CN103390623A - 检测装置的制造方法、检测装置和检测系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及检测装置的制造方法、检测装置和检测系统。一种检测装置的制造方法，检测装置包括基板上的转换元件，每个转换元件包含第一电极与第二电极之间的半导体层以及半导体层与第二电极之间的杂质半导体层，该方法包括：相继形成半导体膜、杂质半导体膜和导电膜的膜形成步骤；部分地去除导电膜由此在第一电极上形成导电层的第一步骤；通过导电层之间的空间去除半导体膜和杂质半导体膜各自的一部分由此在第一电极上形成半导体层和杂质半导体层的第二步骤；以及去除导电层的与在第二步骤中形成的杂质半导体层的端部相比位于转换元件的更外侧的部分由此形成第二电极的第三步骤。
Description
技术领域
本申请涉及检测装置的制造方法，所述检测装置适用于例如医疗用图像诊断设备、非破坏性检查设备和使用放射线的分析设备。本申请还涉及检测装置和检测系统。
背景技术
近年来，薄膜半导体制造技术被利用来制造包括像素的阵列（像素阵列）的检测装置，该阵列是开关元件（例如薄膜晶体管（TFT））和用于将放射线或光转换成电荷的转换元件（例如光电二极管）的组合。
在日本专利公开No.2004-296654和No.2007-059887中公开的相关技术的检测装置中的每个像素包括转换元件，该转换元件包含设置在基板上的第一电极、设置在第一电极之上的第二电极、设置在第一电极与第二电极之间的半导体层、以及设置在第二电极与半导体层之间的杂质半导体层。第一电极、第二电极、半导体层和杂质半导体层对于每个转换元件均被分开，并且第二电极被设置在设置有杂质半导体层的区域的内侧。
然而，在日本专利公开No.2004-296654和No.2007-059887中公开的结构中，在杂质半导体层中，特别是在第二电极周围的杂质半导体层中，存在未被第二电极覆盖的未覆盖区域。由于杂质半导体层具有比第二电极高得多的比电阻（specific resistance），因此与第二电极被设置在整个杂质半导体层上方的情况相比，电场趋于低效率地被施加到半导体层的与杂质半导体层的未覆盖区域接触的区域。即使电场被充分地施加到半导体层的相关区域，当将在半导体层的相关区域中产生的电荷收集到第二电极时，在半导体层的相关区域中产生的电荷在杂质半导体层中移动通过的距离长于在半导体层的位于第二电极正下方的区域中产生的电荷移动通过的距离。因此，收集在上述的相关区域中产生的电荷所需要的时间延长，并且电荷的收集速度降低。因此，与在第二电极被设置在整个杂质半导体层上方的情况下获得的检测装置的响应特性（例如灵敏度和操作速度）相比，存在检测装置的响应特性可能劣化的可能性。
为了解决相关技术中的上述问题，本发明提供作为抑制响应特性降低的结果而具有良好的响应特性的检测装置。
发明内容
根据本公开的实施例，提供了一种检测装置的制造方法，所述检测装置包括设置在基板上的多个转换元件，所述转换元件中的每一个包含设置在基板上的第一电极、设置在第一电极之上的第二电极、设置在第一电极与第二电极之间的半导体层以及设置在半导体层与第二电极之间的杂质半导体层，所述制造方法包括：膜形成步骤，依次在多个第一电极上方相继形成成为半导体层的半导体膜、成为杂质半导体层的杂质半导体膜和成为第二电极的导电膜；第一去除步骤，部分地去除导电膜，由此在所述多个第一电极中的每一个上形成导电层；第二去除步骤，通过使用与导电膜的反应比与杂质半导体膜的反应和与半导体膜的反应慢的蚀刻剂的蚀刻通过多个导电层之间的空间来去除半导体膜的一部分和杂质半导体膜的一部分，由此在所述多个第一电极中的每一个上形成半导体层和杂质半导体层；以及第三去除步骤，去除导电层的一部分，由此形成第二电极，其中所述部分与在第二去除步骤中形成的杂质半导体层的端部相比位于转换元件的外侧。
通过这里公开的实施例，可以提供抑制响应特性的降低并具有良好的响应特性的检测装置。
参照附图从示例性实施例的以下描述中，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1A是根据第一实施例的检测装置中的像素中的一个的示意性平面图，图1B是沿图1A中的线IB-IB切取的示意性断面图，图1C是沿图1A中的线IC-IC切取的示意性断面图。
图2A、图2C和图2E示出用于解释根据第一实施例的检测装置的制造方法的掩模图案，图2B、图2D和图2F是用于解释根据第一实施例的检测装置的制造方法的示意性断面图。
图3A示出用于解释根据第一实施例的检测装置的制造方法的掩模图案，图3B、图3C和图3D是用于解释根据第一实施例的检测装置的制造方法的示意性断面图。
图4A、图4D和图4G示出用于解释根据第一实施例的检测装置的制造方法的掩模图案，图4B、图4C、图4E、图4F、图4H和图4I是用于解释根据第一实施例的检测装置的制造方法的示意性断面图。
图5是检测装置的示意性等价电路图。
图6A和图6B是根据第二实施例的检测装置中的像素中的一个的示意性断面图。
图7A、图7B和图7C是用于解释根据第二实施例的检测装置的制造方法的示意性断面图。
图8是使用根据这里公开的实施例的检测装置的放射线检测系统的概念性示图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的实施例。注意，在本说明书中使用的术语“放射线”不仅包含由通过放射性衰减发射的粒子（包含光子）形成的射束（例如，α射线、β射线和γ射线），而且包含与上述射束相比具有相当或更高的能量的射束（例如，X射线、微粒射线和宇宙射线）。
第一实施例
首先参照图1A～1C描述根据本公开的第一实施例的检测装置中的一个像素的结构。图1A是像素中的一个的示意性平面图。在图1A中，为了简化附图，省略了转换元件的半导体层和绝缘层。图1B是沿图1A中的线IB-IB切取的示意性断面图，图1C是沿图1A中的线IC-IC切取的示意性断面图。在图1B和图1C中示出了在图1A中省略的转换元件的半导体层和绝缘层。
根据本公开的第一实施例的检测装置中的一个像素11包括转换元件12和用作开关元件的TFT（薄膜晶体管）13，转换元件12用于将放射线或光转换成电荷，TFT（薄膜晶体管）13传送与通过转换元件12转换的电荷对应的电信号。转换元件12可构成为间接转换元件或直接转换元件，间接转换元件包含光电转换元件和用于将放射线转换成可通过光电转换元件感测的波长带中的光的波长转换器，直接转换元件用于将放射线直接转换成电荷。在本实施例中，主要由非晶硅制成的PIN光电二极管被用作作为光电转换元件的一种类型的光电二极管。转换元件12被层叠于TFT13之上，TFT13被设置在诸如玻璃基板之类的绝缘基板100上，其中钝化层137和第一层间绝缘层120被夹在转换元件12与TFT13之间。
TFT113包含从基板侧起依次在基板100上相继形成的控制电极131、栅绝缘层132、半导体层133、具有比半导体层133高的杂质浓度的杂质半导体层134、第一主电极135和第二主电极136。控制电极131用作TFT13的栅电极。第一主电极135用作TFT13的源电极和漏电极中的一个。第二主电极136用作TFT13的源电极和漏电极中的另一个。杂质半导体层134的部分区域分别与第一主电极135和第二主电极136接触。半导体层133的位于其分别与杂质半导体层134的上述部分区域接触的区域之间的区域用作TFT13的沟道区域。控制电极131与控制布线15电连接。第一主电极135与信号布线16电连接，并且第二主电极136与转换元件12的第一电极122电连接。在本实施例中，第一主电极135和信号布线16由同一导电层一体化构成，并且第一主电极135是信号布线16的一部分。此外，在本实施例中，控制电极131和控制布线15由同一导电层一体化构成，并且控制电极131是控制布线15的一部分。钝化层137由诸如硅氧化物或硅氮化物之类的无机绝缘材料制成，并被设置为覆盖TFT13、控制布线15和信号布线16。虽然在本实施例中使用均主要由非晶硅制成的半导体层133和杂质半导体层134的反相交错（inverted-staggered）TFT被用作作为开关元件，但是在本发明中使用的开关元件不限于这种类型。作为另一例子，也可使用主要由多晶硅制成的交错TFT、有机TFT或氧化物TFT。
第一层间绝缘层120被设置在基板100与多个第一电极122之间以覆盖多个TFT13，并且它具有接触孔。转换元件12的第一电极122和TFT13的第二主电极136在第一层间绝缘层120中形成的接触孔中相互电连接。第一层间绝缘层120有利地由可被较厚形成的有机绝缘材料制成，以减小转换元件12与TFT13、控制布线15和信号布线16中的每一个之间的寄生电容。
转换元件12包含从第一层间绝缘层侧起依次在第一层间绝缘层120上相继形成的第一电极122、第一导电类型的杂质半导体层123、半导体层124、第二导电类型的杂质半导体层125和第二电极126。这里，希望被设置在第一电极122与第二电极126之间的半导体层124是本征半导体。设置在第一电极122与半导体层124之间的第一导电类型的杂质半导体层123表现第一导电类型的极性，并且它以比半导体层124和第二导电类型的杂质半导体层125高的浓度包含第一导电类型的杂质。设置在半导体层124与第二电极126之间的第二导电类型的杂质半导体层125表现与第一导电类型相反的第二导电类型的极性，并且它以比第一导电类型的杂质半导体层123和半导体层124高的浓度包含第二导电类型的杂质。第一导电类型和第二导电类型是极性相互不同的导电类型。例如，当第一导电类型是n型时，第二导电类型是p型。电极布线14（后面描述）与转换元件12的第二电极126电连接。转换元件12的第一电极122在第一层间绝缘层120中形成的接触孔中与TFT13的第二主电极136电连接。虽然本实施例利用包括第一导电类型的杂质半导体层123、半导体层124和第二导电类型的杂质半导体层125（这些层主要由非晶硅制成）的光电二极管，但是可在本申请中使用的光电二极管不限于这种类型。作为另一例子，还可使用将放射线直接转换成电荷的元件。这样的元件可包含第一导电类型的杂质半导体层123、半导体层124、第二导电类型的杂质半导体层125，这些层主要由非晶硒制成。转换元件12的第一电极122和第二电极126均由诸如透光性ITO之类的透明导电氧化物制成。然而，第一电极122可由金属材料制成。特别地，当转换元件12是包含光电转换元件和波长转换器的间接转换元件时，对于作为位于波长转换器侧的电极的第二电极126使用诸如透光性ITO之类的透明导电氧化物。另一方面，位于比第二电极126远离波长转换器之处的第一电极122可由通过Al制成并具有低的光透光率的电导体制成。在本公开的本实施例中，第二导电类型的杂质半导体层125和第二电极126被设置为使得第二导电类型的杂质半导体层125的端部和第二电极126的端部在与它们的表面垂直的方向上位于直线上。
在第一层间绝缘层120上的多个第一电极122中的相邻两个之间，由无机绝缘材料制成的绝缘部件（层）121被设置为与第一层间绝缘层120接触。因此，第一电极122和绝缘部件121被设置在第一层间绝缘层120上以覆盖第一层间绝缘层120。因此，当形成成为杂质半导体层123的杂质半导体膜时，第一层间绝缘层120的表面不被暴露，可以减少有机绝缘材料混入到杂质半导体层123中。并且，在本实施例中，在绝缘部件121之上，杂质半导体层123、半导体层124和杂质半导体层125对于各像素是分离的。在用于该分离的干蚀刻步骤中，由于绝缘部件121用作蚀刻阻止层，因此避免第一层间绝缘层120暴露于在干蚀刻中使用的物质，并且可防止周围的层被有机绝缘材料污染。
钝化层127和第二层间绝缘层128被设置为覆盖转换元件12。钝化层127由诸如硅氧化物或硅氮化物之类的无机绝缘材料制成，并且它覆盖转换元件12和绝缘部件121。第二层间绝缘层128被设置在第二电极126与电极布线14之间，以覆盖钝化层127。钝化层127和第二层间绝缘层128具有接触孔。转换元件12的第二电极126和电极布线14在钝化层127和第二层间绝缘层128中形成的接触孔中相互电连接。第二层间绝缘层128有利地由可被较厚形成的有机绝缘材料制成，以减小转换元件12与电极布线14之间的寄生电容。
电极布线14包含第一导电层141和第二导电层142，第一导电层141由透明导电氧化物制成并被设置在第二层间绝缘层128上，第二导电层142由金属材料制成并被设置在第一导电层141上。第一导电层141在钝化层127和第二层间绝缘层128中形成的接触孔中与转换元件12的第二电极126连接。第二导电层142被设置在第一导电层141上，以使得第二导电层142的正射投影（orthographic projection）位于彼此相邻的两个转换元件12的两个第一电极122之间。
由诸如硅氧化物或硅氮化物之类的无机绝缘材料制成的钝化层143被设置为覆盖电极布线14。
以下将参照图2A～4I描述根据本公开的第一实施例的检测装置的制造方法。特别地，参照处理期间的断面图和掩模图案，详细描述在第一层间绝缘层120中形成接触孔的步骤之后的处理。图2A、图2C和图2E、图3A、以及图4A、图4D和图4G是在相关步骤中使用的用于光掩模（掩模）的掩模图案的示意性平面图。图2B、图2D和图2F、图3B、图3C和图3D、以及图4B、图4E和图4H是均沿与图1A中的线IB-IB对应的线切取的在相关步骤中的示意性断面图。图4C、图4F和图4I是均沿与图1A中的线IC-IC对应的线切取的在相关步骤中的示意性断面图。
多个TFT13被设置在绝缘基板100上，并且保护层137被设置为覆盖多个TFT13。在保护层137在第二主电极136上的部分中在保护层137中通过蚀刻形成接触孔，在其处第二主电极136与光电二极管电连接。在图2B所示的步骤中，通过使用诸如旋转机之类的涂敷设备，将丙烯酸树脂（即，具有感光性的有机绝缘材料）形成为层间绝缘膜以覆盖TFT13和保护层137。聚酰亚胺树脂等也可被用作具有感光性的有机绝缘材料。然后，通过使用图2A所示的掩模，通过曝光和显影处理来形成第二主电极136之上的具有接触孔的第一层间绝缘层120。
在图2D所示的步骤中，通过溅射来形成诸如由ITO制成的非晶透明导电氧化物膜之类的导电膜，以覆盖第二主电极136和第一层间绝缘层120。然后，使用图2C所示的掩模通过湿蚀刻去除透明导电氧化物膜的一部分并通过退火将透明导电氧化物膜多晶化，来形成转换元件12的第一电极122。
在图2F所示的步骤中，通过等离子CVD形成由无机绝缘材料制成的绝缘膜（例如，硅氮化物的膜），以覆盖第一层间绝缘层120和第一电极122。然后，通过使用图2E所示的掩模蚀刻上述的绝缘膜，来在像素之间形成绝缘部件121。作为结果，第一层间绝缘层120的表面被绝缘部件121和第一电极122覆盖。
在图3B所示的步骤中，通过等离子CVD将包含作为杂质混入其中的五价元素（例如，磷）的非晶硅膜形成为第一导电类型的杂质半导体膜123′以覆盖绝缘部件121和第一电极122。然后，通过等离子CVD依次相继形成由非晶硅膜制成的半导体膜124′和包含作为杂质混入其中的三价元素（例如，硼）并用作第二导电类型的杂质半导体膜125′的非晶硅膜。然后，通过溅射形成诸如透明导电氧化物膜之类的导电膜，以覆盖第二导电类型的杂质半导体膜125′。上述的形成第一导电类型的杂质半导体膜123到形成导电膜的一系列步骤被称为膜形成步骤。
通过使用图3A所示的掩模在透明导电氧化物膜上形成抗蚀剂200，并且使用抗蚀剂200通过湿蚀刻来部分地去除透明导电氧化物膜，由此形成导电层126′。例如，作为透明导电氧化物膜的湿蚀刻中的蚀刻剂，可以使用盐酸和硝酸的混合溶液。当干蚀刻透明导电氧化物膜时，作为蚀刻剂，可以使用例如碘化氢气体。上述步骤被称为第一去除步骤。
在图3C所示的步骤中，通过使用未被去除而留下的抗蚀剂200，通过多个导电层126′之间的空间通过干蚀刻分别部分地去除第二导电类型的杂质半导体膜125′、半导体膜124′和第一导电类型的杂质半导体膜123′。通过以上的干蚀刻，对于各像素分离转换元件12的阵列。作为结果，在多个第一电极122中的每一个上相继形成杂质半导体层125、半导体层124、杂质半导体层123和导电层126′。这里，通过部分地去除杂质半导体膜125′来获得杂质半导体层125，通过部分地去除杂质半导体膜124′来获得半导体层124，并且通过部分地去除杂质半导体膜123′来获得杂质半导体层123。通过部分地去除上述的导电膜来获得导电层126′。这样的步骤被称为第二去除步骤。在绝缘部件121上实行上述的通过干蚀刻的元件分离。因此，绝缘部件121用作蚀刻阻止层，由此避免第一层间绝缘层120暴露于在干蚀刻中使用的物质，并且可防止周围的层被有机绝缘材料污染。作为用于干蚀刻的蚀刻剂，使用氟气和氯气的气体混合物。这使得能够以高的选择性来蚀刻第一导电类型的杂质半导体膜123′等和绝缘部件121。导电层126′与这种用于干蚀刻的蚀刻剂的反应比基于硅的膜与这种蚀刻剂的反应慢得多，导电层126′以比基于硅的膜慢的速率被去除。虽然在本实施例中通过干蚀刻去除基于硅的膜，但是本申请不限于使用干蚀刻。例如，作为替代，可使用如下湿蚀刻，该湿蚀刻使用通过用醋酸稀释氢氟酸-硝酸（即，氢氟酸与硝酸的混合物）而制备的蚀刻剂。同样在这种情况下，导电层126′与这种用于湿蚀刻的蚀刻剂的反应比基于硅的膜与这种蚀刻剂的反应慢得多，导电层126′以比基于硅的膜慢的速率被去除。然而，由于干蚀刻表现出比湿蚀刻高的各向异性，因此使用干蚀刻是更有利的。即使在使用干蚀刻的情况下，杂质半导体层125和半导体层124各自的端部也从抗蚀剂200的端部后退（retract），使得杂质半导体层125的端部位于比导电层126′的端部更内侧的位置。如果保持这种结构，那么存在如下风险：杂质半导体层125和半导体层124各自的端部在一些区域中可能不被之后形成的钝化层127覆盖，并且抵抗杂质和水分侵入到转换元件12中的耐久性会劣化。一种可设想的用于避免杂质半导体层125的端部与导电层126′的端部相比位于转换元件12的内侧的方案是，通过使用不同的掩模来形成第二电极126和杂质半导体层125。然而，考虑到掩模对准余量，必须将通过在形成第二电极126中使用的掩模所形成的抗蚀剂的端部设置在通过在形成杂质半导体层125中使用的掩模所形成的抗蚀剂的端部的更内侧。这种设置导致与日本专利公开No.2004-296654和No.2007-059887中的结构类似的结构。
鉴于上述问题，在图3D所示的步骤中，在图3B所示的步骤中使用了的抗蚀剂200上执行灰化处理，以仅去除抗蚀剂200的一部分来使得抗蚀剂200的端部与杂质半导体层125的端部对准，由此形成抗蚀剂200′。灰化处理用于通过在气相中用臭氧或等离子灰化抗蚀剂来去除抗蚀剂。在灰化处理中，可根据条件来预先设置抗蚀剂被去除的量（即，抗蚀剂的端部后退的距离）。并且，还可根据杂质半导体层125、半导体层124和杂质半导体层123各自的材料和厚度、抗蚀剂的类型、处理时间以及处理温度来预先设置杂质半导体层125的端部后退的距离。因此，抗蚀剂200的端部通过灰化后退，其中灰化条件被设置为适于杂质半导体层125的端部后退的距离。这里，用于将抗蚀剂被去除的量设置为与杂质半导体层125的端部后退的距离相匹配的灰化条件通常是灰化温度和/或灰化时间。当使用臭氧灰化时，除了上述的参数以外，在灰化条件中还包括臭氧浓度。当使用等离子灰化时，除了上述的参数以外，在灰化条件中还包括用于产生等离子的各种条件。通过适当地设置灰化条件，抗蚀剂200′可被形成为使得抗蚀剂200′的端部和杂质半导体层125的端部位于在与杂质半导体层125的表面垂直的方向上延伸的一条直线上。然后，再次使用抗蚀剂200′通过湿蚀刻去除导电层126′的与杂质半导体层125的端部相比位于转换元件12的外侧的部分，来形成第二电极126。通过通过如上所述的两个步骤的湿蚀刻来形成第二电极126，可与杂质半导体层125的端部对准地形成第二电极126的端部。换句话说，第二电极126可被形成为使得杂质半导体层125的端部与第二电极126的端部位于在与杂质半导体层125和第二电极126的表面垂直的方向上延伸的一条直线上。虽然本实施例被描述为利用通过湿蚀刻形成第二电极126的端部的步骤，但是本公开不限于这种处理。作为另一例子，可使用碘化氢气体作为蚀刻剂通过干蚀刻来执行形成第二电极126的端部的步骤。注意，通过蚀刻掉来形成第二电极126的端部的步骤被称为第三去除步骤。
然而，考虑到处理余量，不容易使杂质半导体层125的端部与第二电极126的端部相互对准，并且在一些情况下两个端部会轻微偏移。在这种情况下，通过第三去除步骤形成的第二电极126的端部相对于杂质半导体层125的端部位于转换元件12的内侧比位于其外侧更有利。另外，当满足如下公式时允许两个端部之间的相互偏移：
4×Rs（D/P）≤Ron
其中，第二电极126的端部与杂质半导体层125的端部之间的距离为D（μm），转换元件12的宽度为P（μm），杂质半导体层125的板电阻为Rs（Ω），TFT13的导通电阻为Ron（Ω）。
虽然结合蚀刻导电膜、杂质半导体层125等而不去除抗蚀剂200的方法描述了本实施例，但是本公开不限于该方法。例如，替代性方法如下。在图3B所示的步骤之后去除抗蚀剂200，并且使用氟气和氯气的气体混合物通过干蚀刻来蚀刻杂质半导体层125′等。然后，如图3B所示，再次形成抗蚀剂200，并且执行图3C所示的步骤。然而，考虑到再次形成抗蚀剂200时的处理余量，在不去除抗蚀剂200的情况下执行上述蚀刻是更有利的。
在图4B和图4C所示的步骤中，通过等离子CVD形成由诸如硅氮化物之类的无机绝缘材料制成的绝缘膜以覆盖转换元件12和绝缘部件121。然后，丙烯酸树脂（即，具有感光性的有机绝缘材料）被形成为层间绝缘层以覆盖绝缘膜。通过使用图4A所示的掩模，形成图4C所示的第二电极126之上的具有接触孔的第二层间绝缘层128和钝化层127。
在图4E和图4F所示的步骤中，通过溅射形成透明导电氧化物膜，以覆盖第二层间绝缘层128和第二电极126。然后，使用图4D所示的掩模通过湿蚀刻透明导电氧化物膜来形成第一导电层141。
在图4H和图4I所示的步骤中，通过溅射形成由例如Al制成的金属膜，以覆盖第一导电层141和第二层间绝缘层128。然后，使用图4G所示的掩模通过湿蚀刻金属膜在第一导电层141的一部分上形成第二导电层142。通过上述步骤，第二导电层142和转换元件12的第二电极126通过第一导电层141相互电连接。此时，可通过使用透明导电氧化物形成第一导电层141来抑制孔径比的减小。因此，如图4H和图4I所示，形成由第一导电层141和第二导电层142构成的电极布线14。然后，通过形成钝化层143以覆盖电极布线14和第二层间绝缘层128，来获得图1B和图1C所示的结构。
以下将参照图5描述根据本申请的第一实施例的检测装置的等价电路。虽然图5为了简化描述而示出了3行×3列的等价电路图，但是本公开不限于这种配置。检测装置包括n行×m列（n和m均是大于等于2的自然数）的像素阵列。在根据本实施例的检测装置中，包含在行方向和列方向中的每一个上排列的多个像素11的转换部分3被设置在基板100的表面上。各像素11包含转换元件12和TFT13，转换元件12用于将放射线或光转换成电荷，TFT13用于输出与通过转换元件12产生的电荷对应的电信号。在本实施例中，由于使用PIN光电二极管作为转换元件12，因此可在更接近第二电极126的一侧在转换元件12的表面上设置用于从放射线向可见光的波长转换的闪烁体（未示出）。电极布线14与多个转换元件12的第二电极126共连。控制布线15与在行方向上排列的多个TFT113的控制电极131共连，并与驱动电路2电连接。通过相继或同时向在列方向上排列的多个控制布线15供给驱动脉冲的驱动电路2，来自像素的电信号以行为单位被并行输出到在列方向上排列的多个信号布线16。各信号布线16与在列方向上排列的多个TFT13的第一主电极135共连，并与读取电路4电连接。读取电路4对于每个信号布线16包含积分放大器5以及采样和保持电路6，积分放大器5用于积分和放大来自信号布线16的电信号，采样和保持电路6用于采样和保持通过积分放大器5放大并从积分放大器5输出的电信号。读取电路4还包含多路复用器7和A/D转换器8，多路复用器7用于将从多个采样和保持电路6并行输出的电信号转换成串行电信号，A/D转换器8用于将输出的电信号转换成数字数据。来自电源电路9的基准电势Vref被供给到积分放大器5的非反相输入端子。并且，电源电路9与以格子图案排列的电极布线14电连接，并且它向各转换元件12的第二电极126供给偏压电势Vs。
以下将描述根据本实施例的检测装置的操作。基准电势Vref通过TFT13被施加到转换元件12的第一电极122，并且用于分离通过放射线或可见光产生的电子-空穴对所需要的偏压电势Vs被施加到第二电极126。在这种状态下，透过被检体的放射线或与该放射线对应的可见光入射到转换元件12，并被转换成在转换元件12中蓄积的电荷。通过从驱动电路2施加到控制布线15的驱动脉冲，与电荷对应的电信号在TFT13进入导通状态时被输出到信号布线16。然后，电信号作为数字数据通过读取电路4被读取到外面。
第二实施例
以下将参照图6A和图6B描述根据本公开的第二实施例的检测装置中的一个像素的结构。图6A是沿与图1A中的线IB-IB对应的线切取的示意性断面图，图6B是沿与图1A中的线IC-IC对应的线切取的示意性断面图。
在第二实施例中，代替于第一实施例中使用的PIN光电二极管，使用MIS光电转换元件作为转换元件12。更详细地，转换元件12包含从第一层间绝缘层侧起依次在第一层间绝缘层120上相继形成的第一电极122、绝缘层129、半导体层124、第一导电类型的杂质半导体层130和第二电极126。这里，设置在第一电极122与半导体层124之间的绝缘层129对于每个转换元件12不分离，并且被设置为在多个转换元件12上方扩展。因此，在第二实施例中不使用第一实施例中的绝缘部件121。
以下将参照图7A、图7B和图7C描述根据第二实施例的检测装置的制造方法。这里省略与第一实施例中的步骤相同的步骤的描述。具体而言，对于第一实施例和第二实施例，图2B、图2D以及图4B、图4C、图4E、图4F、图4H和图4I所示的步骤是共同的。
在图2D所示的步骤随后的图7A所示的步骤中，通过等离子CVD形成由硅氮化物膜制成的绝缘层129，以覆盖第一层间绝缘层120和第一电极122。然后，通过等离子CVD依次相继形成由非晶硅膜制成的半导体层124′以及包含作为杂质混入其中的五价元素（例如，磷）并用作第一导电类型的杂质半导体膜130′的非晶硅膜。然后，通过溅射形成导电膜（例如，透明导电氧化物膜）以覆盖第一导电类型的杂质半导体膜130′。上述的形成绝缘层到形成导电膜的一系列步骤也与上述的膜形成步骤对应。然后，通过使用图3A所示的掩模来形成抗蚀剂200，并且使用与在第一实施例中使用的蚀刻剂类似的蚀刻剂通过湿蚀刻来部分地去除透明导电氧化物膜，由此形成导电层126′。这种步骤也与第一去除步骤对应。
在图7B所示的步骤中，使用未被去除而留下的抗蚀剂200，通过多个导电层126′之间的空间通过干蚀刻分别部分地去除第一导电类型的杂质半导体膜130′和半导体膜124′。通过以上的干蚀刻，对于各像素分离转换元件12的阵列。因此，在分开的转换元件12中形成半导体层124和杂质半导体层130。此时，绝缘层129不被完全去除，并且绝缘层129的一部分原样保持。作为结果，在多个第一电极122中的每一个上形成半导体层124、杂质半导体层130和导电层126′。这里，通过部分地去除杂质半导体膜130′来获得杂质半导体层130。这种步骤也与第二去除步骤对应。在绝缘层129上实行上述的通过干蚀刻的像素分离。因此，绝缘层129用作蚀刻阻止层，由此避免第一层间绝缘层120暴露于在干蚀刻中使用的物质，并且可防止周围的层被有机绝缘材料污染。对于第二实施例中的干蚀刻，也使用与在第一实施例中使用的蚀刻剂类似的蚀刻剂。通过干蚀刻，如上所述，杂质半导体层130和半导体层124各自的端部从抗蚀剂200的端部后退，使得杂质半导体层130的端部位于比导电层126′的端部更内侧的位置。
在图7C所示的步骤中，在图7A所示的步骤中使用了的抗蚀剂200上执行灰化处理，以仅去除抗蚀剂200的一部分来使得抗蚀剂200的端部与杂质半导体层130的端部对准，由此形成抗蚀剂200′。在灰化处理中，可根据杂质半导体层130和半导体层124各自的材料和厚度、抗蚀剂的类型、处理时间和处理温度来预先设置抗蚀剂的端部后退的距离。因此，与第一实施例同样，抗蚀剂200的端部通过灰化后退，其中灰化条件被设置为适于杂质半导体层130的端部后退的距离。通过适当地设置灰化条件，抗蚀剂200′可被形成为使得抗蚀剂200′的端部和杂质半导体层130的端部位于在与杂质半导体层130的表面垂直的方向上延伸的一条直线上。然后，再次使用抗蚀剂200′通过湿蚀刻去除导电层126′的一部分来形成第二电极126。通过通过上述的两个步骤的湿蚀刻形成第二电极126，可与杂质半导体层130的端部对准地形成第二电极126的端部。换句话说，第二电极126可被形成为使得杂质半导体层130的端部和第二电极126的端部位于在与杂质半导体层130和第二电极126的表面垂直的方向上延伸的一个直线上。上述步骤也与第三去除步骤对应。然而，考虑到处理余量，不容易使杂质半导体层130的端部与第二电极126的端部相互对准，并且在一些情况下两个端部会轻微偏移。在这种情况下，通过第三去除步骤形成的第二电极126的端部相对于杂质半导体层130的端部位于转换元件12的内侧比位于其外侧更有利。另外，当满足在第一实施例中描述的公式时允许两个端部之间的相互偏移。然后，执行在图4B、图4C、图4E、图4F、图4H和图4I中示出的步骤，并获得图7A、图7B和图7C所示的结构。
应用实施例
以下将参照图8描述使用根据本申请的实施例的检测装置的放射线检测系统。
从X射线管6050（即，放射线源）发射的X射线6060透过病人或者被检者6061的胸部6062，并入射到包含于放射线检测装置6040中的转换部分3的各个转换元件12。入射到转换元件12的X射线包含关于病人6061的身体内部的信息。在X射线的入射时，放射线被转换成电荷，并且在转换部分3中获得电信息。获得的电信息被转换成数字数据，并在图像处理器6070（即，图像处理单元）中经受图像处理，使得可在控制室中的显示器6080（即，显示单元）上观察该信息。
并且，获得的信息可经由诸如电话线6090之类的传送处理单元被传送到远程地点，并可在不同位置处的医生房间中在显示器6081（即，显示单元）上显示或者被存储于诸如光盘之类的存储单元中。这使得远程地点处的医生能够进行诊断。作为替代方案，可通过膜处理器6100（即，记录单元）在膜6110（即，记录介质）上记录获得的信息。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应遵循最宽泛的解释以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。
Claims (10)
1.一种检测装置的制造方法，所述检测装置包括设置在基板上的多个转换元件，所述转换元件中的每一个包含设置在基板上的第一电极、设置在第一电极之上的第二电极、设置在第一电极与第二电极之间的半导体层以及设置在半导体层与第二电极之间的杂质半导体层，所述制造方法包括：
膜形成步骤，依次在多个第一电极上方相继形成成为半导体层的半导体膜、成为杂质半导体层的杂质半导体膜和成为第二电极的导电膜；
第一去除步骤，通过使用在导电膜上形成的抗蚀剂来部分地去除导电膜，由此在所述多个第一电极中的每一个上形成导电层；
第二去除步骤，通过使用所述抗蚀剂，使用与导电膜的反应比与杂质半导体膜的反应和与半导体膜的反应慢的蚀刻剂通过多个导电层之间的空间进行蚀刻来去除半导体膜的一部分和杂质半导体膜的一部分，由此在所述多个第一电极中的每一个上形成半导体层和杂质半导体层；以及
第三去除步骤，通过使用调整后的抗蚀剂来去除导电层的一部分，由此形成第二电极，其中所述部分与在第二去除步骤中形成的杂质半导体层的端部相比位于转换元件的外侧，所述调整后的抗蚀剂是通过去除上述抗蚀剂的一部分以使得上述抗蚀剂的端部和杂质半导体层的端部位于直线上而获得的。
2.根据权利要求1的检测装置的制造方法，其中，在第三去除步骤中，通过去除导电层的一部分以使得杂质半导体层的端部和第二电极的端部位于直线上，来形成第二电极。
3.根据权利要求1的检测装置的制造方法，其中，通过使用所述调整后的抗蚀剂蚀刻导电层的一部分来执行第三去除步骤，所述调整后的抗蚀剂是通过灰化去除上述抗蚀剂的一部分而获得的。
4.根据权利要求3的检测装置的制造方法，其中，所述检测装置包括在基板上排列的多个像素，所述像素中的每一个包含转换元件和与第一电极连接的薄膜晶体管，以及
所述制造方法还包括以下步骤：
在薄膜晶体管中的每一个之上的位置处，在被形成为覆盖设置在基板上的薄膜晶体管的层间绝缘膜中形成接触孔，由此形成第一层间绝缘层；以及
部分地去除被形成为覆盖薄膜晶体管和第一层间绝缘层的导电膜，由此形成所述多个第一电极。
5.根据权利要求4的检测装置的制造方法，其中，杂质半导体层是第二导电类型的杂质半导体层，具有与设置在第一电极与半导体层之间的第一导电类型的杂质半导体层相反的极性，
所述制造方法在第一电极形成步骤和膜形成步骤之间还包括以下步骤：部分地去除由无机绝缘材料制成的绝缘膜，由此形成绝缘部件以使得第一层间绝缘层的表面被绝缘部件和第一电极覆盖，其中所述绝缘膜被形成为覆盖由有机绝缘材料制成的第一层间绝缘层和第一电极，以及
在绝缘部件之上执行第二去除步骤。
6.根据权利要求4的检测装置的制造方法，其中，转换元件还包含设置在第一电极与半导体层之间的绝缘层，
在膜形成步骤中，在所述多个第一电极之上依次相继形成绝缘层、成为半导体层的半导体膜、成为杂质半导体层的杂质半导体膜和成为第二电极的导电膜，以及
在第二去除步骤中，通过在保留绝缘层的同时去除导电膜的一部分、杂质半导体层的一部分和半导体膜的一部分，在所述多个第一电极中的每一个上形成半导体层、杂质半导体层和导电层。
7.根据权利要求4的检测装置的制造方法，其中，假定在第三去除步骤中第二电极被形成为使得第二电极的端部与杂质半导体层的端部相比位于转换元件的更内侧的情况下所允许的第二电极的端部与杂质半导体层的端部之间的距离为D、转换元件的宽度被表示为“P”、杂质半导体层的板电阻被表示为“Rs”并且薄膜晶体管的导通电阻被表示为“Ron”，则满足以下公式：
4×Rs（D/P）≤Ron。
8.根据权利要求1的检测装置的制造方法，其中，所述制造方法还包括以下步骤：
在第二电极之上的位置处在被形成为覆盖转换元件的层间绝缘膜中形成接触孔，由此形成第二层间绝缘层；
部分地去除被形成为覆盖第二层间绝缘层和第二电极的透明导电氧化物膜，由此形成第一导电层；以及
部分地去除被形成为覆盖第一导电层和第二层间绝缘层的金属膜，由此在第一导电层上形成第二导电层，
第二导电层被形成为使得第二导电层的正射投影位于彼此相邻的两个第一电极之间。
9.一种通过根据权利要求1所述的制造方法制造的检测装置。
10.一种检测系统，包括：
根据权利要求9所述的检测装置；
信号处理单元，被配置为处理来自所述检测装置的信号；
显示单元，被配置为显示来自所述信号处理单元的信号；以及
传送处理单元，被配置为传送来自所述信号处理单元的信号。
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