DE102018133407A1 - Röntgenstrahlendetektor-vorrichtung - Google Patents

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DE102018133407A1
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Shi Hyung park
Moon Soo Kang
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Abstract

Eine Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) weist in einem Beispiel einen Schaltabschnitt (102) und einen Fotodetektorabschnitt (101), der mit dem Schaltabschnitt (102) verbunden ist, auf. Der Fotodetektorabschnitt (101) weist eine untere Elektrode (106), einen Halbleiterbereich (207), der über der unteren Elektrode (206) ausgebildet ist, und eine obere Elektrode (208a), die über dem Halbleiterbereich (207) ausgebildet ist, auf. Die Fläche der oberen Elektrode (208a) ist kleiner als die Fläche einer oberen Oberfläche des Halbleiterbereichs (207).

Description

  • QUERVERWEIS AUF BEZOGENE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nummer 10-2017-0181488 , eingereicht am 27. Dezember 2017 in der Republik von Korea.
  • HINTERGRUND
  • Gebiet
  • Beispielhafte Ausführungsformen betreffen eine Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Gemäß der Röntgenstrahlendiagnose-Verfahren, die weit verbreitet in medizinischen Anwendungen verwendet werden, wird ein Bild unter Verwendung eines Röntgenstrahlendetektionsfilms aufgenommen und es muss eine vorgegebene Zeitdauer für das Drucken des Films genommen werden, um das Ergebnis der Bildaufnahme zu erhalten.
  • Jüngst jedoch, aufgrund der schnellen Entwicklung der Halbleitertechnologie, wurden Forschung und Entwicklung bezüglich digitaler Röntgenstrahlendetektoren (DXDs) unter Verwendung von Dünnfilmtransistoren (TFTs) vorgenommen. Derartige digitale Röntgenstrahlendetektoren können ein Ergebnis einer Diagnose in Echtzeit bereitstellen, sobald ein Röntgenstrahlenbild aufgenommen wird, da die TFTs als Schaltvorrichtungen verwendet werden.
  • Im Allgemeinen sind Röntgenstrahlendetektoren digitale Röntgenstrahlendetektoren vom Direkt-Typ, die ein Bild mittels Erfassens eines elektrischen Stroms innerhalb eines Paneels realisieren. Ein digitaler Röntgenstrahlendetektor vom Direkt-Typ weist eine transparente Elektrode auf, die auf einer amorphem Selen(Se)-Schicht ausgebildet ist, die auf der obersten Schicht eines TFT-Anordnung-Substrats ausgebildet ist. Eine Pixelelektrode des TFTs kann eine Menge des Stroms detektieren, die zu einem Grad von Ladungen korrespondiert, die die Se-Schicht empfängt. Zusätzlich verwendet der digitale Röntgenstrahlendetektor vom Direkt-Typ eine p-intrinsisch-n(PIN)-Diode. Bei dem digitalen Röntgendetektor vom Direkt-Typ kann eine Zunahme des Leckstroms der PIN-Diode die Qualität der Bilder verschlechtern.
  • Bei der PIN-Diode ist eine Elektrodenkonfiguration derselben sensitiv bezüglich Leckstromeigenschaften. Insbesondere kann ein elektrisches Feld signifikant variieren abhängig von der Neigungsform der Seitenwände der PIN-Diode. Wenn sich die Neigungsform der Seitenwände der PIN-Diode verändert, können unterschiedliche Mengen Leckstrom durch die PIN-Diode fließen. Dies kann folglich ungleichmäßige Anzeigebilder erzeugen, wodurch die Qualität der ausgegebenen Bilder verschlechtert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG
  • Verschiedene Aspekte der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung bereit, die in der Lage ist, einen Leckstrom einer p-intrinsische-n (PIN)-Diode auf einem vorgegebenen Niveau zu halten, wodurch verhindert wird, dass die Bildqualität abnimmt, oder wodurch die Bildqualität verbessert wird.
  • Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bereit. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung einen Schaltabschnitt und einen Strahlendetektionsabschnitt, der mit dem Schaltabschnitt verbunden ist, aufweisen. Der Strahlendetektionsabschnitt weist eine untere Elektrode, einen Halbleiterbereich, der über der unteren Elektrode ausgebildet ist, und eine obere Elektrode, die über dem Halbleiterbereich ausgebildet ist, auf. Die Fläche der oberen Elektrode ist kleiner als die Fläche einer oberen Oberfläche des Halbleiterbereichs.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein äußerer Rand der oberen Elektrode, die über dem Halbleiterbereich ausgebildet ist, näher an einem Zentrum des Halbleiterbereichs angeordnet als an einem äußeren Rand des Halbleiterbereichs.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen stimmt eine erste Länge zwischen dem äußeren Rand der oberen Elektrode und dem äußeren Rand des Halbleiterbereichs mit einer Höhe des Halbleiterbereichs über ein.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Wert, der erhalten wird mittels Teilens einer ersten Länge zwischen dem äußeren Rand der oberen Elektrode und dem äußeren Rand des Halbleiterbereichs durch eine Höhe des Halbleiterbereichs, in einem Bereich von ungefähr 1/1,2 bis 1/0,8.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen weist der Schaltabschnitt einen Transistor auf, der eine Sourceelektrode, eine Gateelektrode und eine Drainelektrode aufweist, und die untere Elektrode ist mit der Sourceelektrode oder der Drainelektrode des Transistors verbunden.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen weist der Schaltabschnitt einen Transistor auf, der eine Sourceelektrode, eine Gateelektrode und eine Drainelektrode aufweist, wobei die Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung ferner aufweist: eine Datenleitungselektrode, die mit einer Datenleitung verbunden ist, die mit der Drainelektrode oder der Sourceelektrode des Transistors verbunden ist; und eine Vorspannungsleitungselektrode, die mit der oberen Elektrode und einer Vorspannungsleitung verbunden ist, wobei die Datenleitungselektrode und die Vorspannungsleitungselektrode das gleiche Material aufweisen.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen weist die Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung ferner einen Lichtabblockfilm auf, der an einer Position angeordnet ist, die die Gateelektrode des Schaltabschnitts überlappt.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen weist die Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung ferner auf: einen Vorspannungssteuerschaltkreis, der mit dem Strahlendetektorabschnitt verbunden ist und der dazu ausgebildet ist, eine Vorspannung an den Strahlendetektorabschnitt anzulegen; einen Gatesteuerschaltkreis, der dazu ausgebildet ist, den Schaltabschnitt anzuschalten mittels Anlegens eines Gatesignals an den Schaltabschnitt; und einen integrierten Ausleseschaltkreis, der dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf das Gatesignal mittels des Schaltabschnitts ein Ausgangssignal zu empfangen und ein Bildsignal zu erzeugen.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist die obere Elektrode eine transparente Elektrode.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Bereich eines oberen Abschnitts des Halbleiterbereichs mit der oberen Elektrode bedeckt und eine Seitenwand des Halbleiterbereichs erstreckt sich in Richtung der unteren Elektrode mit Bezug zu einer Vertikalen in einem Winkel, wie einem rechten Winkel, einem spitzen Winkel oder einem stumpfen Winkel.
  • Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist es möglich, den Leckstrom der PIN-Diode auf einem konstanten Niveau zu halten, wodurch bewirkt wird, dass das Auftreten des Leckstroms gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig ist.
  • Figurenliste
  • Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verstanden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
    • 1 ein Schaltkreisdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen veranschaulicht;
    • 2 eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des Strahlendetektorpixels veranschaulicht, der in der Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, verwendet wird;
    • 3A bis 3D Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines Strahlendetektorabschnitts gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen;
    • 4 einschließlich (a) bis (c) Querschnittsansichten, die Beispiele der Formen der PIN-Diode gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen;
    • 5 eine konzeptuelle Ansicht, die die Richtung von beispielhaften elektrischen Pfaden, die in der PIN-Diode gemäß beispielhaften Ausführungsformen auftreten, veranschaulicht;
    • 6A bis 6E Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines Strahlendetektorabschnitts gemäß beispielhafter Ausführungsformen veranschaulicht;
    • 7A und 7B sind Graphen, die jeweils ein elektrisches Feld repräsentieren, das mit Bezug auf die Neigung der Seitenwände einer PIN-Diode erzeugt wird;
    • 8A bis 8C sind Querschnittsansichten, die Beispiele der Form der PIN-Diode gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen;
    • 9 eine konzeptuelle Ansicht, die die Richtung von beispielhaften elektrischen Pfaden veranschaulicht, die in der PIN-Diode gemäß beispielhaften Ausführungsformen auftritt; und
    • 10 eine Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen der Höhe und der ersten Länge der PIN-Diode gemäß beispielhaften Ausführungsformen veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend wird im Detail Bezug genommen auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Über dieses Dokument hinweg sollte Bezug zu den Zeichnungen genommen werden, in denen gleiche Zahlen und Symbole verwendet werden, um gleiche oder ähnliche Komponenten zu kennzeichnen. In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Offenbarung werden die detaillierten Beschreibungen von bekannten Funktionen und Komponenten, die hierin aufgenommen sind, weggelassen, falls dadurch der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung unklar erscheinen könnte.
  • Es ist ferner zu verstehen, dass, während Begriffe wie „erster“, „zweiter“, „A“, „B“, „(a)“, und „(b)“ hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Begriffe lediglich dazu verwendet werden, ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Die Substanz, die Sequenz, die Reihenfolge oder Anzahl von derartigen Elementen ist nicht durch diese Begriffe beschränkt. Es ist zu verstehen, dass wenn auf ein Element Bezug genommen wird als „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element, dass es nicht nur „direkt verbunden oder gekoppelt mit“ dem anderen Element sein kann, sondern es kann auch über ein „dazwischen angeordnetes“ Element „indirekt verbunden oder gekoppelt mit“ dem anderen Element sein. Im gleichen Zusammenhang ist zu verstehen, dass, wenn auf ein Element Bezug genommen wird als „auf“ oder „unter“ einem anderen Element, kann es nicht nur direkt auf oder unter dem anderen Element angeordnet sein, sondern es kann auch mit einem dazwischen angeordneten Element indirekt auf oder unter dem anderen Element sein.
  • 1 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Alle Komponenten der Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung gemäß allen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind operativ gekoppelt und konfiguriert.
  • Bezugnehmend auf 1 weist eine Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung 100 einen Fotodetektorschaltkreis 110, einen Vorspannungssteuerschaltkreis 120, einen Gatesteuerschaltkreis 130 und einen integrierten Ausleseschaltkreis (IC) 140 auf.
  • Der Fotodetektorschaltkreis 110 kann Licht detektieren, das beim Empfangen von Röntgenstrahlen, die von einem Röntgenstrahlengenerator emittiert werden, mittels eines Szintillators erzeugt wird, und von dem detektierten Licht mittels photoelektrischer Konversion ein elektrisches Detektionssignal ausgeben. Der Fotodetektorschaltkreis 110 kann eine Mehrzahl von Fotodetektorpixeln P aufweisen, die in der Form einer Matrix angeordnet sind, jeweils benachbart zu Punkten, an denen eine Mehrzahl von Gateleitungen GL und eine Mehrzahl von Datenleitungen DL sich kreuzen. Die Mehrzahl der Gateleitungen GL und die Mehrzahl der Datenleitungen DL können sich schneiden, mehr ins Besondere in rechten Winkeln. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Obwohl der Fotodetektorschaltkreis 110 derart veranschaulicht ist, dass er beispielsweise sechzehn (16) Fotodetektorpixel P aufweist, die in vier Spalten und vier Zeilen angeordnet sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und die Anzahl der Fotodetektorpixel P und/oder deren Anordnung kann variiert werden.
  • Jedes der Fotodetektorpixel P kann aufweisen einen Fotodetektorabschnitt 101, der ein elektrisches Detektionssignal ausgibt, beispielsweise eine Fotodetektorspannung, mittels Detektierens von Licht, das in Reaktion auf die Röntgenstrahlen mittels des Szintillators erzeugt wird, und einen Schaltabschnitt 102, der das elektrische Detektionssignal überträgt, das von dem Fotodetektorabschnitt 101 in Reaktion auf ein Gatesignal ausgegeben wird, das mittels des Gatesteuerschaltkreises 130 ausgegeben wird.
  • Der Fotodetektorabschnitt 101 detektiert Licht, das mittels des Szintillators erzeugt wird, und gibt ein elektrisches Detektionssignal von dem detektierten Licht mittels photoelektrischer Konversion aus. Der Fotodetektorabschnitt 101 kann eine Vorrichtung aufweisen, die das einfallende Licht mittels eines fotoelektrischen Effekts in ein elektrisches Signal umwandelt. Zusätzlich kann der Fotodetektorabschnitt 101 eine p-intrinsische-n (PIN)-Diode aufweisen. Die PIN-Diode hat einen undotierten intrinsischen Halbleiterbereich zwischen einem p-Typ Halbleiterbereich und einem n-Typ Halbleiterbereich.
  • Der Schaltabschnitt 102 kann ein Detektionssignal übertragen, das von dem Fotodetektorabschnitt 101 ausgegeben wird. Der Schaltabschnitt 102 kann einen Transistor aufweisen, wobei eine Gateelektrode desselben mit einer Gateleitung aus der Mehrzahl von Gateleitungen GL elektrisch verbunden ist und eine Sourceelektrode desselben mit dem Auslese-IC 140 über eine Datenleitung aus der Mehrzahl von Datenleitungen DL elektrisch verbunden ist. Der Vorspannungssteuerschaltkreis 120 kann mit dem Fotodetektorabschnitt 101 elektrisch verbunden sein. Insbesondere kann der Vorspannungssteuerschaltkreis 120 über eine Mehrzahl von Vorspannungsleitungen BL eine Vorspannung an den Fotodetektorabschnitt 101 anlegen. Der Vorspannungssteuerschaltkreis 120 kann selektiv eine Rückwärts-Vorspannung oder eine Vorwärts-Vorspannung an den Fotodetektorabschnitt 101 anlegen.
  • Der Gatesteuerschaltkreis 130 kann sequenziell Gatesignale, die Gate-an-Spannungsniveaus haben, an die Mehrzahl von Gateleitungen GL anlegen. Der Schaltabschnitt 102 des Fotodetektorpixels P kann in Reaktion auf einen Gatepuls angeschaltet werden. Wenn ein Schaltabschnitt 102 angeschaltet wird, kann ein Detektionssignal, das von dem Fotodetektorabschnitt 101 ausgegeben wird, über den Schaltabschnitt 102 und eine Datenleitung DL in den Auslese-IC 140 eingegeben werden. Der Gatesteuerschaltkreis 130 kann als IC bereitgestellt werden, der auf einer Oberfläche des Fotodetektorschaltkreises 110 angeordnet ist, oder kann als Leiterplatte bereitgestellt werden, so wie der Fotodetektorschaltkreis 110, mittels Dünnfilm-Prozessierens.
  • Der Auslese-IC 140 kann ein Detektionssignal empfangen und ausgeben, das von dem Schaltabschnitt 102 ausgegeben wird, der in Reaktion auf ein Gatesignal angeschaltet wird. Der Auslese-IC 140 kann das Detektionssignal lesen und zu einer Signalverarbeitungsvorrichtung übertragen, welche wiederum das Detektionssignal digitalisieren und ausgeben kann. Das digitalisierte Detektionssignal kann einer separaten Anzeigevorrichtung als ein Bildsignal zugeführt werden.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Fotodetektorpixels P veranschaulicht, der in der Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung, die in 1 veranschaulicht ist, verwendet wird.
  • Bezugnehmend auf 2 kann das Fotodetektorpixel P angeordnet sein in einem Pixelbereich aus einer Mehrzahl von Pixelbereichen, die durch die Kreuzungen der Datenleitungen DL und der Gateleitungen GL vorgegeben sind, die auf dem Fotodetektorschaltkreis 110 der Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung 100 angeordnet sind. Jedes der Fotodetektorpixel P kann aufweisen einen Fotodetektorabschnitt 101, der ein fotoelektrisches Signal in ein elektrisches Signal konvertiert, und einen Schaltabschnitt 102, der eine Schaltoperation durchführt, um den Fotodetektorabschnitt 101 zu steuern. Zusätzlich kann der Fotodetektorabschnitt 101 eine PIN-Diode 206, 207 und 208a aufweisen, während der Schaltabschnitt 102 einen Dünnfilmtransistor (TFT) 201, 203, 204a und 204b aufweisen kann.
  • Der TFT 201, 203, 204a und 204b kann aufweisen eine Gateelektrode 201, die mit einer Gateleitung GL aus der Mehrzahl von Gateleitungen GL verbunden ist, eine aktive Schicht 203, die auf der Gateelektrode 201 angeordnet ist, eine Sourceelektrode 204a, die ein Ende der aktiven Schicht 203 mit einer Datenleitungselektrode 210a verbindet, die mit einer Datenleitung DL aus der Mehrzahl von Datenleitungen DL verbunden ist, und eine Drainelektrode 204b, die mit dem anderen Ende der aktiven Schicht 203 verbunden ist. Die Drainelektrode 204b kann mit dem Fotodetektorabschnitt 101 verbunden sein. Der Fotodetektorabschnitt 101 kann mit einer Vorspannungsleitungselektrode 210b verbunden sein, die mit einer Vorspannungsleitung BL aus der Mehrzahl von Vorspannungsleitungen BL verbunden ist, durch welche Vorspannungen zum Steuern von Elektronen oder Löchern angelegt werden. Die Vorspannungsleitungen BL können aus einem Metall gebildet sein.
  • Die Gateelektrode 201 kann ausgebildet werden mittels Aufbringens eines Gatemetalls auf einem Substrat 200 und Strukturierens des aufgebrachten Gatemetalls. Die Gateelektrode 201 kann aus Aluminium (A1), Molybdän (Mo) und/oder Legierungen daraus gebildet sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Ein Gateisolierungsfilm 202 kann auf dem Substrat 200 einschließlich der Gateelektrode 201 ausgebildet sein. Zusätzlich kann eine aktive Schicht 203 über dem Gateisolierungsfilm 202 ausgebildet sein. Die aktive Schicht 203 kann aufweisen eine erste amorphe nicht mit Störstellen dotierte Siliziumschicht und eine zweite amorphe mit n-Typ Störstellen dotierte Siliziumschicht. Zusätzlich können über der aktiven Schicht 203 die Sourceelektrode 204a und die Drainelektrode 204b mittels Abscheidens und Strukturierens eines Source/Drainmetalls ausgebildet werden. Das Source/Drainmetall kann Al, Mo und/oder Legierungen derselben aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt. Ein erster Isolierungsfilm 205 kann über dem Gateisolierungsfilm 202 einschließlich der Sourceelektrode 204a und der Drainelektrode 204b ausgebildet sein. Zusätzlich kann eine untere Elektrode 206 des Fotodetektorabschnitts 101 über dem ersten Isolierungsfilm 205 ausgebildet sein. Die untere Elektrode 206 kann als Kathode bezeichnet werden.
  • Der erste Isolierungsfilm 205 kann ein erstes Kontaktloch Ch1 aufweisen, das an einer Position ausgebildet ist, die die Drainelektrode 204b überlappt, wobei das erste Kontaktloch Ch1 die untere Elektrode 206 mit der Drainelektrode 204b verbindet. Die PIN-Diode 206, 207 und 208a kann auf dem ersten Isolierungsfilm 205 ausgebildet sein. Die PIN-Diode 206, 207 und 208a kann die untere Elektrode 206 und einen Halbleiterbereich 207, in dem eine n-Typ Halbleiterschicht, eine intrinsische Halbleiterschicht und eine p-Typ Halbleiterschicht sequenziell ausgebildet sind, aufweisen. Eine obere Elektrode 208a kann über dem Halbleiterbereich 207 der PIN-Diode 206, 207 und 208a ausgebildet sein. Die obere Elektrode 208a kann eine transparente Elektrode sein. Die obere Elektrode 208a kann eine Indium-Zinnoxid (ITO) Elektrode sein. Ein zweiter Isolierungsfilm 209 kann über der oberen Elektrode 208a ausgebildet sein. Die obere Elektrode 208a kann als Anode bezeichnet werden.
  • Ein zweites Kontaktloch Ch2 kann an einer Position ausgebildet sein, die mit der Sourceelektrode 204a überlappt, so dass es sich durch den ersten Isolierungsfilm 205 und den zweiten Isolierungsfilm 209 erstreckt, so dass die Datenleitungselektrode 210a mit der Sourceelektrode 204a über das zweite Kontaktloch Ch2 verbunden ist. Zusätzlich kann ein drittes Kontaktloch Ch3 an einer Position ausgebildet sein, die mit der oberen Elektrode 208a überlappt, und die Vorspannungsleitungselektrode 210b kann mit der oberen Elektrode 208a über das dritte Kontaktloch Ch3 verbunden sein. Zusätzlich kann über dem zweiten Isolierungsfilm 209 an einer Position, die die Gateelektrode 201 überlappt, ein Lichtabblockfilm 210c ausgebildet sein. Der Lichtabblockfilm 210c kann verhindern, dass ein Leckstrom durch den TFT 201, 203, 204a und 204b fließt. Zusätzlich kann ein dritter Isolierungsfilm 211 über dem zweiten Isolierungsfilm 209 ausgebildet sein. Die Datenleitungselektrode 210a, die Vorspannungsleitungselektrode 210b und der Lichtabblockfilm 210c können in dem gleichen Verfahren hergestellt werden. Die Datenleitungselektrode 210a, die Vorspannungsleitungselektrode 210b und der Lichtabblockfilm 210c können aus dem gleichen Material gebildet sein.
  • Die 3A bis 3D sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren des Herstellens eines Fotodetektorabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
  • Die PIN-Diode 206, 207 und 208a des Fotodetektorabschnitts 101 kann die untere Elektrode 206 aufweisen, die über dem ersten Isolierungsfilm 205 ausgebildet wird, wie in 3A gezeigt. Obwohl die untere Elektrode 206 so dargestellt ist, dass sie parallel zu einer horizontalen Oberfläche ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und kann andere Variationen aufweisen. Der Halbleiterbereich 207 kann über der unteren Elektrode 206 ausgebildet werden. Der Halbleiterbereich 207 kann eine p-Typ Halbleiterschicht, eine intrinsische Halbleiterschicht und eine n-Typ Halbleiterschicht aufweisen. Obwohl die obere Oberfläche des Halbleiterbereichs 207 so dargestellt ist, dass sie parallel zu der horizontalen Oberfläche ist, kann sich die obere Oberfläche des Halbleiterbereichs 207 an die untere Elektrode 206 anpassen.
  • Wie in 3B dargestellt, kann ein Topelektrodenmetall 208 über dem Halbleiterbereich 207 aufgebracht werden. Zusätzlich kann die obere Elektrode 208a mittels Durchführens von Nassätzens über dem Halbleiterbereich 207 ausgebildet werden, wie in 3C dargestellt. Unter Verwendung der oberen Elektrode 208a als Maske kann Trockenätzen durchgeführt werden. Mittels des Durchführens des Trockenätzens kann der Halbleiterbereich 207 so geätzt werden, dass er an die obere Elektrode 208a angepasst ist. Dadurch kann folglich die PIN-Diode 206, 207 und 208a hergestellt werden, einschließlich der oberen Elektrode 208a, der unteren Elektrode 206 und des Halbleiterbereichs 207, korrespondierend zu der oberen Elektrode 208a und der unteren Elektrode 206. In dem Halbleiterbereich 207 können die n-Typ Halbleiterschicht, die intrinsische Halbleiterschicht und die p-Typ Halbleiterschicht sequenziell über der unteren Elektrode 206 ausgebildet werden. Bei der PIN-Diode 206, 207 und 208a können, wie in 3D dargestellt, die Seitenwände des Halbleiterbereichs 207 so ausgebildet werden, dass sie zu den Rändern der oberen Elektrode 208a korrespondieren.
  • Jedoch können bei den PIN-Dioden 206, 207 und 208a die Seitenwände des Halbleiterbereichs 207, die zu den Fotodetektorpixeln P korrespondieren, eine Vielzahl von Neigungen haben, wie in 4 veranschaulicht, aufgrund der Abweichungen, die während des Prozesses des Trockenätzens auftreten.
  • Bezugnehmend auf 4, kann die Neigung der Seitenwände der PIN-Diode 206, 207 und 208a wie in (a) der 4 gezeigt 90°, wie in (b) der 4 gezeigt 45° oder wie in (c) der 4 gezeigt -45° sein. Die Winkel, wie beispielsweise 90°, 45° und - 45°, die hierin verwendet werden, sind lediglich veranschaulichend und die Neigung der Seitenwände ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können sich die Seitenwände der PIN-Diode 206, 207 und 208a mit einer Neigung, die mit Bezug zu einer vertikalen Linie ein spitzer Winkel, ein stumpfer Winkel oder ein rechter Winkel ist, in Richtung der unteren Elektrode 206 erstrecken.
  • Zusätzlich, wie in 5 dargestellt, kann die PIN-Diode 206, 207 und 208a zwischen Abschnitten des zweiten Isolierungsfilms 209 ausgebildet sein und elektrische Pfade 30 können zwischen der oberen Elektrode 208a und der unteren Elektrode 206 verlaufen. Wenn die elektrischen Pfade 30 von der unteren Elektrode zu der oberen Elektrode 208a verlaufen, verlaufen die elektrischen Pfade 30 durch den Halbleiterbereich 207. Jedoch können einige elektrische Pfade 31 und 32 durch den zweiten Isolierungsfilm 209 verlaufen, so dass zusätzlich zu dem Halbleiterbereich 207 ein Leckstrom durch den zweiten Isolierungsfilm 209 fließen kann. Wenn die Neigung der Seitenwände des Halbleiterbereichs 207 nicht konstant ist, wie in 4 dargestellt, können verschiedene Mengen an Leckstrom durch den zweiten Isolierungsfilm 209 fließen, wodurch die Größe des Stroms, der durch den Fotodetektorabschnitt 101 fließt, variiert. Die variierende Größe des Stroms kann verursachen, dass verschiedene Mengen Strom über die Datenleitungen DL zu dem Auslese-IC 140 übertragen werden. Folglich ist es möglich, dass dem Auslese-IC 140 ein ungleichmäßiger Strom zugeführt wird und dass er Bildsignale basierend auf dem ungleichmäßigen Strom erzeugt, was problematisch ist.
  • Die 6A bis 6E sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines Fotodetektorabschnitts gemäß beispielhaften Ausführungsform veranschaulichen.
  • Wie in 6A dargestellt, kann der Halbleiterbereich 207 über der unteren Elektrode 206 ausgebildet sein. Obwohl die untere Elektrode 206 so dargestellt ist, dass sie parallel zu einer horizontalen Oberfläche ist, ist die untere Elektrode nicht hierauf beschränkt und kann andere Variationen aufweisen. Der Halbleiterbereich 207 kann aufweisen eine p-Typ Halbleiterschicht, eine intrinsische Halbleiterschicht und eine n-Typ Halbleiterschicht. Obwohl die obere Oberfläche des Halbleiterbereichs 207 so dargestellt ist, dass sie parallel zu einer horizontalen Oberfläche ist, kann die obere Oberfläche des Halbleiterbereichs an die untere Elektrode 206 angepasst sein oder kann andere Variationen aufweisen.
  • Wie in 6B veranschaulicht, kann das Topelektrodenmetall 208 über dem Halbleiterbereich 207 ausgebildet werden. Das Topelektrodenmetall 208 kann ITO sein. Wenn ein Nassätzen durchgeführt wird, kann die obere Elektrode 208a über dem Halbleiterbereich 207 ausgebildet werden, wie in 6C veranschaulicht. Zusätzlich, wenn der Halbleiterbereich 207 unter Verwendung einer Maske trocken geätzt wird, kann der Halbleiterbereich 207, der zu der oberen Elektrode 208a korrespondiert, geätzt werden. Folglich kann die PIN-Diode 206, 207 und 208a einschließlich der oberen Elektrode 208a, der unteren Elektrode 206 und dem Halbleiterbereich 207, der zu der oberen Elektrode 208a und der unteren Elektrode 206 korrespondiert, ausgebildet werden.
  • Wie in 6D veranschaulicht, kann die PIN-Diode 206, 207 und 208a so ausgebildet sein, das Seitenwände derselben zu den Rändern der oberen Elektrode 208a korrespondieren. Die Seitenwände der PIN-Diode 206, 207 und 208a, die zu jedem der Fotodetektorpixeln P korrespondieren, können die Formen haben, die in 4 dargestellt sind, aufgrund der Abweichungen, die bei dem Prozess des Trockenätzens auftreten.
  • Zusätzlich kann die obere Elektrode 208a nass geätzt werden. Wenn die obere Elektrode 208a nass geätzt wird, kann die Größe der oberen Elektrode 208a durch das Ätzen verringert werden. Der Begriff „Größe“, der hierin verwendet wird, kann sich auf die Fläche der oberen Elektrode 208a beziehen. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und es können sowohl die Fläche als auch die Höhe verringert werden.
  • Wenn die obere Elektrode 208a nass geätzt wird, kann die Größe der oberen Elektrode 208a so verringert werden, dass sie kleiner ist als die Größe der oberen Oberfläche der PIN-Diode 206, 207 und 208a, wie in 6E veranschaulicht. Der Abstand zwischen dem äußeren Rand La der oberen Elektrode 208a und dem äußeren Rand Lb des Halbleiterbereichs 207 kann als erste Länge L1 bezeichnet werden. Zusätzlich können der äußere Rand La der oberen Elektrode 208a und der äußere Rand Lb des Halbleiterbereichs 207 parallel zueinander sein.
  • Die 7A und 7B zeigen Graphen, die entsprechende elektrische Felder repräsentieren, die mit Bezug zu der Neigung der Seitenwände einer PIN-Diode erzeugt wurden. Die horizontalen Achsen kennzeichnen eine Länge zwischen dem äußeren Rand La der oberen Elektrode 208a und dem äußeren Rand Lb das Halbleiterbereichs 207, während die vertikale Achse die Intensität des elektrischen Feldes kennzeichnet.
  • Zusätzlich repräsentiert 7A einen Fall, bei dem die Dicke der PIN-Diode 206, 207 und 208a 5000 Å (500 nm) ist, während 7B einen Fall repräsentiert, bei dem die Dicke der PIN-Diode 206, 207 und 208a 10.000 Ä (1000 nm) ist.
  • Bezugnehmend auf die 7A und 7B, wird gewürdigt, dass die Intensität des elektrischen Feldes, das an die obere Elektrode 208a und die untere Elektrode 206 der PIN-Diode 206, 207 und 208a angelegt wird, abhängig von der Länge zwischen dem äußeren Rand La der oberen Elektrode 208a und dem äußeren Rand Lb das Halbleiterbereichs 207 variiert. Bezugnehmend auf 7A wird gewürdigt, dass das elektrische Feld gesättigt ist, wenn die Länge zwischen dem äußeren Rand La der oberen Elektrode 208a und dem äußeren Rand Lb das Halbleiterbereichs 207 0,5 µm ist. Bezugnehmend auf 7B wird gewürdigt, dass das elektrische Feld gesättigt ist, wenn die Länge zwischen dem äußeren Rand La der oberen Elektrode 208a und dem äußeren Rand Lb des Halbleiterbereichs 207 1 µm ist.
  • Folglich, wenn ein Abstand zwischen dem äußeren Rand La der oberen Elektrode 208a und dem äußeren Rand Lb des Halbleiterbereichs 207 zunimmt, sättigt sich die Intensität des elektrischen Feldes einfach. Je kleiner die Fläche der oberen Elektrode 208a bezüglich der Fläche des oberen Abschnitts des Halbleiterbereichs 207 ist, desto gleichmäßiger kann die Menge des Stroms, die von der unteren Elektrode 206 zu der oberen Elektrode 208a fließt, beibehalten werden.
  • Die 8A bis 8C sind Querschnittsansichten, die Beispiele der Formen der PIN-Diode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
  • Bezugnehmend auf die 8A bis 8C, können die Seitenwände des Halbleiterbereichs 207 der PIN-Diode 206, 207 und 208a während des Vorgangs des Trockenätzens eine Vielzahl von Neigungen haben. Beispielsweise kann die Neigung der Seitenwände des Halbleiterbereichs 207 wie in 8A dargestellt 90° sein, wie in 8B dargestellt 45° sein oder kann wie in 8C dargestellt -45° sein. Die Winkel, wie beispielsweise 90°, 45° und -45°, die hierin verwendet werden, sind lediglich veranschaulichend und die Neigung der Seitenwände ist nicht darauf beschränkt und kann variieren.
  • Zusätzlich kann die obere Elektrode 208a so ausgebildet sein, dass sie kürzer ist als die Länge des oberen Abschnitts des Halbleiterbereichs 207, unabhängig von der Neigung der Seitenwände des Halbleiterbereichs 207.
  • Daher kann der Halbleiterbereich 207, den jeder der Fotodetektorabschnitte einer Vielzahl von Fotodetektorschaltkreisen aufweist, so ausgebildet sein, dass dessen oberer Abschnitt mit der oberen Elektrode 208a bedeckt ist und dessen Seitenwände sich in Richtung der unteren Elektrode 206 mit Bezug zu der Vertikalen in einem Winkel, wie einem rechten Winkel, einem spitzen Winkel oder einem stumpfen Winkel, erstrecken.
  • Zusätzlich, wie in 9 dargestellt, kann die PIN-Diode 206, 207 und 208a zwischen Abschnitten des zweiten Isolierungsfilms 209 ausgebildet sein und elektrische Pfade 30 können zwischen der oberen Elektrode 208a und der unteren Elektrode 206 verlaufen. Wenn die Fläche der oberen Elektrode 208a kleiner ist als die Fläche des Halbleiterbereichs 207 und der äußere Rand La der oberen Elektrode 208a näher an dem zentralen Abschnitt der PIN-Diode 206, 207 und 208a ist als der äußere Rand Lb des Halbleiterbereichs 207, wenn die elektrischen Pfade 30 von der unteren Elektrode 206 zu der oberen Elektrode 208a verlaufen, verläuft ein Leckstrom nur durch den Halbleiterbereich 207 ohne durch den zweiten Isolierungsfilm 209 zu fließen. Dies kann folglich die Menge des Leckstroms verringern, so dass eine konstante Menge an Strom mittels des Fotodetektorabschnitts 101 detektiert werden kann. Obwohl die Neigung der Seitenwände des Halbleiterbereichs 207 der PIN-Diode 206, 207 und 208a hierin derart beschrieben wurde, dass sie 90° ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und kann andere Variationen umfassen. Zusätzlich, wenn der äußere Rand der oberen Elektrode 208a näher an dem zentralen Abschnitt der PIN-Diode 206, 207 und 208a ist als der äußere Rand des Halbleiterbereichs 207, unabhängig von der Neigung der Seitenwände des Halbleiterbereichs 207, kann die Menge des Leckstroms, der durch den zweiten Isolierungsfilm 209 fließt, reduziert werden, so dass eine konstante Menge an Strom mittels des Fotodetektorabschnitts 101 detektiert werden kann.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen der Höhe und der ersten Länge der PIN-Diode gemäß dem Beispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Bezugnehmend auf 10, werden Niveaus der Ausgabesensitivität bezüglich der Beziehung zwischen der Höhe h und der ersten Länge L1 der PIN-Diode 206, 207 und 208a gemessen. Obwohl die Höhe der PIN-Diode 206, 207 und 208a so beschrieben wurde, dass sie die Höhe des Halbleiterbereichs 207 ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und kann andere Variationen umfassen. Die untere Elektrode 206 und die obere Elektrode 208a können sehr geringe Höhen haben, so dass die Höhe der PIN-Diode 206, 207 und 208a die Höhen der unteren Elektrode 206 und der oberen Elektrode 280a umfasst. Table 1
    1 2 3 4 5 6 7 8 9
    1te Länge (L1) +3570Å +2540Å +100Å 0Å -5520Å -7143Å -10300Å -11800Å -13200Å
    Ausgabe (LSB) 5500 5000 3500 2800 2350 2150 2000 1900 1700
  • In der vorstehenden Tab. 1 kennzeichnet das Zeichen „+“, dass die Fläche der oberen Elektrode 208a größer ist als die Fläche des Halbleiterbereichs 207 der PIN-Diode 206, 207 und 208a, sodass die obere Elektrode 208a den Randbereich Lb des Halbleiterbereichs 207 der PIN-Diode 206, 207 und 208a freilegt, das Zeichen „0“ kennzeichnet, dass die Fläche der oberen Elektrode 208a die gleiche ist wie die Fläche des Halbleiterbereichs 207 der PIN-Diode 206, 207 und 208a, und das Zeichen „-“ kennzeichnet, dass die Fläche der oberen Elektrode 208a kleiner ist als die Fläche des Halbleiterbereichs 207, so dass der Rand La der oberen Elektrode 208a näher an dem Zentrum der PIN-Diode 206, 207 und 208a ist. Zusätzlich wurde die Messung durchgeführt, wenn die Höhe h das Halbleiterbereichs 207 10.000 Ä war (1000 nm). In diesem Fall war einen normaler Ausgabewert, der mittels Detektierens eines Stroms erzeugt wurde, 2000 LSB (Least Significant Bit; zu deutsch: letztes signifikantes Bit).
  • Es wird gewürdigt, dass, wenn die Höhe h des Halbleiterbereichs 10.000 Ä (1000 nm) war und die erste Länge in dem Bereich von 7143 Å (714,3 nm) bis 11.800 Å (1180 nm) war, der Ausgabewert von 2150 LSB bis 1900 LSB reichte.
  • Dementsprechend kann ein Wert, der erhalten wird mittels Teilens der ersten Länge L1 zwischen dem äußeren Rand La der oberen Elektrode 208a und dem äußeren Rand Lb des Halbleiterbereichs 207 durch die Höhe h des Halbleiterbereichs 207, in einem Bereich liegen von 1/1,2 bis 1/0,8.
  • Die vorhergehende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen wurden präsentiert, um bestimmte Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu erläutern. Ein Fachmann auf diesem Gebiet, an den sich die vorliegende Offenbarung richtet, könnte verschiedene Modifikationen und Variationen daran vornehmen mittels Kombinierens, Teilens, Ersetzens oder Veränderns der Elemente ohne von dem Prinzip der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorhergehenden Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, sollten als die Prinzipien und den Umfang der vorliegenden Offenbarung veranschaulichend und nicht beschränkend interpretiert werden. Es ist zu verstehen, dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch die angehängten Ansprüche definiert werden soll.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020170181488 [0001]

Claims (10)

  1. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100), aufweisend: einen Schaltabschnitt (102); und einen Fotodetektorabschnitt (101), der mit dem Schaltabschnitt (102) verbunden ist, wobei der Fotodetektorabschnitt (101) eine untere Elektrode (206), einen Halbleiterbereich (207), der über der unteren Elektrode (206) ausgebildet ist, und eine obere Elektrode (208a, die über dem Halbleiterbereich (207) ausgebildet ist, aufweist, und eine Fläche der oberen Elektrode 208a kleiner ist als eine Fläche einer Oberseite des Halbleiterbereichs 207)
  2. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei ein Rand (La) der oberen Elektrode (208a), die über dem Halbleiterbereich (207) angeordnet ist, näher an einem Zentrum des Halbleiterbereichs (207) angeordnet ist als ein Rand (Lb) des Halbleiterbereichs (207).
  3. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, wobei eine erste Länge (L1) zwischen dem Rand (La) der oberen Elektrode (208a) und dem Rand (Lb) des Halbleiterbereichs (207) zu einer Höhe (h) des Halbleiterbereichs (207) korrespondiert.
  4. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, wobei ein Wert, der erhalten wird mittels Teilens einer ersten Länge (L1) zwischen dem Rand (La) der oberen Elektrode (208a) und dem Rand (Lb) des Halbleiterbereichs (207) durch eine Höhe (h) des Halbleiterbereichs (207), in einem Bereich von ungefähr 1/1,2 bis 1/0,8 liegt.
  5. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schaltabschnitt (102) einen Transistor aufweist, der eine Sourceelektrode (204a), eine Gateelektrode (201), und eine Drainelektrode (204b) aufweist, und die untere Elektrode (206) mit der Sourceelektrode (204a) oder der Drainelektrode (204b) des Transistors verbunden ist.
  6. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schaltabschnitt (102) einen Transistor aufweist, der eine Sourceelektrode (204a), eine Gateelektrode (201 und eine Drainelektrode (204b) aufweist, die Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung ferner aufweisend: eine Datenleitungselektrode (210a), die mit einer Datenleitung verbunden ist, die mit der Drainelektrode (204b) oder der Sourceelektrode (204a) des Transistors verbunden ist; und eine Vorspannungsleitungselektrode (210b), die mit der oberen Elektrode (208a) und einer Vorspannungsleitung verbunden ist, wobei die Datenleitungselektrode (210a) und die Vorspannungsleitungselektrode (210b) das gleiche Material aufweisen.
  7. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 6, ferner aufweisend einen Lichtabblockfilm (210c), der an einer Position angeordnet ist, die die Gateelektrode (201) des Schaltabschnitts (102) überlappt.
  8. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: einen Vorspannungssteuerschaltkreis (120), der mit dem Fotodetektorabschnitt (101) verbunden ist und der dazu ausgebildet ist, eine Vorspannung an den Fotodetektorabschnitt (101) anzulegen; einen Gatesteuerschaltkreis (130), der dazu ausgebildet ist, den Schaltabschnitt (102) einzuschalten mittels Anlegens eines Gatesignals an den Schaltabschnitt (102); und einen integrierten Ausleseschaltkreis (140), der dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf das Gatesignal ein Signal zu empfangen, das von dem Schaltabschnitt (102) ausgegeben wird, und ein Bildsignal zu erzeugen.
  9. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die obere Elektrode (208a) eine transparente Elektrode ist.
  10. Röntgenstrahlendetektor-Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Bereich eines oberen Abschnitts des Halbleiterbereichs (207) mit der oberen Elektrode (208a) bedeckt ist und eine Seitenwand des Halbleiterbereichs (207) sich in Richtung der unteren Elektrode (206) mit Bezug zu einer Vertikalen in einem Winkel, wie einem rechten Winkel, einem spitzen Winkel oder einem stumpfen Winkel, erstreckt.
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