JPH1197660A

JPH1197660A - イメージセンサおよびそれを用いた装置

Info

Publication number: JPH1197660A
Application number: JP9273443A
Authority: JP
Inventors: Kouyuu Chiyou; 宏勇張; Masayuki Sakakura; 真之坂倉; Takeshi Fukada; 武深田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁基板上に、薄膜トランジスタと光電変換装
置を積層して形成するイメージセンサの複数の画素をマ
トリクス上に配置してなるイメージセンサにおいて、光
電変換装置の下部電極の電位変動が寄生容量を介して、
信号線にノイズとして発生する。【解決手段】薄膜トランジスタに接続される信号線１０
２１と光電変換装置の下部電極１０４１の間に、導電性
材料によって固定電位を有するシールド１０３０を設け
ることによって、下部電極の電位変動によって生じるノ
イズを、シールドによって遮蔽する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁表面を有する
基板上に絶縁ゲート電界効果半導体装置と光電変換装置
を積層してなる半導体装置を用いたイメージセンサに関
し、より具体的には半導体装置をマトリクス状に配置し
たエリア型のイメージセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】イメージセンサは、光学的情報を電気的
情報に変換するために必須のセンサであり、センサに入
射した光の強度および色（物性的には波長）に応じて、
入射光を電気信号に変換する。そのために、センサ部に
は光電変換装置が必要である。

【０００３】センサのタイプとしては、大きく２つに分
類でき、１つはファクシミリなどに用いられているライ
ンセンサである。このラインセンサは、１ライン毎の情
報をイメージセンサが読み取り、１ラインの情報を電気
信号に変換すると、次のラインの情報を同じイメージセ
ンサで読み取り、これを繰り返すことで、面の情報を最
終的に得ることができるタイプのものである。このライ
ンセンサは書面情報（文字や図等）を順次読み取るタイ
プであるが、リアルタイムで変化するような光学情報に
は不向きであり、静的な光学情報を電気信号に変換する
ものに向く。

【０００４】もう１つは、カムコーダやデジタルスチル
カメラなどに用いられるエリアセンサである。このエリ
アセンサは、ラインセンサとは異なり、面積の情報を一
度に読み取ることができるために、リアルタイムで変化
するような光学情報を電気信号に変換することに向いて
いる。

【０００５】入射する面の光学情報はレンズを用いてエ
リアセンサ上に投影される。この投影は、通常縮小投影
されている。投影された光学情報（本明細書中では、イ
メージ情報ともいう）を電気信号に変換するために、投
影された面の光学情報を多数の画素に分割する。各画素
毎に投影されたイメージ情報のうち、色と強度に応じて
電気信号に変換する。画素数が多ければ多いほど、分解
能力が向上する。つまりは光学情報（イメージ情報）の
量が増えることになる。

【０００６】各画素の構成は、ＭＯＳトランジスタとホ
トダイオードを利用したＭＯＳ形撮像デバイス、２つの
ＭＯＳキャパシタを利用したＣＩＤ（Charge Injection
Device)撮像デバイス、ＭＯＳキャパシタを多数段従属
接続させているＣＣＤ(ChargeCoupled Device) 撮像デ
バイスなどがあり、電荷転送の仕方によってはＢＢＤ
(Bucket Brigade Device)やＣＴＤ(Charge Transfer De
vice)などがある。

【０００７】エリアセンサとして分解能力を上げるため
に、画素数を増加するには各画素面積を不変にして画素
数を増加してエリアセンサ自体を大きくして分解能力を
向上する方法と、各画素の面積を小さくしてエリアセン
サ自体の大きさは変えずに分解能力を向上する方法があ
る。当然のことながら、同一性能であれば後者の方が望
ましい。

【０００８】上述した撮像デバイスは、単結晶シリコン
上に形成されるモノリシックＩＣの一種である。そのた
めに、各画素を小さくするとその分の光電変換する電気
信号が小さくなってしまう。実際には、各画素を構成す
るスイッチトランジスタもあるために、各画素の光電変
換装置のエリアはさらに小さくなってしまう。そのため
に、画素数を増加して、分解能力を向上させようとして
も、各画素で変換される電気信号が小さくノイズ（電気
雑音）が多くなり実用できない。

【０００９】エリアセンサの実際の回路構成を図２に示
す。図２中で画素は点線で囲んだＡの部分に相当する。
画素は、図に示すようにマトリクス状に配置されてい
る。各画素は、画素トランジスタ２００１と光電変換装
置２００２を有している。画素トランジスタ２００１と
しては、図２では電界効果トランジスタを用いており、
光電変換装置としてホトダイオードを用いている。画素
トランジスタ２００１のゲートにはゲート線２００３が
接続され、画素トランジスタ２００１のドレインには信
号線２００４が接続されている。本明細書中では、電界
効果トランジスタのうち光電変換装置に接続している側
をソースとよび信号線に接続している側をドレインと呼
ぶ。

【００１０】ゲート線２００３と信号線２００４は、そ
れぞれ行と列の接続線として、マトリクス状に配置され
ている各画素のそれぞれの画素トランジスタのゲートお
よびドレインに接続されている。

【００１１】各ゲート線２００３は、垂直シフトレジス
タ２００５に接続され、垂直シフトレジスタ２００５に
は、外部より垂直同期のためのＶクロック２００６と垂
直スタートパルス２００７が接続されている。

【００１２】各信号線には、水平スイッチトランジスタ
２００８のソースに接続されており、水平スイッチトラ
ンジスタ２００８のゲートは水平シフトレジスタ２００
９に接続されている。水平シフトレジスタ２００９に
は、外部より水平同期のためのＨクロック２０１０と垂
直スタートパルス２０１１が接続されている。

【００１３】選択された画素に入射した光学情報はの光
電変換装置によって変換された電気信号として、映像出
力２０１２として出力される。

【００１４】図２をみても理解できるように、このエリ
アセンサがモノリッシクに形成されている場合、各画素
を小さくして分解能力を向上させようとすると、各画素
には画素トランジスタ２００１と光電変換装置２００２
が存在し、それぞれを接続する配線が必要になる。画素
を小さくすると実際に光学情報を電気に変換する光電変
換装置の面積が小さくなり、そのために変換された信号
とノイズの差が小さく実用的ではない。

【００１５】そのため、画素トランジスタと光電変換装
置を積層することによって、光電変換装置の面積をそれ
ほど小さくせずに、画素面積を小さくし、もって画素数
を増やす試みがされている。

【００１６】図３に、画素トランジスタと光電変換装置
を積層するタイプを示す。図３は、図２のＡに相当する
画素の断面構造である。単結晶シリコン基板３０００に
素子分離用のフィールド酸化膜３０１３で分離されたと
ころに、ゲート電極３００１、ゲート絶縁膜としてのゲ
ート酸化膜３００２、ドレイン領域３００４、ソース領
域３００５、チャネル形成領域３００３によって、ＭＯ
Ｓトランジスタが構成されている。

【００１７】ＭＯＳトランジスタの上方には、下部金属
電極３０４１、光電変換層３０４２、上部透明電極３０
４３で構成される光電変換装置が形成されている。光電
変換装置の下部金属電極３０４１は、ＭＯＳトランジス
タのソース領域３００５に接続している。ＭＯＳトラン
ジスタのドレイン領域３００４には、信号線３０２１が
接続されており、信号線３０２１と光電変換装置の下部
金属電極３０４１とを絶縁するために、層間絶縁膜３０
１１が形成されている。信号線３０２１とゲート電極３
００１および他のトランジスタとの絶縁のために絶縁膜
３０１４が形成されている。

【００１８】ＭＯＳトランジスタと光電変換装置とで、
エリアセンサタイプのイメージセンサの１画素を形成し
ている。この構成は、ＭＯＳトランジスタと光電変換装
置を同一平面上に形成するモノリシックタイプと異な
り、トランジスタと光電変換装置を積層しているために
画素サイズを小さくしても、光電変換装置のサイズがモ
ノリシックタイプに比較してかなり大きくすることがで
きる。そのため、画素サイズを小さくすることによる高
分解能力と、光電変換装置を小さくせずにするために入
射光を変換した光電気信号を大きくすることができ、ノ
イズに対して強いエリアタイプのイメージセンサを構成
できる。

【００１９】さらに、単結晶シリコン基板３０００は、
通常不純物がドープされているＰ^-又はＮ^-型であるた
めに、単結晶シリコン基板３０００が接地されており、
センサ全体としても電位が安定してノイズに強い。

【００２０】最近では、この単結晶で開発されている技
術を絶縁表面を有する基板上で実現することが試みられ
ている。図４にその例を示す。石英ガラスなどの絶縁基
板４０００上に、多結晶シリコン又は非晶質シリコンの
薄膜半導体を利用して、薄膜トランジスタを形成する。
基板４０００上には、ゲート電極４００１、ゲート絶縁
膜４００２、チャネル形成領域４００３、ドレイン領域
４００４、ソース領域４００５から形成される絶縁ゲー
ト電界効果トランジスタが、薄膜トランジスタとして形
成されている。

【００２１】下部金属電極４０４１、光電変換層４０４
２、上部透明電極４０４３によって光電変換装置が構成
されている。光電変換装置の下部金属電極４０４１は、
薄膜トランジスタのソース領域４００５と接続されてい
る。

【００２２】薄膜トランジスタのドレイン領域４００４
には、信号線４０２１が層間絶縁膜４０１１を介して接
続されている。信号線４０２１と光電変換装置の下部金
属電極４０４１と絶縁分離するために、第２の層間絶縁
膜４０１２が形成されており、光電変換装置はこの第２
の層間絶縁膜４０１２の上に形成されている。この例で
は、第２の層間絶縁膜４０１２として、平坦化膜を用い
ている。

【００２３】この従来例では、光電変換装置に並列して
キャパシタを構成するために、上部透明電極４０４３と
下部金属電極４０４１の間に、絶縁層４０５０を形成し
ているが、イメージセンサの画素としては、このような
キャパシタを構成していなくとも使用することができ
る。

【００２４】図４に示すような、構成にすることで、単
結晶シリコン基板上ではなくとも、絶縁基板すなわち絶
縁表面を有する基板上にも、トランジスタと光電変換装
置を積層するエリアタイプのイメージセンサを構成する
ことができる。

【００２５】しかしながら、絶縁基板は、単結晶基板と
ことなり基板自体が電気的に浮いており、電気的に不安
定でありノイズが大きい。さらに、光電変換装置は入射
光の色（波長）と強度に応じて電気信号に変換するが、
その電気信号は、図１に示したように、垂直シフトレジ
スタと水平シフトレジスタによって選択された画素を順
次読み出すために、選択されていない間に、光電変換装
置に入射している光信号は外部に取り出されていない。

【００２６】光電変換装置に入射されている光の強度や
波長によって光電変換装置の上部電極と下部電極の電位
差は変化する。そのために、図４に示す下部金属電極４
０４１の電位は、一定の電位に保たれていない。つま
り、光信号を読み取られた直後や、入射光がない暗状態
のように入射光量が全くゼロの状態から、非常につよい
光入射され入射光量を読み取る直前のように光信号最大
の状態までがある。

【００２７】読み取りの方式によって、入射光量が最大
のときに読み取り信号最大の場合もあれば、入射光量が
ゼロのときに読み取り信号が最大の場合もある。しかし
ながら、どちらの方式によっても、入射光量ゼロから最
大までの間で、下部金属電極４０４１の電位は変化す
る。

【００２８】薄膜トランジスタのソース領域４００５
は、下部金属電極４０４１と同電位であり問題は少ない
が、ドレイン領域４００４に接続されている信号線４０
２１と下部電極４０４１の間には第２の層間絶縁膜４０
１２を介してキャパシタが寄生するいわゆる寄生容量が
形成されている。

【００２９】下部金属電極４０４１の電位が一定であれ
ば、この寄生容量は問題ないが、上述のように下部金属
電極４０４１の電位は、光信号に応じて変化する。その
出圧の変化によって変動電圧が信号線４０２１に印加さ
れる。

【００３０】信号線４０２１は、図１に示すようにその
エリアセンサの列に並んでいる画素全てに共通のライン
であるために、各画素毎にこの寄生容量と下部金属電極
の電位変動による変動電圧が印加されこれがノイズにな
る。

【００３１】エリアセンサでは、ラインセンサであれ
ば、信号線と下部金属電極が重ならないような配置にす
ることは簡単に設計できるが、エリアセンサの場合は、
重ならないようにすると、結局モノリシックと同様にな
り、光電変換装置の面積が狭くなってしまう。

【００３２】また、単結晶シリコン基板のように、基板
全体が接地されていいるような場合には、下部金属電極
の変動電圧によるノイズはそれほど大きいものにはなら
ない。

【００３３】つまり、下部金属電極の電位変動と、信号
線と下部金属電極と間の絶縁膜で形成される寄生容量に
よって、信号線に発生するノイズの問題は、１）絶縁表
面を有する基板であること２）薄膜トランジスタと光
電変換変換装置を積層していること３）マトリクス状
の配置構成であることの３条件が揃っている場合に問
題になる。

【００３４】このうちのどれか１つでも欠けていればこ
のような問題は、発生しないかまたは避けることがで
き、それほど大きな問題にはならないのである。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では上
記３条件が揃っているようなエリア型イメージセンサに
おいて、下部金属電極の電位変動による信号線に対する
ノイズの問題を一挙に解消しようするものである。

【００３６】すなわち、本発明は下部金属電極の電位が
変動しても、その変動電圧が信号線に印加されないよう
にしたものであり、具体的には、下部金属電極と信号線
の間に積極的に固定電位面を設けたものである。下部金
属電極の電位が変動し、変動電圧が発生しようとも、信
号線の回りには固定電位面によるシールドによって変動
電圧が全く印加されない構成を提供することを目的とす
るものである。

【００３７】

【課題を解決するための手段】絶縁表面を有する基板上
に薄膜トランジスタと光電変換装置が積層された複数の
半導体装置が、マトリクス状に配置されているエリア型
イメージセンサにおいて、光電変換装置の電極と信号線
の間に、導電材料でありかつ固定電位であるシールドを
配置することで、光電変換装置の電極の電位変動による
信号線へのノイズを遮断するイメージセンサを提供する
ものである。

【００３８】本発明のイメージセンサは、絶縁表面を有
する基板上に形成された絶縁ゲート電界効果半導体装置
と光電変換装置を積層してなる複数の半導体装置を、前
記絶縁表面を有する基板上にマトリクス状に配置されて
なるイメージセンサにおいて、前記絶縁ゲート電界効果
半導体装置に接続する信号線と前記光電変換装置が有す
る電極の間にシールドが形成されていることを特徴とす
る。

【００３９】また本発明のイメージセンサは、絶縁表面
を有する基板上に形成された絶縁ゲート電界効果半導体
装置と光電変換装置の間に平坦化膜を有して積層されて
いる複数の半導体装置を、前記絶縁表面を有する基板上
にマトリクス状に配置されてなるイメージセンサにおい
て、前記絶縁ゲート電界効果半導体装置に接続する信号
線と前記光電変換装置が有する電極の間の前記平坦化膜
の上にシールドが形成されていることを特徴とする。

【００４０】また本発明のイメージセンサにおいて、絶
縁ゲート電界効果半導体装置は多結晶シリコンを有する
薄膜トランジスタからなり、光電変換装置は非晶質シリ
コンを有する光電変換装置であることを特徴とする。

【００４１】また本発明のイメージセンサにおいて、半
導体装置は、増幅型を用いることができることを特徴と
する。

【００４２】また本発明のイメージセンサのシールド
は、電源またはグランドに接続されていることを特徴と
する。

【００４３】また、本発明のイメージセンサを液晶表示
装置、デジタルスチルカメラ、カムコーダ等の電気光学
装置へ用いることを特徴とする。

【００４４】光電変換装置の電極のうち、トランジスタ
のドレイン領域に接続されている信号線側の電極である
下部金属電極と信号線の間に、導電性の層を１層設け、
この導電性の層の電位を固定する。固定する方法として
は、この導電性の層を接地して基準電位に固定したり、
電源に接続して動作電源電圧に固定する。

【００４５】光電変換装置に入射する光に応じて下部金
属電極の電位が変動し、変動電圧が発生しても、信号線
と下部電極の間には固定された等電位面があるために、
その変動電圧は信号線に影響を全く与えない。

【００４６】この導電性の固定電位をもつ層をその作用
効果からシールドと呼ぶ。シールドは、下部金属電極と
信号線の間で少なくとも信号線を覆うような形で配置さ
れていれば、その大きさは大きくとも小さくも構わな
い。勿論、できるだけ完全にノイズを遮断するために
は、シールドの大きさは大きいほうが好ましい。

【００４７】シールドを信号線と光電変換装置の下部金
属電極の間に設けることは、プロセス上マスク工程が１
回と層間膜の形成工程が１回増加するために、１）絶縁
表面を有する基板であること２）薄膜トランジスタと
光電変換変換装置を積層していること３）マトリクス
状の配置構成であることの３条件が揃っている場合の
イメージセンサにのみ適用して、大きな効果がある。

【００４８】上記３条件のうちどれか１つでも欠けてい
る場合は、敢えてシールドを構成する必要もなく、構成
することによる短所（マスク工程等の増加）の方が、長
所より大きくなってしまう。

【００４９】絶縁基板上に絶縁ゲート電界効果半導体装
置いわゆる薄膜トランジスタを複数、マトリクス上に配
置した後、そのドレイン領域に信号線、ゲート電極にゲ
ート線を配線するために、薄膜トランジスタを覆うよう
に層間絶縁膜を形成する。

【００５０】層間絶縁膜には、後に信号線およびゲート
線が薄膜トランジスタと接続するためのコンタクトホー
ルが形成されており、そのコンタクトホールに合わせて
信号線およびゲート線が形成される。次に、第２の層間
膜を信号線、ゲート線および薄膜トランジスタを覆うよ
うに形成する。

【００５１】その第２の層間絶縁膜の上にシールドを形
成する。シールドは、信号線を覆うようにパターン形成
される。パターン形成は、後に光電変換装置と薄膜トラ
ンジスタを接続するコンタクトホールの部分は、最低限
シールドを除去する。つまり、シールドの最小パターン
としては、信号線を覆う大きさであり、最大パターンと
しては、光電変換装置と薄膜トランジスタを接続するコ
ンタクトホールは除かれている大きさになる。

【００５２】シールドの上に、第３の層間絶縁膜を形成
し、その上に光電変換装置を形成させてイメージセンサ
が完成する。本発明を利用したイメージセンサは、シー
ルドが信号線を覆っているために、シールドより上方に
ある光電変換装置の電位変動から寄生容量を介して発生
するノイズを完全に遮断することが出来る。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００５４】〔実施の形態１〕図１は、本発明の実施の
形態を示す図である。図１（Ａ）において、基板１００
０は、石英、合成石英、無アルカリガラス、ホウケ酸ガ
ラスなどの絶縁表面を有する基板１０００である。その
上に、ゲート電極１００１、ゲート絶縁膜１００２、チ
ャネル形成領域１００３、ドレイン領域１００４、ソー
ス領域１００５からなる薄膜トランジスタが形成されて
いる。薄膜半導体材料としては、多結晶シリコン、非晶
質シリコンなどを用いてチャネル形成領域１００３、ド
レイン領域１００４、ソース領域１００５を形成する。

【００５５】チャネル形成領域１００３は、不純物が１
×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であるものを用いる。ドレイン領域
１００４およびソース領域１００５は、１３族又は１５
族の不純物がドープされている。ゲート絶縁膜１００２
は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などのそ
れぞれの単層または、組み合わせた積層のものを用いて
いる。

【００５６】ゲート電極１００１としては、ドープドシ
リコン等の不純物がヘビードープされた半導体あるい
は、アルミニウム、タンタル、クロム、モリブデン、タ
ングステンなどの金属を用いる。

【００５７】薄膜トランジスタは、絶縁ゲート電界効果
トランジスタ（又は絶縁ゲート電界効果半導体装置）と
して動作する。薄膜トランジスタの上には、第１層間膜
１０１０が形成され、その上に信号線１０２１が形成さ
れている。信号線１０２１は、第１層間膜１０１０に形
成されているコンタクトホールを通して薄膜トランジス
タのドレイン領域１００４に接続されている。

【００５８】第１層間膜１０１０は、直接薄膜トランジ
スタに接触する膜であり、酸化膜、リンガラス（ＰＳ
Ｇ）、酸化珪素膜、窒化膜、窒化珪素膜等を用いる。信
号線１０２１は、ドレイン領域１００４とのコンタクト
が十分にとれる導電材料であればなんでよく、アルミニ
ウム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステンな
どの金属や酸化インジウム、ＩＴＯなどの導電性酸化物
でもよい。

【００５９】信号線１０２１、第１層間膜１０１０を覆
って、また薄膜トランジスタも覆って第２層間膜１０１
１が形成されている。第２層間膜１０１１としては、絶
縁材料であればどのようなものも使用でき、第１層間膜
１０１０で用いることができる材料および有機樹脂膜等
を用いることもできる。

【００６０】第２層間膜１０１１の上にシールド１０３
０が形成されている。シールド１０３０は、下方にある
信号線１０２１を覆うように配置されている。大きさ
は、信号線１０２１から光電変換装置の下部電極１０４
１が見えないような大きさが必要であるが、それよりも
小さくても本発明の効果は十分にある。

【００６１】シールド１０３０は、導電性材料で形成さ
れる。導電材料であればなんでよく、アルミニウム、タ
ンタル、クロム、モリブデン、タングステンなどの金属
や酸化インジウム、ＩＴＯなどの導電性酸化物でもよ
い。シールド１０３０は、接地電位あるいは電源電位な
どの固定電位に接続する。シールド１０３０の上に第３
層間膜１０１５が形成される。この層間膜も第２の層間
膜１０１１と同様に絶縁物であればどのような材料でも
よい。ただし、後に光電変換装置の下部電極１０４１と
薄膜トランジスタのソース領域１００５を接続するため
のコンタクトホールを第１層間膜１０１０、第２層間膜
１０１１、第３層間膜１０１５に対して開ける。有機樹
脂膜は、異方性エッチングができないために第２層間膜
１０１１に有機樹脂を用いて、第３層間膜１０１５に酸
化珪素膜を用いると、第２層間膜１０１１はサイドエッ
チングを発生してコンタクト不良を起こすために、その
ような組み合わせを行うことはできない。

【００６２】逆の第２層間膜１０１１に酸化珪素膜を使
い、第３層間膜１０１５に有機樹脂膜を使用すること
や、第２層間膜１０１１に有機樹脂膜を使い、第３層間
膜１０１５にも有機樹脂膜を使用する組み合わせは問題
ない。

【００６３】第３層間膜１０１５の上に、光電変換装置
の下部電極１０４１を形成する。下部電極１０４１の上
に光電変換層１０４２を形成してその上に、上部透明電
極１０４３を形成する。光電変換層１０４２として、本
発明者は水素化非晶質シリコンを用いたが、他の材料で
もよいことはいうまでもない。

【００６４】水素化非晶質シリコンは、真性のものだけ
つかっても、それにＰ型やＮ型の非晶質シリコンや炭化
珪素、窒化珪素などを積層してもよい。真性のものをＩ
型とすると、ＰＩＮ型、ＰＩ型、ＮＩ型などのダイオー
ド型や、ショットキー壁を利用したものでもよい。ショ
ットキー壁の作製は、例えば上部透明電極１０４３にＩ
ＴＯを用いて真性の水素化非晶質シリコンを光電変換層
１０４２とすれば、ＩＴＯと水素化非晶質シリコンとの
接合面にショットキー壁を形成することができる。

【００６５】このようにして形成された薄膜トランジス
タと光電変換装置を積層したイメージセンサの１画素
を、図１に示すようにマトリクス状に配置することで、
エリアタイプのイメージセンサが構成される。信号線１
０２１は、シールド１０３０で覆われている。シールド
１０３０は接地に接続または電源に接続するなど、固定
電位に接続する。そのために、下部電極１０４１の電位
変動によるノイズが印加されない。

【００６６】〔実施の形態２〕図５に回路図上でみる本
発明の実施の形態を示す。図５Ａは、絶縁ゲート電界効
果半導体装置５００１Ａのドレインに光電変換装置５０
０２Ａが接続されており、光電変換装置５００２Ａは光
電変換装置電源５０６０Ａに接続されている。絶縁ゲー
ト電界効果半導体装置５００１Ａのゲートはゲート線５
００３Ａとコンタクト５０５１Ａで結線され、ソースは
信号線５００４Ａとコンタクト５０５２Ａで結線されて
いる。

【００６７】シールド５０３０Ａは、信号線５００４Ａ
だけを遮蔽するように配置されている。シールド５０３
０Ａは固定電位に５０３１Ａで接続されている。このイ
メージセンサの１画素をマトリクス状に配置することで
エリアタイプのイメージセンサを構成することができ
る。固定電位５０３１Ａは、接地電位あるいは電源電位
を用いる。

【００６８】図５Ｂは、絶縁ゲート電界効果半導体装置
５００１Ｂのドレインに光電変換装置５００２Ａが接続
されており、光電変換装置５００２Ｂは光電変換装置電
源５０６０Ｂに接続されている。絶縁ゲート電界効果半
導体装置５００１Ｂのゲートはゲート線５００３Ｂとコ
ンタクト５０５１Ｂで結線され、ソースは信号線５００
４Ｂとコンタクト５０５２Ｂで結線されている。

【００６９】シールド５０３０Ｂは、信号線５００４Ｂ
だけではなく、絶縁ゲート電界効果半導体装置５００１
Ｂも遮蔽している。図中では、光電変換装置５００２Ｂ
も遮蔽しているように見えるが、光電変換装置５００２
Ｂはシールド５０３１Ｂの上方に配置されている。実際
に遮蔽は、光電変換装置５００２Ｂの下部電極の電位変
動によるノイズから信号線５０３０Ｂを遮蔽しているの
であるから当然である。シールド５０３０Ｂは固定電位
に５０３１Ｂで接続されている。このイメージセンサの
１画素をマトリクス状に配置することでエリアタイプの
イメージセンサを構成することができる。固定電位５０
３１Ｂは、接地電位あるいは電源電位を用いる。

【００７０】図５ＡとＢは、非増幅型のイメージセンサ
の画素を示しているが、図５Ｃには、増幅型のイメージ
センサの画素を示している。

【００７１】図５Ｃは、絶縁ゲート電界効果半導体装置
５００１Ｃ−１、５００１Ｃ−２、５００１Ｃ−３の３
個の絶縁ゲート電界効果半導体装置と光電変換装置５０
０２Ｃが配置されている。絶縁ゲート電界効果半導体装
置（ＴＲ３）５００１Ｃ−３のドレインでありかつ絶縁
ゲート電界効果半導体装置（ＴＲ２）５００１Ｃ−３の
ゲートに光電変換装置５００２Ｃが接続されており、光
電変換装置５００２Ｃは光電変換装置電源５０６０Ｃに
接続されている。

【００７２】絶縁ゲート電界効果半導体装置（ＴＲ３）
５００１Ｃ−３のゲートはゲート線５００３Ｃとコンタ
クト５０５１Ｃで結線され、ソースは絶縁ゲート電界効
果半導体装置（ＴＲ２）５００１Ｃ−２のソースとコン
タクト５０５５Ｃで結線され電源５０２０Ｃに接続され
ている。絶縁ゲート電界効果半導体装置（ＴＲ１）５
００１Ｃ−１のゲートはゲート線５０３３ＣＣにコンタ
クト５０５３Ｃで結線され、ドレインは絶縁ゲート電界
効果半導体装置（ＴＲ２）５００１Ｃ−２のドレインに
接続され、ソースは信号線５００４Ｃにコンタクト５０
５２Ｃで結線されている。

【００７３】シールド５０３０Ｃは、信号線５００４Ｃ
だけを遮蔽するように配置されている。シールド５０３
０Ｃは固定電位に５０３１Ｃで接続されている。固定電
位５０３１Ｃは、接地電位あるいは電源電位を用いる。
このイメージセンサの１画素をマトリクス状に配置する
ことでエリアタイプのイメージセンサを構成することが
できる。固定電位５０３１Ｃと電源５０２０Ｃを結線し
てシールド５００４Ｃの電位を電源５０２０Ｃの固定電
位にすることもできる。図５（Ｃ）のような増幅型のイ
メージセンサの画素の場合は、光電変換装置５００２Ｃ
の電位変動によるノイズも増幅されてしまうために、シ
ールド５００４Ｃを用いる効果は、非増幅型である図５
（Ａ）（Ｂ）の場合より顕著である。

【００７４】〔実施の形態３〕本発明を用いたイメージ
センサは、絶縁基板上に形成された、絶縁ゲート電界効
果半導体装置と光電変換装置を積層した複数の画素をマ
トリクス状に配置したエリアタイプのセンサに適用する
ものである。そのために、単結晶シリコンに形成してな
るＣＣＤなどのようなセンサと異なり、本発明のイメー
ジセンサを適用することで特徴のでる電気光学装置は多
い。

【００７５】液晶表示装置は、透過型液晶表示装置およ
び反射型液晶表示装置のどちらの場合も、石英およびガ
ラス基板上に形成される。これは、表示装置として用い
るために装置の面積を広くする必要があり、単結晶シリ
コンを用いるのでは表示装置の単価が高騰してしまうか
らである。

【００７６】最近の液晶表示装置の応用例として、表示
装置単体で用いるのではなく、デジタルスチルカメラの
直視モニターとしてカメラに組み込まれたり、カムコー
ダの直視モニターやファインダーとしてカメラに組み込
まれている。この、デジタルスチルカメラやカムコーダ
などの電気光学装置には、映像を読み込むためのエリア
タイプのイメージセンサが必須である。

【００７７】上記のような電気光学装置は、エリアタイ
プのイメージセンサとモニターようの液晶表示装置を必
要としている。イメージセンサと一体化しようとしても
基板が単結晶シリコンと絶縁基板であるために、一体化
することができなかった。本発明によるエリアタイプの
イメージセンサは、絶縁基板上に形成されるエリアタイ
プのセンサであり、ノイズに強いために高分解能力を有
しているために単結晶シリコン上に形成されるＣＣＤ等
のセンサと同等の性能をする。そのため本発明のノイズ
の影響を受けにくいイメージセンサと液晶表示装置を絶
縁基板上に一体化して組み込むことができる。

【００７８】単結晶シリコンで形成するイメージセンサ
よりも、絶縁基板上に形成できる本発明のイメージセン
サの製造コストが安いた。そのため、液晶表示装置と組
み合わせなくとも、本発明のイメージセンサを単体でデ
ジタルスチルカメラやカムコーダなどの電気光学装置に
組み込むことで電気光学装置の性能を落とさずに、単価
を下げることができる。

【００７９】

【実施例】以下、図面に従い本発明の実施例を説明する
が、本発明がこの実施例に限定されないことは勿論であ
る。

【００８０】〔実施例１〕図１（Ａ）は、石英基板１０
００上に、多結晶シリコンからなる薄膜トランジスタを
絶縁ゲート電界効果半導体装置として形成し、その上方
に非晶質シリコンのＰＩＮダイオードを利用した光電変
換装置を形成しているものである。石英基板１０００上
には、多結晶シリコンからなるドレイン領域１００４、
チャネル形成領域１００３、ソース領域１００５と、ゲ
ート絶縁膜１００２およびゲート電極１００１が形成さ
れている。

【００８１】多結晶シリコンは、出発膜として減圧ＣＶ
Ｄ法またはプラズマＣＶＤ法を用いて非晶質シリコンを
厚さ２０〜１５０ｎｍ形成し、その後５００〜７００℃
で２０〜４時間のアニールによる固相成長を行って多結
晶シリコンを形成している。

【００８２】形成された多結晶シリコンを島状にパター
ニングし、ホウ素を５〜３０×１０¹⁶ｃｍ^-3チャネルド
ープした。その上にゲート絶縁膜１００２として、熱酸
化膜を厚さ５０〜１５０ｎｍ形成し、その上に２００〜
１０００ｎｍの厚さのシリコンを０．１〜１．５％ドー
プしたアルミニウムのゲート電極１００１を形成してい
る。ゲート電極１００１が形成された後に、イオン注入
またはイオンドープによってリンまたはリンと水素の化
合物を、ゲート電極１００１をマスクとして多結晶シリ
コン中にドープして、ドレイン領域１００４とソース領
域１００５を形成した。ソース領域１００５とドレイン
領域１００４に挟まれた領域にチャネル形成領域１００
３が形成される。

【００８３】オフ電流をさげるために、オフセット領域
あるいはＬＤＤ領域もしくはそれらの組み合わせを、薄
膜トランジスタに形成することもできる。薄膜トランジ
スタの上に、有機シランと酸化窒素によるＣＶＤで酸化
珪素膜１０１０を２００〜４００ｎｍ形成した。

【００８４】酸化珪素膜１０１０にドレイン領域１００
４に達するコンタクトホールを形成した後に、アルミニ
ウムによって３００〜５００ｎｍの厚さ形成して信号線
１０２１を形成した。信号線１０２１は、ドレイン領域
１００４とコンタクトホールを介して接続している。

【００８５】信号線１０２１の上に、ＰＳＧ１０１１を
厚さ１００〜３００ｎｍ形成し、その上にクロムを５０
〜１５０ｎｍの厚さで形成し、信号線１０２１を覆うよ
うにパターニングしてシールド１０３０を形成した。シ
ールド１０３０は、接地電位あるいは電源電位などの固
定電位に接続する

【００８６】シールド１０３０の上に、アクリル樹脂に
よる平坦化膜１０１５を４００〜１０００ｎｍの膜厚で
形成した。平坦化膜１０１５、ＰＳＧ１０１１、酸化珪
素膜１０１０にソース領域１００５との接続用のコンタ
クトホールを形成する。このとき、平坦化膜１０１５は
異方性エッチングできないためにテーパ形状１０５１に
なる。また酸化珪素膜１０１０とＰＳＧ１０１１のコン
タクトホール端面１０５０はほぼ一致する。

【００８７】平坦化膜１０１５の上に、光電変換装置の
下部電極１０４１を、チタンを５０〜１５０ｎｍの膜厚
で形成した。下部電極１０４１は、ソース領域１００５
と接続する。下部電極１０４１の上にＮ型非晶質シリコ
ンＩ型非晶質シリコンＰ型非晶質シリコンカーバイトを
それぞれ厚み、１０〜３０ｎｍ、３００〜１０００ｎ
ｍ、１０〜２０ｎｍで光電変換層１０４２を形成した。

【００８８】光電変換層１０４２の上に、透明導電膜１
０４３としてＩＴＯを１００〜２００ｎｍの厚さ形成し
て、イメージセンサの画素を構成した。この実施例では
１画素の断面構成をしめしているが、実際にはこの画素
をマトリクス状に配置して、エリアタイプのイメージセ
ンサにしている。信号線１０２１は、シールド１０３０
によって、光電変換装置の下部電極１０４１の電位変動
によるノイズから遮断されている。

【００８９】〔実施例２〕図１（Ｂ）に本発明の別の実
施例を示す。この実施例は、実施例１とほとんど同じで
あり、図中の記号も最後にＢをつけているだけで、同じ
ものをしめしている。つまり１００１と１００１Ｂは同
じ基板を示し、１０３０と１０３０Ｂは同じシールドを
示しており、以下同じである。

【００９０】実施例１と異なるのは、異方性エッチング
ができない平坦化膜１０１５Ｂを逆に利用して、コンタ
クトホールの形状をテーパ形状にしている実施例であ
る。つまり酸化珪素膜１０１０ＢとＰＳＧ１０１１Ｂを
平坦化膜１０１５Ｂを形成する前に広めの第１のコンタ
クト開孔をあける。そして、平坦化膜１０１５Ｂを形成
した後に平坦化膜１０１５Ｂに第１のコンタクト開孔よ
り小さいコンタクトホールをあけると平坦化膜１０１５
Ｂのコンタクト端面と、酸化珪素膜１０１０ＢおよびＰ
ＳＧ１０１１Ｂに開けられたコンタクトホール端面の間
に隙間１０５０Ｂができる。

【００９１】積層型のイメージセンサの場合は、光電変
換装置と薄膜トランジスタを接続するためのコンタクト
ホールのギャップが層間膜を形成するために大きく、断
線する可能性が高い。そのために、もっともギャップの
大きい下部電極１０４１Ｂとソース領域１００５Ｂを接
続するコンタクトホールの形状を、平坦化膜１０４３Ｂ
のエッチング特性を利用してテーパ形状にして断線を発
生しにくくしたものである。

【００９２】〔実施例３〕図６（Ａ）および（Ｂ）に本
発明の別の実施例を示す。図６（Ａ）は、コーニング社
製＃１７３７ガラス基板６０００上に、多結晶シリコン
からなる薄膜トランジスタを絶縁ゲート電界効果半導体
装置として形成し、その上方に非晶質シリコンのショッ
トキーダイオードを利用した光電変換装置を形成してい
るものである。ガラス基板６０００上には、多結晶シリ
コンからなるドレイン領域６００４、チャネル形成領域
６００３、ソース領域６００５と、ゲート絶縁膜６００
２およびゲート電極６００１が形成されている。

【００９３】多結晶シリコンは、出発膜としては、減圧
ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法を用いて非晶質シリコ
ンを厚さ２０〜１５０ｎｍ形成し、その後クリプトンフ
ロライド（ＫｒＦ）エキマレーザを用いたレーザ結晶化
によって多結晶シリコンを形成している。

【００９４】形成された多結晶シリコンを島状にパター
ニングし、その上にゲート絶縁膜６００２として、プラ
ズマＣＶＤ法または減圧ＣＶＤ法による酸化膜を厚さ５
０〜１５０ｎｍ形成し、その上に５００〜１２００ｎｍ
の厚さのスカンジウムを０．０５〜２％ドープしたアル
ミニウムのゲート電極６００１を形成している。ゲート
電極６００１が形成された後に、イオン注入またはイオ
ンドープによってリンまたはリンと水素の化合物あるい
はホウ素またはホウ素と水素の化合物を、ゲート電極６
００１をマスクとして多結晶シリコン中にドープして、
ドレイン領域６００４とソース領域６００５を形成し
た。ソース領域６００５とドレイン領域６００４に挟ま
れた領域にチャネル形成領域６００３が形成される。

【００９５】オフ電流をさげるために、オフセット領域
あるいはＬＤＤ領域もしくはそれらの組み合わせを、ド
レイン領域６００４とチャネル形成領域６００３の間ま
たはソース領域６００５とチャネル形成領域６００３の
間あるいはその双方を薄膜トランジスタに形成すること
もできる。薄膜トランジスタの上に、シランと酸化窒素
によるプラズマＣＶＤで酸化珪素膜６０１０を２５０〜
５００ｎｍ形成した。

【００９６】酸化珪素膜６０１０にドレイン領域６００
４に達するコンタクトホールならびにソース領域６００
５に達するコンタクトホールを形成した後に、アルミニ
ウムによって３００〜５００ｎｍの厚さ成膜した後に、
パターニング形成して信号線６０２１を形成した。信号
線６０２１は、ドレイン領域６００４とコンタクトホー
ルを介して接続している。

【００９７】信号線６０２１の上に、ポリイミドを用い
た第１平坦化膜６０１１を厚さ５００〜１０００ｎｍ形
成し、その上にタンタルを５０〜１５０ｎｍの厚さで形
成し、信号線６０２１を覆うようにパターニングしてシ
ールド６０３０を形成した。シールド６０３０は、接地
電位あるいは電源電位などの固定電位に接続する。

【００９８】シールド６０３０の上に、アクリル樹脂に
よる第２平坦化膜６０１５を４００〜１０００ｎｍの膜
厚で形成した。第２平坦化膜６０１５、第２平坦化膜６
０１１に、酸化珪素膜６０１０に予め開けられているコ
ンタクトホールの内側にソース領域６００５との接続用
のコンタクトホールを形成する。このとき、第２平坦化
膜６０１５および第１平坦化膜６０１１は異方性エッチ
ングできないためにテーパ形状になる。

【００９９】第２平坦化膜６０１５の上に、光電変換装
置の下部電極６０４１を、クロムを５０〜１５０ｎｍの
膜厚で形成した。下部電極６０４１は、ソース領域６０
０５と接続する。このとき、図中ではほぼ垂直に見える
が、第１平坦化膜６０１１および第２平坦化膜６０１５
は、テーパ形状（条件によっては凸状の曲面になる）を
有しているために、下部電極６０４１は断線の発生を極
力抑えられて、ソース領域６００５と接続できた。下部
電極６０４１の上にＩ型非晶質シリコンを３００〜１０
００ｎｍの膜厚で光電変換層６０４２を形成した。

【０１００】光電変換層６０４２の上に、透明導電膜６
０４３としてＩＴＯを１００〜２００ｎｍの厚さ形成し
て、光電変換層６０４２として用いたＩ型非晶質シリコ
ンと透明導電膜６０４３として用いたＩＴＯの界面にで
きるショットキー壁を利用したショットキーダイオード
を形成した。こうしてイメージセンサの画素を構成し
た。この実施例では１画素の断面構成をしめしている
が、実際にはこの画素をマトリクス状に配置して、エリ
アタイプのイメージセンサにしている。信号線６００４
は、シールド６０３０によって、光電変換装置の下部電
極６０４１の電位変動によるノイズから遮断されてい
る。

【０１０１】〔実施例４〕図６（Ｂ）に本発明の別の実
施例を示す。この実施例は、実施例３とほとんど同じで
あり、図中の記号も最後にＢをつけているだけで、同じ
ものをしめしている。つまり６００１と６００１Ｂは同
じ基板を示し、６０３０と６０３０Ｂは同じシールドを
示しており、以下同じである。

【０１０２】実施例３と異なるのは、第１平坦化膜６０
１１Ｂ上に形成するシールド６０３０Ｂの大きさが、実
施例３では信号線６０２１だけを覆っているのに対し
て、薄膜トランジスタ全域をも覆うように形成されてい
る。しかし、ソース領域６００５Ｂと下部電極６０４１
Ｂが接続するために設けられるコンタクトホールの部分
には、シールドは短絡を防止するために形成されていな
い。シールド６０３０Ｂは、接地電位あるいは電源電位
などの固定電位に接続する。

【０１０３】本実施例で示した用にシールド６０３０Ｂ
の大きさは信号線６０２１Ｂを覆っていれば信号線６０
２１Ｂより大きくても構わない。よりシールド６０３０
Ｂの遮蔽性を高めるためにには、大きくしたほうが効果
がある。

【０１０４】〔実施例５〕図７（Ａ）に本発明の別の実
施例を示す。図７（Ａ）は、コーニング社製＃７０５９
ガラス基板７０００上に、多結晶シリコンからなるボト
ムゲート型の薄膜トランジスタを絶縁ゲート電界効果半
導体装置として形成し、その上方に非晶質シリコンのシ
ョットキーダイオードを利用した光電変換装置を形成し
ているものである。ガラス基板７０００上には、多結晶
シリコンからなるドレイン領域７００４、チャネル形成
領域７００３、ソース領域７００５と、ゲート絶縁膜７
００２およびゲート電極７００１が形成されている。

【０１０５】ゲート電極７００１は、クロムを膜厚１０
０〜３００ｎｍをスパッタ法で成膜したのちに、パター
ンエッジをテーパになるようにエッチングして形成し
た。ゲート電極７００１の上に、プラズマＣＶＤ法によ
ってゲート絶縁膜７００２として、窒化珪素膜を膜厚５
０〜１５０ｎｍ、酸化珪素膜を膜厚５０〜１５０ｎｍ形
成した。ゲート絶縁膜７００２上にプラズマＣＶＤ法を
用いて非晶質シリコンを厚さ２０〜１５０ｎｍ形成し
た。このゲート絶縁膜７００２として用いる窒化珪素膜
と酸化珪素膜および非晶質シリコンは大気に触れること
なく連続形成した。その後ゼノンクロライド（ＸｅＣ
ｌ）エキマレーザを非晶質シリコンに照射してレーザ結
晶化によって多結晶シリコンを形成している。

【０１０６】形成された多結晶シリコンを島状にパター
ニングし、その上にマスク絶縁膜として、プラズマＣＶ
Ｄ法または減圧ＣＶＤ法による窒化膜を厚さ５０〜１５
０ｎｍ形成している。マスク絶縁膜が形成された後に、
イオン注入またはイオンドープによってリンまたはリン
と水素の化合物あるいはホウ素またはホウ素と水素の化
合物を、マスク絶縁膜をマスクとして多結晶シリコン中
にドープして、ドレイン領域７００４とソース領域７０
０５を形成した。ソース領域７００５とドレイン領域７
００４に挟まれた領域にチャネル形成領域７００３が形
成される。マスク絶縁膜はドープ終了後除去しても残し
ておいても良いが、本実施例では除去した。

【０１０７】オフ電流をさげるために、オフセット領域
あるいはＬＤＤ領域もしくはそれらの組み合わせを、ド
レイン領域７００４とチャネル形成領域７００３の間ま
たはソース領域７００５とチャネル形成領域７００３の
間あるいはその双方を薄膜トランジスタに形成すること
もできる。薄膜トランジスタの上に、シランと酸化窒素
によるプラズマＣＶＤで第１酸化珪素膜７０１０を２５
０〜５００ｎｍ形成した。

【０１０８】第１酸化珪素膜７０１０にドレイン領域７
００４に達するコンタクトホールを形成した後に、タン
タルによって３００〜５００ｎｍの厚さ成膜した後に、
パターニング形成して信号線７０２１を形成した。信号
線７０２１は、ドレイン領域７００４とコンタクトホー
ルを介して接続している。

【０１０９】信号線７０２１の上に、有機シランとオゾ
ンを用いた第２酸化珪素膜７０１１を厚さ１００〜３０
０ｎｍ形成し、その上にアルミニウムを５０〜１５０ｎ
ｍの厚さで形成し、信号線７０２１を覆うようにパター
ニングしてシールド７０３０を形成した。シールド７０
３０は、接地電位あるいは電源電位などの固定電位に接
続する。第１酸化珪素膜７０１０と第２酸化珪素膜７０
１１にソース領域７００５に達するコンタクトホールを
形成した。

【０１１０】シールド７０３０の上に、アクリル樹脂に
よる平坦化膜７０１５を４００〜１０００ｎｍの膜厚で
形成した。平坦化膜７０１５に、第２酸化珪素膜７０１
１および第１酸化珪素膜７０１０に予め開けられている
コンタクトホールの内側にソース領域７００５との接続
用のコンタクトホールを形成する。このとき、平坦化膜
７０１５は異方性エッチングできないためにテーパ形状
になる。

【０１１１】平坦化膜７０１５の上に、光電変換装置の
下部電極７０４１を、クロムを５０〜１５０ｎｍの膜厚
で形成した。下部電極７０４１は、ソース領域７００５
と接続する。このとき、図中ではほぼ垂直に見えるが、
平坦化膜７０１５は、テーパ形状（条件によっては凸状
の曲面になる）を有しているために、下部電極７０４１
は断線の発生を極力抑えられて、ソース領域７００５と
接続できた。下部電極７０４１の上にＩ型非晶質シリコ
ンを３００〜１０００ｎｍの膜厚で光電変換層７０４２
を形成した。

【０１１２】光電変換層７０４２の上に、透明導電膜７
０４３として酸化スズを１００〜２００ｎｍの厚さ形成
して、光電変換層７０４２として用いたＩ型非晶質シリ
コンと透明導電膜７０４３として用いた酸化スズの界面
にできるショットキー壁を利用したショットキーダイオ
ードを形成した。こうしてイメージセンサの画素を構成
した。この実施例では１画素の断面構成をしめしている
が、実際にはこの画素をマトリクス状に配置して、エリ
アタイプのイメージセンサにしている。信号線７００４
は、シールド７０３０によって、光電変換装置の下部電
極７０４１の電位変動によるノイズから遮断されてい
る。

【０１１３】〔実施例６〕図７（Ｂ）に本発明の別の実
施例を示す。この実施例は、実施例５とほとんど同じで
あり、図中の記号も最後にＢをつけているだけで、同じ
ものをしめしている。つまり７００１と７００１Ｂは同
じ基板を示し、７０３０と７０３０Ｂは同じシールドを
示しており、以下同じである。

【０１１４】実施例５と異なるのは、シールド７０３０
Ｂの下に実施例５で用いた第２酸化珪素膜７０１１の代
わりに平坦化膜７０１１Ｂを用いていることである。シ
ールド７０３０Ｂは、イメージセンサの画素の本質的な
機能があるわけではなく、単に下部電極７０４１Ｂの電
位変動によって発生するノイズが信号線７０２１Ｂに影
響を与えないようにするものであり、パターニングの容
易さを考えると平坦化膜７０１１Ｂ上に形成する方が有
利である。これは、本実施例に限らず、全ての実施例で
も同様であり、シールドの下の膜は平坦化膜を用いた方
が、パターニングが容易である。

【０１１５】〔実施例７〕図８に本発明の別の実施例を
示す。図８は、コーニング社製＃１７３７ガラス基板８
０００上に、多結晶シリコンからなる薄膜トランジスタ
を絶縁ゲート電界効果半導体装置として形成し、その上
方に非晶質シリコンのショットキーダイオードを利用し
た光電変換装置を形成しているものである。ガラス基板
８０００上には、多結晶シリコンからなるドレイン領域
８００４、チャネル形成領域８００３、ソース領域８０
０５と、ゲート絶縁膜８００２およびゲート電極８００
１が形成されている。

【０１１６】多結晶シリコンは、出発膜としては、減圧
ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法を用いて非晶質シリコ
ンを厚さ２０〜１５０ｎｍ形成し、その後クリプトンフ
ロライド（ＫｒＦ）エキマレーザを用いたレーザ結晶化
によって多結晶シリコンを形成している。

【０１１７】形成された多結晶シリコンを島状にパター
ニングし、その上にゲート絶縁膜８００２として、プラ
ズマＣＶＤ法または減圧ＣＶＤ法による酸化膜を厚さ５
０〜１５０ｎｍ形成し、その上に５００〜１２００ｎｍ
の厚さのスカンジウムを０．０５〜２％ドープしたアル
ミニウムのゲート電極８００１を形成している。ゲート
電極８００１が形成された後に、イオン注入またはイオ
ンドープによってリンまたはリンと水素の化合物あるい
はホウ素またはホウ素と水素の化合物を、ゲート電極８
００１をマスクとして多結晶シリコン中にドープして、
ドレイン領域８００４とソース領域８００５を形成し
た。ソース領域８００５とドレイン領域８００４に挟ま
れた領域にチャネル形成領域８００３が形成される。

【０１１８】オフ電流をさげるために、オフセット領域
あるいはＬＤＤ領域もしくはそれらの組み合わせを、ド
レイン領域８００４とチャネル形成領域８００３の間ま
たはソース領域８００５とチャネル形成領域８００３の
間あるいはその双方を薄膜トランジスタに形成すること
もできる。薄膜トランジスタの上に、シランと酸化窒素
によるプラズマＣＶＤで酸化珪素膜８０１０を２５０〜
５００ｎｍ形成した。

【０１１９】酸化珪素膜８０１０にドレイン領域８００
４に達するコンタクトホールならびにソース領域８００
５に達するコンタクトホールを形成した後に、アルミニ
ウムによって３００〜５００ｎｍの厚さ成膜した後に、
パターニング形成して信号線８０２１を形成した。信号
線８０２１は、ドレイン領域８００４とコンタクトホー
ルを介して接続している。

【０１２０】信号線８０２１の上に、ポリイミドを用い
た第１平坦化膜８０１１を厚さ１００〜３００ｎｍ形成
し、ソース領域８００５に整合するコンタクトホールを
形成する。その後にタンタルを５０〜１５０ｎｍの厚さ
で形成し、信号線８０２１を覆うようにパターニングし
てシールド８０３０を形成した。シールド８０３０は、
接地電位あるいは電源電位などの固定電位に接続する。
シールド８０３０と同時に接続体８０５０がコンタクト
ホールを介してソース領域８００５と接続されてる。

【０１２１】シールド８０３０の上に、アクリル樹脂に
よる第２平坦化膜８０１５を４００〜１０００ｎｍの膜
厚で形成した。第２平坦化膜８０１５に、接続体８０５
０と接続するためのコンタクトホールを形成する。

【０１２２】第２平坦化膜８０１５の上に、光電変換装
置の下部電極８０４１を、クロムを５０〜１５０ｎｍの
膜厚で形成した。下部電極８０４１は、接続体８０５０
と接続し結局、ソース領域８００５と接続する。この接
続体８０５０を使うことで、下部電極８０４１とソース
領域８００５を直接接続する場合に比較して、接続距離
が下部電極と接続体８０５０と、接続体８０５０とソー
ス領域８００５と２段回に分かれるためにそれぞれ膜の
厚み方向の接続距離を短くなる。そのため下部電極８０
４１とソース領域８００５の断線する割合が激減する。
この接続体８０５０を用いる方式は、本実施例に限らず
他の実施例を含めて本発明の全てに使うことができる。
下部電極８０４１の上にＩ型非晶質シリコンを３００〜
１０００ｎｍの膜厚で光電変換層８０４２を形成した。

【０１２３】光電変換層８０４２の上に、透明導電膜８
０４３としてＩＴＯを１００〜２００ｎｍの厚さ形成し
て、光電変換層８０４２として用いたＩ型非晶質シリコ
ンと透明導電膜８０４３として用いたＩＴＯの界面にで
きるショットキー壁を利用したショットキーダイオード
を形成した。こうしてイメージセンサの画素を構成し
た。この実施例では１画素の断面構成をしめしている
が、実際にはこの画素をマトリクス状に配置して、エリ
アタイプのイメージセンサにしている。信号線８００４
は、シールド８０３０によって、光電変換装置の下部電
極８０４１の電位変動によるノイズから遮断されてい
る。

【０１２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、１）絶縁
表面を有する基板であること２）薄膜トランジスタと
光電変換変換装置を積層していること３）マトリクス
状の配置構成であることの３条件が揃っている場合の
エリアタイプのイメージセンサにおいて問題になる下部
金属電極の電位変動と、信号線と下部金属電極と間の絶
縁膜で形成される寄生容量によって、信号線に発生する
ノイズを信号線と下部電極の間に導電性材料により等電
位面を形成することで遮蔽することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイメージセンサの断面構造および実施
例１、２を示す図

【図２】エリアタイプイメージセンサの回路構成を示す
図

【図３】従来技術の単結晶シリコン上に形成されたイメ
ージセンサの断面構造を示す図

【図４】従来技術の絶縁基板上に形成されたイメージセ
ンサの断面構造を示す図

【図５】本発明のイメージセンサの等価回路図

【図６】本発明の実施例３、４を示す図

【図７】本発明の実施例５、６を示す図

【図８】本発明の実施例７を示す図

【符号の説明】

１０００基板１００１ゲート電極１００２ゲート絶縁膜１００３チャネル形成領域１００４ドレイン領域１００５ソース領域１０１０第１層間膜１０１１第２層間膜１０１５第３層間膜１０３０シールド１０４１下部電極１０４２光電変換層１０４３上部透明電極１０５０コンタクトホール端面１０５１テーパ形状

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁表面を有する基板上に形成された絶縁
ゲート電界効果半導体装置と光電変換装置を積層してな
る複数の半導体装置を、前記絶縁表面を有する基板上に
マトリクス状に配置されてなるイメージセンサにおい
て、前記絶縁ゲート電界効果半導体装置に接続する信号
線と前記光電変換装置が有する電極の間にシールドが形
成されていることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】絶縁表面を有する基板上に形成された絶縁
ゲート電界効果半導体装置と光電変換装置の間に平坦化
膜を有して積層されている複数の半導体装置を、前記絶
縁表面を有する基板上にマトリクス状に配置されてなる
イメージセンサにおいて、前記絶縁ゲート電界効果半導
体装置に接続する信号線と前記光電変換装置が有する電
極の間の前記平坦化膜の上にシールドが形成されている
ことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項３】前記絶縁ゲート電界効果半導体装置は多結
晶シリコンを有する薄膜トランジスタからなり、前記光
電変換装置は非晶質シリコンを有する光電変換装置であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載のイメージセン
サ。
【請求項４】前記半導体装置は、増幅型であることを特
徴とする請求項１、２又は３記載のイメージセンサ。
【請求項５】前記シールドは、電源またはグランドに接
続されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４
記載のイメージセンサ。
【請求項６】前記シールドと同一形成される接続体によ
って前記絶縁ゲート電界効果半導体装置と前記光電変換
装置が電気的に接続されていることを特徴とする請求項
１、２、３、４又は５記載のイメージセンサ。
【請求項７】請求項１乃至６に記載のイメージセンサを
用いたことを特徴とする電気光学装置。