DE10315036A1 - Bildgebungsanordnung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Bildgebungsanordnung und Verfahren zu deren Herstellung

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Abstract

Es wird eine Strahlungserfassungseinrichtung (18) mit einem Topgatedünnschichttransistor (TFT) mit einer Sourceelektrode (50), einer Drainelektrode (52), einer Gateelektrode (62), einer dielektrischen TFT-Schicht (64), einer halbleitenden TFT-Schicht (66) und einer intrinsischen amorphen TFT-Siliziumschicht (58) (a-Si) beschrieben. Die Strahlungserfassungseinrichtung beinhaltet außerdem einen Kondensator (68) mit einer ersten Elektrode (54), einer zu der Gateelektrode im Wesentlichen koplanaren zweiten Elektrode (72) sowie einem Kondensatordielektrikum (70), wobei das Kondensatordielektrikum eine zu der dielektrischen TFT-Schicht im Wesentlichen koplanare dielektrische Kondensatorschicht (74), eine zu der halbleitenden TFT-Schicht im Wesentlichen koplanare halbleitende Kondensatorschicht (76) sowie eine zu der a-Si-TFT-Schicht im Wesentlichen koplanare a-Si-Kondensatorschicht umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Bildgebungsanordnungen, und insbesondere Bildelementelementformationen für Bildgebungsanordnungen.
  • Bildgebungsanordnungen beinhalten typischerweise eine mit einem Szintillatormedium gekoppelte Fotosensoranordnung. In dem Szintillator absorbierte Strahlung erzeugt optische Photonen, die wiederum zu einem Fotosensor wie etwa einer Fotodiode passieren. Das Photon wird in dem Fotosensor absorbiert, und ein einem einfallendem Photonenfluss entsprechendes elektrisches Signal wird erzeugt. Hydrogeniertes amorphes Silizium (a-Si:H) wird im Allgemeinen bei der Herstellung von Fotosensoren aufgrund der vorteilhaften fotoelektrischen Eigenschaften von a-Si:H und der relativ leichten Herstellung derartiger Vorrichtungen verwendet. Lichtempfindliche Elemente wie etwa Fotodioden können insbesondere in Verbindung mit notwendigen Steuer- oder Schaltelementen wie etwa Dünnschichttransistoren (TFTs) in einer relativ großen Anordnung ausgebildet werden.
  • Strahlungserfassungseinrichtungen und Anzeigeanordnungen werden typischerweise auf einem großen Substrat hergestellt, auf dem viele Komponenten inklusive TFTs, Adressleitungen, Kondensatoren und Vorrichtungen wie etwa Fotosensoren durch die Abscheidung und Strukturierung von Schichten aus leitenden, halbleitenden und isolierenden Materialien ausgebildet werden.
  • Zumindest ein bekannter Herstellungsvorgang für eine derartige TFT-Anordnung beinhaltet typischerweise die Herstellung eines Bodengate-TFTs sowie Daten- und Abtastadressleitungen. Bei einigen bekannten Bodengate- TFTs schirmt das Bodengatemetall einen Kanalbereich ab, d. h. es agiert als Lichtabblockelement, wobei Licht von einem Rücklicht blockiert wird. Die Lichtabblockschicht ist wünschenswert, da Photonen einen unerwünschten Leckstrom in dem TFT erzeugen können. Bei einem digitalen Röntgenstrahlfeld wird beispielsweise das Licht von dem Szintillator erzeugt, der auf der Oberseite der Vorrichtungen abgeschieden ist, weswegen die TFT-Bereiche unmittelbar den Photonen ausgesetzt sind. Daher ist eine zusätzliche Lichtabblockschicht, die eine zusätzliche Fotolithographieebene erfordert, aus diesen Gründen zum Abschirmen des TFT-Kanalbereichs vor unerwünschtem Licht nötig.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen.
  • So wird erfindungsgemäß eine Strahlungserfassungseinrichtung bereitgestellt. Die Strahlungserfassungseinrichtung beinhaltet einen Topgatedünnschichttransistor (TFT) mit einer Sourceelektrode, einer Drainelektrode, einer Gateelektrode, einer dielektrischen TFT-Schicht, einer halbleitenden TFT-Schicht sowie einer intrinsischen amorphen TFT-Siliziumschicht (a-Si). Die Strahlungserfassungseinrichtung beinhaltet ferner einen Kondensator mit einer ersten Elektrode, eine mit der Gateelektrode im Wesentlichen koplanaren zweiten Elektrode sowie ein Kondensatordielektrikum, wobei das Kondensatordielektrikum eine mit der dielektrischen TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare dielektrische Kondensatorschicht, eine mit der halbleitenden TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare halbleitende Kondensatorschicht und eine mit der a-Si-TFT-Schicht im Wesentlichen koplanare a-Si-Kondensatorschicht beinhaltet.
  • Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Strahlungserfassungseinrichtung bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Ausbilden eines Topgatedünnschichttransistors (TFT) mit einer Sourceelektrode, einer Drainelektrode, einer Gateelektrode, einer dielektrischen TFT-Schicht, einer halbleitenden TFT-Schicht und einer a-Si-Schicht, sowie das Ausbilden eines Kondensators mit einer ersten Elektrode, einer mit der Gateelektrode im Wesentlichen koplanaren zweiten Elektrode sowie einem Kondensatordielektrikum, wobei das Kondensatordielektrikum eine mit der dielektrischen TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare dielektrische Kondensatorschicht, eine mit der halbleitenden TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare halbleitende Kondensatorschicht sowie eine mit der a-Si-TFT-Schicht im Wesentlichen koplanare a-Si-Kondensatorschicht umfasst.
  • Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird ein Bildgebungssystem mit einer Strahlungsquelle und einer Strahlungserfassungseinrichtung bereitgestellt. Die Strahlungserfassungseinrichtung beinhaltet einen Topgatedünnschichttransistor (TFT) mit einer Sourceelektrode, einer Drainelektrode, einer Gateelektrode, einer dielektrischen TFT-Schicht, einer halbleitenden TFT-Schicht sowie einer intrinsischen amorphen Silizium-TFT-Schicht (a-Si). Die Strahlungserfassungseinrichtung beinhaltet ferner einen Kondensator mit einer ersten Elektrode, einer mit der Gateelektrode im Wesentlichen koplanaren zweiten Elektrode sowie einem Kondensatordielektrikum, wobei das Kondensatordielektrikum eine mit der dielektrischen TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare dielektrische Kondensatorschicht, eine mit der halbleitenden TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare halbleitende Kondensatorschicht und eine mit der a-Si-TFT-Schicht im Wesentlichen koplanare a-Si-Kondensatorschicht umfasst.
  • Bei noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Strahlungserfassungseinrichtung bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Ausbilden einer zweiten Kondensatorelektrode und einer Gateelektrode in einem einzigen Verfahrensschritt, das Ausbilden eines Kondensatordielektrikums und einer dielektrischen TFT- Schicht in einem einzelnen Verfahrensschritt, sowie das Ausbilden einer halbleitenden Kondensatorschicht und einer halbleitenden TFT-Schicht in einem einzelnen Verfahrensschritt.
  • Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Ansicht eines Bildgebungssystems;
  • Fig. 2 eine Darstellung eines repräsentativen Bildelementes in einer Fotosensoranordnung;
  • Fig. 3 eine Schnittansicht eines Abschnitts eines Bildelements einer Strahlungserfassungseinrichtung;
  • Fig. 4 eine Schnittansicht eines Abschnitts des in Fig. 3 gezeigten Bildelements während einer anfänglichen Herstellungsstufe;
  • Fig. 5 eine Schnittansicht eines Abschnitts des in Fig. 3 gezeigten Bildelements während einer ersten nachfolgenden Herstellungsstufe;
  • Fig. 6 eine Schnittansicht eines Abschnitts des in Fig. 3 gezeigten Bildelements während einer zweiten nachfolgenden Herstellungsstufe;
  • Fig. 7 eine Schnittansicht eines Abschnitts des in Fig. 3 gezeigten Bildelements während einer dritten nachfolgenden Herstellungsstufe;
  • Fig. 8 eine Schnittansicht eines Abschnitts des in Fig. 3 gezeigten Bildelements während einer vierten nachfolgenden Herstellungsstufe;
  • Fig. 9 eine Schnittansicht eines Abschnitts des in Fig. 3 gezeigten Bildelements während einer fünften nachfolgenden Herstellungsstufe; und
  • Fig. 10 eine Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Abschnitts eines Bildelements von einer Strahlungserfassungseinrichtung.
  • Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Bildgebungssystems 10. Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Bildgebungssystem 10 ein medizinisches Bildgebungssystem wie etwa eine Sennovision 2000D, die von GE Medical Systems kommerziell erhältlich ist, wobei die nachstehend beschriebene Strahlungserfassungseinrichtung eingebaut ist. Das Bildgebungssystem 10 beinhaltet eine Strahlungsquelle 12, die einen kegelförmigen Strahl projiziert. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Strahlungsquelle 12 eine Röntgenstrahlquelle 12 und der kegelförmige Strahl ist ein Röntgenstrahl. Der Röntgenstrahl passiert durch ein Objekt 14, d. h. ein abgebildetes Objekt wie etwa ein Patient. Der Röntgenstrahl trifft auf eine Strahlungserfassungseinrichtung 16, nachdem er durch das Objekt 14 gedämpft wurde.
  • Fig. 2 zeigt eine Strahlungserfassungseinrichtung 18, die mit dem (in Fig. 1 gezeigten) Bildgebungssystem 10 verwendet werden kann. Die Strahlungserfassungseinrichtung 18 beinhaltet ein Substrat 20, auf dem eine Bildelementanordnung 22 (die manchmal eine Fotosensoranordnung genannt wird) angeordnet ist. Die Fotosensoranordnung 22 beinhaltet eine Vielzahl von elektronischen Komponenten wie etwa Kondensatoren 24, Fotodioden 26 und Schaltvorrichtungen 28 wie etwa TFTs. TFTs 28 sind auf einer Anordnung 22 zum selektiven Koppeln eines jeweiligen Kondensators 24 und einer Fotodiode 26 mit einer jeweiligen Datenleitung 30 angeordnet. Die Fotosensoranordnung 22 beinhaltet außerdem eine Vielzahl von Abtastleitungen 32 zum Adressieren einer Vielzahl von individuellen Bildelementen 34. Die Datenleitungen 30 sind entlang einer ersten Achse 36 der Bildelementanordnung 22 orientiert, und die Abtastleitungen 32 sind entlang einer zweiten Achse 38 der Bildelementanordnung 22 orientiert. Die erste und die zweite Achse 36 und 38 der Bildelementanordnung 22 sind im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet.
  • Zur Erleichterung der Darstellung von Fig. 2 sind lediglich einige Datenleitungen 30, Abtastleitungen 32 und gemeinsame Leitungen 40 gezeigt, die sich entlang der Fotosensoranordnung 22 erstrecken. Die Datenleitungen 30, Abtastleitungen 32 und gemeinsamen Leitungen 40 sind in Reihen und Spalten derart angeordnet, dass individuelle Bildelemente 34 dn der Fotosensoranordnung 22 durch eine Datenleitung 30, eine Abtastleitung 32 und eine gemeinsame Leitung 40 adressierbar sind. Bei einem Ausführungsbeispiel beinhalten die Datenleitungen 30, die Abtastleitungen 32 und die gemeinsamen Leitungen 40 ein leitendes Material wie etwa Molybdän, Chrom und/oder Aluminium. Die Kondensatoren 24 stehen mit den Fotodioden 26 in elektrischem Kontakt und sind mit den Datenleitungen 30 durch TFTs 28 elektrisch gekoppelt. Die Fotodioden 26 beinhalten einen aktiven Abschnitt der Anordnung 22, die auf einfallende Photonen ansprechen, und einem erfassten einfallenden Licht entsprechende elektrische Signale erzeugen. Röntgenstrahlenergie wird in sichtbare Lichtenergie umgewandelt, indem sie durch eine (nicht gezeigte) Phosphorschicht wie etwa Cäsiumiodid passiert, die nahe der Oberfläche der Fotodioden 26 angeordnet ist. Die Kondensatoren 24 speichern eine in der Fotodiode 26 erzeugte Ladung und entladen diese gespeicherte Ladung durch den TFT 28, wenn die Abtastleitung 32 adressiert wird.
  • Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht eines Abschnitts eines auf einem Substrat 20 ausgebildeten Bildelements 34. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind alle vorliegend beschriebenen Halbleiterschichten und dielektrischen Schichten durch einen plasmaangereicherten chemischen Gasphasenabscheidevorgang (PECVD) abgeschieden. Das Bildelement 34 beinhaltet eine Sourceelektrode 50, eine Drainelektrode 52 und eine erste Kondensatorelektrode 54, die auf einer ersten metallischen Schicht 56 ausgebildet ist und sich über eine Oberfläche des Substrats 20 erstreckt. Die erste metallische Schicht 56 ist derart ausgebildet, dass die Drainelektrode 52 und die (in Fig. 2 gezeigte) Datenleitung 30 homogen ausgebildet sind, und die Sourceelektrode 50, die Drainelektrode 52 und die erste Kondensatorelektrode 54 sind annähernd gleich dick. Eine intrinsische n-dotierte a-Si-Schicht 58 ist auf und zwischen den Source-/Drainelektroden 50 und 52 sowie auf und benachbart zu einer ersten Kondensatorelektrode 54 ausgebildet. Gemäß der vorliegenden Verwendung beinhaltet der Ausdruck "ausgebildet" Vorgänge zum Herstellen jedes Bestandteils des Bildelementes 34 inklusive aber nicht ausschließlich Strukturieren, Maskieren, Abscheiden und Ätzen.
  • Ein TFT-Stapel 60 ist über und zwischen einer a-Si-Schicht 58 und auf dem Substrat 20 ausgebildet. Der vorliegend verwendete Ausdruck "TFT-Stapel" bezieht sich auf eine TFT-Gateelektrode 62, die sich über eine Oberfläche einer dielektrischen TFT-Schicht 64 erstreckt, welche sich wiederum über eine Oberfläche einer TFT- Halbleitermaterialschicht 66 wie etwa intrinsischem amorphen Silizium erstreckt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Gateelektrode 62 homogen mit der (in Fig. 2 gezeigten) Abtastleitung 32 homogen ausgebildet. Ein Speicherkondensator 68 beinhaltet eine erste Speicherkondensatorelektrode 54, ein Kondensatordielektrikum 70 und eine sich über eine Oberfläche einer dielektrischen Kondensatorschicht 74 erstreckenden zweiten Kondensatorelektrode 72. Bei einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Kondensatordielektrikum eine dielektrische Kondensatorschicht 74, die sich über eine Oberfläche einer Kondensatorhalbleitermaterialschicht 76 wie etwa intrinsischem amorphen Silizium erstreckt, welche sich wiederum über eine Oberfläche einer intrinsischen n-dotierten a-Si-Schicht 58 erstreckt, wobei sich die a-Si-Schicht 58 über eine Oberfläche einer ersten Kondensatorelektrode 54 erstreckt und zu dieser benachbart ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel beinhaltet das Kondensatordielektrikum 70 eine sich über eine Oberfläche einer Halbleitermaterialschicht 76 wie etwa intrinsischem amorphem Silizium erstreckende dielektrische Kondensatorschicht 74.
  • Ein Diodenstapel 78 ist auf einer zweiten Kondensatorelektrode 72 ausgebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Diodenstapel 78 eine (nicht gezeigte) PIN-Diode. Die PIN-Diode beinhaltet eine Schicht aus einem p+-Material, das auf einer Schicht aus intrinsischem a-Si abgeschieden ist, welches auf einer Schicht aus einem n+-Material abgeschieden ist. Eine Passivierungsschicht 80 ist über einem Diodenstapel 78 und freigelegten Abschnitten der Gateelektrode 62, der Sourceelektrode 50, der Drainelektrode 52, der zweiten Kondensatorelektrode 72 und des Substrats 20 ausgebildet. Eine gemeinsame Durchverbindung 82 und eine Sourcedurchverbindung 84 sind derart ausgebildet, dass die gemeinsame Durchverbindung 82 mit dem Diodenstapel 78 elektrisch verbunden ist, und die Sourcedurchverbindung 84 mit der Sourceelektrode 50 und der zweiten Kondensatorelektrode 72 elektrisch verbunden ist.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen Schnittansichten eines Abschnitts eines in Fig. 3 während einer anfänglichen Herstellungsstufe bzw. einer ersten nachfolgenden Herstellungsstufe gezeigten Bildelementes 34. Die halbleitenden und dielektrischen Schichten sind durch plasmaangereicherte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) abgeschieden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine erste metallische Schicht 56 bei einem einzigen Metallisierungsschritt auf dem Substrat 20 abgeschieden. Während der Metallisierung wird ein metallisches Material durch einen Sputtervorgang oder durch das Verdampfen einer dünnen Schicht aus einem metallischen Material abgeschieden. Alternativ wird das metallische Material anders als durch einen Sputtervorgang oder einen Verdampfungsvorgang abgeschieden. Die erste metallische Schicht 56 kann Aluminium, Chrom und/oder Molybdän enthalten. Die erste metallische Schicht 56 wird strukturiert und geätzt um Source/Drainelektroden 50, 52 und eine erste Kondensatorelektrode 54 freizulegen. Der Strukturierungsvorgang beinhaltet die Abscheidung eines Fotoresist, die Belichtung des Fotoresist gemäß einer gewünschten Struktur und das Verarbeiten des Fotoresist zum Entfernen von Abschnitten davon, wobei eine Maske mit einer ausgewählten Struktur entsprechend den gewünschten Abmessungen verbleibt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine n-dotierte a-Si-Schicht 58 auf den Source-/Drainelektroden 50, 52 und einer ersten Kondensatorelektrode 54 abgeschieden. Eine n-dotierte a-Si-Schicht 58 wird vor der Abscheidung einer im Wesentlichen intrinsischen a-Si-Halbleitermaterialschicht 66 strukturiert und geätzt (gemäß Fig. 3). Die n-dotierte a-Si-Schicht 58 verbessert die gewünschte Elektroneninjektion und unterdrückt die unerwünschte Lochinjektion in die Halbleiterschicht 66. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Dicke der a-Si-Schicht 58 zwischen annähernd 100 Å und annähernd 3000 Å. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die a-Si-Schicht 58 ungefähr 400 Å dick. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die a-Si-Schicht 58 zwischen ungefähr 200 Å und ungefähr 600 Å dick.
  • Die Fig. 6 und 7 zeigen Schnittansichten eines Abschnitts des in Fig. 3 gezeigten Bildelementes während einer zweiten bzw. dritten nachfolgenden Herstellungsstufe. Eine Halbleitermaterialschicht 90 wird auf einer a-Si-Schicht 58 abgeschieden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Halbleitermaterialschicht 90 nicht geätzt. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Halbleitermaterialschicht 90 zwischen ungefähr 100 Å und ungefähr 3000 Å. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Halbleitermaterialschicht 90 ungefähr 500 Å. Bei einem weiterem Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Halbleitermaterialschicht 90 zwischen ungefähr 300 Å und 700 Å. Die Halbleitermaterialschicht 90 kann intrinsisches amorphes Silizium beinhalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Eine dielektrische Schicht 92 wird auf die Halbleitermaterialschicht 90 abgeschieden. Zu diesem Zeitpunkt wird die dielektrische Schicht 92 nicht geätzt. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der dielektrischen Schicht 92 zwischen ungefähr 1000 Å und ungefähr 4000 Å. Bei einem weiterem Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der dielektrischen Schicht 92 ungefähr 2500 Å. Bei einem weiterem Ausführungsbeispiel liegt die Dicke der dielektrischen Schicht 92 zwischen ungefähr 1500 Å und ungefähr 3500 Å. Die dielektrische Schicht beinhaltet SiN, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Eine zweite metallische Schicht 94 wird auf der dielektrischen Schicht 92 abgeschieden. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Dicke der zweiten metallischen Schicht 94 zwischen ungefähr 500 Å und ungefähr 5000 Å. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die zweite metallische Schicht 94 ungefähr 2500 Å dick. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die zweite metallische Schicht 94 zwischen ungefähr 1500 Å und ungefähr 3500 Å dick. Die zweite metallische Schicht 94 kann Molybdän, Aluminium und/oder Chrom beinhalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Der Diodenstapel 78 wird auf der zweiten Kondensatorelektrode 72 ohne das Einschalten eines Strukturierungsschritts abgeschieden. Bei einem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Diodenstapel 78 eine p+-Schicht, eine im Wesentlichen intrinsische Schicht und eine n+-a-Si--Schicht. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist eine (nicht gezeigte) vierte transparente leitende Topkontaktschicht Teil des Diodenstapels 78. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Diodentopkontakt einen transparenten Leiter wie etwa Indiumzinnoxid (ITO) aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Diodenstapel 78 wird strukturiert und geätzt. Dieselbe Maske kann verwendet werden, um den Diodentopkontakt zunächst nass zu ätzen oder alternativ trocken zu ätzen, gefolgt von einem Trockenätzvorgang des Diodenstapels 78. Alternativ können zwei getrennte Maskierungsschritte verwendet werden, um den Diodentopkontakt kleiner als den Diodenstapel 78 zu definieren, gefolgt von einer Strukturierung und Ätzen des Diodenstapels 76.
  • Die Halbleitermaterialschicht 90, die dielektrische Schicht 92 und die zweite metallische Schicht 94 werden strukturiert und geätzt, um einen TFT-Stapel 60 und einen Abschnitt 96 des Speicherkondensators 68 auszubilden. Der Ätzvorgang endet, wenn die erste metallische Schicht 56 kontaktiert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel beinhaltet der TFT-Stapel 60 eine TFT-Gateelektrode 62, die im Wesentlichen mit der zweiten Kondensatorelektrode 72 koplanar ist, und in demselben Verarbeitungsschritt von derselben Metallisierung ausgebildet wird, eine dielektrische TFT-Schicht 64, die im Wesentlichen zu der dielektrischen Kondensatorschicht 74 koplanar ist, und in demselben Verarbeitungsschritt von denselben abgeschiedenen Schichten ausgebildet wird, und eine TFT- Halbleitermaterialschicht 66, die im Wesentlichen zu der Halbleitermaterialschicht 76 koplanar ist, und in demselben Verarbeitungsschritt und aus demselben Halbleitermaterial ausgebildet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel erleichtert die Gateelektrode 62 das Blockieren von Licht von einem aktiven TFT-Bereich.
  • Die Fig. 8 und 9 zeigen Schnittansichten eines Abschnitts des in Fig. 3 gezeigten Bildelementes 34 während einer vierten bzw. fünften nachfolgenden Herstellungsstufe. Während der Herstellung wird eine Passivierungsschicht 100 über einem Bildelement 34 abgeschieden. Die Passivierungsschicht 100 wird zum Freilegen des Diodenstapels 78, der zweiten Kondensatorelektrode 72 und der Sourceelektrode 50 geätzt. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Dicke der Passivierungsschicht 100 zwischen ungefähr 0,5 µm und ungefähr 1,5 µm Dicke. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Passivierungsschicht 100 ungefähr 1,0 µm dick. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Passivierungsschicht 100 zwischen ungefähr 0,8 µm und ungefähr 1,2 µm dick. Die Passivierungsschicht 100 beinhaltet Siliziumnitrid oder Siliziumoxid, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Passivierungsschicht 100 erleichtert das Schützen einer Vielzahl von Diodenseitenwänden 102 gegen mechanische und chemische Beschädigung bei der nachfolgenden Verarbeitung. Die Passivierungsschicht 100 wird geätzt, und eine dritte metallische Schicht 104 wird auf dem Bildelement 34 zur Ausbildung einer gemeinsamen Durchverbindung 82 und einer Sourcedurchverbindung 84 abgeschieden. Die gemeinsame Durchverbindung 82 und die Sourcedurchverbindung 84 werden in einem Ätzschritt zur Bereitstellung eines Zugriffs durch einen Abschnitt der Passivierungsschicht 100 derart ausgebildet (d. h. die gemeinsame Durchverbindung 82 und die Sourcedurchverbindung 84 sind auf allen Seiten durch Restabschnitte der gemeinsamen Passivierungsschicht 100 umgeben), dass der elektrische Kontakt mit den darunter liegenden Komponenten ausgebildet werden kann.
  • Schließlich wird eine (nicht gezeigte) dielektrische Barrierenschicht über dem Bildelement 34 abgeschieden, strukturiert und geätzt, um Kontaktflächen zu den (in Fig. 2 gezeigten) Abtastleitungen 32, den (in Fig. 2 gezeigten) gemeinsamen Leitungen 40 sowie den (in Fig. 2 gezeigten) Datenleitungen 30 an einer Kante der (in Fig. 2 gezeigten) Anordnung 18 freizulegen. Die dielektrische Barrierenschicht kann Siliziumnitrid beinhalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Abschnitts eines Bildelements 34 der Strahlungserfassungseinrichtung. Halbleiter- und dielektrische Schichten werden durch Plasma angereicherte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) abgeschieden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Indiumzinnoxidschicht 200 (ITO) bei einem einzelnen Maskierungsschritt auf einem Substrat 202 abgeschieden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine dünne Schicht aus n+-a-Si zur Ausbildung eines ohmschen Kontakts verwendet. Ein ohmscher Kontakt erleichtert die Zufuhr von Ladungsträgern zu einem Halbleiter bei einer durch den Ladungstransport durch den Halbleiter und nicht durch die Kontakteigenschaften selbst bestimmten Rate, und daher wird der Strom durch die Leitfähigkeit des Halbleiters und nicht der des Kontakts beschränkt. Die ITO-Schicht 200 wird zur Freilegung von Source-/Drainelektroden 204, 206 und einer ersten Kondensatorelektrode 208strukturiert und geätzt. Die Sourceelektrode 204 und die Drainelektrode 206 werden selektiv mit einem (nicht gezeigten) Siliziumdotierstoff wie etwa Phosphinplasma vor der Abscheidung einer a-Si-Schicht selektiv behandelt. Der Siliziumdotierstoff reagiert mit der Sourceelektrode 204 und der Drainelektrode 206 zum selektiven Einbau eines Phosphormaterials 210 auf der Oberfläche der Sourceelektrode 204 und der Drainelektrode 206, und modifiziert dadurch das elektrische Verhalten der (in Fig. 2 gezeigten) TFTs 28 und verbessert den ohmschen Kontakt zwischen den Source-/Drainelektroden 204 und 206.
  • Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das Bildelement 34 bei den vorliegend beschriebenen Verarbeitungsschritten hergestellt werden, und einfallendes Licht von der Oberseite des aktiven TFT- Bereichs effektiv blockieren. Bei dieser Anwendungsart ist die prinzipielle Lichtquelle der Röntgenstrahlszintillator auf der Oberseite der Anordnung 22. Das Bildelement 34 beinhaltet ferner die nachstehend angeführten Verbesserungen. Die TFT-Struktur erleichtert eine verbesserte Leistungsfähigkeit, weil sie einen gut passivierten Rückkanal aufweist. Das Bildelement 34 beinhaltet außerdem einen Kondensator 68 mit bis zu ungefähr der dreifachen Speicherkapazität der Eigenkapazität einer typischen a-Si-PIN-Diode. Ein die Abtast-/Datenleitung übergreifendes Dielektrikum ist ein dickes Dielektrikum, das außerdem zur Passivierung der Diodenseitenwand 102 und zur Reduktion der Überkreuzkapazität und der Überkreuzladungsfallen verwendet wird. Das Diodenpassivierungsdielektrikum kann dick sein und für die Passivierungsfunktion optimiert, und es arbeitet außerdem als Zwischenniveaudielektrikum. Der FET-Sandwich (intrinsisches Silizium, Gatedielektrikum, Gatemetall) und die Dioden-PIN- Schichten können nacheinander ohne dazwischen geschobene Strukturierungs- oder Reinigungsschritte abgeschieden werden. Die dicke Diodenpassivierungsschicht weist die gemeinsamen Elektrodenbusstufen über der Diodenseitenwand 102 auf. Der Bodenkontaktmetallätzstopper für die Diodeninsel kann ein dünnes Metall wie etwa Chrom sein, weil es keinen Niederwiderstandspfad zu den Anordnungskanten für die Abtast- und Datenleitungen bereitstellen muss. Die Verwendung eines dünnen Metalls wie etwa Chrom eliminiert den Bedarf für eine dickere und komplexere Metallisierung wie etwa ein Cr/Mo/Cr- Gatemetall, das bei einem vorher reduzierten Maskenvorgang verwendet wird. Eine dritte metallische Schicht 104, welche die Datenleitung 30 und die gemeinsame Durchverbindung 82 ausbildet, kann dick sein, da sie nicht die Source-/Drainlücke des TFT ausbildet, wodurch eine Reduktion des Widerstands der Datenleitung 30 erleichtert wird. Schließlich kann die Bildelementverschaltungsleiterbahn 30 sich auf dem Topniveau des Bildelements 30 befinden, was die Reparatur und die Wiederverarbeitung vereinfacht.
  • Während die Erfindung vorstehend bezüglich verschiedener spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, dass die Erfindung mit Abwandlungen innerhalb des Bereichs der Patentansprüche ausgeführt werden kann.
  • So ist vorstehend eine Strahlungserfassungseinrichtung 18 mit einem Topgatedünnschichttransistor (TFT) mit einer Sourceelektrode 50, einer Drainelektrode 52, einer Gateelektrode 62, einer dielektrischen TFT-Schicht 64, einer halbleitenden TFT-Schicht 66 und einer intrinsischen amorphen TFT-Siliziumschicht 58 (a-Si) beschrieben. Die Strahlungserfassungseinrichtung beinhaltet außerdem einen Kondensator 68 mit einer ersten Elektrode 54, einer zu der Gateelektrode im Wesentlichen koplanaren zweiten Elektrode 72 sowie einem Kondensatordielektrikum 70, wobei das Kondensatordielektrikum eine zu der dielektrischen TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare dielektrische Kondensatorschicht 74, eine zu der halbleitenden TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare halbleitende Kondensatorschicht 76 sowie eine zu der a-Si-TFT-Schicht im Wesentlichen koplanare a-Si-Kondensatorschicht umfasst.

Claims (6)

1. Strahlungserfassungseinrichtung (18) mit:
einem Topgatedünnschichttransistor (TFT) (28) mit einer Sourceelektrode (50), einer Drainelektrode (52), einer Gateelektrode (62), einer dielektrischen TFT- Schicht (64), einer halbleitenden TFT-Schicht (66) und einer intrinsischen amorphen TFT-Siliziumschicht (a-Si) (58); und
einem Kondensator (68) mit einer ersten Elektrode (54), einer zu der Gateelektrode im Wesentlichen koplanaren zweiten Elektrode (72), und einem Kondensatordielektrikum (70), wobei das Kondensatordielektrikum eine zu der dielektrischen TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare dielektrische Kondensatorschicht (74), eine zu der halbleitenden TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare halbleitende Kondensatorschicht (76) sowie eine zu der a-Si-TFT- Schicht im Wesentlichen koplanare a-Si-Kondensatorschicht umfasst.
2. Strahlungserfassungseinrichtung (18) nach Anspruch 1, wobei die Strahlungserfassungseinrichtung ferner eine mit dem Kondensator (68) elektrisch gekoppelte Diode (78) umfasst.
3. Strahlungserfassungseinrichtung (18) nach Anspruch 2, wobei der TFT (28) ferner eine mit der Sourceelektrode (50) elektrisch gekoppelte Sourcedurchverbindung (84) und eine mit der Diode (78) elektrisch gekoppelte gemeinsame Durchverbindung (82) umfasst.
4. Strahlungserfassungseinrichtung (18) nach Anspruch 1, wobei die Drainelektrode (52) und eine Datenleitung (30) einheitlich ausgebildet werden, die Gateelektrode (62) und eine Abtastleitung (32) einheitlich ausgebildet werden, und die gemeinsame Durchverbindung (82) und eine gemeinsame Leitung (40) einheitlich ausgebildet werden.
5. Strahlungserfassungseinrichtung (18) nach Anspruch 1, wobei die Sourceelektrode (50), die Drainelektrode (52) und die erste Kondensatorelektrode (54) ein Chrommaterial aufweisen, die dielektrische Kondensatorschicht (74) und die dielektrische TFT-Schicht (64) Siliziumnitrid aufweisen, die halbleitende Kondensatorschicht (76) und die halbleitende TFT-Schicht (66) intrinsisches amorphes Silizium aufweisen, und die a-Si-Kondensatorschicht (58) und die a-Si-TFT-Schicht n-dotiertes intrinsisches amorphes Silizium aufweisen.
6. Strahlungserfassungseinrichtung (18) nach Anspruch 1, wobei die a-Si-Kondensatorschicht (58) und die a-Si-TFT- Schicht jeweils annähernd 400 Å dick sind, die halbleitende Kondensatorschicht (76) und die halbleitende TFT-Schicht (66) jeweils annähernd 500 Å dick sind, und die dielektrische TFT-Schicht (64) und die dielektrische Kondensatorschicht (74) annähernd 2500 Å dick sind.
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