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公開番号2024103708
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2024090209,2022126119
出願日2024-06-03,2015-10-22
発明の名称撮像装置及び電子機器
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01L 27/146 20060101AFI20240725BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】撮像性能の優れた撮像装置を提供する。
【解決手段】第1の層と、第2の層と、第3の層のそれぞれが互いに重なる領域を有し、
第1の層および第2の層は、それぞれトランジスタを有し、第3の層は、光電変換素子を
有し、第1の層に形成されるトランジスタのオフ電流は、第2の層に形成されるトランジ
スタよりも小さく、第2の層に形成されるトランジスタの電界効果移動度は、第1の層に
形成されるトランジスタよりも大きい構成とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の層と、第２の層と、第３の層と、を有する撮像装置であって、
前記第１の層、前記第２の層および前記第３の層は、それぞれが互いに重なる領域を有し、
前記第１の層は、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有し、
前記第２の層は、第３のトランジスタおよび第４のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタ乃至前記第４のトランジスタは活性層に酸化物半導体を有し、
前記第３の層は、光電変換素子を有し、
前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第３のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第４のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記光電変換素子の一方の電極は、前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタのオフ電流は、前記第３のトランジスタおよび前記第４のトランジスタよりも小さく、
前記第３のトランジスタおよび前記第４のトランジスタの電界効果移動度は、前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタよりも大きい、撮像装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、酸化物半導体を用いた撮像装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の
一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明
の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・
オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明
の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装
置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を
一例として挙げることができる。
【０００３】
なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、
表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。
【背景技術】
【０００４】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が
注目されている。当該トランジスタは集積回路（ＩＣ）や表示装置のような電子デバイス
に広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体材料として、シリコン系半導体
が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。
【０００５】
例えば、酸化物半導体として酸化亜鉛、またはＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物半導体を用いて
トランジスタを作製する技術が開示されている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００６】
また、特許文献３では、酸化物半導体を有するオフ電流が極めて低いトランジスタを画素
回路の一部に用い、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）回路が作製可能なシリコンを有するトランジスタを周辺回
路に用いる構成の撮像装置が開示されている。
【０００７】
また、特許文献４では、シリコンを有するトランジスタと、酸化物半導体を有するトラン
ジスタと、結晶性シリコン層を有するフォトダイオードを積層する構成の撮像装置が開示
されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００７－１２３８６１号公報
特開２００７－９６０５５号公報
特開２０１１－１１９７１１号公報
特開２０１３－２４３３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
個々のトランジスタに求められる特性は、同一回路内においても異なることがある。例え
ば、イメージセンサの画素の増幅トランジスタは、高いオン電流特性を有することが好ま
しい。また、フォトダイオードと接続される転送トランジスタは、低いオフ電流特性を有
することが好ましい。つまり、性能の優れた撮像装置を形成するには、要求される特性を
有するようにトランジスタを作り分けることが望まれる。
【００１０】
したがって、本発明の一態様では、撮像性能の優れた撮像装置を提供することを目的の一
つとする。異なる材料で形成されたトランジスタを有する撮像装置を提供することを目的
の一つとする。または、異なる材料で形成されたトランジスタが積層された撮像装置を提
供することを目的の一つとする。または、高速動作に適した撮像装置を提供することを目
的の一つとする。または、解像度の高い撮像装置を提供することを目的の一つとする。ま
たは、集積度の高い撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、低消費電力の
撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、低照度下で撮像することができる
撮像装置を提供することを目的の一つとする。または、ダイナミックレンジの広い撮像装
置を提供することを目的の一つとする。または、広い温度範囲において使用可能な撮像装
置を提供することを目的の一つとする。または、高開口率の撮像装置を提供することを目
的の一つとする。または、信頼性の高い撮像装置を提供することを目的の一つとする。ま
たは、新規な撮像装置などを提供することを目的の一つとする。または、新規な半導体装
置などを提供することを目的の一つとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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