度のアルミニウム膜の積層膜である。半導体膜１ａは、例えば厚さが１２０ｎｍ程度のアモルファスシリコン膜であり、ゲート絶縁膜２１は、例えば厚さが５００ｎｍ程度のシリコン窒化膜である。コンタクト層４ａ、４ｂは、例えば厚さが５０ｎｍ程度の高濃度Ｎ型のアモルファスシリコン膜であり、データ線６ａは、例えば、厚さが５０ｎｍ程度のモリブデン膜と、厚さが２５０ｎｍ程度のアルミニウム膜と、厚さが５０ｎｍ程度のモリブデン膜の積層膜からなる。

データ線６ａおよびドレイン電極６ｄの表面側には、厚さが４００ｎｍ程度のシリコン窒化膜などからなる下層側絶縁膜２２が形成されている。下層側絶縁膜２２の上層には、光電変換素子８０の第１電極８１ａが形成されており、かかる第１電極８１ａは下層側絶縁膜２２に形成されたコンタクトホール２２ａの内部でドレイン電極６ｄの上面に接して電気的接続している。このようにして、第１電極８１ａは、第１電極８１ａより下層側で電界効果型トランジスタ３０のドレインに電気的接続している。第１電極８１ａは、例えば、厚さが５０ｎｍ程度のモリブデン膜と、厚さが２５０ｎｍ程度のアルミニウム膜と、厚さが５０ｎｍ程度のモリブデン膜の積層膜からなる。

第１電極８１ａの上層には、高濃度Ｎ型の不純物がドープされたアモルファスシリコン膜からなる高濃度Ｎ型半導体膜８２ａ、真性のアモルファスシリコン膜からなるＩ型半導体膜８３ａ（真性半導体膜）、高濃度Ｐ型の不純物がドープされたアモルファスシリコン膜からなる高濃度Ｐ型半導体膜８４ａが積層され、高濃度Ｐ型半導体膜８４ａの上層には第２電極８５ａが積層されている。かかる第１電極８１ａ、高濃度Ｎ型半導体膜８２ａ、Ｉ型半導体膜８３ａ、高濃度Ｐ型半導体膜８４ａ、および第２電極８５ａによって、光電変換素子８０はＰＩＮフォトダイオードとして構成されている。第２電極８５ａは、例えば、厚さが５０ｎｍ程度のＩＴＯ膜からなり、光電変換素子８０は、第２電極８５ａの側から入射した光を検出する。

光電変換素子８０の上層側には、撮像領域１００ｃの全面に、厚さが４００ｎｍ程度のシリコン窒化膜などの無機絶縁膜からなる上層側絶縁膜２３が形成されており、かかる上層側絶縁膜２３の上層にはバイアス線５ａが形成されている。ここで、上層側絶縁膜２３には、第２電極８５ａと重なる位置にコンタクトホール２３ａが形成されている。このため、バイアス線５ａは、コンタクトホール２３ａの内部で第２電極８５ａに重なって第２電極８５ａに電気的接続されている。また、バイアス線５ａの上層側には、厚さが４００ｎｍ程度のシリコン窒化膜などからなる表面保護層２４が形成されている。なお、固体撮像装置１００をＸ線などの放射線を用いた医療画像診断や非破壊検査等に用いる場合、表面保護層２４自身によって、あるいは表面保護層２４の上層にリン光体などによって放射線ビームを可視光に変換する変換層が構成される。バイアス線５ａは、例えば、厚さが５０ｎｍ程度のモリブデン膜と、厚さが２５０ｎｍ程度のアルミニウム膜と、厚さが５０ｎｍ程度のモリブデン膜の積層膜からなる。

（実装領域周辺の構成）
図４および図５を参照して、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００における実装領域周辺の構成を説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００において、支持基板１０の実装領域１００ｅに対してフレキシブル基板１５０を実装した様子を模式的に示す平面図、および支持基板１０の実装領域１００ｅ周辺の構成を模式的に示す平面図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００において、支持基板１０の実装領域１００ｅに対してフレキシブル基板１５０を実装した様子を模式的に示す拡大平面図、支持基板１０の実装領域１００ｅ周辺の構成を模式的に示す拡大平面図、および実装領域１００ｅのＢ１−Ｂ１′断面図である。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の固体撮像装置１００において、支持基板１０上のデータ線６ａからフレキシブル基板１５０に信号を出力するにあたっては、支持基板１０の周辺領域１００ｄにおいて、基板辺１１と画素領域１００ａとによって囲まれた領域には、データ線６ａから延在する複数本の引き出し線６ｃが並列する配線並列領域１００ｆと、複数本の引き出し線６ｃの各端部に形成された複数の信号出力端子６ｅが配列された実装領域１００ｅとが設けられており、実装領域１００ｅにはフレキシブル基板１５０が接続されている。ここで、フレキシブル基板１５０には、端子１５１ａが形成されており、かかる端子１５１ａは、ハンダや異方性導電膜などによって信号出力端子６ｅに電気的に接続されている、また、フレキシブル基板１５０では、端子１５１ａから配線パターン１５１ｂが延在している。このため、データ線６ａから出力された信号を、引き出し線６ｃ、信号出力端子６ｅ、端子１５１ａ、および配線パターン１５１ｂを介して、フレキシブル基板１５０に実装された駆動用ＩＣ１２１に出力することができる。

本形態では、３枚のフレキシブル基板１５０が支持基板１０に接続されており、全体の１／３に相当する本数のデータ線６ａに対して１枚のフレキシブル基板１５０が対応している。このため、実装領域１００ｅおよび配線並列領域１００ｆは、基板辺１１に沿って離間する３箇所に形成されており、かかる実装領域１００ｅにおける信号出力端子６ｅのピッチは、撮像領域１００ｃにおけるデータ線６ａのピッチより狭い。また、配線並列領域１００ｆにおいて、引き出し線６ｃは、まず、撮像領域１００ｃからデータ線６ａの延長線上に直線的に延在した後、互いに収束する方向に斜めに延在し、しかる後に、信号出力端子６ｅに向けて直線的に延在しており、信号出力端子６ｅの近傍において、引き出し線６ｃは互いに近接する位置で並列している。

ここで、各画素１００ａからデータ線６ａを介して出力される信号は微弱であり、引き出し線６ｃや信号出力端子６ｅの電気特性の影響を受けやすい。そこで、まず、実装領域１００ｅでは、隣接する信号出力端子６ｅの各間にダミー端子６ｇが形成されている。また、複数のダミー端子６ｇの各々から引き出し線６ｃの間に向けては複数本のダミー配線６ｆが延在している。かかる複数本のダミー配線６ｆは各々、１本の主線６ｋを介して端子６ｍ（図１参照）に電気的接続し、かかる端子６ｍからダミー端子６ｇおよびダミー配線６ｆに定電位が印加されるようになっている。かかる定電位として、本形態では、データ線６ａから出力される信号の最下位レベルの電位、あるいはグランド電位が印加されている。

図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、本形態では、引き出し線６ｃ、信号出力端子６ｅ、ダミー配線６ｆ、およびダミー端子６ｇを形成するにあたって、まず、下層側絶縁膜２２の上層に形成したデータ線６ａから延在している部分をそのまま引き出し線６ｃとしている。このため、引き出し線６ｃの上層には下層側絶縁膜２２および上層側絶縁膜２３が形成されている。そこで、本形態では、下層側絶縁膜２２および上層側絶縁膜２３において、引き出し線６ｃの端部と重なる位置にコンタクトホール２３ｅを形成するとともに、上層側絶縁膜２３の上層に第２電極８５ａと同時形成したＩＴＯ膜からなる上層側導電膜５ｅを形成し、かかる上層側導電膜５ｅを、コンタクトホール２３ｅを介して引き出し線６ｃの端部に電気的接続させることにより、信号出力端子６ｅが形成されている。

また、ダミー配線６ｆは、下層側絶縁膜２２の上層にデータ線６ａや引き出し線６ｃと同時形成した導電膜によって形成されており、その端部によってダミー端子６ｇが形成されている。ダミー配線６ｆの上層には下層側絶縁膜２２および上層側絶縁膜２３が形成されているが、下層側絶縁膜２２および上層側絶縁膜２３にはダミー配線６ｆの端部と重なる位置にコンタクトホールが形成されていない。このため、ダミー端子６ｇは、下層側絶縁膜２２および上層側絶縁膜２３で覆われている。

なお、本形態では、ダミー配線６ｆをデータ線６ａおよび引き出し線６ｃと同層に形成したため、複数本のダミー配線６ｆが一括して接続する主線６ｋ（図４（ａ）、（ｂ）参照）については、例えば、図３（ｂ）を参照して説明した第１電極８１ａと同層に形成し、ダミー配線６ｆと主線６ｋとを、下層側導電膜２２に形成したコンタクトホールを介して電気的接続してある。このような構成を採用すると、主線６ｋと引き出し線６ｃとを短絡させずに交差させることができるとともに、ダミー配線６ｆと主線６ｋとを電気的に接続するコンタクトホールをコンタクトホール２２ａと同時に形成することもできる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、隣接する信号出力端子６ｅの間に、定電位が印加されたダミー端子６ｇが形成されているため、隣接する複数のデータ線６ａからの信号出力が同時に行なわれるマルチプレックス方式を採用した場合でも、隣接する信号出力端子６ｅの間での相互干渉が発生しない。

すなわち、本形態では、隣接する信号出力端子６ｅの間に、定電位が印加されたダミー端子６ｇが形成されているため、隣接する信号出力端子６ｅの間に寄生する容量成分が極めて小さい。従って、隣接する信号出力端子６ｅから同時に信号が出力され、かつ、かかる信号レベルが変化した場合でも、かかる信号出力端子６ｅの電位変化に伴って、隣接する信号出力端子６ｅの間に寄生する容量成分の影響が変化するということがない。

また、隣接する信号出力端子６ｅの間に、定電位が印加されたダミー端子６ｇが形成されているため、隣接する信号出力端子６ｅ間を直接流れる漏れ電流が発生しないので、データ線６ａを介して出力される信号レベルにかかわらず、漏れ電流レベルが大きく変動しない。

特に本形態では、信号出力端子６ｅのピッチが撮像領域１００ｃでのデータ線６ａのピッチよりも狭く、信号出力端子６ｅが近接しているが、本形態によれば、隣接する信号出力端子６ｅの間に、定電位が印加されたダミー端子６ｇが形成されているため、信号出力端子６ｅ同士の相互干渉を確実に防止することができる。

さらに、本形態では、ダミー端子６ｇから引き出し線６ｃの間に向けてダミー配線６ｆが延在しており、隣接する引き出し線６ｃの間には、定電位が印加されたダミー配線６ｆが形成されている。このため、引き出し線６ｃのピッチが狭くなっている場合でも、引き出し線６ｃ同士の相互干渉を確実に防止することができる。

しかも、ダミー端子６ｇおよびダミー配線６ｆには、データ線６ａからの出力される信号の最下位レベルの電位、あるいはグランド電位が印加されているため、ダミー端子６ｇと信号出力端子６ｅとの間の電位差、およびダミー配線６ｆと引き出し線６ｃとの間の電位差が常に小さいので、ダミー端子６ｇと信号出力端子６ｅとの間の漏れ電流、ダミー配線６ｆと引き出し線６ｃとの間の漏れ電流が小さい。

それ故、本形態によれば、データ線６ａを介して出力される信号が微弱であっても、かかる信号に劣化が発生しない。それ故、本形態の固体撮像装置１００によれば、高い解像度を実現することができる。

また、ダミー配線６ｆは、引き出し線６ｃと同層に形成された導電膜からなるため、新たな導電膜を追加しなくてもダミー配線６ｆを形成することができる。

さらに、本形態では、信号出力端子６ｅは支持基板１０上で上面が露出した状態にあるが、ダミー端子６ｇは、ゲート絶縁膜２１および上層側絶縁膜２３で覆われている。従って、信号出力端子６ｅとダミー端子６ｇとの間では、水分を介しての表面リークが発生しないので、表面リークによって、データ線６ａから出力される信号に劣化が発生しない。

［実施の形態２］
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置１００において、支持基板１０の実装領域１００ｅに対してフレキシブル基板１５０を実装した様子を模式的に示す拡大平面図、支持基板１０の実装領域１００ｅ周辺の構成を模式的に示す拡大平面図、および実装領域１００ｅのＢ２−Ｂ２′断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

実施の形態１では、信号出力端子６ｅの上面を露出させる一方、ダミー端子６ｇについては下層側絶縁膜２２および上層側絶縁膜２３で覆った構成を採用したが、本形態では、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ダミー端子６ｇについても、信号出力端子６ｅと同様、上面が露出した状態にある。かかる構成を実現するにあたって、本形態では、実施の形態１と同様、まず、下層側絶縁膜２２の上層に形成したデータ線６ａをそのまま延在している部分を引き出し線６ｃとしている。また、下層側絶縁膜２２および上層側絶縁膜２３において、引き出し線６ｃの端部と重なる位置にコンタクトホール２３ｅを形成するとともに、上層側絶縁膜２３の上層に第２電極８５ａと同時形成したＩＴＯ膜からなる上層側導電膜５ｅを形成し、かかる上層側導電膜５ｅを、コンタクトホール２３ｅを介して引き出し線６ｃの端部に電気的接続させることにより、信号出力端子６ｅが形成されている。

また、ダミー配線６ｆについては、下層側絶縁膜２２の上層にデータ線６ａや引き出し線６ｃと同時形成した導電膜によって形成されている。ここで、ダミー配線６ｆの上層には下層側絶縁膜２２および上層側絶縁膜２３が形成されているので、下層側絶縁膜２２および上層側絶縁膜２３において、ダミー配線６ｆの端部と重なる位置にコンタクトホール２３ｆが形成されている、また、上層側絶縁膜２３の上層には第２電極８５ａと同時形成したＩＴＯ膜からなる上層側導電膜５ｆが形成されており、かかる上層側導電膜５ｆを、コンタクトホール２３ｆを介してダミー配線６ｆの端部に電気的接続させることにより、ダミー端子６ｇが形成されている。

このように構成した場合、実施の形態１と違って、信号出力端子６ｅとダミー端子６ｇとの間では、水分を介しての表面リークが発生するおそれがあるが、ダミー端子６ｇには、データ線６ａからの出力される信号の最下位レベルの電位、あるいはグランド電位が印加されているため、ダミー端子６ｇと信号出力端子６ｅとの間の電位差が常に小さいので、ダミー端子６ｇと信号出力端子６ｅとの間の漏れ電流が小さい。また、本形態によれば、隣接する信号出力端子６ｅの間でダミー端子６ｇに相当する部分が凹んでいるので、隣接する信号出力端子６ｅの間に長い沿面距離を確保することができる。それ故、隣接する信号出力端子６ｅ間を直接流れる表面リークが発生しない。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

［実施の形態３］
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置１００において、支持基板１０の実装領域１００ｅに対してフレキシブル基板１５０を実装した様子を模式的に示す平面図、および支持基板１０の実装領域１００ｅ周辺の構成を模式的に示す平面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

実施の形態１では、定電位をバイアス線５ａに印加するにあたって、複数本のバイアス線５ａを１本の主線５ｃに電気的接続するとともに、定電位をダミー配線６ｆおよびダミー端子６ｇに印加するにあたって、複数本のダミー配線６ｆを１本の主線６ｋに電気的接続したが、本形態では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、バイアス線５ａおよびダミー配線６ｆを共通の主線６ｓに電気的接続して、ダミー配線６ｆ、ダミー端子６ｇ、およびバイアス線５ａに同一の固定電位を印加している。

かかる構成を採用する際、例えば、ダミー配線６ｆをデータ線６ａおよび引き出し線６ｃと同層に形成し、主線６ｓについては、第１電極８１ａ（図３参照）と同層に形成し、ダミー配線６ｆと主線６ｓとを、下層側導電膜２２に形成したコンタクトホールを介して電気的接続させれば、ダミー配線６ｆと主線６ｓとを電気的に接続するコンタクトホールを、図３に示すコンタクトホール２２ａと同時に形成することもできる。また、バイアス線５ａと主線６ｓとを電気的に接続するコンタクトホールを、図３に示すコンタクトホール２３ａと同時に形成することができる。それ故、工程数を増加させる必要がない。

［実施の形態４］
図８（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置１００の画素１００ａ２つ分の平面図、および断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ５−Ａ５′線に相当する位置で固体撮像装置１００を切断したときの断面図に相当する。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

実施の形態１〜３では、支持基板１０上において、下層側から上層側に向かって、電界効果型トランジスタ３０および光電変換素子８０が順に形成されている固体撮像装置１００に本発明を適用したが、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、支持基板１０上において、下層側から上層側に向かって、光電変換素子８０および電界効果型トランジスタ３０が順に形成されている固体撮像装置１００に本発明を適用してもよく、以下に説明する形態では、第１電極８１ａがアノードとして用いられ、第２電極８５ａがカソードとして用いられる。

図８（ａ）、（ｂ）に示す固体撮像装置１００の各画素１００ａでは、まず、支持基板１０上に第２電極８５ａ（カソード）が形成され、かかる第２電極８５ａの上に、高濃度Ｎ型半導体膜８２ａ、Ｉ型半導体膜８３ａ、高濃度Ｐ型半導体膜８４ａ、および第１電極８１ａ（アノード）が積層されてＰＩＮフォトダイオードからなる光電変換素子８０が構成されている。本形態においては、第１電極８１ａはＩＴＯ膜により形成され、光電変換素子８０は、第１電極８１ａの側から入射した光を検出する。また、光電変換素子８０の上層には絶縁膜２７が形成され、絶縁膜２７の上層に走査線３ａの一部からなるゲート電極３ｂが形成されている。また、ゲート電極３ｂの上層にはゲート絶縁膜２１が形成され、かかるゲート絶縁膜２１の上層には、電界効果型トランジスタ３０の能動層を構成するアモルファスシリコン膜からなる半導体膜１ａ、高濃度Ｎ型不純物がドープされたアモルファスシリコン膜からなるコンタクト層４ａ、４ｂがこの順に積層されている。半導体膜１ａのうち、ソース側の端部には、コンタクト層４ａを介してデータ線６ａがソース電極６ｂとして重なっており、ドレイン側の端部には、コンタクト層４ｂを介してドレイン電極６ｄが重なっている。データ線６ａおよびドレイン電極６ｄは同時形成された導電膜からなる。ゲート絶縁膜２１および絶縁膜２７にはコンタクトホール２１ａが形成されており、かかるコンタクトホール２１ａを介してドレイン電極６ｄが第１電極８１ａに電気的接続されている。電界効果型トランジスタ３０の上層側には、撮像領域１００ｃの全面に表面保護層２４が形成されている。なお、固体撮像装置１００をＸ線などの放射線を用いた医療画像診断や非破壊検査等に用いる場合、表面保護層２４自身によって、あるいは表面保護層２４の上層にリン光体などによって放射線ビームを可視光に変換する変換層が構成される。

このように構成した固体撮像装置１００では、第２電極８５ａをＹ方向に延在させてバイアス線として利用して光電変換素子８０に逆バイアスを印加する。なお、第２電極８５ａについてはＸ方向に延在させてよく、撮像領域１００ｃの略全面に形成してもよい。

このように構成した固体撮像装置１００でも、実施の形態１〜３と同様、隣接する信号出力端子６ｅの間、および隣接する引き出し線６ｃの間に、定電位が印加されたダミー端子６ｇおよびダミー配線６ｆを形成すれば、隣接する信号出力端子６ｅ同士が近接している場合でも、隣接する信号出力端子６ｅの間での干渉を防止することができる。

［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、光電変換素子８０としてＰＩＮフォトダイオードを用いたが、ＰＮフォトダイオードを用いてもよい。また、電界効果型トランジスタ３０として、アモルファスシリコン膜を用いたＴＦＴを例に説明したが、ポリシリコン膜や単結晶シリコン層を用いたＴＦＴを、電界効果型トランジスタ３０として用いてもよい。上記実施の形態１〜３では、ドレイン電極６ｄと第１電極８１ａを別々に形成したが、第１電極８１ａをドレイン電極と兼用してもよい。

本発明を適用した固体撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明を適用した固体撮像装置の外観を模式的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の画素２つ分の平面図、および断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置において、支持基板の実装領域に対してフレキシブル基板を実装した様子を模式的に示す平面図、および支持基板の実装領域周辺の構成を模式的に示す平面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置において、支持基板の実装領域に対してフレキシブル基板を実装した様子を模式的に示す拡大平面図、支持基板の実装領域周辺の構成を模式的に示す拡大平面図、および実装領域のＢ１−Ｂ１′断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置において、支持基板の実装領域に対してフレキシブル基板を実装した様子を模式的に示す拡大平面図、支持基板の実装領域周辺の構成を模式的に示す拡大平面図、および実装領域のＢ２−Ｂ２′断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置において、支持基板の実装領域に対してフレキシブル基板を実装した様子を模式的に示す平面図、および支持基板の実装領域周辺の構成を模式的に示す平面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置の画素２つ分の平面図、および断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、従来の固体撮像装置において、支持基板の実装領域に対してフレキシブル基板を実装した様子を模式的に示す平面図、および支持基板の実装領域周辺の構成を模式的に示す平面図である。

符号の説明

３ａ・・走査線、５ａ・・バイアス線、６ａ・・データ線、６ｃ・・引き出し線、６ｄ・・ドレイン電極、６ｅ・・信号出力端子、６ｆ・・ダミー配線、６ｇ・・ダミー端子、１０・・支持基板、３０・・電界効果型トランジスタ、８０・・光電変換素子、８１ａ・・光電変換素子の第１電極、８５ａ・・光電変換素子の第２電極、９０・・保持容量、１００・・固体撮像装置、１００ａ・・画素、１００ｃ・・撮像領域、１００ｅ・・実装領域、１００ｆ・・配線並列領域

Claims (8)

1. 支持基板上の撮像領域内に、互いに交差して延在する複数本の走査線および複数本のデータ線と、前記走査線と前記データ線との各交差に対応する位置において、入射光量に応じた電荷を発生させる光電変換素子、および前記データ線にソースが電気的接続された電界効果型トランジスタを備えた複数の画素と、を有し、前記光電変換素子の第１電極が前記電界効果型トランジスタのドレインに電気的接続され、前記光電変換素子の第２電極に定電位が印加される固体撮像装置において、
   前記支持基板は、前記撮像領域の外側領域に、前記データ線から延在する複数本の引き出し線が並列する配線並列領域と、前記引き出し線の各端部に形成された複数の信号出力端子が配列された実装領域とを備え、
   前記実装領域には、隣接する前記信号出力端子の間に、定電位が印加されたダミー端子が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記信号出力端子のピッチは、前記撮像領域での前記データ線のピッチよりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記ダミー端子から前記引き出し線の間に向けてダミー配線が延在していることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
4. 前記ダミー配線は、前記引き出し線と同層に形成された導電膜からなることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 前記実装領域には、前記引き出し線よりも上層側に絶縁膜が形成されており、
   前記絶縁膜において、前記引き出し線の端部に重なる位置にコンタクトホールが形成されており、
   前記信号出力端子は、前記絶縁膜の上層に形成されて前記コンタクトホールを介して前記引き出し線に電気的接続された導電膜を備え、
   前記ダミー端子は、前記絶縁膜で覆われていることを特徴とする請求項３または４に記載の固体撮像装置。
6. 前記実装領域には、前記引き出し線よりも上層側に絶縁膜が形成されており、
   前記絶縁膜において、前記引き出し線の端部に重なる各位置、および前記ダミー配線の端部に重なる各位置に第１コンタクトホールおよび第２コンタクトホールが形成されており、
   前記信号出力端子は、前記絶縁膜の上層に形成されて前記第１コンタクトホールを介して前記引き出し線に電気的接続された導電膜を備え、
   前記ダミー端子は、前記絶縁膜の上層に形成されて前記第２コンタクトホールを介して前記ダミー配線に電気的接続された導電膜を備えていることを特徴とする請求項３または４に記載の固体撮像装置。
7. 前記ダミー端子には、前記データ線から出力される信号の最下位レベルの電位、あるいはグランド電位が印加されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の固体撮像装置。
8. 前記ダミー端子には、前記第２電極と同一の電位が印加されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の固体撮像装置。

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