JP2000114530A - Photoelectric conversion device - Google Patents
Photoelectric conversion deviceInfo
- Publication number
- JP2000114530A JP2000114530A JP10278418A JP27841898A JP2000114530A JP 2000114530 A JP2000114530 A JP 2000114530A JP 10278418 A JP10278418 A JP 10278418A JP 27841898 A JP27841898 A JP 27841898A JP 2000114530 A JP2000114530 A JP 2000114530A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- wiring
- electrode
- conversion device
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ、ス
キャナ、放射線画像読取装置などに用いられる2次元光
電変換装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-dimensional photoelectric conversion device used for a facsimile, a scanner, a radiation image reading device and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、2次元の光電変換装置は、スキャ
ナなどの画像読み取り装置として利用されている。近
年、その新たな応用として、医療用の、たとえば、胸部
撮影用のX線検出装置への適用が期待されており、大面
積2次元の光電変換装置とX線を可視光に変換するため
の蛍光体を組合わせることにより大面積のデジタルX線
検出装置が提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a two-dimensional photoelectric conversion device has been used as an image reading device such as a scanner. In recent years, as a new application, it is expected to be applied to an X-ray detection device for medical use, for example, for chest imaging, and a large-area two-dimensional photoelectric conversion device and a device for converting X-rays into visible light. A large-area digital X-ray detector has been proposed by combining phosphors.
【0003】このような大面積2次元の光電変換装置と
しては、非晶質シリコンからなるMIS型センサやホト
ダイオード型センサと、薄膜トランジスタ(TFT)と
の組み合わせを有する画素を基板上に、2次元に配置し
たものが使われる。As such a large-area two-dimensional photoelectric conversion device, a pixel having a combination of an MIS sensor or a photodiode sensor made of amorphous silicon and a thin film transistor (TFT) is two-dimensionally placed on a substrate. The arrangement is used.
【0004】図8(a)は、従来の2次元光電変換装置
の1画素分の平面図を示す。図8(b)は、図8(a)
のA−Bの断面図を示す。図中Sは、センサであるホト
ダイオードSであり、Tは、駆動部sである薄膜トラン
ジスタTである。SIGは信号配線を示している。gn
は駆動薄膜トランジスタのゲート配線、EはセンサS間
の共通電極を示す。FIG. 8A is a plan view of one pixel of a conventional two-dimensional photoelectric conversion device. FIG. 8 (b) is the same as FIG.
2 shows a cross-sectional view taken along line AB. In the figure, S is a photodiode S as a sensor, and T is a thin film transistor T as a driving unit s. SIG indicates a signal wiring. gn
Denotes a gate wiring of the driving thin film transistor, and E denotes a common electrode between the sensors S.
【0005】また、図中、601は光電変換装置のガラ
ス基板、602はゲート電極、603はゲート電極60
2を保護するゲート絶縁膜、604はゲート絶縁膜60
2の上部に形成された半導体層,605は半導体層60
4の上部に形成されたN+型層,606、609は下電
極層、610は下電極層609の上部に形成されたN +
型層、611はN+型層610の上部に形成された半導
体層,612は半導体層611の上部に形成されたP+
型層、613はP+型層612の上部に形成されたIT
O、614は層間絶縁層、615は信号線SIGであ
る。In the figure, reference numeral 601 denotes a glass of the photoelectric conversion device.
Substrate, 602 is a gate electrode, 603 is a gate electrode 60
2, a gate insulating film 604 for protecting the gate insulating film 60;
2, a semiconductor layer 605 is formed on the semiconductor layer 60.
N formed on top of+Mold layer, 606 and 609
610 is an N-layer formed on the lower electrode layer 609. +
Mold layer, 611 is N+Semiconductor formed on top of mold layer 610
The body layer 612 is formed of a P layer formed on the semiconductor layer 611.+
Mold layer, 613 is P+IT formed on top of mold layer 612
O and 614 are interlayer insulating layers, and 615 is a signal line SIG.
You.
【0006】つぎに、上記の光電変換装置の製造工程に
ついて、図8(b)を用いて説明する。Next, a manufacturing process of the photoelectric conversion device will be described with reference to FIG.
【0007】(1).基板601上に、スパッタ法によ
りクロムを成膜する。このクロム膜上に、所望の形状の
フォトレジストパターンを形成して、これをマスクにク
ロム膜のエッチングを行い、その後、フォトレジストを
剥離して、薄膜トランジスタのゲート電極602を形成
する。(1). A chromium film is formed over the substrate 601 by a sputtering method. A photoresist pattern having a desired shape is formed on the chromium film, the chromium film is etched using the photoresist pattern as a mask, and then the photoresist is peeled off to form a gate electrode 602 of the thin film transistor.
【0008】(2).つぎに、この上に、SiH4 ガ
ス、NH3 ガス、H2 ガスなどを使って、プラズマCV
Dにより水素化非晶質窒化シリコン層603を形成す
る。つづいて、SiH4 ガス、H2 ガスなどを使いプラ
ズマCVDにより水素化非晶質シリコン層604を形成
する。さらに、SiH4 ガス、PH3 ガス、H2 ガスな
どを使ってプラズマCVDによりN+ 型水素化微結晶シ
リコン層605を形成する。(2). Next, a plasma CV is formed thereon using SiH 4 gas, NH 3 gas, H 2 gas or the like.
D forms a hydrogenated amorphous silicon nitride layer 603. Subsequently, a hydrogenated amorphous silicon layer 604 is formed by plasma CVD using SiH 4 gas, H 2 gas or the like. Further, an N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer 605 is formed by plasma CVD using SiH 4 gas, PH 3 gas, H 2 gas or the like.
【0009】(3).つぎに、ホトリソ工程によりコン
タクトホール、アイソレーションのフォトレジストパタ
ーンを作成し、これをマスクにドライエッチングにより
水素化非晶質窒化シリコン層、水素化非晶質シリコン
層、N+ 型水素化微結晶シリコン層を一部除去し、フォ
トレジスト剥離及び洗浄を行うことで、コンタクトホー
ル形成とアイソレーションを行う。そして、その上にス
パッタ法によりアルミニウムを成膜する。(3). Next, a photoresist pattern of contact holes and isolation is formed by a photolithography process, and using this as a mask, a hydrogenated amorphous silicon nitride layer, a hydrogenated amorphous silicon layer, and an N + type hydrogenated microcrystal are formed by dry etching. By partially removing the silicon layer, removing the photoresist, and performing cleaning, contact hole formation and isolation are performed. Then, an aluminum film is formed thereon by a sputtering method.
【0010】(4).その後、上記アルミニウム膜上に
所望の形状にフォトレジストパターニングを施し、これ
をマスクにエッチングを行い、フォトレジスト剥離及び
洗浄を行うことで、薄膜トランジスタのドレイン電極6
07、ソース電極608、光電変換素子の下電極60
6,609を形成する。(4). Thereafter, a photoresist pattern is formed in a desired shape on the aluminum film, and etching is performed using the photoresist pattern as a mask, and the photoresist is removed and washed to form a drain electrode 6 of the thin film transistor.
07, source electrode 608, lower electrode 60 of the photoelectric conversion element
6,609.
【0011】(5).そして、N+ 型水素化微結晶シリ
コン層の露出部分をドライエッチングし、薄膜トランジ
スタのチャネル部を形成する。(5). Then, the exposed portion of the N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer is dry-etched to form a channel portion of the thin film transistor.
【0012】つぎに、このTFTの形成された基板上
に、以下のようにして光電変換素子(PINホトダイオ
ード)を作製する。Next, a photoelectric conversion element (PIN photodiode) is manufactured on the substrate on which the TFT is formed as follows.
【0013】(6).SiH4 ガス、PH3 ガス、H2
ガスなどを使ってプラズマCVDによりN+ 型水素化微
結晶シリコン層610を形成する。つづいて、SiH4
ガス、H2 ガスなどを使いプラズマCVDにより水素化
非晶質シリコン層611を形成する。さらに、SiH4
ガス、B2 H6 ガス、H2 ガスなどを使ってプラズマC
VDによりP+ 型水素化微結晶シリコン層612を形成
した。そして、透明導電膜としてITO(Indium Tin O
xide)膜を、蒸着法により作成する。(6). SiH 4 gas, PH 3 gas, H 2
An N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer 610 is formed by plasma CVD using a gas or the like. Then, SiH 4
A hydrogenated amorphous silicon layer 611 is formed by plasma CVD using a gas, H 2 gas, or the like. Furthermore, SiH 4
Plasma C using gas, B 2 H 6 gas, H 2 gas, etc.
A P + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer 612 was formed by VD. Then, ITO (Indium Tin O 2) is used as a transparent conductive film.
xide) A film is formed by a vapor deposition method.
【0014】つぎに、所望の形状のフォトレジストパタ
ーンを形成して、これをマスクにITOのエッチングを
行い、その後、フォトレジストをマスクにして、エッチ
ングを行い、フォトレジスト剥離及び洗浄を行うことに
より、光電変換素子の上電極613を形成する。Next, a photoresist pattern having a desired shape is formed, and ITO is etched using the photoresist pattern as a mask. Thereafter, etching is performed using the photoresist as a mask, and the photoresist is removed and washed. Then, the upper electrode 613 of the photoelectric conversion element is formed.
【0015】(7).ホトリソ工程によりアイソレーシ
ョンのフォトレジストパターンを作成し、ドライエッチ
ングによりP+ 型水素化微結晶シリコン層、水素化非晶
質シリコン層、N+ 型水素化微結晶シリコン層を一部除
去し、フォトレジスト剥離及び洗浄をすることで、光電
変換素子をアイソレーションする。(7). A photoresist pattern for isolation is formed by a photolithography process, and a P + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer, a hydrogenated amorphous silicon layer, and an N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer are partially removed by dry etching. The photoelectric conversion element is isolated by removing the resist and washing.
【0016】(8).つづいて、SiH4 ガス、NH3
ガス、H2 ガスなどを使ってプラズマCVDにより層間
絶縁膜として、水素化非晶質窒化シリコン層614を形
成する。そして、水素化非晶質窒化シリコン層614に
ドレイン電極607に達するコンタクトホールを形成
し、つづいて、アルミニウム膜の形成及びそのパターニ
ングを行って信号線615を形成する。最後に保護層
(図示せず)を設ける。(8). Subsequently, SiH 4 gas, NH 3
A hydrogenated amorphous silicon nitride layer 614 is formed as an interlayer insulating film by plasma CVD using a gas, H 2 gas, or the like. Then, a contact hole reaching the drain electrode 607 is formed in the hydrogenated amorphous silicon nitride layer 614, and then an aluminum film is formed and patterned to form a signal line 615. Finally, a protective layer (not shown) is provided.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
図8に示すような大面積の2次元光電変換装置では、光
電変換時に、信号配線、ゲート配線などの長さが無視で
きなくなる。つまり、これらの配線抵抗と配線容量とに
より、信号の応答性が制限され、光電変換装置の高速動
作が困難になる。However, in the large-area two-dimensional photoelectric conversion device as shown in FIG. 8, the length of signal wiring, gate wiring and the like cannot be ignored during photoelectric conversion. That is, the responsiveness of a signal is limited by the wiring resistance and the wiring capacitance, and high-speed operation of the photoelectric conversion device becomes difficult.
【0018】また、配線間、画素間の間隙から光が基板
に入射し、基板の裏表面で反射した光が、再度、光電変
換素子に入射し、光学的なクロストークを引き起こした
り、TFTに入射した光によりTFTのリーク電流が増
加したりして、画質の低下をもたらす。TFTの遮光
は、従来、TFTの保護層上に遮光性の部材(金属膜
や、顔料入りの樹脂)を設けて行っていたが、遮光性部
材形成のプロセスが加わり、歩留まりの低下やコスト低
減を阻むなどの問題があった。Light is incident on the substrate from the gap between the wirings and between the pixels, and the light reflected on the back surface of the substrate is incident on the photoelectric conversion element again to cause optical crosstalk or to cause the TFT to have a crosstalk. The incident light causes an increase in the leak current of the TFT, resulting in deterioration of image quality. Conventionally, light shielding of a TFT has been performed by providing a light shielding member (a metal film or a resin containing a pigment) on a protective layer of the TFT. However, the process of forming the light shielding member is added, and the yield and cost are reduced. And other problems.
【0019】(目的)本発明は、画質や感度の低下を生
ずることなしに、高速で作動する光電変換装置を提供す
ることを目的とする。(Purpose) An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device which operates at high speed without lowering the image quality and sensitivity.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明は、光電変換素子
と前記光電変換素子に接続されたスイッチング素子とを
有する画素を複数に配列し、前記画素と接続する配線を
備える光電変換装置において、前記配線は、前記光電変
換素子の光電変換部の領域以外の領域に対する光入射を
遮るように形成してなることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a photoelectric conversion apparatus comprising: a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element and a switching element connected to the photoelectric conversion element; and a wiring connected to the pixel. The wiring is formed so as to block light incident on a region other than the region of the photoelectric conversion unit of the photoelectric conversion element.
【0021】また、光電変換素子と前記光電変換素子に
接続したスイッチング素子とを有する画素を複数に配列
し、前記画素と接続する配線を備える光電変換装置にお
いて、前記配線は、前記スイッチング素子の光電変換部
の領域以外の領域に対する光入射を遮るように形成して
なることを特徴とする。Further, in a photoelectric conversion device including a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element and a switching element connected to the photoelectric conversion element, and a wiring connected to the pixel, the wiring is a photoelectric conversion element of the switching element. It is characterized in that it is formed so as to block light incidence on an area other than the area of the conversion section.
【0022】さらに、光電変換素子と前記光電変換素子
に接続した薄膜トランジスタからなる複数のスイッチン
グ素子とを有する画素を複数に配列し、前記画素と接続
する配線を備える光電変換装置において、前記配線は、
前記薄膜トランジスタの少なくともチャネル部分に対す
る光入射を遮るように形成してなることを特徴とする。Further, in a photoelectric conversion device comprising a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element and a plurality of switching elements each composed of a thin film transistor connected to the photoelectric conversion element, and a wiring connected to the pixel,
The thin film transistor is formed so as to block light incident on at least a channel portion of the thin film transistor.
【0023】さらにまた、第1電極と、電子及びホール
の通過を阻止する絶縁層と、光電変換半導体と、該光電
変換半導体へのホール注入を阻止する注入素子層と、第
2電極とをこの順に積層してなる光電変換素子、及び、
リフレッシュ動作時にはホールを前記光電変換半導体か
ら前記第2電極に導くように前記光電変換素子に電界を
生じさせ、光電変換動作時には前記光電変換半導体層に
入射した光により生ぜしめられたホールを該光電変換反
動体内に留まらせて、かつ電子を第2電極に導くように
前記光電変換素子信号として検出するように前記光電変
化素子と接続したスイッチ素子、を備えている画素を複
数2次元に配列し、これら画素と接続する配線を備え、
前記スイッチ素子を制御して前記各画素からの光電変換
信号の検出を行うようにしている光電変換装置におい
て、前記配線の幅をWとし、前記第1電極どうしの間隔
をW1とし、かつ前記光電変換部どうしの間隔をW2とし
たときに、前記第1電極が光電変換部の領域を内側に含
む場合には、W1≦W≦W2が成り立つように形成し、前
記光電変換部が前記第1電極の領域を内側に含む場合に
は、W2≦W≦W1が成り立つように形成してなることを
特徴とする。Further, the first electrode, an insulating layer for preventing passage of electrons and holes, a photoelectric conversion semiconductor, an injection element layer for preventing injection of holes into the photoelectric conversion semiconductor, and a second electrode. Photoelectric conversion elements laminated in order, and
During a refresh operation, an electric field is generated in the photoelectric conversion element so as to guide holes from the photoelectric conversion semiconductor to the second electrode. During a photoelectric conversion operation, holes generated by light incident on the photoelectric conversion semiconductor layer are generated by the photoelectric conversion element. A plurality of pixels each including a switch element connected to the photoelectric conversion element so as to remain in the conversion reaction body and to detect electrons as the photoelectric conversion element signal so as to guide electrons to the second electrode are arranged two-dimensionally. , A wiring connected to these pixels,
In the photoelectric conversion device which is to perform the detection of the photoelectric conversion signal from each pixel by controlling the switching element, the width of the wiring and is W, the interval between the first electrode and W 1, and wherein When the interval between the photoelectric conversion units is W 2 , when the first electrode includes the region of the photoelectric conversion unit inside, the first electrode is formed so as to satisfy W 1 ≦ W ≦ W 2 , and the photoelectric conversion unit is formed. Is formed such that W 2 ≦ W ≦ W 1 holds when the first electrode region includes the first electrode region inside.
【0024】(作用)画素の開口率を下げることなく配
線幅を広くとり、配線抵抗を下げる。(Operation) The wiring width is widened without lowering the aperture ratio of the pixel, and the wiring resistance is reduced.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】(実施形態1)本実施形態のMI
S型センサと薄膜トランジスタとを組み合わせた2次元
の光電変換装置について図1、図2を用いて説明する。
図1(a)は、光電変換装置の1画素分の平面図を示
す。図1(b)は、図1(a)のA−Bの断面図であ
る。また、図2は、光電変換装置1画素の等価回路を示
す図である。図において、SはMIS型センサであり、
Tは、薄膜トランジスタである。(Embodiment 1) MI of this embodiment
A two-dimensional photoelectric conversion device in which an S-type sensor and a thin film transistor are combined will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A is a plan view of one pixel of the photoelectric conversion device. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line AB in FIG. FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of one pixel of the photoelectric conversion device. In the figure, S is a MIS type sensor,
T is a thin film transistor.
【0026】図1において、101は光電変換装置のガ
ラス基板、103はゲート電極、105はゲート電極1
03を保護するゲート絶縁膜、106はゲート絶縁膜1
05の上部に形成された半導体層,107は半導体層1
06の上部に形成されたN+型層,102はMIS型セ
ンサの下電極、108は下電極102の上部に形成され
た絶縁層、109は絶縁層108の上部に形成された半
導体層、110は半導体層109の上部に形成されたN
+型層、111はドレイン電極、112はソース電極、
113はセンサ間に配置した共通配線、114は層間絶
縁層、115は信号線である。In FIG. 1, 101 is the glass substrate of the photoelectric conversion device, 103 is the gate electrode, and 105 is the gate electrode 1.
A gate insulating film for protecting the gate insulating film,
The semiconductor layer 107 formed on the top of the semiconductor layer 05 is the semiconductor layer 1.
N + -type layer formed on top of 06, 102 is a lower electrode of MIS sensor, 108 is an insulating layer formed on lower electrode 102, 109 is a semiconductor layer formed on insulating layer 108, 110 Is N formed on the semiconductor layer 109.
+ Type layer, 111 is a drain electrode, 112 is a source electrode,
Reference numeral 113 denotes a common wiring disposed between the sensors, 114 denotes an interlayer insulating layer, and 115 denotes a signal line.
【0027】図中、MIS型光電変換素子を構成する1
10は、N+ 型水素化微結晶シリコン層であり、窓層と
して機能している。後述するように、このN+ 型水素化
微結晶シリコン層110は、注入阻止層(ブロッキング
層)及び上電極としても機能している。また、薄膜トラ
ンジスタと光電変換素子とは、ともに同一のプロセスに
より作成され、ともにMIS型の構造を持っている。こ
のように、本実施形態においては、MIS型センサを用
いているので、センサ部Sと薄膜トランジスタ部Tの膜
構成を同一化でき、同時に作製できる利点がある。In the figure, 1 which constitutes the MIS type photoelectric conversion element
Reference numeral 10 denotes an N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer, which functions as a window layer. As described later, this N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer 110 also functions as an injection blocking layer (blocking layer) and an upper electrode. The thin film transistor and the photoelectric conversion element are both formed by the same process, and both have a MIS structure. As described above, in the present embodiment, since the MIS sensor is used, there is an advantage that the film configurations of the sensor unit S and the thin film transistor unit T can be made identical and can be manufactured simultaneously.
【0028】また、図2に示す光電変換装置の画素は、
電圧源Vsにより印可されるMIS型光センサS11
と、光電変換素子駆動部としての駆動薄膜トランジスタ
T11とから構成されている。SIGは信号配線、g1
は駆動薄膜トランジスタのゲート線、D、Gはそれぞれ
MISセンサの上電極、下電極を示す。Cgs、Cgd
は駆動用薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極、
ドレイン電極との重なりによる容量である。The pixel of the photoelectric conversion device shown in FIG.
MIS type optical sensor S11 applied by voltage source Vs
And a driving thin-film transistor T11 as a photoelectric conversion element driving unit. SIG is a signal wiring, g1
Denotes a gate line of the driving thin film transistor, and D and G denote an upper electrode and a lower electrode of the MIS sensor, respectively. Cgs, Cgd
Is the gate and source electrodes of the driving thin film transistor,
This is the capacitance due to the overlap with the drain electrode.
【0029】光電変換装置の画素のセンサS11に入射
した光により発生した電荷は、薄膜トランジスタT11
を通して、Cgs、Cgdに蓄えられる。そして、その
電荷は、図示しない読み出し回路によって読み出され
る。なお、図2は、1画素についての説明であるが、実
際には、Cgs、Cgdは、このゲート線g1につなが
った他の薄膜トランジスタのものとの合計である。The electric charge generated by the light incident on the sensor S11 of the pixel of the photoelectric conversion device is stored in the thin film transistor T11.
Through Cgs and Cgd. Then, the charge is read by a read circuit (not shown). FIG. 2 illustrates one pixel, but in actuality, Cgs and Cgd are the sums of those of the other thin film transistors connected to the gate line g1.
【0030】つぎに、本実施形態にかかるMIS型セン
サの動作説明を、図3を用いて行う。Next, the operation of the MIS sensor according to this embodiment will be described with reference to FIG.
【0031】図3(a)、(b)はそれぞれセンサのリ
フレッシュモード、光電変換モードの動作を示す光電変
換素子のエネルギーバンド図である。図中、1はD電
極、2はD電極1へのホール注入を阻止する注入阻止層
であるN+ 型水素化微結晶シリコン層、3は光電変換半
導体層であるイントリンシック水素化非晶質シリコン
層、4は電子およびホールの通過を阻止する絶縁層であ
る水素化非晶質窒化シリコン層、5はG電極である。ま
た、黒丸はホール、白丸は電子を示している。FIGS. 3A and 3B are energy band diagrams of the photoelectric conversion element showing the operation of the sensor in the refresh mode and the photoelectric conversion mode, respectively. In the figure, reference numeral 1 denotes a D electrode, 2 denotes an N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer which is an injection blocking layer which blocks holes from being injected into the D electrode 1, and 3 denotes an intrinsic hydrogenated amorphous which is a photoelectric conversion semiconductor layer. The silicon layer 4 is a hydrogenated amorphous silicon nitride layer that is an insulating layer that blocks passage of electrons and holes, and the reference numeral 5 is a G electrode. Further, black circles indicate holes, and white circles indicate electrons.
【0032】リフレッシュモード(a)時には、D電極
1は、G電極5に対して負の電位が与えられているため
に、イントリンシック水素化非晶質シリコン層3内の黒
丸で示されたホールは、電界によりD電極1に導かれ
る。同時に、白丸で示された電子は、イントリンシック
水素化非晶質シリコン層3に注入される。In the refresh mode (a), since the D electrode 1 has a negative potential applied to the G electrode 5, the hole indicated by a black circle in the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3 is formed. Is guided to the D electrode 1 by an electric field. At the same time, electrons indicated by open circles are injected into the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3.
【0033】このとき、ホールの1部と電子の1部と
は、N+ 型水素化微結晶シリコン層2、イントリンシッ
ク水素化非晶質シリコン層3中において再結合して消滅
する。したがって、長い時間この状態が続けば、イント
リンシック水素化非晶質シリコン層3内のホールの数は
減少する。At this time, a part of the hole and a part of the electron recombine and disappear in the N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer 2 and the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3. Therefore, if this state continues for a long time, the number of holes in the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3 decreases.
【0034】そして、光電変換モード(b)になると、
D電極1はG電極5に対して正の電位が与えられるため
に、イントリンシック水素化非晶質シリコン層3中の電
子は、D電極1に導かれる。しかし、ホールは、N+ 型
水素化微結晶シリコン層2が注入阻止層として働くため
に、イントリンシック水素化非晶質シリコン層3中に導
かれることはない。Then, in the photoelectric conversion mode (b),
Since a positive potential is applied to the D electrode 1 with respect to the G electrode 5, electrons in the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3 are guided to the D electrode 1. However, holes are not introduced into the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3 because the N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer 2 functions as an injection blocking layer.
【0035】この状態でイントリンシック水素化非晶質
シリコン層3内に光が入射すると、イントリンシック水
素化非晶質シリコン層3内において、電子・ホール対が
発生する。そのうちの電子は電界によりD電極1に導か
れ、一方、ホールはイントリンシック水素化非晶質シリ
コン層3内を移動し水素化非晶質窒化シリコン層4との
界面に達する。しかし、このホールは、水素化非晶質窒
化シリコン層4との界面で阻止されるため、イントリン
シック水素化非晶質シリコン層3内に留まることにな
る。When light enters the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3 in this state, electron-hole pairs are generated in the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3. Among them, the electrons are guided to the D electrode 1 by the electric field, while the holes move in the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3 and reach the interface with the hydrogenated amorphous silicon nitride layer 4. However, since this hole is blocked at the interface with the hydrogenated amorphous silicon nitride layer 4, the hole stays in the intrinsic hydrogenated amorphous silicon layer 3.
【0036】そして、素子内の電気的中性を保つため
に、電流がG電極5から図示しない検出器に流れる。こ
の電流は光により発生した電子・ホール対の数に対応す
るので、入射した光の強度に比例する。この電流を実際
には、センサ自身がコンデンサとして働くため、ここに
蓄積し、これとTFTとで読み出す。Then, a current flows from the G electrode 5 to a detector (not shown) in order to maintain electrical neutrality in the element. Since this current corresponds to the number of electron-hole pairs generated by light, it is proportional to the intensity of incident light. Since this sensor actually acts as a capacitor, this current is stored here and read out by this and the TFT.
【0037】つぎに、上記の光電変換素子を用いた光電
変換装置の構成について図4を用いて説明する。図4に
おいて、画素は、1個の光電変換素子S、コンデンサC
およびトランジスタTを含んで構成されている。この光
電変換装置では、3×3の計9個の画素が列ごとに3つ
のブロックに分けられている。すなわち、1ブロック
は、3画素から構成されている。Next, the configuration of a photoelectric conversion device using the above-described photoelectric conversion element will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a pixel is composed of one photoelectric conversion element S and a capacitor C
And a transistor T. In this photoelectric conversion device, a total of 9 pixels of 3 × 3 are divided into three blocks for each column. That is, one block is composed of three pixels.
【0038】図中、S11〜S33は光電変換素子Sを
示している。また、T11〜T33は信号転送駆動用の
トランジスタを示している。また、Vsは光電変換によ
り得られた電気信号の読み出し用の電源、Vgはリフレ
ッシュ用電源である。これらは、それぞれスイッチSW
s、スイッチSWgを介して全光電変換素子S11〜S
33のG電極に接続されている。スイッチSWsはイン
バータを介して、スイッチSWgは直接にリフレッシュ
制御回路RFに接続されている。スイッチSWgは、リ
フレッシュ期間中にONするよう制御されている。さら
に、図中の破線で囲んだ部分は、大面積である絶縁され
た同一基板上に形成されている。In the figure, S11 to S33 indicate photoelectric conversion elements S. T11 to T33 indicate transistors for driving signal transfer. Vs is a power supply for reading out an electric signal obtained by photoelectric conversion, and Vg is a power supply for refreshing. These are the switches SW
s, all the photoelectric conversion elements S11 to S through the switch SWg
It is connected to 33 G electrodes. The switch SWs is connected via an inverter, and the switch SWg is directly connected to the refresh control circuit RF. The switch SWg is controlled to be turned on during the refresh period. Further, a portion surrounded by a broken line in the figure is formed on the same insulated substrate having a large area.
【0039】つぎに、光電変換装置の動作について説明
する。各々の光電変換素子Sの信号出力は、光電変換素
子S自身に蓄積される。そして、シフトレジスタ(SR
1)の出力信号によって、トランジスタTがONされ、
信号配線SIGに蓄積電荷に対応する電流が流れる。こ
のようにして読み出された信号は、検出用集積回路IC
に入力され、シフトレジスタ(SR2)から出力される
制御信号により制御されるスイッチSがONされると、
検出がなされる。Next, the operation of the photoelectric conversion device will be described. The signal output of each photoelectric conversion element S is stored in the photoelectric conversion element S itself. Then, the shift register (SR
The transistor T is turned on by the output signal of 1),
A current corresponding to the accumulated charge flows through the signal wiring SIG. The signal read out in this manner is used as a detection integrated circuit IC.
And the switch S controlled by the control signal output from the shift register (SR2) is turned on,
Detection is performed.
【0040】具体的には、1ブロックの各画素から出力
される電気信号は、同時に信号配線SIGに読み出さ
れ、シフトレジスタ(SR2)により、一括して検出用
集積回路ICに転送される。そして、検出用集積回路I
Cに転送された電気信号は、Ampによって増幅され出
力される(Vout)。More specifically, the electric signals output from each pixel of one block are simultaneously read out to the signal wiring SIG, and are collectively transferred to the detection integrated circuit IC by the shift register (SR2). And the detection integrated circuit I
The electric signal transferred to C is amplified by Amp and output (Vout).
【0041】つぎに、上記の光電変換装置の製造工程に
ついて、図5を用いて説明する。Next, a manufacturing process of the above-described photoelectric conversion device will be described with reference to FIG.
【0042】(1).洗浄ガラスなどの絶縁基板101
上に、スパッタ法によりクロムを、たとえば、500Å
成膜する。このクロム膜上に、所望の形状のフォトレジ
ストのパターンを形成して、これをマスクにクロム膜の
エッチングを行い、その後、フォトレジストを剥離し洗
浄を行った後、各画素の薄膜トランジスタのゲート電極
103、MIS型光センサの下電極102を形成する
(図5(a))。(1). Insulating substrate 101 such as cleaning glass
On top, chromium, for example, 500 °
Form a film. A pattern of a photoresist having a desired shape is formed on the chromium film, the chromium film is etched using the photoresist as a mask, and then the photoresist is peeled off and washed, and then the gate electrode of the thin film transistor of each pixel is formed. 103, the lower electrode 102 of the MIS type optical sensor is formed (FIG. 5A).
【0043】(2).つぎに、ゲート電極103、MI
S型光センサの下電極102の上に、SiH4 ガス、N
H3 ガス、H2 ガスなどを使って、プラズマCVDによ
り水素化非晶質窒化シリコン層105,108を形成す
る。つづいて、SiH4 ガス、H2 ガスなどを使いプラ
ズマCVDにより水素化非晶質シリコン層106,10
9を形成した。さらに、SiH4 ガス、PH3 ガス、H
2 ガスなどを使って、プラズマCVDによりN+ 型水素
化微結晶シリコン層107,110を形成する(図5
(b))。(2). Next, the gate electrode 103, MI
On the lower electrode 102 of the S-type optical sensor, SiH 4 gas, N
The hydrogenated amorphous silicon nitride layers 105 and 108 are formed by plasma CVD using H 3 gas, H 2 gas, or the like. Then, hydrogenated amorphous silicon layers 106 and 10 are formed by plasma CVD using SiH 4 gas, H 2 gas, or the like.
9 was formed. Furthermore, SiH 4 gas, PH 3 gas, H
The N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layers 107 and 110 are formed by plasma CVD using two gases or the like.
(B)).
【0044】(3).つぎに、ホトリソ工程によりコン
タクトホール、アイソレーションのフォトレジストパタ
ーンを作成し、これをマスクにドライエッチングにより
水素化非晶質窒化シリコン層、水素化非晶質シリコン
層、N+ 型水素化微結晶シリコン層を一部除去し、フォ
トレジスト剥離及び洗浄を行うことで、コンタクトホー
ル形成とアイソレーションを行う。そして、その上にス
パッタ法によりアルミニウム膜を、たとえば、5000
Å成膜する。(3). Next, a photoresist pattern of contact holes and isolation is formed by a photolithography process, and using this as a mask, a hydrogenated amorphous silicon nitride layer, a hydrogenated amorphous silicon layer, and an N + type hydrogenated microcrystal are formed by dry etching. By partially removing the silicon layer, removing the photoresist, and performing cleaning, contact hole formation and isolation are performed. Then, an aluminum film is formed thereon by sputtering, for example, 5000
Å Film formation.
【0045】(4).その後、上記アルミニウム膜上
に、所望の形状のフォトレジストパターンを形成し、こ
れをマスクにエッチングを行い、フォトレジスト剥離及
び洗浄を行うことで、薄膜トランジスタのドレイン電極
111、ソース電極112、センサの共通配線113を
形成する。また、このときMISセンサ上のアルミニウ
ム膜は除去され、N+ 型水素化微結晶シリコン層による
上電極110の大部分を露出させる(図5(c))。(4). Thereafter, a photoresist pattern having a desired shape is formed on the aluminum film, etching is performed using the photoresist pattern as a mask, and the photoresist is removed and washed, so that the drain electrode 111 of the thin film transistor, the source electrode 112, and the sensor The wiring 113 is formed. At this time, the aluminum film on the MIS sensor is removed, and most of the upper electrode 110 is exposed by the N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer (FIG. 5C).
【0046】(5).そして、N+ 型水素化微結晶シリ
コン層の露出部分のエッチングを行い、チャネルを形成
する。(5). Then, the exposed portion of the N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer is etched to form a channel.
【0047】(6).つづいて、SiH4 ガス、NH3
ガス、H2 ガスなどを使ってプラズマCVDにより層間
絶縁層として水素化非晶質窒化シリコン層114を、た
とえば、3000Å形成する。その後、水素化非晶質窒
化シリコン層上に、所望の形状にフォトレジストのパタ
ーンを形成し、これをマスクに薄膜トランジスタのドレ
イン電極部の水素化非晶質窒化シリコン層のエッチング
を行い、フォトレジスト剥離及び洗浄を行って、コンタ
クトホールを形成する(図5(d))。(6). Subsequently, SiH 4 gas, NH 3
A hydrogenated amorphous silicon nitride layer 114 is formed as an interlayer insulating layer by plasma CVD using a gas, H 2 gas or the like, for example, at 3000 °. After that, a photoresist pattern is formed in a desired shape on the hydrogenated amorphous silicon nitride layer, and using this as a mask, the hydrogenated amorphous silicon nitride layer on the drain electrode portion of the thin film transistor is etched, and the photoresist is etched. Peeling and cleaning are performed to form a contact hole (FIG. 5D).
【0048】(7).コンタクトホールを形成後、スパ
ッタ法によりアルミを1μm成膜し、薄膜トランジスタ
のドレイン電極111とコンタクトをとる。(7). After forming the contact hole, aluminum is formed to a thickness of 1 μm by a sputtering method, and a contact is made with the drain electrode 111 of the thin film transistor.
【0049】(8).そして、このアルミニウム膜上
に、所望の形状にフォトレジストのパターンを形成し、
これをマスクにエッチングを行い、フォトレジスト剥離
及び洗浄を行って、信号線115を形成する。最後に保
護層(図示せず)を設ける(図5(e))。(8). Then, a photoresist pattern is formed in a desired shape on the aluminum film,
Using this as a mask, etching is performed, and photoresist stripping and cleaning are performed to form signal lines 115. Finally, a protective layer (not shown) is provided (FIG. 5E).
【0050】本実施形態には、第3層目の金属層からな
る信号配線115の構造に特徴がある。すなわち、図1
に示すように、信号配線SIGの一部分の幅をWとし、
これに対応する部分において、A−B方向に隣接する2
つの画素の下の電極同士の間隙をW1 、光電変換部同士
間の間隙、本実施形態においては、センサの上電極が下
電極より小さく形成されているので、上電極110同士
の間隔をW2 とすると、 W1≦W≦W2 の関係を満たすように信号配線SIGのアライメントを
行っている。また、画素の開口率はほぼ45%とするこ
とができ、この開口率を減らすことなく、信号線のアラ
イメントを行うことができる。This embodiment is characterized by the structure of the signal wiring 115 made of the third metal layer. That is, FIG.
, The width of a part of the signal wiring SIG is W,
In the corresponding portion, 2 adjacent to the AB direction
The gap between the lower electrodes of one pixel is W 1 , and the gap between the photoelectric conversion units is, in this embodiment, the upper electrode of the sensor is smaller than the lower electrode. When 2, is performed alignment signal line SIG so as to satisfy the relationship of W 1 ≦ W ≦ W 2. Further, the aperture ratio of the pixel can be set to approximately 45%, and alignment of the signal lines can be performed without reducing the aperture ratio.
【0051】本実施形態では、図1(a)に示されてい
るように、TFT部分においても、W1≦W≦W2の関係
が満たされており、TFT部分、特に、チャネル部分が
信号配線SIGにより、遮光されるので、光入射による
TFTのリーク電流増加はない。また、隣接センサ間の
間隙も、信号配線SIGにより、良好に遮光され、光学
的クロストークも低減される。さらに、配線抵抗は、開
口率の低減を伴うことなく、約半分にまで低減すること
ができる。In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the relationship of W 1 ≦ W ≦ W 2 is satisfied also in the TFT portion, and the TFT portion, particularly the channel portion, Since the light is shielded by the wiring SIG, there is no increase in the leak current of the TFT due to the incidence of light. Also, the gap between adjacent sensors is well shielded by the signal wiring SIG, and optical crosstalk is reduced. Further, the wiring resistance can be reduced to about half without reducing the aperture ratio.
【0052】なお、本実施形態では、信号配線の幅は、
ゲート配線上を除く部分を広くしたが、ゲート配線との
クロス部の容量の許容量との兼ね合いでゲート配線上
に、この幅を広くした信号線を延在させることもでき
る。In this embodiment, the width of the signal wiring is
Although the portion excluding the portion above the gate line is widened, the signal line having this width can be extended on the gate line in consideration of the allowable capacity of the cross portion with the gate line.
【0053】本実施形態では、センサSの光電変換部
は、上電極110と、これに対応する上電極102の部
分により、上下から挟まれた領域に存在する。このよう
に、センサSの下電極102の領域が、センサSの光電
変換部の領域を内側に含むように、上電極110より広
く作られているので、信号配線の幅Wは、間隙W1 と、
間隙W2 と、 W1≦W≦W2 の関係を満たす条件で作製されている。しかし、センサ
の下電極は、その領域が、センサの光電変換部の領域に
含まれる形で、すなわち、上電極より狭くなるように作
製してもよく、その場合は、 W2≦W≦W1 の条件で信号線は作製される。すなわち、図1(a)に
おいて、上電極110として示されている領域に下電極
を形成し、下電極102として示されている領域に上電
極を形成する。In this embodiment, the photoelectric conversion portion of the sensor S exists in a region sandwiched between the upper electrode 110 and the corresponding upper electrode 102 from above and below. As described above, since the area of the lower electrode 102 of the sensor S is made wider than the upper electrode 110 so as to include the area of the photoelectric conversion unit of the sensor S inside, the width W of the signal wiring is equal to the gap W 1. When,
It is manufactured under the conditions that satisfy the relationship of the gap W 2 and W 1 ≦ W ≦ W 2 . However, the lower electrode of the sensor may be manufactured so that its area is included in the area of the photoelectric conversion portion of the sensor, that is, narrower than the upper electrode. In that case, W 2 ≦ W ≦ W The signal line is manufactured under the condition of 1 . That is, in FIG. 1A, a lower electrode is formed in a region shown as the upper electrode 110, and an upper electrode is formed in a region shown as the lower electrode 102.
【0054】上記のように、本実施形態は、信号配線の
配線抵抗を低減するために、開口率を小さくすることな
く配線幅を拡大する構造としている。これは、配線抵抗
が問題になる場合の解決策であり、本実施形態のような
信号線ばかりでなく、ゲート配線についても同様な構成
を取ることにより、同様な効果を得ることができる。As described above, in this embodiment, in order to reduce the wiring resistance of the signal wiring, the wiring width is increased without reducing the aperture ratio. This is a solution in the case where the wiring resistance becomes a problem. A similar effect can be obtained by adopting a similar configuration not only for the signal line as in the present embodiment but also for the gate wiring.
【0055】本実施形態において説明した構造により、
TFTの遮光と、センサ間の間隙を遮光でき、同時に画
素中の配線幅を可能な限り広げられるので、配線の膜厚
を増加することなく配線抵抗を下げることができる。With the structure described in this embodiment,
Since the light shielding of the TFT and the gap between the sensors can be shielded and the wiring width in the pixel can be increased as much as possible, the wiring resistance can be reduced without increasing the film thickness of the wiring.
【0056】(実施形態2)つぎに、PINホトダイオ
ード型センサとTFTとの組み合わせを用いて構成する
2次元の光電変換装置について説明する。図6(a)は
光電変換装置の1画素分の平面図である。図6(b)は
図6(a)のA−Bの断面図である。図6(a)におい
て、図1(a)におけると同様の機能を有する部分に
は、同一の符号を付している。各画素は、ホトダイオー
ド型光センサS、光電変換素子駆動部としての駆動薄膜
トランジスタTを用いて構成されている。(Embodiment 2) Next, a two-dimensional photoelectric conversion device constituted by using a combination of a PIN photodiode type sensor and a TFT will be described. FIG. 6A is a plan view of one pixel of the photoelectric conversion device. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along a line AB in FIG. 6A. In FIG. 6A, parts having the same functions as those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals. Each pixel is configured using a photodiode type optical sensor S and a driving thin film transistor T as a photoelectric conversion element driving unit.
【0057】図中、501は光電変換装置のガラス基
板、502はゲート電極、503はゲート電極502を
保護するゲート絶縁膜、504はゲート絶縁膜502の
上部に形成された半導体層,505は半導体層504の
上部に形成されたN+型層,506、509は下電極
層、510は下電極層509の上部に形成されたN+型
層、511はN+型層510の上部に形成された半導体
層,512は半導体層511の上部に形成されたP+型
層、513はP+型層512の上部に形成されたITO
膜、514は層間絶縁層、515は信号線である。In the figure, reference numeral 501 denotes a glass substrate of a photoelectric conversion device, 502 denotes a gate electrode, 503 denotes a gate insulating film for protecting the gate electrode 502, 504 denotes a semiconductor layer formed on the gate insulating film 502, and 505 denotes a semiconductor. An N + -type layer formed on the layer 504, 506 and 509 are lower electrode layers, 510 is an N + -type layer formed on the lower electrode layer 509, and 511 is formed on the N + -type layer 510. The semiconductor layer 512 is a P + -type layer formed on the semiconductor layer 511, and 513 is an ITO layer formed on the P + -type layer 512.
A film 514 is an interlayer insulating layer, and 515 is a signal line.
【0058】本実施形態においては、センサとして、水
素化非晶質シリコンからなるPIN型ホトダイオードを
用いている。薄膜トランジスタTも水素化非晶質シリコ
ンを用いて形成されているが、多結晶シリコンなどの材
料を用いた高速動作可能な薄膜トランジスタを使っても
よい。本発明における非単結晶シリコンとは、非晶質シ
リコン、多結晶シリコン、微結晶シリコンを意味する。In this embodiment, a PIN photodiode made of hydrogenated amorphous silicon is used as a sensor. Although the thin film transistor T is also formed using hydrogenated amorphous silicon, a thin film transistor that can operate at high speed using a material such as polycrystalline silicon may be used. Non-single-crystal silicon in the present invention means amorphous silicon, polycrystalline silicon, and microcrystalline silicon.
【0059】本実施形態のように、センサとしてPIN
型のホトダイオードを用いる場合、ホトダイオードとT
FTとは、別々の成膜工程が必要になり、工程が増える
ためコストは上昇するが、ホトダイオードの膜厚などの
設計を最適にすることができるので、光電変換装置の特
性を向上をさせることができるという利点がある。As in the present embodiment, a PIN is used as a sensor.
When a photodiode of the type is used, the photodiode and T
FT means that a separate film formation process is required and the number of processes increases, which increases costs. However, it is possible to optimize the design such as the film thickness of the photodiode, thereby improving the characteristics of the photoelectric conversion device. There is an advantage that can be.
【0060】つぎに、本実施形態の光電変換装置の製造
工程について図7を用いて説明する。Next, a manufacturing process of the photoelectric conversion device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
【0061】(1).洗浄ガラスなどの基板501上
に、スパッタ法によりクロムを、たとえば、500Å成
膜する。このクロム膜上に、所望の形状のフォトレジス
トパターンを形成して、これをマスクにクロム膜のエッ
チングを行い、その後、フォトレジストを剥離して、薄
膜トランジスタのゲート電極502を形成する。(1). Chromium, for example, is deposited to a thickness of 500 ° on a substrate 501 such as a cleaning glass by a sputtering method. A photoresist pattern having a desired shape is formed on the chromium film, the chromium film is etched using the photoresist pattern as a mask, and then the photoresist is peeled off to form a gate electrode 502 of the thin film transistor.
【0062】(2).つぎに、この上に、SiH4 ガ
ス、NH3 ガス、H2 ガスなどを使って、プラズマCV
Dにより水素化非晶質窒化シリコン層503を、たとえ
ば、2000Å形成する。つづいて、SiH4 ガス、H
2 ガスなどを使いプラズマCVDにより水素化非晶質シ
リコン層504を1000Å形成する。さらに、SiH
4 ガス、PH3 ガス、H2 ガスなどを使ってプラズマC
VDによりN+ 型水素化微結晶シリコン層505を、た
とえば、500Å形成する(図7(a))。(2). Next, on this, SiHFourMoth
S, NHThreeGas, HTwoPlasma CV using gas
D to form a hydrogenated amorphous silicon nitride layer 503
For example, it forms 2,000 mm. Then, SiHFourGas, H
TwoHydrogenated amorphous silicon by plasma CVD using gas etc.
A recon layer 504 is formed at 1000 °. Furthermore, SiH
FourGas, PHThreeGas, HTwoPlasma C using gas
N by VD+Type hydrogenated microcrystalline silicon layer 505
For example, it is formed at 500 [deg.] (FIG. 7A).
【0063】(3).つぎに、ホトリソ工程によりコン
タクトホール、アイソレーションのフォトレジストパタ
ーンを作成し、これをマスクにドライエッチングにより
水素化非晶質窒化シリコン層、水素化非晶質シリコン
層、N+ 型水素化微結晶シリコン層を一部除去し、フォ
トレジスト剥離及び洗浄を行うことで、コンタクトホー
ル形成とアイソレーションを行う。そして、その上にス
パッタ法によりアルミニウムを2000Å成膜する(図
7(b))。(3). Next, a photoresist pattern of contact holes and isolation is formed by a photolithography process, and using this as a mask, a hydrogenated amorphous silicon nitride layer, a hydrogenated amorphous silicon layer, and an N + type hydrogenated microcrystal are formed by dry etching. By partially removing the silicon layer, removing the photoresist, and performing cleaning, contact hole formation and isolation are performed. Then, an aluminum film is formed thereon by 2,000 .ANG. By a sputtering method (FIG. 7B).
【0064】(4).その後、上記アルミニウム膜上に
所望の形状にフォトレジストパターニングを施し、これ
をマスクにエッチングを行い、フォトレジスト剥離及び
洗浄を行うことで、薄膜トランジスタのドレイン電極5
07、ソース電極508、光電変換素子の下電極50
6,509とする(図7(c))。(4). Thereafter, a photoresist pattern is formed into a desired shape on the aluminum film, and etching is performed using the photoresist pattern as a mask, and the photoresist is removed and washed to form a drain electrode 5 of the thin film transistor.
07, source electrode 508, lower electrode 50 of the photoelectric conversion element
6,509 (FIG. 7C).
【0065】(5).そして、N+ 型水素化微結晶シリ
コン層の露出部分をドライエッチングし、薄膜トランジ
スタのチャネル部を形成する。(5). Then, the exposed portion of the N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer is dry-etched to form a channel portion of the thin film transistor.
【0066】つぎに、このTFTの形成された基板上
に、以下のようにして光電変換素子(PINホトダイオ
ード)を作製する。Next, on the substrate on which the TFT is formed, a photoelectric conversion element (PIN photodiode) is manufactured as follows.
【0067】(6).SiH4 ガス、PH3 ガス、H2
ガスなどを使ってプラズマCVDによりN+ 型水素化微
結晶シリコン層510を、たとえば、500Å形成す
る。つづいて、SiH4 ガス、H2 ガスなどを使いプラ
ズマCVDにより水素化非晶質シリコン層511を、た
とえば、5000Å形成する。さらに、SiH4 ガス、
B2 H6 ガス、H2 ガスなどを使ってプラズマCVDに
よりP+ 型水素化微結晶シリコン層512を、たとえ
ば、500Å形成する。そして、透明導電膜としてIT
O(Indium Tin Oxide)膜を、蒸着法により、たとえ
ば、2000Å作成する。(6). SiH 4 gas, PH 3 gas, H 2
An N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer 510 is formed at, for example, 500 ° by plasma CVD using a gas or the like. Subsequently, a hydrogenated amorphous silicon layer 511 is formed at, for example, 5000 ° by plasma CVD using SiH 4 gas, H 2 gas or the like. Further, SiH 4 gas,
A P + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer 512 is formed at, for example, 500 ° by plasma CVD using B 2 H 6 gas, H 2 gas, or the like. And, as a transparent conductive film, IT
An O (Indium Tin Oxide) film is formed, for example, by 2000 mm by an evaporation method.
【0068】つぎに、所望の形状のフォトレジストパタ
ーンを形成して、これをマスクにITO膜のエッチング
を行い、その後、フォトレジストをマスクにして、エッ
チングを行い、フォトレジスト剥離及び洗浄を行うこと
で、光電変換素子の上電極513とする(図7
(d))。Next, a photoresist pattern having a desired shape is formed, and the ITO film is etched using the photoresist pattern as a mask. Thereafter, etching is performed using the photoresist as a mask, and the photoresist is stripped and washed. The upper electrode 513 of the photoelectric conversion element (FIG. 7)
(D)).
【0069】(7).ホトリソ工程によりアイソレーシ
ョンのフォトレジストパターンを作成し、ドライエッチ
ングによりP+ 型水素化微結晶シリコン層、水素化非晶
質シリコン層、N+ 型水素化微結晶シリコン層を一部除
去し、フォトレジスト剥離及び洗浄を行うことで、光電
変換素子のアイソレーションを行う。(7). A photoresist pattern for isolation is formed by a photolithography process, and a P + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer, a hydrogenated amorphous silicon layer, and an N + -type hydrogenated microcrystalline silicon layer are partially removed by dry etching. By performing resist peeling and cleaning, isolation of the photoelectric conversion element is performed.
【0070】(8).つづいて、SiH4 ガス、NH3
ガス、H2 ガスなどを使ってプラズマCVDにより層間
絶縁層として水素化非晶質窒化シリコン層514を、た
とえば、5000Å形成する。(8). Subsequently, SiH 4 gas, NH 3
A hydrogenated amorphous silicon nitride layer 514 is formed as an interlayer insulating layer by, for example, 5000 ° by plasma CVD using a gas, H 2 gas, or the like.
【0071】(9).ホトリソ工程によりコンタクトホ
ール用のフォトレジストパターンを作成し、ドライエッ
チングにより層間絶縁層の水素化非晶質窒化シリコン層
を一部除去し、フォトレジスト剥離及び洗浄を行うこと
で、光電変換素子の上電極部及びTFTのドレイン電極
部にてコンタクトホールを形成をする。そして、スパッ
タ法によりアルミニウムを1μm成膜し、薄膜トランジ
スタのドレイン電極507と光電変換素子の上電極51
3とのコンタクトを図る。(9). A photoresist pattern for a contact hole is formed by a photolithography process, a part of the hydrogenated amorphous silicon nitride layer of the interlayer insulating layer is partially removed by dry etching, and the photoresist is removed and washed, thereby forming a photoresist pattern on the photoelectric conversion element. A contact hole is formed in the electrode portion and the drain electrode portion of the TFT. Then, aluminum is formed to a thickness of 1 μm by sputtering, and the drain electrode 507 of the thin film transistor and the upper electrode 51 of the photoelectric conversion element are formed.
Contact with No.3.
【0072】(10).その後、上記アルミニウム膜を
所望の形状にフォトレジストパターニングを施し、エッ
チングを行い、フォトレジスト剥離及び洗浄を行うこと
で、最上層の信号配線(第3層目)515と、光電変換
素子の共通電極用配線(図示せず)とを作成する。そし
て、最後に保護層(図示せず)を設ける(図7
(e))。(10). Thereafter, the aluminum film is subjected to photoresist patterning into a desired shape, etching is performed, and the photoresist is removed and washed, so that the uppermost signal wiring (third layer) 515 and the common electrode of the photoelectric conversion element are formed. Wiring (not shown). Finally, a protective layer (not shown) is provided (FIG. 7).
(E)).
【0073】本実施形態においても、実施形態1と同様
にして、図6に示すように、信号配線の一部分の幅をW
とし、下電極同士間の間隙W1 、光電変換部同士間の間
隙W 2 とすると、これらが、 W1≦W≦W2 の関係を満たすように信号配線SIGのアライメントを
行っている。また、本実施形態においては画素の開口率
はほぼ50%とすることができ、この開口率を減らすこ
となく、信号配線のアライメントを行うことができる。Also in this embodiment, the same as in the first embodiment
Then, as shown in FIG.
And the gap W between the lower electrodes1, Between photoelectric conversion units
Gap W TwoThen, these are W1≤W≤WTwo Of the signal wiring SIG to satisfy the relationship
Is going. In this embodiment, the aperture ratio of the pixel is
Can be reduced to almost 50%.
In addition, alignment of signal wiring can be performed.
【0074】上記第3層目の金属配線の構造により、画
素のTFT部分も遮光されるので、光入射によるTFT
のリーク電流増加はなる。また、センサ間の間隙も良好
に遮光され、光学的クロストークも低減される。さら
に、配線抵抗は、開口率の低減を伴うことなく、約半分
にまで低減することができる。The TFT portion of the pixel is also shielded from light by the structure of the third-layer metal wiring.
Increases the leakage current. Also, the gap between the sensors is well shielded from light, and optical crosstalk is reduced. Further, the wiring resistance can be reduced to about half without reducing the aperture ratio.
【0075】なお、本実施形態において、信号配線の幅
は、ゲート配線上を除く部分を広くしたが、ゲート配線
とクロス部の容量との兼ね合いでゲート配線上に、幅を
広くした信号配線を延在させることもできる。また、本
実施形態においては、信号配線を最上層に配置し、セン
サとの位置関係を規定したが、配線抵抗が特性に寄与す
るゲート配線を最上層に配置する構成においても、この
ゲート配線の幅を同様に規定することで、本実施形態と
同様の効果を得ることができる。In this embodiment, the width of the signal wiring except for the portion above the gate wiring is widened. However, the width of the signal wiring having a larger width is formed on the gate wiring in consideration of the capacity of the gate wiring and the cross portion. It can also be extended. Further, in the present embodiment, the signal wiring is arranged in the uppermost layer and the positional relationship with the sensor is defined. However, even in a configuration in which the gate wiring whose wiring resistance contributes to the characteristics is arranged in the uppermost layer, this gate wiring By defining the width similarly, the same effect as in the present embodiment can be obtained.
【0076】以上述べたように、本実施形態の構造をと
ることで、TFTの遮光とセンサ間の間隙を遮光でき、
同時に画素中の配線幅をできる限り広げられるので、配
線の膜厚を増加させることなく、配線抵抗を下げること
ができる。また、従来の製造プロセスにより製造するこ
とができるので、製造上のコストの上昇を押さえつつ、
より高品質な光電変換装置を作製することができる。As described above, by adopting the structure of this embodiment, the light shielding of the TFT and the gap between the sensors can be shielded from light,
At the same time, the wiring width in the pixel can be increased as much as possible, so that the wiring resistance can be reduced without increasing the thickness of the wiring. In addition, since it can be manufactured by the conventional manufacturing process, while suppressing the increase in manufacturing costs,
A higher quality photoelectric conversion device can be manufactured.
【0077】[0077]
【発明の効果】本発明の光電変換装置は、画素の光電変
換部の開口率を下げることなく信号配線の幅を広げるこ
とができる。そのため、信号配線の配線抵抗を下げられ
るので、画質や感度を低下させることなく、光電変換装
置を高速で動作させることができる。According to the photoelectric conversion device of the present invention, the width of the signal wiring can be increased without lowering the aperture ratio of the photoelectric conversion portion of the pixel. Therefore, the wiring resistance of the signal wiring can be reduced, so that the photoelectric conversion device can be operated at high speed without lowering image quality or sensitivity.
【0078】また、配線間、画素間の間隙を少なくする
ことができるので、基板に光が入射するのを防止するこ
とができる。そのため、基板からの反射光をセンサが受
光することを防止でき、光学的クロストークを抑制する
ことができる。したがって、本発明の光電変換装置によ
り、高品質な画質を実現できる。Further, since the space between the wirings and the space between the pixels can be reduced, it is possible to prevent light from being incident on the substrate. Therefore, it is possible to prevent the sensor from receiving the reflected light from the substrate, and it is possible to suppress optical crosstalk. Therefore, high quality image quality can be realized by the photoelectric conversion device of the present invention.
【0079】さらに、本発明の光電変換装置は、配線と
遮光材とを兼用することによって、従来のプロセスと同
一のプロセスで作製することができる。そのため、既存
の製造工程を利用し、本発明の光電変換装置を安価に作
成することができる。Further, the photoelectric conversion device of the present invention can be manufactured by the same process as the conventional process by using both the wiring and the light shielding material. Therefore, the photoelectric conversion device of the present invention can be manufactured at low cost by using the existing manufacturing process.
【図1】本発明の実施形態1にかかる1画素の平面図及
び断面図である。FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view of one pixel according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施形態1に示す光電変換装置の1画
素の等価回路である。FIG. 2 is an equivalent circuit of one pixel of the photoelectric conversion device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】実施形態1のMIS型センサのエネルギーバン
ド図である。FIG. 3 is an energy band diagram of the MIS sensor according to the first embodiment.
【図4】本発明の実施形態の2次元光電変換装置の全体
回路図である。FIG. 4 is an overall circuit diagram of a two-dimensional photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention.
【図5】実施形態1の2次元光電変換装置の製造工程を
示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the two-dimensional photoelectric conversion device according to the first embodiment.
【図6】本発明の実施形態2にかかる1画素の平面図及
び断面図である。FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view of one pixel according to a second embodiment of the present invention.
【図7】実施形態2の2次元光電変換装置の製造工程を
示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a manufacturing process of the two-dimensional photoelectric conversion device according to the second embodiment.
【図8】従来技術にかかる1画素の平面図及び断面図で
ある。FIG. 8 is a plan view and a cross-sectional view of one pixel according to the related art.
101,501,601 ガラス基板 102 下電極 103,502,602 ゲート電極 105,503,603 ゲート絶縁膜 106,109,504,511,604,611 半
導体層 107,110,505,510,605,610 N
型層 111,507,607 ドレイン電極 112,508,608 ソース電極 114,514 層間絶縁層 512,612 P型層 513,613 ITO膜 S 光電変換素子 T 薄膜トランジスタ SIG 信号線 gn ゲート線 RF 電源 SR1,SR2 シフトレジスタ101, 501, 601 Glass substrate 102 Lower electrode 103, 502, 602 Gate electrode 105, 503, 603 Gate insulating film 106, 109, 504, 511, 604, 611 Semiconductor layer 107, 110, 505, 510, 605, 610 N
Type layer 111, 507, 607 Drain electrode 112, 508, 608 Source electrode 114, 514 Interlayer insulating layer 512, 612 P type layer 513, 613 ITO film S Photoelectric conversion element T Thin film transistor SIG Signal line gn Gate line RF power supply SR1, SR2 Shift register
Claims (12)
されたスイッチング素子とを有する画素を複数に配列
し、前記画素と接続する配線を備える光電変換装置にお
いて、 前記配線は、前記光電変換素子の光電変換部の領域以外
の領域に対する光入射を遮るように形成してなることを
特徴とする光電変換装置。1. A photoelectric conversion device comprising: a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element and a switching element connected to the photoelectric conversion element; and a wiring connected to the pixel, wherein the wiring is the photoelectric conversion element A photoelectric conversion device formed so as to block light incidence on a region other than the region of the photoelectric conversion unit.
むように対向配置した第1電極及び第2電極を備え、前
記配線の幅をWとし、前記第1電極どうしの間隔をW1
とし、かつ前記光電変換部どうしの間隔をW2としたと
きに、前記第1電極が光電変換部の領域を内側に含む場
合には、 W1≦W≦W2 が成り立つように形成し、 前記光電変換部が前記第1電極の領域を内側に含む場合
には、 W2≦W≦W1 が成り立つように形成してなることを特徴とする請求項
1に記載の光電変換装置。2. The photoelectric conversion element includes a first electrode and a second electrode disposed so as to face each other so as to sandwich the photoelectric conversion unit, the width of the wiring is W, and the distance between the first electrodes is W 1.
And then, and the interval between the photoelectric conversion portion is taken as W 2, wherein when the first electrode includes a region of the photoelectric conversion unit on the inside is formed to W 1 ≦ W ≦ W 2 is satisfied, 2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein when the photoelectric conversion unit includes the region of the first electrode inside, the photoelectric conversion unit is formed to satisfy W 2 ≦ W ≦ W 1 .
したスイッチング素子とを有する画素を複数に配列し、
前記画素と接続する配線を備える光電変換装置におい
て、 前記配線は、前記スイッチング素子の光電変換部の領域
以外の領域に対する光入射を遮るように形成してなるこ
とを特徴とする光電変換装置。3. A plurality of pixels each having a photoelectric conversion element and a switching element connected to the photoelectric conversion element,
In the photoelectric conversion device provided with a wiring connected to the pixel, the wiring is formed so as to block light from entering a region other than a region of a photoelectric conversion portion of the switching element.
した薄膜トランジスタからなる複数のスイッチング素子
とを有する画素を複数に配列し、前記画素と接続する配
線を備える光電変換装置において、 前記配線は、前記薄膜トランジスタの少なくともチャネ
ル部分に対する光入射を遮るように形成してなることを
特徴とする光電変換装置。4. A photoelectric conversion device comprising: a plurality of pixels each including a photoelectric conversion element and a plurality of switching elements each including a thin film transistor connected to the photoelectric conversion element; and a wiring connected to the pixel. A photoelectric conversion device formed so as to block light incidence on at least a channel portion of the thin film transistor.
換部の領域以外の領域に対する光入射を遮るように形成
してなることを特徴とする請求項3または4に記載の光
電変換装置。5. The photoelectric conversion device according to claim 3, wherein the wiring is formed so as to block light incident on a region other than the region of the photoelectric conversion unit of the photoelectric conversion element.
スイッチング素子を介して読み出される読み出し信号の
ための信号線であることをことを特徴とする請求項1か
ら5のいずれか1項に記載の光電変換装置。6. The wiring according to claim 1, wherein the wiring is a signal line for a read signal read from the photoelectric conversion element via the switching element. Photoelectric conversion device.
とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光電変換
装置。7. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the wiring is made of a metal layer.
結晶シリコンを用いてなるものであり、前記スイッチン
グ素子は非単結晶シリコンを用いてなる薄膜トランジス
タであることを特徴とする請求項1から7のいずれか1
項に記載の光電変換装置。8. The photoelectric conversion unit of the photoelectric conversion element is made of non-single-crystal silicon, and the switching element is a thin-film transistor made of non-single-crystal silicon. Any one of to 7
Item 6. The photoelectric conversion device according to Item 1.
結晶シリコンのP型層、I型層、N型層からなることを
特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の光電
変換装置。9. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion unit of the photoelectric conversion element includes a P-type layer, an I-type layer, and an N-type layer of non-single-crystal silicon. Photoelectric conversion device.
徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の光電変
換装置。10. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the pixels are arranged two-dimensionally.
阻止する絶縁層と、光電変換半導体と、該光電変換半導
体へのホール注入を阻止する注入素子層と、第2電極と
をこの順に積層してなる光電変換素子、及び、 リフレッシュ動作時にはホールを前記光電変換半導体か
ら前記第2電極に導くように前記光電変換素子に電界を
生じさせ、光電変換動作時には前記光電変換半導体層に
入射した光により生ぜしめられたホールを該光電変換反
動体内に留まらせて、かつ電子を第2電極に導くように
前記光電変換素子信号として検出するように前記光電変
化素子と接続したスイッチ素子、 を備えている画素を複数2次元に配列し、これら画素と
接続する配線を備え、前記スイッチ素子を制御して前記
各画素からの光電変換信号の検出を行うようにしている
光電変換装置において、 前記配線の幅をWとし、前記第1電極どうしの間隔をW
1とし、かつ前記光電変換部どうしの間隔をW2としたと
きに、前記第1電極が光電変換部の領域を内側に含む場
合には、 W1≦W≦W2 が成り立つように形成し、 前記光電変換部が前記第1電極の領域を内側に含む場合
には、 W2≦W≦W1 が成り立つように形成してなることを特徴とする光電変
換装置。11. A first electrode, an insulating layer for preventing passage of electrons and holes, a photoelectric conversion semiconductor, an injection element layer for preventing injection of holes into the photoelectric conversion semiconductor, and a second electrode. An electric field is generated in the photoelectric conversion element so that holes are led from the photoelectric conversion semiconductor to the second electrode during the refresh operation, and the photoelectric conversion element is incident on the photoelectric conversion semiconductor layer during the photoelectric conversion operation. A switch element connected to the photoelectric conversion element so that holes generated by light stay in the photoelectric conversion reaction body and electrons are detected as the photoelectric conversion element signal so as to guide electrons to the second electrode. A plurality of pixels arranged two-dimensionally, and a wiring connected to these pixels is provided, and the switch element is controlled to detect a photoelectric conversion signal from each of the pixels. In the photoelectric conversion device, the width of the wiring and W, the interval between the first electrode W which are
1 , and when the interval between the photoelectric conversion units is W 2 , when the first electrode includes the region of the photoelectric conversion unit inside, the first electrode is formed so as to satisfy W 1 ≦ W ≦ W 2. When the photoelectric conversion unit includes the region of the first electrode inside, the photoelectric conversion unit is formed to satisfy W 2 ≦ W ≦ W 1 .
タからなり、該薄膜トランジスタに少なくともチャネル
部分に対する光入射を遮るように前記配線を形成してい
ることを特徴とする請求項11に記載の光電変換装置。12. The photoelectric conversion device according to claim 11, wherein the switch element is formed of a thin film transistor, and the wiring is formed in the thin film transistor so as to block light from entering at least a channel portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10278418A JP2000114530A (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Photoelectric conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10278418A JP2000114530A (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Photoelectric conversion device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000114530A true JP2000114530A (en) | 2000-04-21 |
Family
ID=17597075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10278418A Pending JP2000114530A (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Photoelectric conversion device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000114530A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102751302A (en) * | 2012-07-09 | 2012-10-24 | 上海奕瑞影像科技有限公司 | Microcrystal silicon thin-film detector preparation method and application thereof |
-
1998
- 1998-09-30 JP JP10278418A patent/JP2000114530A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102751302A (en) * | 2012-07-09 | 2012-10-24 | 上海奕瑞影像科技有限公司 | Microcrystal silicon thin-film detector preparation method and application thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100630880B1 (en) | X-ray image sensing device and its manufacturing method | |
US5435608A (en) | Radiation imager with common passivation dielectric for gate electrode and photosensor | |
US6225212B1 (en) | Corrosion resistant imager | |
US5399884A (en) | Radiation imager with single passivation dielectric for transistor and diode | |
US7368724B2 (en) | Imaging method and apparatus with exposure control | |
US6353228B1 (en) | Photosensor, and radiation detection apparatus and system | |
US20130264485A1 (en) | Method of manufacturing radiation detection apparatus, radiation detection apparatus, and radiation imaging system | |
US5355002A (en) | Structure of high yield thin film transistors | |
KR20100048904A (en) | Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, and electronic apparatus | |
US11404469B2 (en) | Flat panel detector and manufacturing method thereof | |
KR102517726B1 (en) | Array substrate for digital x-ray detector, digital x-ray detector including the same and the manufacturing method thereof | |
JP2000156522A (en) | Photoelectric converter | |
US6459132B1 (en) | Image sensing device and production process thereof | |
CN113711362B (en) | Image sensor array device including thin film transistor and organic photodiode | |
EP0851498B1 (en) | Contact pads for radiation imagers | |
JPH03276957A (en) | Image sensor and its driving method | |
JP2004296654A (en) | Radiation imaging device | |
JP3814568B2 (en) | Photoelectric conversion device and X-ray detection device using the same | |
US11817519B2 (en) | Array substrate, digital x-ray detector including the same, and method for manufacturing the same | |
JP2000114530A (en) | Photoelectric conversion device | |
JP4478215B2 (en) | Corrosion resistant imaging device | |
KR20190028195A (en) | Array substrate for x-ray detector, x-ray detector including the same and the manufacturing method thereof | |
EP0851502B1 (en) | Thin film semiconductor apparatus and production method thereof | |
KR100628039B1 (en) | X-ray detector and manufacturing method | |
JPH09260678A (en) | Manufacture of thin-film semiconductor device |