JPH06236997A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06236997A
JPH06236997A JP5006032A JP603293A JPH06236997A JP H06236997 A JPH06236997 A JP H06236997A JP 5006032 A JP5006032 A JP 5006032A JP 603293 A JP603293 A JP 603293A JP H06236997 A JPH06236997 A JP H06236997A
Authority
JP
Japan
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photoelectric conversion
thin film
layer
semiconductor
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP5006032A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsunori Hatanaka
勝則 畑中
Yutaka Hirai
裕 平井
Naoki Ayada
直樹 綾田
Shunichi Uzawa
俊一 鵜沢
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 蓄積手段への電荷の転送や蓄積手段からの電
荷の転送のロスをなくし、ビット間の電気的特性のバラ
ツキや装置間の電気的特性のバラツキをなくす。 【構成】 薄膜トランジスタと蓄積手段とを電気的に接
続した半導体装置であって、前記薄膜トランジスタを半
導体薄膜404と該半導体薄膜に絶縁層402を介して
設けられたゲート電極403と該半導体薄膜にn+層4
05を介して設けられたソース・ドレイン電極406,
407とを有する構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置、殊にファ
クシミリ、デジタルコピア、レーザ記録装置等の光情報
入力部、バーコード読取装置やその他の文字や画像等の
読取装置等々に適用される固体化された半導体装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】最近、装置全体の小型指向から、ファク
シミリやデジタルコピア、レーザ記録装置等の光情報入
力部、或いはその他の、原稿に書かれた文字や像を読取
る装置に適用される光電変換装置として再生される原画
像のサイズに相等しいか若しくはそれに近いサイズの受
光面を有し、且つ解像性に優れ、原画像を忠実に読取り
得、然もコンパクトな所謂長尺化された受光面を有する
光電変換装置の開発の進展が著しい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】而乍ら、上記の様な長
尺化された受光面を有する光電変換装置は、具備される
光電変換部に附随する半導体装置である信号処理回路部
に大きな問題がある。
【0004】即ち、前記信号処理回路部が光電変換部に
較べて非常に大きなスペースを占め、光電変換部を長尺
化することで光路長を非常に短くすることが出来ること
により生じた小型化の利点を生かし切れないという点で
ある。
【0005】通常この問題点を解決するための一手段と
して光電変換部の画素(光電変換要素)群を複数個にブ
ロック化して各ブロックをマトリクス配線し、1ブロッ
ク毎にこの信号処理回路部を動作させる方式が取られ
る。
【0006】ここで、このマトリクス配線において問題
となるのは光電変換要素と信号処理部を接続し外部に信
号を取り出すために、ボンディング工程が必要である
が、光電変換要素と信号処理部を一体化しなければ、こ
のボンディング工程が極端に多くなることである。
【0007】通常この問題点を解決するために、結晶S
i基板上に信号処理部を設け、その上に光電変換部を作
製し一体化を計っている。
【0008】しかしながら、長尺化された受光面をもた
せるため長尺な光電変換部に隣接した信号処理部を設け
る必要があり、この要求に対して結晶基板を用いること
は充分答えるものではない。
【0009】又、長尺化するに伴って当然光電変換素子
の数も増加するため、半導体装置である信号処理部の特
性のばらつきを無くすのは非常に難しい。
【0010】更に、各光電変換要素が高密度化すると配
線や信号処理部も微細化するため、光情報を光電変換し
た後に電気信号として光情報に対応させて出力すること
も難しい。
【0011】本発明は上記の点に鑑みて成されたもので
あって、従来の半導体装置の改良を計ることを目的と
し、又無欠陥で長尺な半導体装置を提供することを目的
とする。
【0012】又、本発明は、長尺化によるビット間や装
置間の電気的特性のばらつきがなく、安定した信号出力
を行なうことができ、また情報に応じた出力を得ること
ができる半導体装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は基板と、該基板
上に設けられた半導体薄膜と該半導体薄膜に絶縁層を介
して設けられたゲート電極と前記半導体薄膜にn+層を
介して設けられたソース及びドレイン電極とを有する薄
膜トランジスタと、前記ソース及びドレイン電極の少な
くともいずれか一方と電気的に接続された蓄積手段と、
を有することを特徴とする半導体装置である。
【0014】薄膜トランジスタのソース及びドレイン電
極をn+層を介して半導体薄膜を設けることによって蓄
積手段への電荷の転送や蓄積手段からの電荷の転送がロ
スなく行なえる。又、薄膜トランジスタの特性のばらつ
きも無くなる又は実質的になくなるので、ビット間や装
置間の電気的特性のばらつきが無くなる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を図面に従って説明する。
【0016】図1には、本発明の半導体装置を適用した
光電変換装置の等価回路が示される。この光電変換装置
はN個の光電変換要素PE1,PE2,・・・,PE
N、各光電変換要素PEの出力信号を蓄積する蓄積手段
としてのコンデンサーCE1,CE2,・・・,CE
N、クロストーク防止用ダイオードD1,D2,・・
・,DN及び蓄積コンデンサーに貯えられた電荷を出力
端子OUTに順次転送するための転送用トランジスター
SW1,・・・,SWNにより構成される。
【0017】N個の光電変換要素の一方の電極は、それ
ぞれ蓄積コンデンサーと、クロストーク防止用ダイオー
ドのアノード電極に接続される。蓄積コンデンサーの対
極はすべて接地され、クロストーク防止用ダイオードの
カソード電極は、それぞれ転送用トランジスターのドレ
イン電極に接地される。
【0018】光電変換要素のもう一方の電極はM個おき
に接続され、M本の信号線にまとめられる。この信号線
をブロック選択線と呼ぶ。
【0019】転送用トランジスターSWのソース電極は
すべて出力端子OUTに接続される。転送用トランジス
ターSWのゲート電極はそれぞれM個のゲート電極に共
通に接続されたL本の信号線にまとめられる。この信号
線をゲート選択線と呼ぶ。
【0020】光電変換部に入射された光情報は、ブロッ
ク選択線により駆動される光電変換要素の出力がゲート
選択線により選択された転送用トランジスターSWを通
って出力端子OUTに出力される。
【0021】図2には図1に示す本発明の半導体装置を
適用した光電変換装置の駆動のタイミングチャートが示
される。
【0022】ブロック選択信号D1,D2,・・・,D
Mの駆動周波数はゲート選択信号G1,G2,・・・,
GLの駆動周波数に対し、通常M倍とされる。
【0023】光電変換部に入射した光情報は光電変換要
素の抵抗を変化させ、ブロック選択信号Dのクロックに
よりそれぞれの蓄積コンデンサーCEに充電される。蓄
積コンデンサーCEに貯えられた電荷はゲート選択信号
Gにより導通状態となった転送用トランジスターにより
選択信号クロックに従って順次出力される。
【0024】この光電変換装置における、光電変換要
素、転送用トランジスター、及びクロストーク防止用ダ
イオードはすべて半導体薄膜を有しており同一基板上に
構成される。
【0025】光電変換要素PEを構成する光受容体層
は、例えば、アモルファス水素化シリコン(a−Si:
Hと以後略記する),PbO,CdSe,Sb23,S
e,Se−Te,Se−Te−As,Se−Bi,Zn
CdTe,CdS,Cu2Sアモルファス水素化ゲルマ
ニウム,アモルファス水素化GexSi(1−x)等の
高感度の光導電材料で構成される。
【0026】薄膜トランジスターSW,Sを構成する半
導体薄膜は、例えばCdSe,a−Si:H(アモルフ
ァス水素化シリコン),a−Ge:H(アモルファス水
素化ゲルマニウム),アモルファス水素化GexSi
(1-x),多結晶或いは結晶シリコン等で構成される。
【0027】本発明においては、N,P,As,Sb,
Bi等の周期律表第V族Aの元素或いは、B,Al,G
a,In,Tl等の周期律表第III族Aの元素を不純
物としてドーピングする事によってn型あるいはp型に
することが出来ることの利点から、光受容体層及び薄膜
トランジスターをa−Si:Hで形成するのが好適とさ
れる。
【0028】本発明においては、光受容体層の層厚は、
光情報の入射によって生ずるホトキャリアの拡散の度合
により決定されるが通常4000Å〜2μm、好適には
6000Å〜1.5μmとされるのが望ましい。又、薄
膜トランジスターの半導体層の層厚は、絶縁層を介して
設けられるゲート電極に印加される電圧により生じる空
乏層領域の層厚よりも薄いことが望ましく、通常100
0Å〜1μmが好適とされる。
【0029】光電変換要素及び薄膜トランジスターが形
成される基板は、例えば基板側より光電変換素子の受光
面に光情報が入射される場合には、透光性の材質のもの
が採用されるが、基板とは反対面上に形成された光電変
換要素側よりその受光面に光情報が入射される場合に
は、このような制限は除くことが出来る。
【0030】本発明において基板として使用される好適
な材料としては、平面性、平面平滑性、耐熱性、製造時
の諸薬品に対しての耐性に優れたものであれば通常市販
されている或いは入手し得るものの多くが挙げられる。
その様な基板形成材料としては、具体的に例えば、ガラ
ス、7059番ガラス(ダウコーニング社製)、マグネ
シア,ベリリア,スピネル,酸化イットリウム等の透光
性材料、アルミニウムモリブデン,特殊ステンレス鋼
(JIS規格SuS),タンタル等の非透光性金属材料
が挙げられる。
【0031】図3には、光電変換要素の構造を説明する
模式的斜視図が示される。この実施例では基板材料とし
てガラスを用い受光面は基板の光電変換要素が作られて
いる側に対し、反対側とする。このため基板側受光面電
極302はN個の光受容体層に対し、共通に接続され透
光性の材質のものが採用される。例えばSnO2,IT
O(インジウム錫酸化物),In23等の透光性導電膜
が使用される。
【0032】光受光体層303はnon dope,n
型或いはi型のa−Si:Hで形成され、受光面側電極
302、及び上部画素電極305の接合面304におい
てn+型にdopeされる。このn+層304は受光面及
び上部画素電極と光受光体層との間にオーミックな接合
をとるために設けられる。
【0033】上部上画素電極はAl等の材料が用いら
れ、蓄積コンデンサーCE、転送用トランジスターSW
に接続される。
【0034】蓄積コンデンサーCEは絶縁層306の対
極する電極307,308により作製される。絶縁層3
06の材料としては、例えばグロー放電法によるSi3
4,スパッター法によるSiO2,CVD法によるSi
2等が挙げられ、本発明では半導体膜のa−Si:H
がグロー放電法で作製しうることからグロー放電法によ
るSi34が好適とされる。
【0035】図4には本発明の半導体装置の薄膜トラン
ジスターの構造を説明する為の模式的斜視図が示され
る。
【0036】non−dope n型、或いはi型a−
Si:Hから成る半導体薄膜層404に対し、絶縁層4
02をはさんでゲート電極403を形成し、半導体薄膜
層404の上部にはn+層405をはさんでソース電極
(又はドレイン電極)406が形成される。これによっ
て、薄膜トランジスターはトランジスターとして優れた
特性を示し、又、入出力される電気的信号をロスなく処
理することができる。ドレイン電極(又はソース電極)
407と半導体層404の接合層408はクロストーク
防止用ダイオード形成のため半導体層404とその接合
面においてショットキー接合となる材料が用いられても
良い。もちろん、クロストーク防止用ダイオードを別に
形成する場合にはn+層として良いものである。半導体
層がa−Si:Hの場合ショットキー接合を形成する材
料としては、Au,Ir,Pt,Rh,Pb等が挙げら
れ、本発明ではPtが好適とされる。ドレイン電極40
7はAlが好適とされる。
【0037】本発明の半導体装置を適用した光電変換装
置は、図5に示されるように、長尺な基板504の上に
横一列に並んだN個の光電変換要素501、N個の蓄積
コンデンサー502、N個のクロストーク防止用ダイオ
ードを含む構造を持つ薄膜トランジスター503、光電
変換要素側の配線部505及びトランジスタ側配線部5
06により構成される。
【0038】図6には、本発明の装置の構造を説明する
為の模式的斜視図が示される。光電変換要素602の上
部電極より、蓄積コンデンサー603及び蓄積トランジ
スター604のドレイン電極に接続される。この薄膜ト
ランジスター604のドレイン電極にてクロストーク防
止用のショットキー・ダイオードが形成される。薄膜ト
ランジスター604のゲート電極605及びソース電極
606は絶縁層607を介した2層構成によりマトリク
ス配線される。
【0039】光電変換要旨の受光面側電極608はIT
Oで形成され、薄膜トランジスター604とは光電変換
要素602について反対側の基板上で配像される。
【0040】基板601には透光性のガラスが用いられ
基板裏面より光情報が入射される。
【0041】上記したような構成の薄膜トランジスター
604と蓄積手段である蓄積コンデンサー603を有す
ることで、光電変換要素602によって光電変換された
光情報に対応した電気信号に応じて電荷の蓄積がなされ
た蓄積コンデンサー603からロスなく転送され出力さ
れる。
【0042】又、薄膜トランジスター604は各トラン
ジスター間においても、半導体装置間においても電気的
特性のばらつきがないか実質的にないため各ビット間及
び装置間の特性のばらつきの問題も生じない。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明は無欠陥で長
尺な半導体装置を提供することができる。
【0044】又、本発明は、長尺化によるビット間や装
置間の電気的特性のばらつきがなく、安定した信号出力
を行なうことができ、また情報に応じた出力を得ること
ができる半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置を適用した光電変換装置の
等価回路を示す回路図である。
【図2】本発明の半導体装置を適用した光電変換装置の
動作のタイミングチャート図である。
【図3】本発明における半導体装置を適用した光電変換
装置の光電変換要素の構造を示す模式的斜視図である。
【図4】本発明における半導体装置の薄膜トランジスタ
ーの構造を示す模式的斜視図である。
【図5】本発明の装置を適用した光電変換装置の構成を
示す概略図である。
【図6】本発明に係わる配線パターンの一例を示す模式
的斜視図である。
【符号の説明】
402 絶縁層 403 ゲート電極 404 半導体薄膜 405 n+層 406 ソース電極又はドレイン電極 407 ドレイン電極 408 接合層
フロントページの続き (72)発明者 鵜沢 俊一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、該基板上に設けられた半導体薄
    膜と該半導体薄膜に絶縁層を介して設けられたゲート電
    極と前記半導体薄膜にn+層を介して設けられたソース
    及びドレイン電極とを有する薄膜トランジスタと、前記
    ソース及びドレイン電極の少なくともいずれか一方と電
    気的に接続された蓄積手段と、を有することを特徴とす
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記基板は透光性材料である請求項1の
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記蓄積手段は対極する少なくとも1組
    の電極と該電極間に設けられた絶縁層を有し、該絶縁層
    は前記薄膜トランジスタの絶縁層と共有されている請求
    項1の半導体装置。
JP5006032A 1993-01-18 1993-01-18 半導体装置 Pending JPH06236997A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017034262A (ja) * 2007-12-21 2017-02-09 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置及び半導体装置の作製方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54108595A (en) * 1978-02-13 1979-08-25 Sharp Corp Driving method of matrix type liquid-crystal display unit

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