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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf elektronische Dünnfilm-Bildgebervorrichtungen
und insbesondere auf Adressleitungsstrukturen, die in Vorrichtungen,
wie beispielsweise Festkörper-Strahlungsbildgebern
enthalten sind, die eine Matrix von elektrisch leitfähigen Adressleitungen
zum Steuern der aktiven Komponenten der Vorrichtung aufweisen.
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Adressleitungen
zum Leiten elektrischer Signale zu und von aktiven Komponenten in
einer Display- oder Bildgebervorrichtung sind als integrale Teile
der Struktur von Festkörper-Bildgebern
ausgebildet. Diese Adressleitungen bilden gewöhnlich eine Matrix, wobei Leitungen,
die in der einen Richtung laufen, als Abtastleitungen bezeichnet
sind, und Leitungen, die in einer im wesentlichen senkrechten Richtung
angeordnet sind, als Datenleitungen bezeichnet sind. Elektrische
Signale (z. B. die Spannung) auf einer Abtastleitung steuern üblicherweise eine
Schaltvorrichtung, wie beispielsweise einen Feldeffekt-Transistor
(FET, auch bezeichnet als ein Dünnfilm-Transistor
oder TFT), die ihrerseits die aktive Komponente, wie beispielsweise
einen Photosensor, mit der Datenleitung verbindet, so dass ein elektrisches
Signal von dem Photosensor ausgelesen werden kann. Eine gemeinsame
Elektrode ist über der
Photosensorarray angeordnet, um den gemeinsamen Kontakt mit jedem
Photosensorpixel in der Array zu bilden. Das elektrische Signal,
das ausgelesen wird, entspricht der Anzahl von detektierten Photonen,
die auf die Array auftreffen, und die Signale von den entsprechenden
Photosensoren werden verwendet, um ein Bild der Photonen, die von
der Array von Photosensoren detektiert sind, elektronisch zu reproduzieren.
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Ein
Defekt auf der Datenleitung kann das gesamte Leistungsvermögen von
der Dünnfilm-Bildgebervorrichtung
nachteilig beeinflussen. Diese Situation ist von besonderer Bedeutung
in Bildgebern, in denen die Datenleitungen absichtlich in der Mitte
von der Array getrennt sind, um Rauschpegel zu senken. In dieser
Anordnung ist es notwendig, in der Lage zu sein, die Datenleitungen
von jeder Seite (oder Rand) von der Array auszulesen, und ein Stromunterbrechungs-
bzw. Leerlaufzustand schaltet effektiv alle Pixel ab, die mit der
Adressleitung von dem Punkt, wo die Stromunterbrechung existiert,
zu der Mitte der Array verbunden sind, wo die Da tenleitung absichtlich
getrennt war. Eine gewisse Verschlechterung der Anzahl von betriebsfähigen Pixeln
kann mit geeigneten Softwareänderungen
in den Auslesekreisen toleriert werden, aber ein Bildgeber mit genügend defekten
Adressleitungen muss möglicherweise
aussortiert werden, insbesondere wenn seine Verwendung für medizinische
Bildgebung vorgesehen ist, bei der minimale Leitungsdefekte von
besonderer Wichtigkeit bei der Lieferung von Bildgebung hoher Qualität sind.
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Bei
den Kosten der Fertigung von elektronischen Dünnfilm-Bildgebervorrichtung
ist es wünschenswert
Vorrichtungen zu haben, die reparierbar sind. Insbesondere ist es
wünschenswert,
eine Vorrichtung zu haben, die auf einfache Weise repariert werden
kann ohne signifikante zusätzlich
Bearbeitungszeit während
der Fertigung. Es ist ferner wünschenswert,
dass das Reparaturverfahren für
Datenleitungen, die einen Stromunterbrechungsdefekt haben, so ist,
dass der Umfang an elektronischem Rauschen auf der leitfähigen Leitung
nicht signifikant erhöht
wird, was erfordert, dass das Reparaturverfahren keine signifikante
physikalische Beschädigung an
dem leitfähigen
Material der reparierten Adressleitung verursacht oder einen Rest
auf ihrer Oberfläche zurücklässt.
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Das
Dokument WO 95 17768-A beschreibt ein Verfahren zum Reparieren eines
Stromunterbrechungs- bzw. Leerlaufdefektes unter Verwendung einer
Laser-Applationstechnik.
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Gemäß dieser
Erfindung enthält
ein Verfahren zum Reparieren eines Stromunterbrechungsdefektes in
einer beschädigten
ersten leitfähigen
Komponente, die an einer ersten Höhe in einer elektronischen
Dünnfilm-Bildgebervorrichtung
angeordnet ist, die Schritte, dass eine Reparaturfläche auf
der Vorrichtung gebildet wird, um den Stromunterbrechungsdefekt
in der beschädigten
ersten leitfähigen
Komponente frei zu legen, und ein leitfähiges Material abgeschieden
wird, um eine zweite leitfähige
Komponente zu bilden und um gleichzeitig einen Reparatur-Shunt in
der Reparaturfläche
zu bilden, um so den Defekt elektrisch zu überbrücken. Der Schritt des Bildens der
Reparaturfläche
enthält
die Schritte, dass dielektrisches Material, das über der ersten leitfähigen Komponente
in der Reparaturfläche
angeordnet ist, abgetragen bzw. ablatiert wird, und die Reparaturfläche geätzt wird,
um so verbliebenes dielektrisches Material in der Reparaturfläche zu entfernen. Über der
Bild gebervorrichtung wird eine Schicht aus Photowiderstand aufweisendem
Material abgeschieden, bevor die Reparaturfläche gebildet wird, so dass
die Photowiderstand aufweisende Schicht während des Abtragungsschrittes
mit einem Muster versehen wird und während des Ätzschrittes als eine Maske
dient.
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Der
Schritt des Abragens von dielektrischem Material enthält üblicherweise,
dass obere Schichten des dielektrischen Materials entfernt werden,
wie beispielsweise eine Schicht aus Polyimid und eine darunter liegende
Schicht aus Siliziumnitrid (SiNx). Der Schritt
des Ätzens
von restlichem dielektrischem Material enthält, dass restliche Teile von
dem Polyimid und Siliziumnitrid geätzt werden und eine Schicht
aus Siliziumoxid (SiOx), die unter dem Siliziumnitrid
liegt, geätzt
wird, um das leitfähige
Material freizulegen, das die erste leitfähige Komponente bildet. Der Ätzprozess,
der verwendet wird, um das dielektrische Material zu entfernen,
das über
der ersten leitfähigen Komponente
angeordnet ist, ist selektiv für
die erste leitfähige
Komponente, so dass das dielektrische Material ohne signifikante
Beschädigung
an der ersten leitfähigen
Komponente entfernt wird.
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Die
Erfindung wird am besten verständlich unter
Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen,
in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den Zeichnungen
darstellen, und in denen:
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1 eine Querschnittsansicht
von einer Bildgebervorrichtung ist, die eine fehlerhafte erste leitfähige Komponente
hat und an einem Punkt in dem Fertigungsprozess vor der Abscheidung
einer darüber
liegenden zweiten leitfähigen
Komponente dargestellt ist;
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2 eine Querschnittsansicht
von einer Bildgebervorrichtung ist, in der eine Abtragung verwendet
worden ist, um die Bildung von einer Reparaturfläche über dem Defekt in der ersten
leitfähigen Komponente
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu beginnen;
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3 eine Querschnittsansicht
von einer Bildgebervorrichtung ist, in der die Reparaturfläche über dem
Defekt in der ersten leitfähigen
Komponente geformt worden ist, wonach ein Ätzschritt gemäß der vorliegenden
Erfindung folgt;
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4 eine Querschnittsansicht
von einer Bildgebervorrichtung ist nach der Abscheidung von dem
Reparatur-Shunt und der zweiten leitfähigen Komponente gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Eine
elektronische Dünnfilm-Bildgebervorrichtung 100,
wie beispielsweise ein Festkörper-Strahlungsbildgeber,
enthält üblicherweise
entsprechende Schichten aus leitfähigem, halbleitfähigem und
dielektrischem Material, die auf einem Substrat 105 angeordnet
sind und die in dem Fertigungsprozess mit einem Muster versehen
werden, um eine Photosensorarray 110 zu bilden, von der
ein Abschnitt in dem Querschnitt in 1 an
einem Punkt in dem Fertigungsprozess vor der Abscheidung einer gemeinsamen
Elektrode über
der Array dargestellt ist. Die Photosensorarray 110 enthält mehrere
Photosensorpixel (nicht gezeigt), die Photodioden oder ähnliches
bilden und die empfindlich gegenüber
auftreffenden Photonen sind. Jedes Pixel ist auf entsprechende Weise
durch eine Matrix von Adressleitungen adressierbar, die mit den
Pixeln verbunden sind; Adressleitungen weisen Abtastleitungen (nicht
gezeigt), die mit Schaltvorrichtungen verbunden sind, um auf entsprechende
Pixel zuzugreifen, und Datenleitungen auf, die Ladung, die auf der
Photodiode gesammelt ist, zu einer Ausleseschaltung leiten. Die Abtast-
und Datenleitungen sind durch dielektrisches Material, das zwischen
ihnen angeordnet ist, elektrisch voneinander isoliert.
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Bei
der Fertigung von der Photosensorarray in einer typischen Bildgebervorrichtung
werden Abtastleitungen auf einem Substrat 105 gebildet
(nicht gezeigt in dem in den Figuren dargestellten Querschnittsabschnitt);
eine dielektrische Gate-Schicht 120 (so
genannt, weil sie über
den Abtastleitungen mit den Gate-Elektroden für die darauf gebildeten Schalttransistoren
von den darüber
liegenden Komponenten angeordnet ist), die Siliziumnitrid (SiNx), Siliziumdioxid (SiOx)
oder ähnliches
enthält,
ist über
der Abtastleitungsarray angeordnet; eine halbleitende Schicht 132,
die Silizium oder ähnliches
enthält,
ist über
der dielektrischen Schicht 120 abgeschieden. Die halbleitende
Schicht 132 kann ferner eine dotierte Halbleiterschicht
(nicht gezeigt) aufweisen, die so dotiertes Silizium enthält, um n-Leitfähigkeit
oder ähnliches
zu haben, und ist über
dem halbleitenden Silizium abgeschieden. Die halbleitende Schicht 132 ist
mit einem Muster versehen, um die Körper von Schaltvorrichtungen
(nicht gezeigt) zu bilden, wie beispielsweise einen Feldeffekt-Transistor
(FET) (auch als Dünnfilm-Transistor
(TFT) bezeichnet), der jedem Pixel zugeordnet ist. Die kombinierten
Schichten von Halbleiterschicht 132 (mit der dotierten
Halbleiterschicht darauf) und die darunter liegende Schicht 120 aus
dielektrischem Material werden üblicherweise
gemeinsam als ein FET Sandwich 130 bezeichnet. Leitfähiges Material, wie
beispielsweise Molybdän,
Titan, Aluminium, Chrom oder ähnliches, ist
abgeschieden und mit einem Muster versehen, um Source- und Drain-Elektroden
(nicht gezeigt) für
jeden TFT zu bilden, und diese Schicht aus leitfähigem Material ist ebenfalls
mit einem Muster versehen, um Datenleitungen 140 (eine
Darstellung davon ist in 1 im
Querschnitt gezeigt) in der Array zu bilden.
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Nach
der Bildung der FETs wird eine FET Passivierungsschicht 149 über der
Array abgeschieden. Die FET Passivierungsschicht 149 weist üblicherweise
ein anorganisches dielektrisches Material auf, wie beispielsweise
Siliziumoxid oder ähnliches, und
hat üblicherweise
eine Dicke in dem Bereich zwischen etwa 0,2 μm und 1 μm.
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Zusätzliche
Fertigungsschritte umfassen die Bildung der Photodioden einschließlich der
Abscheidung und Musterbildung von halbleitendem Material, üblicherweise
Silizium, um den Photodiodenkörper zu
formen (nicht gezeigt in dem Querschnittsabschnitt von dem in 1 dargestellten Bildgeber). Eine
Photosensor-Trennschicht 150 wird
dann über der
Array gebildet; die Trennschicht 150 enthält üblicherweise
eine erste Schutzschicht 154, die ein dielektrisches anorganisches
Material aufweist, wie beispielsweise Siliziumnitrid (SiNx) oder ähnliches.
In dem Abschnitt der Array, der in dem Querschnitt von 1 dargestellt ist, ist die
erste Schutzschicht 154 über der FET Passivierungsschicht 149 angeordnet. Die
erste Schutzschicht 154 aus Siliziumnitrid hat üblicherweise
eine Dicke in dem Bereich zwischen etwa 0,04 μm und 0,5 μm. Eine zweite Schutzschicht 156, die
ein dielektrische organisches Material aufweist, wie beispielsweise
Polyimid oder ähnliches,
ist über der
ersten Schutzschicht 156 und der FET Passivierungsschicht 149 angeordnet.
Die zweite Schutzschicht 156 hat üblicherweise eine Dicke in
dem Bereich zwischen etwa 0,5 μm
und 2,5 μm.
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Nach
der Bildung der Trennschicht 150 setzt sich die Fertigung
der Photosensorarray 110 fort mit der Abscheidung und Musterbildung
einer gemeinsamen Elektrode (nicht gezeigt in 1), die über der Trennschicht 150 angeordnet
und in elektrischem Kontakt ist mit einem Abschnitt von jedem Photosensorkörper durch
Durchgangslöcher
(nicht gezeigt), die sich in die Trennschicht öffnen. Ein Szintillatormaterial
(nicht gezeigt) wird dann über
der gemeinsamen Elektrode abgeschieden, um die Array zu vervollständigen.
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1 stellt eine Bildgebervorrichtung
an einer ersten Stufe in dem Reparaturprozess gemäß der vorliegenden
Erfindung dar; an diesem Punkt in dem Fertigungsprozess sind die
FETs gebildet und die FET Passivierungsschicht 149 und
die Trennschicht 150 sind abgeschieden. An dieser Stufe
wird die elektrische Integrität
der Adressleitungen geprüft;
Zu Darstellungszwecken des Verfahrens gemäß der Erfindung ist ein Defekt 145 gezeigt,
der in der Datenleitung 140 angeordnet ist, so dass ein
Leerlaufzustand bzw. eine Stromunterbrechung zwischen einem ersten
Abschnitt 141 und einem zweiten Abschnitt 142 der
Datenleitung 140 besteht. Der Defekt 145 weist
einen Bruch in dem leitfähigen
Material der Datenleitung 140 auf, in dem nicht-leitfähiges Material
zwischen den entsprechenden Abschnitten 141, 142 der
Datenleitung angeordnet ist. Das nicht-leitfähige Material weist üblicherweise
dielektrisches Material aus der FET Passivierungsschicht 149 auf,
aber es kann auch anderes nicht-leitfähiges Material aufweisen, das
in dem Arrayfertigungsprozess verwendet worden ist. Wie es hier
verwendet wird, bezieht sich "nicht-leitfähig" auf sowohl dielektrisches
als auch halbleitendes Material, das in dem Defekt 145 angeordnet
sein kann, um so einen Leerlaufzustand zu erzeugen (der Begriff
beinhaltet auch ein nicht-gasförmiges
Material, wie beispielsweise Festkörper oder Fluid, das in dem
defekten Bereich ruht). Der Defekt 145 entsteht aus beschädigtem oder
fehlendem Metall für
die Datenleitung 145, wie es beispielsweise auftreten könnte, wenn
es einen Defekt in der Maske gibt, die für die Abscheidung oder Musterbildung
des leitfähigen
Materials, das die Datenleitung 140 bildet, verwendet wird
oder aus einer Beschädigung
an der leitfähigen
Leitung während
der Bearbeitung. Alternativ kann der Defekt mit einem Laser gemacht
worden sein, wie beispielsweise bei einem Versuch, die Leitung zu
schneiden, um einen Abschnitt der Datenleitung 140 abzutrennen,
der einen Kurzschluss mit einer darunter liegenden leitfähigen Komponente
(z. B. einer Abtastleitung) bildet, wie beispielsweise an einem
Kreuzungspunkt zwischen den zwei Typen von Adressleitungen. Der Leerlaufzustand
der Datenleitung wird üblicherweise während der
Prüfung
der Bildgebervorrichtung nach der Bildung der Datenleitungen ermittelt
und aufgezeichnet.
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Gemäß dieser
Erfindung wird vor dem Entfernen von Abschnitten der Trennschicht 150,
um den Defekt 145 in der Adressleitung 140 freizulegen, eine
Schicht von Photowiderstand aufweisendem Material 190 in
einem Spinprozess, einem Meniskusprozess oder ähnlichem über dem organischen dielektrischen
Material abgeschieden, das die zweite Schutzschicht 156 über der
Array bildet. Die Photowiderstandsschicht 190 hat üblicherweise
eine Dicke in dem Bereich zwischen etwa 1 μm und 3 μm.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Stromunterbrechungsdefekt 145 in der
Datenleitung 140 mit der Verwendung eines Verfahrens repariert, das
eine Reparaturfläche 160 (2) um den Defekt 140 herum öffnet, der
die Adressleitung 140 freilegt, während die rauscharmen Charakteristiken
der Adressleitung beibehalten werden. Genauer gesagt, der Prozess
des Freilegens des leitfähigen
Materials, das die Komponente bildet, welche repariert wird, z. B.
die Adressleitung 140, ist so, dass das leitfähige Material
nicht kontaminiert wird. Wie es hier verwendet wird, bezieht sich "nicht-kontaminiert,
unkontaminiert" oder ähnliches
auf die zu reparierende leitfähige
Komponente, die vollständig
freiliegt (das heißt, etwa
90% oder mehr der Oberfläche
der leitfähigen Komponente
in der Reparaturfläche 145 liegt
frei, wobei wenige, wenn überhaupt,
Restmaterialien von anderen Komponenten in der Vorrichtung auf der
Oberfläche
von den leitfähigen
Komponenten in der Reparaturfläche
zurückgelassen
sind); und der Zustand der leitfähigen
Komponente (Datenleitung 140) ist im wesentlichen der gleiche
wie er gewesen ist, als die Datenleitung gebildet wurde (das heißt, nach
der Abscheidung des leitfähigen
Materials, der Musterbildung und der Reinigung der Oberfläche, um
den Formungsprozess der leitfähigen
Komponente während des
Fertigungsprozesses abzuschließen,
der üblicherweise
das leitfähige
Material nicht beschädigt, aber
eine gewisse Oxidation von dem leitfähigen Material auf der Oberfläche der
Adressleitung zur Folge haben kann). Die Adressleitung, die im wesentlichen in
dem gleichen Zustand ist, impliziert ferner, dass die Leitung im
wesentlichen geometrisch die gleiche Form hat, so wie sie gebildet
wurde, wobei die Oberfläche
von dem leitfähigen
Material relativ glatt ist ohne Kerben, Vertiefungen oder ähnliches.
Eine Manifestation des Prozesses gemäß der Erfindung, der für eine unkontaminierte
Adressleitung 140 in der Reparaturfläche sorgt, ist die, dass, wenn
die Adressleitung repariert ist, sie Rauschcharakteristiken aufweist,
die üblicherweise
nicht größer als
etwa 10% mehr Rauschen sind als eine unbeschä digte und unreparierte Adressleitung.
Derartige Rauschmessungen werden üblicherweise erhalten, indem
der Bildgeber im Dunkeln ausgelesen wird und die Standard-Abweichung von jedem
Pixel von einem Satz der Dunkelbilder berechnet wird.
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Nach
der Bildung der Reparaturfläche 160, so
dass unkontaminierte Abschnitte der Adressleitung 140 um
den Defekt 145 herum freiliegen, wie es weiter unten beschrieben
wird, wird leitfähiges
Material abgeschieden, um eine zweite leitfähige Komponente 170 (4) auf einem nachfolgenden
Pegel der Vorrichtung zu formen. Wie es hier verwendet wird, bezieht
sich "nachfolgender
Pegel der Vorrichtung" auf
eine leitfähige
Komponente, die in dem Fertigungsprozess nach der Bildung der Adressleitung 140 gebildet
wird und somit üblicherweise
auf einem unterschiedlichen Pegel bzw. Höhe von dem Sandwich aus Materialien
angeordnet ist, die abgeschieden sind, um die Komponenten für die Bildgebervorrichtung
zu fertigen. Durch die Terminologie bezüglich der Pegel bzw. Höhen der
Komponenten soll keine Einschränkung
bezüglich
der Orientierung der Vorrichtung impliziert werden. Wie oben ausgeführt ist,
ist bei der Reparatur einer Datenleitung in einem Bildgeber die
nächste
leitfähige
Komponente, die in den Fertigungsprozess abgeschieden werden soll, üblicherweise
die gemeinsame Elektrode von der Photosensorarray.
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Die
Reparaturfläche 160 (2) wird dadurch gebildet,
dass Abschnitte der Photowiderstandsschicht 190 und darunter
liegende Abschnitte der Schutzschicht 150 entfernt werden,
um den Defekt 145 und gewählte angrenzende Abschnitte
der Datenleitung 140 freizulegen. Üblicherweise wird Laser-Abtragung
bzw. -ablation verwendet,
um die Abschnitte der Photowiderstandsschicht 190, der
zweiten Schutzschicht 156 und der ersten Schutzschicht 154 von
der gewählten
Reparaturfläche 160 zu
entfernen. Genauer gesagt, ein Xenon-Chlorid Excimer-Laser liefert
ein fein-fokussiertes Bündel
(z. B. in dem Bereich zwischen etwa 1 μm2 bis
20 μm2), das sehr wirksam ist beim Abtragen des
oben genannten nicht-leitenden Materials mit der Fähigkeit,
präzise Grenzen
um die Reparaturfläche 160 herum
beizubehalten. Laser-Ablation ist jedoch nicht so wirksam beim Entfernen
der FET Passivierungsschicht 154, da diese Schicht Siliziumoxid
aufweist, das eine schlechte Energieabsorption in dem sichtbaren
und nahegelegenen Ultraviolett (UV)-Wellenlängenbereich aufweist. Es wurde
gefunden, dass die schlechte Energieabsorption von dem Siliziumoxid
längere Bemühungen bei
der Ablation erfordert, um das Material zu entfernen, und üblicherweise
hat ein derartiges Ablationsbemühen
eine kontaminierte Oberfläche
der ersten leitfähigen
Komponente 140 zur Folge, die unter dem abgetragenen Siliziumoxid
liegt. Somit wird die Laser-Ablation beendet nach der Entfernung
der Photowiderstandsschicht 190, dem organischen Dielektrikum
der zweiten Schutzschicht 156 und des Siliziumnitrids der
ersten Schutzschicht 154 in dem Reparaturbereich 160. üblicherweise
hat der Ablationsprozess zur Folge, das gewisse restliche Partikelchen 159,
die von Abschnitten der abgetragenen FET Passivierungsschicht 150 zurück bleiben,
in der Reparaturfläche 160 verbleiben,
wie es in 2 dargestellt
ist.
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Beispielsweise
wurde in einer typischen Struktur von einer Bildgebervorrichtung,
in der die Adressleitung 140 Molybdän mit einer Dicke in dem Bereich
von etwa 0,2 μm
und 1 μm
(und üblicherweise
etwa 0,4 μm)
aufweist, die FET Passivierungsschicht 149 Siliziumdioxid
mit einer Dicke von etwa 0,5 μm
aufweist und die erste Schutzschicht 154 Siliziumnitrid
mit einer Dicke von etwa 0,1 μm
aufweist und die zweite Schutzschicht 156 Polyimid mit
einer Dicke von etwa 1,4 μm
aufweist, ein Excimer-Laser der Marke Florod, Inc., Modell LCM 308
bei etwa 7% Leistung (wobei die Gesamtleistung etwa 350 Mikrojoule
beträgt)
verwendet, um nicht-leitfähiges
Material abzutragen, um eine gewählte
Reparaturfläche 160 zu
formen, die Abmessungen von etwa 10 μm mal 40 μm (auf der Oberfläche der
Array) hat.
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Die
Formung der Reparaturfläche 160 wird dann
abgeschlossen, indem das restliche dielektrische Material in der
Reparaturfläche 160 geätzt wird, um
so restliches dielektrisches Material in der Reparaturfläche zu entfernen,
um den Defekt 145 und angrenzende Abschnitte der Adressleitung 140 freizulegen,
wie es in 3 gezeigt
ist, wobei der Ätzschritt ferner
dafür sorgt,
dass die freiliegenden Oberflächen
der Adressleitung 140 unkontaminiert bleiben. Die angrenzenden
Abschnitte der Datenleitung 140 umfassen ein erstes Segment 143 des
ersten Adressleitungsabschnittes 141 und ein zweites Segment 144 des
zweiten Adressleitungsabschnittes 142 der Adressleitung 140,
wobei die angrenzenden Abschnitte gemeinsam Flächen auf jedem Abschnitt der Datenleitung
bilden, die an den Stromunterbrechungsdefekt 145 angrenzen.
Die Segmente 143 und 144 sind genügend groß, damit
das anschließend
abgeschiedene leitfähige
Material einen zufriedenstellenden elektrischen Kontakt mit der
Datenleitung 140 herstellen und eine stabile Struktur formen kann.
In einem üblichen
Bildgeber, in dem die Adressleitung 140 eine breite von
etwa 7 μm
hat, haben die Segmente 143 und 144 jeweils eine
Länge von
etwa 10 μm.
Zusätzlich
sind die Seitenwände
der Photowiderstandsschicht 190 und des Abschnittes der
Trennschicht 150, wo das nicht-leitende Material abgetragen
worden ist, üblicherweise
ebenfalls im wesentlichen glatte Flächen, die im wesentlichen vertikal
zwischen der unteren Oberfläche
der gewählten Reparaturfläche 160,
die durch Ablation freiliegt, und der oberen Oberfläche von
der Trennschicht 150 angeordnet sind.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthält
der Ätzschritt
ein nasses Ätzen der
Reparaturfläche
mit einem Ätzmittel,
das für
das dielektrische Material, das in der Reparaturfläche 160 angeordnet
ist, selektiv ist. Beispielsweise ist ein auf Fluorwasserstoftsäure basierendes Ätzmittel,
wie beispielsweise gepuffertes Fluorwasserstoffsäure (BHF von buffered hydrofluoric
acid)-Ätzmittel
oder ähnliches,
das das leitfähige
Material nicht angreift, wirksam bei der Entfernung von restlichen
Partikelchen 159, die Siliziumnitrid von der ersten Schutzschicht 152 aufweisen,
und somit auch irgendwelche restlichen Teile von dem Polyimid der
zweiten Schutzschicht 156 abhebt und ferner auf wirksame Weise
das Siliziumoxid entfernt, das die FET Passivierungsschicht 149 bildet.
Für diese Ätzschicht
dienen die Photowiderstandsschicht 190 und die zweite Schutzschicht 156 aus
Polyimid als eine Maske, so dass nur das dielektrische Material
in der Reparaturfläche 160 dem Ätzmittel
ausgesetzt ist. Die selektive Natur von dem Ätzmittel (z. B. BHF) hat die
Entfernung von dem anorganischen (und Abheben des organischen) dielektrischen
Materials zur Folge, das in der Reparaturfläche 160 nach dem Ablationsschritt zurückbleibt,
ohne das leitfähige
Material anzugreifen, das die Adressleitung 140 bildet;
das Ätzen
hat ein Freilegen des Defektes 145 und angrenzender Segmente 143 und 144 der
Adressleitung 140 zur Folge, ohne dass eine Kontamination
für die
Oberfläche
des leitfähigen
Materials der Adressleitung verursacht wird. Das nasse Ätzmittel
ist ferner so gewählt, dass
es das Silizium oder das n+ dotierte Silizium von der Halbleiterschicht 133 nicht
signifikant ätzt.
Am Schluss des nassen Ätzschrittes
erscheint die Reparaturfläche 160 der
Array 100 so, wie sie in 3 dargestellt
ist. Wie in 3 zu sehen
ist, sind restliche Teilchen 159 weggeätzt worden, wie es auch für den Abschnitt
der FET Passivierungsschritt 149 gilt, die in der Reparaturfläche unter
der Öffnung
in der Maske freiliegt, die durch die Photowiderstandsschicht 190 gebildet
ist. Aufgrund der Natur des nassen Ätzmittels ist ein kleiner unterschnittener
Bereich 155 unter der zweiten Schutzschicht 156 gebildet aufgrund
des Ätzens
entlang der Seitenwand von dem Siliziumnitrid der ersten Schutzschicht 154 und dem
Siliziumoxid von der FET Passivierungsschicht 149.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
der Ätzschritt,
um den Defekt 145 und angrenzende Segmente von der Adressleitung 140 freizulegen,
ein reaktives Ionenätzen
(RIE von reactive ion etch). Ein derartiges Ätzverfahren verwendet CHF3/Ar oder ähnliches, das selektiv für das leitfähige Metall
ist, während
es ein effektives Ätzmittel
für die
organischen und anorganischen Materialien ist, die entfernt werden
müssen,
um die Reparaturfläche
freizulegen.
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Nach
dem Ätzschritt
wird die Photowiderstandsschicht 190 mit Verfahren entfernt,
die üblicherweise
in der Technik verwendet werden. Die freiliegende zweite Schutzschicht 156 (die
Polyimid aufweist) wird dann beispielsweise mit einem Muster versehen,
um Durchgangskontaktkanäle
(nicht gezeigt) zu den Photosensoren in der Array zu formen.
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Als
nächstes
wird das leitfähige
Material abgeschieden, um eine zweite leitfähige Komponente 170 auf
einem nachfolgenden Pegel bzw. Höhe
der Vorrichtung zu formen. Beispielsweise wird eine gemeinsame Elektrode 170 (4) in der Bildgebervorrichtung 100 gebildet,
indem ein leitfähiges
Material (für
Bildgebervorrichtungen wird dieses Material abgeschieden, um eine
im wesentlichen optisch transparente Schicht zu bilden), wie beispielsweise
Indiumzinnoxid oder ähnliches,
abzuscheiden, wobei beispielsweise ein Zerstäubungsprozess verwendet wird.
Alternativ können
leitfähige
Materialien, wie beispielsweise Aluminium, Chrom oder ähnliches,
verwendet werden, um die gemeinsame Elektrode zu bilden; wenn jedoch
ein nicht-optisch transparentes Material verwendet wird, sind zusätzliche
Verfahrensschritte erforderlich, um der gemeinsamen Elektrode ein
Muster zu geben, so dass sie nicht verhindert, dass Licht großer Abschnitte
von der Oberfläche der
Photodiode erreicht. Gleichzeitig mit der Abscheidung der gemeinsamen
Elektrode 170 wird ein Reparatur-Shunt 180 in
der gewählten
Reparaturfläche 160 gebildet,
da das gleiche leitfähige
Material, das verwendet ist, um die gemeinsame Elektrode 170 zu bilden, über dem
Defekt 145 und auf den Segmenten 143 und 144 der
Datenleitung 140 abgeschieden wird. Wie in 4 dargestellt ist, weist der Reparatur-Shunt 180 somit das
gleiche leitfähige
Material auf, wie die gemeinsame Elektrode 170, und er
ist so angeordnet, dass er den Defekt 145 elektrisch überbrückt, so
dass der erste Abschnitt 141 und der zweite Abschnitt 142 der
Datenleitung 140 elektrisch miteinander verbunden sind.
In ähnlicher
Weise entspricht die Dicke von dem Reparatur-Shunt 180 der Dicke
der gemeinsamen Elektrode 170, da die zwei Komponenten
in dem gleichen Abscheidungsprozess gebildet werden. Alternativ
kann in Abhängigkeit
von der Komponente, die repariert wird, das leitfähige Material,
das zur Bildung des Reparatur-Shunts abgeschieden wird, das gleiche
sein wie das leitfähige
Material der darunter liegenden Komponente, in der der Defekt besteht.
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Wie
in 4 dargestellt ist,
erstreckt sich der Reparatur-Shunt 180 über alle Oberflächen der Adressleitung 140,
die in der Reparaturfläche 160 freiliegen,
wobei diese Überdeckung
wünschenswert ist
vom Standpunkt der strukturellen Integrität, wenn ein leitfähiges Material,
wie beispielsweise Indiumzinnoxid oder ähnliches, verwendet wird. Alternativ
kann der Reparatur-Shunt 180 zwischen dem ersten Abschnitt 141 und
dem zweiten Abschnitt der Datenleitung 140 angeordnet sein,
anstatt dass er auf den oberen Flächen der Segmente 143 und 144 angeordnet
ist, so lange ein angemessener elektrischer Kontakt hergestellt
ist, um die Stromkreisunterbrechung zwischen den ersten und zweiten
Abschnitten 141, 142 der Datenleitung zu überbrücken.
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Nach
der Bildung des Reparatur-Shunts 180 wird jedes leitfähige Material,
das den Reparatur-Shunt 180 mit der gemeinsamen Elektrode 170 verbindet,
entfernt, um so den Reparatur-Shunt 180 elektrisch von
der gemeinsamen Elektrode 170 zu isolieren. Die Entfernung
dieses leitfähigen
Materials (das beispielsweise an Seitenwänden der Trennschicht 150 in
der gewählten
Reparaturfläche 160 anhaften
kann) wird üblicherweise
mit einer Laser-Ablation erreicht, insbesondere mit der Verwendung
eines Excimer-Lasers, wie es oben angegeben ist. Beispielsweise
werden Abschnitte der gemeinsamen Elektrode 170, die sich
um den Rand der zweiten Schutzschicht 156 herum erstrecken,
entfernt, um einen Spalt zwischen der gemeinsamen Elektrode und der
Reparaturfläche
in dem Bereich zwischen etwa 2 μm
und 30 μm
zu belassen.
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Nach
Abschluss der Reparatur, das heißt der Bildung des Reparatur-Shunts 180 und
dem elektrischen Isolieren des Reparatur-Shunts von der gemeinsamen
Elektrode 170, wird eine Trennschicht (nicht gezeigt),
die beispielsweise Siliziumnitrid, Siliziumdioxid oder ähnliches
aufweist, über
der gemeinsamen Elektrode 170, dem Reparatur-Shunt 180 und den
freiliegenden Seitenwänden
der Schutzschicht 150 in der gewählten Reparaturfläche 160 abgeschieden.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
ermöglicht
somit, dass Datenleitungen auf einfache Weise während des Fertigungsprozesses
einer Bildgebervorrichtung mit einem Verfahren repariert werden, das
die Ausbeute zur Herstellung einer effektiven Reparatur signifikant
verbessert im Vergleich zu Reparaturen, in denen nur Laser-Ablation
verwendet wird. Beispielsweise kann der Ätzschritt auf wirksame Weise
verwendet werden, um Reparaturen an einer beliebigen Anzahl von
Reparaturflächen 160 auf
der Array 100 vorzunehmen, die hergestellt worden sind. Der Ätzschritt
spart nicht nur Zeit, indem eine "Massen"-Bearbeitung von Reparaturflächen vorgenommen
wird, sondern er ist noch effektiver bei der Erzeugung zufriedenstellender
Reparaturen (vom Standpunkt reparierter Leitungen, die Rausch-Standards
erfüllen),
als bei Verwendung eines Lasers, um durch das dielektrische Material
des Siliziumoxids an jeder Reparaturfläche zu bohren. Beispielsweise
lieferten Reparaturverfahren nur mit Laser eine Ausbeute von nur
etwa 25%, wogegen das Verfahren gemäß der Erfindung die Ausbeute
auf nahezu 100% verbessert. Das Verfahren ist somit auf einfache
Weise angepasst auf die Reparatur vieler Defekte in einer bestimmten
Leitung und die Reparatur von vielen beschädigten Datenleitungen.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
sorgt somit für
eine einen relativ niedrigen Widerstand und ein geringes Rauschen
aufweisende Reparatur-Shuntstruktur des transparenten leitfähigen Oxidmaterials
(z. B. Bereitstellen eines Shunts mit einem Widerstand in dem Bereich
von 100 Ω bis
500 Ω),
die geeignet ist für
eine Reparatur von Adressleitungen in Bildgeberarrays, bei denen
ein kleiner Widerstand auf den Adressleitungen kritisch ist für die Beibehaltung
eines rauscharmen Betriebs der Bildgebervorrichtung. Der Ätzprozess,
der für
die Freilegung von unkontaminierten Adressleitungssegmenten in der Reparaturfläche sorgt,
stellt ferner Reparaturstrukturen mit geringerem Rauschen bereit
im Vergleich zu Reparaturen, die unter Verwendung von nur Laser-Ablationstechniken
bewirkt werden. Beispielsweise ist beobach tet worden, dass nur mit
Laser-Ablation arbeitende Reparaturtechniken eine reparierte Adressleitung
mit einem Rauschpegel zur Folge haben, der in dem Bereich zwischen
etwa 0% und 300% größer ist
als eine ähnliche
Adressleitung, die unbeschädigt
ist; im Gegensatz dazu hat das Reparaturverfahren gemäß der Erfindung
eine reparierte Adressleitung mit einem Rauschpegel zur Folge, der in
dem Bereich zwischen etwa 0% und 10% größer als derjenige von einer ähnlichen
Adressleitung ist, die nicht repariert worden ist. Diese Rauschminderung
ist sehr signifikant, insbesondere in medizinischen Bildgebern,
die zur Fluoroskopie verwendet werden, bei denen ein vermindertes
Rauschen kritisch ist für
eine Realzeit-Auslesung von Bildgebungsdaten mit hoher Auflösung.