JPH02219268A

JPH02219268A - 半導体装置及びそれを用いた光電変換装置

Info

Publication number: JPH02219268A
Application number: JP1039238A
Authority: JP
Inventors: Tadao Endo; 忠夫遠藤; Noriyuki Umibe; 紀之海部; Toshihiro Saiga; 敏宏雑賀; Isao Kobayashi; 功小林; Tetsuya Shimada; 哲也嶋田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1990-08-31

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】［産業上の利用分野］本発明は半導体装置及びそれを用いた光電変換装置に関
し、特にファクシミリ、イメージリーダー、ディジタル
複写機および電子黒板等の画像読取りに用いられる光電
変換装置に関する。

［従来の技術］近年、ファクシミリ、イメージリーグ等の小型、高性能
化のために、光電変換装置として、等倍光学系を持つ長
尺ラインセンサーの開発が行われている。従来、この種
のラインセンサーは一列のアレイ状に配列された各光電
変換素子に対して、それぞれスイッチ素子等で構成され
た信号処理用のＩＣ（集積回路）を接続して構成してい
る。

しかしながら、その光電変換素子の個数はファクシミリ
Ｇ３規格に準するとＡ４サイズで１７２８個も必要とな
り、多数の信号処理用のＩＣが必要となる。このため、
実装工数も増え、製造コスト、並びに信頼性において満
足なものは得られていない。

一方、信号処理用のＩＣの個数を減らし、かつ実装工数
を減らす構成として、従来からマトリクス配線による構
成が採用されている。

第４図はマトリクス配線された光電変換装置のブロック
図を示す。

第４図において、６は光電変換素子部、７は走査部、８
は信号処理部、９はマトリクス配線部である。また、第
５図は従来のマトリクス配線部の平面図を示し、第６図
（ａ）、（ｂ）は第５図のＡ−Ａ”およびＢ−Ｂ”の断
面図をそれぞれ模式％式％第６図において６０１は基板、６０２〜６０５は各光電
変換素子の出力に接続される個別信号配線、６０６は絶
縁層、６０７〜６０９は各個別信号配線を接続する共通
信号配線、６１０は個別信号配線と共通信号配線とのオ
ーミックコンタクトをとるためのスルーホールである。

このようにマトリクス配線された光電変換装置では、信
号処理部８の信号処理回路の数がマトリクスの出力数だ
けでよいので、信号処理部を小型化でき、光電変換装置
の低コスト化が可能となるという利点を有する。

しかしながら、このような従来のマトリクス配線の光電
変換装置においては、以下に示すような問題点があった
。

すなわち、光電変換素子の微弱な出力をマトリクス配線
を経由して読出すので、光電変換素子の出力個別信号配
線とマトリクスの共通信号配線との交差部において形成
される浮遊容量を十分小さくしないと、各出力信号間で
クロストークが生じるという問題がある。これは、層間
絶縁材料の選択およびマトリクスの寸法設計に対し、厳
しい制約事項となっている。

また、マトリクス共通信号配線は長尺方向に配線されて
いるので、たとえばＡ４サイズ幅のラインセンサーでは
２１０ｍｍの長さになる。このため、各共通信号配線間
の線間容量を十分に小さくしないと、各出力信号間でク
ロストークが生じる。このため、線間容量を小さくする
ため、各配線間の距離を大きくすると、マトリクス部の
大型化につながるという問題になる。

さらに、光電変換素子の出力個別信号配線のピッチは、
たとえば８木／　ｍ　ｍの解像度を持つ光電変換装置で
は１２５ルｍと狭くなる。このため、この個別信号配線
間の線間容量も十分に小さくしないと出力信号間でクロ
ストークが生じる。

上述の欠点を除去し、光電変換装置において各出力信号
間のクロストークが生じない、小型のマトリクス配線を
具備した光電変換装置を実現する目的で、先に特開昭６
２−６７８６４、特開昭６３−４４７５９等の提案がな
されている。

第７図は上述の、先に提案された光電変換装置のマトリ
クス配線部の平面図を、また第８図（ａ）、（ｂ）は第
７図（７）Ａ−Ａ’およびＢＢ′断面図をそれぞれ模式
的に示す図である。

光電変換素子部、走査部および信号処理部は第４図と同
様であるので図示は省略する。

第８図において、２０１は基板、２０２〜２０５は基板
２０１上に設けた個別信号配線、２０６は個別信号配線
２０２〜２０５を被う第１の絶縁層、２１１は第１の絶
縁層２０６上に設けられ、電位を一定に保つことができ
るような電源等（不図示）に接続した導電体層、２０７
は導電体層２１１上に設けられた第２の絶縁層、２０８
〜２１０は第２の絶縁層２０７上に設けられた共通信号
配線、２１２は個別信号配線と共通信号配線とのオーミ
ックコンタクトをとるためのスルーホール、２１３〜２
１５は個別信号配線間に設けられた線間配線、２１６〜
２１８は共通信号配線間に設けられた線間配線である。

これら線間配線２１３〜２１５．２１６〜２１８は電位
を一定に保つことができるような電源等に接続されてい
る。

この様に、先の提案によれば、マトリクス配線を形成す
る光電変換素子の出力個別信号配線と共通信号配線との
交差部で形成される浮遊容量に対しては、電位を一定に
保つことのできる導電体層２１１を設けることにより解
消し、さらに個別信号配線と個別信号配線間および共通
信号配線と共通信号配線間とに発生する浮遊容量に対し
ては、電位を一定に保つことのできるような電源等に接
続された線間配線を設けることによって、各信号配線間
に容量が生じないようにしている。

［発明が解決しようとしている課題］しかしながら、この様な従来のマトリクス配線による半
導体装置から構成される光電変換装置においては、以下
の様な問題点がある。

すなわち、充電変換素子の個別信号配線と共通信号配線
との交差部において、信号配線間のクロストークの発生
を防止するための導電体層２１１と、この導電体層と信
号配線との絶縁を確保するための第２の絶縁層２０７の
形成が必要となり、これによる製造工程の増加は光電変
換装置の低コスト化を困難とするという問題がある。

また、個別信号配線と共通信号配線とのオーミックコン
タクトをとるためのスルーホール部において、段差が大
きくなり、共通信号配線の段切れによる歩留まりの低下
が発生するという問題もある。

したがって、本発明の目的は、上述した従来の欠点を解
決し、個別信号配線と共通信号配線の交差部の容量カッ
プリングの影響が小さく、それによるクロストークも小
さくでき、且つ工数の増加のない、小型のマトリクス信
号配線部を具備した半導体装置及びそれを用いた光電変
換装置を低コストで実現することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明によれば
、マトリクス状に配列された複数の信号線と、該信号線に
よる交差部から構成されるマトリクス信号配線を有する
半導体装置において、前記交差部において交差する前記信号線の幅が該交差部
以外の前記信号線の幅よりも小さい構造となっているこ
とを特徴とする半導体装置によ交差部に発生する浮遊容
量を減少した半導体装置を提供し、また、複数の光電変換素子と、前記各光電変換素子から
出力される個別信号配線と、該個別信号配線を接続する
共通信号配線と、前記各信号配線間に配した絶縁層とか
らなるマトリクス信号配線を有する半導体装置を用いた
光電変換装置において、前記個別信号配線と共通信号配線とが互いに交差する交
差部において、前記個別信号配線及び共通信号配線の配
線幅が他の部分の各配線幅よりも小さい構造を有するこ
とを特徴とする光電変換装置により、光電変換素子の個別信号配線と共通信号配線との交差部
に発生する容量カップリングを、従来の様に電位を一定
に保つための導電体層を設けることなく、減少できる光
電変換装置を提供することができる。

［実施例］以下９図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の半導体装置から構成される光電変換装
置の１ビツトに対応する部分を示す模式的な説明図であ
り、第１図（ａ）はその平面図、第１図（ｂ）は第１図
（ａ）（７）Ｘ−Ｘ’　−ｃの断面図、第１図（ｃ）は
第１図（ａ）のＹ−Ｙ　’での断面図である。

ただし、第１図（ａ）では図が煩雑になるのを避けるた
め、上下配線パターンとコンタクトホール部のみを示し
ている。

本発明の光電変換装置は、水素化非晶質シリコン（以下
ａ−３ｔ：Ｈと略記する）を用いて、光電変換素子、蓄
積コンデンサ、薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴと略記す
る）、マトリクス信号配線等を絶縁基板上に一体化して
形成されている。

第１図（ａ）において、１３は信号線マトリクス配線部
、１４は光電変換部、１５はゲート・ソース接続用コン
タクトホール、１６は蓄積コンデンサ、１７は転送用Ｔ
ＰＴ、１８はリセット用ＴＰＴ、１９はゲート駆動線の
配線部である。

尚、この例では結像用レンズを用いずに原稿をセンサ一
部（光電変換部）に直接密着させて読取る、いわゆるレ
ンズレス型光電変換装置の構成を採用している。そのた
め、原稿を照明するための窓２０を設け、さらに光電変
換部１４の下ゲート電極は不透明な材料で形成し、原稿
からの反射光以外の光が入らないように遮光膜を兼ねて
いる。

第１図（ｂ）、（Ｃ）において、ｌはガラス等の基板、
２１は下電極で、これは第１図（ｂ）では光電変換部の
ゲート電極、第１図（Ｃ）ではＴＰＴのゲート電極とな
っている。

３は絶縁層で、Ｓ　ｉ　ＮｘＨ，Ｓ　ｉ　０２等で形成
されている。４は光導電半導体層で、水素化非晶質シリ
コン（ａ−３ｉ：Ｈ）等で形成されている。５は上電極
とオーミック接合をとるためのｎ・層、２２．２３は上
電極で、これらは第１図（ｂ）では光電変換部のソース
電極、第１図（Ｃ）ではＴＰＴのソース拳ドレイン電極
となっている。

一方、第２図（ａ）は、本発明の第１図（ａ）における
信号線マトリクス部１３の拡大平面図であり、第２図（
ｂ）は第２図（ａ）におけるｚ−ｚ　’線での断面図で
ある。

マトリクス配線部は、個別信号配線２５と共通信号配線
２６とが絶縁層３、半導体層４、ｎ゛層５を介してマト
リクス状に配設され、コンタクト部２９によりオーミッ
ク接合をとる構造になっている。

個別信号配線２５と共通信号配線２６とが互いに交差す
る交差部２８において１個別信号配線２５ならびに共通
信号配線２６の配線幅を他の部分の各配線幅よりも狭い
構造とすることにより、個別信号配線２５と共通信号配
線２６との間の容量カップリングの影響を小さく抑える
ことができる。

また、配線幅を狭くする領域を交差部２８の近傍に限定
することにより、配線切れによる製造歩留まりの低下を
最小限に抑えることができる。

また図中、共通信号配線間の線間配線２７は、各共通信
号配線間の容量カップリングを十分小さくし、各信号配
線間のクロストークを防止するために設けられている。

次に本発明の光電変換装置の読取り動作について説明す
る。

光電変換部１４に入射した光情報は、光電変換素子から
蓄積コンデンサ、転送用ＴＰＴ、リセット用ＴＰＴ、マ
トリクス信号配線を通って、電圧出力となる。

実際には、例えば総画素数１７２８ビツトの光電変換素
子は、４８ビツトを１ブロツクとして、３６ブロツクに
分割してあり、各動作は順次このブロック単位で進む。

第３図（ａ）に本発明の光電変換装置の３６ブロツク分
の等両回路を示す。

第３図（ａ）において、ｌブロックを構成する光電変換
素子Ｓ　＋−１”　３１１８上に入射した光情報は、光
電流に変換され、蓄積コンデンサＣＳ　＋−＋〜ＣＳ　
１−４８に電荷として蓄えられる。一定蒔間後、ゲート
駆動線Ｇｌ　に電圧パルスが加えられると、転送用Ｔ　
Ｆ　Ｔ　；　Ｔｌ−４８がオフ状態に切替えられる。こ
れにより、蓄積コンデンサｃ　ｓ　Ｉ−、〜Ｃ３１−４
８の電荷は信号配線マトリクスを通って、負荷コンデン
サＣＬ、〜ＣＬ４ｓに転送される。

この際、上述したように個別信号配線と共通信号配線と
が互いに交差する交差部において、個別信号配線ならび
に共通信号配線の配線幅が狭い構造になっているため、
各出力信号間で生じる容量カップリングを小さくし、ク
ロストークを大幅に低減することができる。

続いて、負荷コンデンサＣＬＩ＝ＣＬ４８に転送された
第１ブロツクの信号出力はスイッチＩＣによって直列信
号に変換され、インピーダンス変換後、外部に取出され
る。また、この時同時に負荷コンデンサＣＬ＋〜ＣＬ４
１１の電荷はリセットされる。

次にゲート駆動線Ｇノに電圧パルスを印加する。これに
より第２ブロツクの転送動作が開始され、同時にリセッ
トＴＦＴ；Ｒ＋−＋　〜Ｒ１−４８が導通し、第１ブロ
ツクの蓄積コンデンサＣＳ　＋−＋　〜ＣＳ　１−４８
の電荷がリセットされ、次の読出しに備えることになる
。以下、ゲート駆動線Ｇ　３　　＋　Ｇ　４・・・を順
次駆動し、１ライン分のデータを出力する。

次に、個別信号配線と共通信号配線とが互いに交差する
交差部においての交差部面積と、出力信号に含まれるク
ロストーク量との関係を第３図（ｂ）に示す。

ここでは多数の光電変換素子からなる１ブロツク中の１
ビツトには黒原稿からの信号光を読ませ、他の４７ビツ
トには白原稿からの信号光を読ませた時の白原稿からの
出力信号に対する黒原稿からの出力信号の割合をクロス
トーク量として定義している。

第３図（ｂ）に示すように、交差部面積を小さくすると
、クロストーク量が減少することは明らかである。仮に
、１６階調読取りを可能とする光電変換装置を考慮した
場合、出力信号中に含まれるクロストーク量は３％以下
に抑えることが望ましく、そのためには、交差部の面積
を２０ＪＬｍ２より小さくする必要があるということが
わかる。

また、ＡＫＬ等の導電体をマトリクス信号配線の配線材
料に用いた場合、配線幅が５ｐｍ以下になると、配線切
れが発生しやすく、製造歩留まりの低下が心配される。

したがって、本発明においては、個別信号配線と、共通
信号配線とが互いに交差する交差部においてのみ、個別
信号配線ならびに共通信号配線の配線幅が、他の部分の
各配線幅よりも狭い構造とすることにより、個別信号配
線と共通信号配線との間の容量カップリングの影響を小
さく抑え、さらに、配線幅を狭くする領域を交差部の近
傍に限定することにより、配線切れによる製造歩留まり
の低下を最小限に維持している。

尚、本実施例では光電変換装置について述べたが、本発
明はマトリクス信号配線を有する半導体装置であれば、
これに限定されることはない。

［発明の効果］以上説明した様に、本発明は、マトリクス信号配線の個別信号配線と、共通信号配線と
が互いに交差する交差部において、前記個別信号配線及
び共通信号配線の配線幅が他の部分の各配線幅よりも小
さい構造とすることにより、各信号配線の交差部での容
量カップリングを小さくすることができ、クロストーク
を減少させる効果がある。

また、従来のように個別信号配線と共通信号配線との交
差部に、電位を一定に保つための導電体層を設ける構造
のものに比較して、工程を少なくできるため、コストを
下げることができ、また、スルーホール部の段差切れに
よる歩留まり低下も減少することができる。

また、配線幅を狭くする領域を交差部と、その近傍に限
定することにより、配線切れによる製造歩留まりの低下
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例としての光電変換装置
の１ビット分の構造を示す平面図。第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＸ−Ｘ’部の断面図。第１図（Ｃ）は第１図（ａ）のＹ−７１部の断面図。第２図（ａ）は第１図（ａ）のマトリクス配線部１３の
拡大図。第２図（ｂ）は第２図（ａ）　＋７）Ｚ−Ｚ　’部の断
面図。第３図（ａ）は本実施例に使用される等価回路の一例。第３図（ｂ）は交差部面積とクロストーク量との関係を
示す図。第４図はマトリクス配線による光電変換装置の構成を示
すブロック図。第５図は従来のマトリクス配線部の拡大図。第６図（ａ）は第５図のＡ−Ａ　’部の断面図。第６図（ｂ）は第５図のＢ−Ｂ　’部の断面図。第７図は従来のマトリクス配線部の平面図。第８図（ａ）は第７図のＡ−Ａ”部の断面図。第８図（ｂ）は第７図のＢ−Ｂ’部の断面図。１．６０１，２０１．基板２．７．走査部３．６０６．絶縁層４、光導電半導体層５、ｎ・層６．１４．光電変換部８、信号処理部９．１３．マトリクス配線部１５、ゲートソース接続用コンタク１６、蓄積コンデンサ１７、転送用ＴＰＴ１８、リセット用ＴＰＴ１９、ゲート駆動線の配線部２０、照明窓２１、下電極（ゲート電極）トホール２２　、２３　、上電極（ソース電極）２５．６０２〜
６０５，２０２〜２０５９個別信号配線２６．６０７〜６０９．２０８〜２１Ｏ０共通信号配線２７、線間配線２８、交差部２９、コンタクト部２１２．６１０．スルーホール２１３〜２１８．線間配線２０６、第１の絶縁層２０７、第２の絶縁層２１１、導電層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マトリクス状に配列された複数の信号線と、該信
号線による交差部から構成されるマトリクス信号配線を
有する半導体装置において、前記交差部において交差す
る前記信号線の幅が該交差部以外の前記信号線の幅より
も小さい構造となっていることを特徴とする半導体装置
。
（２）前記交差部とその近傍において、交差する前記信
号線の幅が該交差部以外の前記信号線の幅よりも小さい
構造となっていることを特徴とする請求項１に記載の半
導体装置。
（３）複数の光電変換素子と、前記各光電変換素子から
出力される個別信号配線と、該個別信号配線を接続する
共通信号配線と、前記各信号配線間に配した絶縁層とか
らなるマトリクス信号配線を有する半導体装置を用いた
光電変換装置において、前記個別信号配線と共通信号配線とが互いに交差する交
差部において、前記個別信号配線及び共通信号配線の配
線幅が他の部分の各配線幅よりも小さい構造を有するこ
とを特徴とする光電変換装置。
（４）前記複数の光電変換素子毎に薄膜トランジスタを
接続するとともに、前記複数の光電変換素子をブロック
に分割し、該ブロック毎に薄膜トランジスタのスイッチ
ング動作により、信号出力することを特徴とする請求項
３に記載の光電変換装置。
（５）前記個別信号配線と共通信号配線とが互いに交差
する交差部及びその近傍において、前記個別信号配線及
び共通信号配線の配線幅が、他の部分の各配線幅よりも
小さい構造を有することを特徴とする請求項３に記載の
光電変換装置。