DE102013110749B4 - Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für einen digitalen Röntgendetektor - Google Patents

Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für einen digitalen Röntgendetektor Download PDF

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Abstract

Ein Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für einen digitalen Röntgendetektor aufweisend:einen auf einem Substrat (1) ausgebildeten Dünnschichttransistor, wobei der Dünnschichttransistor mit einer Gate-Elektrode (2), einer Source-Elektrode (4b) und einer Drain-Elektrode (4a) vorgesehen ist,einen Zwischenschicht-Isolierungsfilm (7) über der gesamten Fläche des Substrats, wobei der Zwischenschicht-Isolierungsfilm ein Kontaktloch (6) auf der Source-Elektrode hat,eine erste Elektrode (8) einer Photodiode auf dem Zwischenschicht-Isolierungsfilm, so dass die erste Elektrode durch das Kontaktloch mit der Source-Elektrode des Dünnschichttransistors verbunden ist,eine auf der ersten Elektrode ausgebildete Halbleiterschicht (9), undeine zweite Elektrode (10) der Photodiode auf der Halbleiterschicht,wobei das Kontaktloch (6) in einem Bereich außerhalb eines von der Halbleiterschicht (9) bedeckten Bereichs angeordnet ist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen digitalen Röntgendetektor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat (engl. array substrate) für einen digitalen Röntgendetektor, um Leckströme (bzw. Streu- oder Verlustströme) zu reduzieren.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Im Allgemeinen ist ein Röntgenstrahl eine kurzwellige Strahlung, die leicht durch ein Objekt passiert und die Transmission (bzw. Durchlässigkeit) von Röntgenstrahlen wird in Abhängigkeit von einer Dichte des Objekts bestimmt. Das heißt, dass ein innerer Zustand des Objekts durch die Menge der durch das Objekt passierenden Röntgenstrahlen indirekt betrachtet werden kann.
  • Ein Röntgendetektor ist eine Vorrichtung, die eine Menge der durch das Objekt passierenden Röntgenstrahlen detektiert. Der Röntgendetektor detektiert die Transmission (bzw. Durchlässigkeit) von Röntgenstrahlen und zeigt einen inneren Zustand des Objekts durch eine Anzeigevorrichtung an. Der Röntgendetektor kann im Allgemeinen als ein medizinisches Inspektionsgerät (bzw. Untersuchungsgerät), ein zerstörungsfreies Inspektionsgerät oder dergleichen verwendet werden.
  • In letzter Zeit ist ein digitaler Röntgendetektor, der digitale Radiographie (nachfolgend als „DR“ bezeichnet) ohne Film nutzt, als Röntgendetektor weit verbreitet.
  • Jede Zelle einer Dünnschichttransistor-Matrix für einen digitalen Röntgendetektor weist eine Photodiode (PIN-Diode), die Röntgenstrahlen empfängt, diese in sichtbares Licht konvertiert und das sichtbare Licht in ein elektrisches Signal konvertiert, sowie einen Dünnschichttransistor, der unter der Photodiode ausgebildet ist und das elektrische Signal von der Photodiode zu einer Datenleitung ausgibt, auf.
  • 1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines allgemeinen digitalen Röntgendetektors veranschaulicht.
  • Wie in 1 gezeigt, weist der allgemeine digitale Röntgendetektor ein Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat 110, eine Bias-Versorgung 120, einen Gate-Treiber 130, einen Auslese-IC (bzw. eine integrierte Schaltung zum Auslesen) 150 (z.B. einen Auslese-IC-Baustein), eine Zeitsteuereinheit (bzw. Timing-Controller) 180 und eine Netzspannungsversorgung 190 auf.
  • Der Auslese-IC 150 weist einen Signal-Detektor 160 und einen Multiplexer 170 auf.
  • Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat 110 detektiert Röntgenstrahlen, die von einer Energiequelle ausgestrahlt wurden, konvertiert die detektierten Röntgenstrahlen in ein elektrisches Signal und gibt das elektrische Signal aus. Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat 110 weist eine Mehrzahl von Gate-Leitungen (GL), eine Mehrzahl von Daten-Leitungen (DL), die in einer vertikalen Richtung zu den Gate-Leitungen (GL) angeordnet sind, um entsprechende Zellbereiche zu definieren, und eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Pixeln (P) auf, die durch die Gate-Leitungen und die Daten-Leitungen in einer MatrixForm in den entsprechenden Zellbereichen angeordnet sind.
  • Jedes lichtempfindliche Pixel (P) weist eine Photodiode (PD), die Röntgenstrahlen detektiert und ein Detektionssignal, z.B. eine Photodetektionsspannung, ausgibt, sowie wenigstens eine Schaltvorrichtung zur Übertragung des von der Photodiode (PD) als Antwort auf einen Gate-Impuls ausgegebenen Detektionssignals auf. Nachfolgend wird eine Ausführungsform, in der die Schaltvorrichtung ein Transistor ist, beschrieben.
  • Die Photodiode (PD) erfasst (bzw. tastet ab) Röntgenstrahlen, die von einer Energiequelle 10 ausgestrahlt wurden und gibt das erfasste (bzw. abgetastete) Signal als ein Detektionssignal aus. Die Photodiode (PD) ist eine Vorrichtung, die einfallendes Licht durch den photoelektrischen Effekt in ein elektrisches Detektionssignal konvertiert, und ist zum Beispiel eine PIN-Diode (mit einer Struktur einschließlich einer p-Halbleiterschicht, einer intrinsischen(i) Halbleiterschicht (bzw. einer Halbleiterschicht mit intrinsischer Leitfähigkeit z.B. eine undotierte Halbleiterschicht) und einer n-Halbleiterschicht, die in dieser Reihenfolge laminiert sind).
  • Die Bias-Versorgung 120 legt durch eine Mehrzahl von Bias-Leitungen (BL) eine Ansteuerspannung an. Die Bias-Versorgung 120 kann eine vorbestimmte Spannung an die Photodiode (PD) anlegen, oder wahlweise einen umgekehrten Bias (bzw. Sperrspannung) oder einen Vorwärts-Bias (bzw. Vorwärtsspannung) daran anlegen.
  • Der Gate-Treiber 130 legt sequenziell durch die Gate-Leitungen (GL) Gate-Impulse mit einem Gate-EIN-Spannungspegel an. Außerdem kann der Gate-Treiber 130 Reset-Impulse mit einem Gate-EIN-Spannungspegel an eine Mehrzahl von Reset-Leitungen (RL) anlegen. Der Gate-EIN-Spannungspegel ist ein Spannungspegel, der Transistoren der lichtempfindlichen Pixel (P) einschaltet. Die Transistoren der lichtempfindlichen Pixel (P) können als Antwort auf den Gate-Impuls oder den Reset-Impuls eingeschaltet werden.
  • Das von der Photodiode (PD) als Antwort auf den Gate-Impuls ausgegebene Detektionssignal wird durch die Daten-Leitungen (DL) dem Auslese-IC 150 zugeführt. Der Gate-Treiber 130 kann in einer IC-Form an einer Seite des Dünnschichttransistor-Matrixsubstrats 110 montiert sein oder durch ein Dünnschichtverfahnren (engl. thin film process) auf einem Substrat wie dem Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat 110 ausgebildet sein.
  • Der Auslese-IC 150 liest das Detektionssignal aus, das von dem eingeschalteten Transistor als Antwort auf den Gate-Impuls ausgegeben wird. Der Auslese-IC 150 liest ein Detektionssignal aus, welches von dem lichtempfindlichen Pixel P in einem Offset-Auslesebereich ausgegeben wird, um ein Offset-Bild auszulesen, und liest einen Röntgen-Auslesebereich aus, um ein Detektionssignal nach einer Röntgenbestrahlung auszulesen.
  • Der Auslese-IC 150 kann einen Signal-Detektor 160 und einen Multiplexer 170 aufweisen.
  • Der Signal-Detektor 160 weist eine Mehrzahl von Verstärkungseinheiten auf, die den Daten-Leitungen (DL) eins zu eins entsprechen, und jede Verstärkungseinheit weist einen Verstärker (OP), einen Kondensator (CP) und eine Reset-Einrichtung (SW) auf.
  • Die Zeitsteuereinheit 180 generiert ein StartSignal (STV), ein Takt-Signal (CPV) oder dergleichen und gibt dieses zum Gate-Treiber 130 aus, um den Betrieb des Gate-Treibers 130 zu steuern. Außerdem generiert die Zeitsteuereinheit 180 ein Auslese-Steuerungssignal (ROC), ein Auslese-Taktsignal (CLK) oder dergleichen und gibt dieses zum Auslese-IC 150 aus, um den Betrieb des Auslese-ICs 150 zu steuern. Der Gate-Treiber 130 und der Auslese-IC 150 können unter Verwendung separater Takt-Signale betrieben werden.
  • Die Netzspannungsversorgung 190 versorgt durch die Netzspannungsleitungen (VDD) eine Netzspannung zu den lichtempfindlichen Pixeln (P).
  • Eine Einheitszellstruktur des Dünnschichttransistor-Matrixsubstrats für den Röntgendetektor wird nachfolgend beschrieben.
  • 2 ist eine Ansicht, die eine Schaltungsanordnung einer Einheitszelle eines konventionellen Dünnschichttransistor-Matrixsubstrats für digitale Röntgendetektoren veranschaulicht; 3 ist ein Grundriss, der die Einheitszelle des konventionellen Dünnschicht-Transistor-Matrixsubstrats für digitale Röntgendetektoren veranschaulicht, und 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I' der Einheitszelle des konventionellen Dünnschichttransistor-Matrixsubstrats für digitale Röntgenstrahlendetektoren.
  • Die Einheitszelle des konventionellen Dünnschichttransistor-Matrixsubstrates für digitale Röntgendetektoren beinhaltet eine Mehrzahl von Gate-Leitungen (GL), um ein Abtast-Signal zuzuführen, eine Mehrzahl von Daten-Leitungen (DL), die in einer Richtung vertikal zu den Gate-Leitungen (GL) angeordnet sind, um Daten auszugeben, eine Photodiode (PIN-Diode), die in den entsprechenden durch die Gate-Leitungen und die Daten-Leitungen definierten Zellbereichen ausgebildet ist, um eine photoelektrische Konversion durchzuführen, einen Dünnschichttransistor (TFT), der an jeder Kreuzung zwischen den Gate-Leitungen (GL) und den Daten-Leitungen (DL) ausgebildet ist, um gemäß dem Abtast-Signal der Gate-Leitungen einzuschalten und das photoelektrisch in der Photodiode konvertierte Signal zu den Daten-Leitungen auszugeben, und eine Mehrzahl von Bias-Leitungen (BL), um eine Bias-Spannung (bzw. Vorspannung) an die Photodiode anzulegen.
  • Hier ist eine Source-Elektrode des Dünnschichttransistors mit einer ersten Elektrode der Photodiode in einem unteren Teil der Photodiode verbunden.
  • Die Querschnittstruktur einer solchen Einheitszelle wird unten erläutert.
  • Wie in 4 gezeigt, sind die Gate-Leitung (dargestellt durch „GL“ in den 2 und 3) und eine von der Gate-Leitung hervorstehende Gate-Elektrode 2 auf einem Substrat 1 gebildet, und ein Gate-Isolierungsfilm 3 ist über der gesamten Fläche der Gate-Elektrode 2 gebildet.
  • Außerdem ist eine aktive Schicht 5 auf der Gate-Isolierungsschicht 3 in einem oberen Teil der Gate-Elektrode 2 ausgebildet, und eine Drain-Elektrode 4a und eine Source-Elektrode 4b sind an beiden Seiten der aktiven Schicht 5 ausgebildet, um den Dünnschichttransistor zu bilden.
  • Ein erster Zwischenschicht-Isolierungsfilm (bzw. Trennschicht-Isolierungsfilm) 7 ist über der gesamten Fläche des Substrats einschließlich der Drain-Elektrode 4a und der Source-Elektrode 4b ausgebildet, und der erste, auf der Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors angeordnete Zwischenschicht-Isolierungsfilm 7 ist selektiv entfernt, um ein erstes Kontaktloch (bzw. Kontaktierungsöffnung) 6 zu bilden.
  • Eine erste Elektrode 8 der Photodiode ist so auf dem ersten Zwischenschicht-Isolierungsfilm 7 ausgebildet, dass diese durch das erste Kontaktloch 6 mit der Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors verbunden ist, eine Halbleiterschicht 9 mit einer p-Halbleiterschicht, einer intrinsischen Halbleiterschicht und einer n-Halbleiterschicht ist auf der ersten Elektrode 8 ausgebildet, und eine zweite Elektrode 10 der Photodiode ist auf der Halbleiterschicht 9 ausgebildet.
  • Ein zweiter Zwischenschicht-Isolierungsfilm 11 ist auf dem ersten Zwischenschicht-Isolierungsfilm 7 ausgebildet, welcher über der gesamten Fläche des mit der zweiten Elektrode 10 der Photodiode vorgesehenen Substrates angeordnet ist; der erste und zweite Zwischenschicht-Isolierungsfilm 7 und 11, welche auf der Drain-Elektrode 4a des Dünnschichttransistors angeordnet sind, sind selektiv entfernt, um ein zweites Kontaktloch 16 zu bilden, und der zweite, über der zweiten Elektrode 10 der Photodiode angeordnete Zwischenschicht-Isolierungsfilm 11 ist selektiv entfernt, um ein drittes Kontaktloch 17 zu bilden.
  • Eine Daten-Leitung 12 (DL), die durch das zweite Kontaktloch 16 mit der Drain-Elektrode 4a des Dünnschichttransistors verbunden ist, ist auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierungsfilm 11 ausgebildet, eine Lichtabschirmungsschicht 13 ist in einem oberen Teil eines Kanalbereiches des Dünnschichttransistors ausgebildet, und eine Bias-Leitung 14 (BL) ist ausgebildet, welche durch das dritte Kontaktloch 17 mit der zweiten Elektrode 10 der Photodiode verbunden ist. Außerdem ist ein Schutzfilm 15 über der gesamten Fläche des Substrates ausgebildet.
  • Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist das erste Kontaktloch 6, um die erste Elektrode 8 der Photodiode mit der Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors zu verbinden, unter der Photodiode ausgebildet.
  • Das konventionelle Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für einen digitalen Röntgendetektor mit dieser Konfiguration arbeitet wie folgt.
  • Wenn nämlich Röntgenstrahlen ausgestrahlt werden, fließt ein Strom in der Photodiode in Abhängigkeit von der Lichtmenge, die einer Intensität der Röntgenstrahlen entspricht, und wenn ein Abtast-Signal (z.B. hohe Gate-Spannung bzw. Gate-Hoch-Spannung) an die Gate-Leitung angelegt wird, schaltet sich der Dünnschichttransistor ein und gibt ein optisches Signal durch die Daten-Leitung aus.
  • Allerdings hat das konventionelle Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für einen digitalen Röntgendetektor mit dieser Konfiguration die folgenden Probleme.
  • Der allgemeine digitale Röntgendetektor würde ein Fließen des Stromes in der Photodiode in einem dunklen Zustand verhindern, wenn dieser eine ideale Struktur hätte. Jedoch fließt in einem dunklen Zustand ein Dunkel-Strom.
  • Folglich haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, warum ein Dunkel-Strom in einem dunklen Zustand fließt.
  • Durch das kausale Analyseergebnis zeigt sich, dass wenn das Kontaktloch 6, um die Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors mit der ersten Elektrode 8 der Photodiode zu verbinden, einen großen Neigungswinkel aufweist, der Leckstrom sich erhöht und der Leckstrom sich proportional zu der Anzahl der Kontaktlöcher erhöht.
  • Im Allgemeinen ist das Kontaktloch, um die Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors mit der ersten Elektrode 8 der Photodiode zu verbinden, durch Trockenätzen gebildet, und der Neigungswinkel des Kontaktloches verändert sich in Abhängigkeit von einer Dicke des Zwischenschicht-Isolierungsfilms und einem Durchmesser des Kontaktloches. Außerdem zeigt sich, dass der Leckstrom sich in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel des Kontaktloches ändert, und es kann als ein Ergebnis der Messung von Leckströmen bei einem vorbestimmten Winkel der Kontaktlöcher der Schluss gezogen werden, dass der Leckstrom nicht durch die Anzahl der Kontaktlöcher beeinflusst wird.
  • 5 ist ein Graph, der Leckstrom-Messergebnisse zeigt, wenn die Anzahl der Kontaktlöcher 1, 4, 16 und 36 beträgt, und ein Neigungswinkel der Kontaktlöcher vorbestimmt ist.
  • Allerdings hat das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für digitale Röntgendetektoren ein niedriges Integrationsniveau, welches nicht ausreichend ist, um den Neigungswinkel des Kontaktloches auf ein vorbestimmtes Niveau zu reduzieren.
  • Außerdem werden Leckstrom-Eigenschaften in Abhängigkeit von den entsprechenden Einheitszellen verändert, wenn Belichtungs-(bzw. Bestrahlungs-) und Ätz-Prozesse zum Bilden des Kontaktloches über die gesamte Fläche des Dünnschichttransistor-Matrixsubstrates unter teilweise unterschiedlichen Bedingungen statt unter gleichen Bedingungen durchgeführt werden. Folglich wird die Zuverlässigkeit des Röntgendetektors verschlechtert.
  • Außerdem werden die Eigenschaften der Photodiode aufgrund einer Source/Drain-Elektroden-Abstufung (bzw. einer Source-Drain-Elektroden-Stufe oder eines Source/Drain-Elektroden-Absatzes) des Dünnschichttransistors verändert, weil das Kontaktloch, um die Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors mit der ersten Elektrode 8 der Photodiode zu verbinden, in einem unteren Teil der Photodiode ausgebildet ist.
  • US 2008 / 0 245 968 A1 betrifft die Verwendung von zwei asymmetrischen Leuchtstoffschirmen in einem digitalen radiografischen Flachbild-Bilddetektorarray zur Verbesserung der Bildqualität.
  • US 2005 / 0 146 648 A1 betrifft eine Dünnschichttransistorstruktur mit einer Abgeschirmter-Übergang-Struktur, um die Datenleitungskapazität zu verringern und einen niedrigen Leckstrom des Dünnschichttransistors im ausgeschalteten Zustand aufrechtzuerhalten, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern und die Dosierung der elektromagnetischen Strahlung für die Bildgebung zu reduzieren.
  • Kurze Erläuterung der Erfindung
  • Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung auf ein Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für digitale Röntgendetektoren gerichtet, das im Wesentlichen ein oder mehrere Probleme aufgrund der Beschränkungen und Nachteile der verwandten Technik vermeidet.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für digitale Röntgendetektoren bereitzustellen, das im Stande ist, einen Leckstrom (Dunkel-Strom) einer Photodiode des digitalen Röntgendetektors zu reduzieren, indem ein Kontaktloch ausgebildet wird, um eine Source-Elektrode eines Dünnschichttransistors mit einer ersten Elektrode der Photodiode an einer Außenseite der Photodiode statt an einem unteren Teil der Photodiode zu verbinden.
  • Zusätzliche Vorteile, Ziele und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der Beschreibung, die folgt, dargelegt und werden zum Teil dem Fachmann bei der Prüfung des Nachfolgenden deutlich oder können aus der Anwendung der Erfindung gelernt werden. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung können durch die Struktur, die insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen hiervon sowie den angehängten Zeichnungen herausgestellt sind, realisiert und erreicht werden.
  • Um diese Ziele und andere Vorteile zu erreichen und gemäß dem Zweck der Erfindung, wie hierin enthalten und allgemein beschrieben, wird ein Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für einen digitalen Röntgendetektor auf: einen Dünnschichttransistor, der mit einer Gate-Elektrode, einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode vorgesehen ist, wobei der Dünnschichttransistor auf einem Substrat ausgebildet ist, einen Zwischenschicht-Isolierungsfilm über der gesamten Fläche des Substrats, wobei der Zwischenschicht-Isolierungsfilm ein Kontaktloch auf der Source-Elektrode hat, eine erste Elektrode einer Photodiode auf dem Zwischenschicht-Isolierungsfilm, so dass die erste Elektrode durch das Kontaktloch mit der Source-Elektrode des Dünnschichttransistors verbunden ist, eine Halbleiterschicht auf der ersten Elektrode, und eine zweite Elektrode der Photodiode auf der Halbleiterschicht, wobei das Kontaktloch in einem Bereich außerhalb eines von der Halbleiterschicht bedeckten Bereichs angeordnet ist.
  • Die Halbleiterschicht und die zweite Elektrode können so ausgebildet sein, dass sie die Source-Elektrode des Dünnschichttransistors nicht überlappen (bzw. überdecken).
  • Es sollte verstanden werden, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung exemplarisch und zur Verdeutlichung sind, und dazu beabsichtigt sind, um weitere Erläuterungen der Erfindung, wie sie beansprucht wird, bereitzustellen.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung bereitzustellen, und die mit einbezogen sind und einen Teil dieser Beschreibung bilden, veranschaulichen exemplarische Ausführungsformen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Grundprinzipien der Erfindung zu erklären. Es zeigen:
    • 1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration (bzw. Anordnung) eines allgemeinen digitalen Röntgendetektors veranschaulicht.
    • 2 ist eine Ansicht, die eine Schaltungsanordnung einer Einheitszelle eines konventionellen Dünnschichttransistor-Matrixsubstrates für digitale Röntgendetektoren veranschaulicht.
    • 3 ist ein Grundriss, der die Einheitszelle des konventionellen Dünnschichttransistor-Matrixsubstrates für digitale Röntgendetektoren veranschaulicht.
    • 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I' der Einheitszelle von dem konventionellen Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für digitale Röntgendetektoren, die in 3 gezeigt ist.
    • 5 ist ein Graph, der Leckstrom-Messergebnisse zeigt, wenn die Anzahl der Kontaktlöcher 1, 4, 16 und 36 beträgt, und ein Neigungswinkel der Kontaktlöcher vorbestimmt ist.
    • 6 ist ein Grundriss, der eine Einheitszelle eines Dünnschichttransistor-Matrixsubstrates für digitale Röntgendetektoren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
    • 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II' der Einheitszelle des Dünnschichttransistor-Matrixsubstrates für einen digitalen Röntgendetektor, die in 6 gezeigt ist.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wenn möglich, werden dieselben Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teil zu bezeichnen.
  • Nachfolgend wird das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für digitale Röntgendetektoren gemäß der vorliegenden Erfindung im Einzelnen mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
  • Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für digitale Röntgendetektoren gemäß der vorliegenden Erfindung wird im näheren Einzelnen mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
  • 6 ist ein Grundriss, der eine Einheitszelle eines Dünnschichttransistor-Matrixsubstrates für digitale Röntgendetektoren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II' der Einheitszelle des Dünnschichttransistor-Matrixsubstrates für digitale Röntgendetektoren, die in 6 gezeigt ist.
  • Die Einheitszelle des Dünnschichttransistor-Matrixsubstrates für digitale Röntgendetektoren weist eine Mehrzahl von Gate-Leitungen (GL), um ein Abtast-Signal zuzuführen, eine Mehrzahl von Daten-Leitungen (DL), die in einer vertikalen Richtung zu den Gate-Leitungen (GL) angeordnet sind, um Daten auszugeben, eine Photodiode (PIN-Diode), die in jedem der durch die Gate-Leitungen und Daten-Leitungen definierten Zellbereiche ausgebildet sind, um photoelektrische Konversion durchzuführen, einen Dünnschichttransistor (TFT), der an jeder der Kreuzungen zwischen den Gate-Leitungen (GL) und den Daten-Leitungen (DL) ausgebildet ist, um gemäß dem Abtast-Signal der Gate-Leitung einzuschalten und das photoelektrische Konversionssignal von der Photodiode zu den Daten-Leitungen auszugeben, sowie eine Mehrzahl von Bias-Leitungen (BL), um eine Bias-Spannung (bzw. Vorspannung) an die Photodiode anzulegen, auf.
  • Eine Source-Elektrode des Dünnschichttransistors ist mit einer ersten Elektrode der Photodiode an einer Außenseite der Photodiode verbunden.
  • Die Querschnittstruktur einer solchen Einheitszelle wird unten erläutert.
  • Wie in 7 gezeigt, sind die Gate-Leitung (dargestellt durch „GL“ in 6) und eine von der Gate-Leitung hervorstehende Gate-Elektrode 2 auf einem Substrat 1 ausgebildet, und ein Gate-Isolierungsfilm 3 ist über einer gesamten Fläche des Substrates 1 einschließlich der Gate-Elektrode 2 ausgebildet.
  • Außerdem ist eine aktive Schicht 5 auf dem Gate-Isolierungsfilm 3 über der Gate-Elektrode 2 ausgebildet, und eine Drain-Elektrode 4a und eine Source-Elektrode 4b sind an beiden Seiten der aktiven Schicht 5 ausgebildet, um den Dünnschichttransistor zu bilden.
  • Ein erster Zwischenschicht-Isolierungsfilm 7 ist über der gesamten Fläche des Substrats einschließlich der Drain-Elektrode 4a und der Source-Elektrode 4b ausgebildet, und der erste, auf der Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors angeordnete Zwischenschicht-Isolierungsfilm 7 ist selektiv entfernt, um ein erstes Kontaktloch 6 zu bilden.
  • Eine erste Elektrode 8 der Photodiode ist auf dem ersten Zwischenschicht-Isolierungsfilm 7 ausgebildet, so dass diese durch das erste Kontaktloch 6 mit der Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors verbunden ist; eine Halbleiterschicht 9 mit einer p-Halbleiterschicht, einer intrinsischen Halbleiterschicht und einer n-Halbleiterschicht ist auf der ersten Elektrode 8 ausgebildet, und eine zweite Elektrode 10 der Photodiode ist auf der Halbleiterschicht 9 ausgebildet.
  • Hier sind die Halbleiterschicht 9 und die zweite Elektrode 10 nicht über dem ersten Kontaktloch 6 ausgebildet. Das heißt, dass wie in 6 gezeigt, die Halbleiterschicht 9 und die zweite Elektrode 10 so in einem Pixelbereich ausgebildet sind, dass diese nicht die Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors überlappen (bzw. überdecken).
  • Ein zweiter Zwischenschicht-Isolierungsfilm 11 ist auf dem ersten Zwischenschicht-Isolierungsfilm 7 ausgebildet, welcher über der gesamten Fläche des mit der zweiten Elektrode 10 der Photodiode vorgesehenen Substrates angeordnet ist; der erste und zweite Zwischenschicht-Isolierungsfilm 7 und 11, welche auf der Drain-Elektrode 4a des Dünnschichttransistors angeordnet sind, sind selektiv entfernt, um ein zweites Kontaktloch 16 zu bilden, und der zweite, über der zweiten Elektrode 10 der Photodiode angeordnete Zwischenschicht-Isolierungsfilm 11 ist selektiv entfernt, um ein drittes Kontaktloch 17 zu bilden.
  • Eine Daten-Leitung 12 (DL), die durch das zweite Kontaktloch 16 mit der Drain-Elektrode 4a des Dünnschichttransistors verbunden ist, ist auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierungsfilm 11 ausgebildet; eine Lichtabschirmungsschicht 13 ist über einem Kanalbereich des Dünnschichttransistors ausgebildet, und eine durch das dritte Kontaktloch 17 mit der zweiten Elektrode 10 der Photodiode verbundene Bias-Leitung 14 (BL) ist ausgebildet. Außerdem ist ein Schutzfilm 15 über der gesamten Fläche des Substrates ausgebildet.
  • Wie in den 6 und 7 gezeigt, ist das erste Kontaktloch 6, um die erste Elektrode 8 der Photodiode mit der Source-Elektrode 4b des Dünnschichttransistors zu verbinden, an einer Außenseite der Photodiode statt in einem unteren Teil der Photodiode ausgebildet.
  • Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für digitale Röntgendetektoren mit dieser Konfiguration (bzw. Anordnung) hat die folgenden Vorteile.
  • Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für digitale Röntgendetektoren kann einen Leckstrom (Dunkel-Strom) der Photodiode von dem digitalen Röntgendetektor reduzieren, obwohl ein Neigungswinkel des Kontaktloches nicht auf ein vorbestimmtes Niveau oder niedriger reduziert ist, weil das Kontaktloch, um die Source-Elektrode des Dünnschichttransistors mit der ersten Elektrode der Photodiode zu verbinden, an einer Außenseite der Photodiode statt an einem unteren Teil der Photodiode ausgebildet ist.
  • Außerdem sind die Leckstrom-Eigenschaften gleichförmig und die Zuverlässigkeit des Röntgendetektors ist folglich verbessert, weil das Kontaktloch an der Außenseite der Photodiode ausgebildet ist, obwohl der Belichtungs-(bzw. Bestrahlungs-) und Ätz-Prozess zum Bilden des Kontaktloches verändert sind. Da das Kontaktloch an der Außenseite der Photodiode ausgebildet ist, obwohl eine Position der Source-Elektrode des Dünnschichttransistors verändert ist, wird außerdem eine Größe der Source-Elektrode reduziert und Schwankungen bzw. Änderungen in den Eigenschaften der Photodiode, die durch eine Stufe (bzw. Absatz) der Source-Elektrode verursacht werden, werden folglich verhindert.

Claims (8)

  1. Ein Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für einen digitalen Röntgendetektor aufweisend: einen auf einem Substrat (1) ausgebildeten Dünnschichttransistor, wobei der Dünnschichttransistor mit einer Gate-Elektrode (2), einer Source-Elektrode (4b) und einer Drain-Elektrode (4a) vorgesehen ist, einen Zwischenschicht-Isolierungsfilm (7) über der gesamten Fläche des Substrats, wobei der Zwischenschicht-Isolierungsfilm ein Kontaktloch (6) auf der Source-Elektrode hat, eine erste Elektrode (8) einer Photodiode auf dem Zwischenschicht-Isolierungsfilm, so dass die erste Elektrode durch das Kontaktloch mit der Source-Elektrode des Dünnschichttransistors verbunden ist, eine auf der ersten Elektrode ausgebildete Halbleiterschicht (9), und eine zweite Elektrode (10) der Photodiode auf der Halbleiterschicht, wobei das Kontaktloch (6) in einem Bereich außerhalb eines von der Halbleiterschicht (9) bedeckten Bereichs angeordnet ist.
  2. Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht und die zweite Elektrode nicht die Source-Elektrode des Dünnschichttransistors überlappen.
  3. Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat nach Anspruch 1, wobei die Source-Elektrode des Dünnschichttransistors mit der ersten Elektrode (8) der Photodiode an einer Außenseite der Photodiode verbunden ist.
  4. Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (8) sich jenseits eines Randbereichs der Halbleiterschicht (9) erstreckt.
  5. Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht (9) lateral versetzt gegenüber dem Kontaktloch (6) angeordnet ist.
  6. Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Bias-Leitung zum Anlegen einer Bias-Spannung an die Photodiode.
  7. Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat nach Anspruch 1, wobei die Photodiode eine PIN-Diode zum empfangen von Röntgenstrahlung aufweist.
  8. Das Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode (10) nicht das Kontaktloch überlappt.
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