CN105453269A - X射线图像传感器用基板 - Google Patents
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Abstract
薄膜晶体管基板(2)具备:辅助电容电极(7);栅极绝缘膜(8),其以覆盖辅助电容电极(7)的方式设于绝缘基板(4)上;漏极电极(11),其设于栅极绝缘膜(8)上和氧化物半导体层(9)上;平坦化膜(13),其设于钝化膜(12)上;电容电极(14),其设于平坦化膜(13)上;层间绝缘膜(16),其设于平坦化膜(13)上;以及像素电极(17),其形成于层间绝缘膜(16)上,经由接触孔(18)与漏极电极(11)电连接。
Description
技术领域
本发明涉及基于来自X射线所入射的X射线转换膜的电荷信号来显示X射线所透射过的被拍摄体的图像的X射线图像传感器用基板。
背景技术
一般地X射线摄影装置具备X射线图像传感器,由X射线发生器从多个方向对人体等被拍摄体照射X射线,用X射线图像传感器测定透射过被拍摄体的X射线的强度分布(即被拍摄体的投影)。
作为该X射线图像传感器,例如公开了如下X射线图像传感器:具备:薄膜晶体管(ThinFilmTransistor,以下也称为“TFT”),其构成在透明基板上;第1保护绝缘膜,其包含并覆盖TFT;电容电极,其设于第1保护绝缘膜上,以其一部分至少遮挡TFT的方式构成;第2保护绝缘膜,其以覆盖形成于第1保护绝缘膜上的电容电极的方式构成;以及像素电极,其以与TFT的一个端子相连的方式构成在第2保护绝缘膜上。并且,上述X射线图像传感器为如下构成:通过对转换膜照射X射线而产生的电荷存储于存储电容,存储电容由电容电极、第2保护绝缘膜以及像素电极构成(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2004-87604号公报
发明内容
发明要解决的问题
在此,如果使X射线图像传感器实现高精细化(即缩小像素的间距),则构成存储电容的电极的面积变小,因此存储电容变小。
另外,数据信号线(以下称为“源极线”。)连接着多个TFT,因此来自多个TFT的漏电电流成为噪声。
因而,如上所述,存在如下问题:当存储电容变小时,该存储电容被由TFT的漏电电流造成的噪声淹没,无法判断由X射线的强弱导致的电荷转换差。
另外,为了增大存储电容,虽然考虑增大构成存储电容的电极的面积或者较薄地形成绝缘膜而缩窄构成存储电容的电极间的间隙,但是在实现了高精细化的X射线图像传感器中不易增大电极的面积,另外,如果使绝缘膜变薄,则会影响TFT的特性或成品率(耐压),因此不易使构成存储电容的绝缘膜变薄。
因此,本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供即使在实现了高精细化的情况下也能用简单的构成来增加存储电容的X射线图像传感器用基板。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的,本发明的第一X射线图像传感器用基板的特征在于,具备:绝缘基板;栅极电极和辅助电容电极,其设于绝缘基板上;栅极绝缘膜,其以覆盖栅极电极和辅助电容电极的方式设于绝缘基板上;半导体层,其以与栅极电极重叠的方式设于栅极绝缘膜上;漏极电极,其设于栅极绝缘膜上和半导体层上;钝化膜,其以覆盖半导体层和漏极电极的方式设于栅极绝缘膜上;平坦化膜,其设于钝化膜上;电容电极,其设于平坦化膜上;层间绝缘膜,其以覆盖电容电极的方式设于平坦化膜上;以及像素电极,其形成于层间绝缘膜上,经由形成于钝化膜、平坦化膜以及层间绝缘膜的接触孔而与漏极电极电连接。
本发明的第二X射线图像传感器用基板的特征在于,具备:绝缘基板;栅极电极和辅助电容电极,其设于绝缘基板上;栅极绝缘膜,其以覆盖栅极电极和辅助电容电极的方式设于绝缘基板上;半导体层,其以与栅极电极重叠的方式设于栅极绝缘膜上;漏极电极,其设于栅极绝缘膜上和半导体层上;钝化膜,其以覆盖半导体层和漏极电极的方式设于栅极绝缘膜上;以及电容电极,其设于钝化膜上。
本发明的第三X射线图像传感器用基板的特征在于,具备:绝缘基板;栅极电极和辅助电容电极,其设于绝缘基板上;栅极绝缘膜,其以覆盖栅极电极和辅助电容电极的方式设于绝缘基板上;半导体层,其以与栅极电极重叠的方式设于栅极绝缘膜上;漏极电极,其设于栅极绝缘膜上和半导体层上;钝化膜,其以覆盖半导体层和漏极电极的方式设于栅极绝缘膜上;电容电极,其设于钝化膜上;层间绝缘膜,其以覆盖电容电极的方式设于钝化膜上;以及像素电极,其形成于层间绝缘膜上,经由形成于钝化膜和层间绝缘膜的接触孔而与漏极电极电连接。
发明效果
根据本发明,能可靠地确保存储电容,因此能可靠地判断由X射线的强弱导致的电荷转换差,在实现了高精细化的X射线图像传感器中能得到高分辨率的图像。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的X射线图像传感器的截面图。
图2是用截面表示本发明的第1实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
图3是用截面表示本发明的第1实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
图4是本发明的第2实施方式的X射线图像传感器的截面图。
图5是用截面表示本发明的第2实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
图6是本发明的第3实施方式的X射线图像传感器的截面图。
图7是用截面表示本发明的第3实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
图8是本发明的第4实施方式的X射线图像传感器的截面图。
图9是用截面表示本发明的第4实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
图10是用截面表示本发明的第4实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
图11是表示本发明的变形例的光传感器的截面图。
具体实施方式
以下一边参照附图一边详细地说明本发明的实施方式。此外,本发明不限于以下的实施方式。
(第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式的X射线图像传感器的截面图。
如图1所示,X射线图像传感器1具备:薄膜晶体管基板2,其具备薄膜晶体管5;相对基板3,其与薄膜晶体管基板2相对地配置,具备转换膜25;以及导电性树脂部件15,其设于薄膜晶体管基板2和相对基板3之间。
薄膜晶体管5具备:玻璃基板等绝缘基板4;栅极电极6和辅助电容电极7,其设于绝缘基板4上;栅极绝缘膜8,其以覆盖栅极电极6和辅助电容电极7的方式设于绝缘基板上;氧化物半导体层9,其具有沟道区域,上述沟道区域以与栅极电极6重叠的方式按岛状设于极绝缘膜8上;以及源极电极10和漏极电极11,其以与栅极电极6重叠并且隔着沟道区域相互面对的方式设于氧化物半导体层9上。
另外,薄膜晶体管基板2是用于X射线图像传感器1的基板,具备:钝化膜12,其以覆盖上述薄膜晶体管5(即氧化物半导体层9、源极电极10以及漏极电极11)的方式设于栅极绝缘膜8上;平坦化膜13,其设于钝化膜12上;电容电极14,其设于平坦化膜13上;层间绝缘膜16,其以覆盖电容电极14的方式设于平坦化膜13上;以及像素电极17,其以矩阵状设于层间绝缘膜16上,连接到薄膜晶体管5。
另外,如图1所示,在钝化膜12、平坦化膜13以及层间绝缘膜16中形成有接触孔18,接触孔18的一部分与漏极电极11接触。并且,在接触孔18中,像素电极17与漏极电极11接触,由此使像素电极17与漏极电极11电连接。
即,漏极电极11成为经由形成于钝化膜12、平坦化膜13以及层间绝缘膜16的接触孔18连接到像素电极17的构成。
另外,如图1所示,X射线图像传感器1具备多个间隔物19,多个间隔物19用于进行限制以使单元间隙变得均匀。
另外,间隔物19例如包括丙烯酸系的感光性树脂材料,通过光刻法形成。
栅极电极6和辅助电容电极7例如由第1导电膜、第2导电膜以及第3导电膜的层叠膜构成,第1导电膜设于绝缘基板4上,由钛等形成,第2导电膜设于第1导电膜上,由铝等形成,第3导电膜设于第2导电膜上,由钛等形成。此外,源极电极10和漏极电极11也由同样的层叠膜构成。
作为构成栅极绝缘膜8和钝化膜12的材料,可举出例如氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)等。此外,也可以设为用氧化硅膜和氮化硅膜的2层层叠结构形成栅极绝缘膜8和钝化膜12的构成。
平坦化膜13具有使TFT5的形成膜面变得平坦的功能,该平坦化膜13由丙烯酸树脂等有机树脂材料或上述氧化硅、氮化硅等无机材料构成。此外,从TFT5的平坦性和减小在栅极总线与源极总线交叉的部位产生的电容的观点来看,优选平坦化膜13的厚度是0.5μm以上,10μm以下。
作为构成层间绝缘膜16的材料,可举出例如氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)等,也可以与上述平坦化膜13同样地由丙烯酸树脂等有机树脂材料构成。
氧化物半导体层9由氧化物半导体、氧化物半导体膜形成,氧化物半导体包括铟、镓以及锌,氧化物半导体膜例如包括氧化铟镓锌(In-Ga-Zn-O)等。
另外,电容电极14和像素电极17例如由铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、含有氧化硅的铟锡氧化物(ITSO)等形成。此外,也可以由铝、钛、钼、钨、钽、银、铜等金属或者这些金属的层叠结构形成电容电极14和像素电极17。
如图1所示,相对基板3具备:玻璃基板等绝缘基板20、设于绝缘基板20上的用于施加偏压的电极21以及设于电极21上的转换膜25。
电极21例如由铝、钛、钼、钨、钽、银、铜等金属或者这些金属的层叠结构形成,成为经由该电极21对转换膜25施加偏压的构成。电极21的厚度例如能设定为0.5μm~30μm。
转换膜25发挥作为将X射线信息转换为电信息的膜的功能,使用例如CdTe、CdZnTe、InP、a-Se等。转换膜25的厚度例如能设定为50μm~1000μm。
此外,作为本实施方式的相对基板3,能使用通过将CdTe等进行接近蒸镀而将转换膜25设于绝缘基板20上而形成的基板,或者将用CdTe等结晶直接形成电极21的膜以平铺状贴附于绝缘基板20而形成的基板。
另外,如图1所示,为如下构成:在薄膜晶体管基板2和相对基板3之间设有导电性树脂部件15,该导电性树脂部件15与设于薄膜晶体管基板2的像素电极17和设于相对基板3的转换膜25接触,薄膜晶体管基板2与相对基板3利用导电性树脂部件15接合。
该导电性树脂部件15例如由过度添加了感光性碳的树脂材料(例如形成液晶表示装置的用于遮光的黑矩阵的树脂材料)等具有导电性的树脂材料形成,通过光刻法形成。此外,也可以由焊接金属形成。如图1所示,成为像素电极17与转换膜25经由该导电性树脂部件15电连接的构成。
并且,在这种X射线图像传感器1中,首先,当从X射线发生器辐射并且照射到人体等被拍摄体而透射过被拍摄体的X射线入射到转换膜25时,在转换膜25中产生空穴和电子对。然后,当经由电极21对转换膜25施加偏压时,根据该施加偏压的正负,与被该偏压提高的极性为相反极性的电荷(例如在施加了正的偏压的情况下是空穴)经由导电性树脂部件15存储于薄膜晶体管基板2的存储电容。并且,由每一像素的薄膜晶体管5将该积蓄的电荷作为电流进行读取,由此能按每一像素将X射线的透射强弱转换为电流量,可得到能识别为图像的X射线图像。
此时,在本实施方式的X射线图像传感器1中,如图1所示,不仅具备由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17构成的存储电容,还具备由辅助电容电极7、栅极绝缘膜8以及漏极电极11构成的存储电容。
因而,即使在X射线图像传感器1实现高精细化(即缩小像素的间距而实现高分辨率化),由此使构成存储电容的电极的面积变小的情况下,与上述现有的X射线图像传感器相比,也能可靠地确保存储电容。其结果是,能防止存储电容被由薄膜晶体管5的漏电电流等造成的噪声淹没的缺陷的发生,能可靠地判断由X射线的强弱导致的电荷转换差,因此在实现了高精细化的X射线图像传感器1中能得到高分辨率的图像。
此外,在本实施方式中,从以不降低薄膜晶体管5的特性的方式确保存储电容的大小的观点来看,设为将图1所示的栅极绝缘膜8的厚度H1设定为5~1000nm的构成。另外,从同样的观点来看,设为将层间绝缘膜16的厚度H2设定为50~1000nm的构成。
下面,使用附图来说明本实施方式的X射线图像传感器的制造方法的一例。图2~图3是用截面表示本实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
<栅极电极形成工序>
首先,在玻璃基板等绝缘基板4的整个基板中,例如通过溅射法按顺序形成钛膜(厚度是10nm~200nm)、铝膜(厚度是100nm~800nm程度)以及钛膜(厚度是50~500nm),之后对这些膜进行光刻和蚀刻,并且进行抗蚀剂的剥离清洗,由此如图2所示,在绝缘基板4上同时形成栅极电极6和辅助电容电极7。
<栅极绝缘膜形成工序>
然后,在形成有栅极电极6和辅助电容电极7的整个基板中,通过CVD法形成例如氧化硅膜,如图2所示,以覆盖栅极电极6和辅助电容电极7的方式形成栅极绝缘膜8(厚度是5nm~500nm程度)。
此外,进行光刻和蚀刻并且进行抗蚀剂的剥离清洗,由此在栅极绝缘膜8中形成开口,作为来自外部的电输入端子部位。
另外,也可以设为以2层的层叠结构形成栅极绝缘膜8的构成。在这种情况下,能设为例如上述氧化硅膜和氮化硅膜的2层结构。
在这种情况下,作为下层侧的栅极绝缘膜,能将SiH4和NH3作为反应气体使用来形成氮化硅膜,并且作为上层侧的栅极绝缘膜,能将N2O、SiH4作为反应气体使用来形成氧化硅膜。
<氧化物半导体层形成工序>
然后,通过溅射法形成例如In-Ga-Zn-O系的氧化物半导体膜(厚度是10nm~200nm程度),之后对该氧化物半导体膜进行光刻、湿蚀刻以及抗蚀剂的剥离清洗,由此如图3所示,以与栅极电极6重叠的方式在栅极绝缘膜8上形成氧化物半导体层9。
<源极漏极形成工序>
然后,在形成有氧化物半导体层9的整个基板中,例如通过溅射法按顺序形成例如钛膜(厚度是10nm~200nm)、铝膜(厚度是100nm~800nm程度)以及钛膜(厚度是50~500nm),之后对这些膜进行光刻和蚀刻,并且进行抗蚀剂的剥离清洗,由此如图2所示,在氧化物半导体层9上和栅极绝缘膜8上同时形成源极电极10和漏极电极11。
此时,如图2所示,使氧化物半导体层9的沟道区域露出并且将源极电极10和漏极电极11以隔着沟道区域相互面对的方式设于薄膜晶体管5。
另外,如图2所示,形成于栅极绝缘膜8上的漏极电极11隔着栅极绝缘膜8与辅助电容电极7相对地配置,由辅助电容电极7、栅极绝缘膜8以及漏极电极11形成存储电容。
<钝化膜形成工序>
然后,在形成有源极电极10和漏极电极11的整个基板中,通过等离子体CVD法形成例如氮化硅膜、氧化硅膜(厚度是5nm~500nm程度)等,对这些膜进行光刻和蚀刻,并且进行抗蚀剂的剥离清洗,由此如图2所示,在栅极绝缘膜8上形成覆盖薄膜晶体管5(即覆盖氧化物半导体层9、源极电极10以及漏极电极11)的钝化膜12。
<平坦化膜形成工序>
然后,在形成有钝化膜12的整个基板中,通过旋涂法或者狭缝涂布法按厚度0.5μm~10μm的程度涂敷包括感光性丙烯酸树脂等的感光性的有机绝缘膜,由此如图3所示在钝化膜12的表面上形成平坦化膜13。
<电容电极形成工序>
然后,在形成有平坦化膜13的整个基板中,通过溅射法形成例如包括铟锌氧化物的IZO膜(厚度是50nm~500nm程度)等的透明导电膜,之后对该透明导电膜进行光刻、湿蚀刻以及抗蚀剂的剥离清洗,由此如图3所示在平坦化膜13上形电容电极14。
<层间绝缘膜形成工序>
然后,在形成有电容电极14的整个基板中,通过等离子体CVD法形成例如氧化硅膜、氮化硅膜等,如图3所示,在平坦化膜13上形成覆盖电容电极14的层间绝缘膜16(厚度是50nm~1000nm程度)。
<接触孔形成工序>
然后,通过光刻形成图案,进行曝光、显影,使用蚀刻法形成图案,由此如图3所示对钝化膜12、平坦化膜13以及层间绝缘膜16进行蚀刻,形成接触孔18。
<像素电极形成工序>
然后,在形成有层间绝缘膜16的整个基板中,通过溅射法形成例如包括铟锌氧化物的IZO膜(厚度是50nm~500nm程度)等的透明导电膜,之后对该透明导电膜进行光刻、湿蚀刻以及抗蚀剂的剥离清洗,由此如图3所示在接触孔18上和层间绝缘膜16上形成像素电极17。
此时,如图3所示,在层间绝缘膜16上形成的像素电极17经由层间绝缘膜16与电容电极14相对地配置,由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17形成存储电容。
<间隔物形成工序>
然后,通过光刻法形成间隔物19。更具体地,在形成有像素电极17的整个基板中,通过旋涂法涂敷丙烯酸系的感光性树脂,在隔着光掩膜对该涂敷的感光性树脂进行曝光后对其进行显影,由此将间隔物19的厚度形成为4μm程度。
如上所示,能制作薄膜晶体管基板2。
<导电性树脂部件形成工序>
然后,在形成于接触孔18上和层间绝缘膜16上的像素电极17上形成导电性树脂部件15,导电性树脂部件15包括例如过度添加了感光性碳的树脂材料等具有导电性的树脂材料。
<贴合工序>
然后,准备相对基板3,将薄膜晶体管基板2和相对基板3隔着导电性树脂部件15贴合而接合,相对基板3具备:玻璃基板等绝缘基板20;设于绝缘基板20上的用于施加偏压的电极21;以及设于电极21上的转换膜25。
此时,在薄膜晶体管基板2和相对基板3之间设置的导电性树脂部件15与设于薄膜晶体管基板2的像素电极17和设于相对基板3的转换膜25接触,像素电极17与转换膜25经由导电性树脂部件15电连接。
如上所示,能制造本实施方式的X射线图像传感器1。
在以上说明的本实施方式中,能得到以下效果。
(1)在本实施方式中,薄膜晶体管基板2具备:由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17构成的存储电容和由辅助电容电极7、栅极绝缘膜8以及漏极电极11构成的存储电容。因而,即使X射线图像传感器1实现高精细化,由此使构成存储电容的电极的面积变小的情况下,与上述现有的X射线图像传感器相比,也能可靠地确保存储电容。其结果是,能可靠地判断由X射线的强弱导致的电荷转换差,因此在实现了高精细化的X射线图像传感器1中能得到高分辨率的图像。
(2)在本实施方式中,设为氧化物半导体层9包括由铟、镓以及锌构成的氧化物半导体的构成。因而,在薄膜晶体管5中能得到高迁移率、低截止电流的良好的特性。
(第2实施方式)
下面,说明本发明的第2实施方式。图4是本发明的第2实施方式的X射线图像传感器的截面图。此外,对与上述第1实施方式同样的构成部分附上同一附图标记而省略其说明。
本实施方式的X射线图像传感器30在如下方面具有特征:如图4所示,具备由漏极电极11、钝化膜12以及电容电极14构成的存储电容来代替上述第1实施方式的由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17构成的存储电容。
根据这种构成,与上述第1实施方式的X射线图像传感器1同样地,与上述现有的X射线图像传感器相比,能可靠地确保存储电容,因此能防止存储电容被由薄膜晶体管5的漏电电流等造成的噪声淹没的缺陷的发生。因而,能可靠地判断由X射线的强弱导致的电荷转换差,因此在实现了高精细化的X射线图像传感器30中能得到高分辨率的图像。
另外,与上述第1实施方式的X射线图像传感器1不同,由于无需设置层间绝缘膜16和像素电极17,因此X射线图像传感器30的构成被简化,能以不增加制造工序数量的方式确保存储电容。
此外,在本实施方式的薄膜晶体管基板31中,如图4所示,电容电极14以覆盖平坦化膜13的方式设于该平坦化膜13上和钝化膜12上,由漏极电极11、钝化膜12以及电容电极14构成存储电容。
另外,仅在钝化膜12中形成有接触孔32,接触孔32一部分与漏极电极11接触。并且,在接触孔32中设有导电性树脂部件15,该导电性树脂部件15成为与设于薄膜晶体管基板31的漏极电极11和设于相对基板3的转换膜25接触的构成。并且,如图4所示,成为漏极电极11与转换膜25经由该导电性树脂部件15电连接的构成。
下面,使用附图说明本实施方式的X射线图像传感器的制造方法的一例。图5是用截面表示本实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
首先,与上述第1实施方式的情况同样(即与图2所示的情况同样)地进行栅极电极形成工序、栅极绝缘膜形成工序、氧化物半导体层形成工序、源极漏极形成工序以及钝化膜形成工序。
此外,在本实施方式中,从以不降低薄膜晶体管5的特性的方式确保存储电容的大小的观点来看,成为将图4所示的钝化膜12的厚度H3设定为5~500nm的构成。
<平坦化膜形成工序>
然后,在形成有钝化膜12的整个基板中,通过旋涂法或者狭缝涂布法按厚度0.5μm~10μm的程度涂敷包括感光性丙烯酸树脂等的感光性的有机绝缘膜,由此如图5所示在钝化膜12上形成平坦化膜13。
此外,在本实施方式中,如图5所示,平坦化膜13以覆盖薄膜晶体管5的氧化物半导体层9的方式配置于与该氧化物半导体层9相对的部分。
另外,以覆盖栅极总线上的方式形成平坦化膜13,由此能减小在源极总线交叉的部分产生的电容。
<电容电极形成工序>
然后,在形成有平坦化膜13的整个基板中,通过溅射法形成例如包括铟锌氧化物的IZO膜(厚度是50nm~500nm程度)等的透明导电膜,之后对该透明导电膜进行光刻、湿蚀刻以及抗蚀剂的剥离清洗,由此如图5所示以覆盖平坦化膜13的方式在该平坦化膜13上和钝化膜12上形成电容电极14。因而,由漏极电极11、钝化膜12以及电容电极14构成存储电容。
<接触孔形成工序>
然后,通过光刻形成图案,进行曝光、显影,使用蚀刻法进行图案化,由此如图4所示蚀刻钝化膜12,形成接触孔32。
<间隔物形成工序>
然后,通过光刻法形成间隔物19。更具体地,在形成有电容电极14的整个基板中,通过旋涂法涂敷丙烯酸系的感光性树脂,在隔着光掩膜对该涂敷的感光性树脂进行曝光后对其进行显影,由此将间隔物19的厚度形成为4μm程度。
如上所示,能制作薄膜晶体管基板31。
并且,与上述第1实施方式的情况同样地,进行导电性树脂部件形成工序和贴合工序,由此使设于薄膜晶体管基板31和相对基板3之间的导电性树脂部件15与设于薄膜晶体管基板31的漏极电极11和设于相对基板3的转换膜25接触,使漏极电极11与转换膜25经由导电性树脂部件15电连接。
如上所示,能制造本实施方式的X射线图像传感器30。
在以上说明的本实施方式中能得到以下效果。
(3)在本实施方式中,薄膜晶体管基板31具备:由漏极电极11、钝化膜12以及电容电极14构成的存储电容和由辅助电容电极7、栅极绝缘膜8以及漏极电极11构成的存储电容。因而,即使在X射线图像传感器30实现高精细化,由此使构成存储电容的电极的面积变小的情况下,与上述现有的X射线图像传感器相比,也能可靠地确保存储电容。其结果是,能可靠地判断由X射线的强弱导致的电荷转换差,因此在实现了高精细化的X射线图像传感器30中能得到高分辨率的图像。
(4)另外,与上述第1实施方式的X射线图像传感器1不同,由于无需设置层间绝缘膜16和像素电极17,因此X射线图像传感器30的构成被简化,能以不增加制造工序数量的方式确保存储电容。
(第3实施方式)
下面,说明本发明的第3实施方式。图6是本发明的第3实施方式的X射线图像传感器的截面图。此外,对与上述第1和第2实施方式同样的构成部分附上同一附图标记而省略其说明。
本实施方式的X射线图像传感器40在如下方面具有特征:在上述第2实施方式的X射线图像传感器30中设有在第1实施方式中说明的层间绝缘膜16和像素电极17,追加了由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17构成的存储电容。
根据这种构成,本实施方式的X射线图像传感器40具备:由辅助电容电极7、栅极绝缘膜8以及漏极电极11构成的存储电容、由漏极电极11、钝化膜12以及电容电极14构成的存储电容、和由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17构成的存储电容,因此与上述现有的X射线图像传感器相比,能更进一步可靠地确保存储电容。其结果是,能可靠地防止存储电容被由薄膜晶体管5的漏电电流等造成的噪声淹没的缺陷的发生,能更进一步可靠地判断由X射线的强弱导致的电荷转换差,因此在实现了高精细化的X射线图像传感器40中能可靠地得到高分辨率的图像。
此外,如图6所示,在本实施方式的薄膜晶体管基板41中具备:层间绝缘膜16,其以覆盖电容电极14的方式设于钝化膜12上;以及像素电极17,其以矩阵状设于层间绝缘膜16上,连接到薄膜晶体管5。
另外,如图6所示,在钝化膜12和层间绝缘膜16中形成有接触孔18,接触孔18的一部分与漏极电极11接触。并且,在接触孔18中,像素电极17与漏极电极11接触,由此使像素电极17与漏极电极11电连接。
即,成为漏极电极11经由形成于钝化膜12和层间绝缘膜16的接触孔42连接到像素电极17的构成。
并且,成为如下构成:在接触孔42中设有导电性树脂部件15,该导电性树脂部件15与设于薄膜晶体管基板41的漏极电极11和设于相对基板3的转换膜25接触。并且,如图6所示,成为漏极电极11与转换膜25经由该导电性树脂部件15电连接的构成。
下面,使用附图说明本实施方式的X射线图像传感器的制造方法的一例。图7是用截面表示本实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
首先,与上述第2实施方式的情况同样地,进行栅极电极形成工序、栅极绝缘膜形成工序、氧化物半导体层形成工序、源极漏极形成工序、钝化膜形成工序、平坦化膜形成工序以及电容电极形成工序。
<层间绝缘膜形成工序>
然后,在形成有电容电极14的整个基板中,通过等离子体CVD法形成例如氧化硅膜、氮化硅膜等,如图7所示,在钝化膜12的表面上形成覆盖电容电极14和平坦化膜13的层间绝缘膜16(厚度是50nm~1000nm程度)。
<接触孔形成工序>
然后,通过光刻形成图案,进行曝光、显影,使用蚀刻法进行图案化,由此如图7所示,蚀刻钝化膜12和层间绝缘膜16而形成接触孔42。
<像素电极形成工序>
然后,在形成有层间绝缘膜16的整个基板中,通过溅射法形成例如包括铟锌氧化物的IZO膜(厚度是50nm~500nm程度)等透明导电膜,之后对该透明导电膜进行光刻、湿蚀刻以及抗蚀剂的剥离清洗,由此如图7所示,在接触孔42上和层间绝缘膜16上形成像素电极17。
此时,如图7所示,与上述第1实施方式同样地,形成于层间绝缘膜16上的像素电极17隔着层间绝缘膜16与电容电极14相对地配置,由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17形成存储电容。
<间隔物形成工序>
然后,通过光刻法形成间隔物19。更具体地,在形成有像素电极17的整个基板中,通过旋涂法涂敷丙烯酸系的感光性树脂,在隔着光掩膜对该涂敷的感光性树脂进行曝光后对其进行显影,由此将间隔物19的厚度形成为4μm程度。
如上所示,能制作薄膜晶体管基板41。
并且,与上述第1实施方式的情况同样地进行导电性树脂部件形成工序和贴合工序,由此使设于薄膜晶体管基板41和相对基板3之间的导电性树脂部件15与设于薄膜晶体管基板41的像素电极17和设于相对基板3的转换膜25接触,使像素电极17与转换膜25经由导电性树脂部件15电连接。
如上所示,能制造本实施方式的X射线图像传感器40。
在以上说明的本实施方式中,能得到以下效果。
(5)在本实施方式中,薄膜晶体管基板41具备:由漏极电极11、钝化膜12以及电容电极14构成的存储电容、由辅助电容电极7、栅极绝缘膜8以及漏极电极11构成的存储电容、和由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17构成的存储电容。因而,即使在X射线图像传感器40实现高精细化而使构成存储电容的电极的面积变小的情况下,与上述现有的X射线图像传感器相比,也能可靠地确保存储电容。其结果是,能可靠地判断由X射线的强弱导致的电荷转换差,因此在实现了高精细化的X射线图像传感器40中能得到高分辨率的图像。
(第4实施方式)
下面,说明本发明的第4实施方式。图8是本发明的第4实施方式的X射线图像传感器的截面图。此外,对与上述第1~第3实施方式同样的构成部分附上同一附图标记而省略其说明。
本实施方式的X射线图像传感器50在如下方面具有特征:在上述第1实施方式的平坦化膜13中形成有凹窝部13a,在该凹窝部13a中设有电容电极14。
根据这种构成,电容电极14的表面积增加,并且在凹窝部13a中能缩小漏极电极11与电容电极14的距离。
根据这种构成,本实施方式的X射线图像传感器50具备:由辅助电容电极7、栅极绝缘膜8以及漏极电极11构成的存储电容、由漏极电极11、钝化膜12、平坦化膜13以及电容电极14构成的存储电容、和由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17构成的存储电容,因此与上述现有的X射线图像传感器相比,能更进一步可靠地确保存储电容。其结果是,能可靠地防止存储电容被由薄膜晶体管5的漏电电流等造成的噪声淹没的缺陷的发生,能更进一步可靠地判断由X射线的强弱导致的电荷转换差,因此在实现了高精细化的X射线图像传感器50中能可靠地得到高分辨率的图像。
下面,使用附图说明本实施方式的X射线图像传感器的制造方法的一例。图9~图10是用截面表示本实施方式的X射线图像传感器的制造工序的说明图。
首先,与上述第1实施方式的情况同样(即与图2所示的情况同样)地进行栅极电极形成工序、栅极绝缘膜形成工序、氧化物半导体层形成工序、源极漏极形成工序以及钝化膜形成工序。
<平坦化膜形成工序>
然后,在形成有钝化膜12的整个基板中,通过旋涂法或者狭缝涂布法按厚度0.5μm~10μm的程度涂敷包括感光性的丙烯酸树脂等的感光性的有机绝缘膜,由此如图9所示,在钝化膜12上形成平坦化膜13。
然后,对该平坦化膜13使用例如按黑白方格纹形成遮光部和光透射部的掩膜进行曝光,通过显影形成图案,如图9所示,在平坦化膜13中形成凹窝部13a。
<电容电极形成工序>
然后,在形成有具有凹窝部13a的平坦化膜13的整个基板中,通过溅射法形成例如包括铟锌氧化物的IZO膜(厚度是50nm~500nm程度)等的透明导电膜,之后对该透明导电膜进行光刻、湿蚀刻以及抗蚀剂的剥离清洗,由此如图9所示,在平坦化膜13上形成电容电极14。
此时,如图9所示,在平坦化膜13的凹窝部13a中设有电容电极14,由漏极电极11、钝化膜12、平坦化膜13以及电容电极14构成存储电容。
<层间绝缘膜形成工序>
然后,在形成有电容电极14的整个基板中,通过等离子体CVD法形成例如氧化硅膜、氮化硅膜等,如图10所示,在平坦化膜13上形成覆盖电容电极14的层间绝缘膜16(厚度是50nm~1000nm程度)。
<接触孔形成工序>
然后,通过光刻形成图案,进行曝光、显影,使用蚀刻法进行图案化,由此如图10所示,蚀刻钝化膜12、平坦化膜13以及层间绝缘膜16,形成接触孔18。
<像素电极形成工序>
然后,在形成有层间绝缘膜16的整个基板中,通过溅射法形成例如包括铟锌氧化物的IZO膜(厚度是50nm~500nm程度)等透明导电膜,之后对该透明导电膜进行光刻、湿蚀刻以及抗蚀剂的剥离清洗,由此如图10所示,在接触孔18上和层间绝缘膜16上形成像素电极17。
此时,如图10所示,形成于层间绝缘膜16上的像素电极17隔着层间绝缘膜16与电容电极14相对地配置,由电容电极14、层间绝缘膜16以及像素电极17形成存储电容。
<间隔物形成工序>
然后,通过光刻法形成间隔物19。更具体地,在形成有像素电极17的整个基板中,通过旋涂法涂敷丙烯酸系的感光性树脂,在隔着光掩膜对该涂敷的感光性树脂进行曝光后对其进行显影,由此将间隔物19的厚度形成为4μm程度。
如上所示,能制作薄膜晶体管基板51。
并且,与上述第1实施方式的情况同样地进行导电性树脂部件形成工序和贴合工序,由此使设于薄膜晶体管基板51和相对基板3之间的导电性树脂部件15与设于薄膜晶体管基板51的像素电极17和设于相对基板3的转换膜25接触,使像素电极17与转换膜25经由导电性树脂部件15电连接。
如上所示,能制造本实施方式的X射线图像传感器50。
在以上说明的本实施方式中,能得到以下效果。
(6)在本实施方式中,薄膜晶体管基板51具备:由漏极电极11、钝化膜12以及电容电极14构成的存储电容、由辅助电容电极7、栅极绝缘膜8以及漏极电极11构成的存储电容、和由漏极电极11、钝化膜12、平坦化膜13以及电容电极14构成的存储电容。因而,即使在X射线图像传感器50实现高精细化而使构成存储电容的电极的面积变小的情况下,与上述现有的X射线图像传感器相比,也能可靠地确保存储电容。其结果是,能可靠地判断由X射线的强弱导致的电荷转换差,因此在实现了高精细化的X射线图像传感器50中能得到高分辨率的图像。
(7)另外,在本实施方式中,设为在平坦化膜13中形成凹窝部13a,在凹窝部13a中设置电容电极14的构成。因而,电容电极14的表面积增加,并且在凹窝部13a中能缩小漏极电极11和电容电极14的距离。其结果是,由于还具备由漏极电极11、钝化膜12、平坦化膜13以及电容电极14构成的存储电容,因此与上述现有的X射线图像传感器相比,能更进一步可靠地確保存储电容。
此外,上述实施方式也可以如下所示进行变更。
在上述实施方式中,虽然将氧化物半导体层9作为半导体层使用,但是半导体层不限于此,也可以设为如下构成:将代替氧化物半导体层的包括例如非晶硅或多晶硅的硅系半导体层作为薄膜晶体管的半导体层使用。
另外,在上述实施方式中,虽然将包括氧化铟镓锌(In-Ga-Zn-O)的氧化物半导体层作为氧化物半导体层使用,但是氧化物半导体层不限于此,也可以使用包括包含铟(In)、镓(Ga)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、镁(Mg)、镉(Cd)中的至少1种的金属氧化物的材料。
包括这些材料的氧化物半导体层是无定形的,但是由于其迁移率高,所以也能增大开关元件子的导通电阻。因而,读出数据时的输出电压的差变大,能提高信噪比。
例如除了IGZO(In-Ga-Zn-O)以外,能举出InGaO3(ZnO)5、MgxZn1-xO、CdxZn1-xO、CdO等氧化物半导体膜。
另外,还能使用添加了1族元素、13族元素、14族元素、15族元素或者17族元素中的1种或者多种杂质元素的ZnO的非晶质状态、多结晶状态或者非晶质状态和多结晶状态混合存在的微结晶状态的氧化物半导体膜或没有添加上述杂质的氧化物半导体膜。
另外,本发明还能应用于例如光传感器等其它传感器。
更具体地,例如如图11所示,能应用于在像素电极17上层叠有作为光电转换元件的光电二极管61的光传感器60。
该光电二极管61从下层起由掺杂了磷(P)等n型杂质的非晶硅膜62、没有掺杂的本征非晶硅膜63以及掺杂了硼(B)等p型杂质的非晶硅膜64的层叠膜构成。
并且,在光电二极管61上形成有透明电极65,透明电极65经由在层间绝缘膜66中开口形成的接触孔67与形成于层间绝缘膜66上的偏压线68连接,层间绝缘膜66是以覆盖光电二极管61和透明电极65的方式形成的保护膜。
工业上的可利用性
作为本发明的应用实例,可举出基于来自X射线所入射的X射线转换膜的电荷信号来显示X射线所透射过的被拍摄体的图像的X射线图像传感器用基板。
附图标记说明
1X射线图像传感器
2薄膜晶体管基板(X射线图像传感器用基板)
3相对基板
4绝缘基板
5薄膜晶体管
6栅极电极
7辅助电容电极
8栅极绝缘膜
9氧化物半导体层
10源极电极
11漏极电极
12钝化膜
13平坦化膜
13a凹窝部
14电容电极
15导电性树脂部件
16层间绝缘膜
17像素电极
18接触孔
19间隔物
20绝缘基板
21电极
25转换膜
30X射线图像传感器
31薄膜晶体管基板(X射线图像传感器用基板)
32接触孔
40X射线图像传感器
41薄膜晶体管基板(X射线图像传感器用基板)
42接触孔
50X射线图像传感器
51薄膜晶体管基板(X射线图像传感器用基板)。
Claims (5)
1.一种X射线图像传感器用基板,其特征在于,具备:
绝缘基板;
栅极电极和辅助电容电极,其设于上述绝缘基板上;
栅极绝缘膜,其以覆盖上述栅极电极和上述辅助电容电极的方式设于上述绝缘基板上;
半导体层,其以与上述栅极电极重叠的方式设于上述栅极绝缘膜上;
漏极电极,其设于上述栅极绝缘膜上和上述半导体层上;
钝化膜,其以覆盖上述半导体层和上述漏极电极的方式设于上述栅极绝缘膜上;
平坦化膜,其设于上述钝化膜上;
电容电极,其设于上述平坦化膜上;
层间绝缘膜,其以覆盖上述电容电极的方式设于上述平坦化膜上;以及
像素电极,其形成于上述层间绝缘膜上,经由形成于上述钝化膜、上述平坦化膜以及上述层间绝缘膜的接触孔而与上述漏极电极电连接。
2.根据权利要求1所述的X射线图像传感器用基板,其特征在于,
在上述平坦化膜中形成有凹窝部,在该凹窝部中设有上述电容电极。
3.一种X射线图像传感器用基板,其特征在于,具备:
绝缘基板;
栅极电极和辅助电容电极,其设于上述绝缘基板上;
栅极绝缘膜,其以覆盖上述栅极电极和上述辅助电容电极的方式设于上述绝缘基板上;
半导体层,其以与上述栅极电极重叠的方式设于上述栅极绝缘膜上;
漏极电极,其设于上述栅极绝缘膜上和上述半导体层上;
钝化膜,其以覆盖上述半导体层和上述漏极电极的方式设于上述栅极绝缘膜上;以及
电容电极,其设于上述钝化膜上。
4.一种X射线图像传感器用基板,其特征在于,具备:
绝缘基板;
栅极电极和辅助电容电极,其设于上述绝缘基板上;
栅极绝缘膜,其以覆盖上述栅极电极和上述辅助电容电极的方式设于上述绝缘基板上;
半导体层,其以与上述栅极电极重叠的方式设于上述栅极绝缘膜上;
漏极电极,其设于上述栅极绝缘膜上和上述半导体层上;
钝化膜,其以覆盖上述半导体层和上述漏极电极的方式设于上述栅极绝缘膜上;
电容电极,其设于上述钝化膜上;
层间绝缘膜,其以覆盖上述电容电极的方式设于上述钝化膜上;以及
像素电极,其形成于上述层间绝缘膜上,经由形成于上述钝化膜和上述层间绝缘膜的接触孔而与上述漏极电极电连接。
5.根据权利要求1~权利要求4中的任一项所述的X射线图像传感器用基板,其特征在于,
上述半导体层是氧化物半导体层。
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