JP5171178B2 - イメージセンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、イメージセンサ及びその製造方法、特に、密着イメージセンサ、撮像素子等に好適なイメージセンサ及びその製造方法に関する。

イメージセンサとして、それぞれ異なる波長域の光、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の各色の光を選択的に受光する３種類の受光画素を基板上に並ぶように配置したタイプがある。このようにＲＧＢの３原色にそれぞれ対応した受光画素を並べて配置したイメージセンサであれば、フルカラーで撮像することができる。しかし、この場合、同種の受光画素だけを配置したモノクロタイプのものに比べ、解像度が１／３となってしまう。

一方、ＲＧＢの受光画素をそれぞれ別々の基板に形成してこれらを重ね合わせたイメージセンサがある。また、１枚の透明基板の表裏面に２色（例えばＲとＢ）に対応した受光画素を形成し、さらに別の基板に残りの１色（例えばＧ）に対応した受光画素を形成し、これらを重ね合わせたイメージセンサが提案されている（特許文献１）。このように各色に対応した画素を重ね合わせれば、フルカラーに対応するとともに解像度の向上を図ることができる。しかし、受光画素間に介在する基板（中間基板）の厚み分のギャップができるため、画像がボケやすいという問題がある。

さらに、基板上にシリコン（Ｓｉ）半導体によってＣＭＯＳ構造又はＣＣＤ構造の転送・読み出し回路を形成し、その上に、ＲＧＢに対応した受光画素を、それぞれ絶縁膜を介して積層させた撮像素子が提案されている（特許文献２）。この場合、受光画素間に相対的に厚みのある基板が存在しないため、画像ボケを抑制することができると考えられる。しかし、この多層積層型の撮像素子では、積層した各受光画素の電極を、基板上に形成した転送・読み出し回路に接続する必要があるため製造が難しく、また、基板上に形成する転送・読み出し回路を高温プロセスが必要なシリコン半導体で形成するため、プラスチック製の可撓性基板を用いることができない。

特開２００７−６７０７５号公報 特開２００５−２６８６０９号公報

本発明は、高解像度及び高感度で撮像することができるとともに、画像ボケを効果的に抑制することができ、小型化にも対応可能なイメージセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下のイメージセンサ及びその製造方法が提供される。

＜１＞ 基板と、該基板の面方向に複数配置された一次受光画素とを有し、該一次受光画素がそれぞれ異なる波長域の光を感知する複数の二次受光画素が積層して構成されているイメージセンサを製造する方法であって、
前記基板の片面において、前記複数の二次受光画素を、厚さ方向に隣接する二次受光画素の間に無機化合物により形成されている封止絶縁膜と、該封止絶縁膜上に設けられた有機化合物により形成されている平坦化層を介して順次形成して積層する工程を含み、
前記複数の二次受光画素を形成する際に、それぞれ、前記光を光電変換する光電変換部と、該光電変換部により生じた電荷に基づいて薄膜トランジスタにより信号を出力する信号出力部とを形成し、かつ、前記薄膜トランジスタが、ゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極、及びドレイン電極を有し、前記活性層をＩｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物半導体又は有機半導体により形成することを特徴とするイメージセンサの製造方法。

＜２＞ 前記活性層が、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物であることを特徴とする＜１＞に記載のイメージセンサ。

＜３＞ 前記活性層が、少なくとも第１の領域と該第１の領域より電気伝導度が大きい第２の領域とを有し、前記第２の領域が前記ゲート絶縁膜と接し、前記第１の領域が前記第２の領域と前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方に電気的に接続していることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載のイメージセンサ。

＜４＞ 前記一次受光画素が、赤色、緑色、及び青色の３色にそれぞれ対応した光を受光する３種類の二次受光画素が積層して構成されていることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載のイメージセンサ。

＜５＞ 前記基板が、可撓性基板であることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載のイメージセンサ。

＜６＞ ＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載のイメージセンサを含むことを特徴とする密着イメージセンサ。

＜７＞ ＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載のイメージセンサを含むことを特徴とする撮像素子。

＜８＞ 基板と、該基板の面方向に複数配置された一次受光画素とを有し、該一次受光画素がそれぞれ異なる波長域の光を感知する複数の二次受光画素が積層して構成されているイメージセンサを製造する方法であって、
前記基板の片面において、前記複数の二次受光画素を、厚さ方向に隣接する二次受光画素の間に無機化合物により形成された封止絶縁膜と、該封止絶縁膜上に設けられ、有機化合物により形成された平坦化層を介して順次形成して積層する工程を含み、
前記複数の二次受光画素を形成する際に、それぞれ、前記光を光電変換する光電変換部と、該光電変換部により生じた電荷に基づいて薄膜トランジスタにより信号を出力する信号出力部とを形成し、かつ、前記薄膜トランジスタが、ゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極、及びドレイン電極を有し、前記活性層をＩｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物半導体又は有機半導体により形成することを特徴とするイメージセンサの製造方法。

＜９＞ 前記活性層を、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物半導体により形成することを特徴とする＜８＞に記載のイメージセンサの製造方法。

＜１０＞ 前記活性層を、少なくとも第１の領域と該第１の領域より電気伝導度が大きい第２の領域とを有し、前記第２の領域が前記ゲート絶縁膜と接し、前記第１の領域が前記第２の領域と前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方に電気的に接続するように形成することを特徴とする＜８＞又は＜９＞に記載のイメージセンサの製造方法。

＜１１＞ 前記一次受光画素を構成する前記複数の二次受光画素として、赤色、緑色、及び青色の３色にそれぞれ対応した光を受光する３種類の受光画素を積層することを特徴とする＜８＞〜＜１０＞のいずれかに記載のイメージセンサの製造方法。

＜１２＞ 前記基板として、可撓性基板を用いることを特徴とする＜８＞〜＜１１＞のいずれかに記載のイメージセンサの製造方法。

本発明によれば、高解像度及び高感度で撮像することができるとともに、画像ボケを効果的に抑制することができ、小型化にも対応可能なイメージセンサ及びその製造方法が提供される。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るイメージセンサ１の基板２の面方向における一次受光画素４の配列の一例を示す概略平面図である。図２は、一次受光画素４を構成する二次受光画素１０，２０，３０の層構成の一例を示す概略断面図である。
図２に示されるように、本実施形態に係るイメージセンサ１は、基板２の片面において、それぞれ異なる波長域の光（Ｂ、Ｇ、Ｒ）を選択的に感知する３種類の受光画素（二次受光画素）１０，２０，３０が厚さ方向に順次積層されている。また、隣接する二次受光画素の間には、それぞれ封止絶縁膜１８，２８と平坦化層１９，２９が介在している。

図３は、基板２上に最初に形成されている第１の二次受光画素１０の構成をより具体的に示している。第１の二次受光画素１０は、上部電極１６、特定波長域の光を選択的に感知して光電変換する光電変換部１４、及び光電変換部１４により生じた電荷に基づいて薄膜トランジスタ４０により信号を出力する信号出力部１２を含んで構成されている。そして、薄膜トランジスタ４０は、ゲート電極４４、ゲート絶縁膜４６、活性層４８、ソース電極５０、及びドレイン電極５２を有し、活性層４８は酸化物半導体又は有機半導体により形成されている。

一方、第２及び第３の二次受光画素２０，３０は、それぞれ光電変換部２４，３４において異なる波長域の光を感知する材料を用いる以外は、第１の二次受光画素１０と同様の構成とすることができる。従って、第１の二次受光画素１０に含まれる薄膜トランジスタ４０等は、第２及び第３の二次受光画素２０，３０にも同様の薄膜トランジスタ等が含まれている。以下、主に第１の二次受光画素１０の構成について説明する。

基板２上において、上記のようなそれぞれＢ、Ｇ、Ｒに対応した光を感知する二次受光画素１０，２０，３０が、封止絶縁膜１８，２８を介して積層することによって一次受光画素４が構成されている。そして、一次受光画素４は、図１に示したように、基板２の面方向に例えばマトリクス状に配置されている。一次受光画素４の配列（アレイ）は、図１に示したように基板２上にマトリクス状に配列すれば解像度の向上に有利となるが、これに限定されず、要求される解像度等に応じて適宜設定すればよい。また、一次受光画素４のサイズや数も要求される解像度に応じて決めればよく、例えば２００ｐｐｉ以上とすることもできる。

＜基板＞
基板２の材質は特に限定されることはなく、例えばＹＳＺ（ジルコニア安定化イットリウム）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエ−テルスルホン、ポリアリレ−ト、アリルジグリコールカーボネ−ト、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の合成樹脂等の有機材料、などが挙げられる。前記有機材料の場合、光透過性、耐熱性、寸法安定性、表面平滑性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、低吸湿性等に優れていることが好ましい。

本実施形態のイメージセンサ１は、特に可撓性基板を好適に用いることができる。可撓性基板２に用いる材料としては、光透過率の高い有機プラスチックフィルムが好ましく、上記有機材料のプラスチックフィルムを好適に用いることができる。また、フィルム状プラスチック基板２には、絶縁性が不十分の場合は絶縁層、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、フィルム状プラスチック基板２の平坦性や、薄膜トランジスタ４０等の密着性を向上させるためのアンダーコート層等を備えることも好ましい。

可撓性基板を用いる場合、その厚みは材質にもよるが、基板２上に形成された受光画素等を確実に支持することができるとともに、基板２を自由に曲げることができる厚さとすることが好ましく、例えば、１０μｍ以上１ｍｍ以下、好ましくは、２０μｍ以上０．５ｍｍ以下とすることができる。
このようなプラスチック製の可撓性基板２を用いれば、曲げたり、丸めたりするなど自由に変形することができ、装置の小型化や軽量化に寄与することも可能となる。

図２に示すように基板２側から受光して各二次受光画素１０，２０，３０が光を感知するようにする場合には、光透過性の高い基板２を用いる。要求される感度等にもよるが、基板２は光透過率が高いほど好ましい。一方、基板２とは反対側、つまり第３の二次受光画素３０側から受光して光電変換するようにする場合には、基板２は透明である必要はなく、例えば金属基板や半導体基板などの不透明な基板を用いることもできる。

＜薄膜トランジスタ＞
二次受光画素１０は、光電変換部１４により生じた電荷に基づき、コンデンサ６０、電界効果型薄膜トランジスタ４０を含む信号出力部１２により信号を出力する。薄膜トランジスタ４０は、ゲート電極４４、ゲート絶縁膜４６、活性層４８、ソース電極５０、及びドレイン電極５２を有し、活性層４８は、酸化物半導体又は有機半導体により形成されている。第２及び第３の二次受光画素２０，３０にもそれぞれ同様の構成の薄膜トランジスタを含む信号出力部２２，３２が設けられており、それぞれの光電変換部２４，３４より生じた電荷に基づいて信号を出力する。

図４は、１つの一次受光画素４における１層の二次受光画素に設けられる回路構成の一例を概略的に示している。まず、選択線を介して薄膜トランジスタＴｒのゲート電極Ｇを選択し、フォトダイオードＰＤに光電変換に必要な逆バイアス電圧を供給する。この状態で基板２側からの入射した光のうち特定波長域の光を受光することによりフォトダイオードＰＤに光電流が発生する。その信号をデータ線を介して読み出し、アンプによる増幅、アナログ信号処理、ＡＤ変換、デジタル信号処理を行う。

なお、一つの二次受光画素における薄膜トランジスタＴｒは少なくとも１つ形成すればよいが、２つ以上設けることもできる。また、薄膜トランジスタＴｒ及びコンデンサＣの配置も図４に示した配置に限定されず、適宜設計すればよい。ただし、いずれの場合も、活性層４８は酸化物半導体又は有機半導体により形成する。

−活性層−
活性層４８を酸化物半導体により形成すれば、アモルファスシリコンの活性層に比べて電荷の移動度がはるかに高く、低電圧で駆動させることができる。また、酸化物半導体を用いれば、通常、シリコンよりも光透過性が高く、可撓性を有する活性層４８を形成することができる。また、酸化物半導体、特にアモルファス酸化物半導体は、低温（例えば室温）で均一に成膜が可能であるため、プラスチックのような可撓性のある樹脂基板２を用いるときに特に有利となる。また、複数の二次受光画素を積層させるため、上段の二次受光画素を形成する際に下段の二次受光画素が影響を受ける。特に光電変換層は熱の影響を受けやすいが、酸化物半導体、特にアモルファス酸化物半導体は低温成膜が可能であるため有利である。

活性層４８を形成するための酸化物半導体としては、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物（例えばＩｎ−Ｏ系）が好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも２つを含む酸化物（例えばＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系）がより好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物が更に好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体としては、結晶状態における組成がＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍは６未満の自然数）で表される酸化物半導体が好ましく、特に、ＩｎＧａＺｎＯ_４がより好ましい。この組成のアモルファス酸化物半導体の特徴としては、電気伝導度が増加するにつれ、電子移動度が増加する傾向を示す。

ここで電気伝導度とは、物質の電気伝導のしやすさを表す物性値であり、物質のキャリア濃度ｎ、キャリア移動度μとすると物質の電気伝導度σは以下の式で表される。
σ＝ｎｅμ
活性層４８がｎ型半導体である時はキャリアは電子であり、キャリア濃度とは電子キャリア濃度を、キャリア移動度とは電子移動度を示す。同様に活性層４８がｐ型半導体ではキャリアは正孔であり、キャリア濃度とは、正孔キャリア濃度を、キャリア移動度とは正孔移動度を示す。尚、物質のキャリア濃度とキャリア移動度とは、ホール測定により求めることができる。
電気伝導度は、厚みが分かっている膜のシート抵抗を測定することにより、膜の電気伝導度を求めることができる。半導体の電気伝導度は温度により変化するが、本願明細書における電気伝導度は、室温（２０℃）での電気伝導度を示す。

活性層４８を形成する酸化物半導体としては、前記したようにＩｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含むｎ型酸化物半導体が好ましいが、ＺｎＯ・Ｒｈ_２Ｏ_３、ＣｕＧａＯ_２、ＳｒＣｕ_２Ｏ_２のようなｐ型酸化物半導体を活性層４８に用いることもできる。

活性層４８の電気伝導度は、活性層４８のソース電極５０及びドレイン電極５２近傍よりゲート絶縁膜４６近傍において高くすることが好ましい。より好ましくは、ゲート絶縁膜４６近傍の電気伝導度のソース電極５０及びドレイン電極５２近傍の電気伝導度に対する比率（ゲート絶縁膜４６近傍の電気伝導度／ソース電極５０及びドレイン電極５２近傍の電気伝導度）が、好ましくは、１０^１以上１０^１０以下であり、より好ましくは、１０^２以上１０^８以下である。好ましくは、活性層４８のゲート絶縁膜４６界面近傍の電気伝導度が１０^−４Ｓｃｍ^−１以上１０^２Ｓｃｍ^−１未満であり、より好ましくは１０^−１Ｓｃｍ^−１以上１０^２Ｓｃｍ^−１未満である。

活性層４８は複数の層で形成することもできる。例えば、図５に示すように、活性層４８が、少なくとも第１の領域４８ａと該第１の領域４８ａより電気伝導度が大きい第２の領域４８ｂとを有し、第２の領域４８ｂがゲート絶縁膜４６と接し、第１の領域４８ａが第２の領域４８ｂとソース電極５０及びドレイン電極５２の少なくとも一方に電気的に接続している構成とすることが好ましい。より好ましくは、第２の領域４８ｂの電気伝導度の第１の領域４８ａの電気伝導度に対する比率（第２の領域の活性層４８ｂの電気伝導度／第１領域の活性層４８ａの電気伝導度）が、１０^１以上１０^１０以下であり、さらに好ましくは、１０^２以上１０^８以下である。
また、好ましくは、第２の領域４８ｂの電気伝導度が１０^−４Ｓｃｍ^−１以上１０^２Ｓｃｍ^−１未満であり、より好ましくは１０^−１Ｓｃｍ^−１以上１０^２Ｓｃｍ^−１未満である。第１の領域４８ａの電気伝導度は、好ましくは１０^−１Ｓｃｍ^−１以下、より好ましくは１０^−９Ｓｃｍ^−１以上１０^−３Ｓｃｍ^−１以下である。

上記のようなＩＧＺＯ等のアモルファス酸化物半導体により２層構造の活性層４８ａ，４８ｂを形成すれば、移動度が１０ｃｍ^２／（Ｖ・秒）以上の高い移動度のＴＦＴで、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０^６以上のトランジスタ特性を実現でき、一層低電圧化を図ることができる。

また、各二次受光画素１０，２０，３０に設ける薄膜トランジスタは、ボトムゲート型及びトップゲート型のいずれでもよい。例えば図６に示すように、基板２側から、ソース・ドレイン電極５０，５２、活性層４８ｂ，４８ａ、ゲート絶縁膜４６、及びゲート電極４４を順次積層して構成した薄膜トランジスタとすることもできる。
なお、図５及び図６では、基板２上に絶縁膜３が形成され、その上に薄膜トランジスタが形成されている。特に金属基板や半導体基板のように導電性を有する基板を用いる場合には、このような絶縁膜を形成して絶縁基板とすることができる。

本発明に係る活性層４８は、上述のように活性層４８のソース電極５０及びドレイン電極５２近傍よりゲート絶縁膜４６近傍において電気伝導度がより大きくなるように調整することが好ましい。活性層４８を酸化物半導体で形成する場合、電気伝導度の調整手段として下記の手段を挙げることが出来る。

（１）酸素欠陥による調整
酸化物半導体において、酸素欠陥ができると、キャリア電子が発生し、電気伝導度が大きくなることが知られている。よって、酸素欠陥量を調整することにより、酸化物半導体の電気伝導度を制御することが可能である。酸素欠陥量を制御する具体的な方法としては、成膜中の酸素分圧、成膜後の後処理時の酸素濃度と処理時間等がある。ここでいう後処理とは、具体的に１００℃以上の熱処理、酸素プラズマ、ＵＶオゾン処理などがある。これらの方法の中でも、生産性の観点から成膜中の酸素分圧を制御する方法が好ましい。成膜中の酸素分圧を調整することにより、酸化物半導体の電気伝導度の制御を行うことができる。

（２）組成比による調整
酸化物半導体の金属組成比を変えることにより、電気伝導度を変化させることもできる。例えば、ＩｎＧａＺｎ_１−ＸＭｇ_ＸＯ_４において、Ｍｇの比率が増えていくと、電気伝導度が小さくなる。また、（Ｉｎ_２Ｏ_３）_１−Ｘ（ＺｎＯ）_Ｘの酸化物系において、Ｚｎ／Ｉｎ比が１０％以上では、Ｚｎ比率が増加するにつれ、電気伝導度が小さくなることが報告されている（「透明導電膜の新展開II」、シーエムシー出版、３４頁−３５頁）。これら組成比を変える具体的な方法としては、例えば、スパッタによる成膜方法においては、組成比が異なるターゲットを用いる方法が挙げられる。または、多元のターゲットにより、共スパッタし、そのスパッタレートを個別に調整することにより、膜の組成比を変えることが可能である。

（３）不純物による調整
酸化物半導体に、Ｌｉ，Ｎａ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｃ，Ｎ，Ｐ等の元素を不純物として添加することにより、電子キャリア濃度を減少させること、つまり電気伝導度を小さくすることが可能である。
不純物を添加する方法としては、酸化物半導体と不純物元素とを共蒸着により行う、成膜された酸化物半導体膜に不純物元素のイオンをイオンドープ法により行う等がある。

（４）酸化物半導体材料による調整
上記（１）〜（３）においては、同一酸化物半導体系での電気伝導度の調整方法を述べたが、もちろん酸化物半導体材料を変えることにより、電気伝導度を変えることができる。例えば、一般的にＳｎＯ_２系酸化物半導体は、Ｉｎ_２Ｏ_３系酸化物半導体に比べて電気伝導度が小さいことが知られている。このように酸化物半導体材料を変えることにより、電気伝導度の調整が可能である。

活性層４８を形成する方法としては、酸化物半導体の多結晶焼結体をターゲットとして、気相成膜法を用いるのが良い。気相成膜法の中でも、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）が適している。さらに、量産性の観点から、スパッタリング法が好ましい。
例えば、ＲＦマグネトロンスパッタリング蒸着法により、真空度及び酸素流量を制御して成膜される。酸素流量が多いほど電気伝導度を小さくすることができる。
なお、成膜の際、電気伝導度を調整する手段としては、上記（１）〜（４）の方法を単独で用いても良いし、組み合わせても良い。

形成した膜は、例えば、周知のＸ線回折法によりアモルファス膜であることが確認できる。
また、膜厚は触針式表面形状測定により求めることができる。組成比は、ＲＢＳ（ラザフォード後方散乱）分析法により求めることができる。

活性層４８は、有機半導体により形成してもよい。低温成膜可能であり、導電性及び光透過性を有する種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物などの有機半導体を用いることができる。
具体的には、低分子有機半導体としては、ペンタセン、テトラセン、アントラセンに代表されるアセン系化合物、中心金属がＣｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｍｇ等の２価もしくは無金属フタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニン、インジウムクロロフタロシアニン、ガリウムクロロフタロシアニン等のハロゲン原子が配位した３価金属のフタロシアニン、その他バアナジルフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等の酸素が配位したフタロシアニン等に代表されるフタロシアニン系顔料、インジゴ、チオインジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、ペリレンもしくはＰＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＩ、ＰＴＣＢＩ．Ｍｅ−ＰＴＣなどのペリレン系顔料、Ｃ60、Ｃ70、Ｃ76、Ｃ78、Ｃ84等フラーレン類、カーボンナノチューブ類、メロシアニン色素などの色素類などを用いることができる。

高分子有機半導体としては、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）などのポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）などのポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーを用いることができる。
上記の材料は単体で用いてもよいし、樹脂などのバインダーに分散混合させて用いて用いることができる。
また、有機半導体の導電率を調整するために、ドナー性、もしくはアクセプター性の無機材料、無機化合物、有機化合物などのドーパントをドープしてもよい。

有機半導体により活性層４８を形成する方法としては、乾式成膜法あるいは湿式成膜法を用いることができる。乾式成膜法の具体例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法等の物理気相成長法あるいはプラズマ重合等のＣＶＤ法が挙げられる。湿式成膜法としては、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ＬＢ法等の塗布法と用いることができる。また、インクジェット印刷やスクリーン印刷などの印刷法、熱転写やレーザー転写などの転写法を用いてもよい。パターニングは、フォトリソグラフィなどによる化学的エッチングにより行ってもよいし、紫外線やレーザーなどによる物理的エッチングにより行ってもよいし、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法、印刷法、転写法により行ってもよい。

低分子有機半導体を用いる場合は、乾式成膜法が好ましく用いられ、特に真空蒸着法が好ましく用いられる。真空蒸着法は抵抗加熱蒸着法、電子線加熱蒸着法等の化合物の加熱の方法、るつぼ、ボート等の蒸着源の形状、真空度、蒸着温度、基板温度、蒸着速度等が基本的なパラメーターである。均一な蒸着を可能とするために基板２を回転させて蒸着することが好ましい。真空度は高い方が好ましく１０^−４Ｔｏｒｒ以下、好ましくは１０^−６Ｔｏｒｒ以下、特に好ましくは１０^−８Ｔｏｒｒ以下で真空蒸着が行われる。蒸着時のすべての工程は真空中で行われることが好ましく、基本的には化合物が直接、外気の酸素、水分と接触しないようにする。真空蒸着の上述した条件は有機膜の結晶性、アモルファス性、密度、緻密度等に影響するので厳密に制御する必要がある。水晶振動子、干渉計等の膜厚モニターを用いて蒸着速度をＰＩもしくはＰＩＤ制御することが好ましい。２種類以上の化合物を同時に蒸着する場合には共蒸着法、フラッシュ蒸着法等を好ましく用いることができる。

高分子半導体を用いる場合は、湿式成膜法により成膜することが好ましい。蒸着等の乾式成膜法を用いた場合、高分子を用いることは分解のおそれがあるため難しく、代わりとしてそのオリゴマーを好ましく用いることができる。

活性層４８の厚みは、使用する材料等にもよるが、好ましくは、１０ｎｍ以上１μｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、特に好ましくは３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

−ゲート絶縁膜−
ゲート絶縁膜４６は、比誘電率の高い無機化合物や有機化合物を用いることができる。
無機化合物としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化窒化珪素、酸化炭化珪素、窒化炭化珪素、酸化窒化炭化珪素、酸化窒化ゲルマニウム、酸化炭化ゲルマニウム、窒化炭化ゲルマニウム、酸化窒化炭化ゲルマニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化炭化アルミニウム、窒化炭化アルミニウム、酸化窒化炭化アルミニウムやこれらの混合物を用いることができる。
有機化合物としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、およびシアノエチルプルラン等を用いることもできる。また、これらのポリマー微粒子に無機酸化物を被覆した粒子も用いることができる。

ゲート絶縁膜４６の形成方法としては、乾式成膜法あるいは湿式成膜法を用いることができる。乾式成膜法の具体的な例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法，ＭＢＥ法等の物理気相成長法あるいはプラズマ重合等のＣＶＤ法が挙げられる。湿式成膜法としては、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ＬＢ法等の塗布法を用いることができる。また、インクジェット印刷やスクリーン印刷などの印刷法、熱転写やレーザー転写などの転写法を用いてもよい。パターニングは、フォトリソグラフィなどによる化学的エッチングにより行ってもよいし、紫外線やレーザーなどによる物理的エッチングにより行ってもよいしマスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法、印刷法、転写法により行ってもよい。
また、ＴＦＴ４０の構造にもよるが、ゲート電極４４の表面をＯ_２プラズマ処理や陽極酸化法などにより酸化する方法や、Ｎ_２プラズマを用いて窒化する方法などによりゲート絶縁膜４６を形成することもできる。
ゲート絶縁膜４６の膜厚としては、３０ｎｍ〜３μｍが好ましく、より好ましくは、５０ｎｍ〜１μｍである。

−ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極−
ゲート電極４４、ソース電極５０、及びドレイン電極５２は、導電性材料であれば特に限定されず、例えば白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、これらの金属の合金、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物、ドーピング等で導電率を向上させた無機及び有機半導体（シリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン等）、これらの材料の複合体等が挙げられる。特にソース領域及びドレイン領域に用いる電極の材料は、上記の材料の中でも活性層４８との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。

また、特にプラスチック製の可撓性基板を用いる場合、低温成膜が可能な材料、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた有機半導体を用いて各電極４４，５０，５２を形成することが好ましい。これらの材料を用いれば、薄膜トランジスタ４０全体を低温プロセスで形成することができるとともに、光透過性及び可撓性がより高い薄膜トランジスタ４０を形成することができる。なお、薄膜トランジスタ４０は、光透過率が高いほど好ましく、具体的には可視光透過率が、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、特に好ましくは８０％以上である。各二次受光画素１０，２０，３０における薄膜トランジスタ４０の光透過率が高いほど光電変化層１５における受光光量が向上し、より高感度となる。
また、光電変換部（受光素子）１４の電極１３，１６も上記のような低温成膜可能な材料により形成すれば、二次受光画素全体をより確実に低温プロセスで形成することができ、可撓性基板２を用いる場合に特に有利となる。

ゲート電極４４の形成方法としては、乾式成膜法あるいは湿式成膜法を用いることができる。乾式成膜法の具体的な例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法等の物理気相成長法あるいはプラズマ重合等のＣＶＤ法が挙げられる。湿式成膜法としては、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ＬＢ法等の塗布法を用いることができる。また、インクジェット印刷やスクリーン印刷などの印刷法、熱転写やレーザー転写などの転写法を用いてもよい。
パターニングは、フォトリソグラフィなどによる化学的エッチングにより行ってもよいし、紫外線やレーザーなどによる物理的エッチングにより行ってもよいしマスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法、印刷法、転写法により行ってもよい。これらの成膜法及びパターニング法から、使用する材料、基板２の材質等を考慮して選択すればよい。
ソース電極５０及びドレイン電極５２の形成も、ゲート電極４４と同様の方法を採用することができる。

ゲート電極４４、ソース電極５０、及びドレイン電極５２の各膜厚としては、それぞれ、好ましくは、１０ｎｍ以上１μｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

＜コンデンサ＞
コンデンサ６０は、基板２と下部電極１３との間に設けられた絶縁膜５４を貫通して形成された導電性材料の配線を介して対応する下部電極（画素電極）１３と電気的に接続されている。これにより、下部電極１３で捕集された電荷をコンデンサ６０に移動させることができる。
コンデンサ６０は、絶縁した一対の電極６４，６６により構成され、例えば、薄膜トランジスタ４０のゲート電極４４、ゲート絶縁膜４６、及びソース・ドレイン電極５０，５２を形成するときに、フォトリソグラフィ等によって同時にパターニングして形成することができる。このとき、コンデンサ６０の上部電極６６がドレイン電極５２と電気的に接続するようにパターニングする。

＜層間絶縁膜＞
薄膜トランジスタ４０及びコンデンサ６０を形成した後、保護膜（層間絶縁膜）５４を形成する。層間絶縁膜５４には、ゲート絶縁膜４６と同様の無機化合物及び有機化合物を用いることができる。

層間絶縁膜５４の形成方法としては、乾式成膜法あるいは湿式成膜法を用いることができる。乾式成膜法の具体的な例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法等の物理気相成長法あるいはプラズマ重合等のＣＶＤ法が挙げられる。湿式成膜法としては、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ＬＢ法等の塗布法と用いることができる。また、インクジェット印刷やスクリーン印刷などの印刷法、熱転写やレーザー転写などの転写法を用いてもよい。パターニングは、フォトリソグラフィ−などによる化学的エッチングにより行ってもよいし、紫外線やレ−ザ−などによる物理的エッチングにより行ってもよいしマスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法、印刷法、転写法により行ってもよい。
例えば、スピンコータ等を用いて基板２上にアクリル系感光性樹脂を塗布し、所定の位置にコンタクトホールが形成されるように露光した後、現像する。これによりコンタクトホールが形成された保護膜（層間絶縁膜）５４を形成することができる。
層間絶縁膜５４の膜厚としては、５０ｎｍ〜３μｍが好ましく、より好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。

＜下部電極及び上部電極＞
光電変換部（受光素子）となる下部電極（画素電極）１３及び上部電極（対向電極）１６は、一方を陽極とし、他方を陰極とする。
各二次受光画素１０，２０，３０の下部電極及び上部電極１６，２６，３６は、入射光が最後に到達する第３の二次受光画素３０の上部電極３６以外は、透明もしくは半透明である必要があり、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光の波長域において、少なくとも５０パーセント以上、好ましくは７０パーセント以上、より好ましくは９０％以上の光透過率を有するものが好ましい。

これらの電極の材料は、光透過率及び導電性のほか、隣接する層との密着性や電子親和力、イオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選ばれ、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物材料などを用いることができる。
具体的には、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ_２等の導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、シリコン化合物およびこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。高い光透過性が要求される電極材料としては、好ましくは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、導電性、透明性等の点からＩＴＯ、ＩＺＯが好ましい。

下部電極（画素電極）１３及び上部電極（対向電極）１６の形成方法としては、乾式成膜法あるいは湿式成膜法を用いることができる。乾式成膜法の具体的な例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法，ＭＢＥ法等の物理気相成長法あるいはプラズマ重合等のＣＶＤ法が挙げられる。湿式成膜法としては、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ＬＢ法等の塗布法を用いることができる。また、インクジェット印刷やスクリーン印刷などの印刷法、熱転写やレーザー転写などの転写法を用いてもよい。パターニングは、フォトリソグラフィ−などによる化学的エッチングにより行ってもよいし、紫外線やレーザーなどによる物理的エッチングにより行ってもよいしマスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法、印刷法、転写法により行ってもよい。

下部電極（画素電極）１３は、成膜後、パター二ングを行うことにより、一次受光画素毎に分割された下部電極１３を形成し、上部電極（対向電極）１６は、全画素部で共通の一枚構成としてもよいし、一次受光画素毎に分割してあっても良い。
電極１３，１６の膜厚は材料により適宜選択可能であるが、光透過率を高めるために可能な限り薄い方がよく、通常３ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲が好ましく、より好ましくは５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、更に好ましくは７ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
また、陽極及び陰極のシート抵抗は低い方が好ましく、数百Ω／□以下が好ましい。

＜光電変換層＞
光電変換部１４における光電変換層１５は、積層された３種類の二次受光画素１０，２０，３０がそれぞれ異なる波長域の光を感知して光電変換するように構成する。
例えば、基板２側から入射した可視光に対し、各二次受光画素１０，２０，３０が、青色光（例えば波長４００〜５００ｎｍ）、緑色光（例えば波長５００〜６００ｎｍ）、又は赤色光（例えば波長６００〜７００ｎｍ）をそれぞれ選択的に吸収して光電変換するように構成する場合、第１の二次受光画素１０は青色の光を吸収して光電変換し、緑色及び赤色の光は透過するように構成する。第２の二次受光画素２０は緑色の光を吸収して光電変換し、赤色の光は透過するように構成する。なお、青色の波長域の光は第１の二次受光画素１０によって吸収され、第２の二次受光画素２０には届かないので、第２の二次受光画素２０は、緑色光及び青色光を吸収するものであっても構わない。さらに、第３の二次受光画素３０は少なくとも赤色の光を吸収して光電変換するようにする。なお、青色及び緑色の光は、既に第１及び第２の二次受光画素１０，２０によって吸収され、第３の二次受光画素３０には届かないので、第３の二次受光画素３０は３原色の全ての光を吸収するものであっても構わない。

各二次受光画素１０，２０，３０の光電変換層は、それぞれ所定の波長域の光を吸収して光の強度に応じた電荷を発生する光電変換材料を用いることができる。具体的には、青色光を吸収して光電変換する有機材料としては、例えばポルフィリン誘導体、緑色の光を吸収して光電変換する有機材料としては、例えばペリレン誘導体、赤色の光を吸収して光電変換する有機材料としては、例えばフタロシアニン誘導体が挙げられる。

なお、光電変換層を構成する有機材料は、前述のものに限定されるものではない。例えば、アクリジン、クマリン、キナクリドン、シアニン、スクエアリリウム、オキサジン、キサンテントリフェニルアミン、ベンジジン、ピラゾリン、スチリルアミン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、カルバゾール、ポリシラン、チオフェン、ポリアミン、オキサジアゾール、トリアゾール、トリアジン、キノキサリン、フェナンスロリン、フラーレン、アルミニウムキノリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾール、ポリチオール、ポリピロール、ポリチオフェン及びこれらの誘導体等を単独で、又はこれらに代表される有機材料を２種類以上混合若しくは積層することで、光電変換層１５を形成することも可能である。
また、有機無機混合材料又は無機材料によって光電変換層１５を形成してもよい。

光電変換層１５の形成方法としては、乾式成膜法あるいは湿式成膜法を用いることができる。乾式成膜法の具体例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法，ＭＢＥ法等の物理気相成長法あるいはプラズマ重合等のＣＶＤ法が挙げられる。湿式成膜法としては、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ＬＢ法等の塗布法と用いることができる。また、インクジェット印刷やスクリーン印刷などの印刷法、熱転写やレーザー転写などの転写法を用いてもよい。パターニングは、フォトリソグラフィ−などによる化学的エッチングにより行ってもよいし、紫外線やレ−ザ−などによる物理的エッチングにより行ってもよいしマスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法、印刷法、転写法により行ってもよい。

また、暗電流（光未照射時に観測される電流）の低減や量子効率向上のために、電子輸送材料、正孔輸送材料、電子ブロッキング材料、正孔ブロッキング材料等を混合又は積層することも可能である。これらの層も光電変換層１５と同様の方法により形成することができる。

なお、積層された二次受光画素１０，２０，３０によって３原色の光を受光するように構成する場合、上記のような基板２側から青色光、緑色光、赤色光の順（ＢＧＲ）に限定されず、３種類の二次受光画素１０，２０，３０がそれぞれＲ、Ｇ、Ｂのいずれかに対応した波長域の光を選択的に感知し、それらの組み合わせによって３原色の光を光電変換できるようにすればよい。従って、３種類の二次受光画素１０，２０，３０が、基板２側から、ＢＧＲ、ＢＲＧ、ＧＢＲ、ＧＲＢ、ＲＧＢ、ＲＢＧのいずれかのパターンでそれぞれの色の光を吸収して光電変換できるように光電変換層１５を形成すればよい。

＜封止絶縁膜＞
光電変換層１５上に上部電極１６を形成した後、封止絶縁膜１８，２８を形成する。封止絶縁膜１８，２８は、絶縁性及び光透過性を有する材料により形成する。封止絶縁膜１８，２８を形成する材料としては、例えば、前記したゲート絶縁膜４６又は層間絶縁膜５４と同様の材料を用いることができるが、無機化合物がより好ましい。封止絶縁膜を形成する無機化合物としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ、ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ（酸化ケイ素）、ＳｉＯＮ（酸窒化ケイ素）または、ＳｉＮ（窒化ケイ素）またはＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の無機材料が挙げられる。また、封止絶縁膜１８，２８は原子層ＣＶＤ法（ＡＬＣＶＤ法）によって形成された無機材料層であることが好ましい。

なお、第１及び第２の二次受光画素１０，２０の間に介在する封止絶縁膜１８は、第２及び第３の二次受光画素２０，３０がそれぞれ感知する光（Ｇ及びＲ）を透過し、第２及び第３の二次受光画素２０，３０の間に介在する封止絶縁膜２８は、第３の二次受光画素３０が感知する光（Ｒ）を透過させるように形成する。
封止絶縁膜１８，２８を形成する方法は、前記したゲート絶縁膜４６又は層間絶縁膜５４の形成と同様の乾式成膜法あるいは湿式成膜法を用いることができ、使用する材料、基板２の材質等を考慮して選択すればよい。

封止絶縁膜１８，２８の膜厚としては、５０ｎｍ〜１０μｍが好ましく、より好ましくは、７０ｎｍ〜５μｍ、特に好ましくは１００ｎｍ〜３μｍである。このような封止絶縁膜１８，２８を隣接する二次受光画素の間に設けておけば、各二次受光画素１０，２０，３０を絶縁状態に保ち、独立して制御することができる。また、封止絶縁膜１８，２８は受光画素全体を支持する基板２に比べて厚みを極めて小さくすることができる。すなわち、本発明に係るイメージセンサ１は、中間基板を使用しないため、各二次受光画素１０，２０，３０間のギャップが極めて小さく、画像ボケを効果的に防ぐことができる。

＜平坦化層＞
厚さ方向に隣接する二次受光画素は、封止絶縁膜１８，２８のほか、該封止絶縁膜１８，２８上に設けられた平坦化層１９，２９を介して積層されていることが好ましい。例えば、第１の二次受光画素１０における薄膜トランジスタ４０を形成する際、フォトリソグラフィ等によってパターニングを行うため、凹凸が生じ、封止絶縁膜１８の表面にもそれを反映した凹凸が生じる場合がある。このような凹凸が生じた封止絶縁膜１８上に次の二次受光画素２０の薄膜トランジスタ等を形成すると、形成不良や厚膜化等を招くおそれがある。そのため、第１の二次受光画素１０上に封止絶縁膜１８を形成した後、次の二次受光画素２０を形成する前に、平坦化層１９を形成して平坦度を高めれば、次の二次受光画素２０の薄膜トランジスタ等の形成不良等を効果的に防ぐことができる。第２の二次受光画素２０を形成した後も、同様に封止絶縁膜２８及び平坦化層２９を順次形成することが好ましい。なお、最上となる第３の二次受光画素３０（上部電極３６）上に封止絶縁膜３８を形成した後は、特に平坦化層を設ける必要はない。

平坦化層１９，２９は、封止絶縁膜１８，２８は、絶縁性及び光透過性を有する材料により形成する。具体的にはゲート絶縁膜４６又は層間絶縁膜５４と同様の材料を用いることができ、特に有機化合物を用いることが好ましい。
平坦化層１９，２９を形成する方法としては、乾式成膜法あるいは湿式成膜法を用いることができるが、湿式成膜法が好ましく、具体的には、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、バーコート法、ローラーコート法、スプレーコート法、等が挙げられる。このような方法によれば、封止絶縁膜１８，２８に凹凸が生じていても、平坦度が高い平坦化層を形成することができる。なお、乾式成膜法としては、種々のＣＶＤ法、例えばプラズマアシスト法、ＩＰＣ−ＣＶＤ法、Ｃａｔ−ＣＶＤ法、原子層ＣＶＤ法（ＡＬＣＶＤ法）などが挙げられる。

また、平坦化層１９，２９の厚さとしては、５０ｎｍ〜１０μｍが好ましく、より好ましくは、７０ｎｍ〜５μｍ、 特に好ましくは１００ｎｍ〜３μｍである。このような厚みの平坦化層１９，２９であれば、平坦度を向上させるとともに、光透過性の低下や二次受光画素間のギャップの拡大を効果的に抑制することができる。
なお、封止絶縁膜１８，２８と平坦化層１９，２９は同じ材料を用いることもでき、平坦化層１９，２９を兼ねた封止絶縁膜１８，２８を形成してもよい。例えばＳｉＮ（窒化ケイ素）とＳｉＯ（酸化ケイ素）を用いてプラズマＣＶＤ法により多層構成で成膜すれば、バリア性と柔軟性が両立して緻密性が高く、透過性も良く、平坦度が高い封止絶縁膜１８，２８を形成することができる。

以上のような方法により、基板２の片面において、それぞれ異なる波長域の光（ＢＧＲ）を選択的に感知する３種類の二次受光画素１０，２０，３０を、厚さ方向に隣接する二次受光画素の間に少なくとも封止絶縁膜１８，２８を介して順次形成して積層する。そして、二次受光画素１０，２０，３０を形成する際に、それぞれ、感知すべき光を光電変換する光電変換部１４，２４，３４と、該光電変換部１４，２４，３４により生じた電荷に基づいて薄膜トランジスタ４０により信号を出力する信号出力部１２，２２，３２とを形成する。このとき、薄膜トランジスタ４０は、ゲート電極４４、ゲート絶縁膜４６、活性層４８、ソース電極５０、及びドレイン電極５２を有し、活性層４８を酸化物半導体又は有機半導体により形成する。これにより、図２に示したように３種類の二次受光画素１０，２０，３０が積層して構成される一次受光画素４が、基板２の面方向に配置されたイメージセンサ１を得ることができる。

このような構成のイメージセンサ１では、基板２側から入射した光が、第１の二次受光画素１０の光電変換部１４に到達し、入射光のうち青色の光が選択的に吸収され、この青色光の強度に応じた正負の電荷、すなわち電子−正孔対が発生される。下部電極（画素電極）１３と上部電極１６との間には所定の電圧が印加されており、光電変換部１４に生じる電界によって、例えば電子が下部電極１３側に移動し、これらの電子は下部電極１３に蓄積される。下部電極１３に蓄積された電子は、第１の二次受光画素１０に設けられているＴＦＴ４０がオンにされたとき、青色光の信号電荷として出力される。

次いで、第１の二次受光画素１０の光電変換部１４によって吸収されなかった光、すなわち青色の波長域以外の光は、第２の二次受光画素２０に入射される。そして、第２の二次受光画素２０では、光電変換部（受光素子）２４において緑色の波長域の光が吸収される。吸収された緑色光は、青色光に対する第１の二次受光画素１０と同様の作用により光電変換され、第２の二次受光画素２０に設けられているＴＦＴがオンされたとき、緑色光の信号電荷として出力される。

さらに、第１及び第２の二次受光画素１０，２０において吸収されなかった光、すなわち赤色の光は、第３の二次受光画素３０に入射される。そして、第３の二次受光画素３０では、光電変換部（受光素子）３４において赤色の波長域の光が吸収される。吸収された赤色光は、青色光及び緑色光に対する第１及び第２の二次受光画素２０，３０と同様の作用により光電変換され、二次受光画素３０に設けられているＴＦＴがオンされたとき、赤色光の信号電荷として出力される。

このように基板２上に異なる波長域の光を感知して光電変換する二次受光画素１０，２０，３０が封止絶縁膜１８，２８を介して絶縁状態で積層され、積層された二次受光画素１０，２０，３０によって構成された一次受光画素４が基板２上に配列されていることで、各波長域の光（ＢＧＲ）に応じた信号電荷をそれぞれ出力することができる。そして、二次受光画素１０，２０，３０から出力された信号の組み合わせにより、被写体をフルカラーで、かつ、高い解像度で撮像することができる。また、厚さ方向で隣接する二次受光画素間の封止絶縁膜１８，２８は、受光画素全体を支持する基板２に比べて極めて薄い厚みとすることができるため、二次受光画素間に基板（中間基板）が配置されている場合に生じ易い画像ボケを効果的に抑制することもできる。

さらに、各二次受光画素１０，２０，３０を駆動する薄膜トランジスタ４０の活性層４８は酸化物半導体又は有機半導体により形成されており、アモルファスシリコンからなる活性層に比べて光透過性が高く、しかも、低電圧でより多くの電流を流すことができる。従って、各二次受光画素１０，２０，３０での受光光量が向上し、高感度で撮像することができるとともに、消費電力を小さくすることができる。また、酸化物半導体又は有機半導体からなる活性層４８は、酸化物半導体の場合には例えばスパッタリングによって、有機半導体の場合には例えば真空蒸着法によって、それぞれ低温で形成することができるため、支持基板２としてガラス等の耐熱性の高い基板のみならず、可撓性を有するプラスチック基板も好適に用いることができる。従って、このようなイメージセンサ１を組み込んだ撮像装置の小型化及び軽量化を図ることも可能となる。

本発明に係るイメージセンサの用途は特に限定されないが、例えば、被写体と密着して撮像を行うイメージセンサ（密着イメージセンサ）として好適に用いることができる。このような構成の密着イメージセンサは、一般的に、光源、レンズ、センサを備え、例えば、ＲＧＢ各色のＬＥＤ等を光源とした光を順に原稿（被写体）に照射し、反射光を順次スキャンする。特に本発明に係るイメージセンサは、二次受光画素間に中間基板が介在しないため、高精細であり、画像ボケが効果的に抑制された密着イメージセンサとすることができる。

また、本発明に係るイメージセンサは、デジタルスチルカメラやテレビカメラなど、被写体から離れて撮像を行う撮像素子（撮像装置）としても好適である。デジタルスチルカメラやテレビカメラは、高解像度及び高感度のほか、小型化及び軽量化が進んでいる。本発明に係るイメージセンサは、高解像度及び高感度を達成することができ、また、可撓性基板を用いて作製することもできるため、これらの撮像素子に適用することで小型化及び軽量化を図ることもできる。

以上、本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、二次受光画素１０，２０，３０がそれぞれ感知する色の光の組み合わせは、ＲＧＢに限定されず、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）とすることもできる。また、必ずしも３原色（ＲＧＢ、ＹＭＣ）にそれぞれ対応した３種類の二次受光画素を形成する必要はなく、例えば、２種類の二次受光画素を積層して一次受光画素を構成してもよいし、４種類以上の二次受光画素を積層して一次受光画素を構成してもよい。
また、必要に応じて、受光側とは反対側の面、例えば図２に示したイメージセンサ１では、上部電極３８上に遮光膜を設けてもよい。

また、本発明に係るイメージセンサの用途は、前記したものに限定されず、例えば、監視用カメラ、テレビ電話、携帯電話に付属するカメラなどの各種イメージセンサ、ホワイトボードに書いた文字や図形を読み取るためのイメージセンサなどに好適である。

本発明に係るイメージセンサの一次受光画素の配列の一例を示す概略平面図である。 一次受光画素を構成する二次受光画素の層構成の一例を示す概略断面図である。 第１の二次受光画素の構成の一例を具体的に示す概略図である。 １層の二次受光画素に含まれる薄膜トランジスタの回路構成の一例を示す図である。 活性層を２層構造とした薄膜トランジスタの一例（ボトムゲート型）を示す概略断面図である。 活性層を２層構造とした薄膜トランジスタの他の例（トップゲート型）を示す概略断面図である。

符号の説明

１ イメージセンサ
１０ 第１の二次受光画素
１２ 信号出力部
１４ 光電変換部（受光素子）
１６ 上部電極
１８ 封止絶縁膜
１９ 平坦化層
２０ 第２の二次受光画素
２２ 信号出力部
２４ 光電変換部（受光素子）
２６ 上部電極
２８ 封止絶縁膜
２９ 平坦化層
３０ 第３の二次受光画素
３２ 信号出力部
３４ 光電変換部（受光素子）
３６ 上部電極
３８ 封止絶縁膜
４０ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
４４ ゲート電極
４６ ゲート絶縁膜
４８ 活性層（チャネル層）
５０ ソース電極
５２ ドレイン電極

Claims (12)

1. 基板と、該基板の面方向に複数配置された一次受光画素とを有し、
   前記一次受光画素は、前記基板の片面において、それぞれ異なる波長域の光を感知する複数の二次受光画素が、厚さ方向に隣接する二次受光画素の間に無機化合物により形成されている封止絶縁膜と、該封止絶縁膜上に設けられた有機化合物により形成されている平坦化層を介して積層して構成されており、
   前記複数の二次受光画素は、それぞれ、前記光を光電変換する光電変換部と、該光電変換部により生じた電荷に基づいて薄膜トランジスタにより信号を出力する信号出力部とを含み、前記薄膜トランジスタが、ゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極、及びドレイン電極を有し、前記活性層がＩｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物半導体又は有機半導体により形成されていることを特徴とするイメージセンサ。
2. 前記活性層が、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
3. 前記活性層が、少なくとも第１の領域と該第１の領域より電気伝導度が大きい第２の領域とを有し、前記第２の領域が前記ゲート絶縁膜と接し、前記第１の領域が前記第２の領域と前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方に電気的に接続していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイメージセンサ。
4. 前記一次受光画素が、赤色、緑色、及び青色の３色にそれぞれ対応した光を受光する３種類の二次受光画素が積層して構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
5. 前記基板が、可撓性基板であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のイメージセンサを含むことを特徴とする密着イメージセンサ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のイメージセンサを含むことを特徴とする撮像素子。
8. 基板と、該基板の面方向に複数配置された一次受光画素とを有し、該一次受光画素がそれぞれ異なる波長域の光を感知する複数の二次受光画素が積層して構成されているイメージセンサを製造する方法であって、
   前記基板の片面において、前記複数の二次受光画素を、厚さ方向に隣接する二次受光画素の間に無機化合物により形成された封止絶縁膜と、該封止絶縁膜上に設けられ、有機化合物により形成された平坦化層を介して順次形成して積層する工程を含み、
   前記複数の二次受光画素を形成する際に、それぞれ、前記光を光電変換する光電変換部と、該光電変換部により生じた電荷に基づいて薄膜トランジスタにより信号を出力する信号出力部とを形成し、かつ、前記薄膜トランジスタが、ゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極、及びドレイン電極を有し、前記活性層をＩｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物半導体又は有機半導体により形成することを特徴とするイメージセンサの製造方法。
9. 前記活性層を、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物半導体により形成することを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサの製造方法。
10. 前記活性層を、少なくとも第１の領域と該第１の領域より電気伝導度が大きい第２の領域とを有し、前記第２の領域が前記ゲート絶縁膜と接し、前記第１の領域が前記第２の領域と前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方に電気的に接続するように形成することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のイメージセンサの製造方法。
11. 前記一次受光画素を構成する前記複数の二次受光画素として、赤色、緑色、及び青色の３色にそれぞれ対応した光を受光する３種類の受光画素を積層することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載のイメージセンサの製造方法。
12. 前記基板として、可撓性基板を用いることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか一項に記載のイメージセンサの製造方法。
    

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