(57)【要約】【課題】  製造の容易な多層型撮像素子を提供することを課題とする。【解決手段】  多層型撮像素子は、垂直走査回路及び水平走査回路が形成される基板と、基板上に配設され、第１垂直走査線及び第１水平信号線を有する第１の信号読み出し部と、第１の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第１の波長の光に感度を有する第１光電変換部と、第１光電変換部の上に第１光電変換部とは絶縁されて配設され、第２垂直走査線及び第２水平信号線を有する第２の信号読み出し部と、第２の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第２又は第３の波長の光に感度を有する第２光電変換部と、第２の信号読み出し部の平面視における領域外において、垂直走査回路と第２垂直走査線とを接続する第１接続部と、第２の信号読み出し部の平面視における領域外において、水平走査回路と第２水平信号線とを接続する第２接続部とを含む。【選択図】図２
2013219243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直走査回路及び水平走査回路が形成される基板と、
前記基板上に配設され、第１垂直走査線及び第１水平信号線を有する第１の信号読み出し部と、
前記第１の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第１の波長の光に感度を有する第１光電変換部と、
前記第１光電変換部の上に前記第１光電変換部とは絶縁されて配設され、第２垂直走査線及び第２水平信号線を有する第２の信号読み出し部と、
前記第２の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第２又は第３の波長の光に感度を有する第２光電変換部と、
前記第２の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記垂直走査回路と前記第２垂直走査線とを接続する第１接続部と、
前記第２の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記水平走査回路と前記第２水平信号線とを接続する第２接続部と
を含む、多層型撮像素子。
【請求項２】
前記第２光電変換部は、光の３原色のうち第２の波長の光に感度を有しているとともに、
前記第２光電変換部の上に前記第２光電変換部とは絶縁されて配設され、第３垂直走査線及び第３水平信号線を有する第３の信号読み出し部と、
前記第３の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第３の波長の光に感度を有する第３光電変換部と、
前記第３の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記垂直走査回路と前記第３垂直走査線とを接続する第３接続部と、
前記第３の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記水平走査回路と前記第３水平信号線とを接続する第４接続部と
をさらに含む、請求項１記載の多層型撮像素子。
【請求項３】
前記第１光電変換部は、前記第１の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第１の波長の光に感度を有する第１光電変換膜と、前記第１光電変換膜に積層される第１透明電極とを有し、
前記第２光電変換部は、前記第２の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第２の波長の光に感度を有する第２光電変換膜と、前記第２光電変換膜に積層される第２透明電極とを有し、
前記第３光電変換部は、前記第３の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第３の波長の光に感度を有する第３光電変換膜と、前記第３光電変換膜に積層される第３透明電極とを有する、請求項２記載の多層型撮像素子。
【請求項４】
前記第１透明電極に積層される第１層間絶縁膜と、
前記第２透明電極に積層される第２層間絶縁膜と
をさらに有し、
前記第２の信号読み出し部は、前記第１層間絶縁膜に積層され、前記第３の信号読み出し部は、前記第２層間絶縁膜に積層される、請求項３記載の多層型撮像素子。
【請求項５】
前記第１接続部及び前記第２接続部は、前記第２の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記第１層間絶縁膜を貫通する貫通孔内に形成されるとともに、前記第３接続部及び前記第４接続部は、前記第３の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記第２層間絶縁膜を貫通する貫通孔内に形成される、請求項４記載の多層型撮像素子。
【請求項６】
前記第１層間絶縁膜の端部は、前記第２の信号読み出し部の平面視における領域外において、側面視でテーパー状に形成されており、
前記第１接続部及び前記第２接続部は、前記第２の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記第１層間絶縁膜のテーパー部に沿って形成され、かつ、
前記第２層間絶縁膜の端部は、前記第３の信号読み出し部の平面視における領域外において、側面視でテーパー状に形成されており、
前記第３接続部及び前記第４接続部は、前記第３の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記第２層間絶縁膜のテーパー部に沿って形成される、請求項４記載の多層型撮像素子。
【請求項７】
前記第１の信号読み出し部は、前記第１垂直走査線及び前記第１水平信号線に接続され、前記領域内に配設される第１トランジスタを有し、
前記第２の信号読み出し部は、前記第２垂直走査線及び前記第２水平信号線に接続され、前記領域内に配設される第２トランジスタを有し、
前記第３の信号読み出し部は、前記第３垂直走査線及び前記第３水平信号線に接続され、前記領域内に配設される第３トランジスタを有する、請求項２乃至６のいずれか一項記載の多層型撮像素子。
【請求項８】
前記第１接続部と前記第３接続部は、共通の接続端子を介して前記垂直走査回路に接続される、請求項２乃至７のいずれか一項記載の多層型撮像素子。
【請求項９】
前記第１光電変換膜、前記第２光電変換膜、及び前記第３光電変換膜は、有機材料を含む、請求項２乃至８のいずれか一項記載の多層型撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層型撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高解像度と高感度が要求される放送用ＴＶカメラでは、レンズを通してカメラに入射された光を色分解プリズムで青・緑・赤の光の３原色に分けた後、３枚の撮像素子で受光する、３板カラー撮像方式が用いられている。
【０００３】
しかしながら、色分解プリズムと３枚の撮像素子を含むためにカメラのサイズが大きくなり、レンズを含めたカメラ全体の小型軽量化が困難となる。
【０００４】
撮像素子の小型軽量化を実現するためには、色分解プリズムが必要なく、撮像素子が１枚で済む単板式の撮像素子が望まれる。
【０００５】
小型軽量化を実現した撮像素子として、１枚の撮像素子の画素上に３色、もしくは４色の微小なカラーフィルタをモザイク状に配置した単板式のカラー撮像素子があり、家庭用のビデオカメラやデジタルカメラでは、この単板式が主流になっている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
単板式の撮像素子における代表的な色配列としては、赤、緑、青の色フィルターを用いたベイヤー配列がある。しかし、３板式の撮像素子と比較すると、赤、緑、青のいずれか１色のみで１画素を形成しているため解像度が悪く、加えて所望の色以外の入射光はカラーフィルタに吸収されてしまうため、光の利用効率も低い。
【０００７】
ベイヤー配列等で問題となる低い解像度は、光の進入方向に３層のフォトダイオードを積層した光電変換部を形成することで改善することができる（例えば、特許文献１参照）。これは、シリコン基板内部への光の進入深さが波長ごとに異なることを利用したものである。すなわち、光照射面から最も浅い位置にあるシリコンフォトダイオードで青色を検知し、中間のシリコンフォトダイオードで緑色を検知し、最も深い位置にあるシリコンフォトダイオードで赤色を検知する。
【０００８】
しかしながら、このように受光部にシリコンフォトダイオードを用いた構成では、青色検知用のフォトダイオードにおいても緑色、赤色を一定の割合で吸収しているため、色分解特性が不十分となる。
【０００９】
さらに、信号読み出し部が受光面と同一平面状に形成されるため、受光面に対する受光部の比率（開口率）が１００％に至らず、光の利用効率も十分ではない。
【００１０】
以上の課題を解決すべく、波長選択性を有する光電変換膜を積層することにより、すなわち、光の３原色のうち青のみに光感度を有する光電変換膜と、緑のみに光感度を有する光電変換膜と、赤のみに光感度を有する光電変換膜を積層することで、光の利用効率が高く高解像度な単板式の積層型の撮像素子を構築することが提案されている。
【００１１】
例えば、有機材料は特定の波長域のみを吸収するといった特徴を有するものが多く、青、緑、赤の３原色それぞれに吸収を持つように分子設計を行なうことにより、それぞれの材料で構成される膜を積層することで単板式の積層型の撮像素子を構築することができる。この方式を用いると、原理的に３板式の撮像素子と同等の色分解特性及び光の利用効率が得られる。
【００１２】
積層したそれぞれの有機光導電膜からの信号読み出しには、主に二つの手法が知られている。
【００１３】
一つ目の手法は、光透過率の高い薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））を信号読み出し回路とし、ＴＦＴを各有機膜層に備える手法である（例えば、特許文献２乃至４参照）。
【００１４】
各画素にＴＦＴスイッチを備え、ＴＦＴは垂直走査線及び水平信号線と接続されており、印加されるパルスによって順番にスイッチされ、各画素の信号電荷が取り出される。この手法では、トランジスタを構成する半導体層に酸化物半導体などのワイドバンドギャップ半導体を適用することで信号読み出し回路の高光透過率を実現している。
【００１５】
ところで、垂直走査線には垂直走査回路が接続され、水平信号線には水平走査回路が接続され、水平信号線から取り出された信号は順次、アンプによる増幅、アナログ信号処理、アナログ−デジタル変換、及びデジタル信号処理が行われる。
【００１６】
これらの走査回路や信号処理回路に関しては、信号読み出し回路と同一平面上に、信号読み出し回路の半導体層と同じ半導体を用いて作製すると素子全体の小型化に有効であるが、ワイドバンドギャップ半導体により数１００万画素を超える撮像素子の走査回路や信号処理回路を作製することは難しい。
【００１７】
これらの回路には高速で微細高集積化が容易なシリコン集積回路が適しているため、走査回路、信号処理回路をシリコンチップとして形成し、信号読み出し回路と同平面上に張り付ける、いわゆるチップ・オン・グラス方式が考えられる。
【００１８】
しかしながら、画素の微細高集積化が進むにつれて信号読み出し回路とチップとの接続が難しくなるうえに、３層分のチップを基板上に配置するため、素子小型化の妨げにもなる。
【００１９】
一方、二つ目の手法として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）による読み出し回路を最下層部に集積し、各有機膜層からの信号はビアプラグを介して読み出す手法がある（例えば、特許文献５、６参照）。
【００２０】
この方式では、信号読み出し回路、各走査回路、信号処理回路を、全て最下層のシリコン基板上、又は、シリコン基板内に作製できるため、高集積化が容易であり、素子の小型化を実現できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】「イメージセンサの基礎と応用」、木内雄二著、日刊工業新聞社  １９９１年１２月２５日出版、ｐ．１４５
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】米国特許第５９６５８７５明細書
【特許文献２】特開２００２−２１７４７４号公報
【特許文献３】特開２００５−０５１１１５号公報
【特許文献４】特開２００９−０７１０５７号公報
【特許文献５】特開２００５−２６８６０９
【特許文献６】特開２００６−５４４４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上述の２つめの手法の場合は、画素数と同数のビアプラグを、基板に垂直な方向に形成して画素電極とシリコン基板とを接続することで、各画素で発生した電荷をシリコン基板まで導く必要がある。
【００２４】
このため、最上層以外の２層（最下層と中間層）の有機膜、及び、有機膜に電圧を印加する対向透明電極では、画素数に相当する数のビアプラグが貫通する構造を取らざるを得ず、特に微細高集積化が進んだ場合には製造が極めて困難になるという課題があった。
【００２５】
そこで、本発明は、製造の容易な多層型撮像素子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】
【００２６】
本発明の一局面の多層型撮像素子は、垂直走査回路及び水平走査回路が形成される基板と、前記基板上に配設され、第１垂直走査線及び第１水平信号線を有する第１の信号読み出し部と、前記第１の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第１の波長の光に感度を有する第１光電変換部と、前記第１光電変換部の上に前記第１光電変換部とは絶縁されて配設され、第２垂直走査線及び第２水平信号線を有する第２の信号読み出し部と、前記第２の信号読み出し部の上に配設され、光の３原色のうち第２又は第３の波長の光に感度を有する第２光電変換部と、前記第２の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記垂直走査回路と前記第２垂直走査線とを接続する第１接続部と、前記第２の信号読み出し部の平面視における領域外において、前記水平走査回路と前記第２水平信号線とを接続する第２接続部とを含む。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、製造の容易な多層型撮像素子を提供できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態の多層型撮像素子の平面回路図を示す図である。
【図２】実施の形態の多層型撮像素子１００の断面構造を示す図である。
【図３】図２に示す構造の変形例を示す図である。
【図４】実施の形態の多層型撮像素子１００を示す斜視透視図である。
【図５】実施の形態の多層型撮像素子１００を示す平面図である。
【図６】実施の形態の多層型撮像素子１００を示す平面図である。
【図７】実施の形態の変形例の多層型撮像素子１００における水平信号線１１１、２１１、３１１と、高濃度不純物領域４１、４２、４３とを接続する構造を示す断面図である。
【図８】実施の形態の変形例の多層型撮像素子１００における水平信号線１１１、２１１、３１１と、高濃度不純物領域４１、４２、４３とを接続する構造を示す断面図である。
【図９】実施の形態の変形例の多層型撮像素子１００における水平信号線１１１、２１１と、高濃度不純物領域４１、４２とを接続する構造を示す断面図である。
【図１０】実施の形態の変形例の多層型撮像素子１００における垂直走査線１１２、２１２、３１２と、高濃度不純物領域５１とを接続する構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の多層型撮像素子を適用した実施の形態について説明する。
【００３０】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態の多層型撮像素子の平面回路図を示す図である。実施の形態の多層型撮像素子は、撮像素子を３層積み重ねた構成を有する。
【００３１】
図１には３層のうちの１層である撮像素子１００Ａの構成を示すが、３層の撮像素子の構成はすべて同様であるため、図１には２層目の撮像素子１００Ｂと、３層目の撮像素子１００Ｃの構成要素を示す符号を括弧書きで表す。
【００３２】
撮像素子１００Ａは、主な構成要素として、信号読み出し部１１、光電変換部１２、トランジスタ１４、水平信号線１１１、及び垂直走査線１１２を含む。
【００３３】
また、撮像素子１００Ｂは、主な構成要素として、信号読み出し部２１、光電変換部２２、トランジスタ１４、水平信号線２１１、及び垂直走査線２１２を含む。
【００３４】
また、撮像素子１００Ｃは、主な構成要素として、信号読み出し部３１、光電変換部３２、トランジスタ１４、水平信号線３１１、及び垂直走査線３１２を含む。
【００３５】
なお、垂直走査回路７は、撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの各々のトランジスタ１４のゲートに独立的にゲート電圧を印加できるように、内部で３つの回路に分かれている。また、水平走査回路８は、撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの各々から信号を独立的に読み出すように内部で３つの回路に分けられている。なお。垂直走査回路７は、必ずしも撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの各々について独立的にゲート電圧を供給するために内部で３つに分けられている必要はなく、撮像素子１００Ａ〜１００Ｃのすべてに対して、同じゲート電圧を印加できるように１つの回路として構成されていてもよい。また、垂直走査回路７及び水平走査回路８を撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの構成要素として捉えてもよい。
【００３６】
垂直走査回路７及び水平走査回路８は、例えば、シリコン基板６の内部に半導体製造技術によって形成される。垂直走査回路７及び水平走査回路８は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit：大規模集積回路）によって構成される。
【００３７】
また、撮像素子１００Ａ〜１００Ｃは、同一構成のトランジスタ１４を含む。
【００３８】
また、信号読み出し部１１、２１、３１、光電変換部１２、２２、３２、トランジスタ１４、水平信号線１１１、２１１、３１１、及び垂直走査線１１２、２１２、３１２は、シリコン基板６の表面上に形成される。
【００３９】
以下、撮像素子１００Ａの構成について説明するが、括弧書きで符号を示す撮像素子１００Ｂ、１００Ｃの構成は撮像素子１００Ａと同様である。
【００４０】
シリコン基板６には、水平走査回路８及び垂直走査回路７が形成されており、水平走査回路８には水平信号線１１１が接続され、垂直走査回路７には垂直走査線１１２が接続される。垂直走査線１１２と水平信号線１１１で囲まれた領域が１画素となるため、図１には撮像素子１００Ａのうちの９画素分の領域を模式的に示している。
【００４１】
１画素には少なくとも１つのトランジスタ１４が配設される。トランジスタ１４のゲートは垂直走査線１１２に接続され、ソースは水平信号線１１１に接続される。また、トランジスタ１４のドレインは、１画素の領域で区切られた透明画素電極（図示せず）と接続される。
【００４２】
信号読み出し部１１は、垂直走査線１１２、水平信号線１１１、トランジスタ１４、及び透明画素電極で構成される。信号読み出し部１１は、入射光像がシリコン基板６に垂直な方向（図面に垂直な方向）から入射する場合の受光部となり、受光部内にある垂直走査線１１２、水平信号線１１１、トランジスタ１４、及び透明画素電極は、すべて透明である。
【００４３】
光電変換部１２は、信号読み出し部１１の上に形成される。光電変換部１２の対向透明電極（図示せず）には光電変換部１２に電圧を印加する電源１３が接続される。
【００４４】
図１では説明の便宜上、光電変換部１２及び電源１３は各画素で独立に示してあるが、実際はすべての画素領域について一つの光電変換部１２が連続的に形成され、１つの電源１３から光電変換部１２に電圧が印加される。なお、図１には多層型撮像素子に３層含まれる撮像素子のうちの１層の撮像素子１００Ａのみを示すが、各撮像素子は同様の構成を有しており、各撮像素子の光電変換部１２には、別々の電源１３から電圧が印加される。
【００４５】
ここで、撮像素子１００Ａの動作について説明する。光電変換部１２には一定の電圧が電源１３から印加される。入射光像がシリコン基板６に垂直な方向（図面に垂直な方向）から入射すると、光電変換部１２で入射光量に応じた電荷が発生し、電荷は一定期間光電変換部１２内に蓄積される。
【００４６】
ここで、垂直走査回路７により、ある垂直走査線が選択されると、その走査線に接続しているトランジスタ１４がオンになり、トランジスタ１４がオンになった画素内に蓄積された電荷が水平信号線１１１に移動する。その後、水平信号線１１１を水平走査回路８により選択することで、電荷が水平走査回路８を通じてシリコン基板６の信号処理回路（図示せず）へと転送される。
【００４７】
なお、図１では、トランジスタ１４の数は各画素で１つとしたが、画素内で電荷を増幅する場合等には、各画素に複数のトランジスタ１４を配置してもよい。
【００４８】
図２は、実施の形態の多層型撮像素子１００の断面構造を示す図である。図２に示す断面は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面である。
【００４９】
図２に示す多層型撮像素子１００は、撮像素子１００Ａ、撮像素子１００Ｂ、及び撮像素子１００Ｃを含む。
【００５０】
撮像素子１００Ａ、撮像素子１００Ｂ、及び撮像素子１００Ｃは、シリコン基板６の上に積層されている。撮像素子１００Ａ、撮像素子１００Ｂ、撮像素子１００Ｃがシリコン基板６の上に積層される方向は、シリコン基板６の表面に対して垂直な方向である。また、撮像素子１００Ａ、撮像素子１００Ｂ、撮像素子１００Ｃは、それぞれ、シリコン基板６の表面に平行な方向に積層されている。
【００５１】
図２に示すように、撮像素子１００Ａは、水平信号線１１１、光電変換部１２、及び層間絶縁膜１５を含む。図２に示す断面は、水平信号線１１１に平行な図１に示すＡ−Ａ矢視断面であるため、図２には水平信号線１１１を示す。水平信号線１１１は、信号読み出し部１１（図１参照）に含まれる構成要素である。
【００５２】
なお、図１においてＡ−Ａ断面に直角な方向（垂直走査線１１２に平行な方向）の断面には、水平信号線１１１の代わりに垂直走査線１１２が現れる。
【００５３】
撮像素子１００Ｂは、水平信号線２１１、光電変換部２２、及び層間絶縁膜２５を含む。図２に示す断面は、水平信号線２１１に平行な図１に示すＡ−Ａ矢視断面であるため、図２には水平信号線２１１を示す。水平信号線２１１は、信号読み出し部２１（図１参照）に含まれる構成要素である。
【００５４】
なお、図１においてＡ−Ａ断面に直角な方向（垂直走査線２１２に平行な方向）の断面には、水平信号線２１１の代わりに垂直走査線２１２が現れる。
【００５５】
撮像素子１００Ｃは、水平信号線３１１、光電変換部３２、及び保護膜３５を含む。図２に示す断面は、水平信号線３１１に平行な図１に示すＡ−Ａ矢視断面であるため、図２には水平信号線３１１を示す。水平信号線３１１は、信号読み出し部３１（図１参照）に含まれる構成要素である。
【００５６】
なお、図１においてＡ−Ａ断面に直角な方向（垂直走査線３１２に平行な方向）の断面には、水平信号線３１１の代わりに垂直走査線３１２が現れる。
【００５７】
図２において、撮像素子１００Ａの水平信号線１１１は、シリコン基板６に高濃度に不純物を添加した領域（高濃度不純物領域）４１に接続され、撮像素子１００Ｂの水平信号線２１１は、シリコン基板６の高濃度不純物領域４２に接続され、撮像素子１００Ｃの水平信号線３１１は、シリコン基板６の高濃度不純物領域４３に接続される。
【００５８】
これらのうち、撮像素子１００Ｂ、撮像素子１００Ｃの水平信号線２１１、３１１は、それぞれ、信号読み出し部２１、３１（図１参照）の領域の外側まで延伸され、接続部２１１Ａ、３１１Ａを介して、シリコン基板６に形成された高濃度不純物領域４２、４３に接続される。
【００５９】
また、撮像素子１００Ａの水平信号線１１１は、信号読み出し部１１（図１参照）の端部で接続部１１１Ａを介して、シリコン基板６に形成された高濃度不純物領域４１に接続される。すなわち、撮像素子１００Ａの水平信号線１１１は、信号読み出し部１１（図１参照）の領域の内部で、接続部１１１Ａを介してシリコン基板６に形成された高濃度不純物領域４１に接続される。
【００６０】
従って、図２では、接続部２１１Ａ、３１１Ａは、信号読み出し部２１、３１（図１参照）の領域の外側に位置し、水平信号線１１１は、信号読み出し部１１（図１参照）の領域の内部に位置する。
【００６１】
ここで、以下では、信号読み出し部１１、２１、３１（図１参照）の領域を受光層の領域と称する。
【００６２】
高濃度不純物領域４１、４２、４３の上には、各種金属で形成される端子（パッド）を設けてもよい。撮像素子１００Ａの高濃度不純物領域４１は、水平信号線１１１の終端直下に配置することもできる。この場合は、接続部１１１Ａを設けずに、水平信号線１１１の端部を高濃度不純物領域４１と直接接続してもよい。
【００６３】
高濃度不純物領域４１、４２、４３は、それぞれ、シリコン基板６内の水平走査回路８（図１参照）と接続される。図２では、水平信号線１１１、２１１、３１１とシリコン基板６との接続について示したが、垂直走査線１１２、２１２、３１２とシリコン基板６との接続についても同様である。
【００６４】
このように、受光層の支持基板を兼ねるシリコン基板６に垂直走査回路７及び水平走査回路８を集約し、受光層の領域の外側で撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの水平信号線１１１、２１１、３１１と垂直走査線１１２、２１２、３１２とを接続することで、シリコン基板６を利用することができ、かつ、撮像素子１００Ａ〜１００Ｃを垂直方向に貫通する、例えば従来のビアプラグのような配線が受光層の領域内に存在しない多層型撮像素子１００を実現することができる。
【００６５】
なお、図２では、水平信号線１１１、２１１、３１１と水平走査回路８とを接続する高濃度不純物領域４１、４２、４３、及び、水平走査回路１１２、２１２、３１２と垂直走査回路７を接続する高濃度不純物領域を受光層の領域外の一方側に集約した構造について説明したが、受光層の領域外の両側に交互に配置して、高濃度不純物領域を振り分けて配置することもできる。
【００６６】
図３は、図２に示す構造の変形例を示す図である。図３には、撮像素子１００Ａと撮像素子１００Ｃの水平信号線１１１、１１３を図３中の片側（左側）に、撮像素子１００Ｂの水平信号線２１１を他方の側（右側）に延伸した構造を示す。
【００６７】
図３に示す構造を取ることで、多層型撮像素子１００の小型化を進めた場合に、それぞれの高濃度不純物領域４１、４２、４３の間隔にある程度の余裕を持って設計できるとともに、垂直方向に延びた接続部１１１Ａ、２１１Ａ，３１１Ａの多層化（図中横方向における多層化）を避けることができるため、電気的な絶縁性能を向上させることができる。
【００６８】
図４は、実施の形態の多層型撮像素子１００を示す斜視透視図である。説明の便宜上、図４には、撮像素子１００Ａ、撮像素子１００Ｂ、撮像素子１００Ｃのうちの最上層である撮像素子１００Ｃの構成を主に示す。また、図４では、撮像素子１００Ｃのうちの保護膜３５を省略する。
【００６９】
光電変換部３２は、光電変換膜３２１と対向透明電極３２２を有する。図４では、理解しやすさのために、光電変換膜３２１を透視的に示す。対向透明電極３２２には電源３３が接続される。
【００７０】
光電変換膜３２１の下側には、水平信号線３１１と垂直走査線３１２が互いに直交するように、配列されている。水平信号線３１１は、接続部３１１Ａを介して、シリコン基板６の内部に形成される水平走査回路８に接続されている。
【００７１】
同様に、垂直走査線３１２は、接続部３１２Ａを介して、シリコン基板６の内部に形成される垂直走査回路７に接続されている。なお、図４には、電流の流れる方向を矢印で示す。
【００７２】
また、図４では、接続部３１１Ａと水平走査回路８との間の高濃度不純物領域４３を省略する。同様に、図４では、接続部３１２Ａと水垂直走査回路７との間の高濃度不純物領域を省略する。
【００７３】
なお、水平信号線３１１と垂直走査線３１２は、図示しないトランジスタ１４（図１参照）とともに、信号読み出し部３１を構成する。
【００７４】
接続部３１１Ａ、３１２Ａは、信号読み出し部３１の領域の外側に配設されている。これは、信号読み出し部３１が構築する受光層の領域の内部に接続部３１１Ａ、３１２Ａが入らないようにすることにより、受光率を向上させるためである。
【００７５】
次に、対向透明電極３２２と電源３３の接続関係について述べる。
【００７６】
図５は、実施の形態の多層型撮像素子１００を示す平面図である。図５の平面図には、理解しやすさのために、撮像素子１００Ｃの構成のみを透視的に示し、撮像素子１００Ａと撮像素子１００Ｂ、及び撮像素子１００Ａと撮像素子１００Ｂに接続される構成要素を省略する。
【００７７】
実施の形態の多層型撮像素子１００の画素数は、水平方向にｎ画素、垂直方向にｍ画素でｎ×ｍ画素を表している（ｎ、ｍは任意の整数）。
【００７８】
光電変換膜３２１及び対向透明電極３２２は、信号読み出し部３１の上に形成される。また、シリコン基板６には、水平走査回路８と接続部３１１Ａを接続する高濃度不純物領域４３と、垂直走査回路７と接続部３１２Ａを接続する高濃度不純物領域５３とが形成される。高濃度不純物領域４３、５３には、それぞれ、接続部３１１Ａ、３１２Ａが接続され、接続部３１１Ａ、３１２Ａには、それぞれ、水平信号線３１１、垂直走査線３１２が接続される。
【００７９】
なお、図５では、理解しやすくするために、接続部３１１Ａ、３１２Ａを図４よりも少し長く示してある。接続部３１１Ａ、３１２Ａは、信号読み出し部３１の領域（受光層の領域）の外にあればよく、図４に示すように、シリコン基板６に対して垂直に形成されていてもよいが、信号読み出し部３１の領域（受光層の領域）の外に向かって斜めに形成されていてもよい。
【００８０】
対向透明電極３２２は、図５に示す通り、光電変換膜３２１の上に、少なくとも信号読み出し部３１の領域全体（受光層の領域全体）を覆う１枚の膜として配置される。対向透明電極３２２に接続部３２２Ａを介して電圧を供給するための高濃度不純物領域４３ａは、１か所でよく、通常はシリコン基板６の上に形成される。
【００８１】
図５では、水平走査回路８用の高濃度不純物領域４３のｎ番目の領域と並ぶように高濃度不純物領域４３ａを配置した場合を示す。高濃度不純物領域４３ａを配置する場所は、図５に示す場所に限らないが、水平信号線３１１や垂直走査線３１２と透明対向電極３２２が接触しないように配置すればよい。なお、高濃度不純物領域４３ａは、接続部４３と同様の高濃度不純物領域で構成すればよい。
【００８２】
図６は、実施の形態の多層型撮像素子１００を示す平面図である。図６の平面図には、図５の平面図に加えて、撮像素子１００Ｂに接続される接続部２１１Ａ、２１２Ａを示す。なお、説明の便宜上、接続部３１１Ａ、３１２Ａ、３２２Ａを図５に示す接続部３１１Ａ、３１２Ａ、３２２Ａよりも長く示す。
【００８３】
図６において、信号読み出し部１１、２１（図１参照）は、信号読み出し部３１の真下に位置し、同一の大きさを有するため、信号読み出し部３１（１１、２１）と示す。信号読み出し部１１、２１に含まれる水平信号線１１１、２１１、垂直走査線１１２、２１２は、それぞれ、水平信号線３１１、垂直走査線３１２の真下に位置するため、水平信号線３１１（１１１、２１１）、垂直走査線３１２（１１２、２１２）と示す。
【００８４】
また、光電変換部１２、２２（図２参照）は、光電変換部３２と同様に、光電変換膜１２１、２２１と対向透明電極１２２、２２２を有し、それぞれ、光電変換部３２、光電変換膜３２１、対向透明電極３２２の真下に位置する。このため、光電変換部３２（１２、２２）、光電変換膜３２１（１２１、２２１）、対向透明電極３２２（１２２、２２２）と示す。
【００８５】
水平信号線２１１及び垂直走査線２１２は、それぞれ、接続部２１１Ａ及び２１２Ａを介して、水平走査回路８及び垂直走査回路７に接続される。より具体的には、接続部２１１Ａ及び２１２Ａは、それぞれ、高濃度不純物領域４２、５２を介して、水平走査回路８及び垂直走査回路７に接続される。
【００８６】
撮像素子１００Ａの対向透明電極１２２は、接続部１２２Ａによって高濃度不純物領域４１ａに接続され、撮像素子１００Ｂの対向透明電極２２２は、接続部２２２Ａによって高濃度不純物領域４２ａに接続される。
【００８７】
なお、水平信号線１１１に接続される接続部１１１Ａが接続される高濃度不純物領域４１と、垂直走査線１１２に接続される接続部が接続される高濃度不純物領域とは、信号読み出し回路２１、３１の領域の直下にあるため、図示を省略する。
【００８８】
また、説明の便宜上、撮像素子１００Ｃの水平信号線３１１に接続される接続部３１１Ａ、垂直走査線３１２に接続される接続部３１２Ａ、対向透明電極３２２に接続される接続部３２２Ａを、それぞれ、撮像素子１００Ｂの水平信号線２１１に接続される接続部２１１Ａ、垂直走査線２１２に接続される接続部２１２Ａ、対向透明電極２２２に接続される接続部２２２Ａより細く示すが、実際は同一の太さでよい。
【００８９】
多層型撮像素子１００の設計によっては、撮像素子１００Ａの対向透明電極１２２を接続する高濃度不純物領域４１ａを信号読み出し回路１１、２１、３１の領域の端部の直下に配置することができない場合がある。そのようなときは、図６に示すように信号読み出し部１１、２１、３１の領域の外側に適宜配置することができる。
【００９０】
なお、以上では、高濃度不純物領域４１ａ、４２ａ、４３ａを水平走査回路８の側部に配置したが、垂直走査回路７の側部に配置してもよく、その他シリコン基板６上の任意の場所に配置することができる。
【００９１】
次に、実施の形態の多層型撮像素子１００の製造方法について詳細に説明する。この製造方法に関しては、適宜図１乃至６を参照されたい。
【００９２】
シリコン基板６は、ｐ型又はｎ型のシリコン基板のいずれも使用することができる。シリコン基板６の内部には、垂直走査回路７、水平走査回路８が形成されており、さらに、水平走査回路８を介して読み出した信号を処理する信号処理回路が形成されていてもよい。
【００９３】
まず、垂直走査回路７と垂直走査線１１２、２１２、３１２とを接続する高濃度不純物領域５１、５２、５３、及び水平走査回路８と水平信号線１１１、２１１、３１１を接続する高濃度不純物領域４１、４２、４３を、高濃度の不純物のイオン注入によりシリコン基板６に作製する。
【００９４】
次に、基板６上に、撮像素子１００Ａの信号読み出し部１１を形成する。信号読み出し部１１は、図１に示すトランジスタ１４、水平信号線１１１、及び垂直走査線１１２に加えて、各画素領域に区切られた透明画素電極を含む。トランジスタ１４としては薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成すればよい。
【００９５】
ここで、トランジスタ１４を形成する半導体は、特に撮像素子１００Ｂ、撮像素子１００Ｃの信号読み出し部２１，３１については、撮像素子１００Ｂ、撮像素子１００Ｃの内部に入射した光を透過することはもちろん、可視域の光吸収によりトランジスタ１４のスイッチング応答が変化することを防ぐために、およそ３．０ｅＶ以上のバンドギャップを有する材料を用いる必要がある。
【００９６】
しかしながら、撮像素子１００Ａの信号読み出し部１１には、理論的には光は到達しないため、上述のような特性を求める必要はない。このため、撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの信号読み出し部１１〜３１の信号読み出し回路としてのトランジスタ１４の特性を揃えることができる場合には、撮像素子１００Ａの信号読み出し部１１をシリコン基板６で作製してもよい。
【００９７】
また、撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの信号読み出し回路の特性を揃えるために、撮像素子１００Ａの信号読み出し部１１を、撮像素子１００Ｂ、１００Ｃの信号読み出し部２１、３１と同様に、およそ３．０ｅＶ以上のバンドギャップを有する材料を用いて作製してもよく、本例ではそのように説明する。
【００９８】
およそ３．０ｅＶ以上のバンドギャップを有する半導体材料としては酸化亜鉛（ＺｎＯ）やアモルファス酸化物半導体（インジウム・ガリウム・酸化亜鉛）等を挙げることができる。
【００９９】
また、各種有機半導体を用いることも可能である。トランジスタ１４のソース電極、ドレイン電極には、各種金属を用いることができるが、ＴＦＴの光の透過率（開口率）を高めたい場合には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＴＯ）等の透明電極を用いることもできる。
【０１００】
画素に分離された透明画素電極は、光透過性が要求されるため、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＴＯ）等の透明導電性材料を用いるとよい。信号読み出し回路１１の微細化は、フォトリソグラフィー法が好適である。
【０１０１】
水平信号線１１１及び垂直走査線１１２は、信号読み出し部１１の領域の外側まで延伸させ、それぞれ高濃度不純物領域４１、５１上に到達させることでシリコン基板６に形成される水平走査回路８及び垂直走査回路７に接続される。なお、水平信号線１１１及び垂直走査線１１２のうち、信号読み出し部１１の領域の外側に位置する部分を接続部１１１Ａ、１１２Ａと称す。
【０１０２】
水平信号線１１１及び垂直信号線１１２の材料としては、アルミニウム、バナジウム、金、銀、白金、鉄、コバルト、炭素、ニッケル、タングステン、パラジウム、マグネシウム、カルシウム、スズ、鉛、チタン、モリブデン、イットリウム、リチウム、ルテニウム、マンガン等の金属及びそれらの合金等各種金属を用いることができるが、トランジスタ１４として用いるＴＦＴの光の透過率（開口率）を高めたい場合には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＴＯ）等の透明導電性材料を用いることもできる。
【０１０３】
光電変換膜１２１は、有機光電変換膜が好適である。光電変換膜１２１を構成する有機光電変換材料に求められる条件としては、光の３原色のうち、後述する撮像素子１００Ｂ、撮像素子１００Ｃの光電変換膜２２１、３２１が吸収しない色の光に感度を持つ必要がある。
【０１０４】
一例として、青のみに感度を有する有機材料としてはクマリン誘導体、緑のみに感度を有する有機材料としてはキナクリドン誘導体、赤のみに感度を有する有機材料としてはフタロシアニン誘導体が一例として挙げられるが、それ以外にも、アクリジン、クマリン、キナクリドン、シアニン、スクエアリリウム、オキサジン、キサンテントリフェニルアミン、ベンジジン、ピラゾリン、スチリルアミン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、カルバゾール、ポリシラン、チオフェン、ポリアミン、オキサジアゾール、トリアゾール、トリアジン、キノキサリン、フェナンスロリン、フラーレン、アルミニウムキノリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾール、ポリチオール、ポリピロール、ポリチオフェン及びこれらの誘導体等を単独で、又は、これらに代表される有機材料を２種類以上混合あるいは積層することで、青、緑、又は赤色光のみに感度を有する光電変換膜（１２１、２２１、３２１）を形成することが可能である。
【０１０５】
さらには、光電変換膜１２１、２２１、３２１における暗電流（光未照射時で観測される電流）の低減や光電変換膜１２１、２２１、３２１の量子効率の向上のために、電子輸送材料、正孔輸送材料、電子ブロッキング材料、正孔ブロッキング材料等上記材料を混合又は積層することで、光電変換膜１２１、２２１、３２１を形成することも可能である。
【０１０６】
有機材料性の光電変換膜１２１、２２１、３２１の膜厚は、５０ｎｍから１μｍの間が好適であるが、光吸収が極大となる波長での吸収率として、９０％以上、すなわち、吸光度Ａ（Ａ＝−ｌｏｇ（透過率））にして１．０以上を有することが望ましい。
【０１０７】
対向透明電極１２２は、光透過性が要求されるため、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＴＯ）等の透明導電性材料を用いるとよい。
【０１０８】
また、アルミニウム、バナジウム、金、銀、白金、鉄、コバルト、炭素、ニッケル、タングステン、パラジウム、マグネシウム、カルシウム、スズ、鉛、チタン、モリブデン、イットリウム、リチウム、ルテニウム、マンガン等の金属及びこれらの合金を用いて、膜厚２０ｎｍ−８０ｎｍ程度の半透明電極を対向透明電極１２２として形成してもよい。
【０１０９】
また、ポリアセチレン系、ポリアニリン系、ポリピロール系、ポリチオフェン系に代表される導電性高分子を用いて対向透明電極１２２を作製することもできる。この場合は、膜厚は１ｎｍ〜１００ｎｍの間がよい。
【０１１０】
層間絶縁膜１５は、絶縁性及び可視光透過性を有する材料で形成することがよく、封止膜としての性質を併せ持つものが好適である。一例として、酸化ケイ素、酸化窒素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、チッ化ケイ素、チッ化アルミニウム等の無機材料、ポリイミドやポリパラキシレンビニレン等の有機材料等が挙げられる。
【０１１１】
層間絶縁膜１５の厚さは、０．５〜１μｍとするが、層間絶縁膜１５の表面では、シリコン基板６と同等の表面平坦性が要求される。平坦化手法は、種々の方法を用いることができるが、化学機械平坦化手法や、平坦化層の形成が好適である。
【０１１２】
以後、撮像素子１００Ｂの信号読み出し部２１、光電変換部２２、層間絶縁膜２５、撮像素子１００Ｃの信号読み出し部３１、光電変換部３２、絶縁膜３４と順次、形成する。
【０１１３】
ここで、光電変換部２２及び３２を形成する光電変換膜２２１、３２１については、例えば３２１では光の３原色のうちの１つの光に感度があり、残りの２つの光には感度が無く、かつそれらの光を透過する必要がある。
【０１１４】
すなわち、光電変換膜３２１が青色の光に感度がある場合、３２１は緑色と赤色は透過する必要がある。また光電変換部３２１が緑色の光に感度がある場合、青色と赤色を透過する必要がある。また、光電変換膜３２１が赤色の光を検出する場合、青色と緑色を透過する必要がある。また、光電変換膜２２１においては、光の３原色のうち、光電変換膜３２１が感度を持つ色以外の１色の光に感度があり、かつ、少なくとも撮像素子１００Ａの光電変換膜１２１が感度を持つ光を透過する必要がある。これらの条件を満足すれば、光電変換膜１２１、２２１、３２１は各種無機材料で形成してもよい。
【０１１５】
次に、実施の形態の多層型撮像素子１００における各撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの水平信号線１１１、２１１、３１１と、シリコン基板６側に形成される高濃度不純物領域４１、４２、４３とを接続する構造の製造方法について説明する。ここでは、図２及び図３に示した構造の変形例としての構造を用いながら、製造方法について説明する。
【０１１６】
また、ここでは、水平信号線１１１、２１１、３１１と高濃度不純物領域４１、４２、４３との接続構造について説明するが、垂直走査線１１２、２１２、３１２と高濃度不純物領域５１、５２、５３との接続構造は同様の構造を有するため、その説明を省略する。
【０１１７】
図７は、実施の形態の変形例の多層型撮像素子１００における水平信号線１１１、２１１、３１１と、高濃度不純物領域４１、４２、４３とを接続する構造を示す断面図である。
【０１１８】
図７に示す接続構造の作製方法は次のとおりである。まず、水平信号線１１１、垂直走査線１１２、光電変換膜１２１、及び対向透明電極１２２（垂直走査線１１２は図示せず）を形成した後に、層間絶縁膜１５を形成する。ここで、水平信号線１１１は、その端部が高濃度不純物領域４１に接続されるように形成すればよい。
【０１１９】
また、このとき、層間絶縁膜１５を平面視で高濃度不純物領域４３よりも外側の領域にわたって形成する。すなわち、平面視で高濃度不純物領域４３も覆い隠すように層間絶縁膜１５を形成する。
【０１２０】
次に、高濃度不純物領域４２及び４３上に、異方性エッチングにより微細な貫通孔を形成し、これらの貫通孔に導電性材料を埋め込むことで、ビアプラグ２１１Ａと、ビアプラグ３１１Ａ１を形成する。導電性材料は信号線や走査線と同様の材料を適宜使用することができる。
【０１２１】
次に、水平信号線２１１、垂直走査線２１２、光電変換膜２２１、及び対向透明電極２２２（垂直走査線２１２は図示せず）を層間絶縁膜１５の上に形成する。水平信号線２１１は、信号読み出し部２１の領域の外部まで延伸させ、ビアプラグ２１１Ａと接続する。
【０１２２】
次に、層間絶縁膜２５を、層間絶縁膜１５と同じ領域にわたって水平信号線２１１、垂直走査線２１２、光電変換膜２２１、及び対向透明電極２２２（垂直走査線２１２は図示せず）の上に成膜する。
【０１２３】
次いで、異方性エッチングにより高濃度不純物領域４３上に、層間絶縁膜２５を貫く微細な貫通孔を形成し、同貫通孔に導電性材料を埋め込むことで、ビアプラグ３１１Ａ２を形成する。これにより、ビアプラグ３１１Ａ（３１１Ａ１＋３１１Ａ２）が高濃度不純物領域４３の表面から層間絶縁膜２５の上面まで形成される。
【０１２４】
次に、水平信号線３１１、垂直走査線３１２、光電変換膜３２１、及び対向透明電極３２２（垂直走査線３１２は図示せず）を形成する。水平信号線３１１は、信号読み出し部３１の外部にまで延伸し、ビアプラグ３１１Ａと接続する。このようにして撮像素子１００Ｂ、１００Ｃの水平信号線２１１、３１１を高濃度不純物領域４２、４３と結線する。
【０１２５】
最後に、水平信号線３１１、垂直走査線３１２、光電変換膜３２１、及び対向透明電極３２２（垂直走査線３１２は図示せず）の上に保護膜３５を成膜する。なお、保護膜３５を多層型撮像素子１００の封止膜として用いてもよい。この場合は、保護膜３５がシリコン基板６上で、多層型撮像素子１００の上部全体を覆うように構成すればよい。
【０１２６】
以上のように、平面視で信号読み出し部１１〜３１の領域の外側において、水平信号線２１１、３１１をシリコン基板６側に形成される高濃度不純物領域４２、４３を介して、水平走査回路８、垂直走査回路７に接続することができる。なお、水平信号線１１１は、撮像素子１００Ａから撮像素子１００Ｃのうちの最下層の撮像素子１００Ａの最下層にあるため、信号読み出し部１１の領域の内部で高濃度不純物領域４１に接続されてもよい。
【０１２７】
図８は、実施の形態の変形例の多層型撮像素子１００における水平信号線１１１、２１１、３１１と、高濃度不純物領域４１、４２、４３とを接続する構造を示す断面図である。
【０１２８】
図８では、平面視で信号読み出し部１１、２１、３１の領域の外部において、光電変換膜１２１、２２１、３２１、層間絶縁膜１５、２５、および保護膜３５に勾配を持たせている。すなわち、平面視で信号読み出し部１１、２１、３１の領域の外部において、光電変換膜１２１、２２１、３２１、層間絶縁膜１５、２５、および保護膜３５が、いわゆるテーパー型にされている。
【０１２９】
テーパー構造の作製方法としては、逆テーパー型の各種マスクを用いることで材料のまわり込みを利用して形成する手法等があるが、材料によっては自然にテーパー構造に近い形状になることもある。
【０１３０】
テーパー構造の作製方法は次のとおりである。まず、水平信号線１１１、垂直走査線１１２、光電変換膜１２１、及び対向透明電極１２２（垂直走査線１１２は図示せず）を形成した後に、層間絶縁膜１５を、高濃度不純物領域４２の一部の領域（上面の半分を覆う程度の領域）にまでテーパー状に形成する。
【０１３１】
次に、信号読み出し部２１を形成する。水平信号線２１１を、信号読み出し部２１の領域の外部にある高濃度不純物領域４２にまで延伸することで、信号読み出し部２１と高濃度不純物領域４２が接続される。
【０１３２】
以降、同様の作製を繰り返すことにより、撮像素子１００Ｃの信号読み出し部３１を形成する。
【０１３３】
図８では、光電変換膜２２１が信号線２１１及び接続部２１１Ａをすべて覆うようになっているが、少なくとも信号読み出し部２１をすべて覆うように配置してあれば、接続部２１１Ａまですべて覆う必要はない。なお、垂直信号線１１２、２１２、３１２と高濃度不純物領域５１、５２、５３との接続も同様の方法で形成する。
【０１３４】
図９は、実施の形態の変形例の多層型撮像素子１００における水平信号線１１１、２１１と、高濃度不純物領域４１、４２とを接続する構造を示す断面図である。図９に示すのは、光電変換膜２２１、対向透明電極２２２、層間絶縁膜２５、水平信号線３１１等を形成する前の製造工程の途中の状態である。
【０１３５】
図９に示すように、層間絶縁膜１５を高濃度不純物領域４２の手前まで成膜し（層間絶縁膜１５が高濃度不純物領域４２の表面にかからないように、光電変換膜１２１の上にテーパー状に形成し）、水平信号線２１１から接続部２１１Ａを延伸することで、接続部２１１Ａと高濃度不純物領域４２と接続する構造を作製してもよい。
【０１３６】
図９に示す構造では、水平信号線２１１と高濃度不純物領域４２とを接続するビアプラグ２１１Ａ（図７参照）を形成するための微細な貫通孔の作製が不要であり、より簡便に接続が可能になる。
【０１３７】
図１０は、実施の形態の変形例の多層型撮像素子１００における垂直走査線１１２、２１２、３１２と、高濃度不純物領域５１とを接続する構造を示す断面図である。
【０１３８】
垂直走査線１１２、２１２、３１２については、三つの撮像素子１００Ａ〜１００Ｃのそれぞれのトランジスタ１４のゲートに印加する電圧が一定である場合には、三つの撮像素子１００Ａ〜１００Ｃのそれぞれ同位置にある画素を走査する垂直走査線１１２、２１２、３１２で同一の垂直走査用の信号を用いることができる。
【０１３９】
このような場合には、垂直走査線１１２、２１２、３１２を同電位にすることができるので、高濃度不純物領域５１、５２、５３を一つにすることが可能になる。
【０１４０】
このように垂直走査線１１２、２１２、３１２をすべて高濃度不純物領域５１に接続する場合には、垂直走査線１１２の端部を高濃度不純物領域５１に直接接続すると共に、高濃度不純物領域５１の情報の層間絶縁膜１５、２５に貫通孔を形成し、貫通孔内にビアプラグ２１２Ａ、３１２Ａを形成して、垂直走査線２１２、３１２を高濃度不純物領域５１に接続すればよい。
【０１４１】
以上のように、本実施の形態によれば、３板式と同等の解像度、光の利用効率が得られる単板式の積層型撮像素子を提供することができる。
【０１４２】
また、撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの支持基板を兼ねるシリコン基板６の内部に垂直走査回路７、水平走査回路８を集約して形成し、受光層の領域の外側で各撮像素子１００Ａ〜１００Ｃの水平信号線１１１、２１１、３１１と垂直走査線１１２、２１２、３１２とを接続することで、集積度の高い回路を実現できる。
【０１４３】
また、従来のように、受光領域の内部で受光層を垂直方向に貫通する配線（ビアプラグ）を形成する必要がないので、微細高集積化が進んだ場合においても製造の容易な多層型撮像素子を提供することができる。
【０１４４】
以上、本発明の例示的な実施の形態の多層型撮像素子について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１４５】
１００  多層型撮像素子
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  撮像素子
６  シリコン基板
７  垂直走査回路
８  水平走査回路
１１、２１、３１  信号読み出し部
１２、２２、３２  光電変換部
１３、２３、３３  直流電源
１４  トランジスタ
１５、２５  層間絶縁膜
３５  保護膜
４１、４２、４３  高濃度不純物領域
５１、５２、５３  高濃度不純物領域
１１１、２１１、３１１  水平信号線
１１２、２１２、３１２  垂直走査線
１２１、２２１、３２１  光電変換膜
１２２、２２２、３２２  対向透明電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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