JP2003332553A - 撮影アレイ及びその製造方法 - Google Patents
撮影アレイ及びその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴＦＴチャネル領域を望ましくない光から遮
蔽する。 【解決手段】 放射線検出器（１８）は、ソース電極
（５０）、ドレイン電極（５２）及びゲート電極（６
２）を含むトップゲート薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
（２８）と、ソース電極に電気的に結合されたダイオー
ド（７０）とを含む。別の態様においては、放射線源
と、放射線源からの放射線を受け取るように位置決めさ
れた放射線検出器とを含む撮影システムが提供され、放
射線検出器は、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電
極を含むトップゲート薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、
トップゲート薄膜トランジスタのソース電極に電気的に
結合されたダイオードとを含む。
蔽する。 【解決手段】 放射線検出器（１８）は、ソース電極
（５０）、ドレイン電極（５２）及びゲート電極（６
２）を含むトップゲート薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
（２８）と、ソース電極に電気的に結合されたダイオー
ド（７０）とを含む。別の態様においては、放射線源
と、放射線源からの放射線を受け取るように位置決めさ
れた放射線検出器とを含む撮影システムが提供され、放
射線検出器は、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電
極を含むトップゲート薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、
トップゲート薄膜トランジスタのソース電極に電気的に
結合されたダイオードとを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に撮影アレイに
関し、特に撮影アレイの画素構造に関する。
関し、特に撮影アレイの画素構造に関する。
【０００２】
【発明の背景】撮影アレイは、通常、シンチレーション
媒体に結合されたフォトセンサアレイを含む。シンチレ
ータで吸収された放射線は光学光子を発生し、それらの
光子がフォトダイオードなどのフォトセンサに入射す
る。光子はフォトセンサで吸収され、入射光子束に対応
する電気信号が発生される。フォトセンサの製造におい
ては、ａ−Ｓｉ：Ｈの光電特性が好都合であり且つフォ
トセンサなどのデバイスを製造するのが相対的に容易で
あるという理由により、一般に水素化アモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）が使用されている。具体的には、
フォトダイオードなどの複数の感光素子を薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）などの何らかの必要な制御素子又はスイ
ッチング素子と関連させて相対的に大きなアレイとして
形成することができる。放射線検出器及びディスプレイ
アレイは、通常、大きな基板の上に製造され、基板上に
はＴＦＴ、アドレス線、コンデンサ、及びフォトセンサ
などのデバイスのような多数の構成要素が導電性材料、
半導体材料及び絶縁材料の蒸着及びパターン形成によっ
て形成される。
媒体に結合されたフォトセンサアレイを含む。シンチレ
ータで吸収された放射線は光学光子を発生し、それらの
光子がフォトダイオードなどのフォトセンサに入射す
る。光子はフォトセンサで吸収され、入射光子束に対応
する電気信号が発生される。フォトセンサの製造におい
ては、ａ−Ｓｉ：Ｈの光電特性が好都合であり且つフォ
トセンサなどのデバイスを製造するのが相対的に容易で
あるという理由により、一般に水素化アモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）が使用されている。具体的には、
フォトダイオードなどの複数の感光素子を薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）などの何らかの必要な制御素子又はスイ
ッチング素子と関連させて相対的に大きなアレイとして
形成することができる。放射線検出器及びディスプレイ
アレイは、通常、大きな基板の上に製造され、基板上に
はＴＦＴ、アドレス線、コンデンサ、及びフォトセンサ
などのデバイスのような多数の構成要素が導電性材料、
半導体材料及び絶縁材料の蒸着及びパターン形成によっ
て形成される。
【０００３】そのようなＴＦＴアレイを製造するための
少なくとも１つの周知の方法は、通常、ボトムゲートＴ
ＦＴと、複数のデータアドレス線及び複数の走査アドレ
ス線とを製造することを含む。周知のいくつかのボトム
ゲートＴＦＴにおいては、ボトムゲート金属がチャネル
領域を遮蔽している。すなわち、ボトムゲート金属はバ
ックライトからの光を阻止する光阻止素子として作用す
る。光子はＴＦＴに望ましくない漏れを発生させる可能
性があるため、光阻止層を設けることが望ましい。例え
ば、デジタルＸ線パネルでは、光はデバイスの上面に蒸
着されたシンチレータから発生され、従って、ＴＦＴ領
域は光子に直接さらされる。従って、ＴＦＴチャネル領
域を望ましくない光から遮蔽するために、追加のフォト
リソグラフィレベルを必要とする追加の光阻止層が必要
である。
少なくとも１つの周知の方法は、通常、ボトムゲートＴ
ＦＴと、複数のデータアドレス線及び複数の走査アドレ
ス線とを製造することを含む。周知のいくつかのボトム
ゲートＴＦＴにおいては、ボトムゲート金属がチャネル
領域を遮蔽している。すなわち、ボトムゲート金属はバ
ックライトからの光を阻止する光阻止素子として作用す
る。光子はＴＦＴに望ましくない漏れを発生させる可能
性があるため、光阻止層を設けることが望ましい。例え
ば、デジタルＸ線パネルでは、光はデバイスの上面に蒸
着されたシンチレータから発生され、従って、ＴＦＴ領
域は光子に直接さらされる。従って、ＴＦＴチャネル領
域を望ましくない光から遮蔽するために、追加のフォト
リソグラフィレベルを必要とする追加の光阻止層が必要
である。
【０００４】
【発明の概要】１つの面においては、放射線検出器が提
供される。放射線検出器は、ソース電極、ドレイン電極
及びゲート電極を含むトップゲート薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）と、ソース電極に電気的に結合されたダイオ
ードとを含む。
供される。放射線検出器は、ソース電極、ドレイン電極
及びゲート電極を含むトップゲート薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）と、ソース電極に電気的に結合されたダイオ
ードとを含む。
【０００５】別の面においては、放射線源と、放射線源
からの放射線を受け取るように位置決めされた放射線検
出器とを含む撮影システムが提供される。放射線検出器
は、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を含むト
ップゲート薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、トップゲー
ト薄膜トランジスタのソース電極に電気的に結合された
ダイオードとを含む。
からの放射線を受け取るように位置決めされた放射線検
出器とを含む撮影システムが提供される。放射線検出器
は、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を含むト
ップゲート薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、トップゲー
ト薄膜トランジスタのソース電極に電気的に結合された
ダイオードとを含む。
【０００６】更に別の面においては、撮影アレイを製造
する方法が提供される。方法は、ソース電極と、ドレイ
ン電極と、ゲート電極とを含むトップゲート薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）を形成することと、トップゲート薄膜
トランジスタのソース電極に電気的に結合されたダイオ
ードを形成することとを含む。
する方法が提供される。方法は、ソース電極と、ドレイ
ン電極と、ゲート電極とを含むトップゲート薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）を形成することと、トップゲート薄膜
トランジスタのソース電極に電気的に結合されたダイオ
ードを形成することとを含む。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、撮影システム１０の概略
図である。一実施例では、撮影システム１０は、ウィス
コンシン州ミルウォーキーのGE Medical Systemsから市
販されているSennovision 2000D（商標）などの医療用
撮影システムであるが、それには限定されない。撮影シ
ステム１０は、円錐形ビームを投射する放射線源１２を
含む。一実施例では、放射線源１２はＸ線源１２であ
り、円錐形ビームはＸ線ビームである。Ｘ線ビームは物
体１４、すなわち、患者などの撮影されるべき物体を通
過する。Ｘ線ビームは物体１４により減衰された後、放
射線検出器１６に入射する。
図である。一実施例では、撮影システム１０は、ウィス
コンシン州ミルウォーキーのGE Medical Systemsから市
販されているSennovision 2000D（商標）などの医療用
撮影システムであるが、それには限定されない。撮影シ
ステム１０は、円錐形ビームを投射する放射線源１２を
含む。一実施例では、放射線源１２はＸ線源１２であ
り、円錐形ビームはＸ線ビームである。Ｘ線ビームは物
体１４、すなわち、患者などの撮影されるべき物体を通
過する。Ｘ線ビームは物体１４により減衰された後、放
射線検出器１６に入射する。
【０００８】図２は、撮影システム１０（図１に示す）
と共に使用できる放射線検出器１８を示す。放射線検出
器１８は基板２０を含み、基板２０の上に画素アレイ２
２（フォトセンサアレイと呼ばれることもある）が配置
されている。一実施例では、フォトセンサアレイ２２
は、コンデンサ２４、フォトダイオード２６及びＴＦＴ
などのスイッチングデバイス２８のような複数の電子素
子を含む。ＴＦＴ２８は画素アレイ２２の上に配置さ
れ、対応する１つのコンデンサ２４と１つのフォトダイ
オード２６を対応するデータ線３０に選択的に結合す
る。別の実施例においては、フォトセンサアレイ２２は
コンデンサ２４を含まない。フォトセンサアレイ２２
は、複数の個別の画素３４をアドレス指定するための複
数の走査線３２を更に含む。データ線３０は画素アレイ
２２の第１の軸３６に沿って方向を定められており、走
査線３２は画素アレイ２２の第２の軸３８に沿って方向
を定められている。画素アレイ２２の第１の軸３６と第
２の軸３８は互いにほぼ垂直に配置されている。
と共に使用できる放射線検出器１８を示す。放射線検出
器１８は基板２０を含み、基板２０の上に画素アレイ２
２（フォトセンサアレイと呼ばれることもある）が配置
されている。一実施例では、フォトセンサアレイ２２
は、コンデンサ２４、フォトダイオード２６及びＴＦＴ
などのスイッチングデバイス２８のような複数の電子素
子を含む。ＴＦＴ２８は画素アレイ２２の上に配置さ
れ、対応する１つのコンデンサ２４と１つのフォトダイ
オード２６を対応するデータ線３０に選択的に結合す
る。別の実施例においては、フォトセンサアレイ２２は
コンデンサ２４を含まない。フォトセンサアレイ２２
は、複数の個別の画素３４をアドレス指定するための複
数の走査線３２を更に含む。データ線３０は画素アレイ
２２の第１の軸３６に沿って方向を定められており、走
査線３２は画素アレイ２２の第２の軸３８に沿って方向
を定められている。画素アレイ２２の第１の軸３６と第
２の軸３８は互いにほぼ垂直に配置されている。
【０００９】図２では、図面をわかりやすくするため
に、フォトセンサアレイ２２に沿って延出するデータ線
３０、走査線３２及び共通線４０は数本ずつしか示され
ていない。データ線３０、走査線３２及び共通線４０
は、フォトセンサアレイ２２の個々の画素３４を１本の
データ線３０、１本の走査線３２及び１本の共通線４０
によりアドレス指定可能であるように、行と列を成して
配列されている。データ線３０、走査線３２及び共通線
４０は、モリブデン、クロム及び／又はアルミニウムな
どの導電性材料を含む。コンデンサ２４はフォトダイオ
ードに電気的に並列に接続されると共に、ＴＦＴ２８を
介してデータ線３０に電気的に結合されている。フォト
ダイオード２６は、入射する光子に応答して、検出され
た入射光に対応する電荷を発生するアレイ２２の部分を
形成する。Ｘ線エネルギーは、フォトダイオード２６の
表面付近に配置されたヨウ化セシウムなどの蛍光物質の
層（図示せず）に吸収されることにより、可視光エネル
ギーに変換される。コンデンサ２４はフォトダイオード
２６で発生された電荷を蓄積し、走査線３２がアドレス
指定されたときに、蓄積されたこの電荷をＴＦＴ２８を
介して放電する。フォトダイオード２６の自己キャパシ
タンスにも多少の電荷が蓄積される。
に、フォトセンサアレイ２２に沿って延出するデータ線
３０、走査線３２及び共通線４０は数本ずつしか示され
ていない。データ線３０、走査線３２及び共通線４０
は、フォトセンサアレイ２２の個々の画素３４を１本の
データ線３０、１本の走査線３２及び１本の共通線４０
によりアドレス指定可能であるように、行と列を成して
配列されている。データ線３０、走査線３２及び共通線
４０は、モリブデン、クロム及び／又はアルミニウムな
どの導電性材料を含む。コンデンサ２４はフォトダイオ
ードに電気的に並列に接続されると共に、ＴＦＴ２８を
介してデータ線３０に電気的に結合されている。フォト
ダイオード２６は、入射する光子に応答して、検出され
た入射光に対応する電荷を発生するアレイ２２の部分を
形成する。Ｘ線エネルギーは、フォトダイオード２６の
表面付近に配置されたヨウ化セシウムなどの蛍光物質の
層（図示せず）に吸収されることにより、可視光エネル
ギーに変換される。コンデンサ２４はフォトダイオード
２６で発生された電荷を蓄積し、走査線３２がアドレス
指定されたときに、蓄積されたこの電荷をＴＦＴ２８を
介して放電する。フォトダイオード２６の自己キャパシ
タンスにも多少の電荷が蓄積される。
【００１０】図３は、基板２０上に形成された画素３４
の一部の横断面図である。一実施例では、ここで説明す
る全ての半導体層及び誘電体層はプラズマ化学気相成長
（ＰＥＣＶＤ）により蒸着される。画素３４は基板２０
の表面に延在するソース／ダイオード電極５０と、ドレ
イン電極５２とを含み、ソース／ダイオード電極５０と
ドレイン電極５２の厚さはほぼ等しい。
の一部の横断面図である。一実施例では、ここで説明す
る全ての半導体層及び誘電体層はプラズマ化学気相成長
（ＰＥＣＶＤ）により蒸着される。画素３４は基板２０
の表面に延在するソース／ダイオード電極５０と、ドレ
イン電極５２とを含み、ソース／ダイオード電極５０と
ドレイン電極５２の厚さはほぼ等しい。
【００１１】一実施例では、ソース／ダイオード電極５
０及びドレイン電極５２の上にｎ＋型不純物添加半導体
層５４が形成されている。ｎ＋型不純物添加半導体層５
４はここで説明するいくつかの方法のうちの１つにより
形成できる。ｎ＋型不純物添加半導体層５４は、所望の
形状を実現するために、蒸着され、パターン形成され、
エッチングされる。別の実施例においては、ソース／ダ
イオード電極５０及びドレイン電極５２を形成するため
に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの適切な材料が
使用される。その後、ほぼ真性のアモルファスシリコン
層を蒸着する前に、ＩＴＯをリンプラズマ又はリンを含
有する他の活性ガスにさらす。
０及びドレイン電極５２の上にｎ＋型不純物添加半導体
層５４が形成されている。ｎ＋型不純物添加半導体層５
４はここで説明するいくつかの方法のうちの１つにより
形成できる。ｎ＋型不純物添加半導体層５４は、所望の
形状を実現するために、蒸着され、パターン形成され、
エッチングされる。別の実施例においては、ソース／ダ
イオード電極５０及びドレイン電極５２を形成するため
に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの適切な材料が
使用される。その後、ほぼ真性のアモルファスシリコン
層を蒸着する前に、ＩＴＯをリンプラズマ又はリンを含
有する他の活性ガスにさらす。
【００１２】次に、基板２０の上にＴＦＴスタック５６
が形成される。ＴＦＴスタック５６は、真性アモルファ
スシリコン（ａ−Ｓｉ）などの半導体材料の層６０の表
面に沿って延在する誘電体層５８を含む。一実施例で
は、真性ａ−Ｓｉ層６０はｎ＋型不純物添加半導体層５
４の上と、ソース／ダイオード電極５０とドレイン電極
５２との間に形成される。別の実施例においては、ｎ＋
型不純物添加半導体層５４は形成されず、ソース／ダイ
オード電極５０及びドレイン電極５２の上と、それらの
間に直接に真性ａ−Ｓｉ層６０が形成される。続いて、
誘電体層５８がａ−Ｓｉ層６０の上に形成される。ここ
で使用する用語「形成される」は、パターン形成、マス
キング、蒸着及びエッチングを含めた、画素３４の各素
子を製造するための工程を含むが、それらの工程には限
定されない。次に、誘電体層５８の上にゲート電極６２
が形成される。ＴＦＴスタック５６及びゲート電極６２
をパターン形成し且つエッチングした後、ソース／ダイ
オード電極５０の上にダイオードスタック７０が形成さ
れる。
が形成される。ＴＦＴスタック５６は、真性アモルファ
スシリコン（ａ−Ｓｉ）などの半導体材料の層６０の表
面に沿って延在する誘電体層５８を含む。一実施例で
は、真性ａ−Ｓｉ層６０はｎ＋型不純物添加半導体層５
４の上と、ソース／ダイオード電極５０とドレイン電極
５２との間に形成される。別の実施例においては、ｎ＋
型不純物添加半導体層５４は形成されず、ソース／ダイ
オード電極５０及びドレイン電極５２の上と、それらの
間に直接に真性ａ−Ｓｉ層６０が形成される。続いて、
誘電体層５８がａ−Ｓｉ層６０の上に形成される。ここ
で使用する用語「形成される」は、パターン形成、マス
キング、蒸着及びエッチングを含めた、画素３４の各素
子を製造するための工程を含むが、それらの工程には限
定されない。次に、誘電体層５８の上にゲート電極６２
が形成される。ＴＦＴスタック５６及びゲート電極６２
をパターン形成し且つエッチングした後、ソース／ダイ
オード電極５０の上にダイオードスタック７０が形成さ
れる。
【００１３】一実施例では、ダイオードスタック７０は
ＰＩＮダイオードを含む。ＰＩＮダイオードは、ｎ＋型
材料の層の上に蒸着された真性ａ−Ｓｉの層の上に蒸着
されるｐ＋型材料の層を含む。一実施例では、ダイオー
ドスタック７０の上にダイオードトップコンタクト７２
が蒸着され、パターン形成され、エッチングされる。別
の実施例においては、ダイオードトップコンタクト７２
は形成されない。ダイオードトップコンタクト７２と、
ダイオードスタック７０と、ゲート電極６２、ソース／
ダイオード電極５０及びドレイン電極５２の露出部分と
の全面にパッシベーション層７４が形成される。次に、
パッシベーション層７４の所望の場所に複数のコンタク
トビアがあけられる。共通ビア７６はダイオードトップ
コンタクト７２に電気的に接続されるか、あるいはダイ
オードスタック７０に電気的に接続されるように形成さ
れる。ゲートビア７８は、ゲート電極６２が走査線３２
（図２に示す）に電気的に結合されるように形成され
る。コンタクトビアは、下方の導体を露出させるパッシ
ベーション層の孔として定義されている。ビアは、金属
層と、下方の導体への接触を成立させるコンタクトビア
孔を含む構造全体として定義されている。
ＰＩＮダイオードを含む。ＰＩＮダイオードは、ｎ＋型
材料の層の上に蒸着された真性ａ−Ｓｉの層の上に蒸着
されるｐ＋型材料の層を含む。一実施例では、ダイオー
ドスタック７０の上にダイオードトップコンタクト７２
が蒸着され、パターン形成され、エッチングされる。別
の実施例においては、ダイオードトップコンタクト７２
は形成されない。ダイオードトップコンタクト７２と、
ダイオードスタック７０と、ゲート電極６２、ソース／
ダイオード電極５０及びドレイン電極５２の露出部分と
の全面にパッシベーション層７４が形成される。次に、
パッシベーション層７４の所望の場所に複数のコンタク
トビアがあけられる。共通ビア７６はダイオードトップ
コンタクト７２に電気的に接続されるか、あるいはダイ
オードスタック７０に電気的に接続されるように形成さ
れる。ゲートビア７８は、ゲート電極６２が走査線３２
（図２に示す）に電気的に結合されるように形成され
る。コンタクトビアは、下方の導体を露出させるパッシ
ベーション層の孔として定義されている。ビアは、金属
層と、下方の導体への接触を成立させるコンタクトビア
孔を含む構造全体として定義されている。
【００１４】図４及び図５は、それぞれ、初期製造段階
と、続く第１の製造段階の間の図３に示す画素３４の一
部の横断面図である。半導体層及び誘電体層はプラズマ
エンハンスト化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）により蒸着さ
れる。一実施例では、ソース／ダイオード電極５０、ド
レイン電極５２及びドレイン電極５２と一体であるデー
タ線３０（図２に示す）を形成するために、第１の金属
層８０が蒸着され、パターン形成され、エッチングされ
る。パターン形成工程はフォトレジストを蒸着させ、所
望のパターンに従ってフォトレジストを露出させ、フォ
トレジストの複数の部分を除去するためにフォトレジス
トを処理して、所望の寸法に対応する選択されたパター
ンを有するマスクを残すことを含むが、これらの工程に
は限定されない。一実施例では、第１の金属層８０の厚
さは約１００オングストローム（Å）から約３０００Å
である。別の実施例においては、第１の金属層８０は約
４００Åの厚さである。あるいは、第１の金属層８０は
約２００Åから約６００Åの厚さである。第１の金属層
８０はアルミニウム、クロム及び／又はモリブデンを含
んでいて良いが、それらには限定されない。
と、続く第１の製造段階の間の図３に示す画素３４の一
部の横断面図である。半導体層及び誘電体層はプラズマ
エンハンスト化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）により蒸着さ
れる。一実施例では、ソース／ダイオード電極５０、ド
レイン電極５２及びドレイン電極５２と一体であるデー
タ線３０（図２に示す）を形成するために、第１の金属
層８０が蒸着され、パターン形成され、エッチングされ
る。パターン形成工程はフォトレジストを蒸着させ、所
望のパターンに従ってフォトレジストを露出させ、フォ
トレジストの複数の部分を除去するためにフォトレジス
トを処理して、所望の寸法に対応する選択されたパター
ンを有するマスクを残すことを含むが、これらの工程に
は限定されない。一実施例では、第１の金属層８０の厚
さは約１００オングストローム（Å）から約３０００Å
である。別の実施例においては、第１の金属層８０は約
４００Åの厚さである。あるいは、第１の金属層８０は
約２００Åから約６００Åの厚さである。第１の金属層
８０はアルミニウム、クロム及び／又はモリブデンを含
んでいて良いが、それらには限定されない。
【００１５】次に、ソース／ドレイン電極５０及びドレ
イン電極５２の上面にｎ＋型層を形成するために、ｎ＋
型ａ−Ｓｉ層５４が蒸着され、パターン形成され、エッ
チングされ、又は、共に蒸着され、パターン形成され、
エッチングされる。ｎ＋型ａ−Ｓｉ層５４はオーム電子
コンタクトと、ホールに対する阻止又は非注入コンタク
トを形成する。オームコンタクトは、コンタクトの特性
により確定されるのではなく、半導体を通過する電荷搬
送により確定される速度で半導体に電子電荷担体を供給
することを容易にし、従って、電流はコンタクトではな
く、半導体電子チャネルの導電率により制限されること
になる。ソース／ダイオード電極５０及びドレイン電極
５２を露出させるために、ｎ＋型ａ−Ｓｉ層５４はパタ
ーン形成され、エッチングされる。一実施例では、ｎ＋
型ａ−Ｓｉ層５４の厚さは約１００Åから約３０００Å
である。別の実施例においては、ｎ＋型ａ−Ｓｉ層５４
は約４００Åの厚さである。あるいは、ｎ＋型ａ−Ｓｉ
層５４は約２００Åから約６００Åの厚さである。
イン電極５２の上面にｎ＋型層を形成するために、ｎ＋
型ａ−Ｓｉ層５４が蒸着され、パターン形成され、エッ
チングされ、又は、共に蒸着され、パターン形成され、
エッチングされる。ｎ＋型ａ−Ｓｉ層５４はオーム電子
コンタクトと、ホールに対する阻止又は非注入コンタク
トを形成する。オームコンタクトは、コンタクトの特性
により確定されるのではなく、半導体を通過する電荷搬
送により確定される速度で半導体に電子電荷担体を供給
することを容易にし、従って、電流はコンタクトではな
く、半導体電子チャネルの導電率により制限されること
になる。ソース／ダイオード電極５０及びドレイン電極
５２を露出させるために、ｎ＋型ａ−Ｓｉ層５４はパタ
ーン形成され、エッチングされる。一実施例では、ｎ＋
型ａ−Ｓｉ層５４の厚さは約１００Åから約３０００Å
である。別の実施例においては、ｎ＋型ａ−Ｓｉ層５４
は約４００Åの厚さである。あるいは、ｎ＋型ａ−Ｓｉ
層５４は約２００Åから約６００Åの厚さである。
【００１６】別の実施例においては、ソース／ダイオー
ド電極５０及びドレイン電極５２を形成するために、酸
化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの適切な材料が使用さ
れるが、材料はＩＴＯに限定されない。ＩＴＯ層を使用
する場合、ソース／ダイオード電極５０及びドレイン電
極５２は、ａ−Ｓｉ層６０（図３に示す）を蒸着する前
に、フォスフィンプラズマなどのシリコンドーパント
（図示せず）によって選択的に処理されるが、シリコン
ドーパントはそれに限定されない。シリコンドーパント
はソース／ダイオード電極５０及びドレイン電極５２の
表面のリン物質（図示せず）と反応し、それにより、Ｔ
ＦＴ２８（図２に示す）の電気的活動を変化させると共
に、ソース／ダイオード電極５０、ドレイン電極５２及
びａ−Ｓｉ層６０の間のオームコンタクトを改善する。
ＩＴＯ層は一部のリンを吸収し、その後、このリンをａ
−Ｓｉ層６０の隣接領域へ放出して、ｎ＋型不純物添加
半導体層を形成する。
ド電極５０及びドレイン電極５２を形成するために、酸
化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの適切な材料が使用さ
れるが、材料はＩＴＯに限定されない。ＩＴＯ層を使用
する場合、ソース／ダイオード電極５０及びドレイン電
極５２は、ａ−Ｓｉ層６０（図３に示す）を蒸着する前
に、フォスフィンプラズマなどのシリコンドーパント
（図示せず）によって選択的に処理されるが、シリコン
ドーパントはそれに限定されない。シリコンドーパント
はソース／ダイオード電極５０及びドレイン電極５２の
表面のリン物質（図示せず）と反応し、それにより、Ｔ
ＦＴ２８（図２に示す）の電気的活動を変化させると共
に、ソース／ダイオード電極５０、ドレイン電極５２及
びａ−Ｓｉ層６０の間のオームコンタクトを改善する。
ＩＴＯ層は一部のリンを吸収し、その後、このリンをａ
−Ｓｉ層６０の隣接領域へ放出して、ｎ＋型不純物添加
半導体層を形成する。
【００１７】図６は、続く第２の製造段階の間の図３に
示す画素３４の一部の横断面図である。製造中、ソース
／ダイオード電極５０、ドレイン電極５２及びｎ＋型ａ
−Ｓｉ層５４の露出部分の上にａ−Ｓｉ層６０が蒸着さ
れる。あるいは、ＩＴＯを使用する場合には、ソース／
ダイオード電極５０とドレイン電極５２の露出部分の上
にａ−Ｓｉ層６０が形成される。一実施例では、ａ−Ｓ
ｉ層６０の厚さは約１００Åから約３０００Åである。
別の実施例においては、ａ−Ｓｉ層６０は約４００Åの
厚さである。あるいは、ａ−Ｓｉ層６０は約２００Åか
ら約６００Åの厚さである。
示す画素３４の一部の横断面図である。製造中、ソース
／ダイオード電極５０、ドレイン電極５２及びｎ＋型ａ
−Ｓｉ層５４の露出部分の上にａ−Ｓｉ層６０が蒸着さ
れる。あるいは、ＩＴＯを使用する場合には、ソース／
ダイオード電極５０とドレイン電極５２の露出部分の上
にａ−Ｓｉ層６０が形成される。一実施例では、ａ−Ｓ
ｉ層６０の厚さは約１００Åから約３０００Åである。
別の実施例においては、ａ−Ｓｉ層６０は約４００Åの
厚さである。あるいは、ａ−Ｓｉ層６０は約２００Åか
ら約６００Åの厚さである。
【００１８】ａ−Ｓｉ層６０の上に誘電体層５８が蒸着
される。一実施例では、誘電体層５８の厚さは約１００
Åから約５００Åである。別の実施例においては、誘電
体層５８は約４００Åの厚さである。あるいは、誘電体
層５８は約５０Åから約７００Åの厚さである。誘電体
層６０はＳｉＮを含むが、それには限定されない。
される。一実施例では、誘電体層５８の厚さは約１００
Åから約５００Åである。別の実施例においては、誘電
体層５８は約４００Åの厚さである。あるいは、誘電体
層５８は約５０Åから約７００Åの厚さである。誘電体
層６０はＳｉＮを含むが、それには限定されない。
【００１９】活性ＴＦＴ領域８４からの光を阻止するこ
とを容易にする第２の金属層８２は誘電体層５８の上に
１回のメタライゼーション工程により蒸着される。メタ
ライゼーション中、金属材料はスパッタリングにより蒸
着されるか、又は金属材料の薄い層を蒸着することによ
り蒸着される。あるいは、金属材料はスパッタリング又
は蒸着以外の方法により蒸着される。第２の金属層８２
はアルミニウム、クロム及び／又はモリブデンを含んで
いて良いが、それらには限定されない。一実施例では、
第２の金属層８２の厚さは約１００Åから約３０００Å
である。別の実施例においては、第２の金属層８２は約
４００Åの厚さである。あるいは、第２の金属層８２は
約２００Åから約６００Åの厚さである。
とを容易にする第２の金属層８２は誘電体層５８の上に
１回のメタライゼーション工程により蒸着される。メタ
ライゼーション中、金属材料はスパッタリングにより蒸
着されるか、又は金属材料の薄い層を蒸着することによ
り蒸着される。あるいは、金属材料はスパッタリング又
は蒸着以外の方法により蒸着される。第２の金属層８２
はアルミニウム、クロム及び／又はモリブデンを含んで
いて良いが、それらには限定されない。一実施例では、
第２の金属層８２の厚さは約１００Åから約３０００Å
である。別の実施例においては、第２の金属層８２は約
４００Åの厚さである。あるいは、第２の金属層８２は
約２００Åから約６００Åの厚さである。
【００２０】図７は、続く第３の製造段階の間の図３に
示す画素３４の一部の横断面図である。ｎ＋型ａ−Ｓｉ
層５４、ａ−Ｓｉ層６０、誘電体層５８及び第２の金属
層８２は、ａ−Ｓｉ層６０が誘電体層５８とほぼ共面で
あり、且つ誘電体層５８がゲート電極６２とほぼ共面で
あるようにパターン形成され、エッチングされる。この
ＴＦＴスタック及びゲート金属のエッチング工程は、第
１の金属層８０に接触した時点で停止する。
示す画素３４の一部の横断面図である。ｎ＋型ａ−Ｓｉ
層５４、ａ−Ｓｉ層６０、誘電体層５８及び第２の金属
層８２は、ａ−Ｓｉ層６０が誘電体層５８とほぼ共面で
あり、且つ誘電体層５８がゲート電極６２とほぼ共面で
あるようにパターン形成され、エッチングされる。この
ＴＦＴスタック及びゲート金属のエッチング工程は、第
１の金属層８０に接触した時点で停止する。
【００２１】ゲート金属のエッチングに続いて、パター
ン形成工程を行なうことなく、ソース／ドレイン電極５
０の上にダイオードスタック７０が蒸着される。一実施
例では、ダイオードスタック７０の上にダイオードトッ
プコンタクト７２が蒸着される。ダイオードトップコン
タクト７２はＩＴＯなどの透明導体から形成される。ダ
イオードスタック７０及びダイオードトップコンタクト
７２はパターン形成され、エッチングされる。まず、ダ
イオードトップコンタクト７２をウェットエッチングす
るか、又はドライエッチングし、その後にダイオードス
タック７０をドライエッチングするために同じマスクを
使用しても良い。あるいは、ダイオードスタック７０よ
り小さいダイオードトップコンタクト７２を形成し、そ
の後、ダイオードスタック７０をパターン形成し、エッ
チングするために、２つの別個のマスキング工程を使用
することも可能である。
ン形成工程を行なうことなく、ソース／ドレイン電極５
０の上にダイオードスタック７０が蒸着される。一実施
例では、ダイオードスタック７０の上にダイオードトッ
プコンタクト７２が蒸着される。ダイオードトップコン
タクト７２はＩＴＯなどの透明導体から形成される。ダ
イオードスタック７０及びダイオードトップコンタクト
７２はパターン形成され、エッチングされる。まず、ダ
イオードトップコンタクト７２をウェットエッチングす
るか、又はドライエッチングし、その後にダイオードス
タック７０をドライエッチングするために同じマスクを
使用しても良い。あるいは、ダイオードスタック７０よ
り小さいダイオードトップコンタクト７２を形成し、そ
の後、ダイオードスタック７０をパターン形成し、エッ
チングするために、２つの別個のマスキング工程を使用
することも可能である。
【００２２】図８は、続く第４の製造段階の間の図３に
示す画素３４の一部の横断面図である。製造中、画素３
４の上にパッシベーション層７４が蒸着される。次に、
ダイオードトップコンタクト７２を露出させるために、
パッシベーション層７４はエッチングされる。パッシベ
ーション層７４は０.２ミクロン（μ）から１.０μと相
対的に厚く、窒化珪素及び酸化珪素などの材料から形成
されても良いが、材料はそれらには限定されない。パッ
シベーション層７４は、複数のダイオード側壁９０をこ
れ以降の処理における機械的損傷及び化学的損傷から保
護することを容易にする。
示す画素３４の一部の横断面図である。製造中、画素３
４の上にパッシベーション層７４が蒸着される。次に、
ダイオードトップコンタクト７２を露出させるために、
パッシベーション層７４はエッチングされる。パッシベ
ーション層７４は０.２ミクロン（μ）から１.０μと相
対的に厚く、窒化珪素及び酸化珪素などの材料から形成
されても良いが、材料はそれらには限定されない。パッ
シベーション層７４は、複数のダイオード側壁９０をこ
れ以降の処理における機械的損傷及び化学的損傷から保
護することを容易にする。
【００２３】共通ビア７６及びゲートビア７８を形成す
るために、パッシベーション層７４の上に第３の金属層
９２が蒸着される。ゲートビア７８はゲート電極６２を
走査線３２（図２に示す）に電気的に結合する。共通ビ
ア７６及びゲートビア７８は、下方に位置する素子に対
して電気的接触を成立させることができるように、パッ
シベーション層７４の一部を貫通する経路を形成するた
めに１回のエッチング工程で形成される（すなわち、共
通ビア７６及びゲートビア７８は共通するパッシベーシ
ョン層７４の残される部分により全ての側面で包囲され
ている）。
るために、パッシベーション層７４の上に第３の金属層
９２が蒸着される。ゲートビア７８はゲート電極６２を
走査線３２（図２に示す）に電気的に結合する。共通ビ
ア７６及びゲートビア７８は、下方に位置する素子に対
して電気的接触を成立させることができるように、パッ
シベーション層７４の一部を貫通する経路を形成するた
めに１回のエッチング工程で形成される（すなわち、共
通ビア７６及びゲートビア７８は共通するパッシベーシ
ョン層７４の残される部分により全ての側面で包囲され
ている）。
【００２４】一実施例では、画素３４はここで説明した
処理工程により製造でき、抵抗の低い線路には望ましい
アルミニウムのメタライゼーションが可能である。金属
ゲート電極６２はａ−Ｓｉ層６０と直接に接触しないた
め、処理中に特別の工程又は障壁金属は使用されない。
更に、第１の金属層８０はデータ線３０（図２に示す）
と共通電極７６を形成する。また、アルミニウム蒸着工
程に続いて高温処理は行われないため、短絡を発生させ
る危険があるアルミニウムヒロック（図示せず）が形成
される可能性は低くなる。最後に、コンタクトパッド
（図示せず）を露出させるために、画素３４の上に障壁
誘電体層（図示せず）が蒸着され、パターン形成され、
エッチングされる。障壁誘電体層は窒化珪素を含んでい
ても良いが、それには限定されない。
処理工程により製造でき、抵抗の低い線路には望ましい
アルミニウムのメタライゼーションが可能である。金属
ゲート電極６２はａ−Ｓｉ層６０と直接に接触しないた
め、処理中に特別の工程又は障壁金属は使用されない。
更に、第１の金属層８０はデータ線３０（図２に示す）
と共通電極７６を形成する。また、アルミニウム蒸着工
程に続いて高温処理は行われないため、短絡を発生させ
る危険があるアルミニウムヒロック（図示せず）が形成
される可能性は低くなる。最後に、コンタクトパッド
（図示せず）を露出させるために、画素３４の上に障壁
誘電体層（図示せず）が蒸着され、パターン形成され、
エッチングされる。障壁誘電体層は窒化珪素を含んでい
ても良いが、それには限定されない。
【００２５】ここで説明するようにトップゲートスタガ
構造を形成するためにＴＦＴを反転させたことにより、
ゲート金属がＴＦＴのゲートとして作用するのみなら
ず、チャネル領域に対して光阻止層としても作用するよ
うになるので、活性ＴＦＴ領域からの光の阻止が容易に
なる。
構造を形成するためにＴＦＴを反転させたことにより、
ゲート金属がＴＦＴのゲートとして作用するのみなら
ず、チャネル領域に対して光阻止層としても作用するよ
うになるので、活性ＴＦＴ領域からの光の阻止が容易に
なる。
【００２６】本発明を様々な特定の実施例によって説明
したが、特許請求の範囲の趣旨の範囲内の変形を伴って
本発明を実施できることは当業者には了承されるであろ
う。
したが、特許請求の範囲の趣旨の範囲内の変形を伴って
本発明を実施できることは当業者には了承されるであろ
う。
【図１】 従来の撮影システムの概略図。
【図２】 フォトセンサアレイにおける典型的な画素の
概略図。
概略図。
【図３】 放射線検出器の１つの画素の一部の横断面
図。
図。
【図４】 初期製造段階の間の図３に示す画素の一部の
横断面図。
横断面図。
【図５】 続く第１の製造段階の間の図３に示す画素の
一部の横断面図。
一部の横断面図。
【図６】 続く第２の製造段階の間の図３に示す画素の
一部の横断面図。
一部の横断面図。
【図７】 続く第３の製造段階の間の図３に示す画素の
一部の横断面図。
一部の横断面図。
【図８】 続く第４の製造段階の間の図３に示す画素の
一部の横断面図。
一部の横断面図。
１０…撮影システム、１８…放射線検出器、２８…薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）、５０…ソース／ダイオード電
極、５２…ドレイン電極、５４…ｎ＋型不純物添加半導
体層、５６…ＴＦＴスタック、５８…誘電体層、６０…
真性ａ−Ｓｉ層、６２…ゲート電極、７０…ダイオード
スタック、７２…ダイオードトップコンタクト、７４…
パッシベーション層、７６…共通ビア、７８…ゲートビ
ア、８０…第１の金属層、８２…第２の金属層、８４…
活性ＴＦＴ領域、９２…第３の金属層
トランジスタ（ＴＦＴ）、５０…ソース／ダイオード電
極、５２…ドレイン電極、５４…ｎ＋型不純物添加半導
体層、５６…ＴＦＴスタック、５８…誘電体層、６０…
真性ａ−Ｓｉ層、６２…ゲート電極、７０…ダイオード
スタック、７２…ダイオードトップコンタクト、７４…
パッシベーション層、７６…共通ビア、７８…ゲートビ
ア、８０…第１の金属層、８２…第２の金属層、８４…
活性ＴＦＴ領域、９２…第３の金属層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｋ
Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA05 CA05 CA32
CB06 CB11 CB14 EA01 FB09
FB13 FB16 GA10 GB15
5C024 CY47 GX07 GY31
5F110 AA06 AA21 BB01 BB10 CC05
EE03 EE04 EE38 EE43 EE44
FF03 FF27 FF30 GG02 GG15
GG25 GG35 GG45 HK03 HK04
HK07 HK09 HK16 HK21 HK32
HK33 HK42 HL03 NN03 NN04
NN23 NN24 NN35 NN44 NN46
NN47 NN53 NN71 NN72
Claims (6)
- 【請求項１】 ソース電極（５０）と、ドレイン電極
（５２）と、ゲート電極（６２）とを具備するトップゲ
ート薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（２８）と、 前記ソース電極に電気的に結合されたダイオード（７
０）とを具備する放射線検出器（１８）。 - 【請求項２】 前記ゲート電極（６２）は、ＴＦＴチャ
ネル領域（８４）から光がほぼ阻止されるように構成さ
れている請求項１記載の放射線検出器（１８）。 - 【請求項３】 前記ＴＦＴ（２８）は、 前記ソース電極（５０）及び前記ドレイン電極（５２）
の上に蒸着されたｎ＋型ａ−Ｓｉシリコン層（５４）
と、 前記ｎ＋型ａ−Ｓｉシリコン層の表面上に延在する真性
アモルファスシリコン層（６０）とを更に具備する請求
項１記載の放射線検出器（１８）。 - 【請求項４】 前記ＴＦＴ（２８）は、前記ソース電極
（５０）及び前記ドレイン電極（５２）の表面に沿って
延在する真性アモルファスシリコン層（６０）を更に具
備する請求項１記載の放射線検出器（１８）。 - 【請求項５】 前記ＴＦＴ（２８）は、 前記真性アモルファスシリコン層（６０）の上に前記真
性アモルファスシリコン層とほぼ共面となるように蒸着
された誘電体層（５８）と、 前記誘電体層の上に前記誘電体層とほぼ共面となるよう
に蒸着されたゲート電極（６２）とを更に具備する請求
項３記載の放射線検出器（１８）。 - 【請求項６】 前記放射線検出器は、前記ソース電極
（５０）に電気的に結合されたダイオードスタック（７
０）を更に具備する請求項１記載の放射線検出器（１
８）。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/116,185 US6777685B2 (en) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | Imaging array and methods for fabricating same |
| US10/116,185 | 2002-04-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003332553A true JP2003332553A (ja) | 2003-11-21 |
| JP2003332553A5 JP2003332553A5 (ja) | 2008-07-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003098712A Pending JP2003332553A (ja) | 2002-04-03 | 2003-04-02 | 撮影アレイ及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6777685B2 (ja) |
| EP (1) | EP1351310A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003332553A (ja) |
Cited By (2)
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