CN101499481A - 电磁波检测元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以防止在传感器部分的光利用效率降低的电磁波检测元件。传感器部分被设置成与扫描线和信号线的相应交叉部分对应，并且具有由于辐照电磁波而产生电荷的半导体层，并且在其电磁波辐照表面侧形成上电极，在其非电磁波辐照表面侧形成下电极。通过共电极线将偏压经由相应的接触孔供应给相应的上电极，所述共电极线是相比于半导体层更向着电磁波下游侧形成的。

Description

电磁波检测元件
技术领域
本发明涉及一种电磁波检测元件。具体地，本发明涉及一种包括TFT有源矩阵衬底的电磁波检测元件，其检测图像，并且在该TFT有源矩阵衬底上，提供有与被设置成彼此相交的多根扫描线和多根信号线的交叉部分对应的传感器部分。
背景技术
近年来，辐射图像检测装置比如FPD(平板检测器)等已经被投入到实际使用，在该辐射图像检测装置中，在TFT(薄膜晶体管)有源矩阵衬底上设置有X-射线敏感层，并且该辐射图像检测装置将X-射线信息直接转变成数字数据。与常规成像板相比，FPD的优点在于图像能够被立即确认并且视频图像也能够被确认，因此FPD的推广非常迅速。
人们已经提出了各种类型的这种辐射图像检测器。例如有，将辐射直接转换成电荷并且积累电荷的直接转换型辐射图像检测器。此外，还有间接转换型辐射图像检测器，其一旦在CsI:T1，GOS(Gd2O2S:Tb)等的闪烁体上将辐射转换成光，以及在半导体上将该被转换的光转换成电荷并且积累该电荷(参见例如日本专利申请公开(JP-A)No.2000-137080)。
作为实例，图13显示了在间接转换型辐射图像检测器中使用的电磁波检测元件10’的一个像素单元的结构的平面图。此外，图14显示了沿着图13的A-A线的截面图。
如图13所示，在电磁波检测元件10’上提供有与多根扫描线101’和多根信号线3’的各个交叉部分对应的传感器部分，所述多根扫描线101’和多根信号线3’被设置成彼此相交。
如图14所示，传感器部分包括：由于照射光而在其上产生电荷的半导体层6’；上电极7’，所述上电极7’由透光的导电性构件形成在半导体层6’的光照射在其上的照射表面侧，并且给半导体层6’施加偏压；以及下电极14’，所述下电极14’形成在半导体层6’的非光照射表面侧，并且收集在半导体层6’产生的电荷。
在电磁波检测元件10’上，在半导体层6’的上层设置共电极线25’，该共电极线25’将偏压供应给上电极7’。必需使共电极线25’的电阻低以供给电荷。因此，通过使用低电阻的Al或Cu布线材料或主要由Al或Cu构成的布线材料形成共电极线25’。
美国专利5,777,355公开了一种连接各个由透明导电性构件形成的上电极的技术，以使这些构件也具有作为共电极线的功能。
然而，如图14所示，如果共电极线25’被设置在半导体层6’的照射表面侧，则光不被照射到在共电极线25’之下的半导体层6’的部分上，并且降低了利用光的效率。
因此，设想一种电磁波检测元件，该电磁波检测元件使用美国专利5,777,355中公开的技术连接各个由透明导电性构件形成的上电极7’，并且使得它们也具有作为共电极线的功能。
然而，通常地，透明导电性构件的电阻率是非常大的，并且为低电阻布线材料的50至200倍。因此，如果上电极7’被分别连接并且使其也具有作为共电极线的功能，则共电极线的布线负载(电阻、电容)提高，并且可能不能实现所需的响应。因此，上电极7’不能被分别连接并且使其也具有作为共电极线的功能。
注意，在上述的描述中，提及了光利用效率，因为光是半导体层6’的检测对象。然而，在检测对象是任何类型的电磁波比如紫外线或红外线的情况下，同样产生这样的问题。
发明内容
本发明提供一种电磁波检测元件，尽管该电磁波检测元件配备有共电极线，但是也可以防止在传感器部分的电磁波利用效率的降低。
本发明的第一方面是一种电磁波检测元件，该电磁波检测元件包括：多个传感器部分以及共电极线，所述多个传感器部分具有：半导体层，所述半导体层被设置成与多个扫描线和多个信号线的相应交叉部分对应，所述多个扫描线和多个信号线被设置成彼此相交，所述半导体层通过被电磁波辐照而产生电荷，所述电磁波表示作为检测对象的图像；第一电极，所述第一电极由对电磁波具有透射性的导电性构件在半导体层的被辐照电磁波的辐照表面侧形成，所述第一电极对所述半导体层施加偏压；以及第二电极，所述第二电极形成在半导体层的相对于电磁波的非辐照表面侧，并且所述第二电极收集在半导体层产生的电荷，所述共电极线形成在传感器部分的电磁波下游侧，并且经由相应的接触孔与第一电极连接并且供应偏压。
根据上述方面，本发明的电磁波检测元件是由于辐照电磁波而产生电荷的传感器部分。传感器部分被设置成与扫描线和信号线的各个交叉部分具对应，该传感器部分具有半导体层，在所述半导体层的电磁波辐照表面侧形成有第一电极并且在所述半导体层的非电磁波辐照表面侧形成有第二电极。
根据上述方面，通过共电极线将偏压经由相应接触孔供应到第一电极，所述共电极线是比传感器部分更向着电磁波下游侧形成的。
这样，在上述方面的本发明的电磁波检测元件中，比传感器部分更向着电磁波的下游侧形成共电极线，所述共电极线将偏压供应给第一电极。因此，消除了共电极线对辐照到半导体层上的电磁波的屏蔽。因此，即使上述方面的本发明的电磁波检测元件设置有共电极线，也可以防止在传感器部分的电磁波利用效率的降低。
在本发明的第二方面，在上述方面中，相比于形成第一电极的导电性构件，共电极线可以具有低的电阻。
在本发明的第三方面，在上述方面中，共电极线可以为Al或Cu，或可以是含有Al或Cu的合金或层化的膜。
在本发明的第四方面，上述方面可以还包括：第一绝缘膜，所述第一绝缘膜被设置在多个传感器部分和共电极线之间，并且使传感器部分和共电极线绝缘，在第一绝缘膜中形成多个接触孔；以及多个接触件(contact)，所述接触件各自的一端分别经由接触孔被连接至第一电极，并且其另一端被连接至共电极线。
在本发明的第五方面，在上述方面中，扫描线可以由布线层形成，所述布线层经由第二绝缘膜在其上形成有共电极线的布线层的电磁波下游侧形成，并且在形成有扫描线的区域的辐照表面侧的位置上，在第一绝缘膜中形成接触孔。
在本发明的第六方面，在上述方面中，第一绝缘膜可以是其膜厚度等于或大于1μm的夹层绝缘膜。此外，在本发明的第七方面，在上述方面中，第一绝缘膜可以是其介电常数为2至4的夹层绝缘膜。
在本发明的第八方面，上述方面还可以包括第三绝缘膜，所述第三绝缘膜至少覆盖多个传感器部分的外部周边，并且在第三绝缘膜中形成多个接触孔，其中多个接触件的一端经由分别形成在第一绝缘膜和第三绝缘膜中的接触孔连接至第一电极，而多个接触件的另一端连接至共电极线。
在本发明的第九方面，在上述方面中，第三绝缘膜可以是其膜厚度比传感器部分的膜厚度更厚的夹层绝缘膜。
在本发明的第十方面，上述方面还可以包括保护性绝缘膜，所述保护性绝缘膜由无机材料形成并且覆盖第三绝缘膜、接触件和第一电极。此外，在本发明的第十一方面，上述方面还可以包括由无机材料形成的在第一绝缘膜和第三绝缘膜之间的保护性绝缘膜。
在本发明的第十二方面，在上述方面中，保护性绝缘膜可以是SiNx或SiOx膜。
在本发明的第十三方面，在上述方面中，接触件可以由IZO或ITO形成。此外，在本发明的第十四方面，在上述方面中，接触件可以由与第一电极相同的构件形成。
在本发明的第十五方面，在上述方面中，第一电极可以经由连接区域与其它相邻第一电极电连接。
在本发明的第十六方面，在上述方面中，连接区域可以由对于电磁波具有透射性的导电性构件形成。
在本发明的第十七方面，在上述方面中，第一电极可以与沿着信号线相邻的其它第一电极连接。此外，在本发明的第十八方面，在上述方面中，第一电极可以与沿着扫描线相邻的其它第一电极连接。
本文中，电磁波是指主要在传感器部分被检测的电磁波。例如，在用于间接转换型辐射图像检测器的电磁波检测元件的情况下，由闪烁体发射的光相当于电磁波。因此，半导体层的面对闪烁体的那一侧是电磁波辐照表面。另一方面，与闪烁体相反的那一侧是非电磁波辐照表面。此外，对于其它布线层等，其闪烁体侧被称作上游侧，而其相反侧被称为下游侧。
这样，根据本发明，在传感器部分的电磁波下游侧形成共电极线，该共电极线将偏压施加给第一电极并且由光屏蔽的低电阻布线材料形成。因此，可以提供这样的一种电磁波检测元件，尽管其配备有共电极线，但是该电磁波检测元件也可以防止在传感器部分的电磁波利用效率的降低。
附图说明
基于下面的附图，详细描述本发明的示例性实施方案，其中：
图1是显示涉及第一和第二示例性实施方案的辐射图像检测器的总体结构的结构图；
图2是显示涉及第一示例性实施方案的电磁波检测元件的一个像素单元的结构的平面图；
图3A和图3B是涉及第一示例性实施方案的电磁波检测元件的线截面图(line cross-sectional view)；
图4是涉及第一示例性实施方案的附加有闪烁体的电磁波检测元件的线截面图；
图5A至图5I是说明制备涉及第一示例性实施方案的电磁波检测元件的工序的图；
图6是显示涉及第二示例性实施方案的电磁波检测元件的一个像素单元的结构的平面图；
图7A和图7B是涉及第二示例性实施方案的电磁波检测元件的线截面图；
图8是涉及第二示例性实施方案的附加有闪烁体的电磁波检测元件的线截面图；
图9A至图9J是说明制备涉及第二示例性实施方案的电磁波检测元件的工序的图；
图10是显示涉及另一个示例性实施方案的电磁波检测元件的一个像素单元的结构的平面图；
图11是显示涉及再另一个示例性实施方案的电磁波检测元件的一个像素单元的结构的平面图；
图12是显示涉及又另一个示例性实施方案的电磁波检测元件的一个像素单元的结构的平面图；
图13是显示常规电磁波检测元件的一个像素单元的结构的平面图；
图14是常规电磁波检测元件的线截面图；
图15是显示涉及示例性实施方案的电磁波检测元件的一个像素单元的另一种结构的平面图；
图16A和图16B是其它结构的电磁波检测元件的线截面图；
图17是显示涉及第三示例性实施方案的电磁波检测元件的一个像素单元的结构的平面图；
图18A和图18B是涉及第三示例性实施方案的电磁波检测元件的线截面图；
图19A至图19I是用于说明制备涉及第三示例性实施方案的电磁波检测元件的工序的图；以及
图20A和图20B是显示涉及第三示例性实施方案的电磁波检测元件的另一个实例的线截面图。
具体实施方式
下面，参考附图描述本发明的示例性实施方案。注意，下文中，将描述的是本发明被应用于间接转换型辐射图像检测器100的情况。
[第一示例性实施方案]
图1示出了涉及第一示例性实施方案的辐射图像检测器100的总体结构。然而，没有示出将辐射转换成光的闪烁体。
如图1所示，涉及本示例性实施方案的辐射图像检测器100具有电磁波检测元件10。
电磁波检测元件10具有下面将描述的上电极、半导体层和下电极。在电磁波检测元件10上以二维形式设置大量的像素，这些像素被构造成包括传感器部分103和TFT开关4。传感器部分103接收通过在闪烁体上转换被辐照的辐射而获得的光，并且积累电荷。TFT开关4读出积累在传感器部分103中的电荷。
在电磁波检测元件10上设置多根用于接通和断开TFT开关4的扫描线101以及多根用于读出积累在传感器部分103中的电荷的信号线3，使得它们彼此相交。
由于任何一个与信号线3连接的TFT开关4被接通，因此与积累在传感器部分103中的电荷量对应的电信号流向信号线3。检测流出到信号线3的电信号的信号检测电路105与相应的信号线3连接。此外，将用于接通和断开TFT开关4的控制信号输出到扫描线101的扫描信号控制装置104与相应的扫描线101连接。
对于每一根信号线3，信号检测电路105在其中结合放大电路，该放大电路将输入的电信号放大。在信号检测电路105上，由相应的信号线3输入的电信号被放大电路放大并且被检测。信号检测电路105由此检测积累在相应传感器部分103中的电荷量，作为构成图像的相应像素的信息。
信号检测电路105和扫描信号控制装置104对在信号检测电路105检测到的电信号进行预定的处理。此外，信号处理装置106与信号检测电路105和扫描信号控制装置104连接。信号处理装置106输出表示信号检测电路105的信号检测定时的控制信号，以及输出表示扫描信号控制装置104的扫描信号输出定时的控制信号。
接着，参考图2和图3，更详细地描述涉及本示例性实施方案的电磁波检测元件10。注意，图2显示的是一个平面图，该平面图示出涉及本示例性实施方案的电磁波检测元件10的一个像素单元的结构。此外，图3A显示了沿着图2的线A-A的截面图，而图3B显示了沿着图2的线B-B的截面图。
如图3A和图3B所示，在电磁波检测元件10上，在由无碱玻璃等形成的绝缘衬底1上形成扫描线101和栅极电极2，并且将扫描线101和栅极电极2进行连接(参见图2)。使用Al或Cu或者主要由Al或Cu形成的层化膜形成其上形成有扫描线101和栅极电极2的布线层(下文中，这种布线层被称作“第一信号布线层”)。然而，该布线层的形成并不限于这些。
在扫描线101和栅极电极2的整个表面上形成绝缘膜15以覆盖扫描线101和栅极电极2。位于栅极电极2上方的绝缘膜15的区域在TFT开关4处起着栅极绝缘膜的作用。绝缘膜15由例如SiNx等形成。绝缘膜15通过例如CVD(化学气相沉积)形成。
在绝缘膜15上形成在栅极电极2上的岛屿状的半导体有源层8。半导体有源层8是TFT开关4的沟道部分。半导体有源层8由例如非晶硅膜形成。
在其上层形成源极电极9和漏极电极13。与源极电极9和漏极电极13一起，在形成源极电极9和漏极电极13的布线层上，形成信号线3和与信号线3平行的共电极线25。将源极电极9与信号线3连接。使用Al或Cu或者使用主要由Al或Cu形成的层化膜形成其中形成信号线3、源极电极9和共电极线25的布线层(下面，这种布线层也被称作“第二信号布线层”)。然而，该布线层的形成并不限于这些。
在作为一方面的源极电极9和漏极电极13和作为另一方面的半导体有源层8之间形成接触层(未显示)。这种接触层由添加杂质的半导体比如添加杂质的非晶硅等形成。用于开关的TFT开关4按如上所述构造。
在衬底1上设置像素的区域(基本整个区域)的基本整个表面上形成TFT保护膜层11，以覆盖半导体有源层8、源极电极9、漏极电极13、信号线3和共电极线25。TFT保护膜层11由例如SiNx等形成。TFT保护膜层11通过例如CVD形成。
在TFT保护膜层11上形成涂布型夹层绝缘膜12。夹层绝缘膜12由低电容率(介电常数εr＝2至4)的感光有机材料(例如，正性感光丙烯酸类树脂：其中将萘并醌二叠氮正性感光剂与由甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物形成的基础聚合物混合在一起的材料等)形成至1至4μm的厚度。在涉及本示例性实施方案的电磁波检测元件10中，通过夹层绝缘膜12使被设置在夹层绝缘膜12的上层和下层处的金属之间的电容保持低水平。此外，通常地，这样的材料还起着使膜平坦的作用，并且还具有使下层的阶梯平坦的作用。因为被设置在上层的半导体层6的形状由此变得平坦，因此可以抑制由半导体层6的不均匀性所带来的吸收效率的降低，并且可以抑制漏电流的升高。在与漏极电极13相对的位置上以及在位于形成扫描线101的区域的辐照表面侧的位置上，在夹层绝缘膜12和TFT保护膜层11中分别形成接触孔16和接触孔22A。
传感器部分103的下电极14形成在夹层绝缘膜12上，以覆盖像素区域同时填充接触孔16。TFT开关4的漏极电极13与下电极14连接。如果形成下面要描述的半导体层6，使其为约1μm的厚层，则下电极14的材料不受限制，只要它是导电性的即可。因此，可以使用导电性金属比如Al-类型材料、ITO(氧化铟锡)等，形成下电极14。
另一方面，如果半导体层6的膜厚度是薄的(约0.2至0.5μm)，则在半导体层6处的光吸收是不够的。因此，为了防止由于光照射到TFT开关4上导致漏电流增加，优选地，使半导体层6为主要由光屏蔽金属形成的合金或层化膜。
在下电极14上形成起着光电二极管功能的半导体层6。在本示例性实施方案中，PIN结构的光电二极管被用作半导体层6。通过从下层起顺序形成n+层、i层和p+层，形成光电二极管。注意，在本示例性实施方案中，使下电极14大于半导体层6。此外，如果半导体层6的膜厚度薄(例如，小于或等于0.5μm)，则为了防止光入射到TFT开关4上，优选地放置光屏蔽金属以覆盖TFT开关4。
此外，为了抑制由于光在装置内部的不规则反射所致的光提前进入到TFT开关4内，确保从TFT开关4的沟道部分到由光屏蔽材料形成的下电极14的末端部分的间隔大于或等于5μm。
在夹层绝缘膜12和半导体层6上形成保护性绝缘膜17，以使该保护性绝缘膜17在相应的半导体层6部分上具有开口。上电极7形成在半导体层6和保护性绝缘膜17上，以至少覆盖保护性绝缘膜17的开口部分。使用具有高透光率的材料例如ITO或IZO(氧化铟锌)等作为上电极7。上电极7也被用作与设置在下层用于将偏压施加给上电极7的共电极线25连接的导电性构件。如图3B所示，共电极线25与经由设置在第一夹层绝缘膜12中的接触孔22A在下电极14的层中形成的接触垫24连接。此外，上电极7和共电极线25通过接触孔22B电连接，所述接触孔22B被设置在保护性绝缘膜17内，并且被上电极7覆盖。
此处，连接上电极7和共电极线25的导电性构件可以由另一层的金属形成。例如，在图15和图16所示的电磁波检测元件10的另一种结构实例中，上电极7和半导体层6整体形成，以降低半导体层6和上电极7之间的接触电阻。因此，如图16A和图16B所示，上电极7和半导体层6的形状相同。此外，与共电极线25连接的导电性构件26被设置在保护性绝缘膜17的开口部分上，所述保护性绝缘膜17的开口部分位于与上电极7分离的层上。以与上电极7一样的方式，采用具有高透光率的材料例如ITO或IZO(氧化铟锌)等作为这种导电性构件26。
如图4所示，通过使用具有低吸光率的粘合剂树脂28等，将由GOS等形成的闪烁体30附加到以这种方式形成的电磁波检测元件10上。
接着，参考图5A至图5I，描述制备涉及第一示例性实施方案的电磁波检测元件10的工序的实例。
首先，在衬底1上形成栅极电极2和扫描线101作为第一信号布线层(图5A)。这种第一信号布线层由低电阻金属比如Al、Al合金等形成，或由使用阻挡金属层分层的层化膜形成，所述阻挡金属层由高熔点金属形成。第一信号布线层通过溅射沉积在衬底1上，达到约100至300nm的膜厚度。之后，通过光刻技术进行抗蚀剂膜的图案化。之后，通过使用用于Al的蚀刻剂的湿法蚀刻或使用干法蚀刻，使金属膜形成图案。之后，通过移除抗蚀剂，第一信号布线层得以完成。
接着，将绝缘膜15、半导体有源层8和接触层(未显示)相继沉积在第一信号布线层上(图5B)。绝缘膜15由SiNx形成，并且其膜厚度为200至600nm。半导体有源层8由非晶硅形成，并且其膜厚度为约20至200nm。此外，接触层由添加杂质的非晶硅形成，并且其膜厚度为约10至100nm。这些层通过P-CVD(等离子体-化学气相沉积)沉积。之后，以与第一信号布线层相同的方式，通过光刻技术进行抗蚀剂的图案化。之后，对于绝缘膜15、半导体有源层8和由添加杂质的半导体形成的接触层，通过选择性干法蚀刻，形成半导体有源区。
接着，在绝缘膜15和半导体有源层8的顶层上，形成信号线3、源极电极9、漏极电极13和共电极线25，以作为第二信号布线层(图5C)。以与第一信号布线层相同的方式，由低电阻金属比如Al、Al合金等、或由使用高熔点金属形成的阻挡金属层分层的层化膜、或由高熔点金属膜比如Mo等的单层形成第二信号布线层，并且其膜厚度为约100至300nm。以与第一信号布线层相同的方式，通过光刻技术进行图案化，并且通过使用用于Al的蚀刻剂的湿法蚀刻或通过干法蚀刻使金属膜形成图案。此时通过选择性使用蚀刻方法，不移除绝缘膜15。在干法蚀刻中，接触层和半导体有源层8的一部分被移除并且形成沟道区。
接着，在如上所述形成的多个层的上层上，相继形成TFT保护膜层11和夹层绝缘膜12(图5D)。所存在的方案有：其中TFT保护膜层11和夹层绝缘膜12是无机材料的单一体的方案，以及其中它们通过将由无机材料形成的保护性绝缘膜和由有机材料形成的夹层绝缘膜分层而形成的方案，以及其中它们由有机夹层绝缘膜的单层形成的方案。在本示例性实施方案中，为了稳定TFT开关4的特性以及抑制在下电极14和在下层的共电极线25之间的静电电容，存在感光性的夹层绝缘膜12和由无机材料形成的TFT保护膜层11的分层结构。因此，例如，通过CVD形成TFT保护膜层11，涂布夹层绝缘膜12材料，该夹层绝缘膜12材料是感光性的并且是涂布材料，并且在预烘焙之后，进行曝光和显影步骤，之后，进行烘焙以形成相应的层。
接着，通过光刻技术使TFT保护膜层11图案化(图5E)。注意，这个步骤在其中不提供TFT保护膜层11的方案中不是必需的。
接着，通过溅射将Al-类型材料或金属材料比如ITO等在上述层的顶层上沉积至约20至200nm的膜厚度。然后，通过光刻技术进行图案化，并且通过使用用于金属等的蚀刻剂的湿法蚀刻或通过干法蚀刻进行图案化，以形成下电极14(图5F)。
接着，通过使用CVD，从下层起顺序沉积相应的n+、i、p+层，以形成半导体层6(参见图5G)。n+层的膜厚度为50至500nm，i层的膜厚度为0.2至2μm，并且p+层的膜厚度为50至500nm。将相应的层顺序层化，并且通过光刻技术将半导体层6图案化，并且通过由干法蚀刻或由湿法蚀刻选择性蚀刻在下层的夹层绝缘膜12，以完成半导体层6。
此处，半导体层6通过顺序形成n+、i、p+层而形成。然而，半导体层6可以是经过顺序形成p+、i、n+层的PIN二极管。
接着，通过CVD等沉积由SiNx膜形成的保护性绝缘膜17以覆盖半导体层6。保护性绝缘膜17的膜厚度约为100至300nm。通过光刻技术进行图案化，以及通过干法蚀刻进行图案化，并且形成开口部分(图5H)。此处，采用SiNx作为CVD膜的实例。然而，保护性绝缘膜17并不限于SiNx，可以使用其它材料，前提是它是绝缘材料。
接着，形成上电极7和共电极线25的连接区域(图5I)。在如上所述形成的层的顶层上，通过沉积、通过溅射透明电极材料比如ITO等，形成上电极7和共电极线25的连接区域。连接区域的膜厚度为约20至200nm。通过由光刻技术进行图案化，以及通过使用用于ITO等的蚀刻剂的湿法蚀刻或通过干法蚀刻而使上电极7图案化，从而形成连接区域。此时，通过选择性应用蚀刻，不损伤在下层的保护性绝缘膜17。
最后，通过使用粘合剂树脂28等附加由GOS形成的闪烁体30，形成如图4所示的电磁波检测元件10。
接着描述上述结构的辐射图像检测器100的工作原理。
当图4中从上方辐照X-射线时，辐照的X-射线被闪烁体30吸收，并且被转换成可见光。图4中可以从下面辐照X-射线。同样，在这种情况下，X-射线被闪烁体30吸收，并且被转换成可见光。在用于医学诊断的常规X-射线摄影术中，由闪烁体30产生的光量为0.5至2μW/cm2。这种所产生的光穿过粘合剂树脂28的层，并且被照射到传感器部分103的半导体层6上，所述传感器部分103以阵列的形式被排列在TFT阵列衬底上。
在电磁波检测元件10上，提供有半导体层6，以使其被分隔成相应的像素单元。经由共电极线25，从上电极7对半导体层6施加预定偏压，并且当照射光时，在半导体层6的内部产生电荷。例如，在具有PIN结构的半导体层6的情况下，对上电极7施加负偏压，其中所述PIN结构是以n+-i-p+(n+非晶硅、非晶硅、p+非晶硅)顺序层化的结构。如果i层的膜厚度为约1μm，则所施加的偏压为约-5至-10V。当不照射光时，在半导体层6只有小于或等于几个至几十个pA/mm2的电流流过。另一方面，当照射光(100μW/cm2)时，半导体层6产生约0.3μA/mm2的光电流。所产生的电荷通过下电极14收集。下电极14与TFT开关4的漏极电极13连接。此外，TFT开关4的源极电极9与信号线3连接。在图像检测时，对TFT开关4的栅极电极2施加负偏压(negative bias)，并且TFT开关4被保持在关的状态，并且由下电极14收集的电荷被积累。
在读出图像时，导通信号(+10至20V)经由扫描线101被接连地施加到TFT开关4的栅极电极2。由于TFT开关4由此被接连接通，因此与在下电极14积累的电荷量相应的电信号流出到信号线3。基于流出到信号线3的电信号，信号检测电路105检测积累在相应传感器部分103中的电荷量，以作为形成图像的相应像素的信息。由此，可以获得由被辐照到电磁波检测元件10上的X-射线所表示的图像信息。
在涉及本示例性实施方案的电磁波检测元件10上，关于传感器部分103，在来自闪烁体30的可见光的非-照射表面侧(可见光的下游侧)，形成共电极线25。此外，在涉及本示例性实施方案的电磁波检测元件10上，经由接触孔22A，22B将偏压供应给上电极7。
由于这些情况，通过闪烁体30被转换成可见光并且被照射到半导体层6上的光被共电极线25的屏蔽得到了消除。因此，可以防止在传感器部分103的光利用效率的降低。
[第二示例性实施方案]
在其中在电磁波检测元件10的相同布线层上形成不同类型的线的情况下，容易由于不良图案化而在线之间发生泄漏。
因此，第二示例性实施方案描述了其中通过不同布线层形成扫描线101、信号线3和共电极线25的方案。
图6示出的是平面图，该平面图显示了涉及第二示例性实施方案的电磁波检测元件10的一个像素单元的结构。此外，图7A显示了沿着图6的线A-A的截面图，而图7B显示了沿着图6的线B-B的截面图。在图6和图7中与图2和图3中相同的部分的描述被省略。
如图7A和图7B所示，在电磁波检测元件10上，在衬底1上形成扫描线101和栅极电极2，并且将扫描线101和栅极电极2连接(参见图6)。
在扫描线101和栅极电极2的整个表面上形成绝缘膜15以覆盖扫描线101和栅极电极2。位于栅极电极2上方的绝缘膜15的区域在TFT开关4处起着栅极绝缘膜的作用。
在绝缘膜15上形成在栅极电极2上的岛屿状的半导体有源层8。
在绝缘膜15的上层形成与信号线3平行的共电极线25，在所述绝缘膜15上，在半导体有源层8的上层形成源极电极9和漏极电极13。
在衬底1上设置有像素的区域的基本整个表面上，将第一TFT保护膜层11A形成在源极电极9、漏极电极13和共电极线25上，以覆盖所述源极电极9、漏极电极13和共电极线25。
在第一TFT保护膜层11A上形成信号线3、接触垫24A和接触垫38。信号线3经由接触孔36与源极电极9连接(参见图6)。信号线3经由接触垫24A和接触孔22A与共电极线25连接。此外，接触垫38经由接触孔40与漏极电极13连接。
在衬底1上设置有像素的区域的基本整个表面上，将第二TFT保护膜层11B形成在信号线3、接触垫24A和接触垫38上，以覆盖信号线3、接触垫24A和接触垫38。此外，在第二TFT保护膜层11B上形成涂布型夹层绝缘膜12。
在第二TFT保护膜层11B和夹层绝缘膜12中，在与接触垫24A相对的位置上以及在设置形成扫描线101的区域的照射表面侧的接触垫38的位置上，分别形成接触孔22C和接触孔16。
以与第一示例性实施方案相同的方式，在夹层绝缘膜12上，形成传感器部分103的下电极14、半导体层6和上电极7，以及形成保护性绝缘膜17。经由设置在第一夹层绝缘膜12中的接触孔22C，接触垫24A与接触垫24B连接，所述接触垫24B被形成在下电极14的层中。此外，通过用上电极7覆盖被设置在保护性绝缘膜17中的接触孔22B的上部，将上电极7和共电极线25电连接。
然后，如图8所示，通过使用具有低光吸收率的粘合剂树脂28等，将由GOS等形成的闪烁体30附加到以这种方式形成的电磁波检测元件10。
接着，参考图9A至图9J，描述制备涉及第二示例性实施方案的电磁波检测元件10的工序的实例。注意，在图9中与图5中相同的部分的描述被省略。此外，对于材料、膜厚度和形成各个层的方法，与第一示例性实施方案中相同部分的描述被省略。
首先，在衬底1上形成栅极电极2和扫描线101。接着，在整个表面上形成绝缘膜15，以覆盖栅极电极2和扫描线101。然后，在绝缘膜15上形成半导体有源层8和接触层(未显示)(图9A)。
接着，在半导体有源层8的顶层上形成源极电极9和漏极电极13。然后，在绝缘膜15上形成共电极线25(图9B)。
接着，在基本上整个表面上形成第一TFT保护膜层11A，以覆盖源极电极9、漏极电极13和共电极线25。随后，通过光刻技术将第一TFT保护膜层11A图案化(图9C)。
接着，在第一TFT保护膜层11A上形成信号线3、接触垫24A和接触垫38(图9D)。
接着，在如上所述形成的层的顶表面上，相继形成第二TFT保护膜层11B和夹层绝缘膜12(图9E)。
接着，通过光刻技术使第二TFT保护膜层11B形成图案(图9F)。
接着，通过溅射在上述层的顶层上沉积Al-类型材料或比如ITO等的金属材料，并且通过图案化形成下电极14(图9G)。
然后，以类似于第一示例性实施方案的结构，在夹层绝缘膜12上形成半导体层6(图9H)。而且，形成保护性绝缘膜17(图9I)。然后，形成上电极7和共电极线25的连接区域(图9J)。
这样，在涉及本示例性实施方案的电磁波检测元件10上，在不同布线层上形成扫描线101、信号线3和共电极线25。
由于这些情况，即使在形成共电极线25时引起不良图案化并且残留有导电性材料的膜，也不引起扫描线101和信号线3的泄漏缺陷。
[第三示例性实施方案]
在第一和第二示例性实施方案中，在保护性绝缘膜17上形成上电极7和共电极线25的连接区域。然而，存在由于在下层上的保护性绝缘膜17的陡角(steep angle)的变化或开裂等所引起的连接区域断开等的情况。
因此，第三示例性实施方案描述了其中在相应的半导体层6的周边上进一步形成夹层绝缘膜18的方案。
图17示出了平面图，该平面图显示了涉及第三示例性实施方案的电磁波检测元件10的一个像素单元的结构。此外，图18A示出了沿着图17的线A-A的截面图，而图18B示出了沿着图17的线B-B的截面图。在图17和图18中与图2和图3中相同的部分的描述被省略。
如图18A和图18B中所示，在电磁波检测元件10上，涂布型夹层绝缘膜18被形成在夹层绝缘膜12上，以在相应半导体层6部分上具有开口的同时，覆盖相应半导体层6的外部周边。以与夹层绝缘膜12相同的方式，夹层绝缘膜18由具有低电容率的感光有机材料形成，并且比传感器部分103的半导体层6要厚，并且形成1至4μm的膜厚度。
分别在接触垫24的多个部分的位置上，在夹层绝缘膜18中形成接触孔22B。注意，在本示例性实施方案中，接触孔22B形成为其中直径在厚度方向上变得越来越小的圆锥形状(锥形)。如图18B所示，形成接触孔22B，使得内表面相对于圆锥轴的角θ小于或等于60°，并且大于相对于半导体层6边缘的垂直方向的角。
在半导体层6和夹层绝缘膜18上形成上电极7，以至少覆盖夹层绝缘膜18的开口部分。上电极7还用作与设置在下层用于对上电极7供应偏压的共电极线25连接的导电性构件的作用。经由设置在第一夹层绝缘膜12中的接触孔22A，共电极线25连接至接触垫24，该接触垫24被形成在下电极14的层上。此外，通过用上电极7覆盖被设置在夹层绝缘膜18中的接触孔22B，而将上电极7和共电极线25电连接。
而且，保护性绝缘膜17形成在夹层绝缘膜18和上电极7的基本整个表面上。
通过使用具有低光吸收率的粘合剂树脂28等，将由GOS等形成的闪烁体30附加到以这种方式形成的电磁波检测元件10。
接着，将参考图19A至图19I，描述制备涉及第三示例性实施方案的电磁波检测元件10的工序的实例。注意，由于图19A至图19G是与图5A至图5G相同的部分，因此对它们的描述被省略。此外，关于材料、膜厚度和形成各个层的方法，与第一示例性实施方案中相同的部分的描述被省略。
夹层绝缘膜18连续地形成在夹层绝缘膜12(图19H)上。以形成夹层绝缘膜12时的相同方式，通过涂布具有感光性并且作为涂布材料的材料，并且在预烘焙之后进行曝光和显影的步骤，之后进行烘焙，并且还形成接触孔22B，从而形成夹层绝缘膜18。
然后，以与第一示例性实施方案的结构相同的方式，在夹层绝缘膜18上形成上电极7和共电极线25的连接区域。之后，在上电极7的基本整个表面上形成保护性绝缘膜17(图19I)。
通过在本示例性实施方案中进一步设置夹层绝缘膜18，可以使接触孔22B的内表面的角θ变得缓和，这如图18B所示。因此，可以抑制上电极7和共电极线25的连接部分发生断开等。尤其是，在采用IZO或ITO作为上电极7的情况下，容易产生由陡角变化、开裂等引起的断开。因此，使用比如本第三示例性实施方案的结构之类的结构是有效的。
此外，如果透湿性高并且空气内的湿气渗透其中，则来自半导体层6的漏电流增加，并且可以改变电磁波检测元件10的器件特性。通过如在第三示例性实施方案中那样，用保护性绝缘膜17覆盖夹层绝缘膜18，可以抑制空气内的湿气渗透到夹层绝缘膜18内。
第三示例性实施方案描述了其中在相应半导体层6的周边设置夹层绝缘膜18的情况。然而，可以设置夹层绝缘膜18以覆盖相应半导体层6的顶表面，并且可以在相应半导体层6的顶表面上形成接触孔。
此外，在上述第三示例性实施方案中，如图20A和图20B所示，可以在夹层绝缘膜12和夹层绝缘膜18之间形成保护性绝缘膜19。这种情况可以通过这样实现：在以图19G的工序形成的夹层绝缘膜12和半导体层6上，通过例如CVD形成夹层绝缘膜19，该夹层绝缘膜19由无机材料形成，之后，进行上述图19H的工序，以形成夹层绝缘膜18，并且通过光刻技术使在接触孔22B部分上以及在与上电极7连接的部分上的保护性绝缘膜19形成图案。由于这样的情况，在夹层绝缘膜18中形成接触孔22B时，在接触孔22B内产生的残留物可以在使保护性绝缘膜19形成图案时被移除。
此外，根据上述各个示例性实施方案，连接上电极7和共电极线25的接触孔(在第一和第三示例性实施方案中的接触孔22A，22B以及在第二示例性实施方案中的接触孔22A，22B，22C)被设置在相邻传感器部分103之间。因此，可以防止传感器部分103的光接收区域的表面积(填充系数)的降低。
通常地，传感器部分103在信号线3和扫描线101的位置上分离，以降低信号线3和扫描线101的布线负载。因此，接触孔被设置在信号线3的上方或在扫描线101的上方。然而，为了降低图像检测噪声，优选的是，接触孔被设置在扫描线101的上方。
根据上述各个示例性实施方案，经由绝缘膜(在第一和第三示例性实施方案中的TFT保护膜层11和夹层绝缘膜12，以及在第二示例性实施方案中的TFT保护膜层11A，11B和夹层绝缘膜12)，在下电极14的非辐照表面侧形成共电极线25。因此，在下电极14和共电极线25之间的电容降低，并且可以降低TFT开关4的开关噪声。即，开关噪声随电容成比例地增加。例如，在绝缘膜是SiNx等的情况下，介电常数的极限约为7，而膜厚度的极限为约0.5μm。因此，下电极14和共电极线25之间的电容大。因此，通过如在本示例性实施方案中，提供夹层绝缘膜12(例如，电容率3.5，膜厚度2μm)，电容变为例如1/8。因此，与传感器部分103的电容相比，该电容小，并且开关噪声为可以被忽略的程度。
此外，根据上述各个示例性实施方案，与信号线3平行地形成共电极线25。因此，信号线3不与共电极线25相交。因此，可以防止由于信号线3和共电极线25的相交所带来的线的静电电容的增加。因此，可以降低在信号线3产生的电噪声。
而且，根据上述各个示例性实施方案，上电极7的一部分沿着信号线3延伸，并且与沿着信号线3相邻的其它像素的上电极7连接，以使共电极线25伸长。由于这些情况，即使在连接上电极7和共电极线25的接触孔处出现不良接触的情况下，也可以从相邻像素向上电极7施加偏压。因此，可以抑制传感器部分103的不良工作。
注意，上述各个示例性实施方案描述了其中上电极7与沿着信号线3相邻的其它像素的上电极7连接的情况。然而，本发明并不限于这些。例如，如图10所示，上电极7还可以与沿着扫描线101相邻的其它像素的上电极7连接。由于这些情况，可以抑制由于沿着扫描线101方向的电极电势分布所引起的伪像(artifact)的发生。注意，上电极7可以只与沿着扫描线101相邻的其它像素的上电极7连接。
此外，如图11所示，可以使上电极7独立并且不与其它像素的上电极7连接。
上述各个示例性实施方案描述了其中与信号线3平行地形成共电极线25的情况。然而，本发明并不限于这些。例如，如图12所示，可以与扫描线101平行地形成共电极线25。
此外，上述各个示例性实施方案描述了其中本发明被应用于间接转换型电磁波检测元件10的情况，所述间接转换型电磁波检测元件10一旦在闪烁体30上将辐照转换为光，就在半导体层6将被转换的光转换成电荷并且积累所述电荷。然而，本发明并不限于这些，并且可以应用于例如在非晶硅等的半导体层上将辐照直接转换成电荷并且累积所述电荷的直接转换型电磁波检测元件。
在间接转换型电磁波检测元件10中，在闪烁体30上将辐照转换成光，并且接收在闪烁体30上转换的光，并且在传感器部分103累积电荷。因此，在间接转换型电磁波检测元件的情况下，表示作为本发明传感器部分的检测对象的图像的电磁波是光。此外，在涉及本示例性实施方案的电磁波检测元件10上，即使在辐射从衬底1侧辐照的情况下，该辐射也在闪烁体30上被转换成光，被转换的光照射到传感器部分103上，并且在半导体层6产生电荷。因此，即使在辐射从衬底1侧辐照的情况下，半导体层6上辐照作为检测对象的电磁波的辐照表面侧为闪烁体30侧，并且非辐照表面侧是衬底1侧。
另一方面，在直接转换型电磁波检测元件中，辐射在半导体层被直接转换成电荷。这样，在直接转换型电磁波检测元件中，表示作为本发明传感器部分的检测对象的图像的电磁波是辐射。此外，在直接转换型电磁波检测元件的情况下，辐射在半导体层被直接转换成电荷。因此，半导体层的辐照电磁波的辐照表面侧是被辐照辐射的一侧，而非辐照表面侧是没有辐照辐射的一侧。例如，如果辐射从衬底侧辐照，则半导体层上的辐照电磁波的辐照表面侧是衬底侧，而非辐照表面侧是与衬底所在的一侧相反的半导体层侧。
而且，上述各个示例性实施方案描述了本发明被应用于辐射图像检测器100的情况，所述辐射图像检测器100通过检测作为电磁波的X-射线来检测图像，所述电磁波是检测的对象。然而，本发明并不限于这些。作为检测对象的电磁波可以是，例如可见光、紫外线、红外线等中的任何一种。
此外，在各个示例性实施方案中描述的辐射图像检测器100的结构(参见图1)和电磁波检测元件10的结构(图2至图12)都是举例，当然在不背离本发明的精神的范围内可以对其进行适当的变化。

Claims (18)

1.一种电磁波检测元件，所述电磁波检测元件包括：
多个传感器部分，所述多个传感器部分具有：
半导体层，所述半导体层被设置成与多个扫描线和多个信号线的相应交叉部分对应，所述多个扫描线和多个信号线被设置成彼此相交，所述半导体层通过被电磁波辐照而产生电荷，所述电磁波表示作为检测对象的图像，
第一电极，所述第一电极由对所述电磁波具有透射性的导电性构件在所述半导体层的被辐照所述电磁波的辐照表面侧形成，所述第一电极对所述半导体层施加偏压，以及
第二电极，所述第二电极形成在所述半导体层相对于所述电磁波的非辐照表面侧，并且所述第二电极收集在所述半导体层产生的电荷；以及
共电极线，所述共电极线形成在所述传感器部分的电磁波下游侧并且经由相应的接触孔与所述第一电极连接，并且供应所述偏压。
2.权利要求1所述的电磁波检测元件，其中相比于形成所述第一电极的所述导电性构件，所述共电极线的电阻低。
3.权利要求2所述的电磁波检测元件，其中所述共电极线是Al或Cu，或是含有Al或Cu的合金或层化膜。
4.权利要求1所述的电磁波检测元件，还包括：
第一绝缘膜，所述第一绝缘膜被设置在所述多个传感器部分和所述共电极线之间，并且使所述传感器部分和所述共电极线绝缘，在所述第一绝缘膜中形成所述多个接触孔；以及
多个接触件，所述接触件各自的一端分别经由所述接触孔被连接至所述第一电极，并且其另一端被连接至所述共电极线。
5.权利要求4所述的电磁波检测元件，其中
所述扫描线由布线层形成，所述布线层经由第二绝缘膜在形成有所述共电极线的布线层的电磁波下游侧形成，并且
在形成有所述扫描线的区域的辐照表面侧的位置，在第一绝缘膜中形成接触孔。
6.权利要求4所述的电磁波检测元件，其中所述第一绝缘膜是其膜厚度等于或大于1μm的夹层绝缘膜。
7.权利要求4所述的电磁波检测元件，其中所述第一绝缘膜是其介电常数为2至4的夹层绝缘膜。
8.权利要求4所述的电磁波检测元件，还包括第三绝缘膜，所述第三绝缘膜至少覆盖多个传感器部分的外部周边，并且在所述第三绝缘膜中形成多个接触孔，
其中多个接触件的一端经由分别形成在所述第一绝缘膜和所述第三绝缘膜中的所述接触孔连接至所述第一电极，而所述多个接触件的另一端连接至所述共电极线。
9.权利要求8所述的电磁波检测元件，其中所述第三绝缘膜是其膜厚度比所述传感器部分的膜厚度更厚的夹层绝缘膜。
10.权利要求8所述的电磁波检测元件，还包括保护性绝缘膜，所述保护性绝缘膜由无机材料形成并且覆盖所述第三绝缘膜、所述接触件和所述第一电极。
11.权利要求8所述的电磁波检测元件，还包括由无机材料形成的在所述第一绝缘膜和所述第三绝缘膜之间的保护性绝缘膜。
12.权利要求10所述的电磁波检测元件，其中所述保护性绝缘膜是SiNx或SiOx膜。
13.权利要求4所述的电磁波检测元件，其中所述接触件由IZO或ITO形成。
14.权利要求4所述的电磁波检测元件，其中所述接触件由与所述第一电极相同的构件形成。
15.权利要求1所述的电磁波检测元件，其中所述第一电极经由连接区域与其它相邻第一电极电连接。
16.权利要求15所述的电磁波检测元件，其中所述连接区域由对于所述电磁波具有透射性的导电性构件形成。
17.权利要求15所述的电磁波检测元件，其中所述第一电极与沿着所述信号线相邻的其它第一电极连接。
18.权利要求15所述的电磁波检测元件，其中所述第一电极与沿着所述扫描线相邻的其它第一电极连接。
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