CN103456753A - 摄像装置和摄像显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及摄像装置和采用该摄像装置的摄像显示系统。所述摄像装置包括多个像素。各所述像素包括：光电转换装置，所述光电转换装置用于将入射的电磁辐射转换成电信号；及至少一个晶体管，所述至少一个晶体管包括第一栅电极和位于所述第一栅电极上方的第二栅电极。所述第一栅电极和所述第二栅电极在非重叠区域中彼此不重叠。根据本发明，能够抑制散粒噪声并从而能够提高摄像质量。

Description

摄像装置和摄像显示系统
技术领域
本发明涉及摄像装置和采用了该摄像装置的显示系统，该摄像装置适用于医疗及无伤害检测中广泛使用的X射线摄像技术。
背景技术
近年来，已经开发出诸如在不使用放射摄像胶片的情况下获得基于辐射的图像以作为电信号的人体胸部X线摄影装置等摄像装置。在这类摄像装置中，每个像素上都布置有用于读取累积信号电荷的场效应薄膜晶体管(TFT)，且通过使用包括该晶体管的像素电路得到基于辐射量的电信号。
通常，将诸如所谓的顶栅型晶体管或底栅型晶体管等采用单栅极结构的晶体管用作此类晶体管。然而，对于前述用于获得基于辐射的图像的摄像装置，已知的是，尤其当将氧化硅膜用于晶体管的栅极绝缘膜时，阈值电压(Vth)会由于辐射的影响而偏移到负侧(例如，参见日本未审查申请公开号2008-252074)。
于是，提出了如下晶体管，该晶体管通过采用所谓的双栅极结构(双侧栅极结构)来缓解上述阈值电压偏移，在该双栅极结构中设有两个栅电极，且在这两个栅电极之间插入有半导体层(例如，参见日本未审查申请公开号2004-265935)。
然而，对于日本未审查申请公开号2004-265935所披露的双栅极结构晶体管，与普通型的单栅极结构的晶体管相比，在从开启操作切换到关闭操作时可能会出现漏电流，这导致了容易产生所谓的散粒噪声(shotnoise)。从而存在如下缺点：由于该噪声而导致图像质量劣化。
发明内容
因此，期望提供一种能提高成像质量的摄像装置和使用该摄像装置的摄像显示系统。
根据本发明的实施例的摄像装置包括光电转换装置和至少一个晶体管。所述光电转换装置用于将入射的电磁辐射转换成电信号。所述至少一个晶体管包括第一栅电极和位于所述第一栅电极上方的第二栅电极。所述第一栅电极和所述第二栅电极在非重叠区域中彼此不重叠。
根据本发明实施例的摄像显示系统设有基于摄像装置获得的信号来显示图像的显示装置和包括多个像素的所述摄像装置。每个所述像素包括光电转换装置和至少一个晶体管，所述至少一个晶体管包括第一栅电极和位于所述第一栅电极上方的第二栅电极。所述第一栅电极和所述第二栅电极在非重叠区域中彼此不重叠。
根据本发明实施例的摄像显示装置包括多个像素，各所述像素包括光电转换装置和场效应晶体管。所述晶体管包括：半导体层，第一栅电极和第二栅电极，所述第一栅电极和所述第二栅电极布置成隔着所述半导体层彼此相对，且所述半导体层布置在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间；源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极电连接到所述半导体层；及非重叠区域，在所述非重叠区域处所述第一栅电极和所述第二栅电极部分地彼此不重叠。
根据本发明实施例的摄像显示系统具有摄像装置和显示装置。所述显示装置基于由所述摄像装置获得的摄像信号来显示图像。所述摄像装置包括：多个像素，各所述像素包括光电转换装置和场效应晶体管。所述晶体管包括：半导体层，第一栅电极和第二栅电极，所述第一栅电极和所述第二栅电极布置成隔着所述半导体层彼此相对，且所述半导体层布置在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间；源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极电连接到所述半导体层；及非重叠区域，在所述非重叠区域处所述第一栅电极和所述第二栅电极部分地彼此不重叠。
在本发明的上述各实施例的摄像装置和摄像显示系统中，各个像素中的与光电转换装置一起设置的场效应晶体管具有第一栅电极和第二栅电极，且第一栅电极和第二栅电极之间布置有半导体层。晶体管包括第一栅电极和第二栅电极彼此不重叠的非重叠区域。于是，这减少了第一栅电极和第二栅电极之间的电容(栅极重叠电容)，并从而抑制了晶体管从开启操作切换到关闭操作时出现的电流泄漏。
根据本发明的上述各实施例的摄像装置和摄像显示系统，在各个像素的与光电转换装置一起设置的场效应晶体管中设置有第一栅电极和第二栅电极彼此不重叠的非重叠区域。这能够抑制抑制晶体管从开启操作切换到关闭操作时出现的电流泄漏，并减轻了散粒噪声的影响。因此，能够实现摄像质量的提高。
应当理解，上文的简要说明和下文的详细说明都是示范性的，并意在对所要求保护的技术提供进一步的解释。
附图说明
所包含的附图用于提供对本发明的进一步理解，且这些附图包含在说明书中以构造说明书的一部分。附图图示了实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的技术原理。
图1是表示本发明实施例的摄像装置的整体构造的示例的示意性框图。
图2是表示图1所示的摄像部的简化构造的示例的示意图。
图3是表示图1所示的像素等部分的详细构造的示例的电路图。
图4是表示图3所示的晶体管的详细构造的示例的剖面图。
图5是表示图4所示的晶体管的平面构造的示例的示意图。
图6是表示变形示例1-1的晶体管的详细构造的示例的剖面图。
图7是表示图6所示的晶体管的平面构造的示例的示意图。
图8是表示变形示例1-2的晶体管的详细构造的示例的剖面图。
图9是表示图8所示的晶体管的平面构造的示例的示意图。
图10是表示变形示例1-3的晶体管的详细构造的示例的剖面图。
图11是表示图10所示的晶体管的平面构造的示例的示意图。
图12是表示变形示例1-4的晶体管的详细构造的示例的剖面图。
图13是表示图12所示的晶体管的平面构造的示例的示意图。
图14是表示变形示例3-1的像素等部分的详细构造的电路图。
图15是表示变形示例3-2的像素等部分的详细构造的电路图。
图16是表示变形示例3-3的像素等部分的详细构造的电路图。
图17是表示变形示例3-4的像素等部分的详细构造的电路图。
图18A是表示变形示例4-1的摄像部的简化构造的示意图。
图18B是表示变形示例4-2的摄像部的简化构造的示意图。
图19是表示应用示例的摄像显示系统的简化构造的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图说明本发明的实施例。应注意到，将以下述顺序进行说明。
1.实施例(在沟道层上具有设置在漏极侧的端部处的非重叠区域的摄像装置的示例)
2.变形示例1-1～1-4(非重叠区域的其他示例)
3.变形示例2(设计成使沟道层的顶侧和底侧之间的栅极-沟道电容栅极-沟道间电容存在差异的示例)
4.变形示例3-1和3-2(被动型像素电路的其它示例)
5.变形示例3-3和3-4(主动型像素电路的示例)
6.变形示例4-1和4-2(间接转换型摄像装置和直接转换型摄像装置的示例)
7.应用示例(摄像显示系统的示例)
实施例
构造
图1示出了本发明实施例的摄像装置(摄像装置1)的整体块构造。摄像装置1基于入射光(摄像光)读取物体的信息(获取物体的图像)。摄像装置1包括摄像部11、行扫描部13、A/D转换部14、列扫描部15和系统控制部16。
摄像部11
摄像部11生成取决于入射光(摄像光)的电信号。在摄像部11中，像素(摄像像素，单元像素)20可二维地布置成行-列图案(矩阵图案)，且每个像素20具有光电转换装置(下文所述的光电转换装置21)，光电转换装置产生具有与摄像光的量相对应的电荷量的光电电荷，并在内部将获得的光电电荷累积起来。应注意到，在下文中以下述方式给出说明：如图1所示，摄像部11中的水平方向(行方向)称为“H”方向，而垂直方向(列方向)称为“V”方向。
图2示出了摄像部11的简化构造的示例。摄像部11具有光电转换层111，在光电转换层111上针对每个像素20布置有光电转换装置21。如图2所示，光电转换层111上执行基于入射摄像光Lin的光电转换(将摄像光Lin转换成信号电荷的转换)。
图3示出了像素20(所谓的被动型电路构造)以及下述的位于A/D转换部14中的电荷放大器171的电路构造的示例。在被动型像素20中，可设有包括单个光电转换装置21和单个晶体管22。此外，沿H方向延伸的读出控制线Lread和沿V方向延伸的信号线Lsig都与该像素20相连接。
光电转换装置21例如可由正-本征-负(Positive Intrinsic Negative，PIN)型光电二极管或金属-绝缘体-半导体(Metal-Insulator-Semiconductor，MIS)型传感器组成，光电转换装置21产生具有与入射光(摄像光Lin)的量相对应的电荷量的信号电荷。应注意到，在此情况下，光电转换装置21的阴极与累积节点N相连接。
晶体管22是如下晶体管(读出晶体管)，其根据从读出控制线Lread提供的行扫描信号开启，由此将由光电转换装置21产生的信号电荷(输入电压Vin)输出至信号线Lsig。在此情况下，晶体管22可由N沟道型(N型)场效应晶体管(FET)构成。然而，晶体管22也可由诸如P沟道型(P型)场效应晶体管等任何其它元件组成。在像素20中，例如晶体管22的栅极与读出控制线Lread相连接，源极(或漏极)与信号线Lsig相连接，而漏极(源极)通过累积节点N与光电转换装置21的阴极相连接。此外，在此情况下，光电转换装置21的阳极与地相连接(接地)。下文将描述晶体管22的具体剖面构造。
行扫描部13可包括下文所述的移位寄存器电路、预定逻辑电路等，其是用于针对摄像部11内的多个像素20以行为单位(以水平线为单位)执行驱动(线序扫描)的像素驱动部(行扫描电路)。具体而言，行扫描部13例如通过线序扫描来执行诸如下文所述的读出操作等摄像操作。应注意到，该线序扫描可通过借助读出控制线Lread将上文所述的行扫描信号提供到各像素20来实现。
A/D转换部14可具有被设置成与多条信号线Lsig(此示例红为4条)一一对应的多个列选择部17，且基于经信号线Lsig输入的信号电压(信号电荷)来执行A/D转换(模拟-数字转换)。由此产生了具有数字信号形式并被输出到外部的输出数据Dout(摄像信号)。
如图3中的示例所示，每个列选择部17具有包括电荷放大器172、电容器(诸如电容和反馈电容器)C1和开关SW1的电荷放大器电路171，以及图中未显示的采样/保持(Sample/Hold，S/H)电路、多路复用电路(选择电路)和A/D转换装置。
电荷放大器172是用于将从信号线Lsig读出的信号电荷转换成电压(Q-V转换)的放大器。在电荷放大器172中，负侧(-侧)输入端子与信号线Lsig的一个端部相连接，而正侧(+侧)输入端子输入有预定的复位电压Vrst。通过电容元件C1和开关SW1的并联电路，在电荷放大器172的输出端子和负侧输入端子之间形成反馈连接。换句话说，电容元件C1的第一端子和电荷放大器172的负侧输入端子相连接，而第二端子和电荷放大器172的输出端子相连接。同样地，开关SW1的第一端子和电荷放大器172的负侧输入端子相连接，而第二端子和电荷放大器172的输出端子相连接。应注意到，通过使用借助放大器复位控制线Lcarst从系统控制部16提供的控制信号(放大器复位控制信号)来控制开关SW1的开/关状态。
列扫描部15可例如包括移位寄存器、地址译码器等图中未显示的元件，其依次扫描各个列选择部17以进行驱动。.通过列扫描部15运行的选择性扫描，各像素20的信号(上文所述输出数据Dout)经各条信号线Lsig依次输出到外部。
系统控制部16控制行扫描部13、A/D转换部14和列扫描部15的运行。具体而言，系统控制部16具有时序发生器以生成各种时序信号(控制信号)，从而基于由该时序发生器产生的这些信号来执行对行扫描部13、A/D转换部14和列扫描部15的驱动控制。通过系统控制部16的控制，行扫描部13、A/D转换部14和列扫描部15中的每一者执行各像素20的摄像操作(线序摄像驱动)，由此从摄像部11获得输出数据Dout。
晶体管22的详细构造
图4示出了晶体管22的剖面构造的示例。晶体管22具有所谓的双栅极型结构，在该双栅极型结构中设有两个栅电极(栅电极120A和栅电极120B)，且在两个栅极之间插入有半导体层(半导体层126)。应注意到，栅电极120A对应于本发明的一个实施例中的“第一栅电极”的具体的但非限定性的示例，栅电极120B对应于“第二栅电极”的具体的但非限定性的示例。
在基板110上，晶体管22具有栅电极120A，并具有形成为覆盖栅电极120A的第一栅极绝缘膜129。在第一栅极绝缘膜129上，设有半导体层126，且第二栅极绝缘膜130可形成为覆盖半导体层126。在第二栅极绝缘膜130的与栅电极120A相对的区域处布置有栅电极120B。在栅电极120B上形成有具有接触孔H1的第一层间绝缘膜131，且源电极128A和漏电极128B形成为填充该接触孔H1。在第一层间绝缘膜131、源电极128A和漏电极128B上设有保护膜132。
栅电极120A和120B中的每一者可以是由诸如钛(Ti)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)等元素中的任一元素组成的单层膜或者是由这些元素中的两种以上元素组成的多层膜。如上所述，栅电极120A和120B可以隔着位于它们之间的第一栅极绝缘膜129、半导体层126和第二栅极绝缘膜130设置成彼此相对。
在这些栅电极中，栅电极120A和读出控制线Lread1相连接，而栅电极120B和读出控制线Lread2相连接。晶体管22的源极(源电极128A)例如经由累积节点N连接到光电转换装置21的阴极，且漏极(漏电极128B)例如和信号线Lsig相连接。而且，在此情况下，光电转换装置21的阳极与地相连接(接地)。
第一栅极绝缘膜129和第二栅极绝缘膜130中的每一者可以是诸如氧化硅膜(SiOx)和氮氧化硅膜(SiON)等单层膜，或者是具有此类硅化合物膜和氮化硅膜(SiNx)的多层膜。例如，第一栅极绝缘膜129具有从基板110侧开始依次层叠有氮化硅膜129A和氧化硅膜129B的构造，而第二栅极绝缘膜130可具有从基板110侧开始依次层叠有氧化硅膜130A、氮化硅膜130B和氧化硅膜130C的构造。在一个将低温多晶硅(Low-Temperature Polycrystalline Silicon，LTPS)用于半导体层126的实施例中，如上所述，可以采用在第一栅极绝缘膜129和第二栅极绝缘膜130中层叠有氧化硅膜的层结构。
在本发明的该实施例中，在第一栅极绝缘膜129和第二栅极绝缘膜130中，对由上述硅化合物组成的各层的多层结构和膜厚等因素进行设计，以确保栅电极120A和120B中每一者与沟道层126a之间产生的电容相同。
半导体层126例如由低温多晶硅(LTPS)组成。然而，其组成材料并不限于此，且半导体层126也可由诸如非晶硅(amorphous silicon)、微晶硅和多晶硅等基于硅的半导体组成。或者，也可以使用诸如铟镓锌氧化物(InGaZnO)和氧化锌(ZnO)等氧化物半导体。半导体层126至少包括沟道层。在本发明的该实施例中，在半导体层126中，可以在作为活性层(active layer)的沟道层126a和N+层126c之间形成有轻掺杂漏极(Lightly-Doped Drain，LDD)层126b1和126b2。具体而言，LDD层126b1设置成邻近于沟道层126a的源电极128A侧(下文简记为“源极侧”)的端部126e1(第一端部)。LDD层126b2设置成邻近于沟道层126a的漏电极128B侧(下文简记为“漏极侧”)的端部126e2(第二端部)。
源电极128A和漏电极128B中每一者例如是由诸如钛(Ti)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)等元素中的任一元素组成的单层膜或由任意两种以上元素组成的多层膜。源电极128A和漏电极128B中每一者可通过接触孔H1形成为邻近于N+层126c，并与该半导体层126电连接。
第一层间绝缘膜131和保护膜132中每一者例如可由诸如氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜等单层膜构成的单层膜，或由任意两种所述膜组成的多层膜结构。例如，第一层间绝缘膜131可具有从基板110侧起依次层叠有氧化硅膜131a和氮化硅膜131b的构造，而保护膜132可由氧化硅膜组成。
如上所述，本发明该实施例中的晶体管22包括彼此相对地布置且其间布置有半导体层126的栅电极120A和120B，并且晶体管22具有如下区域(非重叠区域d2)，在该非重叠区域处栅电极120A和120B彼此不重叠。图5示出了栅电极120A和120B以及半导体层126(沟道层126a、LDD层126b1和126b2、及N+层126c)的平面(平行于基板表面的平面)布局的示例。
非重叠区域d2可设置在与沟道层126a的漏极侧的端部126e2和源极侧的端部126e1中一者或两者相对应的区域处。这里，如上所述，在LDD层126b1和126b2设置成邻近于沟道层126a的两个端部126e1和126e2的构造中，非重叠区域d2只形成在与沟道层126a的端部126e2相对应的区域处。换言之，沟道层126a的端部126e1设置在栅电极120A和120B之间(在与端部126e1相对应的区域处，栅电极120A和120B设置成彼此重叠)。另一方面，沟道层126a的端部126e2设置成从栅电极120A或120B(此处为栅电极120B)露出。
具体而言，栅电极120A和120B的源极侧的端部例如可设置在与沟道层126a的端部126e1几乎相同的位置处或设置在该位置向外的位置e1处。另一方面，栅电极120A的漏极侧的端部可例如设置在与沟道层126a的端部126e2几乎相同的位置处或设置在该置向外的位置e2处，而栅电极120B的漏极侧的端部可例如设置在沟道层126a的端部126e2向内的位置e2a处。通过这种方式，在本发明的该实施例中，栅电极120A和120B可具有彼此不同的宽度(即栅极长度L，此处L1>L2)。
操作和有益效果
在本发明的该实施例的摄像装置1中，当摄像光Lin进入摄像部11时，各像素20内的光电转换装置21将摄像光Lin转换成信号电荷(光电转换)。此时，在累积节点N上，由于由光电转换产生的信号电荷的累积而出现了取决于节点电容的电压变化。具体而言，如果累积节点电容为Cs，且生成的信号电荷为q，则累积节点N上的电压变化(此处减小)的值为(q/Cs)。响应于该电压变化，在晶体管22的漏极上施加有与信号电荷相对应的电压。随后，当晶体管22响应于来读出控制线Lread(Lread1和Lread2)提供的行扫描信号而开启时，像素20的在累积节点N累积的信号电荷(与上述信号电荷相对应的电压施加到晶体管22的漏极)被读出到信号线Lsig。
针对多个(此处4个)像素列中每一像素列，通过信号线Lsig将读出的信号电荷输入至A/D转换部14中的列选择部17。在列选择部17中，电荷放大器171针对来自各信号线Lsig的各个信号电荷执行Q-V转换(信号电荷-信号电压变换)，并随后进行A/D转换处理等，由此生成具有数字信号形式的输出数据Dout(摄像信号)。通过这种方式，将输出数据Dout顺序从各列选择部17输出，并接着将其传送至外部(或输入至图中未示的内部存储器)。
已知的是，特别当使用辐射射线作为摄像光Lin时，晶体管特性会由于辐射泄漏而劣化。例如，特别是对于使用低温多晶硅的晶体管，需在氧化硅膜之间插入半导体层，然而由于所谓的光电效应、康普顿散射(Compton scattering)、电子对生成等，在此类含氧的膜中的辐射入射激发了膜中存在的电子。结果，电子空穴在任意界面中被捕获或分裂以保持不变(被充电)，这导致晶体管的阀值电压偏移到负侧。于是，为了抑制该阀值电压的偏移，如同本发明的该实施例，优选地采用设有栅电极120A和120B且在栅电极120A和120B之间布置有半导体层的双栅极结构。
然而，当采用双栅极结构时，晶体管22在读出信号电荷期间从开启操作至关闭操作的切换会产生动态泄漏电流(瞬态电流)。原因在于，栅极120A和120B之间出现电容(栅极重叠电容和沟道电容)，这导致电荷(如电子)的累积。在关闭操作时，电荷(如电子空穴)从源极、漏极两侧流入，且由此在栅极120A和120B之间累积的电子从源极、漏极两侧流出。这种现象被称为电荷注入，这会引起散粒噪声(shot noise)和摄像质量的劣化。
在本发明的该实施例中，晶体管22具有非重叠区域d2，栅电极120A和120B在非重叠区域d2处部分地彼此不重叠，栅电极120A和120B布置成彼此相对且它们中间布置有半导体层126。通过设置非重叠区域d2，可抑制如上文所述的由双栅极结构中的辐射照射引起的阀值电压偏移，并同时减小栅极重叠电容。因此，能够减少泄漏电流，并由此抑制了散粒噪声。
如上所述，在本发明的该实施例中，各像素20的与光电转换装置21一起设置的晶体管22包括栅电极120A和120B以及布置在栅电极120A和120B之间的半导体层126，且具有非重叠区域d2，栅电极120A和120B在非重叠区域d2处部分地彼此不重叠。这能够抑制晶体管从开启操作至关闭操作的切换时产生的泄漏电流以及减轻了散粒噪声的影响。因此，能够实现成像质量的提高。
下面，将描述本发明该实施例的变形示例(变形示例1-1到1-4、2、3-1到3-4、4-1和4-2)。应注意到，使用相同的附图标记来表示与本发明的上述实施例的组成部分实质相同的组成部分，并适当地省略相关说明。
变形示例1-1
图6示出了变形示例1-1的晶体管(晶体管22A)剖面结构。如同本发明上述实施例的晶体管22，在上述摄像装置1的摄像部11的各像素20中，设置有晶体管22A及光电转换装置21。在本变形示例的晶体管22A中，栅电极120A和120B布置成彼此相对且中间布置有半导体层126，LDD层126b1和126b2可形成为邻近于半导体层126中的沟道层126a的源极侧和漏极侧的两个端部126e1和126e2。在该构造中，如同本发明上述实施例的构造，晶体管22A也具有非重叠区域d2，非重叠区域d2对应于沟道层126a的漏极侧的端部126e2。
然而，本变形示例的晶体管22A还具有另一非重叠区域(非重叠区域d1)，非重叠区域d1对应于沟道层126a的源极侧的端部126e1。即，非重叠区域d1和d2形成在与沟道层126a的两个端部126e1和126e2对应的区域处。图7示出了本变形示例的栅电极120A和120B以及半导体层126(沟道层126a、LDD层126b1和126b2及N+层126c)的平面布局构造的示例。从图7可以看出，沟道层126a的两个端部126e1和126e2设置成从栅电极120A或120B(图中是栅电极120B)露出。
具体而言，栅电极120B的源极侧和漏极侧的两个端部可例如设置在从沟道层126a的端部126e1和126e2向内的位置e1a和e2a处。另一方面，栅电极120A的源极侧和漏极侧的两个端部可设置在与沟道层126a的端部126e1和126e2几乎相同的位置处或设置在从这些位置向外的位置e1和e2处。通过采用这样的构造，在本发明的该实施例中，栅电极120A和120B具有彼此不同的宽度(栅极长度L，此处L1>L2)。
如上所述，非重叠区域d1和d2并不局限于沟道层126a的漏极侧，还可设置在源极侧和漏极侧的两个端部126e1和126e2处。即使在这种情况下，如同本发明的上述实施例，能够减小栅极重叠电容并抑制了散粒噪声的影响。于是，实现了与本发明的上述实施例相同的效果。
变形示例1-2
图8示出了变形示例1-2的晶体管(晶体管22B)的剖面结构。如同本发明上述实施例的晶体管22，在上述摄像装置1的摄像部11的各像素20内，设置有晶体管22B和光电转换装置21。在本变形示例的晶体管22B中，栅电极120A和120B布置成彼此相对且它们之间布置有半导体层126。如同本发明上述实施例，晶体管22B具有非重叠区域d2，非重叠区域d2对应于沟道层126a的漏极侧的端部126e2。
然而，在本变形示例的晶体管22B中，在半导体层126中，LDD层126b2形成为仅邻近于沟道层126a的漏极侧的端部126e2。图9示出了本变形示例的栅电极120A和120B以及半导体层126(沟道层126a、LDD层126b1和126b2以及N+层126c)的平面布局构造的示例。如图9所示，端部126e2邻近于LDD层126b2，并设置成从栅电极120A或120B(在图9中为栅电极120B)露出。除未形成LDD层126b1外，构造与本发明的上述实施例的构造相同。
如上所述，在半导体层126中，例如，LDD层126b2仅设置在沟道层126a的漏极侧的结构也是可行的。而且，在这种情况下，通过例如在与沟道层126a的漏极侧的端部126e2相对应的区域设置非重叠区域d2，能够实现与本发明的上述实施例相同的效果。
变形示例1-3
图10示出了变形示例1-3的晶体管(晶体管22C)的剖面结构。图11示出了本变形示例的栅电极120A和120B以及半导体层126(沟道层126a、LDD层126b1和126b2、及N+层126c)的平面布局构造的示例。在上文所述的变形示例1-2中，说明了LDD层126b2仅设置在沟道层126a的漏极侧的构造，然而也如同在变形示例1-1中，非重叠区域d1和d2可设置在与沟道层126a的两个端部126e1和126e2相对应的区域处。在这种情况下，也能够实现与本发明上述实施例相同的效果。
变形示例1-4
图12示出了变形示例1-4的晶体管(晶体管22D)的剖面结构。图13示出了本变形示例的栅电极120A和120B以及半导体层126(沟道层126a、LDD层126b1和126b2、及N+层126c)的平面布局构造的示例。在本变形示例中，非重叠区域d1和d2设置在沟道层126a的两个端部126e1和126e2处，沟道层126a的端部126e1可从非重叠区域d1处的栅电极120A露出，而端部126e2可从非重叠区域d2处的栅电极120B露出。或者，相反地，沟道层126a的端部126e1可从栅电极120B露出，而端部126e2可从栅电极120A露出。在本变形示例中，栅电极120A和120B的宽度可能彼此相同，也可能彼此不相等。该结构也能够减小栅极重叠电容并实现与本发明的上述实施例相同的效果。应注意到，如同上述变形示例1-2，本变形示例的栅电极120A和120B中每一者的结构同样适用于LDD层126b2仅设置在半导体层126的沟道层126a的漏极侧的结构。
变形示例2
此外，在本发明的上述实施例中，对栅电极120A和120B中每一者与沟道层126a之间出现的电容彼此相同的情况进行了说明，然而这些电容也可彼此不同。在这种情况下，通过适当调整第一栅极绝缘膜129和第二栅极绝缘膜130中的诸如硅化合物膜的多层膜结构和膜厚等因素来使沟道层126a的顶侧和底侧之间的电容变得不同。
例如，优选地，通过将第二栅极绝缘膜130的厚度设定成大于第一栅极绝缘膜129的厚度，使栅电极120B和沟道层126a之间电容小于栅电极120A和沟道层126a之间电容。此处，沟道层126a的上表面(沟道层126a和第二栅极绝缘膜130之间的界面)易受污染，这导致容易产生界面状态。原因如下。即，例如，当沟道层126a采用低温多晶硅时，由于能够在真空中连续形成布置成下层的第一栅极绝缘膜129和作为沟道层126a的半导体层(α-Si；H)，所以第一栅极绝缘膜129和沟道层126a之间界面不太可能容易受到污染，且易于将界面状态保持为最佳状态。另一方面，在沟道层126a的结晶化处理(例如，诸如ELA等激光退火处理)之后形成第二栅极绝缘膜130。随后，在第二栅极绝缘膜130形成之前，沟道层126a的上表面曾曝露于空气中，且因而沟道层126a的第二栅极绝缘膜130侧的界面比第一栅极绝缘膜129侧的界面更容易受到污染。基于这个原因，如上所述地有利于减少散粒噪声，以尤其减少沟道层126a的上层部分处的电容。
应注意到，使顶侧(第二栅极绝缘膜130侧)的电容小于底侧(第一栅极绝缘膜129侧)电容的类似构造仅是示例性的，而非限制性的。也可以使沟道层126a的底侧的电容小于顶侧的电容。然而，如上所述，沟道层126a的顶侧处的界面易受污染，且优选地使顶侧的电容小于底侧的电容。
变形示例3-1
图14示出了变形示例3-1的像素(像素20A)的电路构造以及电荷放大器电路171的电路构造示例。如同本发明的上述实施例的像素20，像素20A包括被动型(passive-type)像素电路，且可具有一个光电转换装置21和一个晶体管22。而且，像素20A连接到读出控制线Lread(Lread1和Lread2)和信号线Lsig。
然而，不同于本发明的上述实施例的像素20，在本变形示例的像素20A中，光电转换装置21的阳极和累积节点N相连接，阴极和电源端子相连接。采用这种方式，在像素20A中，累积节点N可以和光电转换装置21的阳极相连接，且即使在这种情况下也能够实现和本发明的上述实施例的摄像装置1同样的效果。
变形示例3-2
图15示出了变形示例3-2的像素(像素20B)的电路构造以及电荷放大器电路171的电路构造示例。如同本发明的上述实施例的像素20，像素20B采用被动型(passive-type)像素电路构造，像素20B连接到读出控制线Lread(Lread1和Lread2)和信号线Lsig。
然而，在本变形示例中，像素20B具有一个光电转换装置21和两个晶体管22。这两个晶体管22彼此串联连接(一个晶体管的源极或源极和另一个晶体管的漏极或源极电连接)。各晶体管22的栅极和读出控制线Lread相连接。
以此方式，可采用在像素20B中设置有彼此串联连接的两个晶体管22的构造，且即使在这种情况下也能够实现和本发明的上述实施例同样的效果。
变形示例3-3和3-4
图16示出了变形示例3-3的像素(像素20C)的电路构造以及放大器电路171A的电路构造示例。图17示出了变形示例3-4的像素(像素20D)的电路构造以及放大器电路171A的电路构造示例。不同于上述像素20、20A和20B，像素20C和20D中每一者都采用了所谓的主动型(active-type)像素电路。
在像素20C和20D的每一者中，设有一个光电转换装置21以及三个晶体管22、23和24。像素20C和20D中每一者除与读出控制线Lread和信号线Lsig相连接外也和复位控制线Lrst相连接。
在像素20C和20D中每一者中，晶体管22的两个栅极分别和读出控制线Lread1和Lread2相连接，其源极例如和信号线Lsig相连接，其漏极和构成源极跟随电路(source follower circuit)的晶体管23的漏极相连接。晶体管23的源极可例如和电源VDD相连接，其栅极可例如通过累积节点N和光电转换装置21的阴极(图16的示例)或阳极(图17的示例)以及作为复位晶体管的晶体管24的漏极相连接。晶体管24的栅极与复位控制线Lrst相连接，且源极上施加有复位电压Vrst。在图16的变形示例3-3中，光电转换装置21的阳极与地相连接(接地)，而在图17的变形示例3-4中，光电转换装置21的阴极和电源端子相连接。
放大器电路171A设有恒流电源171和放大器176，以取代在上述列选择部17中的电荷放大器172、电容器C1和开关SW1。在放大器176中，信号线Lsig和正侧输入端子相连接，而负侧输入端子和输出端子彼此相连接以形成电压跟随电路(voltage follower circuit)。应注意到，恒流电源171的第一端子和信号线Lsig一端侧相连接，而电源端子VSS和恒流电源171的第二端子相连接。
在具有此类主动型(active-type)像素20C和20D的摄像装置中，也例如能够使用本发明的上述实施例中所述的晶体管22作为读出晶体管，这能够抑制散粒噪声或暗电平的变化。从而，能够实现和本发明的上述实施例相同的效果。
变形示例4-1
图18A示意示出了变形示例4-1的摄像部(摄像部11A)的简化构造。摄像部11A在本发明的上述实施例中的光电转换层111(受光面侧)上还额外具有波长转换层112。波长转换层112对辐射射线Rrad(诸如α射线，β射线，γ射线和X射线)进行波长转换，以辐射射线Rrad具有处于光电传感层111的灵敏度范围内的波长，从而能够基于光电传感层111上的该辐射射线Rrad来读取信息。波长转换层112可例如由用于将诸如X射线等辐射射线转换成可见光的荧光剂(如闪烁物)组成。例如，此类波长转换成可由以下方式获得：在光电转换层111上形成由诸如有机平坦化膜和旋制玻璃(Spin-On-Glass)等材料组成的平坦化膜，并再在上面形成荧光剂膜(如CsI；Tl(CsI中掺杂铊)和Gd2O2S)。该摄像部11A可例如应用于所谓的间接型放射摄像装置。
变形示例4-2
图18B示意示出了变形示例4-2的摄像部(摄像部11B)的简化构造。不同于本发明的上述实施例，摄像部11B具有用于将入射的放射线Rrad转换成电信号的光电转换层111B。光电转换层111B可例如由诸如非晶硒(a-se)半导体和碲化镉(CdTe)半导体等材料组成。摄像部11B可应用于所谓的直接型放射摄像装置。
可以使用包括上述变形示例4-1和4-2的摄像部11A和11B中任一摄像部的摄像装置，以作为用于获取基于入射的辐射射线Rrad的电信号的各类型的放射摄像装置。此类放射摄像装置的可能应用包括但不限于医学X射线摄像装置(诸如数字X射线照相)、机场使用的便携物体检查用X射线摄像装置和工业X射线摄像装置(诸如集装箱危险品检查装置、装袋物品检查装置)等。
应用示例
本发明的上述实施例和变形示例的各个摄像装置可应用于下述摄像显示系统。
图19示意示出了应用示例中的摄像显示系统(摄像显示系统5)的简化构造示例。摄像显示系统5包括具有上述摄像部11(或摄像部11A和11B中一者)的摄像装置1、图像处理部52和显示装置4。在此示例中，摄像显示系统5可以是使用辐射射线的摄像显示系统(放射摄像显示系统)。
图像处理部52通过对摄像装置1输出的输出数据Dout(摄像信号)进行预定的图像处理来生成图像数据D1。显示装置4基于图像处理部52生成的图像数据D1在预定的屏幕40上显示图像。
在摄像显示系统5中，摄像装置1(此处为放射摄像装置)基于从光源(此处是辐射源，如X射线源)射向物体50的照射光(此处为辐射射线)获取物体50的图形数据Dout并输出至图像处理部52。图像处理部52对输入的图像数据Dout进行上述的预定图像处理，从而生成图像数据(显示数据)D1并输出至显示装置4。显示装置4在预定屏幕40上显示基于输入的图像数据D1的图像信息(摄像图像)。
如上所述，在本应用示例的摄像显示系统5中，能够在摄像装置1中获得物体50的图像作为电信号，这能够通过将获得的电信号传输到显示装置4来显示图像。换句话说，能够在不使用现有的放射照相胶片的情况下就能观察到物体50的图像，且也能够处理运动图像摄像和运动图像显示。
应注意到，在本应用示例中，参考将摄像装置1构造成放射摄像装置以作为使用辐射射线的摄像显示系统的情况进行说明，然而本发明的摄像显示系统也可应用于使用其他方法的任意系统。
本发明通过示例性实施例、变形示例和应用示例进行了描述，但并不限于此，其同样可做出其他变化。例如，本文主要对沟道层126a的端部126e1和126e2中的一者或两者从栅电极120B(栅电极120B的宽度短于栅电极120A的宽度)露出的情况进行说明，但栅电极120A和120B之间的宽度大小关系可以是颠倒的。更具体地，沟道层126a的端部126e1和126e2可能从栅电极120A(栅电极120A的宽度短于栅电极120B的宽度)露出。
此外，在本发明的上述实施例等中，作为示例，说明了半导体层126中的LDD层设置在沟道层126a的一侧(漏极侧)或两侧(源极侧和漏极侧)的情况，但该LDD层并不是必需设置的。具体而言，也可采用N+层126c形成为邻近于沟道层126a两侧的构造。该结构特别适用于半导体层126采用非晶硅的情况。当半导体层采用低温多晶硅时，优选地但非绝对必需地设置上述LDD层。
在本发明的上述实施例等中，摄像部的像素电路构造不限于本发明的上述实施例等中描述的构造(像素20、20A～20D的电路构造)，也可使用其他构造。类似地，行扫描部、列扫描部等部件的电路构造也并不限于本发明的上述实施例等中描述的结构，也可使用其他构造。
此外，在本发明的上述实施例等中描述的摄像部、行扫描部、A/D转换部(列选择部)、列扫描部等部分或全部部件可例如形成在同一基板上。具体而言，诸如低温多晶硅等多晶硅半导体的使用也允许将那些电路部分中的开关等形成在同一基板上。这能够基于来自外部系统控制部的控制信号在同一基板上进行驱动操，从而减小窗口尺寸(无三边边框结构)并提高线路连接的可靠性。
此外，本发明包含了本文所述和所包含的各种实施例和变形示例中部分或全部的任何可能的组合。
因此，从本发明的上述实施例、变形示例和应用示例能够至少获得下述构造：
(1)一种摄像装置，其包括多个像素，各所述像素包括：
光电转换装置，其用于将入射的电磁辐射转换成电信号；及
至少一个晶体管，其包括第一栅电极和位于所述第一栅电极上方的第二栅电极，
其中，所述第一栅电极和所述第二栅电极在非重叠区域中不彼此重叠。
(2)如(1)所述的摄像装置，所述至少一个晶体管还包括：
半导体层，其位于所述第一栅电极和所述第二栅电极之间；
源电极，其电连接到所述半导体层的第一端部；及
漏电极，其电连接到所述半导体层的第二端部。
(3)如(2)所述的摄像装置，其中，所述半导体层包括沟道层，所述沟道层具有朝向所述源电极的第一端部和朝向所述漏电极的第二端部。
(4)如(3)所述的摄像装置，其中，所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者位于所述非重叠区域中。
(5)如(4)所述的摄像装置，其中，所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者在所述非重叠区域中不与所述第一栅电极和所述第二栅电极中的一者重叠。
(6)如(3)所述的摄像装置，其中，
所述非重叠区域包括第一非重叠区域和第二非重叠区域；
所述沟道层的所述第一端部位于所述第一非重叠区域中；及
所述沟道层的所述第二端部位于所述第二非重叠区域中。
(7)如(6)所述的摄像装置，其中，
所述沟道层的所述第一端部在所述第一非重叠区域中不与所述第一栅电极和所述第二栅电极中的一者重叠；且
所述沟道层的所述第二端部在所述第二非重叠区域中不与所述第一栅电极和所述第二栅电极中的一者重叠。
(8)如(1)所述的摄像装置，其中，所述第一栅电极的宽度等于或大于所述第二栅电极的宽度。
(9)如(3)所述的摄像装置，其中，所述第一栅电极与所述沟道层之间的电容等于或大于所述第二栅电极与所述沟道层之间的电容。
(10)如(3)所述的摄像装置，其中，所述半导体层还包括：
第一活性层，其位于所述半导体层的所述第一端部处，并电连接到所述源电极；
第二活性层，其位于所述半导体层的所述第二端部处，并电连接到所述漏电极；及
轻掺杂漏极(LDD)层，其位于所述沟道层和所述第二活性层之间。
(11)如(10)所述的摄像装置，其中，所述第一活性层是第一N+层，且所述第二活性层是第二N+层。
(12)如(2)所述的摄像装置，其中，所述至少一个晶体管包括：
第一栅极绝缘膜，其位于所述第一栅电极和所述半导体层之间；及
第二栅极绝缘膜，其位于所述第二栅电极和所述半导体层之间，
其中，所述第一栅极绝缘膜的厚度小于所述第二栅极绝缘膜的厚度。
(13)如(1)所述的摄像装置，其中，所述至少一个晶体管包括电串联连接的第一晶体管和第二晶体管。
(14)如(1)所述的摄像装置，其中，所述电磁辐射包括X射线光谱中的光线和可见光光谱中的光线中的至少一者。
(15)一种摄像显示系统，其包括：
显示装置，其基于由摄像装置获得的信号来显示图像；及
所述摄像装置，其包括多个像素，各所述像素包括：(a)光电转换装置，和(b)至少一个晶体管，其包括第一栅电极和位于所述第一栅电极上方的第二栅电极，
其中，所述第一栅电极和所述第二栅电极在非重叠区域中彼此不重叠。
(16)如(15)所述的摄像显示系统，其中，所述至少一个晶体管还包括：
半导体层，其位于所述第一栅电极和所述第二栅电极之间；
源电极，其电连接到所述半导体层的第一端部；及
漏电极，其电连接到所述半导体层的第二端部。
(17)如(16)所述的摄像显示系统，其中，所述半导体层包括沟道层，所述沟道层具有朝向所述源电极的第一端部和朝向所述漏电极的第二端部。
(18)如(17)所述的摄像显示系统，其中，所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者位于所述非重叠区域中。
(19)如(17)所述的摄像显示系统，其中，
所述非重叠区域包括第一非重叠区域和第二非重叠区域；
所述沟道层的所述第一端部位于所述第一非重叠区域中；及
所述沟道层的所述第二端部位于所述第二非重叠区域中。
(20)一种辐射射线感测装置，所述辐射射线感测装置包括多个像素，各所述像素包括：
光电转换装置，其用于将入射的电磁辐射转换成电信号；及
至少一个晶体管，其包括第一栅电极和位于所述第一栅电极上方的第二栅电极，
其中，所述第一栅电极和所述第二栅电极在非重叠区域中不彼此重叠。
(21)一种摄像装置，其包括多个像素，各所述像素包括光电转换装置和场效应晶体管，所述晶体管包括：
半导体层，
第一栅电极和第二栅电极，所述第一栅电极和所述第二栅电极布置成隔着所述半导体层彼此相对，且所述半导体层布置在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间，
源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极电连接到所述半导体层，及
非重叠区域，在所述非重叠区域处所述第一栅电极和所述第二栅电极部分地彼此不重叠。
(22)如(21)所述的摄像装置，其中，
所述半导体层至少包括沟道层，所述沟道层具有第一端部和第二端部，所述第一端部设置成更靠近所述源电极和所述漏电极中的所述源电极，所述第二端部设置成更靠近所述源电极和所述漏电极中的所述漏电极，且
所述非重叠区域设置在与所述第一端部和所述第二端部中的一者相对应的区域处，或设置在与所述第一端部和所述第二端部相对应的区域处。
(23)如(22)所述的摄像装置，其中，
所述晶体管还包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，
所述第一栅电极、所述第一栅极绝缘膜、所述半导体层、所述第二栅极绝缘膜和所述第二栅电极从基板起依次层叠在所述基板上，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者或两者在所述非重叠区域中从所述第二栅电极露出。
(24)如(23)所述的摄像装置，其中，
所述半导体层还包括轻掺杂漏极层，所述轻掺杂漏极层邻近于所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的每一者，且
所述沟道层的所述第一端部设置在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间，且所述第二端部从所述第二栅电极露出。
(25)如(23)所述的摄像装置，其中：
所述半导体层还包括轻掺杂漏极层，所述轻掺杂漏极层邻近于所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的每一者，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部从所述第二栅电极露出。
(26)如(23)所述的摄像装置，其中，
所述半导体层还包括轻掺杂漏极层，所述轻掺杂漏极层仅邻近于所述沟道层的所述第二端部，且
所述沟道层的所述第一端部设置在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间，且所述第二端部从所述第二栅电极露出。
(27)如(23)所述的摄像装置，其中，
所述半导体层还包括轻掺杂漏极层，所述轻掺杂漏极层仅邻近于所述沟道层的所述第二端部，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部从所述第二栅电极露出。
(28)如(22)所述的摄像装置，其中，
所述晶体管还包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，
所述第一栅电极、所述第一栅极绝缘膜、所述半导体层、所述第二栅极绝缘膜和所述第二栅电极从基板起依次层叠在所述基板上，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者或两者在所述非重叠区域中从所述第一栅电极露出。
(29)如(22)所述的摄像装置，其中，
所述晶体管还包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，
所述第一栅电极、所述第一栅极绝缘膜、所述半导体层、所述第二栅极绝缘膜和所述第二栅电极从基板起依次层叠在所述基板上，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者在所述非重叠区域中从所述第一栅电极露出，且所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的另一者在所述非重叠区域中从所述第二栅电极露出。
(30)如(21)至(29)中任一项所述的摄像装置，其中，所述第一栅电极和所述第二栅电极的宽度彼此不同。
(31)如(21)至(30)中任一项所述的摄像装置，其中，
所述晶体管还包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，
所述第一栅电极、所述第一栅极绝缘膜、所述半导体层、所述第二栅极绝缘膜和所述第二栅电极从基板起依次层叠在所述基板上，且
所述第一栅电极和所述半导体层之间的电容与所述第二栅电极和所述半导体层之间的电容彼此不相等。
(32)如(31)所述的摄像装置，其中，所述第二栅电极和所述半导体层之间的电容小于所述第一栅电极和所述半导体层之间的电容。
(33)如(32)所述的摄像装置，所述第二栅极绝缘膜的厚度大于所述第一栅极绝缘膜的厚度。
(34)如(21)至(33)中任一项所述的摄像装置，其中，所述半导体层包含非晶硅、多晶硅和微晶硅中的一者。
(35)如(34)所述的摄像装置，其中，
所述半导体层包括低温多晶硅，且
所述晶体管包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，所述第一栅极绝缘膜和所述第二栅极绝缘膜中的每一者具有氧化硅膜。
(36)如(21)至(35)中任一项所述的摄像装置，其中，所述光电转换装置包括PIN型光电二极管和MIS型传感器中的一者。
(37)如(21)至(36)中任一项所述的摄像装置，其中，各所述像素基于入射的辐射射线产生电信号。
(38)如(21)至(37)中任一项所述的摄像装置，其中，各所述像素包括位于所述光电转换装置上的波长转换层，所述波长转换层能够将所述辐射射线转换成具有处于所述光电转换装置的灵敏度范围内的波长。
(39)如(38)所述的摄像装置，其中，所述辐射射线是X射线。
(40)一种摄像显示系统，所述摄像显示系统具有摄像装置和显示装置，所述显示装置基于由所述摄像装置获得的摄像信号来显示图像，所述摄像装置包括多个像素，各所述像素包括光电转换装置和场效应晶体管，所述晶体管包括：
半导体层，
第一栅电极和第二栅电极，所述第一栅电极和所述第二栅电极布置成隔着所述半导体层彼此相对，且所述半导体层布置在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间，
源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极电连接到所述半导体层，及
非重叠区域，在所述非重叠区域处所述第一栅电极和所述第二栅电极部分地彼此不重叠。
本申请包含与2012年5月28日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2012-120551的公开内容相关的主题，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。

Claims (36)

1.一种摄像装置，所述摄像装置包括多个像素，各所述像素包括：
光电转换装置，所述光电转换装置用于将入射的电磁辐射转换成电信号；及
至少一个晶体管，所述至少一个晶体管包括第一栅电极和位于所述第一栅电极上方的第二栅电极，
其中，所述第一栅电极和所述第二栅电极在非重叠区域中彼此不重叠。
2.如权利要求1所述的摄像装置，其中，所述至少一个晶体管还包括：
半导体层，所述半导体层位于所述第一栅电极和所述第二栅电极之间；
源电极，所述源电极电连接到所述半导体层的第一端部；及
漏电极，所述漏电极电连接到所述半导体层的第二端部。
3.如权利要求2所述的摄像装置，其中，所述半导体层包括沟道层，所述沟道层具有朝向所述源电极的第一端部和朝向所述漏电极的第二端部。
4.如权利要求3所述的摄像装置，其中，所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者位于所述非重叠区域中。
5.如权利要求4所述的摄像装置，其中，所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者在所述非重叠区域中不与所述第一栅电极和所述第二栅电极中的一者重叠。
6.如权利要求3所述的摄像装置，其中，
所述非重叠区域包括第一非重叠区域和第二非重叠区域；
所述沟道层的所述第一端部位于所述第一非重叠区域中；及
所述沟道层的所述第二端部位于所述第二非重叠区域中。
7.如权利要求6所述的摄像装置，其中，
所述沟道层的所述第一端部在所述第一非重叠区域中不与所述第一栅电极和所述第二栅电极中的一者重叠；且
所述沟道层的所述第二端部在所述第二非重叠区域中不与所述第一栅电极和所述第二栅电极中的一者重叠。
8.如权利要求1所述的摄像装置，其中，所述第一栅电极的宽度等于或大于所述第二栅电极的宽度。
9.如权利要求3所述的摄像装置，其中，所述第一栅电极与所述沟道层之间的电容等于或大于所述第二栅电极与所述沟道层之间的电容。
10.如权利要求3所述的摄像装置，其中，所述半导体层还包括：
第一活性层，所述第一活性层位于所述半导体层的所述第一端部处，并电连接到所述源电极；
第二活性层，所述第二活性层位于所述半导体层的所述第二端部处，并电连接到所述漏电极；及
轻掺杂漏极层，所述轻掺杂漏极层位于所述沟道层和所述第二活性层之间。
11.如权利要求10所述的摄像装置，其中，所述第一活性层是第一N+层，且所述第二活性层是第二N+层。
12.如权利要求2所述的摄像装置，其中，所述至少一个晶体管还包括：
第一栅极绝缘膜，所述第一栅极绝缘膜位于所述第一栅电极和所述半导体层之间；及
第二栅极绝缘膜，所述第二栅极绝缘膜位于所述第二栅电极和所述半导体层之间，
其中，所述第一栅极绝缘膜的厚度小于所述第二栅极绝缘膜的厚度。
13.如权利要求1-12中任一项所述的摄像装置，其中，所述至少一个晶体管包括串联电连接的第一晶体管和第二晶体管。
14.如权利要求1-12中任一项所述的摄像装置，其中，所述电磁辐射包括X射线光谱中的光线、α射线光谱中的光线、β射线光谱中的光线、γ射线光谱中的光线和可见光谱中的光线中的至少一者。
15.一种摄像显示系统，所述摄像显示系统包括显示装置和权利要求1-14中任一项所述的摄像装置，
其中，所述显示装置基于由所述摄像装置获得的信号来显示图像。
16.一种辐射射线感测装置，所述辐射射线感测装置包括多个像素，各所述像素包括：
光电转换装置，所述光电转换装置用于将入射的X射线辐射转换成电信号；及
至少一个晶体管，所述至少一个晶体管包括第一栅电极和位于所述第一栅电极上方的第二栅电极，
其中，所述第一栅电极和所述第二栅电极在非重叠区域中彼此不重叠。
17.一种摄像装置，所述摄像装置包括多个像素，各所述像素包括光电转换装置和场效应晶体管，所述晶体管包括：
半导体层，
第一栅电极和第二栅电极，所述第一栅电极和所述第二栅电极布置成隔着所述半导体层彼此相对，且所述半导体层布置在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间，
源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极电连接到所述半导体层，及
非重叠区域，在所述非重叠区域处所述第一栅电极和所述第二栅电极彼此部分地不重叠。
18.如权利要求17所述的摄像装置，其中，
所述半导体层至少包括沟道层，所述沟道层具有第一端部和第二端部，所述第一端部设置成更靠近所述源电极和所述漏电极中的所述源电极，所述第二端部设置成更靠近所述源电极和所述漏电极中的所述漏电极，且
所述非重叠区域设置在与所述第一端部和所述第二端部中的一者相对应的区域处，或设置在与所述第一端部和所述第二端部相对应的区域处。
19.如权利要求18所述的摄像装置，其中，
所述晶体管还包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，
所述第一栅电极、所述第一栅极绝缘膜、所述半导体层、所述第二栅极绝缘膜和所述第二栅电极从基板起依次层叠在所述基板上，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者或两者在所述非重叠区域中从所述第二栅电极露出。
20.如权利要求19所述的摄像装置，其中，
所述半导体层还包括与所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的每一者邻近的轻掺杂漏极层，且
所述沟道层的所述第一端部设置在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间，且所述第二端部从所述第二栅电极露出。
21.如权利要求19所述的摄像装置，其中：
所述半导体层还包括与所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的每一者邻近的轻掺杂漏极层，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部从所述第二栅电极露出。
22.如权利要求19所述的摄像装置，其中，
所述半导体层还包括仅与所述沟道层的所述第二端部邻近的轻掺杂漏极层，且
所述沟道层的所述第一端部设置在所述第一栅电极和所述第二栅电极之间，且所述第二端部从所述第二栅电极露出。
23.如权利要求19所述的摄像装置，其中，
所述半导体层还包括仅与所述沟道层的所述第二端部邻近的轻掺杂漏极层，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部从所述第二栅电极露出。
24.如权利要求18所述的摄像装置，其中，
所述晶体管还包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，
所述第一栅电极、所述第一栅极绝缘膜、所述半导体层、所述第二栅极绝缘膜和所述第二栅电极从基板起依次层叠在所述基板上，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者或两者在所述非重叠区域中从所述第一栅电极露出。
25.如权利要求18所述的摄像装置，其中，
所述晶体管还包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，
所述第一栅电极、所述第一栅极绝缘膜、所述半导体层、所述第二栅极绝缘膜和所述第二栅电极从基板起依次层叠在所述基板上，且
所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的一者在所述非重叠区域中从所述第一栅电极露出，且所述沟道层的所述第一端部和所述第二端部中的另一者在所述非重叠区域中从所述第二栅电极露出。
26.如权利要求17-25中任一项所述的摄像装置，其中，所述第一栅电极的宽度和所述第二栅电极的宽度彼此不同。
27.如权利要求17或18所述的摄像装置，其中，
所述晶体管还包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，
所述第一栅电极、所述第一栅极绝缘膜、所述半导体层、所述第二栅极绝缘膜和所述第二栅电极从基板起依次层叠在所述基板上，且
所述第一栅电极和所述半导体层之间的电容与所述第二栅电极和所述半导体层之间的电容彼此不相等。
28.如权利要求27所述的摄像装置，其中，所述第二栅电极和所述半导体层之间的电容小于所述第一栅电极和所述半导体层之间的电容。
29.如权利要求28所述的摄像装置，其中，所述第二栅极绝缘膜的厚度大于所述第一栅极绝缘膜的厚度。
30.如权利要求17或18所述的摄像装置，其中，所述半导体层包含非晶硅、多晶硅和微晶硅中的一者。
31.如权利要求30所述的摄像装置，其中，
所述半导体层包括低温多晶硅，且
所述晶体管还包括第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，所述第一栅极绝缘膜和所述第二栅极绝缘膜中的每一者具有氧化硅膜。
32.如权利要求17-25中任一项所述的摄像装置，其中，所述光电转换装置包括PIN型光电二极管和MIS型传感器中的一者。
33.如权利要求17-25中任一项所述的摄像装置，其中，各所述像素基于入射的辐射射线产生电信号。
34.如权利要求17-25中任一项所述的摄像装置，其中，各所述像素包括位于所述光电转换装置上的波长转换层，所述波长转换层用于对辐射射线进行转换以使所述辐射射线具有处于所述光电转换装置的灵敏度范围内的波长。
35.如权利要求34所述的摄像装置，其中，所述辐射射线是X射线、α射线、β射线和γ射线中的至少一者。
36.一种摄像显示系统，所述摄像显示系统具有显示装置和权利要求17-35中任一项所述的摄像装置，所述显示装置基于由所述摄像装置获得的摄像信号来显示图像。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016106825A1 (zh) * 2014-12-31 2016-07-07 深圳市华星光电技术有限公司 低温多晶硅薄膜晶体管及薄膜晶体管基板

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101844284B1 (ko) * 2013-10-07 2018-04-02 엘지디스플레이 주식회사 표시장치 및 그의 제조방법
KR102258374B1 (ko) * 2013-10-18 2021-06-01 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터, 이를 포함하는 표시 패널 및 이의 제조 방법
JP5875574B2 (ja) * 2013-11-29 2016-03-02 日本電産コパル株式会社 レンズ光学装置
US9136355B2 (en) * 2013-12-03 2015-09-15 Intermolecular, Inc. Methods for forming amorphous silicon thin film transistors
JP6446258B2 (ja) * 2013-12-27 2018-12-26 株式会社半導体エネルギー研究所 トランジスタ
TWI665778B (zh) * 2014-02-05 2019-07-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置、模組及電子裝置
WO2015151961A1 (ja) * 2014-04-03 2015-10-08 シャープ株式会社 Ｘ線撮像装置
WO2016171369A1 (ko) * 2015-04-24 2016-10-27 경희대학교산학협력단 광증폭 포토트랜지스터를 포함하는 광반응성 센서, 상기 광반응성 센서를 포함하는 디스플레이 패널 및 차량 제어 시스템
US9837547B2 (en) 2015-05-22 2017-12-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device comprising oxide conductor and display device including the semiconductor device
WO2020082390A1 (en) 2018-10-27 2020-04-30 Huawei Technologies Co., Ltd. Sensor and display device
JP7026717B2 (ja) * 2020-04-01 2022-02-28 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0411771A (ja) * 1990-04-28 1992-01-16 Nec Corp 多結晶シリコントランジスタ及び半導体記憶装置
JP2005064344A (ja) * 2003-08-18 2005-03-10 Seiko Epson Corp 薄膜半導体装置の製造方法、薄膜半導体装置、電気光学装置及び電子機器
CN1748315A (zh) * 2003-02-14 2006-03-15 佳能株式会社 辐射图像摄像设备
CN1751393A (zh) * 2003-02-14 2006-03-22 佳能株式会社 固态摄像设备和辐射摄像设备
JP2012028617A (ja) * 2010-07-26 2012-02-09 Sony Corp 放射線検出装置及び放射線撮像装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001051292A (ja) * 1998-06-12 2001-02-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置および半導体表示装置
JP4008133B2 (ja) * 1998-12-25 2007-11-14 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
JP4731718B2 (ja) * 2001-04-27 2011-07-27 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置
JP2003243658A (ja) * 2002-02-12 2003-08-29 Seiko Epson Corp 半導体装置、電気光学装置、電子機器、半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法
JP2003243659A (ja) * 2002-02-12 2003-08-29 Seiko Epson Corp 薄膜半導体装置、電気光学装置、電子機器、薄膜半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法
JP2004296654A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Canon Inc 放射線撮像装置
JP4355747B2 (ja) 2007-03-05 2009-11-04 キヤノン株式会社 光電変換装置及び光電変換システム並びにその駆動方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0411771A (ja) * 1990-04-28 1992-01-16 Nec Corp 多結晶シリコントランジスタ及び半導体記憶装置
CN1748315A (zh) * 2003-02-14 2006-03-15 佳能株式会社 辐射图像摄像设备
CN1751393A (zh) * 2003-02-14 2006-03-22 佳能株式会社 固态摄像设备和辐射摄像设备
JP2005064344A (ja) * 2003-08-18 2005-03-10 Seiko Epson Corp 薄膜半導体装置の製造方法、薄膜半導体装置、電気光学装置及び電子機器
JP2012028617A (ja) * 2010-07-26 2012-02-09 Sony Corp 放射線検出装置及び放射線撮像装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016106825A1 (zh) * 2014-12-31 2016-07-07 深圳市华星光电技术有限公司 低温多晶硅薄膜晶体管及薄膜晶体管基板

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