(57)【要約】【課題】　小型、薄型、軽量であり、かつ振動に強いエリアセンサとし得る、密着型エリアセンサの駆動方法を提供する。【解決手段】　透光性の基板上にマトリクス状に配置された、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びフォトダイオードを有するセンサ部が設けられた密着型エリアセンサの駆動方法を提供する。光源にＬＥＤを用い、画像読み取りの駆動方式をＲＧＢ光源切り替え方式とした。さらに大画面の画像を分割して読み取り、ソフト上で分割画面を接続可能な構成とし、読みとった文字をデータ化する構成とした。【選択図】　図１
2004015814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　センサ基板上に、水平シフトレジスタと、垂直シフトレジスタと、複数のセンサ部と、アナログスィッチと、画像信号線と、信号線と、走査線を有し、
　前記センサ部はセンサ薄膜トランジスタ及びフォトダイオードを有する密着型エリアセンサにおいて、
　前記垂直シフトレジスタから前記センサ薄膜トランジスタのゲート電極に、前記走査線を介してゲート信号を供給し、
　前記ゲート信号が供給された前記センサ薄膜トランジスタがオンになり、
　前記フォトダイオードのカソード電極又はアノード電極と前記センサ薄膜トランジスタのソース領域が導通し、
　前記フォトダイオードに光が入射し、
　前記入射した光を前記フォトダイオードで光電変換してデータを発生させ、
　前記データを画像信号として前記アナログスィッチのソース領域に入力し、
　前記水平シフトレジスタからのゲート信号をアナログスィッチに供給し、
　前記アナログスィッチがオンになり、
　前記画像信号が前記画像信号線から出力されることを特徴とする密着型エリアセンサの駆動方法。
【請求項２】
　光源と、
　センサ基板上に、水平シフトレジスタと、垂直シフトレジスタと、複数のセンサ部と、アナログスィッチと、画像信号線と、信号線と、走査線を有し、
　前記センサ部はセンサ薄膜トランジスタ及びフォトダイオードを有する密着型エリアセンサにおいて、
　前記垂直シフトレジスタから前記センサ薄膜トランジスタのゲート電極に、前記走査線を介してゲート信号を供給し、
　前記ゲート信号が供給された前記センサ薄膜トランジスタがオンになり、
　前記フォトダイオードのカソード電極又はアノード電極と前記センサ薄膜トランジスタのソース領域が導通し、
　前記フォトダイオードに光が入射し、
　前記入射した光を前記フォトダイオードで光電変換してデータを発生させ、
　前記データを画像信号として前記アナログスィッチのソース領域に入力し、
　前記水平シフトレジスタからのゲート信号をアナログスィッチに供給し、
　前記アナログスィッチがオンになり、
　前記画像信号が前記画像信号線から出力されることを特徴とする密着型エリアセンサの駆動方法において、
　前記光源は、赤の光源、緑の光源及び青の光源からなり、
　前記赤の光源、緑の光源及び青の光源のそれぞれを、前記複数のセンサ部が１つの画像を読み取るまでの期間を３つに時分割した期間であるサブフレーム期間ずつ、点灯させることを特徴とした密着型エリアセンサの駆動方法。
【請求項３】
　請求項２において、
　前記光源はＬＥＤからなることを特徴とした密着型エリアセンサの駆動方法。
【請求項４】
　請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記密着型エリアセンサはＯＣＲ機能を有することを特徴とする密着型エリアセンサの駆動方法。
【請求項５】
　請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、
　画像を複数回に分割して読み取り、
　前記分割された読み取られた画像を合成して、前記画像を得ることを特徴とする密着型エリアセンサの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、イメージセンサ機能を有する密着型エリアセンサに関する。特に、マトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成される密着型エリアセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
　近年、紙面上の文字・図画情報や、映像情報等の光信号から画像信号を読み出す、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する固体撮像装置が用いられるようになってきた。この固体撮像装置は、スキャナーやデジタルカメラ等として用いられている。
【０００３】
　ＣＣＤを光電変換素子として用いる固体撮像装置には、ラインセンサと呼ばれるものと、エリアセンサと呼ばれるものとがある。
【０００４】
　図４（ａ）に、ＣＣＤを光電変換素子として有するラインセンサを用いた従来の固体撮像装置の概略図を示す。光源４０１、ラインセンサ４０２、被写体４０３が図に示すように設けられている。
【０００５】
　光源４０１およびラインセンサ４０２を、走査方向に、同じ速度で被写体４０３上をスキャンさせる。光源４０１から照射された光が被写体４０３上で反射され、反射した光がラインセンサ４０２によって読みとられ、画像信号に変換される。
【０００６】
　図４（ｂ）にラインセンサ４０２の概略図を示す。ラインセンサ４０２はＣＣＤ４０４、光学系４０５からなっている。ＣＣＤ４０４は複数の小さなＣＣＤ（マルチチップ）から構成されている。ラインセンサ４０２に入射した光は光学系４０５によって焦点を合わされ、ＣＣＤ４０４に入射する。ＣＣＤ４０４に入射した光は、電気信号としての画像信号に変換され、画像が読み込まれる。
【０００７】
　このような、受光部分がラインセンサの従来の固体撮像装置の場合、ラインセンサを被写体上でスキャンする必要がある。しかし人の手でスキャンする場合、一定方向にスキャンするのが困難である。また機械によってラインセンサをスキャンさせる場合、スキャンするためのモーター等を設けるため、固体撮像装置自体の小型化、薄型化、軽量化が妨げられ、消費電力も抑えることができず、振動にも弱いという問題が浮上してくる。
【０００８】
　またこのような、受光部分がラインセンサである従来の固体撮像装置の場合、ＣＣＤは基板としてシリコン基板を用いている。そのため、ラインセンサに備え付けられたＣＣＤと被写体との間に、被写体の画像を読み込むための光を入射させることが必要となる。そのためラインセンサに設けられたＣＣＤと被写体との間に、読みとるべき像の焦点を合わせるための光学系４０５が必要となり、固体撮像装置自体の小型化、薄型化、軽量化が妨げられる原因となっている。
【０００９】
　一方、ラインセンサに対して、ＣＣＤを光電変換素子として設けたエリアセンサを有する固体撮像装置もある。ＣＣＤを光電変換素子として設けたエリアセンサは、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に用いられている。
【００１０】
　受光部分がエリアセンサの固体撮像装置の場合、ラインセンサと異なり被写体上を受光部分でスキャンする必要はない。しかし、ラインセンサと同じくＣＣＤはシリコン基板上に形成されるため、エリアセンサに設けられたＣＣＤと被写体との間に、被写体の画像を読み込むための光を入射させることが必要になる。そのため読みとるべき像の焦点を合わせるための光学系が必要となり、固体撮像装置自体の小型化、薄型化、軽量化が妨げられる。
【００１１】
　またシリコン基板の大きさは限られてくるので、ＣＣＤの場合、大面積のエリアセンサを形成することは難しい。
【００１２】
　また従来の固体撮像装置では、ＣＣＤの各画素の上部に備えられた赤、緑、青のカラーフィルターを白色光が通ることによって、カラーの画像を読み取っていた。つまり赤、緑、青のカラーフィルターにそれぞれ対応する３つの画素が、１つの画素としてカラーの画像を読み取っていた。そのためこの従来の方式では、解像度が実際の解像度の３分の１になっていた。たとえばエリアセンサが、ＶＧＡのカラー画像（６４０×４８０）を読み取るためには、（６４０×３×４８０）の画素が必要であった。また、エリアセンサがＳＶＧＡのカラー画像（８００×６００）を読み取るためには、（８００×３×６００）の画素が必要であった。このように従来の方法では、実際の画素数の１／３の解像度でしか画像を読み取ることができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
　以上のように、従来の、ＣＣＤを光電変換素子として用いる固体撮像装置は、小型化、薄型化、軽量化が難しく、かつ振動に弱いものであった。
【００１４】
　本願発明は上記の実情に省みてなされたもので、小型、薄型、軽量であり、かつ振動に強い密着型エリアセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
　本願発明は上記課題を解決するために、ガラス、石英等の透光性の基板上にマトリクス状に配置された、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びフォトダイオードを有するセンサ部が設けられた密着型エリアセンサを形成する。上記構成とすることで、エリアセンサと被写体との間に被写体の画像を読み込むための光を入射させて、読み取るべき像の焦点を合わせるための複雑な光学系を設ける必要がなくなり、密着型エリアセンサ自体の小型化、薄型化、軽量化が実現する。
【００１６】
　またマトリクス状に配置された薄膜トランジスタを有する密着型エリアセンサは、ラインセンサの場合と違って、被写体上でスキャンをする必要がなく、操作が簡易になる。そしてスキャンするためのモーター等を設ける必要がなく、密着型エリアセンサ自体の小型化、薄型化、軽量化が実現可能になり、消費電力も抑えることができ、振動にもより強くなる。
【００１７】
　また密着型エリアセンサ以外の周辺回路も、密着型エリアセンサと同一基板上に薄膜トランジスタを用いて形成することが可能になる。これにより密着型エリアセンサのいっそうの小型化、薄型化、軽量化が可能になり、より携帯性に優れた密着型エリアセンサを形成することができる。
【００１８】
　また本願発明は光源にＬＥＤを用いることで低消費電力化を実現した。また画像読み取りの駆動方式をＲＧＢ光源切り替え方式とすることで、画像読み取りの解像度を３倍にし、高精細・高画質の画像の読み取りを可能にした。
【００１９】
　さらに大画面の画像を分割して読み取り、ソフト上で分割画面を接続することが可能な構成とした。このため、エリアセンサの読み取り可能な面積よりも大きな大画面の読み取りも可能となった。
【００２０】
　また、読み取った文字をデータ化する構成とした。画像読み取りの解像度を３倍にしたことで、読み取った文字をデータ化する際に、データ化をより確実に、より正確にすることが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
　本願発明では、マトリクス状に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びフォトダイオードを有する密着型エリアセンサを形成することで、密着型エリアセンサ自体の小型化、薄型化、軽量化が実現した。また、被写体上でスキャンする手間を省き、操作を簡易にし、消費電力を抑え、振動にもより強くした。また密着型エリアセンサ以外の周辺回路も薄膜トランジスタで形成することで、密着型エリアセンサと同一基板上に形成することを可能にし、密着型エリアセンサのいっそうの小型化、薄型化、軽量化を可能にし、消費電力を抑えることができ、より携帯性に優れた密着型エリアセンサを形成することができた。
【００２２】
　また本願発明は光源にＬＥＤを用いることで低消費電力化を実現した。また光源の駆動方式をＲＧＢ光源切り替え方式とすることで、画像読み取りの解像度を、従来の各画素にＲ、Ｇ、Ｂいずれかの色のカラーフィルターを設けた構成から比較して３倍に上げ、高精細・高画質の画像の読み取りを可能にした。さらに分割画面を接続することがソフト上で可能な密着型エリアセンサとし、密着型エリアセンサの読み取り可能な面積以上の大画面を読み取ることを可能にした。また、読み取った文字をデータ化をする構成とした。画像読み取りの解像度をＲＧＢ光源切り替え方式によって３倍に上げたことで、読み取った文字をデータ化する際に、データ化がより確実により正確にすることが可能にした。また薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びフォトダイオードを有する密着型エリアセンサを形成することで、基板の大きさが自由になり、大画面の画像を分割して読み取りソフト上で分割画面を接続可能にすることを容易にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
　以下に、本願発明の代表的な実施の形態を示す。本願発明の密着型エリアセンサの横から見た概略図を図１に示す。
【００２４】
　赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）からなる光源としてのＬＥＤ１０１、光散乱層１０２、また光透過性を有するセンサ基板１０３とセンサ部１０４とからなる密着型エリアセンサが図１に示すとおりに設けられており、被写体１０５がセンサ基板１０３のセンサ部１０４が設けられている側に位置している。
【００２５】
　Ｒ、Ｇ、Ｂいずれか１つのＬＥＤ１０１からの光が光散乱層１０２に入射する。入射した光は、光散乱層１０２によってセンサ基板１０３に均一に照射される。センサ基板１０３は光透過性を有しているので、照射された光はセンサ基板１０３を透過し、被写体１０５に到達する。
【００２６】
　被写体１０５に到達した光のうち、被写体１０５に吸収されずに反射した光がセンサ基板１０３に設けられているセンサ部１０４に入射して、電気信号としての画像信号が生成される。
【００２７】
　図２を用いて、センサ基板１０３上に設けられたセンサ部１０４の動作を説明する。センサ基板１０３上に水平シフトレジスタ２０１と、垂直シフトレジスタ２０２と、複数のセンサ部１０４を有する画像読み取り部２０７と、アナログスイッチ２０５と、画像信号線２０６と、信号線２０８と、走査線２０９とが図２に示すように設けられている。センサ部１０４はセンサＴＦＴ２０３及びフォトダイオード２０４を有している。
【００２８】
　垂直シフトレジスタ２０２からセンサＴＦＴ２０３のゲート電極に、走査線２０９を介してゲート信号が供給されると、センサＴＦＴ２０３がオンになり、フォトダイオード２０４のカソード電極又はアノード電極とセンサＴＦＴ２０３のソース領域とが導通する。
【００２９】
　この状態において、フォトダイオード２０４に被写体で反射された光が入射し、フォトダイオード２０４において光電変換によって発生した１画素ずつのデータが、画像信号として信号線２０８を介しアナログスイッチ２０５のソース領域に入力される。そしてアナログスイッチ２０５の薄膜トランジスタのゲート電極に、水平シフトレジスタ２０１からのゲート信号が順次供給されると、アナログスイッチ２０５の薄膜トランジスタが順次オンになり、１画素ずつの画像信号が順に画像信号線２０６から出力される。
【００３０】
　画像信号線２０６から出力された画像信号は、他の周辺回路（メモリ、ＣＰＵなど）に取り込まれる。
【００３１】
　次に本願発明の密着型エリアセンサにおける、画像読み取りの駆動方式について説明する。図１の光源としてのＬＥＤ１０１はＲＧＢ光源切り替え方式で発光する。密着型エリアセンサの画像読み取り部において、全てのセンサ部１０４が１つの画像を読み取るまでの期間を画像１フレーム期間とする。ＲＧＢ光源切り替え方式とは、画像１フレーム期間を３つに時分割し、１／３フレーム期間（サブフレーム期間）ずつ、順にＲ、Ｇ、ＢのバックライトとしてのＬＥＤを点灯させ、１／３フレーム期間（サブフレーム期間）ずつその色に対応する画像を読み取るというものである。
【００３２】
　図３にＲＧＢ光源切り替え方式のタイミングチャートを示す。図３のＲＧＢ光源切り替え方式のタイミングチャートには、画像信号書き込みの開始信号（Ｖsync信号）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）ならびに青（Ｂ）のＬＥＤの点灯タイミング信号（ＲS、ＧSならびにＢS）、および画像信号（ＶＩＤＥＯ）が示されている。Ｔfはフレーム期間である。また、ＴR、ＴG、ＴBは、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＬＥＤ点灯期間である。
【００３３】
　１フレーム期間（Ｔｆ）を時間軸方向に３つに分割したのが、ＴR、ＴG、ＴBのそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＬＥＤ点灯期間である。
【００３４】
　ＲＧＢ光源切り替え方式では、ＬＥＤ点灯期間ＴR期間、ＴG期間およびＴB期間に、それぞれＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤが順に点灯する。赤のＬＥＤの点灯期間（ＴR）に、赤い光が被写体に照射される。照射された赤い光は被写体上で反射されてフォトダイオードに入射し、赤の画像１画面分の画像信号Ｒ１に変換されて画像信号線に供給される。また、緑のＬＥＤの点灯期間（ＴG）には、同様に緑の光が被写体に照射される。そして被写体上で反射された緑の光がフォトダイオードによって緑の画像１画面分の画像信号Ｇ１に変換され、画像信号線に供給される。また、青のＬＥＤの点灯期間（ＴB）には、同様に青の光が被写体に照射される。そして被写体上で反射された青の光がフォトダイオードによって青の画像１画面分の画像信号Ｂ１に変換され、画像信号線に供給される。これらの３回の画像の書き込みにより、１フレームが形成される。
【００３５】
　このＲＧＢ光源切り替え方式による画像の読み取りは、各画素にＲ、Ｇ、Ｂいずれかの色のカラーフィルターを設けた従来の構成から比較して３倍の解像度が得られる。なお、本実施の形態では、光の三原色としてＲ、Ｇ、Ｂを用いているが、本願発明で用いる光の三原色はこの色に限定されない。
【００３６】
　このように本願発明では、マトリクス状に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びフォトダイオードを有する密着型エリアセンサを形成することで、密着型エリアセンサ自体の小型化、薄型化、軽量化を実現した。また被写体上でスキャンする手間を省き、操作を簡易にし、消費電力を抑え、振動にもより強くした。
【００３７】
　また密着型エリアセンサ以外の周辺回路も密着型エリアセンサと同一基板上に形成することを可能にし、密着型エリアセンサのいっそうの小型化、薄型化、軽量化を可能にし、消費電力を抑えることができ、より携帯性に優れた密着型エリアセンサを形成することができた。
【００３８】
　また本願発明は光源にＬＥＤを用いることで低消費電力化を実現した。
【００３９】
　さらに分割画面を接続することがソフト上で可能な密着型エリアセンサとし、密着型エリアセンサの読み取り可能な面積以上の大画面を読み取ることを可能にした。
【００４０】
　また、読み取った文字をデータ化するＯＣＲ機能を有する構成とした。画像読み取りの解像度を、各画素にＲ、Ｇ、Ｂいずれかの色のカラーフィルターを設けた従来の構成から比較して３倍に上げたことで、読み取った文字をデータ化する際に、データ化をより確実に、より正確に行うことを可能にした。
【００４１】
　図５〜図９を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００４２】
　本実施例では、本願発明の密着型エリアセンサが有する薄膜トランジスタの作製方法の一例について、図５〜図７により説明する。ここでは、密着型エリアセンサのセンサ部が有するｎチャネル型ＴＦＴと、密着型エリアセンサの駆動回路が有するｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとからなるＣＭＯＳ回路を同一基板上に作製する例について説明する。
【００４３】
　センサ基板６００１はガラス基板、プラスチック基板、セラミックス基板など透光性を有する基板を用いることができる。勿論、石英基板をもちいることも可能である。
【００４４】
　そして、センサ基板６００１のＴＦＴが形成される主表面には、窒化シリコン膜から成る下地膜６００２と、酸化シリコン膜から成る下地膜６００３とが形成される。これらの下地膜はプラズマＣＶＤ法やスパッタ法で形成されるものであり、センサ基板６００１からＴＦＴの特性を変化させる不純物が半導体層へ拡散することを防ぐために設けてある。そのために、窒化シリコン膜からなる下地膜６００２を２０〜１００ｎｍ、代表的には５０ｎｍの厚さに形成し、さらに酸化シリコン膜ならなる下地膜６００３を５０〜５００ｎｍ、代表的には１５０〜２００ｎｍの厚さに形成すれば良い。
【００４５】
　勿論、下地膜を窒化シリコン膜からなる下地膜６００２または、酸化シリコン膜からなる下地膜６００３のどちらか一方のみで形成しても良いが、ＴＦＴの信頼性を考慮すると２層構造とすることが最も望ましかった。
【００４６】
　下地膜６００３に接して形成される半導体層は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、スパッタ法などの成膜法で形成される非晶質半導体を、レーザー結晶化法や熱処理による固相成長法で結晶化した結晶質半導体を用いることが望ましい。また、前記成膜法で形成される微結晶半導体を適用することも可能である。ここで適用できる半導体材料は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、またシリコンゲルマニウム合金、炭化シリコンがあり、その他にガリウム砒素などの化合物半導体材料を用いることもできる。
【００４７】
　半導体層は１０〜１００ｎｍ、代表的には５０ｎｍの厚さとして形成されるものである。プラズマＣＶＤ法で作製される非晶質半導体膜には１０〜４０atom％の割合で膜中に水素が含まれているが、結晶化の工程に先立って４００〜５００℃の熱処理の工程を行い、水素を膜中から脱離させて含有水素量を５atom％以下としておくことが望ましい。また、非晶質シリコン膜をスパッタ法や蒸着法などの他の作製方法で形成しても良いが、膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物元素を十分低減させておくことが望ましい。
【００４８】
　また、下地膜と非晶質半導体膜とは同じ成膜法で形成可能であるので、下地膜６００２と下地膜６００３と、さらに半導体層を連続形成すると良い。それぞれの膜が形成された後、その表面が大気雰囲気に触れないことにより、その表面の汚染を防ぐことができる。その結果、ＴＦＴの特性バラツキを発生させる要因の一つをなくすことができる。
【００４９】
　非晶質半導体膜を結晶化する工程は、公知のレーザー結晶化技術または熱結晶化の技術を用いれば良い。また、触媒元素を用いた熱結晶化の技術により結晶質半導体膜を用いることもできる。さらに、触媒元素を用いた熱結晶化の技術により形成された結晶質半導体膜に対して、ゲッタリングの工程を加えて、前記触媒元素を除去すると優れたＴＦＴ特性を得ることができる。
【００５０】
　こうして形成された結晶質半導体膜上に、第１のフォトマスクを使用して、公知のパターニング法によりレジストマスクを形成し、ドライエッチング法により第１の島状半導体層６００４と、第２の島状半導体層６００５と、第３の島状半導体層６００６を形成した。
【００５１】
　次に、第１の島状半導体層６００４と、第２の島状半導体層６００５と、第３の島状半導体層６００６の表面に、酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とするゲート絶縁膜６００７を形成する。ゲート絶縁膜６００７は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法で形成し、その厚さを１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍとして形成すれば良い。（図５（Ａ））
【００５２】
　そして、第２のフォトマスクにより、第１の島状半導体層６００４のチャネル形成領域が形成される部分と、第２の島状半導体層６００５の全面と、第３の島状半導体層６００６のチャネル形成領域が形成される部分とをそれぞれ覆うレジストマスク６００８、６００９、６０１０を形成した。
【００５３】
　そして、ｎ型を付与する不純物元素を添加することにより第２の不純物領域を形成する工程を行った。結晶質半導体材料に対してｎ型を付与する不純物元素としては、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などが知られているが、ここでは、リンを用い、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行った。この工程では、ゲート絶縁膜６００７を通してその下の第１の島状半導体層６００４と第３の島状半導体層６００６とにリンを添加するために、加速電圧は８０ｋｅＶと高めに設定した。第１の島状半導体層６００４と、第３の島状半導体層６００６とに添加されるリンの濃度は、１×１０16〜１×１０19atoms/cm3の範囲にするのが好ましく、ここでは１×１０18atoms/cm3とした。本実施例では絶縁膜６００７を形成した後にｎ型を付与する不純物をドーピングしたが、絶縁膜６００７を形成する前にレジストマスク６００８、６００９、６０１０を形成し、ドーピングを行っても良い。そして、第１の島状半導体層６００４と、第３の島状半導体層６００６とにリンが添加された領域６０１１、６０１２、６０１３、６０１４が形成された。ここで形成された第２の不純物領域の一部は、ＬＤＤ領域として機能するものである。（図５（Ｂ））
【００５４】
　次にレジストマスク６００８、６００９、６０１０を除去した。レジストマスクを除去するためには、アルカリ性の市販の剥離液を用いても良いが、アッシング法を用いると効果的であった。アッシング法は酸化雰囲気中でプラズマを形成し、そこに硬化したレジストをさらして除去する方法であるが、その雰囲気中に酸素の他に水蒸気を添加しておくと効果的であった。
【００５５】
　そして、ゲート絶縁膜６００７の表面に第１の導電層６０１５を形成した。第１の導電層６０１５は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を主成分とする導電性材料を用いて形成する。そして、第１の導電層６０１５の厚さは１０〜１００ｎｍ、好ましくは１５０〜４００ｎｍで形成すれば良い。（図５（Ｃ））
【００５６】
　第１の導電層６０１５には、例えば、ＷＭｏ、ＴａＮ、ＭｏＴａ、ＷＳｉx（x=2.4<X<2.7）などの化合物を用いることができる。
【００５７】
　Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどの導電性材料は、ＡｌやＣｕに比べ抵抗率が高いが、作製する回路の面積との関係で、１００ｃｍ2程度までならば問題なく使用することができた。
【００５８】
　次に、第３のフォトマスクによりレジストマスク６０１６、６０１７、６０１８を形成した。レジストマスク６０１７は、ｐチャネル型ＴＦＴのゲート電極を形成するためのものであり、レジストマスク６０１６、６０１８はｎチャネル型ＴＦＴのゲート電極を形成するためのものである。
【００５９】
　第１の導電層はドライエッチング法により不要な部分が除去され、第１のゲート電極６０１９、第２のゲート電極６０２０、第３のゲート電極６０２１が形成された。ここで、エッチング後残渣が残っている場合には、アッシング処理すると良かった。このとき第１のゲート電極６０１９は、第２の不純物領域６０１１、６０１２の一部とゲート絶縁膜６００７を介して重なるように形成された。また、第３のゲート電極６０２１は、第２の不純物領域６０１３、６０１４の一部とゲート絶縁膜６００７を介して重なるように形成された。（図５（Ｄ））
【００６０】
　そして、レジストマスク６０１６、６０１７、６０１８を除去した。次に第４のフォトマスクによってレジストマスク６０２２、６０２３が島状半導体層６００４、６００６を覆うように形成された。そしてｐチャネル型ＴＦＴが形成される第２の島状半導体層６００５の一部に、ｐ型を付与する不純物元素を添加して第３の不純物領域６０２４、６０２５を形成する工程を行った。ｐ型を付与する不純物元素としては、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、が知られているが、ここではボロンをその不純物元素として、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いてイオンドープ法で添加した。ここでも加速電圧を８０ｋｅＶとして、２×１０20atoms/cm3の濃度にボロンを添加した。そして、図６（Ａ）に示すようにボロンが高濃度に添加された第３の不純物領域６０２４、６０２５が形成された。
【００６１】
　レジストマスク６０２２、６０２３を除去した後、第５のフォトマスクを用いてレジストマスク６０２９、６０３０、６０３１を形成した。レジストマスク６０２９は第１のゲート電極６０１９を覆って、さらに第２の不純物領域６０１１、６０１２の一部と重なる形で形成されたものであった。レジストマスク６０３１は第３のゲート電極６０２１を覆って、さらに第２の不純物領域６０１３、６０１４の一部と重なる形で形成されたものであった。レジストマスク６０２９および６０３１は、ＬＤＤ領域のオフセット量を決めるものであった。
【００６２】
　また、ここでレジストマスク６０２９、６０３１を使用してゲート絶縁膜６００７の一部を除去して、第１の不純物領域が形成される半導体層の表面を露出させておいても良い。このようにすると、次の工程で実施されるｎ型を付与する不純物元素を添加する工程を効果的に実施することができる。
【００６３】
　そして、ｎ型を付与する不純物元素を添加して第１の不純物領域を形成する工程を行った。そして、ソース領域となる第１の不純物領域６０３２、６０３５とドレイン領域となる第１の不純物領域６０３３、６０３４が形成された。ここでは、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行った。この工程でも、ゲート絶縁膜６００７を通してその下の半導体層にリンを添加するために、加速電圧は８０ｋｅＶと高めに設定した。この領域のリンの濃度はｎ型を付与する第２の不純物元素を添加する工程と比較して高濃度であり、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3とするのが好ましく、ここでは１×１０20atoms/cm3とした。（図６（Ｂ））
【００６４】
　そして、ゲート絶縁膜６００７、第１、第２及び第３のゲート電極６０１９、６０２０、６０２１の表面に第１の層間絶縁膜６０３６、第２の層間絶縁膜６０３７を形成した。第１の層間絶縁膜６０３６は窒化シリコン膜であり、５０ｎｍの厚さで形成された。また第２の層間絶縁膜６０３７は酸化シリコン膜であり、９５０ｎｍの厚さに形成された。また、第２の層間絶縁膜６０３７として、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリルのような有機樹脂膜を用いても良い。
【００６５】
　ここで形成された窒化シリコン膜から成る第１の層間絶縁膜６０３６は次の熱処理の工程を行うために必要なものであった。これは第１、第２及び第３のゲート電極６０１９、６０２０、６０２１の表面が酸化することを防ぐために効果的であった。
【００６６】
　熱処理の工程は、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を活性化するために行う必要があった。この工程は、電気加熱炉を用いた熱アニール法や、エキシマレーザーを用いたレーザーアニール法や、ハロゲンランプを用いたラピットサーマルアニール法（ＲＴＡ法）で行えば良い。しかし、レーザーアニール法は低い基板加熱温度で活性化を行うことはできるが、ゲート電極の下にかくれる領域まで活性化させることは困難であった。従って、ここでは熱アニール法で活性化の工程を行った。加熱処理は、窒素雰囲気中において３００〜７００℃、好ましくは３５０〜５５０℃、ここでは４５０℃、２時間の処理を行った。
【００６７】
　この熱処理の工程において、窒素雰囲気中に３〜９０％の水素を添加しておいても良い。また、熱処理の工程の後に、さらに３〜１００％の水素雰囲気中で１５０〜５００℃、好ましくは３００〜４５０℃で２〜１２時間の水素化処理の工程を行うと良い。または、１５０〜５００℃、好ましくは２００〜４５０℃の基板温度で水素プラズマ処理をしても良い。いずれにしても、水素が半導体層中やその界面に残留する欠陥を補償することにより、ＴＦＴの特性を向上させることができた。
【００６８】
　第１の層間絶縁膜６０３６、第２の層間絶縁膜６０３７はその後、第６のフォトマスクを用い、所定のレジストマスクを形成した後、エッチング処理によりセンサ部のＴＦＴのソース領域と駆動部のＴＦＴのソース領域と、ドレイン領域に達するコンタクトホールが形成された。そして、第２の導電層を形成し、第７のフォトマスクを用いたパターニングの工程によりソース電極６０３８、６０４０、６０４２とドレイン電極６０４１を形成した。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むＡｌ膜３００ｎｍ、Ｔｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続して形成した３層構造の電極として用いた。
【００６９】
　センサ部のｎチャネル型ＴＦＴとなる部分にはチャネル形成領域６０４５、第１の不純物領域６０４３、６０４７、第２の不純物領域６０４４、６０４６が形成された。ここで、第２の不純物領域６０４４、６０４６は、第１のゲート電極６０１９と重なる領域（ＧＯＬＤ領域）６０４４ａ、６０４６ａと、第１のゲート電極６０１９と重ならない領域（ＬＤＤ領域）６０４４ｂ、６０４６ｂがそれぞれ形成された。そして、第１の不純物領域６０４３はソース領域として、第１の不純物領域６０４７はドレイン領域となった。
【００７０】
　駆動部のＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴにはチャネル形成領域６０５３、第１の不純物領域６０５１、６０５５、第２の不純物領域６０５２、６０５４が形成された。ここで、第２の不純物領域は、第３のゲート電極６０２１と重なる領域（ＧＯＬＤ領域）６０５２ａ、６０５４ａと、第３のゲート電極６０２１と重ならない領域（ＬＤＤ領域）６０５２ｂ、６０５４ｂがそれぞれ形成された。そして、第１の不純物領域６０５５はソース領域として、第１の不純物領域６０５１はドレイン領域となった。
【００７１】
　一方、駆動部のＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴは、チャネル形成領域６０４９、第３の不純物領域６０４８、６０５０が形成された。そして、第３の不純物領域６０４８はソース領域として、第３の不純物領域６０５０はドレイン領域となった。（図６（Ｃ））
【００７２】
　次に第３の層間絶縁膜６０５９を形成した。第３の層間絶縁膜６０５９は酸化シリコン膜であり、９５０ｎｍの厚さに形成された。また、第２層間絶縁膜と同様に、第３層間絶縁膜６０５９として有機樹脂膜を用いても良い。次に第８のフォトマスクを用い、所定のレジストマスクを形成した後、エッチング処理によりセンサ部のＴＦＴのドレイン領域に達するコンタクトホールが形成された。そして、第３の導電層を形成し、第９のフォトマスクを用いたパターニングの工程によりセンサ部のＴＦＴのドレイン電極６０３９を形成した。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むＡｌ膜３００ｎｍ、Ｔｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続して形成した３層構造の電極として用いた。
【００７３】
　次に、第３の層間絶縁膜６０５９とセンサ部のｎチャネル型ＴＦＴのドレイン電極６０３９に接して金属膜を形成する。金属膜を成膜をし、パターニングをして、光電変換素子のカソード電極６０５６を形成する。本実施例では、この金属膜にスパッタ法によるアルミニウムを用いたが、その他の金属を用いることができる。例えば、チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜でなる積層膜を用いてもよい。
【００７４】
　次に、光電変換層として機能する、水素を含有する非晶質珪素膜（以下、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜と表記する）を基板全面に成膜をし、パターニングをして、光電変換層６０５７を作製する。次に、基板全面に透明導電膜を形成する。本実施例では透明導電膜として厚さ２００ｎｍのＩＴＯをスパッタ法で成膜する。透明導電膜をパターニングし、アノード電極６０５８を形成する（図７（Ａ））。
【００７５】
　そして、第４の層間絶縁膜６０６０を形成する。第４の層間絶縁膜６０６０を構成する絶縁被膜として、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル等の樹脂膜を形成すると平坦な表面を得ることができるため、好ましい。あるいは積層構造とし、第４の層間絶縁膜６０６０の上層は上記の樹脂膜、下層は酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素等の無機絶縁材料の単層、多層膜を成膜して形成してもよい。本実施例では、絶縁被膜として厚さ０．７μｍのポリイミド膜を基板全面に形成した。以上の工程を経て、図７（Ｂ）に示すような密着型エリアセンサとその駆動部が完成する。
【００７６】
　図５〜図７では、センサ部がｎチャネル型ＴＦＴを有する例について説明したが、本願発明はｐチャネル型ＴＦＴを有していても良く、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを両方有していても良い。また駆動部をｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを相補的組み合わせて成るＣＭＯＳ回路を例にして示したが、駆動部をｎチャネル型ＴＦＴを用いたＮＭＯＳ回路としてもよい。またｐチャネル型ＴＦＴを用いたＰＭＯＳ回路としても良い。
【００７７】
　センサ部のＴＦＴがpチャネル型ＴＦＴである場合、フォトダイオードのドレイン電極６０３９はアノード電極６０５８と接続される方が好ましい。
【実施例２】
【００７８】
　本実施例では、実施例１に示した本願発明の密着型エリアセンサが、大画面を複数に分割し読み取った後、ソフト上で合成する機能について、図８を用いて説明する。
【００７９】
　読み取りたい画面を、密着型エリアセンサが１度で読み取れない場合、読み取りたい画面を複数回に分けて読み取り、読み取った画面をソフト上で合成する必要がある。読み取りたい画面を、密着型エリアセンサの読み取り可能なサイズに分けて読み取る。本実施例では読み取りたい画面を２つに分けて読み取ったが、分けて読み取る数は密着型エリアセンサと画面の大きさの関係によって適宜変える必要がある。そして本実施例では２回に分けて、分割画面８０２ａおよび８０２ｂをそれぞれ密着型エリアセンサで読み取る。
【００８０】
　読み取った分割画面８０２ａおよび８０２ｂをソフト上で合成する。ソフト上での合成は、ソフト側で自動的に境界を合わせることで画面８０３が得られる。この分割画面の合成はソフト側で自動的に行わなくとも、人の手によって分割画面８０２ａおよび８０２ｂを動かし、人の目で確かめながら分割画面８０２ａおよび８０２ｂの境界を合わせることも可能である。
【００８１】
　このようなソフト上での分割画面の合成は、密着型エリアセンサの読み取り可能なサイズよりも大きい画面を読み取ることが可能になる。
【実施例３】
【００８２】
　本実施例では、本願発明のＴＦＴを光電変換素子として設けた密着型エリアセンサにおいて、読み取った文字をデータ化する機能、いわゆるＯＣＲ機能を有する構成とする。本願発明は、画像読み取りの駆動方式をＲＧＢ光源切り替え方式とすることで、各画素にＲ、Ｇ、Ｂいずれかの色のカラーフィルターを設けた従来の構成から比較して、画像読み取りの解像度を３倍にし、高精細・高画質の画像の読み取りを可能にした。画像読み取りの解像度を３倍に上げたことで、読み取った文字をデータ化をする際に、データ化がより確実により正確にすることが可能になる。
【実施例４】
【００８３】
　本願発明のＴＦＴを光電変換素子として設けた密着型エリアセンサの一例として、携帯型ハンドスキャナーについて図９を用いて説明する。
【００８４】
　図９（ａ）は携帯型ハンドスキャナーであり、本体９０１、密着型エリアセンサ９０２、上部カバー９０３、外部接続ポート９０４、操作スイッチ９０５で構成されている。図９（ｂ）は図９（ａ）と同じ携帯型ハンドスキャナーの上部カバー９０３を閉じた図である。
【００８５】
　密着型エリアセンサ９０２で読み込んだ画像のデータを、外部接続ポート９０４から携帯型ハンドスキャナーの外部に接続されている電子機器にデータを送り、ソフト上で画像を補正、合成、編集等を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本願発明の密着型エリアセンサの断面図。
【図２】本願発明の密着型エリアセンサの回路図。
【図３】本願発明のＲＧＢ光源切り替え方式のタイミングチャート。
【図４】従来のＣＣＤを光電変換素子として設けたラインセンサの概略図。
【図５】本願発明の密着型エリアセンサの作製工程を示す図。
【図６】本願発明の密着型エリアセンサの作製工程を示す図。
【図７】本願発明の密着型エリアセンサの作製工程を示す図。
【図８】分割画面をソフト上で合成する機能について説明した図。
【図９】本願発明の携帯型ハンドスキャナーの一例を示す図。
【符号の説明】
【００８７】
１０１　ＬＥＤ
１０２　光散乱板
１０３　センサ基板
１０４　センサ部
１０５　被写体
２０１　水平シフトレジスタ
２０２　垂直シフトレジスタ
２０３　センサＴＦＴ
２０４　フォトダイオード
２０５　アナログスイッチ
２０６　画像信号線
２０７　画像読み取り部
２０８　信号線
２０９　走査線
【図１】
2004015814.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004015814.tif 000007
【図６】
2004015814.tif 000008
【図７】
2004015814.tif 000009
【図８】
2004015814.tif 000010
【図９】
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