JPH0917987A - Contact type image sensor and manufacturing method - Google Patents

Contact type image sensor and manufacturing method

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JPH0917987A
JPH0917987A JP7164262A JP16426295A JPH0917987A JP H0917987 A JPH0917987 A JP H0917987A JP 7164262 A JP7164262 A JP 7164262A JP 16426295 A JP16426295 A JP 16426295A JP H0917987 A JPH0917987 A JP H0917987A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
image sensor
contact image
drive circuit
Prior art date
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Application number
JP7164262A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Fujikura
克之 藤倉
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a matrix drive type contact type image pickup sensor which is superior in the economy as being a low cost, operates at high speed with less dispersion of the characteristic and has a drive circuit which is composed of TFT elements and integrated on the same sensor substrate together with sensor elements. CONSTITUTION: The structure of a TFT element 4B which composes a drive circuit is at least composed of a gate electrode (first electrode layer 21), gate insulation layer 22, semiconductor layer 23 and impurity semiconductor layer 24 laminated in this order or reverse order on a glass substrate 20. The semiconductor layer 24 is composed of a layer deposited up to specified thickness by only one step of depositing operation to form a single layer structure without any discontinuity in its thickness direction and the layer 24 is contacted with both ends of a channel formed at the boundary between the insulation layer 22 and semiconductor layer 23, corresponding to a gate electrode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像原稿等を読み取る
密着イメージセンサとその製造方法に関し、特に、同一
の絶縁性透明基板に光電変換用のセンサ素子列とこれを
マトリクス駆動する駆動回路とを集積化した構造の、マ
トリクス駆動型の密着イメージセンサとその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact image sensor for reading an image original or the like and a method for manufacturing the same, and more particularly to a photoelectric conversion sensor element array on the same insulating transparent substrate and a drive circuit for matrix driving the same. The present invention relates to a matrix drive type contact image sensor having an integrated structure and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ファクシミリ等の画像原稿読み取
り装置に用いるデバイスの小型化指向が高まっている。
原稿読取りデバイスを大別すると、レンズを使用した光
学系により画像原稿を縮小してCCD上に結合して読み
取る縮小光学系方式と、原稿読取り幅以上の長さの基板
を用いてその上に複数個のセンサ素子を配列することに
より縮小光学系を介さずにセンサ基板を直接原稿に密着
させて読み取る密着イメージセンサ方式とがある。これ
らのうち密着イメージセンサ方式は、読取りデバイスと
しては小型化を最も容易に達成する方式として注目され
る。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing trend toward miniaturization of devices used for image original reading devices such as facsimiles.
Document reading devices are roughly classified into a reduction optical system that reduces an image document by an optical system using a lens and combines it on a CCD to read it, and a plurality of substrates on which a substrate having a length larger than the document reading width is used. There is a contact image sensor system in which by arranging individual sensor elements, the sensor substrate is directly brought into close contact with the original and is read without using a reduction optical system. Of these, the contact image sensor method is attracting attention as a method that can easily achieve miniaturization as a reading device.

【0003】密着イメージセンサは図8に示すように、
ハウジング81内に、センサ素子を配列したセンサ基板
100と、原稿照射用の光源83と、光源を実装するた
めの基板84とを固定することにより構成される。尚、
光源83としては一般にLEDが多用されるが、これに
限定されるものではない。光源83から放射された光
は、センサ基板100に設けられた採光窓を通って、プ
ラテンローラ86によりセンサ基板100に密着しなが
ら搬送されている画像原稿85に照射され、その反射光
がセンサ基板100の表面に形成されたセンサ素子に入
射することにより、反射光の強弱を電気信号の強弱に変
換する。
The contact image sensor is as shown in FIG.
In the housing 81, a sensor substrate 100 on which sensor elements are arranged, a light source 83 for illuminating a document, and a substrate 84 for mounting the light source are fixed. still,
LEDs are generally used as the light source 83, but the light source 83 is not limited to this. The light emitted from the light source 83 passes through a lighting window provided on the sensor substrate 100 and is applied to the image original 85 being conveyed while being in close contact with the sensor substrate 100 by the platen roller 86, and the reflected light thereof is reflected on the sensor substrate 100. By entering the sensor element formed on the surface of 100, the intensity of the reflected light is converted into the intensity of the electric signal.

【0004】図9は従来の密着イメージセンサの回路図
であり、図中破線で示した枠内がセンサ基板100内の
回路である。原稿読取り幅方向にm×n個のセンサ素子
1が配列されており、これら個々のセンサ素子には蓄積
容量2と転送用TFT素子3Aとが接続されている。セ
ンサ素子1に光が入射すると光電流が発生し、その電化
が蓄積容量2に蓄積される。そして、駆動用IC50に
より駆動配線51を駆動して転送用TFT素子3Aをオ
ン状態にし、蓄積容量2に蓄積された電荷を読出し配線
61に取り出してそれを検出用IC60にて検出するこ
とにより原稿読取り動作が行われる。尚、これらのセン
サ素子1,蓄積容量2および転送用TFT素子3Aはn
個単位でm個のブロックに分割されており、各ブロック
内のTFT素子3Aのゲート電極を共通な駆動配線Bm
で接続する。更に、全ての異なるブロックのn番目の転
送用TFT素子3Aのソース電極同士を共通な読出し配
線Sn で接続してマトリクス配線とする。そして、転送
用TFT素子3Aのゲート電極をブロック単位に時分割
駆動し、1ブロック毎に画像読取り信号を順次取り出
す。このようなマトリクス駆動方式を取ることにより、
配線領域の縮小による小型化、検出用IC数の削減によ
る低コスト化が可能となっている。
FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional contact image sensor, and the inside of the frame shown by the broken line in the figure is the circuit inside the sensor substrate 100. M × n sensor elements 1 are arranged in the original reading width direction, and a storage capacitor 2 and a transfer TFT element 3A are connected to each of these sensor elements. When light is incident on the sensor element 1, a photocurrent is generated and the charge is stored in the storage capacitor 2. Then, the driving wiring 51 is driven by the driving IC 50 to turn on the transfer TFT element 3A, the charges accumulated in the storage capacitor 2 are taken out to the reading wiring 61, and the charges are detected by the detection IC 60 to detect the original. A read operation is performed. The sensor element 1, the storage capacitor 2 and the transfer TFT element 3A are n
Each block is divided into m blocks, and the gate electrode of the TFT element 3A in each block is shared by the common drive wiring B m.
Connect with. Further, the source electrodes of the n-th transfer TFT elements 3A of all the different blocks are connected by a common read wiring S n to form a matrix wiring. Then, the gate electrode of the transfer TFT element 3A is time-divisionally driven in block units, and image reading signals are sequentially taken out for each block. By adopting such a matrix drive system,
It is possible to reduce the size by reducing the wiring area and reduce the cost by reducing the number of detection ICs.

【0005】更に最近では、駆動用IC50によって構
成されていた駆動回路を、センサ基板内にTFT素子を
用いて一体化して構成することにより、センサ基板と同
一製造工程で駆動回路を製造できるようにしたものもあ
る。これにより駆動用ICが不要になり、一層の低コス
ト化を達成することができる。図10は、上述した駆動
回路をTFT素子を用いてセンサ基板110内に集積化
した密着イメージセンサの回路図であり、図中破線で示
した枠内がセンサ基板内の回路である。原稿読取り幅方
向にm×n個のセンサ素子1が配列されており、これら
個々のセンサ素子には蓄積容量2と転送用TFT素子3
Aとが接続されている。駆動用TFT素子4Aはトラン
ジスタQ11,Q12,Q13により駆動回路を構成してい
る。センサ素子1に光が入射すると光電流が発生し、そ
の電荷が蓄積容量2に蓄積される。そして、駆動用TF
T素子Q13により転送用TFT素子3Aをオン状態に
し、蓄積容量2に蓄積された電荷を読出し配線61に取
り出してそれを検出用IC60にて検出することにより
原稿読取り動作が行われる。
More recently, the drive circuit, which is composed of the drive IC 50, is integrated in the sensor substrate by using the TFT element so that the drive circuit can be manufactured in the same manufacturing process as the sensor substrate. Some have been done. As a result, the driving IC becomes unnecessary, and the cost can be further reduced. FIG. 10 is a circuit diagram of a contact image sensor in which the above-described drive circuit is integrated in the sensor substrate 110 by using TFT elements, and the frame shown by the broken line in the drawing is the circuit in the sensor substrate. M × n sensor elements 1 are arranged in the document reading width direction, and each of these sensor elements has a storage capacitor 2 and a transfer TFT element 3.
A is connected. The driving TFT element 4A constitutes a driving circuit with the transistors Q 11 , Q 12 , and Q 13 . When light is incident on the sensor element 1, a photocurrent is generated and the electric charge is stored in the storage capacitor 2. And drive TF
To turn on the transfer TFT element 3A by T elements Q 13, the document reading operation is performed by taking out the charges accumulated in the storage capacitor 2 to the read line 61 to detect it by detecting IC 60.

【0006】図10の回路図に示す密着イメージセンサ
のセンサ基板110の平面図を、図11に示す。採光窓
6を通してセンサ基板の裏側から入射した光が原稿に反
射してセンサ素子1に入射すると光電流が発生し、その
電荷が蓄積容量2に蓄積される。次に、駆動回路5によ
り転送用TFT素子3Aを駆動してオン状態にし、蓄積
された電荷を読出し配線61に取り出す。
FIG. 11 is a plan view of the sensor substrate 110 of the contact image sensor shown in the circuit diagram of FIG. When the light incident from the back side of the sensor substrate through the lighting window 6 is reflected on the document and enters the sensor element 1, a photocurrent is generated and the electric charge is stored in the storage capacitor 2. Next, the transfer TFT element 3A is driven by the drive circuit 5 to be turned on, and the accumulated charge is taken out to the read wiring 61.

【0007】図12は、上記密着イメージセンサ基板の
製造工程を、図11のA−a切断面で示したものであ
る。先ず、ガラス基板20上に、Cr,Al等不透明金
属からなる第1電極層21をスパッタ等の方法により堆
積した後に、フォトリソグラフィ等の方法を用いてパタ
ーン化することにより、ゲート電極を形成する(図12
(a))。
FIG. 12 shows the manufacturing process of the contact image sensor substrate, taken along the line Aa in FIG. First, a gate electrode is formed by depositing a first electrode layer 21 made of an opaque metal such as Cr or Al on the glass substrate 20 by a method such as sputtering and then patterning it by a method such as photolithography. (Fig. 12
(A)).

【0008】次に、プラズマCVD等の方法により、窒
化シリコン等からなるゲート絶縁層22と、非晶質シリ
コンからなる半導体層23と、リン等の不純物を導入し
た非晶質シリコンからなる不純物半導体層24とを順次
堆積する。そして、それらのうちの不純物半導体層24
および半導体層23をパターン化した後に、ゲート絶縁
層22にコンタクトホールを開孔する(図12
(b))。
Next, by a method such as plasma CVD, a gate insulating layer 22 made of silicon nitride or the like, a semiconductor layer 23 made of amorphous silicon, and an impurity semiconductor made of amorphous silicon doped with impurities such as phosphorus. Layer 24 and is deposited sequentially. And the impurity semiconductor layer 24 of them
And after patterning the semiconductor layer 23, a contact hole is opened in the gate insulating layer 22 (FIG. 12).
(B)).

【0009】続いて、Cr,Al等の不透明金属からな
る第2電極層25をスパッタ等の方法により堆積した後
にパターン化することにより、ソース電極,ドレイン電
極,蓄積容量電極および配線を形成する(図12
(c))。
Subsequently, a second electrode layer 25 made of an opaque metal such as Cr or Al is deposited by a method such as sputtering and then patterned to form a source electrode, a drain electrode, a storage capacitor electrode and a wiring ( 12
(C)).

【0010】次いで、センサ素子1,転送用TFT素子
3Aおよび駆動回路5用TFT素子4Aのバックチャネ
ル部の不純物半導体層24をエッチングにより除去した
後に、基板全面に保護絶縁層26を堆積する(図12
(d))。
Next, after removing the impurity semiconductor layer 24 in the back channel portion of the sensor element 1, the transfer TFT element 3A and the driving circuit 5 TFT element 4A by etching, a protective insulating layer 26 is deposited on the entire surface of the substrate (FIG. 12
(D)).

【0011】ところで、図12にその製造工程を示す密
着イメージセンサは、センサ素子1と、転送用TFT素
子3Aと、駆動回路5のTFT素子とを同一製造工程で
形成している。従って、これらそれぞれの素子に個々に
要求される特性をバランス良く引き出すための素子構
造、製造プロセス条件が必要になる。図13は、図12
に示す製造工程によるセンサ素子の光電流およびTFT
素子のオン抵抗と、半導体層である非晶質シリコン(以
下、a−Siと略す)の膜厚との関係を示したグラフで
ある。図13のグラフから、a−Si膜厚を厚くするこ
とによりセンサ素子の光感度を上げることができ、密着
イメージセンサとしてはS/N比を向上させることがで
きる。そして、センサ素子として実用的な光感度を確保
するには半導体層の厚さが少なくとも3000オングス
トローム以上、望ましくは6000オングストローム程
度の厚さが好ましいことが分る。一方、TFT素子につ
いては、a−Si膜厚を厚くすると、特にドレイン〜ソ
ース間電圧が低い領域にてオン抵抗が大幅に上昇する傾
向がある。この原因は、次のように説明される。すなわ
ち、図12に示すTFT素子において、オン電流はドレ
イン電極の不純物半導体層24から半導体層23の膜厚
方向を通って、半導体層23とゲート絶縁層22の界面
のチャネルに達し、再び半導体層23の膜厚方向を通っ
てソース電極の不純物半導体層24に流れるため、オン
電流の経路には半導体層23の膜厚方向の非線形抵抗成
分が存在する。この非線形抵抗成分は、a−Si膜厚が
厚くなるに従って増加する。従って、全体としてのオン
抵抗もa−Si膜厚の増加に伴って増加することとな
る。このようなTFT素子のオン抵抗の増加は、特に駆
動回路5を構成するTFT素子にとっては負荷の駆動能
力の低下を招くことになる。駆動回路用のTFT素子は
一般に、動作の高速化を図るためにゲート電極〜ドレイ
ン,ソース電極間のオーバーラップ容量を極力減らす必
要があり、そのためにこのオーバーラップ面積を減らす
ほど非線形抵抗成分が増加するので、オン抵抗はさらに
増加する。また、駆動能力を上げるためにTFT素子の
寸法を大きくすれば、TFT素子の規制容量も大きくな
り、やはり駆動回路の応答速度が低下することになる。
このように、従来の密着イメージセンサでは、センサ素
子の光感度を上げるということと、TFT素子のオン抵
抗を下げるということは、トレードオフの関係にあっ
た。
In the contact image sensor whose manufacturing process is shown in FIG. 12, the sensor element 1, the transfer TFT element 3A and the TFT element of the drive circuit 5 are formed in the same manufacturing step. Therefore, an element structure and manufacturing process conditions are required to bring out the characteristics required for each of these elements in a well-balanced manner. 13 is the same as FIG.
Photocurrent of sensor element and TFT by the manufacturing process shown in
6 is a graph showing the relationship between the on-resistance of an element and the film thickness of amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si) that is a semiconductor layer. From the graph of FIG. 13, the photosensitivity of the sensor element can be increased by increasing the thickness of the a-Si film, and the S / N ratio of the contact image sensor can be improved. Further, it is found that the thickness of the semiconductor layer is preferably at least 3000 angstroms or more, and more preferably about 6000 angstroms in order to secure practical photosensitivity as a sensor element. On the other hand, regarding the TFT element, when the a-Si film thickness is increased, the on-resistance tends to significantly increase particularly in the region where the drain-source voltage is low. The cause of this is explained as follows. That is, in the TFT element shown in FIG. 12, the on-current passes from the impurity semiconductor layer 24 of the drain electrode through the thickness direction of the semiconductor layer 23, reaches the channel at the interface between the semiconductor layer 23 and the gate insulating layer 22, and then the semiconductor layer again. Since the impurity semiconductor layer 24 of the source electrode flows through the film thickness direction of the semiconductor layer 23, a non-linear resistance component in the film thickness direction of the semiconductor layer 23 exists in the path of the ON current. This nonlinear resistance component increases as the a-Si film thickness increases. Therefore, the overall on-resistance also increases as the a-Si film thickness increases. Such an increase in the on-resistance of the TFT element causes a decrease in the drive capability of the load, especially for the TFT element forming the drive circuit 5. Generally, in order to speed up the operation of the TFT element for the driving circuit, it is necessary to reduce the overlap capacitance between the gate electrode, the drain and the source electrode as much as possible. Therefore, the nonlinear resistance component increases as the overlap area is reduced. Therefore, the on-resistance further increases. Further, if the size of the TFT element is increased in order to increase the driving capability, the regulation capacity of the TFT element also increases, and the response speed of the drive circuit also decreases.
As described above, in the conventional contact image sensor, increasing the photosensitivity of the sensor element and decreasing the on-resistance of the TFT element have a trade-off relationship.

【0012】そこで、これらの条件を同時に満足するた
めには、オン電流経路が半導体層23の膜厚方向を通ら
ないようにすれば良いことが考えられる。そのような構
造のTFT素子が、電子情報通信学界の信学技報、19
94年2月、第13〜18頁に報告され、また特許出願
されている(特開平5−226656号公報)。そのT
FT素子の断面図を図14に示す。図14(a)はTF
T−LCDの画素用TFTであり、図14(b)は駆動
回路用TFTである。図14を参照して、駆動回路用T
FTを製造するには、まずガラス基板20上にゲート電
極21を形成してパターン化し、これを陽極酸化して陽
極酸化膜41で覆う。次いでプラズマCVDによってゲ
ート絶縁層22と第1層目の非晶質半導体層42とを堆
積する。次に、上述の非晶質半導体層42にエキシマレ
ーザーを照射してこれを多結晶半導体層43に転化した
後に、第2層目の非晶質半導体層44を堆積する。そし
て、それら第2層目の非晶質半導体層44および第1層
目の非晶質半導体層42をパターン化する。さらに、不
純物半導体層24とソース・ドレイン電極25とを順次
堆積した後に、ソース・ドレイン電極25をパターン化
し、最後に不純物半導体層の所定部分を除去する。
Therefore, in order to satisfy these conditions at the same time, it is conceivable that the on-current path does not pass through the semiconductor layer 23 in the film thickness direction. A TFT device having such a structure is described in Technical Bulletin of IEICE, 19
In February 1994, it was reported on pages 13-18 and a patent application has been filed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-226656). That T
A sectional view of the FT element is shown in FIG. Figure 14 (a) shows TF
This is a pixel TFT of a T-LCD, and FIG. 14B is a drive circuit TFT. Referring to FIG. 14, the drive circuit T
To manufacture the FT, first, the gate electrode 21 is formed on the glass substrate 20 and patterned, and this is anodized and covered with the anodized film 41. Next, the gate insulating layer 22 and the first amorphous semiconductor layer 42 are deposited by plasma CVD. Next, the above-mentioned amorphous semiconductor layer 42 is irradiated with an excimer laser to be converted into a polycrystalline semiconductor layer 43, and then a second amorphous semiconductor layer 44 is deposited. Then, the second-layer amorphous semiconductor layer 44 and the first-layer amorphous semiconductor layer 42 are patterned. Further, after the impurity semiconductor layer 24 and the source / drain electrode 25 are sequentially deposited, the source / drain electrode 25 is patterned, and finally a predetermined portion of the impurity semiconductor layer is removed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述した信学技報およ
び公報記載のTFTの製造方法においては、TFT素子
の移動度を向上させるためにエキシマレーザーアニール
を使用している。ところが現状では、アニールのむらに
より移動度にばらつきが発生し易い。このことは、先の
信学技報にも課題として挙げられている。さらに、上記
TFT素子の製造で用いているエキシマレーザアニール
装置はレーザスポットを走査しながらアニールを行うた
め、製造スループットが悪いばかりでなく装置自体も効
果である。その結果、そのことが製品コストの上昇を招
くことになってしまう。
In the TFT manufacturing method described in the above-mentioned technical report and publication, excimer laser annealing is used to improve the mobility of the TFT element. However, under the present circumstances, variations in mobility are likely to occur due to uneven annealing. This is also mentioned as an issue in the above-mentioned technical bulletin. Further, since the excimer laser annealing device used in the manufacture of the above-mentioned TFT element performs annealing while scanning the laser spot, not only the manufacturing throughput is bad, but also the device itself is effective. As a result, this leads to an increase in product cost.

【0014】ところで、上述した信学技報および公報記
載のTFTはTFT−LCDへの応用を想定しているの
であるが、本発明では密着イメージセンサへの適用を前
提としている。そこで、これらへの応用を実現するに必
要なTFT素子の動作性能について考察する。先ず、T
FT−LCDについては、ノート型パーソナルコンピュ
ータ等に用いられる480ラインの動画を16階調表示
しようとした場合、1ライン当たりの負荷容量約200
pFを約35μsのアドレス時間で駆動するに必要な駆
動回路のオン抵抗値は、約63kΩとなる。これに対し
て密着イメージセンサについては、一般的なファクシミ
リ用途を想定して、読み取り幅B4サイズ、解像度8d
ot/mm、読み取り時間5ms/ライン、16階調、
64ブロック分割とすると、負荷容量50pFを約80
μsのアドレス時間で駆動するに必要な駆動回路のオン
抵抗値は約580kΩとなる。
By the way, the TFTs described in the above-mentioned technical bulletins and gazettes are supposed to be applied to a TFT-LCD, but the present invention is premised on an application to a contact image sensor. Therefore, the operation performance of the TFT element necessary for realizing the application to these is considered. First, T
Regarding the FT-LCD, when it is attempted to display a 480-line moving image used in a notebook personal computer or the like in 16 gradations, the load capacity per line is about 200.
The ON resistance value of the drive circuit required to drive pF in the address time of about 35 μs is about 63 kΩ. On the other hand, the contact image sensor, assuming a general facsimile application, has a reading width of B4 size and a resolution of 8d.
ot / mm, reading time 5 ms / line, 16 gradations,
If it is divided into 64 blocks, load capacity 50pF is about 80
The ON resistance value of the drive circuit required to drive in the address time of μs is about 580 kΩ.

【0015】このように、密着イメージセンサへの適用
を考えた場合には、駆動回路に求められる駆動能力は、
TFT−LCDへの適用に対して約1/10で済むこと
になる。すなわち上記信学技報および公報記載の製造方
法によるTFT素子は、必要性能に対して、動作速度の
面では十分な性能を出せるものの、製造コストが上昇し
てしまうという問題を含んでいることになる。
As described above, when the application to the contact image sensor is considered, the drive capability required of the drive circuit is
It is about 1/10 of the application to the TFT-LCD. That is, the TFT element manufactured by the manufacturing method described in the above-mentioned Technical Bulletin and the above publication has a problem that the manufacturing cost is increased although the required performance is sufficient in terms of operation speed. Become.

【0016】そこで本発明の目的とするところは上記問
題に鑑み、駆動回路にTFT素子を用いて、駆動用TF
T素子と、センサ素子と、転送用TFT素子とを同一基
板内に一体化形成した密着イメージセンサであって、レ
ーザアニールを必要とする製造方法を用いなくとも駆動
用TFT素子に必要な特性を付与可能な、経済性に優れ
た密着イメージセンサを提供することにある。
In view of the above problems, the object of the present invention is to use a TFT element in a drive circuit to drive a TF for drive.
A contact image sensor in which a T element, a sensor element, and a transfer TFT element are integrally formed on the same substrate, and the characteristics required for a driving TFT element can be obtained without using a manufacturing method that requires laser annealing. An object of the present invention is to provide a contact image sensor that can be applied and has excellent economical efficiency.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の密着イメージセ
ンサは、光電変換用のセンサ素子とこれに接続されたス
イッチ素子とを含む回路を単位としてこれを複数列線状
に配列して成る光電変換部と、その光電変換部をマトリ
クス駆動するための駆動回路とを少くとも備えるマトリ
クス駆動型の密着イメージセンサであって、前記スイッ
チ素子および前記駆動回路を構成するトランジスタを絶
縁ゲート型の薄膜トランジスタで構成すると共に、前記
光電変換部と前記駆動回路とを同一の絶縁性透明基板上
に同一製造工程により集積化した構造の密着イメージセ
ンサにおいて、前記二種類の薄膜トランジスタのうち少
くとも駆動回路を構成する薄膜トランジスタは、前記絶
縁性透明基板に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、その
ゲート絶縁層との界面に前記ゲート電極に対応したチャ
ネルを形成する半導体層と、前記半導体層に対して前記
チャネルへの電流流入点となるドレイン領域およびチャ
ネルからの電流流出点となるソース領域を形成する不純
物半導体層とをこの順に積層した逆スタガ型または、こ
の逆の順に積層したスタガ型の構造を備えるトランジス
タであり、前記半導体層が、ただ一回の堆積操作により
所定膜厚に積層された層よりなり、その厚さ方向には不
連続性のない単層構造のものであると共に、前記不純物
半導体層が前記チャネルの両端に接している構造である
ことを特徴とする。
A contact image sensor according to the present invention is a photoelectric conversion device in which a circuit including a sensor element for photoelectric conversion and a switch element connected thereto is used as a unit and arranged in a plurality of column lines. A matrix drive type contact image sensor comprising at least a conversion unit and a drive circuit for matrix-driving the photoelectric conversion unit, wherein transistors constituting the switch element and the drive circuit are insulated gate thin film transistors. In the contact image sensor having the structure in which the photoelectric conversion unit and the driving circuit are integrated on the same insulating transparent substrate by the same manufacturing process, at least the driving circuit of the two types of thin film transistors is configured. The thin film transistor includes a gate electrode, a gate insulating layer, and the gate insulating layer on the insulating transparent substrate. A semiconductor layer forming a channel corresponding to the gate electrode on the surface, and an impurity semiconductor layer forming a drain region serving as a current inflow point into the channel and a source region serving as a current outflow point from the channel with respect to the semiconductor layer An inverted staggered type in which and are stacked in this order, or a transistor having a staggered type structure that is stacked in the reverse order, wherein the semiconductor layer is formed of layers stacked in a predetermined thickness by only one deposition operation, It has a single-layer structure having no discontinuity in its thickness direction, and is characterized in that the impurity semiconductor layer is in contact with both ends of the channel.

【0018】[0018]

【実施例】次に、本発明の好適な実施例について、図面
を参照して説明する。尚、以下に述べる幾つかの実施例
においてその回路構成は、図10に示した従来の密着イ
メージセンサの回路図と同一であり、センサ基板内での
各機能ブロックおよび各回路素子の平面的な配置もほぼ
同じである。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In some embodiments described below, the circuit configuration is the same as the circuit diagram of the conventional contact image sensor shown in FIG. 10, and each functional block and each circuit element in the sensor substrate are planar. The arrangement is almost the same.

【0019】先ず、図10を参照して、各実施例に共通
な事項について説明する。図10に示す回路は、センサ
素子、転送用スイッチ素子および駆動回路を一つのセン
サ基板内に集積化形成した密着イメージセンサの回路で
あり、図中に破線で囲った枠内がセンサ基板内の回路で
ある。原稿読み取り幅方向にm×n個のセンサ素子1が
配列されており、これら個々のセンサ素子には蓄積容量
2と転送用TFT素子3Aとが接続されている。駆動用
TFT素子4Aは、トランジスタQ11,Q12,Q13によ
り駆動回路を構成している。センサ素子1に光が入射す
ると光電流が発生し、その電荷が蓄積容量2に蓄積され
る。そして、駆動用TFT素子Q13により転送用TFT
素子3Aをオン状態にし、蓄積容量2に蓄積された電荷
を読出し配線61に取り出してそれを検出用IC16に
て検出することにより、原稿読取り動作が行われる。
First, matters common to the respective embodiments will be described with reference to FIG. The circuit shown in FIG. 10 is a circuit of a contact image sensor in which a sensor element, a transfer switch element, and a drive circuit are integrated and formed in one sensor substrate, and a frame surrounded by a broken line in the drawing shows the inside of the sensor substrate. Circuit. M × n sensor elements 1 are arranged in the document reading width direction, and a storage capacitor 2 and a transfer TFT element 3A are connected to each of these sensor elements. The driving TFT element 4A constitutes a driving circuit with the transistors Q 11 , Q 12 , and Q 13 . When light is incident on the sensor element 1, a photocurrent is generated and the electric charge is stored in the storage capacitor 2. The transfer TFT is driven by the driving TFT element Q13.
The original reading operation is performed by turning on the element 3A, taking out the electric charge accumulated in the storage capacitor 2 to the read wiring 61, and detecting it by the detection IC 16.

【0020】以下に述べる実施例では、図10に示す回
路のうち、駆動用TFT素子および転送用TFT素子の
構造例とその構造を実現するための製造工程を中心にし
て、説明する。
In the embodiments described below, an example of the structure of the driving TFT element and the transfer TFT element in the circuit shown in FIG. 10 and the manufacturing process for realizing the structure will be mainly described.

【0021】(実施例1)図1は、本発明の第1の実施
例による密着イメージセンサにおける、センサ基板の断
面図である。本実施例は、主にTFT素子の構造が、図
12(d)に示す従来の密着イメージセンサと異ってい
る。すなわち、図1と図12(d)とを比較すると、本
実施例では、読出し配線61や、センサ素子およびTF
T素子3B,4Bのソース,ドレイン電極となる第2電
極層25とゲート絶縁層22との間に不純物半導体層2
4が介在しているのに対し、従来の密着イメージセンサ
では第2電極層25は、ゲート絶縁層22に直接接触し
ている。本実施例において転送用TFT素子3Bおよび
駆動用TFT素子4Bに着目すると、どちらのTFT素
子とも、ゲート電極(第1電極層21からなる)と半導
体層23との界面に形成されるチャネルの両端に、ソー
ス領域,ドレイン領域を形成する不純物半導体層24が
接触している構造となっている。換言すれば、TFT素
子3B,4Bのソース領域,ドレイン領域は半導体層2
3の上面のみならず、半導体層23の厚さ方向の側壁に
沿っても形成されており、チャネルと第2電極層25と
は低抵抗のソース領域,ドレイン領域で直接接続されて
いることとなる。これに対し、従来の技術によるTFT
素子3A,4Aでは、チャネルとTFT素子上面のソー
ス領域,ドレイン領域との間には、不純物半導体層がな
い。つまり、チャネルと第2電極層25とは、高抵抗の
半導体層25の厚さ方向の電流経路を挟んで接続されて
いることになる。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a sensor substrate in a contact image sensor according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the structure of the TFT element is mainly different from that of the conventional contact image sensor shown in FIG. That is, comparing FIG. 1 and FIG. 12D, in the present embodiment, the read wiring 61, the sensor element and the TF.
The impurity semiconductor layer 2 is provided between the gate insulating layer 22 and the second electrode layer 25 serving as the source and drain electrodes of the T elements 3B and 4B.
4 is interposed, the second electrode layer 25 is in direct contact with the gate insulating layer 22 in the conventional contact image sensor. Focusing on the transfer TFT element 3B and the driving TFT element 4B in this embodiment, both TFT elements have both ends of a channel formed at the interface between the gate electrode (consisting of the first electrode layer 21) and the semiconductor layer 23. The impurity semiconductor layer 24 forming the source region and the drain region is in contact therewith. In other words, the source regions and drain regions of the TFT elements 3B and 4B are the semiconductor layer 2
3 is formed not only on the upper surface of the semiconductor layer 23 but also along the side wall in the thickness direction of the semiconductor layer 23, and the channel and the second electrode layer 25 are directly connected to each other by the low resistance source region and drain region. Become. On the other hand, the conventional TFT
In the elements 3A and 4A, there is no impurity semiconductor layer between the channel and the source and drain regions on the upper surface of the TFT element. That is, the channel and the second electrode layer 25 are connected to each other with the current path in the thickness direction of the high resistance semiconductor layer 25 interposed therebetween.

【0022】図2は、本実施例の密着イメージセンサ基
板の断面を製造工程順に、図11に示すセンサ基板の平
面図中のA−a切断面で示したものである。本実施例を
製造するには、先ず、ガラス基板20上にCr,Al等
の不透明金属からなる第1電極層21をスパッタ等の方
法により堆積した後に、フォトリソグラフィ等の方法を
用いてパターン化することによりゲート電極を形成する
(図2(a))。
FIG. 2 shows a cross section of the contact image sensor substrate of this embodiment in the order of manufacturing steps, taken along the line Aa in the plan view of the sensor substrate shown in FIG. To manufacture this embodiment, first, the first electrode layer 21 made of an opaque metal such as Cr or Al is deposited on the glass substrate 20 by a method such as sputtering, and then patterned by a method such as photolithography. By doing so, a gate electrode is formed (FIG. 2A).

【0023】続いて、プラズマCVD等の方法により、
窒化シリコン等からなるゲート絶縁層22を堆積し、更
に非晶質シリコンからなる半導体層23を約5000オ
ングストロームの厚さで堆積する。そして、その半導体
層23をパターン化した後にゲート絶縁層22にコンタ
クトホールを開孔する(図2(b))。
Then, by a method such as plasma CVD,
A gate insulating layer 22 made of silicon nitride or the like is deposited, and a semiconductor layer 23 made of amorphous silicon is further deposited to a thickness of about 5000 Å. Then, after patterning the semiconductor layer 23, a contact hole is formed in the gate insulating layer 22 (FIG. 2B).

【0024】続いて、プラズマCVD等の方法により不
純物半導体層24を堆積し、更にCr,Al等の不透明
金属からなる第2電極層25をスパッタ等の方法により
堆積する。そして、その第2電極層25をパターン化す
ることによりソース・ドレイン電極、容量電極、配線を
形成する(図2(c))。
Subsequently, the impurity semiconductor layer 24 is deposited by a method such as plasma CVD, and the second electrode layer 25 made of an opaque metal such as Cr and Al is further deposited by a method such as sputtering. Then, the second electrode layer 25 is patterned to form source / drain electrodes, capacitor electrodes, and wiring (FIG. 2C).

【0025】次いで、センサ素子1,転送用TFT素子
3B,及び駆動回路5用TFT素子4Bのバックチャネ
ル部の不純物半導体層24をエッチングにより除去した
後に、基板全面に保護絶縁層26を堆積する。
Next, after removing the impurity semiconductor layer 24 in the back channel portion of the sensor element 1, the transfer TFT element 3B, and the TFT element 4B for the drive circuit 5 by etching, a protective insulating layer 26 is deposited on the entire surface of the substrate.

【0026】図2と図12とを用いて、本実施例の製造
工程と従来の密着イメージセンサの製造工程とを比較す
ると、本実施例では、図2(b)に示す工程で、ゲート
絶縁層22を堆積したのち、先ず、半導体層23だけを
堆積させ、その直後にその半導体層23のパターン形成
を行っている。その後、図2(c)に示す工程で、不純
物半導体層24,第2電極層25を連続して堆積させ、
先ず、第2電極層25にパターンを形成する。そして、
図2(d)に示す工程で、第2電極層25のパターンを
マスクにして、不純物半導体層24にパターン形成を行
っている。これにより、第2電極層25のパターンの下
部に同一パターンの不純物半導体層24が形成される。
2 and 12, the manufacturing process of this embodiment is compared with the manufacturing process of a conventional contact image sensor. In this embodiment, the gate insulating process is performed in the process shown in FIG. 2B. After the layer 22 is deposited, first, only the semiconductor layer 23 is deposited, and immediately thereafter, the semiconductor layer 23 is patterned. Then, in a step shown in FIG. 2C, the impurity semiconductor layer 24 and the second electrode layer 25 are successively deposited,
First, a pattern is formed on the second electrode layer 25. And
In the step shown in FIG. 2D, the impurity semiconductor layer 24 is patterned using the pattern of the second electrode layer 25 as a mask. As a result, the impurity semiconductor layer 24 having the same pattern is formed below the pattern of the second electrode layer 25.

【0027】これに対し、従来の密着イメージセンサで
は、図12(b)に示す工程で、ゲート絶縁層22を堆
積したのち、その上に、半導体層23,不純物半導体層
24を連続して堆積させ、それら半導体層23,不純物
半導体層24に同時にパターン形成を行っている。従っ
て、半導体層23と不純物半導体層24とは、同一パタ
ーンとなる。その後、図12(c),(d)に示す工程
で、第2電極層25を堆積させ、これにパターン形成を
行っている。その結果、第2電極層25は、下層に不純
物半導体層24を介在せずに、直接ゲート絶縁層22に
接触することになる。
On the other hand, in the conventional contact image sensor, after the gate insulating layer 22 is deposited in the step shown in FIG. 12B, the semiconductor layer 23 and the impurity semiconductor layer 24 are successively deposited thereon. Then, the semiconductor layer 23 and the impurity semiconductor layer 24 are simultaneously patterned. Therefore, the semiconductor layer 23 and the impurity semiconductor layer 24 have the same pattern. After that, in a step shown in FIGS. 12C and 12D, the second electrode layer 25 is deposited and a pattern is formed on the second electrode layer 25. As a result, the second electrode layer 25 comes into direct contact with the gate insulating layer 22 without interposing the impurity semiconductor layer 24 therebelow.

【0028】本実施例によるTFT素子と、図12に示
した従来のTFT素子のオン抵抗特性を比較して図3に
示す。
FIG. 3 compares the ON resistance characteristics of the TFT element according to this embodiment with the conventional TFT element shown in FIG.

【0029】図3を参照すると、特にドレイン〜ソース
間電圧が低い領域、すなわちVds=0.01〜1Vで
は、本実施例によるTFT素子のオン抵抗は約10kΩ
で一定であり、従来のTFTのオン抵抗120k〜10
MΩに比べて1/12〜1/1000となり、大幅な低
抵抗化を図ることができた。
Referring to FIG. 3, particularly in a region where the drain-source voltage is low, that is, V ds = 0.01 to 1 V, the on-resistance of the TFT device according to this embodiment is about 10 kΩ.
Is constant, and the on-resistance of the conventional TFT is 120k to 10k.
Compared with MΩ, it was 1/12 to 1/1000, and the resistance could be significantly reduced.

【0030】このように、本実施例のTFT素子を駆動
回路に用いた場合には、前述したファクシミリ用途の使
用では、駆動用TFT素子の寸法はゲート幅WがW=1
000μmとなり、従来の構造のTFT素子を用いれば
その素子のゲート幅をW=8700μmしなければなら
ないのに比べて約1/9の素子寸法で済む。この場合、
本実施例のTFTの電極オーバーラップ容量は約14p
Fであった。このことから本実施例によるTFT素子で
駆動回路を構成すれば、前述したファクシミリ用途の使
用に対して十分な応答特性を持つ回路を構成することが
できることが明らかとなった。
As described above, when the TFT element of this embodiment is used in the driving circuit, the size of the driving TFT element is such that the gate width W is W = 1 in the above-mentioned use for the facsimile.
This is 000 μm, which is about 1/9 of the device size in comparison with the case where the conventional TFT device has a gate width of W = 8700 μm. in this case,
The electrode overlap capacitance of the TFT of this embodiment is about 14p.
F. From this, it is clear that if the drive circuit is constructed by the TFT element according to the present embodiment, a circuit having sufficient response characteristics for use in the above-mentioned facsimile application can be constructed.

【0031】(実施例2)図4は、本発明の第2の実施
例による密着イメージセンサ基板の断面を製造工程順に
示す断面図であり、基板断面を図5に示すセンサ基板平
面図中のA−a切断面で示したのである。図4(d)中
に示される転送用TFT素子3Cと図1中に示される転
送用TFT素子3Bとを比較すると、本実施例と第1の
実施例とでは、次の点が異っている。すなわち、第1の
実施例における転送用TFT素子3Bでは、不純物半導
体層24が半導体層23の側壁に沿って、ゲート絶縁層
22と半導体層23との界面に形成されるチャネルの両
端に連結するように形成されているのに対し、本実施例
における転送用TFT素子3Cでは、不純物半導体層2
4は素子上面にのみ形成されている。つまり、本実施例
のTFT素子3Cはそのオン電流の流入および流出が、
素子上面にのみ限られている。従って、本実施例の場
合、TFT素子3Cのオン電流経路中に半導体素子23
の厚さ方向の非線形抵抗成分が直列に入るのでオン抵抗
が大きくなるが、一方ではオフリーク電流を小さくでき
る。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a sectional view showing a cross section of a contact image sensor substrate according to a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps. The cross section of the substrate is shown in the plan view of the sensor substrate shown in FIG. It is shown by the section Aa. Comparing the transfer TFT element 3C shown in FIG. 4D with the transfer TFT element 3B shown in FIG. 1, the following points are different between the present embodiment and the first embodiment. There is. That is, in the transfer TFT element 3B of the first embodiment, the impurity semiconductor layer 24 is connected to both ends of the channel formed at the interface between the gate insulating layer 22 and the semiconductor layer 23 along the sidewall of the semiconductor layer 23. On the other hand, in the transfer TFT element 3C of this embodiment, the impurity semiconductor layer 2 is formed.
4 is formed only on the upper surface of the element. That is, in the TFT element 3C of the present embodiment, the inflow and outflow of the on-current are
Limited to the top surface of the device only. Therefore, in the case of this embodiment, the semiconductor element 23 is provided in the on-current path of the TFT element 3C.
Since the non-linear resistance component in the thickness direction enters in series, the on-resistance increases, but on the other hand, the off-leakage current can be reduced.

【0032】ところで、本発明の応用に見られるような
マトリクス接続された配線を用いたデバイスの場合、転
送用TFT素子では非選択ブロックからのリーク電流に
よるクロストークが問題となり易い。図10に示す回路
図において、第m番目のブロックが選択されているとき
は、残りのm−1個のブロックは非選択状態となるが、
特に選択ブロックの読取り信号が小さく、非選択ブロッ
クの読取り信号が大きいような画像原稿のケースでは、
非選択ブロックの転送用TFT素子のオフリーク電流が
多いと、そのリーク電流が読出し配線を通して選択ブロ
ックの読み取り信号に重畳されることになり、黒原稿を
読み取ったにもかかわらず、出力信号はグレーになって
しまう。
By the way, in the case of a device using wirings connected in a matrix as seen in the application of the present invention, crosstalk due to a leak current from a non-selected block tends to be a problem in a transfer TFT element. In the circuit diagram shown in FIG. 10, when the m-th block is selected, the remaining m-1 blocks are in the non-selected state.
Especially in the case of an image original where the read signal of the selected block is small and the read signal of the non-selected block is large,
If the off-leakage current of the transfer TFT element of the non-selected block is large, the leak current is superimposed on the read signal of the selected block through the read wiring, and the output signal becomes gray even though the black original is read. turn into.

【0033】このようなことから、本実施例によれば、
センサ基板の製造工程を変更することなく、リーク電流
による影響の少ないデバイスを実現することができる。
Therefore, according to this embodiment,
It is possible to realize a device less affected by the leak current without changing the manufacturing process of the sensor substrate.

【0034】これまで述べた第1または第2の実施例に
おいて、センサ素子の光電流およびTFT素子のオン抵
抗と、半導体層であるa−Si膜厚との関係を評価した
のが図6に示すグラフである。図6を参照して、センサ
素子の光電流はa−Si膜が厚くなるに従って増加し、
a−Si膜厚約6000オングストロームで光電流が最
大となり、さらにa−Si膜を厚くしてもかえって光電
流が低下することが分かった。また、TFT素子のオン
抵抗はa−Si膜厚に依存せず、低抵抗を保持している
ことが確認された。一方、製造プロセスの面からみる
と、a−Si膜厚が10000オングストローム以上で
は膜剥れが発生するという問題があった。従って、a−
Si膜厚としては第1および第2の実施例のように50
00オングストロームに限定する必要はなく、3000
〜10000オングストローム程度が望ましく、本発明
による高速な密着イメージセンサを実現することが可能
である。
FIG. 6 shows the relationship between the photocurrent of the sensor element and the on-resistance of the TFT element and the a-Si film thickness of the semiconductor layer, which was evaluated in the first or second embodiment described above. It is a graph shown. Referring to FIG. 6, the photocurrent of the sensor element increases as the thickness of the a-Si film increases,
It was found that the photocurrent reached its maximum when the a-Si film thickness was about 6000 angstroms, and the photocurrent was rather reduced even when the a-Si film was further thickened. Further, it was confirmed that the on-resistance of the TFT element did not depend on the a-Si film thickness and maintained a low resistance. On the other hand, from the viewpoint of the manufacturing process, there is a problem that film peeling occurs when the a-Si film thickness is 10,000 angstroms or more. Therefore, a-
The Si film thickness is 50 as in the first and second embodiments.
Not limited to 00 angstroms, 3000
It is desirable that the thickness is about 10,000 angstroms, and the high-speed contact image sensor according to the present invention can be realized.

【0035】上述した第1および第2の実施例において
は半導体層として非晶質シリコンを用いたが、これに限
定する必要はなく、レーザーアニール工程を行わなくと
も多結晶シリコンを形成することができれば、本発明の
目的としている低コストの密着イメージセンサを実現す
ることは可能である。しかしながら、図7に示すよう
に、TFT素子に多結晶シリコンを用いた場合のリーク
電流は結晶粒径とともに増加するので、本発明にかかる
密着イメージセンサでは、特にスイッチ素子においては
このリーク電流により、前述したクロストークの問題が
発生し易い。又、実際に多結晶シリコンを形成する場合
には、非晶質シリコンの場合に比べて製造装置が高価で
あるため、密着イメージセンサの製造コストが高くなっ
てしまう。従って、望ましくは非晶質シリコンを半導体
層として用いることにより、本発明による低コストな密
着イメージセンサを実現することが可能である。
Although amorphous silicon is used as the semiconductor layer in the above-mentioned first and second embodiments, it is not necessary to limit to this, and polycrystalline silicon can be formed without performing the laser annealing step. If possible, it is possible to realize a low-cost contact image sensor, which is the object of the present invention. However, as shown in FIG. 7, when the polycrystalline silicon is used for the TFT element, the leak current increases with the crystal grain size. Therefore, in the contact image sensor according to the present invention, this leak current is generated especially in the switch element. The above-mentioned problem of crosstalk is likely to occur. Further, when actually forming polycrystalline silicon, the manufacturing cost of the contact image sensor is high because the manufacturing apparatus is more expensive than the case of using amorphous silicon. Therefore, it is possible to realize the low-cost contact image sensor according to the present invention, preferably by using amorphous silicon as the semiconductor layer.

【0036】(実施例3)上述の第1および第2の実施
例においては、転送用TFT素子および駆動回路用TF
T素子として逆スタガ型TFT素子を取り上げたが、こ
れに限定する必要はなく、順スタガ型TFT素子を用い
ても実現することができる。しかしながら、密着イメー
ジセンサでは図8に示したように、センサ基板82の裏
面に光源83を配置する。従って、順スタガ型TFT素
子ではゲート電極の反対側、すなわちバックチャネル側
に光源からの光が入射するので、光リーク電流が発生
し、前述したようなクロストーク問題が発生する。そこ
で、これを防止するためにTFT素子のバックチャネル
の下に遮光膜を形成する方法が取られるが、この遮光膜
はTFT素子とは別工程で形成しなければならず、パタ
ーン形成など、製造工程数が増えることになり、結果的
にはコストアップになってしまい本発明の効果を十分に
発揮することができない。以上のことから、転送用TF
T素子および駆動回路用TFT素子としては、逆スタガ
型TFT素子を用いることが望ましい。
(Third Embodiment) In the first and second embodiments described above, the transfer TFT element and the drive circuit TF are used.
Although the inverted stagger type TFT element is taken as the T element, the invention is not limited to this, and it can be realized by using a forward stagger type TFT element. However, in the contact image sensor, as shown in FIG. 8, the light source 83 is arranged on the back surface of the sensor substrate 82. Therefore, in the forward stagger type TFT element, light from the light source is incident on the side opposite to the gate electrode, that is, the back channel side, so that a light leak current occurs and the above-described crosstalk problem occurs. Therefore, in order to prevent this, a method of forming a light-shielding film under the back channel of the TFT element is taken, but this light-shielding film must be formed in a step different from that of the TFT element, such as pattern formation. The number of steps is increased, resulting in an increase in cost, and the effect of the present invention cannot be fully exhibited. From the above, the transfer TF
As the T element and the driving circuit TFT element, it is desirable to use an inverted stagger type TFT element.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、密着
イメージセンサの特に駆動回路を構成するTFT素子の
構造を、ゲート電極に対応してゲート絶縁層と半導体層
との界面に形成されるチャネルの両端に、ソース,ドレ
イン不純物半導体層が接している構造としている。
As described above, according to the present invention, the structure of the TFT element forming the driving circuit of the contact image sensor, in particular, is formed at the interface between the gate insulating layer and the semiconductor layer corresponding to the gate electrode. The source and drain impurity semiconductor layers are in contact with both ends of the channel.

【0038】これにより、本発明によれば、特性ばらつ
きの原因となりしかも高価な装置を必要とするレーザア
ニールを用いなくても、TFT素子に、これを密着イメ
ージセンサに適用する際に必要とされる特性を付与でき
るので、低コストでしかも高速な密着イメージセンサを
提供することができる。
Therefore, according to the present invention, it is necessary to apply this to a TFT element and a contact image sensor without using laser annealing which causes characteristic variations and requires an expensive apparatus. It is possible to provide a contact image sensor at a low cost and at a high speed, since it is possible to provide such characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による密着イメージセン
サ基板の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a contact image sensor substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例による密着イメージセンサ基板の
断面を、製造工程順に示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of the contact image sensor substrate according to the first embodiment in the order of manufacturing steps.

【図3】TFT素子におけるオン抵抗のソース・ドレイ
ン間電圧依存性を、本発明の第1の実施例によるTFT
素子と従来の技術によるTFT素子とで、比較して示す
図である。
FIG. 3 shows the source-drain voltage dependence of on-resistance in a TFT device according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure which compares and shows an element and the TFT element by the prior art.

【図4】本発明の第2の実施例による密着イメージセン
サ基板の断面を、製造工程順に示す図である。
FIG. 4 is a view showing a cross section of a contact image sensor substrate according to a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図5】第2の実施例による密着イメージセンサ基板の
平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a contact image sensor substrate according to a second embodiment.

【図6】第1の実施例または第2の実施例によるセンサ
素子の光電流およびTFT素子のオン抵抗の、a−Si
膜厚に対する依存性を示す図である。
FIG. 6 is a-Si of the photocurrent of the sensor element and the on-resistance of the TFT element according to the first embodiment or the second embodiment.
It is a figure which shows the dependence with respect to a film thickness.

【図7】TFT素子のリーク電流と半導体層の結晶粒径
との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a leak current of a TFT element and a crystal grain size of a semiconductor layer.

【図8】密着イメージセンサの断面構造を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure of a contact image sensor.

【図9】駆動回路にICを用いた密着イメージセンサに
おける、センサ基板の回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a sensor substrate in a contact image sensor using an IC as a drive circuit.

【図10】駆動回路をセンサ基板に集積化した密着イメ
ージセンサにおける、センサ基板の回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram of a sensor substrate in a contact image sensor in which a drive circuit is integrated on the sensor substrate.

【図11】図10に示すセンサ基板の平面図である。11 is a plan view of the sensor substrate shown in FIG.

【図12】図11に示すセンサ基板の断面を、製造工程
順に示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a cross section of the sensor substrate shown in FIG. 11 in the order of manufacturing steps.

【図13】従来の技術によるセンサ素子の光電流および
TFT素子のオン抵抗の、a−Si膜厚に対する依存性
を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the dependence of the photocurrent of the sensor element and the on-resistance of the TFT element on the a-Si film thickness according to the conventional technique.

【図14】従来の技術によるTFT素子の他の例の断面
図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of another example of a conventional TFT device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサ素子 2 蓄積容量 3A,3B 転送用TFT素子 4A,4B 駆動用TFT素子 5 駆動回路 6 採光窓 20 ガラス基板 21 第1電極層 22 ゲート絶縁層 23 半導体層 24 不純物半導体層 25 第2電極層 26 保護絶縁層 41 陽極酸化膜 42 第1層目非晶質半導体層 43 多結晶半導体層 44 第2層目非晶質半導体層 50 駆動用IC 51 駆動配線 60 検出用IC 61 読出し配線 81 ハウジング 83 光源 84 実装基板 85 画像原稿 86 プラテンローラ 100,110 センサ基板 1 Sensor Element 2 Storage Capacitance 3A, 3B Transfer TFT Element 4A, 4B Driving TFT Element 5 Driving Circuit 6 Lighting Window 20 Glass Substrate 21 First Electrode Layer 22 Gate Insulating Layer 23 Semiconductor Layer 24 Impurity Semiconductor Layer 25 Second Electrode Layer 26 Protective Insulating Layer 41 Anodized Film 42 First Amorphous Semiconductor Layer 43 Polycrystalline Semiconductor Layer 44 Second Amorphous Semiconductor Layer 50 Driving IC 51 Driving Wiring 60 Detection IC 61 Read Wiring 81 Housing 83 Light source 84 Mounting board 85 Image original 86 Platen roller 100, 110 Sensor board

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光電変換用のセンサ素子とこれに接続さ
れたスイッチ素子とを含む回路を単位としてこれを複数
列線状に配列して成る光電変換部と、その光電変換部を
マトリクス駆動するための駆動回路とを少くとも備える
マトリクス駆動型の密着イメージセンサであって、前記
スイッチ素子および前記駆動回路を構成するトランジス
タを絶縁ゲート型の薄膜トランジスタで構成すると共
に、前記光電変換部と前記駆動回路とを同一の絶縁性透
明基板上に同一製造工程により集積化した構造の密着イ
メージセンサにおいて、 前記二種類の薄膜トランジスタのうち少くとも駆動回路
を構成する薄膜トランジスタは、前記絶縁性透明基板
に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、そのゲート絶縁層
との界面に前記ゲート電極に対応したチャネルを形成す
る半導体層と、前記半導体層に対して前記チャネルへの
電流流入点となるドレイン領域およびチャネルからの電
流流出点となるソース領域を形成する不純物半導体層と
をこの順に積層した逆スタガ型または、この逆の順に積
層したスタガ型の構造を備えるトランジスタであり、 前記半導体層が、ただ一回の堆積操作により所定膜厚に
積層された層よりなり、その厚さ方向には不連続性のな
い単層構造のものであると共に、 前記不純物半導体層が前記チャネルの両端に接している
構造であることを特徴とする密着イメージセンサ。
1. A photoelectric conversion unit formed by arranging a circuit including a photoelectric conversion sensor element and a switch element connected thereto in a plurality of column lines, and the photoelectric conversion unit is matrix-driven. A matrix drive type contact image sensor including at least a drive circuit for driving the switch element and the drive circuit, wherein the transistors forming the switch circuit are insulated gate thin film transistors, and the photoelectric conversion unit and the drive circuit are provided. In the contact image sensor having a structure in which and are integrated on the same insulating transparent substrate by the same manufacturing process, at least one of the two types of thin film transistors, which constitutes a drive circuit, has a gate electrode on the insulating transparent substrate. And a channel corresponding to the gate electrode is formed at the interface between the gate insulating layer and the gate insulating layer. An inverted staggered type in which a semiconductor layer that forms a drain region that serves as a current inflow point into the channel and a source region that serves as a current outflow point from the channel with respect to the semiconductor layer are stacked in this order, A transistor having a staggered structure laminated in the reverse order, wherein the semiconductor layer is a layer laminated to a predetermined thickness by only one deposition operation, and has no discontinuity in the thickness direction. A contact image sensor having a single-layer structure, wherein the impurity semiconductor layer is in contact with both ends of the channel.
【請求項2】 請求項1記載の密着イメージセンサにお
いて、 前記光電変換部のスイッチ素子を、請求項1に記載の構
造の薄膜トランジスタで構成したことを特徴とする密着
イメージセンサ。
2. The contact image sensor according to claim 1, wherein the switch element of the photoelectric conversion unit is formed of the thin film transistor having the structure according to claim 1.
【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の密着イメー
ジセンサにおいて、 前記薄膜トランジスタを構成する半導体層の厚さが30
00〜10000オングストロームであることを特徴と
する密着イメージセンサ。
3. The contact image sensor according to claim 1, wherein the thickness of the semiconductor layer forming the thin film transistor is 30.
A contact image sensor having a thickness of 00 to 10,000 angstroms.
【請求項4】 請求項1又は請求項2記載の密着イメー
ジセンサにおいて、 前記センサ素子、前記スイッチ素子および前記駆動回路
の薄膜トランジスタを構成する半導体層が、非晶質シリ
コンからなることを特徴とする密着イメージセンサ。
4. The contact image sensor according to claim 1, wherein a semiconductor layer forming the thin film transistors of the sensor element, the switch element and the drive circuit is made of amorphous silicon. Contact image sensor.
【請求項5】 請求項1又は請求項2記載の密着イメー
ジセンサにおいて、前記光電変換部のスイッチ素子およ
び前記駆動回路の薄膜トランジスタが、逆スタガ型の薄
膜トランジスタであることを特徴とする密着イメージセ
ンサ。
5. The contact image sensor according to claim 1, wherein the switch element of the photoelectric conversion unit and the thin film transistor of the drive circuit are reverse stagger type thin film transistors.
【請求項6】 透明絶縁性基板上に金属層を堆積させ、
所定の平面形状にパターン化してゲート電極を含む第1
電極層を形成する工程と、 前記第1電極層が形成された後の透明絶縁性基板上にゲ
ート絶縁層と半導体層とを順次積層させた後、前記半導
体層に限って、前記ゲート電極上を含む所定部分を残し
てパターン化する工程と、 前記半導体層のパターン化が済んだ後の透明絶縁性基板
上に、不純物を導入した半導体層からなる不純物半導体
層と第2層目の金属層とを順次堆積させた後、前記第2
層目の金属層に限って、前記ゲート電極上の半導体層と
重なってソース領域またはドレイン領域となるべき部分
を含む所定部分を残してパターン化し、第2電極層を形
成する工程と、 前記不純物半導体層の前記第2電極層から露出する部分
を、少くとも前記ゲート電極上の半導体層に達する深さ
まで、除去する工程とを含むことを特徴とする請求項1
に記載の密着イメージセンサの製造方法。
6. A metal layer is deposited on the transparent insulating substrate,
A first patterned gate electrode including a gate electrode
A step of forming an electrode layer, and sequentially stacking a gate insulating layer and a semiconductor layer on the transparent insulating substrate on which the first electrode layer has been formed, and then, only on the semiconductor layer, on the gate electrode Patterning leaving a predetermined portion including: an impurity semiconductor layer made of a semiconductor layer doped with impurities and a second metal layer on the transparent insulating substrate after the semiconductor layer has been patterned. And then sequentially depositing the second
Forming a second electrode layer by patterning only a first metal layer, leaving a predetermined portion including a portion to be a source region or a drain region overlapping with the semiconductor layer on the gate electrode, and the impurity Removing a portion of the semiconductor layer exposed from the second electrode layer to a depth reaching at least the semiconductor layer on the gate electrode.
A method for manufacturing the contact image sensor according to [1].
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Effective date: 19980825