CN115152024A - 光检测装置 - Google Patents

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lower electrode
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Abstract

具备基板和多个像素部，多个像素部包含：位于有效区域内的像素部的第1光检测元件；和位于非有效区域内的像素部的第2光检测元件。第1光检测元件具有第1下部电极层、第1下部杂质半导体层、第1本征半导体层、第1上部杂质半导体层以及第1上部电极层，第2光检测元件具有第2下部电极层、第2下部杂质半导体层、第2本征半导体层、第2上部杂质半导体层以及第2上部电极层，第2下部电极层被第2下部杂质半导体层以及第2本征半导体层覆盖。

Description

光检测装置
技术领域
本公开涉及为了通过对光进行光电变换来得到被摄体的图像等而使用的光检测装置。
背景技术
现有技术的一例记载于专利文献1。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2016-92077号公报
发明内容
本公开的光检测装置包含：基板；多个像素部，在所述基板上在行方向以及列方向上排列并配设成矩阵状；第1光检测元件，是所述多个像素部之中、在所述基板上位于用在光检测中的有效区域内的像素部中所具备的；和第2光检测元件，是所述多个像素部之中、在所述基板上位于包围所述有效区域的不用在光检测中的非有效区域内的像素部中所具备的，所述第1光检测元件具有：第1下部电极层，被配置于所述基板上；第1下部杂质半导体层，在所述第1下部电极层上在俯视下被配置在所述第1下部电极层的内侧，包含第1杂质半导体；第1本征半导体层，被配置于所述第1下部杂质半导体层上；第1上部杂质半导体层，被配置于所述第1本征半导体层上，包含第2杂质半导体；和第1上部电极层，被配置于所述第1上部杂质半导体层上，所述第2光检测元件具有：第2下部电极层，被配置于所述基板上；第2下部杂质半导体层，在所述第2下部电极层上覆盖所述第2下部电极层而配置，包含所述第1杂质半导体；第2本征半导体层，被配置于所述第2下部杂质半导体层上；第2上部杂质半导体层，被配置于所述第2本征半导体层上，包含所述第2杂质半导体；和第2上部电极层，被配置于所述第2上部杂质半导体层上。
附图说明
本公开的目的、特色以及优点通过下述的详细的说明和附图而得以明确。
图1是本公开的一实施方式的光检测装置中所具备的像素部的截面图。
图2是表示光检测装置的结构的框图。
图3是像素部的俯视图。
图4A是将配置于有效区域的第1光检测元件的结构简化示出的截面图。
图4B是将配置于非有效区域的第2光检测元件的结构简化示出的截面图。
图5A是用于说明第1光检测元件中的第1下部杂质半导体层、第1本征半导体层和第1上部杂质半导体层的形成工序的图。
图5B是用于说明成为本公开的基础的结构的第2光检测元件中的第2下部杂质半导体层、第2本征半导体层和第2上部杂质半导体层的形成工序的图。
图6是本公开的其他实施方式的光检测装置中所具备的第2光检测元件的截面图。
图7是表示具有第1光检测元件的有效区域的像素部的结构的截面图。
具体实施方式
以下，参考附图来说明本公开的光检测装置的实施方式。
成为本公开的光检测装置的基础的结构即光检测装置具有多个像素部，该像素部包含：薄膜晶体管，形成于基板上，作为开关元件发挥功能；光电变换部，夹着绝缘层而层叠于该薄膜晶体管上，作为光检测元件；和接触孔，将该光电变换部和薄膜晶体管的电极导电连接。光电变换部从薄膜晶体管的一侧起层叠第1电极层、第1杂质半导体层、本征半导体层、第2杂质半导体层以及第2电极层。多个像素部在行方向以及列方向上编队并配设成矩阵状。
在成为本公开的光检测装置的基础的结构的光检测装置中，在绝缘层上层叠第1电极层、第1杂质半导体层、本征半导体层、第2杂质半导体层以及第2电极层，来构成光电变换部。这些第1电极层、第1杂质半导体层、本征半导体层、第2杂质半导体层以及第2电极层在通过溅射法或等离子CVD法等成膜各层的素材后，进行光刻处理(曝光处理)，在进行图案化或者通过干式蚀刻法除去残存的光刻胶时，在蚀刻气体的等离子气氛中，掩模材料的分解反应速度具有腔室内的中心部变高、靠近腔室内的腔室壁的周边部变低的倾向。
在干式蚀刻工序中，被置于腔室内的基板中，形成有用在光检测中的像素部的有效区域位于腔室内的中心部附近，形成有不用在光检测中的虚设的像素部的非有效区域位于腔室内的周边部附近。为此，位于非有效区域的像素部在制造工序中的本征半导体层的干式蚀刻工序中，蚀刻速率变低。即，蚀刻速度变低。为此，在配设于蚀刻速率高的有效区域的像素部的本征半导体层和第1杂质半导体层被蚀刻后，蚀刻集中在有效区域的第1电极层。其结果，非有效区域的蚀刻速率进一步降低，容易在位于非有效区域的像素部的第1杂质半导体层以及本征半导体层产生蚀刻残余，制造上的成品率容易降低。
图1是本公开的一实施方式的光检测装置中所具备的像素部的截面图，图2是表示光检测装置的结构的框图，图3是像素部的俯视图。此外，图1表示从图3的切断面线I-I来看的截面。本实施方式的光检测装置具备：包含玻璃基板等的基板1；在基板1上在行方向以及列方向上排列并配设成矩阵状的多个像素部40。多个像素部40具有：光检测元件30，其对入射的光进行光电变换并输出受光信号；和薄膜晶体管(Thin Film Transistor：TFT)31，其取出通过光检测元件30光电变换的电荷作为电信号，是开关元件。光检测元件30作为将光变换成电荷的光电变换部发挥功能，构成PIN型光电二极管。PIN型光电二极管成为在PN结之间夹进本征半导体层(I型半导体层：Intrinsic Semiconductor Layer)的构造，与PN型光电二极管的差异在于，通过具有本征半导体层，在被施加反向电压时耗尽层变大。由此，能得到高速的响应特性。此外，施加反向电压时的暗电流也比PN型光电二极管更佳。
基板1的材料可以是玻璃材料、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等树脂材料、氧化铝陶瓷等陶瓷材料等。此外，基板1可以是将包含玻璃材料、树脂材料、陶瓷材料之中的任意1种的基板多种层叠而得到的复合型基板。此外，基板1也可以是包含上述的树脂材料等挠性材料的具有挠性的基板。在该情况下，基板1被轻量化，并且能沿着人体的曲面部等设置。进而，由于基板1的耐冲击性提升，因此即使在搬运时等发生落下、向其他构件以及装置等的碰撞等，也能有效地抑制基板1破损。
光检测元件30形成在层叠于TFT31上的绝缘层8上，其中该TFT31形成于基板1上，光检测元件30和TFT31的漏电极4b通过下部接触孔20导电连接。光检测元件30是从基板1侧起层叠下部电极层9、下部杂质半导体层10、本征半导体层11、上部杂质半导体层12以及上部电极层13的结构。下部接触孔20也可以是具有如下要素的结构：形成于通过蚀刻等除去绝缘层8的给定的部位的凹部的内周面的所述的下部电极层9的一部分；和填充于被下部电极层9包围的空间的绝缘性填充材料20a。
另外，杂质半导体是对纯粹的本征半导体微量添加(掺杂)1016cm-3～1017cm-3左右的杂质(掺杂剂)的半导体，通过进行掺杂的元素，分类成载流子为空穴(hole)的p型半导体和载流子为电子的n型半导体。成为p型半导体和n型半导体的哪一者根据杂质元素的原子价和由杂质取代的半导体的原子价来决定。例如，在对原子价为4的硅(Si)进行掺杂的情况下，若掺杂原子价为5的磷(P)、砷(As)等，则成为n型半导体，若掺杂原子价为3的硼(B)、铝(Al)等，则成为p型半导体。
构成图1所示的下部接触孔20的绝缘性填充材料20a能使用有机材料作为其材料。作为有机材料，能使用丙烯酸树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、苯并环丁烯、聚硅氧烷、聚硅氮烷等。聚硅氧烷通过硅(Si)与氧(O)的耦合而构成骨架构造。作为其取代基，至少使用含氢的有机基、例如烷基、芳香烃基等。此外，作为取代基，也可以使用氟基、至少含氢的有机基以及氟基。聚硅氮烷是将具有硅(Si)与氮(N)的耦合的聚合物材料形成为起始原料的材料。
作为绝缘性填充材料20a的材料，可以使用通过紫外线等光而硬化的感光性有机树脂、热硬化性树脂。在使用感光性有机树脂的情况下，能将该未硬化的膏状有机树脂涂敷、填充在下部接触孔20，接着通过对膏状有机树脂照射紫外线等光，由此形成。还能进一步加热来使硬化。
像素部40如图3所示那样，俯视观察形状为矩形，在其一角部形成有用于对光检测元件30施加偏置电压的上部接触孔22，此外，在像素部40的受光面的一侧沿着源极信号线32形成对光检测元件30供给偏置电压的偏压线16。此外，在与像素部40的所述的1个角部在俯视下对角对置的其他角部，形成有所述的TFT31。TFT31如图1所示那样，具有作为沟道部的第1半导体层6a、包含氮化硅(SiNx)等的蚀刻阻止层5、第2半导体层6b、源极电极4a、漏电极4b。第2半导体层6b用于进行第1半导体层6a与源极电极4a以及漏电极4b的电连接。进而，在像素部40的中央部附近，为了将通过光检测元件30光电变换的电荷引导到TFT31的漏电极4b而形成有所述的下部接触孔20。源极信号线32输出通过光检测元件30光电变换的电荷，作为与电荷量相应的电信号。
TFT31除了可以是具有蚀刻阻止层5的沟道截断型以外，还可以是背沟道切断型等，构成TFT31的半导体可以是低温多晶硅(Low-temperature Poly Silicon；LTPS)、铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide；IGZO)等氧化物半导体。
基板1包含玻璃基板等，在基板1的一面(像素部配设面)形成有控制TFT31的接通/断开的栅极线2，覆盖基板1的一面以及栅极线2地形成栅极绝缘层3。在栅极绝缘层3上的覆盖栅极线2的部位形成有包含非晶硅(a-Si)等的作为沟道部的第1半导体层6a。在第1半导体层6a上的与栅极线2重叠的位置形成蚀刻阻止层5，覆盖蚀刻阻止层5以及第1半导体层6a地形成包含n+型a-Si等的第2半导体层6b。在第2半导体层6b上形成有包含钽(Ta)、钕(Nd)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、银(Ag)等金属或它们的合金的源极电极4a以及漏电极4b，构成TFT31。
另外，第2半导体层6b在源极电极4a和漏电极4b被电分离的部位同样地被电分离。并且，覆盖TFT31以及栅极绝缘层3地形成包含氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)等的第1钝化层7，形成包含丙烯酸树脂等的绝缘层8，以使其覆盖第1钝化层7。
在绝缘层8上层叠包含Ta、Nd、W、Ti、Mo、Al、Cr、Ag等金属或它们的合金的下部电极层9、包含n+型a-Si等的下部杂质半导体层10、包含本征Si(I型Si：Intrinsic Si)等的本征半导体层11、包含p+型a-Si等的上部杂质半导体层12、包含铟锡氧化物(Indium TinOxide；ITO)等透明电极的上部电极层13。通过下部电极层9、下部杂质半导体层10、本征半导体层11、上部杂质半导体层12以及上部电极层13，构成作为光检测元件30的PIN型光电二极管。该PIN型光电二极管对从上部杂质半导体层12以及上部电极层13一侧入射到本征半导体层11的光33进行光电变换。
光检测元件30具备：多个像素部40之中、在基板1上位于用在光检测中的有效区域50内的像素部40中所具备的第1光检测元件30a；和多个像素部40之中、在基板1上位于包围有效区域50的不用在光检测中的非有效区域51内的像素部40b中所具备的第2光检测元件30b。另外，为了说明的方便，在位于有效区域50内的结构的参考标记附加后缀“a”，在位于非有效区域51的结构的参考标记附加后缀“b”，在总称的情况下省略后缀a、b。非有效区域51的像素部40b由于具有与有效区域50的像素部40a相同的结构，因此省略说明。
图4A是将配置于有效区域50的第1光检测元件30a的结构简化表示的截面图，图4B是将配置于非有效区域51的第2光检测元件30b的结构简化表示的截面图。第1光检测元件30a在基板1的绝缘层8上具有：第1下部电极层9a，其通过金属或合金而形成；第1下部杂质半导体层10a，其在第1下部电极层9a上在俯视下配置于第1下部电极层9a的内侧，包含第1杂质半导体；第1本征半导体层11a，其配置于第1下部杂质半导体层10a上；第1上部杂质半导体层12a，其配置于第1本征半导体层11a上，包含第2杂质半导体；和第1上部电极层13a，其配置于第1上部杂质半导体层12a上。
第2光检测元件30b在基板1的绝缘层8上具有：第2下部电极层9b，其通过金属或合金而形成；第2下部杂质半导体层10b，其在第2下部电极层9b上覆盖第2下部电极层9b而配置，包含第1杂质半导体；第2本征半导体层11b，其配置于第2下部杂质半导体层10b上；第2上部杂质半导体层12b，其配置于第2本征半导体层11b上，包含第2杂质半导体；和第2上部电极层13b，其配置于第2上部杂质半导体层12b上。
图5A是用于概念地说明第1光检测元件30a中的第1下部杂质半导体层10a、第1本征半导体层11a和第1上部杂质半导体层12a的形成工序的图，图5B是用于说明成为本公开的基础的结构的第2光检测元件30b中的第2下部杂质半导体层10b、第2本征半导体层11b和第2上部杂质半导体层12b的形成工序的图。在第1光检测元件30a以及第2光检测元件30b的制造工序中，第1下部电极层9a以及第2下部电极层9b例如通过溅射法形成，第1下部杂质半导体10a以及第2杂质半导体层10b例如通过CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法等薄膜形成法形成。第1下部电极层9a以及第2下部电极层9b的厚度是30nm～500nm左右，第1下部杂质半导体10a以及第2杂质半导体层10b的厚度是30nm～200nm左右，第1本征半导体层11a以及第2本征半导体层11b的厚度是500nm～2000nm左右，第1上部杂质半导体层12a以及第2上部杂质半导体层12b的厚度是5nm～50nm左右，第2上部电极层13a以及第2上部电极层13b的厚度是30nm～100nm左右。
第1光检测元件30a以及第2光检测元件30b如以下那样制作。在绝缘层8上层叠第1下部电极层9a以及第2下部电极层9b，之后通过干式蚀刻法对第1下部电极层9a以及第2下部电极层9b进行蚀刻处理，以使其成为所期望图案。另外，第1下部电极层9a和第2下部电极层9b由于包含相同材料，因此同时进行层叠。
接下来，在绝缘层8以及第1下部电极层9a上依次层叠第1下部杂质半导体层10a、第1本征半导体层11a和第1上部杂质半导体层12a，在第2下部电极层9b上依次层叠第2下部杂质半导体层10b、第2本征半导体层11b和第2上部杂质半导体层12b，之后，通过干式蚀刻法对第1下部杂质半导体层10a、第1本征半导体层11a和第1上部杂质半导体层12a进行蚀刻处理，以使其成为所期望图案，并且通过干式蚀刻法对第2下部杂质半导体层10b、第2本征半导体层11b和第2上部杂质半导体层12b进行蚀刻处理，以使其成为所期望图案。另外，第1下部杂质半导体层10a和第2下部杂质半导体层10b由于包含相同材料，因此同时进行层叠。第1本征半导体层11a和第2本征半导体层11b也同时层叠，第1上部杂质半导体层12a和第2上部杂质半导体层12b也同时层叠。
接下来，在绝缘层8上、和第1下部电极层9a、第1下部杂质半导体层10a、第1本征半导体层11a与第1上部杂质半导体层12a的层叠体(第1层叠体)上层叠第1上部电极层13a，在第2下部电极层9b、第2下部杂质半导体层10b、第2本征半导体层11b与第2上部杂质半导体层12b的层叠体(第2层叠体)上层叠第2上部电极层13b。另外，第1上部电极层13a和第2上部电极层13b由于包含相同材料，因此同时层叠。最后，通过干式蚀刻法对第1上部电极层13a和第2上部电极层13b进行蚀刻处理，以使其成为所期望图案。由此，如图5A所示那样，第1下部电极层9a形成为使其外周部向外部突出并露出的状态。与此相对地，第2下部电极层9b以使其外周部埋没在第2下部杂质半导体层10b内的状态而形成。即，如图4B所示那样，第2下部电极层9b形成为被第2下部杂质半导体层10b覆盖。
或者，第1光检测元件30a以及第2光检测元件30b如以下那样制作。首先，将第1下部电极层9a以及第2下部电极层9b、第1下部杂质半导体层10a以及第2下部杂质半导体层10b、第1本征半导体层11a以及第2本征半导体层11b、第1上部杂质半导体层12a以及第2上部杂质半导体层12b、和第1上部电极层13a以及第2上部电极层13b层叠在绝缘层8上。之后，将第1下部杂质半导体层10a以及第2下部杂质半导体层10b、第1本征半导体层11a以及第2本征半导体层11b、第1上部杂质半导体层12a以及第2上部杂质半导体层12b、和第1上部电极层13a以及第2上部电极层13b的外周部通过干式蚀刻法除去。由此，如图5A所示那样，第1下部电极层9a形成为使其外周部向外部突出而露出的状态。与此相对地，第2下部电极层9b以使其外周部埋没在第2下部杂质半导体层10b内的状态而形成。即，如图4B所示那样，第2下部电极层9b形成为被第2下部杂质半导体层10b覆盖。
如图5B所示那样，在作为本公开的基础的结构光检测装置中，由于位于非有效区域51的像素部40中所具备的第2本征半导体层11b的干式蚀刻工序中的蚀刻速率低、此外、在蚀刻速率快的有效区域50的像素部40的第1本征半导体层11a以及第1下部杂质半导体层10a被蚀刻后、蚀刻集中在有效区域的第1下部电极层9a、非有效区域的像素部40的蚀刻速率进一步降低，因此产生第2下部杂质半导体层10b以及第2本征半导体层11b的蚀刻残余。在本实施方式的光检测装置中，由于第2下部电极层9b被第2下部杂质半导体层10b覆盖，因此蚀刻不再集中在第2下部电极层9b。其结果，蚀刻集中在非有效区域51中的靠近有效区域50的部位的像素部40，对非有效区域51中的远离有效区域50的部位的像素部40的蚀刻不再变得不充分。即，对非有效区域的像素部的整体的蚀刻被均匀化。因此，能够不使第2下部杂质半导体层以及第2本征半导体层的蚀刻残余产生，抑制光检测装置的制造工序中的成品率的降低。
干式蚀刻(Dry etching)法是蚀刻法的一种，多用在硅(Si)等半导体材料的蚀刻中。作为干式蚀刻法，能使用通过等离子将气体离子化、自由基化来进行蚀刻的反应性离子蚀刻(Reactive Ion etching)法。
反应性离子蚀刻法是如下那样的方法：在腔室内使等离子(放电)产生，利用在其内部气体电离而生成的离子、自由基等激发活性种来对被处理物进行蚀刻加工。在反应性离子蚀刻法中，使等离子产生的高频电场的频率是13.56MHz、2.54GHz。此外，使等离子产生的原料气体(蚀刻用原料气体)是四氟化硅烷(SiF4)、六氟化硅烷(SiF6)、四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟甲烷(CHF3)等。在对多晶硅、非晶硅等硅材料进行蚀刻的情况下，能使用四氟化硅烷(SiF4)等氟系的气体。
作为被蚀刻的物质，基本有4种类。是二氧化硅(SiO2)、四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4)等氧化物、氮化硅(SiN)等氮化物、硅(Si)、钨硅(WSi)、钼硅(MoSi)、钛硅(TiSi)等硅系物质、铝(Al)、铝合金、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钨钛(TiW)、钨(W)、铜(Cu)、铂(Pt)、金(Au)等金属系物质。
自由基(radical)是包含具有通过气体的电离生成的不成对电子的游离原子、游离分子的化学种，是反应性极其高且不稳定的活性种。原子以及分子通常是电子两两成对(共有电子对)地存在于相同轨道上，但由于热、光等强的能量所引起的电子的移动、化学耦合的裂解等而做出不成对电子，成为自由基。自由基由于部形成共有电子对，因此是极其不稳定且反应性高的状态的分子种。例如，在通过四氟化碳(CF4)对二氧化硅(SiO2)进行干式蚀刻的情况下，产生以以下的反应式(1)表征的反应。
SiO2+CF3+F*(氟离子自由基)→SiF4+COx…(1)
在持续引起该反应的期间，二氧化硅(SiO2)被持续蚀刻。
在腔室内的干式蚀刻工序中，作为自由基集中在位于腔室内中央部的有效区域50的下部电极层9的理由，认为如下那样。离子自由基存在阳离子自由基和阴离子自由基这2种。阳离子自由基是从分子的最高被占据轨道脱离一个电子的离子自由基，阴离子自由基是电子一个过剩地存在于最低空轨道的化学种。
氟离子自由基是从其原子的最高被占据轨道脱离一个电子的离子自由基，要从被处理物夺取电子来在化学上稳定化。即，在被处理物是下部电极层9等金属的情况下，由于要夺取金属的自由电子，或者要与自由电子形成电子对来在化学上稳定化，因此，氟离子自由基集中在包含金属的电极。换言之，这是因为，包含金属的电极通过氟离子自由基而如接地导体那样发挥功能。
因此，本实施方式的光检测装置在制造时，位于非有效区域51的像素部40的第2下部电极层9b通过被第2下部杂质半导体层10b以及第2本征半导体层11b覆盖，如图4B所示那样，不与蚀刻用气氛气体直接接触。
此外，位于有效区域50的像素部40中所具备的第1光检测元件30a在第1下部电极层9a上在俯视下第1下部电极层9a的内侧配置第1下部杂质半导体层10a。即，第1下部电极层9a的外周部从第1下部杂质半导体层10a以及第1本征半导体层11a突出而露出。由此，在第1下部电极层9a被第1下部杂质半导体层10a以及第1本征半导体层11a覆盖的情况下，在光检测装置的制造时，能防止在第1下部电极层9a的端面附近的第1下部杂质半导体层10a以及第1本征半导体层11a由于内部应力而产生裂纹等破损部。裂纹等破损部由于第1下部电极层9a的端面附近的第1下部杂质半导体层10a以及第1本征半导体层11a的内部应力增大而产生。裂纹等破损部成为阻碍光电变换的部位。因此，能防止光检测装置的光电变换效率降低。
此外，在本实施方式的第2光检测元件30b中，第2下部电极层9b被第2下部杂质半导体层10b覆盖，即使在光检测装置的制造时，在第2下部电极层9b的端面附近的第2下部杂质半导体层10b以及第2本征半导体层11b产生裂纹等破损部，也由于非有效区域51的像素部40中所具备的第2光检测元件30b是所谓虚设的光检测元件，因此不会产生问题。
在本实施方式的光检测装置中，第2本征半导体层11b可以覆盖第2下部杂质半导体层10b。在该情况下，由于第2下部电极层9b的端部被第2下部杂质半导体层10b以及第2本征半导体层11b覆盖，因此能更有效地防止蚀刻集中在第2下部电极层9b的端部。此外，由于第2下部电极层9b的端面被第2下部杂质半导体层10b以及第2本征半导体层11b覆盖，因此从第2下部电极层9b的端面出来的电力线多数通过第2下部杂质半导体层10b以及第2本征半导体层11b。其结果，能抑制第2光检测元件30b的光电变换效率降低。
此外，第1下部电极层9a的端面可以设为与基板1的配设像素部40的面所成的角度(设为θ1)为锐角(小于90°的角度)的平缓的倾斜面。在该情况下，第1下部电极层9a中的从第1下部杂质半导体层10a突出而露出的突出部的表面积变大。因此，即使蚀刻集中在第1下部电极层9a的突出部，也能抑制第1下部电极层9a的突出部由于蚀刻而变得过小或被除去。通过蚀刻处理后第1下部电极层9a的突出部充分残存，能在第1下部电极层9a与第1上部电极层13a之间施加充分的电场。其结果，能抑制第1光检测元件30a的光电变换效率降低。角度θ1可以是80°左右以下，可以处于10°～80°左右的范围内，进而可以处于30°～60°左右的范围内。
若角度θ1超过80°，则抑制第1下部电极层9a的突出部由于蚀刻而变得过小或被除去的效果就有降低的倾向。在角度θ1小于10°的情况下，有第1下部电极层9a的突出部被稀疏地形成的倾向。
第1下部电极层9a也可以包含铝。铝是导电性高的轻金属，此外在成为离子时成为3价的正离子，在原子的最外层电子轨道存在3个不成对电子。即，铝由于温度上升、电磁波照射所引起的光电效果等生成的自由电子的数量多。其结果，上述的氟离子自由基要夺取存在于铝的表面部的自由电子或与自由电子形成电子对来在化学是那个稳定化的效果提高。因此，由于氟离子自由基变得易于集中在含铝的第1下部电极层9a，因此本公开的结构是适合的。
第1下部电极层9a可以包含Al、Al/Ti、Ti/Al/Ti、Mo/Al/Mo、MoNd/AlNd/MoNd等。另外，“Al/Ti”是指在Al层上层叠Ti层的层叠构造。第1下部电极层9a可以包含以铝为主成分的作为铝合金的杜拉铝(Al-Cu合金、Al-Cu-Mg合金、Al-Zn-Mg-Cu合金)等。
此外，第2下部电极层9b的端面可以设为与基板1的配设像素部的面所成的角度(设为θ2的)为锐角(小于90°的角度)的平缓的倾斜面。在该情况下，在光检测装置的制造时，能抑制在第2下部电极层9b的端面附近的第2下部杂质半导体层10b以及第2本征半导体层11b产生裂纹等破损部。非有效区域51的像素部40中所具备的第2光检测元件30b是所谓虚设的光检测元件，不使用在光检测中，但存在用作检查用的光检测元件的情况。即，非有效区域51的像素部40也可以是间接地检查有效区域50的像素部40的检查用的像素部。在该情况下，第2下部电极层9b的端面可以设为θ2为锐角的平缓的倾斜面。角度θ2可以是80°左右以下，进而可以是60°左右以下。
角度θ2为了更有效地抑制产生上述的裂纹等破损部的目的，可以是45°以下，进而可以是3°～30°左右，进而可以是5°～20°左右。若θ2超过45°，则有易于产生上述的裂纹等破损部的倾向。此外，在θ2小于3°时，有第2下部电极层9b的端部被稀疏地形成的倾向。
第2下部电极层9b也可以包含铝。铝是导电性高的轻金属，此外在成为离子时成为3价的正离子，在原子的最外层电子轨道存在3个不成对电子。即，铝由于温度上升、电磁波照射所引起的光电效果等而生成的自由电子的数量多。其结果，上述的氟离子自由基要夺取存在于铝的表面部的自由电子或与自由电子形成电子对来在化学上稳定化的效果提高。因此，由于氟离子自由基变得易于集中于含铝的第2下部电极层9a，本公开的结构是适合的。
第1上部电极层9a以及第2上部电极层9b可以是透明导体层。透明导体层可以包含铟锡氧化物(Indium Tin Oxide：ITO)、铟锌氧化物(IndiumZinc Oxide：IZO)等。在该情况下，适于从外部对第1上部电极层9a以及第2上部电极层9b入射光。
非有效区域51可以是设为包围有效区域50的周围的全周的结构。在该情况下，由于在位于非有效区域51的虚设的像素部40b中没有缺陷，因此能将虚设的像素部40b作为检查用的像素部来有效地使用。即，关于与位于非有效区域51的虚设的像素部40b对应的、存在于有效区域50的像素部40的整体，能没有遗漏地实施检查。非有效区域51中所含的周向上的虚设的像素部40b的列可以是1列，也可以是多列。在是多列的情况下，能更有效地检查位于非有效区域51的虚设的像素部40b的缺陷的有无。是多列的情况下的列数可以是2列～3列左右。
此外，也可以将非有效区域51中所含的周向上的虚设的像素部40b的列设为1列或2列，列状地附加的多个虚设的像素部40b部分地位于其外侧。例如，可以使附加的多个虚设的像素部40b位于希望更严密进行检查的扫描信号的输入端侧的部位、信号检测端侧的部位等。
可以是如下结构：在基板1上，第1下部电极层9a和第2下部电极层9b位于同层的位置，第1下部杂质半导体层10a和第2下部杂质半导体层10b位于同层的位置，第1本征半导体层11a和第2本征半导体层11b位于同层的位置，第1上部杂质半导体层12a和第2上部杂质半导体层12b位于同层的位置，第1上部电极层13a和第2上部电极层13b位于同层的位置。在该情况下，能通过相同制造工序制造第1光检测元件30a以及第2光检测元件30b。因此，能缩短制造时间，并能以较高的成品率制造没有缺陷的光检测装置。此外，容易将非有效区域51的像素部40制作成与有效区域50的像素部40大致相同结构。其结果，容易将非有效区域51的像素部40用作间接地检查有效区域50的像素部40的检查用的像素部。
图6是本公开的其他实施方式的光检测装置中所具备的第2光检测元件30b1的截面图，图7是表示具有第1光检测元件30a1的有效区域50的像素部40的结构的截面图。另外，对与所述的实施方式对应的部分标注相同的参考标记，省略重复的说明。关于本实施方式的光检测装置，在制造工序中配设于非有效区域51的像素部40配置图6所示的第2光检测元件30b1，取代所述的第2光检测元件30b。第1光检测元件30a与所述的实施方式的第1光检测元件30a同样，具有图7的结构。
即，图6所示的本实施方式的光检测装置除了所述的实施方式的光检测装置的结构以外，还包含钝化层35，其位于第2下部电极层9b的外周部与第2下部杂质半导体层10b的外周部之间，从第2上部杂质半导体层12b、第2本征半导体层11b以及第2下部杂质半导体层10b的外周部突出到基板1的绝缘层8上。
这样的钝化层35包含氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)等，覆盖绝缘层8的至少一部分以及第2下部电极层9b，能防止干式蚀刻工序中的蚀刻残余的产生。
包含所述的各实施方式的本公开的光检测装置例如运用于辐射线图像形成装置。辐射线图像形成装置是具有将辐射线波长变换成光的闪烁体和上述本公开的光检测装置的结构。例如光检测装置将大量像素部40配设成在行方向以及列方向上排列的矩阵状。根据上述的结构，能得到人等被摄体的正确的辐射线图像。本公开的辐射线图像形成装置中的闪烁体包含CsI：Tl、GOS(Gd2O2S：Tb)等，例如将照射到被摄体的X射线、γ射线、α射线等辐射线波长变换成光。并且，运用于将从闪烁体放出的光33通过本公开的光检测装置光电变换成电荷从而得到图像信息的间接变换方式的辐射线图像形成装置。包含CsI：Tl等的闪烁体通过对包含Al(铝)等的金属基板蒸镀辐射线感应层(闪烁层)来形成。并且，例如在本公开的光检测装置的光33的光源侧配置闪烁体，将它们通过粘接件等接合手段贴合，由此能构建辐射线图像形成装置。
本公开的光检测装置如上述那样，在与基板1中的第1光检测元件30a以及第2光检测元件30b所位于的面对置的位置，具备将辐射线波长变换成光的闪烁体，第1光检测元件30a以及第2光检测元件30b可以是检测从闪烁体输出的光的光检测装置。进而，本公开的光检测装置可以是辐射线为波长1pm～10nm的伦琴射线(X射线)的医疗用的光检测装置，即所谓的伦琴装置。在该情况下，能提供缺陷少且制造成品率高的伦琴装置。
进而，将由辐射线图像形成装置得到的电的图像信息通过A-D(Analog toDigital，模拟-数字)变换来变换成数字数据，通过图像处理器变换成数字图像，将其显示在液晶显示装置(Liquid Crystal Display；LCD)等显示单元，用在图像诊断、图像分析等中。
本公开能是如下的实施方式。
本公开的光检测装置包含：基板；多个像素部，在所述基板上在行方向以及列方向上排列并配设成矩阵状；第1光检测元件，是所述多个像素部之中、在所述基板上位于用在光检测中的有效区域内的像素部中所具备的；和第2光检测元件，是所述多个像素部之中、在所述基板上位于将所述有效区域外包围的部用在光检测中的非有效区域内的像素部中所具备的，所述第1光检测元件具有：第1下部电极层，被配置于所述基板上；第1下部杂质半导体层，在所述第1下部电极层上在俯视下被配置于所述第1下部电极层的内侧，包含第1杂质半导体；第1本征半导体层，被配置于所述第1下部杂质半导体层上；第1上部杂质半导体层，被配置于所述第1本征半导体层上，包含第2杂质半导体；和第1上部电极层，被配置于所述第1上部杂质半导体层上，所述第2光检测元件具有：第2下部电极层，被配置于所述基板上；第2下部杂质半导体层，在所述第2下部电极层上覆盖所述第2下部电极层而配置，包含所述第1杂质半导体；第2本征半导体层，被配置于所述第2下部杂质半导体层上；第2上部杂质半导体层，被配置于所述第2本征半导体层上，包含所述第2杂质半导体；和第2上部电极层，被配置于所述第2上部杂质半导体层上。
根据本公开的光检测装置，在光检测装置的制造工序中，由于位于非有效区域的像素部中所具备的第2本征半导体层的干式蚀刻工序中的蚀刻速率低，因此，即使在蚀刻了蚀刻速率快的有效区域的像素部的第1本征半导体层以及第1下部杂质半导体层后，蚀刻集中在有效区域的第1下部电极层，非有效区域的像素部的蚀刻速率进一步降低，也由于第2下部电极层被第2下部杂质半导体层覆盖，因此蚀刻不再集中在第2下部电极层。其结果，蚀刻集中在非有效区域中的靠近有效区域的部位的像素部，对非有效区域中的远离有效区域的部位的像素部的蚀刻不再变得不充分。即，对非有效区域的像素部的整体的蚀刻被均匀化。因此，不会使第2下部杂质半导体层以及第2本征半导体层的蚀刻残余产生，能抑制光检测装置的制造工序中的成品率的降低。
以上详细说明了本公开的实施方式，此外，本公开并不限定于上述的实施方式，能在不脱离本公开的要旨的范围内进行种种变更、改良等。能将分别构成上述各实施方式的全部或一部分适当地在不矛盾的范围内组合，这点不言自明。
符号说明
1 基板
2 栅极线
3 栅极绝缘层
4a 源极电极
4b 漏电极
5 蚀刻阻止层
6a 第1半导体层
6b 第2半导体层
7 第1钝化层
8 绝缘层
9 下部电极层
9a 第1下部电极层
9b 第2下部电极层
10 下部杂质半导体层
10a 第1下部杂质半导体层
10b 第2下部杂质半导体层
11 本征半导体层
11a 第1本征半导体层
11b 第2本征半导体层
12 上部杂质半导体层
12a 第1上部杂质半导体层
12b 第2上部杂质半导体层
13 上部电极层
13a 第1上部电极层
13b 第2上部电极层
14 第2钝化层
15 第3电极层
16 偏压线
17 第3钝化层
20 下部接触孔
20a 绝缘性填充材料
21 凹部
22 上部接触孔
30 光检测元件
30a 第1光检测元件
30b、30b1 第2光检测元件
31 TFT
32 源极信号线
33 光
35 钝化层
40 像素部
40b 虚设的像素部
48 栅极信号线駆動回路
50 有效区域
51 非有效区域。

Claims (16)

1.一种光检测装置，包含：
基板；
多个像素部，在所述基板上在行方向以及列方向上排列并配设成矩阵状；
第1光检测元件，是所述多个像素部之中、在所述基板上位于用在光检测中的有效区域内的像素部中所具备的；和
第2光检测元件，是所述多个像素部之中、在所述基板上位于包围所述有效区域的不用在光检测中的非有效区域内的像素部中所具备的，
所述第1光检测元件具有：
第1下部电极层，被配置于所述基板上；
第1下部杂质半导体层，在所述第1下部电极层上在俯视下被配置于所述第1下部电极层的内侧，包含第1杂质半导体；
第1本征半导体层，被配置于所述第1下部杂质半导体层上；
第1上部杂质半导体层，被配置于所述第1本征半导体层上，包含第2杂质半导体；和
第1上部电极层，被配置于所述第1上部杂质半导体层上，
所述第2光检测元件具有：
第2下部电极层，被配置于所述基板上；
第2下部杂质半导体层，在所述第2下部电极层上覆盖所述第2下部电极层而被配置，包含所述第1杂质半导体；
第2本征半导体层，被配置于所述第2下部杂质半导体层上；
第2上部杂质半导体层，被配置于所述第2本征半导体层上，包含所述第2杂质半导体；和
第2上部电极层，被配置于所述第2上部杂质半导体层上。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述第2本征半导体层覆盖所述第2下部杂质半导体层。
3.根据权利要求1或2所述的光检测装置，其中，
所述第1下部电极层的端面被设为与所述基板的配设所述像素部的面所成的角度为锐角的平缓的倾斜面。
4.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，
所述第1下部电极层的端面的所述角度为80°以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光检测装置，其中，
所述第1下部电极层包含铝。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光检测装置，其中，
所述第2下部电极层的端面被设为与所述基板的配设所述像素部的面所成的角度为锐角的平缓的倾斜面。
7.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，
所述第2下部电极层的端面的所述角度为45°以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光检测装置，其中，
所述第2下部电极层包含铝。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的光检测装置，其中，
所述第1上部电极层以及所述第2上部电极层是透明导体层。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的光检测装置，其中，
所述光检测装置还包含：
钝化层，位于所述第2下部电极层的外周部与所述第2本征半导体层的外周部之间，从所述第2本征半导体层的外周部突出到所述基板上。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的光检测装置，其中，
所述非有效区域设为包围所述有效区域的周围的全周。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的光检测装置，其中，
在所述基板上，所述第1下部电极层和所述第2下部电极层处于同层的位置，所述第1下部杂质半导体层和所述第2下部杂质半导体层处于同层的位置，所述第1本征半导体层和所述第2本征半导体层处于同层的位置，所述第1上部杂质半导体层和所述第2上部杂质半导体层处于同层的位置，所述第1上部电极层和所述第2上部电极层处于同层的位置。
13.根据权利要求1～11中任一项所述的光检测装置，其中，
在所述基板中的与所述第1光检测元件以及所述第2光检测元件所位于的面对置的位置，具备将辐射线波长变换成光的闪烁体，
所述第1光检测元件以及所述第2光检测元件检测从所述闪烁体输出的光。
14.根据权利要求12所述的光检测装置，其中，
所述辐射线是波长1pm～10nm的伦琴射线。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的光检测装置，其中，
位于所述非有效区域内的像素部是对位于所述有效区域内的像素部间接地进行检查的检查用的像素部。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的光检测装置，其中，
所述基板具有挠性。
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