BRPI0103203B1 - formador de imagem tendo fotodiodos com porta e método para fabricação do mesmo - Google Patents
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Abstract
patente de invenção: "formador de imagem tendo fotodiodos com porta e método para fabricação do mesmo". formador de imagem de estado sólido é proporcionado, o qual compreende um conjunto de formação de imagem de fotodiodos com porta. o formador de imagem compreende uma pluralidade de pixels de fotossensores dispostos em um conjunto de pixels e cada um dos pixels dos fotossensores inclui um fotodiodo tendo uma parede lateral, a parede lateral tendo uma camada dielétrica de porta disposta sobre ela e uma placa de campo disposta em torno do corpo do fotodiodo. a placa de campo compreende silício amorfo disposto na camada dielétrica de porta e se estende substancial e completamente em torno da parede lateral do referido fotodiodo. a placa de campo é acoplada eletricamente ao eletrodo comum do conjunto de formação de imagem de modo que a placa de campo cria uma campo elétrico em torno do corpo do fotodiodo em correspondência com o potencial do referido eletrodo comum. um método de fabricação do conjunto de fotodiodo com porta também é proporcionado.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FORMADOR DE IMAGEM TENDO FOTODIODOS COM PORTA E MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DO MESMO".
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO O Governo dos Estados Unidos tem certos direitos na presente invenção de acordo com o número de contrato 70NANB5H1099 concedido pelo National Institute of Standards and Technology. A invenção refere-se, de um modo geral a dispositivos formadores de imagem de estado sólido de área e especificamente a dispositivos formadores de imagem tendo dispersão de parede lateral de fotodiodo reduzido.
Dispositivos formadores de imagem de estado sólido são usados para formação de imagem por radiação (por exemplo, raios-X), tais como para uso em diagnósticos médicos. Esses dispositivos formadores de imagem de estado sólido, comumente, compreendem conjuntos de elementos fotossensores com elementos de comutação associados dispostos em fileiras e colunas, com os elementos fotossensores sendo endereçados por fileiras de linhas de varredura (também referidas como linhas de endereço) e colunas de linhas de dados (também referidas como linhas de leitura). Tipicamente, os elementos fotossensores são fotodiodos e os elementos de comutação são transistores de efeito de campo de película fina (FET ou TFTs).
Um dos diversos fatores que podem influenciar o desempenho do formador de imagem de estado sólido é a quantidade ou nível de dispersão de polarização reversa de fotodiodo. Nos dispositivos formadores de imagem de estado sólido aos quais a presente invenção é dirigida, a dispersão de fotodiodos é considerada como tendo dois componentes, a dispersão de parede lateral (das superfícies do fotodiodo com inclinação substancial em relação ao substrato) e dispersão de área (das superfícies de fotodiodos substancialmente paralelas ao substrato).
Em dispositivos formadores de imagem a serem usados em aplicações médicas, os fotodiodos em um pixel representativo, tipicamente, têm, aproximadamente, dimensões quadradas da ordem de cerca de 0,1 a 0,4 mm em comprimento e largura. Nesses tamanhos, o componente de dispersão de parede lateral é da mesma ordem de magnitude que o componente de dispersão de área; desse modo, ambos os componentes contribuem, significativamente, para a dispersão, assim, degradando o desempenho do formador de imagem. Por exemplo, em aplicações radiográficas, o tempo de exposição (entre leituras do conjunto) pode ser tão longo quanto dois (2) segundos e uma dispersão de fotodiodos de mesmo 1pA degradará o desempenho significativamente através da saturação da carga que o fotodiodo é capaz de coletar e através da contribuição para o ruído do formador de imagem e deslocamento associado com a corrente de dispersão. A severidade potencial do problema de fotodiodos é melhor apreciada quando é considerado que os fotodiodos podem operar sob uma polarização comum de cerca de 10V, em uma temperatura um pouco acima da temperatura ambiente devido ao calor gerado pelos componentes eletrônicos circundantes. Ainda, o dispositivo formador de imagem pode ter na ordem de um milhão (1 x 106) de fotodiodos, dos quais uma alta percentagem não deve estar defeituosa a fim de evitar ter um número excessivo de pixels ruins. Portanto, é desejável reduzir a dispersão de polarização reversa dos fotodiodos do formador de imagem até uma extensão praticável, ao mesmo tempo em que evita um aumento no custo e/ ou complexidade do processo de fabricação de formador de imagem e enquanto evita qualquer degradação no desempenho ou na confiabilidade.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Um formador de imagem de estado sólido é proporcionado que compreende um conjunto de fotodiodos com porta. O formador de imagem compreende uma pluralidade de pixels fotossensores dispostos em um conjunto de pixels e cada um dos pixels fotossensores inclui um fotodiodo tendo uma parede lateral, a parede lateral tendo uma camada dielétrica de porta disposta sobre ela e uma placa de campo disposta em torno do corpo do fotodiodo. Um método de fabricação do fotodiodo com porta também é proporcionado.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Essas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão melhor compreendidos quando a descrição detalhada seguinte for lida com referência aos desenhos anexos, em que os numerais de referência semelhantes se referem a componentes semelhantes e em que: As Figuras de 1A - D são vistas de plano de topo substancialmente esquemáticas de um pixel de fotossensor representativo da presente invenção nas várias etapas de um processo de produção.
As Figuras 2A - D são vistas seccionais transversais substancialmente esquemáticas tomadas ao longo das linhas observadas nas Figuras 1A - D, respectivamente.
As Figuras 3A - D são vistas seccionais transversais substancialmente esquemáticas tomadas ao longo das linhas observadas nas Figuras 1A - D, respectivamente.
As Figuras 4 e 5 são vistas seccionais transversais substancialmente esquemáticas do dispositivo ilustrado nas Figuras 2D e 3D, respectivamente, com uma camada final de barreira depositada sobre as superfícies expostas do pixel de fotossensor da presente invenção. A Figura 6 é uma vista em plano de topo substancialmente es-quemática de um pixel de fotossensor representativo de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. A Figura 7 é uma vista seccional transversal substancialmente esquemática tomada ao longo da linha de corte 7 - 7 na Figura 6. A Figura 8 é uma vista seccional transversal substancialmente esquemática tomada ao longo da linha de corte 8 - 8 na Figura 6. A Figura 9 é uma vista seccional transversal substancial mente esquemática de uma ilha de fotodiodos representativos de acordo com a presente invenção. A Figura 10 é um gráfico apresentando dados experimentais ilustrando uma diminuição na dispersão de diodos empregando um dispositivo de acordo com a presente invenção. A Figura 11 é uma vista de plano de um conjunto de formadores de imagens mostrando uma pluralidade de pixels representativos e com as respectivas aberturas de TFT de fotorresistores.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Um formador de imagem de radiação 100 (Figura 11) fabricado de acordo com a presente invenção compreende uma pluralidade de fotodi-odos com porta. O termo "formador de imagem", conforme aqui usado, se refere a um dispositivo de estado sólido que está adaptado para absorver radiação incidente de um comprimento de onda particular (tal como fótons ópticos, raios X ou semelhantes) e gerar um sinal elétrico correspondente à radiação absorvida. Como é conhecido na técnica, tipicamente, os pixels são dispostos em um conjunto tendo um padrão de fileiras e colunas. Como cada pixel 110 é endereçável, individualmente, por respectivas fileiras de linhas de varredura e colunas de linhas de dados, a distribuição espacial da radiação absorvida pelo conjunto também é determinável. O conjunto de fotossenso-res é acoplado, eletricamente, aos circuitos elétricos (não mostrados) situados fora do substrato. Aqueles circuitos amplificam e processam os sinais elétricos gerados pelo conjunto.
Como um exemplo, um conjunto desses pixels pode ser um conjunto formador de imagem luminosa (por exemplo, um conjunto de fotos-sensores, tais como fotodiodos) e pode ser empregado como um formador de imagem de raios X através do acoplamento do conjunto de formadores de imagens luminosas a um cintilador de raios X (que compreende um material que emite fótons ópticos quando a radiação de raios X (ou outro tipo de radiação sendo detectado) é absorvida no cintilador). "Fotodiodos com portas", conforme aqui usado, se refere aos conjuntos de diodos em que há uma faixa (ou correia) de material semicondutor disposta em torno das paredes laterais do corpo do fotodiodo de modo a proporcionar uma "placa de campo" ou meios, quando em operação, de estabelecimento de um campo elétrico em torno do corpo de diodo, de modo a reduzir a dispersão elétrica da paredes laterais do diodo no conjunto. A correia de material semicondutor disposta em torno das paredes laterais do corpo de diodo (com material dielétrico disposto entre o corpo do diodo e a correia de material semicondutor) é tipica e eletricamente acoplada ao anodo do diodo. Essa disposição forma uma "placa de campo" ou estrutura de diodo "com porta" que reduz a dispersão de diodos.
Existe um número de processos pelos quais os conjuntos de fo-tossensores podem ser fabricados; é desejável que os processos de fabricação proporcionem não só componentes no conjunto que distribuem desempenho desejado, mas também que as etapas de fabricação sejam eficientes de um ponto de vista do tempo e dos recursos. À guisa de exemplo e não de limitação, os dispositivos formadores de imagens aqui descritos são produzidos pelo que é referido como um processo formador de imagem ajustado com máscara reduzida, um aspecto do qual é que os corpos de fotodiodos (compreendendo o material semicondutor do diodo) para os respectivos pixels são depositados antes da deposição dos transistores de películas finas associados. O formador de imagem de estado sólido da presente invenção, que tem dispersão de corrente de polarização reversa diminuída, é fabricado em etapas, com as estruturas resultantes das etapas identificadas sendo ilustradas nas Figuras 1A - D e em vista seccionais transversais correspondentes 2A- D e 3A - D. O método de fabricação de máscara reduzida é discutido, de um modo geral, nas patentes norte-americanas 5.399.844; 5.435.608; e 5.480.810; todas as quais são cedidas ao presente cessionário. A presente invenção proporciona modificações no processo para obter a configuração de pixel resultando na redução na dispersão de polarização reversa dos fotodiodos.
Para fins de ilustração e não de limitação, um pixel representativo 110 é ilustrado nas Figuras e a descrição anexa se refere a esse pixel representativo. Os pixels 110 são dispostos, tipicamente, em um substrato 105 (Figuras 1A - 1D). Cada pixel 110 compreende um fotossensor, tal como um fotodiodo 126, conforme aqui mostrado e descrito e um dispositivo de comutação, tal como um transistor de efeito de campo de película fina (FET), também referido como um TFT. Tipicamente, de acordo com processos conhecidos de fabricação, a fabricação de todos os pixels em um substrato 105 que formará um conjunto particular de fotossensores formadores de imagem prossegue simultaneamente.
De acordo com o método da invenção, uma primeira camada condutora 120 é depositada em uma superfície de substrato 105 (uma porção de primeira camada condutora 120 que permanece após a causticação está ilustrada nas Figuras 1A, 2A, 3A). Um eletrodo de porta 122 e um eletrodo de porta inferior de fotossensor 124 são formados em uma seqüência de causticação comum através da causticação de uma primeira camada condutora 120 de acordo com um padrão, tal como é definido por uma máscara de fotorresistor apropriadamente configurada, que se conforma ao posicionamento desejado do eletrodo de porta 122 e ao eletrodo inferior 124. Como aqui usado, o termo "seqüência comum de causticação" e termos similares se referem à formação coincidente de componentes no pixel, tal como causticação do material subjacente a ser formado em respectivos componentes, em um conjunto de etapas de causticação através de uma máscara de fotorresistor padronizado. A camada condutora 120 da qual o eletrodo de porta 122 e o eletrodo inferior são formados, tipicamente, compreende óxido de índio -estanho (ITO), ou um metal, tal como cromo, titânio, molibdênio, alumínio ou semelhante, depositado em uma ou em múltiplas camadas até uma espessura da ordem de 100 Angstroms a 10.000 Angstroms.
Após a formação de porta, a ilha de fotodiodos 126 é formada (Figura 1B, 2B, 3B; a porção de eletrodo de diodo inferior subjacente à ilha de diodos 126 está ilustrada em sombreado). A ilha de fotodiodos 126, tipicamente, compreende três camadas (ilustrada com linhas interrompidas em cortes transversais nas Figuras 2B e 3B) de silício amorfo (a-Si) com uma camada de silício amorfo dopado do tipo-n 128 depositada primeiro, seguida por uma camada de silício amorfo não dopado 130, também referido como um silício amorfo intrínseco (i-Si) e, então, uma camada de silício amorfo dopado do tipo-p 132. A representação nas Figuras 2B e 3B são destinadas à ilustração apenas; tipicamente, as camadas do tipo-n e do tipo-p são mais finas do que a camada amorfa não dopada. Além disso, a ilha de fotodiodos pode ter uma camada fina de material transparente condutor, tal como óxido de índio estanho (ITO) disposto através da superfície superior 133 do fotodi-odo. A camada de ITO não é mostrada nas Figuras, a fim de simplificar a ilustração do dispositivo. A espessura preferida da ilha de fotodiodos 126 na faixa de cerca de 0,5 pm a cerca de 2,5 pm.
Como com a camada condutora 120, as camadas que compõem a ilha de fotodiodos 126 são, inicialmente, depositadas de modo substancial e uniforme através do substrato 105 e os eletros de porta 122 e os eletros inferiores 124 situados sobre elas. As ilhas de fotodiodos são, então, formadas por meio de causticação através das camadas de silício 132, 130, 128 para expor o eletrodo de porta 122, com a ilha sendo formada (veja a Figura 1B) através de todo, exceto uma pequena porção de contato 123 do eletrodo inferior 124.
Na presente invenção, a causticação do material da ilha de fotodiodos é feita de modo a tornar as paredes laterais dos fotodiodos 134 substancial mente verticais (por exemplo, desejável mente dispostas em um ângulo com relação à superfície de substrato 105 de cerca de 85 a cerca de 90 graus), como é praticável dentro das restrições econômicas e tecnológicas. É especialmente desejado que a parede lateral 134 seja formada tendo pelo menos uma porção da mesma orientada de modo substancialmente vertical.Isso pode ser obtido por uma causticação de íon reativa (RIE), por exemplo, com SF6 ou 20 sccm/ 30 sccm de HCL, em 1,6 W/cm2 e 13,56 MHz, e em uma pressão de cerca de 100m Torr a cerca de 80 mTorr.
Como uma questão prática, é extremamente difícil com as tecnologias de causticação correntes obter uma parede lateral completamente vertical 134 na ilha de fotodiodos 126. A Figura 9 e a Tabela 1 associada abaixo proporcionam exemplos de contorno e orientação de porções das paredes laterais 134, que são razoavelmente possíveis de obter com uma ilha de diodos com 1,5 mícrons de espessura, usando a causticação de íon reativa da presente invenção. A verticalidade da parede lateral 134 resultante desse processo é determinada parcialmente pela inclinação do fotorre-sistor de padronização; o pós-cozimento do resistor requerido após a deline- ação de padrão do resistor é feito de modo que o resistor não é excessivamente submetido à ligação cruzada durante RIE (que pode tornar o resistor difícil de remover subseqüentemente ao RIE) e tende a tornar o perfil do resistor menos vertical.
TABELA I (Ilha de diodos de 1,5 mícrons de espessura) Pressão de Inclinação Inclinação Extensão de Inclinação RIE (mT) inferior S1 média S2 região media- superior S3 (graus apro- (graus apro- na E (mícrons (graus aproximados) ximados) aproximados) ximados) 100 75° 0o 0,37 até 0,67 77° 80 80° 85° até 90° 0,37 77° 60 76° nenhuma região nenhuma região 67° mediana mediana 50 75° nenhuma região nenhuma região 64° mediana mediana Pode ser visto da tabela 1 que o uso e pressões menores do que cerca de 80 mTorr produzem uma parede lateral não tendo porção substancialmente vertical, mas apenas uma parede lateral inclinada, que diminui em declive da extremidade inferior (S1) para extremidade superior (S3). Em contraste, o uso de uma pressão de 80 - 100 mTorr produz uma seção intermediária S2 da parede lateral que é substancialmente vertical, que é orientada na ordem de 85° - 90° em relação à superfície do substrato (fazendo referência à direção de perpendicular ou ortogonal à superfície do substrato. Pode ser visto ainda que, na pressão superior a 100 mTorr, a seção intermediária S2 é mais vertical/ ortogonal e se estende através de uma porção maior da altura da parede lateral do que a seção intermediária S2 formada usando 80 mTorr como a pressão de RIE.
Em seguida à formação do fotodiodo 126, a deposição do transistor de película fina (TFT) e a padronização são realizadas, conforme ilustrado nas Figuras 1C e D; 2C e D; 3C e D. Comumente, em um processo de deposição de vapor químico intensificado com plasma (PECVD) múltiplas camadas de material são depositadas as quais são configuradas para proporcionar a estrutura de componente desejada no conjunto. Por exemplo, uma camada dielétrica de porta 136 é depositada primeiro, camada essa que compreende, tipicamente, uma ou mais camadas de nitreto de silício, óxido de silício ou suas combinações e é depositada em uma espessura na faixa de cerca de 0,1 - 0,5 mícrons.
Adicionalmente, materiais 138 para formar esse transistor de película fina (TFT) 175 (Figura 1 D) são depositados no processo de PECVD. O TFT 138, comumente, compreende um TFT escalonado - invertido, tendo duas camadas de silício e PECVD (veja a Figura 2C), uma primeira camada 140 da qual é silício amorfo intrínseco (i-Si) em uma espessura de cerca de 0,1 pm a 0,3 pm. A segunda ou camada de topo 142 do TFT 138, comumente, compreende Si n+-dopado (n+-Si) de uma espessura de menos do que cerca de 0,1 pm. Na Figura 2C, a camada 138 é mostrada após a etapa de configuração descrita abaixo. Como é conhecido na técnica, uma camada fina de capeamento de metal (não mostrada) de, por exemplo, Mo ou Cr, pode ser formada no topo da segunda camada 142 de TFT 138.
Como é o caso no processo padrão conhecido de ajuste de máscara reduzido, a etapa seguinte é formar ilhas de TFT/ FET 144, 146 (veja a Figura 1C) em localizações desejadas por intermédio da remoção do material de TFT - silício depositado de outras áreas no pixel 110. Como aqui usado, "material de silício material de TFT" e semelhantes se referem à porção semicondutora do TFT, ilustrada na Figuras, em geral, como item 138. Essa remoção seletiva de material de silício de TFT é obtida, tipicamente, usando um processo de causticação. No processo da presente invenção, essa etapa de causticação é conduzida de modo a remover o material de TFT das superfícies planares horizontais (isto é, paralelas ao substrato) do pixel, mas para evitar a remoção ou remover apenas uma porção do material de silício de TFT disposto nas porções de parede lateral substancialmente vertical 134 do fotodiodo 126, de modo a formar um espaçador (ou correia) 150, formando uma camada de silício semelhante a correia em torno das paredes laterais do corpo do fotodiodo. A fim de realizar isso, uma causticação com íon reativo ou caus-ticação a seco é empregada, usando, por exemplo, um causticante de 20 sccm/ 30sccm de SFe/ HCI, em 1,1 W/cm2 e 13,56 MHz, com uma pressão de cerca de 100 mTorr. A causticação é realizada em um ponto final de emissão, por exemplo, com base em uma linha de Si em 288 nm, mais uns poucos minutos (tipicamente, determinados empiricamente), em geral em torno de um a três minutos. Se o tempo de causticação for curto demais, material de silício residual permanece ao longo das etapas de porta ou no campo (outras superfícies horizontais) do conjunto, levando à dispersão in-terpixels. Se o tempo de causticação for longo demais, o material dielétrico de porta subjacente pode ser causticação, o que também pode causar dispersão no conjunto, e causticação prolongada também pode resultar em causticação do material de silício que forma a placa de campo (ou espaça-dorde correia) 150.
Esse procedimento de causticação resulta no material de silício de TFT sendo removido das superfícies horizontais desejadas enquanto deixa intacta a placa de campo (ou espaçador de correia) 150 do material de silício de TFT (isto é, um material de a-Si) em torno do perímetro do fotodi-odo 126, nas paredes laterais substancialmente verticais 134 do corpo do fotodiodo. O processo de causticação, tipicamente, causticará o material de Si n+-dopado superior das paredes laterais verticais de fotodiodo 134 e, assim, a camada de silício que forma a placa de campo 150, tipicamente, compreende apenas a porção de i-Si do material de TFT depositado inicialmente, material esse que se estende em uma correia contínua em torno das paredes laterais do corpo de fotodiodos 126. A camada dielétrica de eletrodo de porta 136 é disposta entre a placa de campo 150 e a parede lateral do fotodiodo 126, assim, deixando o silício da placa de campo (ou espaçador) 150 isolado, eletricamente, do corpo do diodo de modo que a estrutura de diodo com porta da presente invenção pode ser formada. A formação da placa de campo (ou espaçador de correia) 150 na parede lateral do fotodiodo 126 é feita possível pela ordem de etapas empregadas em um processo de ajuste de máscara reduzido, porque o fotodi- odo é formado antes da formação das ilhas de TFT no processo de ajuste de máscara reduzido.
Subseqüente à formação das ilhas de TFT/ FET 144, 146 e da placa de campo (ou espaçador de correia) 150, o processo de fabricação do dispositivo continua através da formação de vias 152 na camada dielétrica de porta, seguido pela deposição e configuração de uma camada de metal fonte/ dreno (metal fonte/ dreno se refere ao material comum usado para formar os eletrodos fonte e dreno no TFT), que é configurada para formar linhas de eletrodos comuns 154 e outros contatos 155 (que compreendem, por exemplo, os eletros fonte e dreno do TFT e a linha de leitura acoplada ao TFT. A camada de metal fonte/ dreno, tipicamente, é um material condutor, tal como molibdênio, cromo e semelhante.
Como visto na Figura 2D, as linhas de eletrodo comuns 154 se sobrepõem às paredes laterais das ilhas de fotodiodos em regiões nas proximidades de estruturas de ilhas de TFT 144. Em operação, os eletros comuns são, em geral, mantidos em um potencial fixo. Uma vez que o eletro comum 154 contata o material de a-Si de placa de campo (ou espaçador de correia) 150, que é ligeiramente conduto, o silício na correia 150 carrega até a polarização do eletrodo comum. O campo elétrico proporcionado pela placa de campo 150 resulta em uma redução, em operação, de dispersão de polarização reversa do fotodiodo 126. Além disso, se o eletrodo comum for polarizado negativamente, como no caso com fotodiodos do tipo p/i/n (camadas de topo ao fundo, como visto nas Figuras 2B, 3B), então, o potencial do material de silício da placa de campo 150 é negativo com relação ao potencial mais positivo do corpo do diodo 126 e uma camada de carga de canal de FET altamente condutora se forma no silício do espaçador de correia 150. Essa situação aumenta, signifícativamente, a condutividade da placa de campo de silício acentuando o campo na parede lateral de diodo.
No processamento final, material adicional é removido das regiões das ilhas de TFT/FET 144, 146, que não são convertidas em metal fonte/ dreno. Essa etapa remove a camada de n+-Si e uma pequena quantidade da camada subjacente de i-Si, de modo que cerca de 50 nm a cerca de 100 nm do n+-Si e i-Si são removidos no total; a finalidade dessa remoção é criar um TFT de funcionamento, como é conhecido na técnica. A causticação de íon reativo é o procedimento preferido porque o material é causticado substancialmente de modo ortogonal à superfície e, desse modo, não removerá, ou removerá apenas uma ligeira quantidade do material espaçador 150 ao longo da parede lateral 134 do fotodiodo. A causticação de íon reativo pode, de preferência, empregar SFe e HCI, como nas etapas de causticação anteriores. Se desejado ou necessário, uma camada adicional de mascara-mento de fotorresistor (não mostrada) pode ser usada nessa etapa para proteger o material da placa de campo (ou espaçador de correia) 150 nas paredes laterais de diodo, ao mesmo tempo em que permite que a camada n+ 142 seja removida do canal de FET 170. A camada de mascaramento de fotorresistor é disposta através do conjunto com as respectivas aberturas de pixels disposta para permitir a causticação do material de silício nas regiões de canal 170. O formador de imagem é, então, completado pela deposição de uma camada de barreira 160 (Figuras 4 e 5), que passiva a superfície das ilhas de TFT/FET 144, 146 e veda as superfícies expostas de todo o dispositivo. A camada de barreira tem, de preferência, cerca de 0,5 pm a cerca de 2,0 μιτι de espessura e pode compreender, de preferência, SiOx SiNx ou suas combinações. A Figura 11 mostra uma vista de plano do formador de imagem 100 com respectivas aberturas de TFT de fotorresistor 165 através das regiões de TFT para permitir a causticação o canal 170.
As Figuras 6, 7 e 8 ilustram uma modalidade alternativa da presente invenção produzida pelo uso de fotolitografia padrão na etapa em que as ilhas de TFT/FET 244, 246 são formadas, inicialmente. Quando do uso de fotolitografia, a ilha de TFT 244, tipicamente, é configurada de modo que a ilha permanece em torno do perímetro do fotodiodo 226, sobrepondo (veja a Figura 7) a superfície planar superior 248 do fotodiodo, que tem a camada de material dielétrico de porta 236 depositada sobre ela. Essa sobreposição de material diminui a foto-resposta ou sensitividade do fotodiodo 226 até um certo grau, porém também resulta em uma camada mais larga ou mais es- pessa do material de a-Si para atuar como a placa de campo de parede lateral (ou espaçador de correia) 250 para proporcionar a estrutura de diodo com porta. Quando comparado com o uso de RIE para causticar as ilhas de TFT/FET na modalidade anterior, o uso de fotolitografia proporciona um método mais confiável para deixar o material de Si na parede lateral. A Figura 10 é um gráfico que mostra dados experimentais, obtidos em relação com o desenvolvimento de uma estrutura experimental de diodo com porta da presente invenção, evidenciando uma diminuição da dispersão de polarização reversa em um dispositivo tendo uma placa de campo (ou correia) 150 que se estende ao longo da parede lateral do fotodiodo. No dispositivo de diodo de porta usado na geração dos dados presentes na Figura 10, o material do eletrodo de porta empregado foi óxido de índio estanho e o dielétrico da porta foi nitreto de silício, em uma espessura de cerca de 0,1 mícron. O dispositivo foi construído de modo que uma polarização separada pudesse ser aplicada à porta. Na invenção, o eletrodo de porta é conectado eletricamente ao eletrodo de polarização. Sem a porta (Vg cerca de 0V) a corrente de dispersão no exemplo experimental será cerca de 10'9 A. Com a porta ligada a Vbias cerca de -8V, a dispersão será cerca de 10'12 A (iStO é, Vgate = Vbias = -8V).
Será evidente para aqueles versados na técnica que, embora a invenção tenha sido aqui descrita e ilustrada de acordo com os estatutos de patentes, modificações e mudanças podem ser feitas nas modalidades divulgadas, sem afastamento do verdadeiro espírito e escopo da invenção. Portanto, deve ser compreendido que as reivindicações anexas são destinadas a cobrir todas essas modificações e mudanças que estejam dentro do verdadeiro espírito e escopo da invenção.
HEMNPIC.A.CÕES
Claims (20)
1. Formador de imagem de estado sólido que compreende: uma pluralidade de pixels (110) de fotossensores dispostos em um conjunto de pixels (110), CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos referidos pixels {110) de fotossensores compreende: um fotodiodo (126) tendo uma parede lateral (134), a referida parede lateral (134) tendo uma camada díelétrica de porta (136) disposta sobre a mesma;e uma placa de campo (150) disposta em torno do referido corpo de fotodiodo (126), a referida placa de campo (150) compreendendo silício disposto na referida camada dielétrica de portal (136), a referida placa de campo (150) se estendendo substancial e completamente em torno da referida parede lateral (134) do referido fotodiodo (126).
2. Formador de imagem de estado sólido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido formador de imagem ainda compreende um eletrodo comum, a referida placa de campo (150) sendo disposta em contato elétrico com uma porção do referido eletrodo comum,
3. Formador de imagem de estado sólido, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida parede lateral (134) de fotodiodo (126) é disposta substancial mente perpendicular com relação a uma superfície de um substrato em que o referido conjunto de pixels (110) é disposto.
4. Formador de imagem de estado sólido, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida placa de campo (150) é disposta sobre a porção substancial mente perpendicular da referida parede lateral (134) de fotodiodo (126).
5. Formador de imagem de estado sólido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido material de silício amorfo da referida placa de campo (150) se estende através da referida parede lateral (134) de fotodiodo (126) e pelo menos uma porção da superfície superior do referido corpo de fotodiodo (126).
6. Formador de imagem de estado sólido, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido diodo (126) é selecionado do grupo que consiste em díodos p-l-n e díodos n-i-p.
7. Método de fabricação de um conjunto formador de imagem tendo uma pluralidade de pixels (110}, cada pixel (110) compreendendo um respectivo transistor de película fina (175) e um fotossensor de pixel (110), o método compreende, para cada respectivo pixel (110), as etapas de: deposição de uma primeira camada condutora (120) em um substrato; formação de um eletrodo inferior de fotossensor (124) da referida primeira camada condutora (120); formação de um corpo de fotossensor disposto em pelo menos uma porção do refe- rido eletrodo inferior de fotossensor (124), o referido corpo de fotossensor tendo paredes laterais (134); CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: deposição de uma camada dielétrica de porta (136) através do referido corpo de fotossensor; formação de uma camada de placa de campo (150) compreendendo silício amorfo em pelo menos uma porção da referida camada dielétrica que cobre a referida parede lateral (134) do referido corpo fotossensor e se estende completamente em torno do referido corpo fotossensor; e formação de um eletrodo comum (154) em contato elétrico com a referida placa de campo (150).
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de formação do referido eletrodo comum (154) ainda compreende: deposição de um material condutor fonte/dreno; configuração do referido material condutor fonte/dreno para formar o referido eletrodo comum (154) e formar um eletrodo fonte e um eletrodo dreno para um transistor de película fina (TFT) para cada um dos referidos pixels (110).
9. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de formação de uma ilha de material de TFT (144, 146) em seguida à deposição da referida camada dielétrica de eletrodo de porta (122), compreendendo as etapas de: deposição de uma primeira camada (140) de silício amorfo intrínseco através de substancialmente toda a superfície exposta do referido material dielétrico de porta; deposição de uma segunda camada (142) de material silício amorfo n+-dopado (128) sobre a referida camada de silício amorfo intrínseco; e causticação das referidas primeira (140) e segunda (142) camadas para remover substancialmente as referidas primeira (140) e segunda (142) camadas de porções predeterminadas da referida camada dielétrica de porta (136) disposta de modo a deixar as referidas primeira (140) e segunda (142) camadas em áreas selecionadas onde as referidas TFT (144, 146) devem estar presentes e ainda deixando intacta pelo menos uma porção da referida primeira camada de silício amorfo (140) na referida parede lateral (134) do referido corpo do fotossensor.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida etapa de causticação compreende uma causticação com íon reativo.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida causticação com íon reativo emprega um causticante de SF6 ou HCI.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida causticação com íon reativo inclui causticação com mistura de 20 sccm/30sccm de SF6 ou HCI, em 1,1 W/cm2 e 13,56 MHz, uma pressão de cerca de 100 mTorr, em que a causticação é conduzida em um ponto final de emissão de silício, mais cerca de um a três minutos de modo a formar a referida placa de campo.
13. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida etapa de causticação é realizada usando fotolitografia.
14. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de formação do referido corpo fotossensor ainda compreende a formação de uma porção de parede lateral (134) substancialmente ortogonal, compreendendo as etapas de: deposição de camadas substancialmente uniformes, em sucessão, de um silício amorfo n+-dopado (128), um silício amorfo intrínseco (130) e um silício amorfo p+-dopado (132) e causticação das referidas camadas em localizações predeterminadas usando um causticante de íon reativo empregando uma mistura de 20 sccm/30sccm de SFe/HCI, em 1,6 W/cm2 e 13,56 MHz, em uma pressão entre cerca de n80 mTorr e 100 mTorr, para formar um fotodiodo (126) tendo a referida porção de parede lateral (134) se estendendo completamente em torno do referido fotodiodo (126).
15. Formador de imagem de radiação que compreende: um substrato (105); um conjunto de fotossensores disposto no referido substrato (105), o referido conjunto de fotossensores compreendendo uma pluralidade de pixels (110), cada um dos referidos pixels (110) sendo acoplado a uma linha de varredura e uma linha de dados, cada um dos referidos pixels (110) ainda compreendendo: um fotodiodo (126) tendo um corpo com paredes laterais (134); um transistor de película fina (175) (TFT), o referido TFT sendo acoplado eletricamente ao referido fotodiodo (126) e à referida linha de varredura e à linha de dados de modo a permitir a leitura seletiva da carga do referido fotodiodo (126); um eletrodo comum disposto em contato elétrico com os referidos fotodiodos (126); CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma correia de campo (150) compreendendo silício amorfo disposto em torno das referidas paredes laterais (134) de fotodiodos (126) com um material dielétrico sendo disposto entre a referida placa de campo e o referido corpo de fotodiodo (126), a referida correia de campo (150) estando em contato elétrico com o referido eletrodo comum de modo a proporcionar um campo elétrico em torno do referido corpo de fotodiodo (126) em correspondência com o potencial do referido eletrodo comum.
16. Formador de imagem de radiação de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido eletrodo comum, em pontos onde é disposto sobre as paredes laterais (134) dos referidos corpos de fotodiodos (126), é disposto sobre respectivas ilhas de TFT (144, 146), as referidas ilhas de TFT (144, 146) compreendendo materiais de silício usados no processo de fabricação de TFT.
17. Formador de imagem de radiação de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que as referidas paredes laterais (134) de corpo de foto-diodo (126), através das quais a referida placa de campo se estende, compreende uma porção que é substancialmetne vertical à superfície do referido substrato (105).
18. Formador de imagem de radiação de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que as referidas paredes laterais (134) substancialmente verticais são dispostas em um ângulo entre cerca de 85 a cerca de 90 graus com relação à superfície do referido substrato (105).
19. Formador de imagem de radiação de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido fotodiodo (126) é selecionado do grupo que consiste em diodos p-i-n e diodos n-i-p.
20. Formador de imagem de radiação de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida placa de campo compreende silício amorfo intrínseco (130), silício n+ dopado (128) e suas combinações.
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