CN101567378B - 固体拍摄装置及其制造方法 - Google Patents
固体拍摄装置及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101567378B CN101567378B CN2009101350779A CN200910135077A CN101567378B CN 101567378 B CN101567378 B CN 101567378B CN 2009101350779 A CN2009101350779 A CN 2009101350779A CN 200910135077 A CN200910135077 A CN 200910135077A CN 101567378 B CN101567378 B CN 101567378B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mentioned
- electrode
- layer side
- dielectric film
- photo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 147
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 122
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 52
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 46
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 187
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 52
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 52
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 24
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 23
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 11
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 9
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 7
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 6
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000012905 input function Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
本发明提供可用少的接触孔把光电变换元件和场效应型晶体管电连接并能可靠地进行光电变换元件与偏压线的电连接、防止光电变换元件的劣化的固体拍摄装置及其制造方法。固体拍摄装置具备:形成于基板(10)的场效应型晶体管(30);包括连接到场效应型晶体管的漏的第1电极(81a)、叠层于第1电极的半导体层(88)和叠层于半导体层的第2电极(85a)的光电变换元件(80);配置在第2电极上的上层侧绝缘膜(23);形成于上层侧绝缘膜上、连接到第2电极的偏压线(5a),偏压线通过形成于上层侧绝缘膜的接触孔(23a)连接到第2电极,半导体层的侧面与上层侧绝缘膜的无机绝缘膜相连。
Description
技术领域
本发明涉及把入射光变换成电信号的固体拍摄装置及其制造方法。
背景技术
在医疗图像诊断、非破坏检查等中,虽然都一直使用X线等的放射线拍摄,但是,由于在放射线的拍摄中难于实现缩小光学系统,故必须进行等倍的拍摄。因此,由于在医疗图像诊断、非破坏检查等方面要求大面积的拍摄面,故可使用对玻璃等的基板层叠各种薄膜、把多个像素构成为矩阵状的固体拍摄装置。此外,在用固体拍摄装置构成2维图像传感器的情况下,由于也要求大面积的拍摄面,故也要对玻璃等的基板层叠各种薄膜、把多个像素构成为矩阵状。
在这样的固体拍摄装置中,多个像素每一者都具备产生与入射光量对应的电荷的光电变换元件和把光电变换元件的第1电极电连接到漏的场效应型晶体管,栅线和源线被连接到场效应型晶体管的栅和源,偏压线则电连接到光电变换元件的第2电极。在该固体拍摄装置中,由于其结构为从基板上的下层侧朝向上层侧,依次形成场效应型晶体管、光电变换元件、绝缘膜和偏压线,故有必要边在基板上依次形成各层,边把光电变换元件的第1电极和场效应型晶体管的漏电连接起来,并把光电变换元件的第2电极和偏压线电连接起来。
于是,作为前者的连接结构,人们提出了这样的构成方案:在基板上,对于覆盖光电变换元件和场效应型晶体管的绝缘膜,在重叠于光电变换元件的第2电极的位置和重叠于场效应型晶体管的漏电极的位置中的每一位置,形成接触孔,把形成于绝缘膜上的连接布线,通过接触孔电连接到光电变换元件的第2电极和场效应型晶体管的漏电极(参看专利文献1)。
此外,作为后者的连接结构,人们提出了这样的构成方案:在光电变换元件的上层形成偏压线,在晶体管的上层和光电变换元件彼此间作为绝缘材料设置聚酰亚胺(参看专利文献2)。
[专利文献1]特许第3144091号公报
[专利文献2]特许第3050402号公报
但是,在把光电变换元件和场效应型晶体管电连接起来时,若采用专利文献1所述的构成,由于必须在光电变换元件的上层侧形成多个接触孔,故存在着光电变换元件的形成区域变窄、灵敏度降低的问题。
此外,在把光电变换元件的第2电极和偏压线电连接起来时,若采用专利文献2所述的构成,由于光电变换元件的侧方与聚酰亚胺相接,故存在着半导体层因含于本身为有机膜的聚酰亚胺中的水分而劣化,导致光电变换元件劣化的问题。
发明内容
鉴于以上的问题,本发明的目的在于提供能可靠地进行光电变换元件与偏压线之间的电连接、进而能用少的接触孔把光电变换元件和场效应型晶体管电连接起来的固体拍摄装置及其制造方法。
为了解决上述问题,本发明的固体拍摄装置,其特征在于,具备:基板;形成于上述基板的晶体管;包括连接到上述晶体管的漏或源的第1电极,叠层到上述第1电极上的半导体层,和叠层到上述半导体层上的第2电极的光电变换元件;配置在上述第2电极上的绝缘层;以及形成于上述绝缘层上、连接到上述第2电极的偏压线,上述绝缘层至少包括无机绝缘膜,上述偏压线通过形成于上述无机绝缘膜的接触孔连接到上述第2电极,上述半导体层的侧面与上述无机绝缘膜相接。
倘采用上述构成,则作为晶体管,典型地说,可使用场效应型的晶体管,该晶体管的栅以及源或漏被连接到形成于该基板的栅线以及源线或漏线的各自。就变成为从基板的下层侧朝向上层侧,依次形成晶体管、光电变换元件、绝缘层和偏压线,通过设置在配置于第1电极的下层侧的绝缘膜的接触孔把光电变换元件的第1电极和晶体管的漏或源电连接起来。
此外,在上述构成中,半导体层包括叠层起来的多个半导体膜。说得更具体点,其构成为把P型半导体膜、I型半导体膜和N型半导体膜叠层起来。在该情况下,可以采用使第1电极侧为P型半导体膜、使第2电极侧为N型半导体膜、使光电变换元件的阳极连接到晶体管的漏或源的构成,以及使第1电极侧为N型半导体膜、使第2电极侧为P型半导体膜、使光电变换元件的阴极连接到晶体管的漏或源的构成这二种构成中的任何一种。另外,光电变换元件,并不限于PIN光电二极管,例如,也可以为PN光电二极管。
在第2电极上形成的绝缘层,例如,包括可用无机膜的氮化硅膜等形成的无机绝缘膜。此外,上述无机绝缘膜,被形成为与第2电极、优选与半导体层的侧面相接,并将它们覆盖起来。在上述构成的固体拍摄装置的构成中,半导体层的侧面与无机膜相接,理想的是半导体层和第2电极被无机膜覆盖起来。为此,由于半导体层、第2电极,借助于无机膜,在偏压线的形成工序等的制造工序中或者在制造后,就被保护为避免与水分、空气等接触,故光电变换元件就变得难于劣化,变成为可靠性高的固体拍摄装置。
此外,在用感光性树脂等的有机膜形成与光电变换元件的半导体层相连的绝缘层的情况下,在借助于曝光、显影在绝缘层形成接触孔时,常常会在接触孔内残留下有机膜,导致有可能发生不能适宜地进行第2电极与偏压线之间的电连接这样的问题。
倘采用上述本发明的固体拍摄装置,由于可借助于对在例如使用光刻技术形成了抗蚀剂掩模的状态下的无机绝缘膜的刻蚀形成接触孔,故可以在与第2电极重叠的位置可靠地形成接触孔。为此,由于可以可靠地避免在第2电极上不小心地残留下绝缘膜的不佳状况,故可以适宜地进行第2电极与偏压线之间的电连接。此外,采用在绝缘层上形成覆盖偏压线的表面保护层的办法,就可以防止偏压线的腐蚀或劣化。表面保护层理想的是用氮化硅膜等的无机膜形成。
此外,本发明的固体拍摄装置,其特征在于,具备:基板;形成于上述基板的晶体管;包括连接到上述晶体管的漏或源的第1电极,叠层到上述第1电极上的半导体层,和叠层到上述半导体层上的第2电极的光电变换元件;配置在上述第2电极上的上层侧绝缘膜;形成于上述上层侧绝缘膜上、连接到上述第2电极的偏压线,上述第1电极在上述第1电极的下层侧连接到上述漏或源,通过形成于上述上层侧绝缘膜的接触孔把上述偏压线和上述第2电极连接起来。
倘采用上述构成,则第1电极,至少一部分重叠到晶体管的例如漏的上表面并与漏电连接。在该情况下,在漏和第1电极之间形成下层侧绝缘膜、在形成于下层侧绝缘膜的接触孔内把第1电极重叠到漏的上表面即可。倘采用上述构成,由于不需要在第2电极上的绝缘层形成用来电连接光电变换元件和晶体管的接触孔,故可在宽广的区域形成光电变换元件,可以形成灵敏度高的光电变换元件。
此外,本发明的固体拍摄装置,其特征在于,具备:基板;形成于上述基板的晶体管;包括连接到上述晶体管的漏或源的第1电极,叠层到上述第1电极上的半导体层,和叠层到上述半导体层上的第2电极的光电变换元件;以及连接到上述第2电极上的偏压线,在上述漏或源与上述第1电极之间形成下层侧绝缘膜,上述第1电极,在形成于上述下层侧绝缘膜的接触孔内重叠并电连接到上述漏或源的上表面上。
在上述构成中,下层侧绝缘膜被形成为把晶体管覆盖起来。借助于此,就可以借助于形成光电变换元件时的刻蚀工序等,用下层侧绝缘膜防止晶体管特别是沟道区域受到损伤。作为下层侧绝缘膜,可以使用无机绝缘膜。这是因为与使用有机绝缘膜的情况下比较,由于可以可靠地在下层侧绝缘膜形成接触孔,故第1电极与漏之间的电连接是可靠的缘故。
另外,在上述构成的固体拍摄装置中,可以采用下述构成:晶体管从基板的下层侧朝向上层侧,依次形成栅电极、栅绝缘膜、半导体层、漏电极,具备存储电容,该存储电容具备栅绝缘膜、下层侧绝缘膜和第2电极上的绝缘层之中的至少一者,将其作为电介质膜。
如上所说的本发明的固体拍摄装置,可应用于各种电子设备。例如,可以把将磷光体等的放射线变换成光的变换层重叠到固体拍摄装置上构成医疗用的X射线拍摄装置、将其重叠到液晶显示装置、E显示装置等的显示器件的显示面一侧或者在显示器件的像素内一体形成固体拍摄装置而构成带输入功能的显示器件。
此外,本发明的固体拍摄装置的制造方法,是制造具有晶体管和被连接到上述晶体管上的光电变换元件的固体拍摄装置的方法,其特征在于:包括:形成晶体管的工序;形成连接到上述晶体管的漏或源的第1电极的工序;在上述第1电极上形成半导体层的工序;在上述半导体层上形成第2电极的工序;在上述第2电极上形成至少包括无机膜的绝缘层的工序;在上述绝缘层形成接触孔的工序;在上述绝缘层上形成通过上述接触孔连接到上述第2电极的偏压线的工序,把上述绝缘层形成为使得上述无机膜与上述半导体层的侧面相接。此外,其特征在于:在形成上述第1电极时,把上述第1电极和上述晶体管的漏或源连接起来。此外,还包括在上述绝缘层上,形成覆盖上述偏压线的表面保护膜的工序。
在制造具有晶体管和被连接到上述晶体管的光电变换元件的固体拍摄装置的方法中,其特征在于,包括:形成晶体管的工序;形成连接到上述晶体管的漏或源的第1电极的工序;在上述第1电极上形成半导体层的工序;在上述半导体层上形成第2电极的工序;在上述第2电极上形成上层侧绝缘膜的工序;在上述上层侧绝缘膜形成接触孔的工序;在上述上层侧绝缘膜上,形成通过上述接触孔连接到上述第2电极的偏压线的工序,在形成上述第1电极时,在上述第1电极的下层侧连接上述第1电极和上述漏或源。此外,还包括在上述晶体管上形成下层侧绝缘膜的工序;和在上述下层侧绝缘膜形成接触孔的工序,通过设置在上述下层侧绝缘膜的上述接触孔,连接上述第1电极和上述漏或源。
附图说明
图1是示出了在应用本发明的固体拍摄装置中,未在像素形成存储电容的情况下的电构成的框图。
图2(a)、(b)分别是示出了在应用本发明的固体拍摄装置中,用电容线在像素形成存储电容的情况下的电构成的框图,和不用电容线而在像素形成存储电容的情况下的电构成的框图。
图3是模式性地示出了应用本发明的固体拍摄装置的外观的说明图。
图4(a)、(b)分别是本发明的实施形态1的固体拍摄装置的一个像素的量的俯视图和剖面图。
图5是示出了图4所示的固体拍摄装置的制造方法的工序剖面图。
图6是示出了图4所示的固体拍摄装置的制造方法的工序剖面图。
图7(a)、(b)分别是本发明的实施形态2的固体拍摄装置的一个像素的量的俯视图和剖面图。
图8(a)、(b)分别是本发明的实施形态2的变形例的固体拍摄装置的一个像素的量的俯视图和剖面图。
图9(a)、(b)分别是本发明的实施形态3的固体拍摄装置的一个像素的量的俯视图和剖面图。
图10是本发明的实施形态4的固体拍摄装置的一个像素的量的剖面图。
图11是示出了图10所示的固体拍摄装置的电构成的框图。
图12是示出了本发明的实施形态1~4的变形例的框图。
标号的说明
3a:栅线;3c、6e:电容线;5a:偏压线;6a:源线;10:基板;22:下层侧绝缘膜;22a:下层侧绝缘膜的接触孔;23:上层侧绝缘膜;23a:上层侧绝缘膜的接触孔;30、30a:场效应型晶体管;80、80a:光电变换元件;81a:光电变换元件的第1电极;85a:光电变换元件的第2电极;88、88a:半导体层;90:存储电容;100:固体拍摄装置;100a:像素;100c:拍摄区域
具体实施方式
以下,说明本发明的实施形态。另外,在以下的说明要参照的图中,为了使各层、各个构件为在图面上可识别的程度大小,对各层、每一构件使比例尺不同。此外,在场效应型晶体管的情况下,取决于其导电类型、电流流动的方向,源和漏会进行交换,但是,在本发明中,为了方便起见,把连接光电变换元件的一侧作为漏,把连接信号线(数据线)的一侧作为源。
(整体构成)
图1的框图示出了在应用本发明的固体拍摄装置中,未在像素形成存储电容的情况下的电构成。图2(a)、(b)分别是示出了在应用本发明的固体拍摄装置中,用电容线在像素形成存储电容的情况下的电构成的框图,和不用电容线在像素形成存储电容的情况下的电构成的框图。图3的说明图模式性地示出了应用本发明的固体拍摄装置的外观。
图1所示的固体拍摄装置100中,多条栅线3a和作为该情况下的信号线的多条源线6a在彼此交叉的方向上延伸,在与栅线3a和源线6a的交叉对应的各个位置,配置像素100a。用像这样地把多个像素100a配置成矩阵状的区域构成拍摄区域100c。在多个像素100a中的每一者,都形成产生与入射光量对应的电荷的光电变换元件80和电连接到该光电变换元件80的场效应型晶体管(晶体管)30,光电变换元件80包括PIN光电二极管或PN光电二极管。栅线3a电连接到场效应型晶体管30的栅,源线6a电连接到场效应型晶体管30的源。此外,场效应型晶体管30的漏,连接到光电变换元件80的第1电极81a(阳极)。在本形态中,偏压线5a与源线6a并列地进行延伸,偏压线5a电连接到光电变换元件80的第2电极85a(阴极)。因此,可给光电变换元件80施加反向偏压。另外,偏压线5a也可以采用与栅线3a并列地延伸的构成。
多条栅线3a连接到栅线驱动电路110,各个像素100a的场效应型晶体管30,借助于从栅线驱动电路110输出的栅脉冲,依次进行导通/截止。多条源线6a,连接到读取电路120,与场效应型晶体管30的导通/截止工作进行联动,依次通过源线6a向读取电路120输出各像素100a的与入射光量对应的电信号。读取电路120具备由运算放大器和电容器构成的所谓的电荷检测(charge sensing)放大器。此外,对偏压线5a施加定电位。
固体拍摄装置100,有时也如图2(a)、(b)所示那样地构成。即便是示于图2(a)、(b)的构成,也与参看图1所说明的构成同样,在多个像素100a的每一者,都形成产生与入射光量对应的电荷的光电变换元件80和电连接到该光电变换元件80的场效应型晶体管30,光电变换元件80包括PIN光电二极管或PN光电二极管。栅线3a电连接到场效应型晶体管30的栅,源线6a电连接到场效应型晶体管30的源。此外,场效应型晶体管30的漏,电连接到光电变换元件80的第1电极81a。此外,偏压线5a电连接到光电变换元件80的第2电极85a。
此外,在图2(a)、(b)所示的固体拍摄装置100中,在多个像素100a的每一者,都形成有存储电容90,在构成该存储电容90时,在示于图2(a)的构成例中,跨多个像素100a形成电容线3c。在采用该构成的情况下,存储电容90的一方的电极,电连接到场效应型晶体管30的漏,而存储电容90的另一方的电极,则电连接到电容线3c。在这里,对电容线3c施加有定电位,在图2(a)所示的例子中,电容线3c由于电连接到了偏压线5a上,故对电容线3c就施加上了与偏压线5a相同的电位。这样一来,存储电容90和光电变换元件80,就并联地电连接。
另外,在图2(b)所示的构成例中,在多个像素100a的每一者中构成存储电容90时,存储电容90的一方的电极,与光电变换元件80的第1电极81a同样,电连接到场效应型晶体管30的漏,存储电容90的另一方的电极,则与光电变换元件80的第2电极85a同样,电连接到了偏压线5a。因此,存储电容90和光电变换元件80,就并联地电连接。
在该固体拍摄装置100中,在图3所示的基板10上形成参看图1和图2(a)、(b)所说明的栅线3a、源线6a、偏压线5a、电容线3c和像素100a(光电变换元件80、场效应型晶体管30、存储电容90)。在这里,基板10的大体上的中央区域,被用作把多个上述像素100a矩阵状地排列起来的拍摄区域100c。此外,在图3所示的例子中,栅线驱动电路110和读取电路120,在与基板10不同的驱动用IC(未图示)等形成,并把装配有这些驱动用IC的柔性基板150装配到基板10。
实施形态1
(构成)
图4(a)、(b)分别是本发明的实施形态1的固体拍摄装置100的一个像素100a的量的俯视图和剖面图。图4(b)相当于在相当于图4(a)的A1-A1’线的位置剖切固体拍摄装置100时的剖面图。另外,在图4(a)中,栅线3a和与之同时形成的薄膜等用细的实线表示,源线6a和与之同时形成的薄膜等用单点划线表示,半导体膜(有源层)用细而短的虚线表示,光电变换元件80的第1电极81a用细长的虚线表示,光电变换元件80的半导体层88用粗实线表示,光电变换元件80的第2电极85a用粗而长的虚线表示。
如图4(a)所示,在基板10(图4(b))上,栅线3a和源线6a在彼此交叉的方向上延伸,在与栅线3a和源线6a的交叉对应的各位置形成像素100a。此外,偏压线5a则与源线6a并列地延伸。在本形态中,栅线3a和源线6a,在被相邻的像素100a夹着的区域延伸,偏压线5a则被形成为在像素100a的中央通过。
在像素100a,形成有由PIN光电二极管构成的光电变换元件80和电连接到该光电变换元件80的场效应型晶体管30,用栅线3a的一部分形成场效应型晶体管30的栅电极3b,用源线6a的一部分形成场效应型晶体管30的源电极6b。场效应型晶体管30的漏电极6c,电连接到光电变换元件80的第1电极81a,偏压线5a电连接到光电变换元件80的第2电极85a。
参看图4(a)、(b)说明该像素100a的剖面构成等。在示于图4(a)、(b)的固体拍摄装置100中,基板10的基体,由石英基板、耐热性的玻璃基板等的绝缘基板构成,在其表面,形成底栅结构的场效应型晶体管30。在场效应型晶体管30中,按照由栅线3a的一部分构成的栅电极3b、栅绝缘膜21、构成场效应型晶体管30的有源层的由无定形硅膜形成的半导体部1a、由掺入了高浓度N型杂质的无定形硅膜形成的接触层4a、4b这样的顺序将它们叠层起来。在半导体部1a之中,在源侧的端部,通过接触层4a,作为源电极6b重叠有源线6a,在漏侧的端部,通过接触层4b重叠有漏电极6c。源线6a和漏电极6c由同时形成的导电膜形成。
在源线6a和漏电极6c的表面侧形成由氮化硅膜等形成的下层侧绝缘膜22,把半导体部1a覆盖起来。在下层侧绝缘膜22的上层,形成光电变换元件80的第1电极81a,该第1电极81a,采用在形成于下层侧绝缘膜22的接触孔22a的内部连接到漏电极6c的上表面的办法电连接起来。这样一来,第1电极81a就在第1电极81a的下层侧电连接到场效应型晶体管30的漏。
在第1电极81a的上层,叠层有高浓度P型半导体膜82a、I型半导体膜83a(本征半导体膜)和高浓度N型半导体膜84a,在高浓度N型半导体膜84a的上层,叠层有第2电极85a。用该第1电极81a,由高浓度p型半导体膜82a、I型半导体膜83a和高浓度N型半导体膜84a构成的半导体层88,和第2电极85a,把光电变换元件80构成为PIN光电二极管。
在光电变换元件80的上层侧,在拍摄区域100c的整个面形成由氮化硅膜等的无机绝缘膜(无机膜)构成的上层侧绝缘膜(绝缘层)23,在该上层侧绝缘膜23的上层形成偏压线5a。在这里,在上层侧绝缘膜23,在与第2电极85a重叠的位置形成接触孔23a。为此,偏压线5a因在接触孔23a的内部重叠到第2电极85a而电连接到第2电极85a上。此外,在偏压线5a的上层侧形成表面保护层24。另外,在把固体拍摄装置100用于使用X射线等的放射线的医疗图像诊断、非破坏检查等的情况下,借助于表面保护层24自身,或者在表面保护层24的上层,借助于磷光体等,就可以构成把射线束变换成可见光的变换层。
(制造方法)
参看图5和图6,边说明本发明的实施形态1的固体拍摄装置100的制造方法,边详述本形态的固体拍摄装置100的构成。图5和图6是示出了本发明的实施形态1的固体拍摄装置100的制造方法的工序剖面图,对应于图4(b)所示的剖面。
在制造本形态的固体拍摄装置100时,如在以下说明的那样,依次进行:用来形成场效应型晶体管30的晶体管形成工序(图5(a)~图5(d)所示的工序),用来形成光电变换元件80的光电变换元件形成工序(图5(f)~图6(b)所示的工序),用来形成上层侧绝缘膜23的上层侧绝缘膜形成工序(图6(c)所示的工序),和用来形成偏压线5a的偏压线形成工序(图6(d)所示的工序),并在光电变换元件形成工序中形成光电变换元件80的第1电极81a时,要在把第1电极81a电连接到场效应型晶体管30的漏、进行偏压线形成工序之前,在上层侧绝缘膜23中在与光电变换元件80的第2电极85a重叠的位置,预先形成接触孔23a。
说得更具体点,在晶体管形成工序中,首先,在形成了由厚度50nm左右的钼膜和厚度250nm左右的铝膜构成的叠层膜之后,使之图形化,如图5(a)所示,形成栅电极3b(栅线3a)。在进行该图形化之际,要用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下刻蚀叠层膜。接着,形成厚度500nm左右的由氮化硅膜构成的栅绝缘膜21。接着,在形成了厚度120nm左右的由无定形硅膜构成的半导体膜和厚度50nm左右的由掺入了高浓度N型杂质的无定形硅膜构成的接触层后,使半导体膜和接触层图形化,如图5(b)所示,形成岛状的半导体部1a和岛状的接触层4。在进行该图形化之际,要用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下刻蚀半导体膜和接触层。接着,在形成了由厚度50nm左右的钼膜、厚度250nm左右的铝膜和厚度50nm左右的钼膜构成的叠层膜之后,使之图形化,如图5(c)所示,形成源电极6b(源线6a)和漏电极6c。在进行该图形化之际,要用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下刻蚀叠层膜。接着,如图5(d)所示,对于源电极6b(源线6a)和漏电极6c自匹配地使接触层4图形化,分割成接触层4a、4b。这样一来,就形成场效应型晶体管30。在该情况下,场效应型晶体管30,是所谓的沟道刻蚀型的场效应型晶体管。
接着,在下层侧绝缘膜形成工序中,如图5(e)所示,在形成了厚度500nm左右的由氮化硅膜构成的下层侧绝缘膜22之后,在下层侧绝缘膜22中,在与漏电极6c的一部分重叠的区域,形成接触孔22a。在形成该接触孔22a之际,要用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下刻蚀下层侧绝缘膜22。
接着,在光电变换元件形成工序中,在形成了由厚度50nm左右的钼膜、厚度250nm左右的铝膜和厚度50nm左右的钼膜构成的叠层膜之后,使之图形化,如图5(f)所示,形成光电变换元件80的第1电极81a。在进行该图形化之际,要用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下刻蚀叠层膜。其结果是,第1电极81a,通过在下层侧绝缘膜22的接触孔22a的内部重叠到漏电极6c上而实现电连接。接着,在依次形成了高浓度P型半导体膜、I型半导体膜和高浓度N型半导体膜后,使高浓度P型半导体膜、I型半导体膜和高浓度N型半导体膜图形化,如图6(a)所示,在第1电极81a之上,形成比第1电极81a小的高浓度P型半导体膜82a、I型半导体膜83a和高浓度N型半导体膜84a。在进行该图形化之际,要用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下刻蚀高浓度P型半导体膜、I型半导体膜和高浓度N型半导体膜。接着,在形成了厚度50nm左右的ITO膜等的透光性导电膜后,使透光性导电膜图形化,如图6(b)所示,在高浓度N型半导体膜84a的上层,形成比高浓度N型半导体膜84a小的光电变换元件80的第2电极85a。在进行该图形化之际,要用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下刻蚀透光性导电膜。这样一来,就形成由PIN光电二极管构成的光电变换元件80。另外,也可以在依次形成了高浓度P型半导体膜、I型半导体膜和高浓度N型半导体膜之后,再形成ITO膜,用共用的掩模使这些膜图形化。
接着,在上层侧绝缘膜形成工序中,如图6(c)所示,在形成了厚度500nm左右的由氮化硅膜构成的上层侧绝缘膜23之后,在上层侧绝缘膜23中,在与第2电极85a的一部分重叠的区域形成接触孔23a。在该接触孔23a的形成时,要用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下刻蚀上层侧绝缘膜23。
接着,在偏压线形成工序中,在形成了由厚度50nm左右的钼膜、厚度250nm左右的铝膜和厚度50nm左右的钼膜构成的叠层膜之后,使之图形化,如图6(d)所示,形成偏压线5a。在形成该偏压线5a之际,要用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下刻蚀叠层膜。其结果是,偏压线5a在上层侧绝缘膜23的接触孔23a内通过重叠到第2电极85a上进行电连接。
然后,如图4(b)所示,在表面保护层形成工序中,形成厚度500nm左右的由氮化硅膜构成的表面保护层24。这样一来,就形成固体拍摄装置100。
(本形态的主要效果)
如上所述,在本形态中,在电连接光电变换元件80和场效应型晶体管30时,光电变换元件80的第1电极81a,在形成于第1电极81a的下层一侧的下层侧绝缘膜22的接触孔22a内重叠并电连接到漏电极6c上。因此,在上层侧绝缘膜23,由于没有必要形成用来电连接光电变换元件80和场效应型晶体管30的接触孔,故可以使得应该在上层侧绝缘膜23形成的接触孔的个数较少,相应地可以在较宽的区域形成光电变换元件80,可以形成灵敏度高的光电变换元件80。此外,由于本身为无机膜的下层侧绝缘膜22把半导体部1a覆盖了起来,故在使光电变换元件的半导体层88图形化时,可以防止半导体部1a被刻蚀。
此外,在本形态中,在把偏压线5a电连接到光电变换元件80的第2电极85a上时,偏压线5a,在由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成的上层侧绝缘膜23的接触孔23a内,重叠并电连接到第2电极85a上。倘采用该结构,由于借助于采用光刻技术在形成了抗蚀剂掩模的状态下进行的对上层侧绝缘膜23(无机绝缘膜)的刻蚀来形成接触孔23a,故可以在与第2电极85a重叠的位置可靠地形成接触孔23a。为此,由于可以可靠地避免在第2电极85a上不小心残留下绝缘膜这样的情况,故可以适宜地进行第2电极85a与偏压线5a之间的电连接。
此外,在本形态中,上层侧绝缘膜23,是用本身为无机膜的氮化硅膜形成的无机绝缘膜,被形成为与第2电极85a和半导体层88的侧面连接并把它们覆盖起来。得益于这样的构成,第2电极85a和半导体层88,就可以借助于无机膜,在偏压线5a的形成工序等的制造工序中或制造后,被保护起来以免与水分、空气等接触。为此,光电变换元件80就难于劣化,变成为可靠性高的固体拍摄装置100。
实施形态2
图7(a)、(b)分别是本发明的实施形态2的固体拍摄装置100的一个像素100a的量的俯视图和剖面图。图7(b)相当于在相当于图7(a)的A2-A2’线的位置处剖切固体拍摄装置100时的剖面图。另外,本形态的基本构成,由于与实施形态1是同样的,故对于那些相同的部分都赋予同一标号而省略它们的说明。
在图7(a)、(b)所示的固体拍摄装置100中,也与实施形态1同样,在基板10上,栅线3a和源线6a在彼此交叉的方向上延伸,在与栅线3a和源线6a的交叉处对应的各位置形成像素100a。并且,与源线6a并列地使偏压线5a延伸。此外,在本形态中,也与实施形态1同样,在电连接光电变换元件80和场效应型晶体管30时,光电变换元件80的第1电极81a,在形成于第1电极81a的下层一侧的下层侧绝缘膜22的接触孔22a内重叠并电连接到漏电极6c上。此外,在本形态中,也与实施形态1同样,在把偏压线5a电连接到光电变换元件80的第2电极85a上时,偏压线5a,在由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成的上层侧绝缘膜23的接触孔23a内,重叠并电连接到第2电极85a上。
图7(a)、(b)所示的固体拍摄装置100,如参看图2(a)所说明的那样,是用电容线3c形成与光电变换元件80并联地电连接的存储电容90的例子。因此,在本形态中,电容线3c与栅线3a并列地延伸,在本形态中,电容线3c被形成为从像素100a的中央通过。在这里,电容线3c是在栅绝缘膜21的下层侧与栅电极3b(栅线3a)同时形成的导电膜,在光电变换元件80的第1电极81a的下层侧通过。为此,在电容线3c和第1电极81a之间夹着栅绝缘膜21和下层侧绝缘膜22,电容线3c和第1电极81a,夹着栅绝缘膜21和下层侧绝缘膜22地彼此相向。因此,在像素100a内,把电容线3c当作下电极,把栅绝缘膜21和下层侧绝缘膜22当作电介质膜,把第1电极81a当作上电极,来形成存储电容90。
在这里,电容线3c,如图2(a)所示,由于在拍摄区域100c的外侧电连接到偏压线5a上,故存储电容90和光电变换元件80并联地电连接。在进行该连接时,在本形态中,就如在图7(b)的右侧端部所示出的那样,采用的是这样的结构:在介于电容线3c和偏压线5a之间的栅绝缘膜21、下层侧绝缘膜22和上层侧绝缘膜23,形成接触孔23e,通过该接触孔23e把电容线3c和偏压线5a电连接起来。
在制造该构成的固体拍摄装置100时,在用图5(a)所示的工序形成栅线3a时,同时形成电容线3c即可。此外,在图6(c)所示的工序中,在形成接触孔23a时或者在别的工序中,形成接触孔23e即可。
如上所述,在本形态中,由于光电变换元件80的第1电极81a,在形成于第1电极81a的下层侧的下层侧绝缘膜22的接触孔22a内重叠并电连接到漏电极6c上,故没有必要在上层侧绝缘膜23形成用来电连接光电变换元件80和场效应型晶体管30的接触孔,故可以在广阔的区域上形成光电变换元件80,可以形成灵敏度高的光电变换元件80。此外,偏压线5a,由于在由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成的上层侧绝缘膜23的接触孔23a内,重叠并电连接到第2电极85a上,故与在上层侧绝缘膜23中使用有机绝缘膜的情况下不同,能在与第2电极85a重叠的位置可靠地形成接触孔23a,故会得到可以适宜地进行第2电极85a和偏压线5a的电连接等的与实施形态1同样的效果。
此外,在本形态中,由于下层侧绝缘膜22由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成,故可以把栅绝缘膜21和下层侧绝缘膜22用作电介质膜来形成存储电容90。
此外,在本形态中,由于下层侧绝缘膜22和上层侧绝缘膜23这双方都由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成,故可以可靠地形成贯通栅绝缘膜21、下层侧绝缘膜22和上层侧绝缘膜23的接触孔23e,因而可以适宜地进行电容线3c和偏压线5a的电连接。
实施形态2的变形例
图8(a)、(b)分别是本发明的实施形态2的变形例的固体拍摄装置100的一个像素100a的量的俯视图和剖面图。图8(b)相当于在相当于图8(a)的A3-A3’线的位置处剖切固体拍摄装置100时的剖面图。另外,本形态的基本构成,由于与实施形态1、2是同样的,故对于那些相同的部分都赋予同一标号而省略它们的说明。
图8(a)、(b)所示的固体拍摄装置100,与实施形态2同样,是用电容线形成与光电变换元件80并联地电连接起来的存储电容90的例子,但是,在本形态中,电容线6e与源线6a同时形成。因此,在本形态中,电容线6e被形成为与源线6a并列地通过像素100a的中央。
在构成该电容线6e时,在实施形态2中,在栅绝缘膜21的下层侧与栅电极3b(栅线3a)同时形成,但在本形态中,电容线6e,在栅绝缘膜21与下层侧绝缘膜22之间的层间,在通过光电变换元件80的第1电极81a的下层侧的位置,与源电极6b(源线6a)和漏电极6c同时形成。为此,在电容线6e和第1电极81a之间就夹着下层侧绝缘膜22,电容线6e和第1电极81a,就夹着下层侧绝缘膜22地相向。因此,在像素100a内,就把电容线6e当作下电极,把下层侧绝缘膜22当作电介质膜,把第1电极81a当作上电极,来形成存储电容90。
此外,在本形态中,也与实施形态2同样,由于电容线6e在拍摄区域100c的外侧电连接到偏压线5a上,故存储电容90和光电变换元件80并联地电连接起来。在进行该连接时,在本形态中,就如在图8(b)的右侧端部所示出的那样,采用的是这样的结构:在介于电容线6e和偏压线5a之间的下层侧绝缘膜22和上层侧绝缘膜23中形成接触孔23f,通过该接触孔23f把电容线6e和偏压线5a电连接起来。
在制造这样的构成的固体拍摄装置100时,在用图5(c)所示的工序形成源线6a时,同时形成电容线6e即可。此外,利用图5(e)所示的工序、图6(c)所示的工序形成接触孔23f即可。
在像上述那样地构成的情况下,由于光电变换元件80的第1电极81a也是在形成于第1电极81a的下层侧的下层侧绝缘膜22的接触孔22a内重叠并电连接到漏电极6c上,故由于没有必要在上层侧绝缘膜23形成用来电连接光电变换元件80和场效应型晶体管30的接触孔,故可以在广阔的区域形成光电变换元件80,可以形成灵敏度高的光电变换元件80。此外,由于偏压线5a在由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成的上层侧绝缘膜23的接触孔23a内,重叠并电连接到第2电极85a上,故与在上层侧绝缘膜23中使用有机绝缘膜的情况下不同,在与第2电极85a重叠的位置可以可靠地形成接触孔23a,故会得到可以适宜地进行第2电极85a和偏压线5a的电连接等的与实施形态1、2同样的效果。
此外,在本形态中,由于下层侧绝缘膜22也是由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成,故存储电容90的电介质膜仅仅是下层侧绝缘膜,不包括栅绝缘膜21。为此,具有存储电容90的每单位面积的静电电容比实施形态2大的优点。
此外,由于下层侧绝缘膜22和上层侧绝缘膜23这双方都由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成,故可以可靠地形成贯通栅绝缘膜21、下层侧绝缘膜22和上层侧绝缘膜23的接触孔23f,可以适宜地进行电容线6e和偏压线5a的电连接等的与实施形态2同样的效果。而且,在进行电容线6e和偏压线5a的电连接时,由于使在下层侧绝缘膜22中与接触孔22a同时形成的孔和在上层侧绝缘膜23中与接触孔23a同时形成的孔连通来形成接触孔23f即可,故具有可容易地形成接触孔23f的优点。
实施形态3
图9(a)、(b)分别是本发明的实施形态3的固体拍摄装置100的一个像素100a的量的俯视图和剖面图。图9(b)相当于在相当于图9(a)的A4-A4’线的位置处剖切固体拍摄装置100时的剖面图。另外,本形态的基本构成,由于与实施形态1、2是同样的,故对于那些相同的部分都赋予同一标号而省略它们的说明。
图9(a)、(b)所示的固体拍摄装置100,也与实施形态1同样,在基板10上,栅线3a和源线6a在彼此交叉的方向上延伸,在与栅线3a和源线6a的交叉对应的各位置形成像素100a。此外,偏压线5a则与源线6a并列地延伸。在本形态中,也与实施形态1同样,在电连接光电变换元件80和场效应型晶体管30时,光电变换元件80的第1电极81a,在形成于第1电极81a的下层侧的下层侧绝缘膜22的接触孔22a内重叠并电连接到漏电极6c上。此外,在本形态中,也与实施形态1同样,在把偏压线5a电连接到光电变换元件80的第2电极85a上时,偏压线5a在由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成的上层侧绝缘膜23的接触孔23a内重叠并电连接到第2电极85a上。
图9(a)、(b)所示的固体拍摄装置100,就如参看图2(b)所说明的那样,是形成了与光电变换元件80并联地电连接的存储电容90的例子,但是,与实施形态2及其变形例不同,未使用电容线3c、6e。就是说,在本形态中,在第1电极81a的形成区域之中,一直到与从构成光电变换元件80(PIN光电二极管)的高浓度P型半导体膜82a、I型半导体膜83a、高浓度N型半导体膜84a以及第2电极85a的端部伸出的区域重叠的区域为止,都使偏压线5a的一部分伸出。为此,在偏压线5a的伸出区域5b与第1电极81a的端部之间,夹着上层侧绝缘膜23,偏压线5a的伸出区域5b与第1电极81a的端部夹着上层侧绝缘膜23相向。因此,在像素100a内,把第1电极81a的端部当作下电极,把上层侧绝缘膜23当作电介质膜,把偏压线5a的伸出区域5b当作上电极,来形成存储电容90,该存储电容90与光电变换元件80并联地电连接。
该构成的固体拍摄装置100,由于可以用与实施形态1同样的工序制造,故省略说明。
如上所述,在本形态中,由于光电变换元件80的第1电极81a在形成于第1电极81a的下层侧的下层侧绝缘膜22的接触孔22a内重叠并电连接到漏电极6c上,故没有必要在上层侧绝缘膜23形成用来电连接光电变换元件80和场效应型晶体管30的接触孔,故可以在广阔的区域形成光电变换元件80,可以形成灵敏度高的光电变换元件80。此外,由于偏压线5a在由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成的上层侧绝缘膜23的接触孔23a内,重叠并电连接到第2电极85a上,故与在上层侧绝缘膜23中使用有机绝缘膜的情况下不同,可以在与第2电极85a重叠的位置可靠地形成接触孔23a,故会得到可以适宜地进行第2电极85a和偏压线5a的电连接等的与实施形态1同样的效果。
此外,由于把由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成的上层侧绝缘膜23当作电介质膜,把第1电极81a的端部当作下电极,把偏压线5a的伸出区域5b当作上电极,来形成存储电容90,故具有即便不使用电容线也可以用与实施形态1大体上同样的结构积极地形成存储电容90的优点。
实施形态4
接下来,图10是本发明的实施形态4的固体拍摄装置的一个像素的量的剖面图,示出了与图4(b)同样位置处的剖面。在本形态的构成中,与实施形态1~3不同之处是:在实施形态1~3中本身为沟道刻蚀型的场效应型晶体管30在这里是沟道阻挡(stopper)型的场效应型晶体管30a,以及实施形态1~3的光电变换元件80的半导体层88,在此是具有叠层顺序不同的半导体层88a的光电变换元件80a。因此,对于这些以外的相同部分,都赋予同一标号,部分地省略它们的说明。另外,在图10中未图示存储电容90。
如图10所示,固体拍摄装置100,在基板10上,形成有场效应型晶体管30a。场效应型晶体管30a,按照由栅线3a的一部分构成的栅电极3b、栅绝缘膜21、由无定形硅层构成的半导体部1a、由氮化硅膜构成的沟道保护层7的顺序将它们叠层起来。在沟道保护层7的两侧,把掺入了高浓度N型杂质的接触层4a、4b叠层到半导体1a上。然后,源线6a作为源电极6b重叠到接触层4a上,漏电极6c则重叠到接触层4b上。
在源线6a和漏电极6c的表面侧,由氮化硅膜等构成的下层侧绝缘膜22形成为覆盖半导体部1a。在下层侧绝缘膜22的上层,形成光电变换元件80a的第1电极81a,该第1电极81a,在形成于下层侧绝缘膜22的接触孔22a的内部连接并电连接到漏电极6c的上表面上。这样一来,第1电极81a,就在第1电极81a的下层侧电连接到场效应型晶体管30a的漏。
此外,在第1电极81a的上层,形成依次把高浓度N型半导体膜84a、I型半导体膜83a、高浓度P型半导体膜82a叠层起来的半导体层88a和叠层到高浓度P型半导体膜82a的上层上的第2电极85a。用该第1电极81a,由高浓度N型半导体膜84a、I型半导体膜83a、高浓度P型半导体膜82a构成的半导体层88a,以及第2电极85a,构成光电变换元件80a。
在光电变换元件80a的上层侧,在拍摄区域100c的整个面,与第2电极85a和半导体层88a侧面相接地形成由氮化硅膜等无机绝缘膜构成的上层侧绝缘膜23,把半导体层88a侧面和第2电极85a覆盖了起来。在该上层侧绝缘膜23的上层,形成偏压线5a。在这里,在上层侧绝缘膜23,在与第2电极85a重叠的位置形成接触孔23a。为此,偏压线5a就在接触孔23a的内部重叠到第2电极85a上,从而电连接到第2电极85a上。此外,在偏压线5a的上层侧,还形成有表面保护层24。
在该情况下,如图11所示,固体拍摄装置100中,光电变换元件80a的连接方向与图2(b)的框图中的光电变换元件80变成了相反的状态,此外,光电变换元件80a和存储电容90并联地电连接了起来。该固体拍摄装置100,尽管是由光电变换元件80a、场效应型晶体管30a和存储电容90实现的简单的构成,但却是可以向源线6a输出改善了S/N比的电信号的由所谓的无源像素方式实现的固体拍摄装置。倘采用该方式,则在各个像素100a中借助于光电变换产生的、蓄积在光电变换元件80a和存储电容90内的电荷,就可以通过借助于移位寄存器电路依次使场效应型晶体管30a变成为导通,变成为模拟的电信号经由源线6a向读取放大器130输出。电信号被读取放大器130放大,在采样保持电路170中被保持一定期间后输出至多路复用器电路140,使模拟信号串行化。然后,串行化后的电信号借助于AD转换器160数字化成12~16位以上的图像信号,被数据传送(输出)给图像处理装置等。
在这里,读取放大器130的电信号,含有起因于从像素100a到读取放大器130为止的路径的噪声分量,不加处理地进行放大是不合适的。于是,在读取放大器130中设置有相关二重采样电路,读取放大器130用别的方法读取并消除该噪声分量。借助于此,就可以向采样保持电路170输出改善了S/N比的电信号。另外,实施形态1~3中的固体拍摄装置100,也是用无源像素方式实现的。
如上所述,在本形态中,光电变换元件80a的第1电极81a,由于在形成于第1电极81a的下层侧的下层侧绝缘膜22的接触孔22a内重叠并电连接到漏电极6c上,故没有必要在上层侧绝缘膜23形成用来电连接光电变换元件80a和场效应型晶体管30a的接触孔,故可以在广阔的区域形成光电变换元件80a,可以形成灵敏度高的光电变换元件80a。此外,偏压线5a,由于在由被称为氮化硅膜等的无机绝缘膜构成的上层侧绝缘膜23的接触孔23a内,重叠并电连接到第2电极85a上,故与在上层侧绝缘膜23中使用有机绝缘膜的情况下不同,在与第2电极85a重叠的位置,可以可靠地形成接触孔23a,故会得到可以适宜地进行第2电极85a和偏压线5a的电连接等的与实施形态1~3同样的效果。
此外,除去下层侧绝缘膜22之外,还可以通过在半导体部1a上形成的沟道保护层7保护半导体部1a,使得在形成半导体层88a时以免遭到刻蚀等。为此,就可以把下层侧绝缘膜22形成得薄。
此外,半导体层88、第2电极85a,借助于上层侧绝缘膜23的无机膜,被保护为在偏压线5a的形成工序等的制造工序中、制造后,不与水分、空气等接触,使之难以劣化。这样的构成的固体拍摄装置100,会达到与实施形态1~3的情况下同样的效果。
其它的实施形态
固体拍摄装置100,并不限定于上述的各个实施形态,即便是接下来要举出的变形例那样的形态,也可以得到几乎同样的效果。
在上述实施形态1~4中,虽然作为光电变换元件80、80a使用的是PIN光电二极管,但是,也可以使用PN光电二极管。
此外,虽然作为场效应型晶体管30、30a是以使用无定形硅膜的TFT为例进行的说明,但是,也可以把使用多晶硅膜、单晶硅层的TFT用作场效应型晶体管30、30a。
在上述实施形态1~4中,虽然是分别形成漏电极6c和第1电极81a,但是,也可以把第1电极81a兼用作漏电极。
在上述实施形态1、2和4中,虽然把第1电极81a用作为存储电容90的电极,但是,也可以把漏电极6c的延长部分用作在存储电容90中电连接到第1电极81a上的电极。
在上述实施形态3中,虽然把偏压线5a的一部分用作存储电容90的电极,但是,也可以把第2电极85a的一部分或与第2电极85a同时形成的导电膜用作存储电容90的电极。
另外,在上述实施形态1~3中,虽然说明的是从第1电极81a一侧开始依次叠层P型半导体膜、I型半导体膜和N型半导体膜,把光电变换元件80的阳极电连接到沟道刻蚀型的场效应型晶体管30的漏,把光电变换元件80的阴极电连接到偏压线5a上的例子,但是,只要是给光电变换元件80加上反向偏压的构成,也可以是从第1电极81a一侧开始依次叠层N型半导体膜、I型半导体膜和P型半导体膜,把光电变换元件80的阴极电连接到沟道刻蚀型的场效应型晶体管30的漏,把光电变换元件80的阳极电连接到偏压线5a上的构成。
此外,在实施形态4中,虽然说明的是从第1电极81a一侧开始依次叠层N型半导体膜、I型半导体膜和P型半导体膜,把光电变换元件80的阴极电连接到沟道阻挡型的场效应型晶体管30a的漏,把光电变换元件80的阳极电连接到偏压线5a上的例子,但是,也可以是从第1电极81a一侧开始依次叠层P型半导体膜、I型半导体膜和N型半导体膜,把沟道阻挡型的光电变换元件80的阳极电连接到场效应型晶体管30的漏,把光电变换元件80的阴极电连接到偏压线5a上的构成。
在实施形态1~4中,将通过无源像素方式使S/N比改善的电信号向源线6a输出,但也可以借助于图12所示的那样的有源像素方式改善S/N比。倘采用该方式,如图12所示,由于在像素100a内设置放大器晶体管,故把在光电变换元件80a中所发生的电荷蓄积在存储电容90内,用放大器晶体管对因存储时的电容的变化所产生的电位量进行放大。放大后的电信号,可以作为比在像素100a以后的路径中产生的噪声分量大的信号分量被取出来,能实现S/N比的改善。
Claims (4)
1.一种固体拍摄装置,其特征在于,具备:
基板;
晶体管,其从上述基板的下层侧开始向上层侧,按顺序形成有栅电极、栅绝缘膜、半导体膜、漏电极及源电极;
下层侧绝缘膜,其形成于前述漏电极及前述源电极的表面侧,且包括无机膜;
光电变换元件,其包括经由形成于上述下层侧绝缘膜的接触孔连接到上述漏电极或上述源电极的第1电极、叠层且连接于上述第1电极的P型半导体膜、N型半导体膜和叠层且连接于上述N型半导体膜的第2电极;
上层侧绝缘膜,其配置在上述第2电极上,并且包含与上述光电变换元件的上述半导体膜的侧面相接而形成的无机绝缘膜;以及
形成于上述上层侧绝缘膜的接触孔;
偏压线,其形成于上述上层侧绝缘膜上,且经由上述接触孔连接于上述第2电极;
设置于上述上层侧绝缘膜上且覆盖上述偏压线的无机膜的表面保护层;
其中,配置多个具有上述晶体管及上述光电变换元件的像素而构成拍摄区域;
通过上述光电变换元件的上述第1电极的下层侧而延伸形成有电容线,通过上述电容线隔着上述下层侧绝缘膜与上述第1电极相对而形成存储电容;
上述偏压线与连接于上述晶体管的源线并行地延伸形成,上述电容线是与连接于上述晶体管的栅线同时形成的导电膜并且其与上述栅线并列地延伸。
2.一种固体拍摄装置,其特征在于,具备:
基板;
晶体管,其从上述基板的下层侧开始向上层侧,按顺序形成有栅电极、栅绝缘膜、半导体膜、漏电极及源电极;
下层侧绝缘膜,其形成于前述漏电极及前述源电极的表面侧,且包括无机膜;
光电变换元件,其包括经由形成于上述下层侧绝缘膜的接触孔连接到上述漏电极或上述源电极的第1电极、叠层且连接于上述第1电极的P型半导体膜、N型半导体膜和叠层且连接于上述N型半导体膜的第2电极;
上层侧绝缘膜,其配置在上述第2电极上,并且包含与上述光电变换元件的上述半导体膜的侧面相接而形成的无机绝缘膜;以及
形成于上述上层侧绝缘膜的接触孔;
偏压线,其形成于上述上层侧绝缘膜上,且经由上述接触孔连接于上述第2电极;
设置于上述上层侧绝缘膜上且覆盖上述偏压线的无机膜的表面保护层;
其中,配置多个具有上述晶体管及上述光电变换元件的像素而构成拍摄区域;
通过上述光电变换元件的上述第1电极的下层侧而延伸形成有电容线,通过上述电容线隔着上述下层侧绝缘膜与上述第1电极相对而形成存储电容;
上述偏压线与连接于上述晶体管的源线并行地延伸形成,上述电容线是与上述源线同时形成的导电膜并且其与上述源线并列地延伸。
3.根据权利要求1或2所述的固体拍摄装置,其特征在于:
上述电容线在上述拍摄区域的外侧与上述偏压线电连接。
4.一种固体拍摄装置,其特征在于,具备:
基板;
晶体管,其从上述基板的下层侧开始向上层侧,按顺序形成有栅电极、栅绝缘膜、半导体膜、漏电极及源电极;
下层侧绝缘膜,其形成于前述漏电极及前述源电极的表面侧,且包括无机膜;
光电变换元件,其包括经由形成于上述下层侧绝缘膜的接触孔连接到上述漏电极或上述源电极的第1电极、叠层且连接于上述第1电极的P型半导体膜、N型半导体膜和叠层且连接于上述N型半导体膜的第2电极;
上层侧绝缘膜,其配置在上述第2电极上,并且包含与上述光电变换元件的上述半导体膜的侧面相接而形成的无机绝缘膜;以及
形成于上述上层侧绝缘膜的接触孔;
偏压线,其形成于上述上层侧绝缘膜上,且经由上述接触孔连接于上述第2电极;
设置于上述上层侧绝缘膜上且覆盖上述偏压线的无机膜的表面保护层;
其中,配置多个具有上述晶体管及上述光电变换元件的像素而构成拍摄区域;
通过上述光电变换元件的上述第1电极的下层侧而延伸形成有电容线,通过上述电容线隔着上述下层侧绝缘膜与上述第1电极相对而形成存储电容;
上述电容线在上述拍摄区域的外侧与上述偏压线电连接,配置在上述基板与上述第1电极之间的上述绝缘膜,也形成在上述拍摄区域的外侧,上述电容线,经由形成于上述绝缘膜的接触孔,与上述偏压线电连接。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008112133 | 2008-04-23 | ||
JP112133/2008 | 2008-04-23 | ||
JP319271/2008 | 2008-12-16 | ||
JP2008319271A JP4743269B2 (ja) | 2008-04-23 | 2008-12-16 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101567378A CN101567378A (zh) | 2009-10-28 |
CN101567378B true CN101567378B (zh) | 2013-03-27 |
Family
ID=41214131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009101350779A Expired - Fee Related CN101567378B (zh) | 2008-04-23 | 2009-04-22 | 固体拍摄装置及其制造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20090267121A1 (zh) |
JP (1) | JP4743269B2 (zh) |
CN (1) | CN101567378B (zh) |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI424574B (zh) * | 2009-07-28 | 2014-01-21 | Prime View Int Co Ltd | 數位x光探測面板及其製作方法 |
KR101318052B1 (ko) * | 2009-12-10 | 2013-10-14 | 엘지디스플레이 주식회사 | 엑스레이 검출용 포토다이오드 및 이의 제조방법 |
CN102754209B (zh) | 2010-02-12 | 2015-11-25 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置及其驱动方法 |
CN102005389A (zh) * | 2010-10-15 | 2011-04-06 | 信利半导体有限公司 | 降低背沟道刻蚀型tft漏电率的方法 |
US8791419B2 (en) * | 2010-12-15 | 2014-07-29 | Carestream Health, Inc. | High charge capacity pixel architecture, photoelectric conversion apparatus, radiation image pickup system and methods for same |
TWI514556B (zh) * | 2011-08-09 | 2015-12-21 | Innolux Corp | 畫素陣列基板及檢測模組 |
CN102790066B (zh) * | 2012-07-26 | 2016-12-21 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种传感器及其制造方法 |
CN102790063B (zh) | 2012-07-26 | 2017-10-17 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种传感器及其制造方法 |
CN102790065B (zh) * | 2012-07-26 | 2015-04-08 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种传感器及其制造方法 |
CN102790064B (zh) * | 2012-07-26 | 2015-04-08 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种传感器及其制造方法 |
CN102790069B (zh) * | 2012-07-26 | 2014-09-10 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种传感器及其制造方法 |
CN102790062B (zh) * | 2012-07-26 | 2016-01-27 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种传感器的制造方法 |
CN102790060B (zh) * | 2012-07-26 | 2014-06-04 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种传感器及其制造方法 |
CN102790067B (zh) * | 2012-07-26 | 2014-12-10 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种传感器及其制造方法 |
CN102800750B (zh) * | 2012-07-26 | 2015-07-01 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种传感器的制造方法 |
JP6099035B2 (ja) * | 2012-10-12 | 2017-03-22 | Nltテクノロジー株式会社 | 光電変換装置及びその製造方法並びにx線画像検出装置 |
JP6145655B2 (ja) | 2012-12-18 | 2017-06-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 半導体光検出器 |
CN104078421B (zh) | 2013-03-29 | 2018-01-30 | 北京京东方光电科技有限公司 | 非晶硅光电二极管基板的制造方法、基板及半导体装置 |
JP2015012239A (ja) * | 2013-07-01 | 2015-01-19 | ソニー株式会社 | 撮像素子および電子機器 |
WO2016002562A1 (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | シャープ株式会社 | 撮像パネル及びx線撮像装置 |
US10355040B2 (en) * | 2016-02-29 | 2019-07-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device |
CN107946324B (zh) * | 2016-10-12 | 2020-10-27 | 群创光电股份有限公司 | 光感测装置 |
CN109037250B (zh) * | 2017-06-12 | 2021-11-05 | 上海耕岩智能科技有限公司 | 一种影像侦测显示装置、器件及其制备方法 |
JP2019153618A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 光センサ装置 |
CN111971800A (zh) * | 2018-06-14 | 2020-11-20 | 松下知识产权经营株式会社 | 具备控制电极、透明电极和将上述控制电极与上述透明电极的侧面电连接的连接层的图像传感器 |
US11114496B2 (en) * | 2019-01-30 | 2021-09-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Active matrix substrate, X-ray imaging panel with the same, and method for producing the same |
CN112713155A (zh) * | 2019-10-25 | 2021-04-27 | 群创光电股份有限公司 | 电子装置 |
CN114566510B (zh) * | 2020-11-27 | 2024-07-30 | 京东方科技集团股份有限公司 | 探测面板及其制备方法和平板探测器 |
CN113078171B (zh) * | 2021-03-26 | 2022-07-12 | 武汉华星光电技术有限公司 | 一种阵列基板、阵列基板制程方法及显示面板 |
JP2022173804A (ja) * | 2021-05-10 | 2022-11-22 | 株式会社ジャパンディスプレイ | センサ装置 |
CN117413362A (zh) * | 2022-04-27 | 2024-01-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种探测基板、探测设备 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000156522A (ja) * | 1998-11-19 | 2000-06-06 | Canon Inc | 光電変換装置 |
CN1748314A (zh) * | 2003-02-14 | 2006-03-15 | 佳能株式会社 | 固态图像拾取设备和辐射图像拾取设备 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0490997A4 (en) | 1989-09-06 | 1993-01-27 | The University Of Michigan, Intellectual Property Office | Multi-element-amorphous-silicon-detector-array for real-time imaging and dosimetry of megavoltage photons and diagnostic x-rays |
JPH06120474A (ja) | 1991-08-16 | 1994-04-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 2次元密着型イメージセンサ |
JP3144091B2 (ja) | 1992-09-30 | 2001-03-07 | 富士ゼロックス株式会社 | 2次元イメージセンサ |
JPH08335687A (ja) * | 1995-06-07 | 1996-12-17 | Fuji Xerox Co Ltd | 薄膜光電変換装置の製造方法 |
US6407418B1 (en) * | 1998-09-16 | 2002-06-18 | Nec Corporation | Semiconductor device, method of manufacturing the same, image sensor apparatus having the same and image reader having the same |
JP2000131444A (ja) | 1998-10-28 | 2000-05-12 | Canon Inc | 放射線検出装置、放射線検出システム、及び放射線検出装置の製造方法 |
JP3257594B2 (ja) * | 1999-02-12 | 2002-02-18 | 日本電気株式会社 | イメージセンサの製造方法 |
JP3822090B2 (ja) * | 2001-10-26 | 2006-09-13 | シャープ株式会社 | 電荷検出回路の試験回路およびlsiならびに電荷検出回路の試験方法 |
JP4026377B2 (ja) * | 2002-02-27 | 2007-12-26 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出装置 |
JP2005116543A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-28 | Canon Inc | 撮像装置とその製造方法、放射線撮像装置及び放射線撮像システム |
US8067813B2 (en) * | 2004-07-01 | 2011-11-29 | Varian Medical Systems Technologies, Inc. | Integrated MIS photosensitive device using continuous films |
JP5043374B2 (ja) * | 2005-07-11 | 2012-10-10 | キヤノン株式会社 | 変換装置、放射線検出装置、及び放射線検出システム |
WO2007037121A1 (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-05 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 放射線像撮像装置および放射線像撮像装置の撮像方法 |
US7569832B2 (en) * | 2006-07-14 | 2009-08-04 | Carestream Health, Inc. | Dual-screen digital radiographic imaging detector array |
JP2008244251A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Toshiba Corp | アモルファスシリコンフォトダイオード及びその製造方法ならびにx線撮像装置 |
JP5286691B2 (ja) * | 2007-05-14 | 2013-09-11 | 三菱電機株式会社 | フォトセンサー |
JP5336102B2 (ja) * | 2008-04-03 | 2013-11-06 | 三菱電機株式会社 | Tft基板 |
-
2008
- 2008-12-16 JP JP2008319271A patent/JP4743269B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-02-05 US US12/366,313 patent/US20090267121A1/en not_active Abandoned
- 2009-04-22 CN CN2009101350779A patent/CN101567378B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-07-11 US US13/180,211 patent/US8497562B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000156522A (ja) * | 1998-11-19 | 2000-06-06 | Canon Inc | 光電変換装置 |
CN1748314A (zh) * | 2003-02-14 | 2006-03-15 | 佳能株式会社 | 固态图像拾取设备和辐射图像拾取设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8497562B2 (en) | 2013-07-30 |
US20110266599A1 (en) | 2011-11-03 |
JP4743269B2 (ja) | 2011-08-10 |
CN101567378A (zh) | 2009-10-28 |
US20090267121A1 (en) | 2009-10-29 |
JP2009283896A (ja) | 2009-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101567378B (zh) | 固体拍摄装置及其制造方法 | |
US7956313B2 (en) | Solid-state image pickup device | |
US7985954B2 (en) | X-ray detection panel and X-ray detector | |
US8803210B2 (en) | X-ray detector | |
EP0964451A2 (en) | Photosensor and radiation detection system | |
US6531346B1 (en) | Fabrication method of thin film transistor substrate for X-ray detector | |
US8106364B2 (en) | X-ray detecting panel, X-ray detector and method of driving the X-ray detector | |
EP1246250A2 (en) | Photodetecting device, radiation detecting device, and radiation imaging system | |
KR20090087278A (ko) | 엑스레이 검출기 및 이의 제조방법 | |
US20220246782A1 (en) | Photo sensor and distance measuring system using said photo sensor | |
US20020017666A1 (en) | Semiconductor device, radiation detection device, and radiation detection system | |
US8299465B2 (en) | X-ray detector | |
US20210135020A1 (en) | Detection panel, manufacturing method thereof and detection device | |
US6953934B2 (en) | Radiation detection apparatus and system | |
US20080278614A1 (en) | Solid-state imaging device having a plurality of lines formed in at least two layers on semiconductor substrate | |
US8288775B2 (en) | Photoelectric conversion element, photoelectric conversion device, and image sensor | |
US7557354B2 (en) | Radiation image detector | |
CN110323235A (zh) | 摄像面板 | |
JP2009272452A (ja) | 固体撮像装置 | |
JP5504661B2 (ja) | 光電変換装置 | |
JP2007093449A (ja) | 放射線検出器 | |
JP2008198648A (ja) | X線撮像装置 | |
JP2002280539A (ja) | 固体撮像素子 | |
JP2009266989A (ja) | 固体撮像装置 | |
US20030053586A1 (en) | Array x-ray sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130327 Termination date: 20210422 |