JPH08125156A - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光素子に接続される個別信号線間の静電結
合が小さく、高画質の画像信号を得る。 【構成】 ３つの受光素子アレイの内、中央の受光アレ
イを構成するフォトダイオード９の上部透明個別電極１
７は、その上方に形成された接続配線２１にコンタクト
ホール２０ａを介して接続される一方、この接続配線２
１はコンタクトホール２０ｂを介して第１の金属層を用
いてなる下部個別電極線１１に接続されており、この下
部個別電極線１１は、他の２つの受光素子アレイを構成
する受光素子に接続される個別信号線とは異なる層に配
設された構成となっているので、他の２つの受光素子ア
レイを構成する受光素子に接続される個別信号線との静
電結合が抑圧されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イメージスキャナやフ
ァクシミリ等に用いられる画像読み取りを行うイメージ
センサに係り、特に、その配置構造に起因する電気的特
性の改良を図ったものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のイメージセンサとして
は、例えば、複数の受光素子としてのフォトダイオード
が配設されてなる受光素子アレイと、フォトダイオード
で発生した電荷を負荷容量に全ビット分一括に転送する
ための一括転送用薄膜トランジスタと、フォトダイオー
ドの未転送電荷をリセットするためのリセット用薄膜ト
ランジスタと、一括転送用薄膜トランジスタを介して負
荷容量に一括して蓄積された電荷を各ブロック内の主走
査方向に同じ位置の画素毎（フォトダイード毎）に順次
転送するための順次転送用薄膜トランジスタと、転送さ
れた電荷を保持する配線容量と、この配線容量における
電圧を検知する電位検知アンプと、配線容量をリセット
するためのＭＯＳトランジスタと、を具備してなるもの
が公知となっている。

【０００３】かかるイメージセンサにおけるフォトダイ
オードは、例えば、図６に示されたように、青色用のフ
ィルタ（図示せず）が受光面側に配設されてなる青色用
のフォトダイオード３０ａ、緑色用のフィルタ（図示せ
ず）が受光面側に配設されてなる緑色用のフォトダイオ
ード３０ｂ、赤色用のフィルタ（図示せず）が受光面側
に配設されてなる赤色用のフォトダイオード３０ｃが、
ぞれぞれ主走査方向（図５において紙面左右方向）に配
設されており、緑色用のフォトダイオード３０ｂの行
は、副走査方向（図５において紙面上下方向）におい
て、青色用のフォトダイオード３０ａの行と、赤色用の
フォトダイオード３０ｃの行とに挟まれるような配置構
成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
フォトダイオードの配置構成において、緑色用のフォト
ダイオード３０ｂと、一括転送用薄膜トランジスタ等か
らなるいわゆる走査回路３１とを接続する個別信号線３
２ａは、赤色用のフォトダイオード３０ｃに接続される
個別信号線３２ｂを形成する第１層目の金属層を用いて
形成され、赤色用のフォトダイオード３０ｃの間を通る
ように配置されて一括転送用薄膜トランジスタ等からな
る走査回路３１へ接続されるようになっていた。

【０００５】すなわち、図７に示されたように、緑色用
のフォトダイオード３０ｂの個別信号線３２ａの間に赤
色用のフォトダイオード３０ｃの個別信号線３２ｂが位
置し、これらは略平行するように配設されている（図７
（ａ）参照）。したがって、緑色用のフォトダイオード
３０ｂの個別信号線３２ａと赤色用のフォトダイオード
３０ｃの個別信号線３２ｂとの間で、静電結合が生じ
（図７（ｂ）参照）、転送電荷に影響を与え、その結
果、正確な画像信号が得られないという問題を生ずる。

【０００６】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、受光素子に接続される個別信号線間の静電結合が小
さく、高画質の画像信号を得ることのできるイメージセ
ンサを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るイメージセ
ンサは、絶縁基板上に共通電極、オーミックコンタクト
層、光電変換層及び上部透明個別電極が順に積層されて
なるサンドイッチ構造の受光素子の列が略平行に複数配
設されてなるイメージセンサにおいて、２つの受光素子
の列に挟まれた受光素子の列を形成する前記受光素子の
個別信号線を、前記２つの受光素子の列を構成する各受
光素子の共通電極を基準として、前記受光素子の積層方
向で前記各受光素子が形成された側と反対側に配置して
なるものである。特に、２つの受光素子の列に挟まれた
受光素子の列を形成する前記受光素子の個別信号線は、
イメージセンサを形成する複数の金属層の内、最も絶縁
基板側に近い金属層を用いてなるものが好適である。

【０００８】

【作用】２つの受光素子の列に挟まれた受光素子の列を
構成する受光素子に接続される個別信号線は、イメージ
センサの積層方向において他の２つの受光素子の列を構
成する受光素子の共通電極を基準として受光素子が形成
された側と反対側に配置されることにより、他の２つの
受光素子の列を構成する受光素子に接続される個別信号
線とは、全く異なる層に位置することとなり、そのた
め、従来と異なり相互の静電結合が殆ど無くなるもので
ある。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係るイメージセンサの一実施
例について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。ここ
で、図１は本発明に係るイメージセンサの配置構成を示
す平面図、図２は本実施例のイメージセンサのフォトダ
イオードの下部個電極線の配置を示す平面図、図３は図
２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図、図
５は図２のＣ−Ｃ線断面図である。尚、以下に説明する
部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明
の趣旨の範囲内で種々改変することができるものであ
る。

【００１０】先ず、このイメージセンサの基板上におけ
る各構成要素の基本的な配置構成は、フォトダイオード
の下部個別電極線の配置（詳細は後述）を除いては、従
来と略同一のものである。すなわち、図１に主たる構成
要素の配置構成が模式的に示されたように、ガラス、セ
ラミック等の絶縁性部材からなる基板上に、受光素子ア
レイ部１と、一括転送部２と、電荷一括リセット部３
と、順次電荷転送部４と、付加容量ＣADDと、一括転送
用容量ＣTと、図示されないゲート信号発生回路等が配
設されてなるものである。

【００１１】受光素子アレイ部１は、複数の受光素子が
各色毎にライン状に配設されてなるもの（詳細は後述）
で、各受光素子には、一括転送部２を構成する一括転送
用薄膜トランジスタＴＴが接続されている。すなわち、
一括転送部２は、各受光素子に一対一に対応して設けら
れた一括転送用薄膜トランジスタＴＴからなるもので、
各受光素子に発生した電荷は、この一括転送用薄膜トラ
ンジスタＴＴを介して一括転送用容量ＣTに伝送される
ようになっている。

【００１２】この一括転送部２における各一括転送用薄
膜トランジスタＴＴは、そのゲート電極が共通の接続線
により互いに接続されており（図示せず）、全ての一括
転送用薄膜トランジスタＴＴのゲート電極に同時にゲー
トパルスが印加されるようになっており、上述したよう
に各受光素子の電荷が一斉に一括転送用容量ＣTへ転送
されるようになっている。尚、図１において、Ｓはソー
ス電極を、Ｄはドレイン電極を、それぞれ示している。

【００１３】電荷一括リセット部３は、各受光素子に一
対一に対応して設けられた複数の電荷一括リセット用薄
膜トランジスタＴＲからなり、各電荷一括リセット用薄
膜トランジスタＴＲのゲート電極は、一括転用薄膜トラ
ンジスタＴＴ同様に、共通の接続線によって互いに接続
されており、ゲートパルスの印加によって全ての電荷一
括リセット用薄膜トランジスタＴＲが動作するようにな
っている。

【００１４】そして、この電荷一括リセット用薄膜トラ
ンジスタＴＲの一斉動作により、一括転送部２による各
受光素子の電荷転送後に、付加容量ＣADDや各受光素子
が有する寄生容量（図示せず）に残留した電荷が一括リ
セットされるようなっている。 順次電荷転送部４は、
各受光素子に一対一に対応して設けられた複数の順次電
荷転送用薄膜トランジスタＴＭからなり、一括転送用容
量ＣTに蓄積された電荷を図示されない配線容量へ転送
するものである。

【００１５】この順次電荷転送部４の順次電荷転送用薄
膜トランジスタＴＭは、受光素子アレイ部１を構成する
ブロック（詳細は後述）に対応して、各ブロック毎に走
査方向で同一の位置に配置された順次電荷転送用薄膜ト
ランジスタＴＭのゲート電極が同一の接続線（図示せ
ず）で互いに接続され、全体として受光素子アレイ部１
のブロック数に対応するＮ本のゲート線を介して図示し
ないゲート信号発生回路へ接続されるようになってい
る。

【００１６】一方、各順次電荷転送用薄膜トランジスタ
ＴＭのソース電極は、ブロック毎に共通の信号線５によ
り相互に接続されて、全体として受光素子アレイ部１の
ブロック数に対応するＮ本の信号線により、読み出し用
の回路（図示せず）へ接続されるようになっている。

【００１７】図２は受光素子アレイ部１の具体的配置例
が示されており、以下、同図を参照しつつこの配置例に
ついて説明すれば、先ず、受光素子アレイ部１は、３つ
の、すなわち、青色用受光素子アレイ６、緑色用受光素
子アレイ７及び赤色用受光素子アレイ８が形成されてな
るものである。

【００１８】各受光素子アレイ６〜８は、複数の受光素
子としてのフォトダイオード９が走査方向（図２におい
て紙面左右方向）に配列されてなるもので、各アレイ６
〜８においては、青色用のフィルタ（図示せず）、緑色
用のフィルタ（図示せず）、赤色用フィルタ（図示せ
ず）が、それぞれフォトダイオード９の受光面側に設け
られており、カラー画像信号が得られるようにしてあ
る。そして、各受光素子アレイ６〜８のフォトダイオー
ド９は、Ｎ個を１ブロックとして、ｎ個のブロックが形
成されてなるものである。

【００１９】本実施例におけるフォトダイオード９は、
図３にその積層方向における断面図が示されたように、
本実施例のイメージセンサが形成されるガラス等の絶縁
性部材からなる絶縁基板１０上に、タンタルからなる個
別信号線としての下部個別電極線１１が形成され、この
下部個別電極線１１を覆うように、絶縁層１２、ｉ層１
３、ｎ⁺層１３′及びチタンからなる共通電極層１４が
順に積層され、この共通電極層１４上にｎ⁺層から成る
オーミックコンタクト層１５、ａ−Ｓｉ；Ｈからなる光
電変換層１６及びＩＴＯからなる上部透明個別電極１７
が順次積層されてなるものである。

【００２０】そして、フォトダイオード９を覆うように
絶縁層１８、パシベーション膜１９が順次積層形成され
ている。尚、下部個別電極線１１は、このイメージセン
サにおいて形成される第１層目の金属層であるタンタル
（Ｔａ）を用いて形成されているものである。

【００２１】本実施例における緑色用受光素子アレイ７
の各フォトダイオード９の下部個別電極線１１は、図２
に示されたように、青色用受光素子アレイ６側と赤色用
受光素子アレイ８側とへ、一つおきに導出されており、
青色用受光素子アレイ６のフォトダイオード９の間又は
赤色用受光素子アレイ８のフォトダイオード９の間を経
て一括転送部２及び電荷一括リセット部３に接続される
ようになっている。

【００２２】さらに、本実施例において、緑色用受光素
子アレイ７の各フォトダイオード９の下部個別電極線１
１は、このイメージセンサを形成する各層の積層方向
（図２において紙面表裏方向）において、次述するよう
な位置に形成されているすなわち、緑色用受光素子アレ
イ７のフォトダイオード９の上部透明個別電極１７は、
この上部透明個別電極１７の適宜な位置で且つその上方
に形成されたコンタクトホール２０ａを介してパシベー
ション膜１９上に形成された接続配線２１に接続されて
いる（図２、図４及び図５参照）。

【００２３】そして、この接続配線２１は、このイメー
ジセンサにおけるアルミニウムからなる第３の金属層を
用いて形成されたものである。この接続配線２１は、フ
ォトダイオード９の近傍において、パシベーション膜１
９側から下部個別電極線１１に連通するように設けられ
たコンタクトホール２０ｂを介して下部個別電極線１１
へ接続されている。

【００２４】したがって、緑色用受光素子アレイ７の各
フォトダイオード９の下部個別電極線１１は、イメージ
センサの積層方向（図３及び図４において紙面上下方
向）において、絶縁層１２,ｉ層１３及びｎ⁺層１３′を
介して第２の金属層（チタン（Ｔｉ））を用いてなる共
通電極層１４の下側を通るようになっている。換言すれ
ば、下部個別電極線１１は、第２の金属層（Ｔｉ）を用
いてなる共通電極層１４に対してフォトダイオード９が
形成されていない側に位置するようになっている。

【００２５】一方、青色用受光素子アレイ６及び赤色用
受光素子アレイ８を構成する各フォトダイオード９にお
いては、上部透明個別電極１７にアルミニウムからなる
第３の金属層（先の接続配線２１に用いられたと同一の
金属層）を用いて形成された個別電極線２２が接続され
ており、この個別電極線２２を介して一括転送部２及び
電荷一括リセット部３に接続されるようになっている。

【００２６】このため、この緑色用受光素子アレイ７の
各フォトダイオード９の各下部個別電極線１１と、青色
用受光素子アレイ６の各フォトダイオード９及び赤色用
受光素子アレイ８の各フォトダイオード９のぞれぞれの
個別電極線２２とは、図５に示すように異なる層に位置
するために、従来と異なり、相互の静電結合が殆ど無視
できる程度となり、従来のように静電結合により画像信
号が劣化するようなことがなくなり、高品質の画像信号
を得られることとなる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、２つの受光素子の列に
挟まれた受光素子の列の受光素子に接続される個別信号
線を、他の２つの受光素子の列の受光素子に接続される
個別信号線と異なる層に配設するように構成することに
より、従来と異なり相互の静電結合が生ずること殆ど無
くなるので、画素信号が劣化するようなことがなく、高
品質の画像信号を得られるという効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るイメージセンサの一実施例にお
ける配置構成を示す平面図である。

【図２】 本実施例のイメージセンサのフォトダイオー
ドの下部個別電極線の配置を示す平面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】 図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】 図２のＣ−Ｃ線断面図である。

【図６】 従来のイメージセンサにおける受光素子から
の個別電極線の配置例を示す平面図である。

【図７】 従来のイメージセンサにおける受光素子の個
別信号線相互の静電結合の状態を説明するための説明図
であり、同図（ａ）は緑色用のフォトダイオードの個別
信号線と赤色用のフォトダイードの個別信号線との間に
おける静電結合の状態を示す平面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【符号の説明】

１…受光素子アレイ部、 ２…一括転送部、 ３…電荷
一括リセット部、 ４…順次電荷転送部、 ９…フォト
ダイオード、 １１…下部個別電極線、 １４…共通電
極層、 １５…オーミックコンタクト層、 １７…上部
透明個別電極、２０ａ，２０ｂ…コンタクトホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安部 勉 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に共通電極、オーミックコン
   タクト層、光電変換層及び上部透明個別電極が順に積層
   されてなるサンドイッチ構造の受光素子の列が略平行に
   複数配設されてなるイメージセンサにおいて、 ２つの受光素子の列に挟まれた受光素子の列を形成する
   前記受光素子の個別信号線を、前記２つの受光素子の列
   を構成する各受光素子の共通電極を基準として、前記受
   光素子の積層方向で前記各受光素子が形成された側と反
   対側に配置したことを特徴とするイメージセンサ。
2. 【請求項２】 ２つの受光素子の列に挟まれた受光素子
   の列を形成する前記受光素子の個別信号線は、イメージ
   センサを形成する複数の金属層の内、絶縁基板側に最も
   近い金属層を用いてなることを特徴とする請求項１記載
   のイメージセンサ。