JP2003513472A - 完成度の高いコンタクトバイアを備え且つｆｅｔの光応答を低減したイメージャ - Google Patents
完成度の高いコンタクトバイアを備え且つｆｅｔの光応答を低減したイメージャInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
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- H01L27/14623—Optical shielding
Abstract
(57)【要約】
放射線イメージャ（１０）のスイッチング素子（１３０）の光電性領域（２５０）の上に配置された光遮断材料が開示される。光遮断材料は、シンチレータから放出される光フォトンがスイッチング素子（１３０）に入り且つ吸収されることを妨げ、従って、イメージャ（１０）内のクロストークとノイズを低減する。また、読出し用電子装置に非線形画素応答信号とスプリアス信号が進むことが妨げられる。オプションとして、同じ光遮断材料を含む不透明キャップ（１９８）がイメージャ構造に含まれていてもよい。共通電極（１８０）で充填され、イメージャのコンタクトフィンガー（２０）領域に位置するコンタクトバイア（２１）をキャップ（１９８）が覆う。このため、次の処理中でも充填されたバイア（２１）の完全さが維持される。また、これらの構造を含む放射線イメージャ（１０）が開示される。
Description
【０００１】
本発明は、放射線イメージャに関し、特に、トランジスタの持続的な光伝導性
と非線形画素応答と不完全なコンタクトバイアとによって引き起こされるクロス
トークを減らすための光遮断材料の混入に関する。
と非線形画素応答と不完全なコンタクトバイアとによって引き起こされるクロス
トークを減らすための光遮断材料の混入に関する。
【０００２】
放射線イメージャは、典型的には、シンチレータに結合される。シンチレータ
に吸収された放射線（例えば、ｘ線ビーム）が光フォトンを放出させ、光フォト
ンは次にイメージャの光電性領域に入る。イメージャは、典型的には、かなり平
坦な基板（例えば、ガラス）を備える。その基板上には光電性画素の２次元アレ
イが配置される。各画素は、フォトダイオード等の光電性撮像素子（光センサ）
とそれに関連する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子とを含む。
フォトダイオードとＴＦＴは両方ともに、（ドープ、もしくは、非ドープの）水
素化アモルファスシリコン、もしくは、その合金を含むことが好ましい。何故な
らば、これらの材料の特徴にメリットがあり、また、製造が比較的容易であるか
らである。水素化アモルファスシリコンは「アモルファスシリコン」又は「ａ−
Ｓｉ」と一般的に呼ばれ、上述の光電性画素アレイは、典型的には、「アクティ
ブ」であると呼ばれる。また、イメージャのアクティブ領域に含まれるものは、
画素に電気的に接続された金属のアドレス線である。
に吸収された放射線（例えば、ｘ線ビーム）が光フォトンを放出させ、光フォト
ンは次にイメージャの光電性領域に入る。イメージャは、典型的には、かなり平
坦な基板（例えば、ガラス）を備える。その基板上には光電性画素の２次元アレ
イが配置される。各画素は、フォトダイオード等の光電性撮像素子（光センサ）
とそれに関連する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子とを含む。
フォトダイオードとＴＦＴは両方ともに、（ドープ、もしくは、非ドープの）水
素化アモルファスシリコン、もしくは、その合金を含むことが好ましい。何故な
らば、これらの材料の特徴にメリットがあり、また、製造が比較的容易であるか
らである。水素化アモルファスシリコンは「アモルファスシリコン」又は「ａ−
Ｓｉ」と一般的に呼ばれ、上述の光電性画素アレイは、典型的には、「アクティ
ブ」であると呼ばれる。また、イメージャのアクティブ領域に含まれるものは、
画素に電気的に接続された金属のアドレス線である。
【０００３】
各フォトダイオードには逆バイアス電圧が供給される。シンチレータからの光
フォトンを吸収した結果、フォトダイオードで発生した電荷はコンタクトで集め
られるので、ダイオードのバイアスが低下することになる。アレイ内のＴＦＴス
イッチング素子がアドレス線を介してフォトダイオードを読出し用電子装置に接
続したときに、集められた電荷は読み出される。
フォトンを吸収した結果、フォトダイオードで発生した電荷はコンタクトで集め
られるので、ダイオードのバイアスが低下することになる。アレイ内のＴＦＴス
イッチング素子がアドレス線を介してフォトダイオードを読出し用電子装置に接
続したときに、集められた電荷は読み出される。
【０００４】
アクティブアレイのアドレス線は、アクティブ画素領域から基板端に向かって
延びるコンタクトフィンガーに電気的に接続される。尚、それらのコンタクトフ
ィンガーは、典型的にはコンタクトバイアを介してコンタクトパッドに電気的に
接続される。外部スキャン線駆動回路とデータ線読出し回路への電気的接続はコ
ンタクトパッドでなされる。
延びるコンタクトフィンガーに電気的に接続される。尚、それらのコンタクトフ
ィンガーは、典型的にはコンタクトバイアを介してコンタクトパッドに電気的に
接続される。外部スキャン線駆動回路とデータ線読出し回路への電気的接続はコ
ンタクトパッドでなされる。
【０００５】
光フォトンが生成されるシンチレータ領域に直接対応して並べられた複数のフ
ォトダイオードだけによってシンチレータからの入射光フォトンが十分吸収され
たとき、アレイによって生成された信号の最適な空間解像度とコントラストがア
クティブ領域で得られる。しかしながら、シンチレータからの光フォトンはしば
しば散乱するので、ＴＦＴスイッチング素子やアドレス線へ通ることがある。こ
の散乱と吸収によって、アレイでのノイズとクロストークが増大するという問題
が起こる。クロストークによってアレイの空間的解像度が減少し、ＴＦＴスイッ
チング素子での光フォトンの吸収によって、スプリアス信号が生じて読出し用電
子装置へ通されることがある。
ォトダイオードだけによってシンチレータからの入射光フォトンが十分吸収され
たとき、アレイによって生成された信号の最適な空間解像度とコントラストがア
クティブ領域で得られる。しかしながら、シンチレータからの光フォトンはしば
しば散乱するので、ＴＦＴスイッチング素子やアドレス線へ通ることがある。こ
の散乱と吸収によって、アレイでのノイズとクロストークが増大するという問題
が起こる。クロストークによってアレイの空間的解像度が減少し、ＴＦＴスイッ
チング素子での光フォトンの吸収によって、スプリアス信号が生じて読出し用電
子装置へ通されることがある。
【０００６】
従って、シンチレータからの光はダイオードの逆バイアス（所望の信号）を放
電させるが、同じ光がＴＦＴのａ−シリコンにも衝突して、高いソース−ドレイ
ン電圧によって駆動される光電流が生成される。この光電流は、光が止まった後
でさえ持続する。従って、オブジェクト下の領域内の画素が読み出されるときに
、ｘ線ビーム又はその他の放射線が止められた後でさえ、読み出されていない画
素からの持続的な光電流の一部が読出し用増幅器によって積分される。従って、
好ましくないタイプの、空間的に長距離に渡るクロストークが画像で発生する。
光電流のさらに別の影響は画素からの非線形応答が発生することであって、これ
は、この漏洩電流によってフォトダイオードから電荷が失われるために発生する
。
電させるが、同じ光がＴＦＴのａ−シリコンにも衝突して、高いソース−ドレイ
ン電圧によって駆動される光電流が生成される。この光電流は、光が止まった後
でさえ持続する。従って、オブジェクト下の領域内の画素が読み出されるときに
、ｘ線ビーム又はその他の放射線が止められた後でさえ、読み出されていない画
素からの持続的な光電流の一部が読出し用増幅器によって積分される。従って、
好ましくないタイプの、空間的に長距離に渡るクロストークが画像で発生する。
光電流のさらに別の影響は画素からの非線形応答が発生することであって、これ
は、この漏洩電流によってフォトダイオードから電荷が失われるために発生する
。
【０００７】
従って、ＴＦＴの光電性性によってｘ線イメージャ等のａ−Ｓｉ放射線イメー
ジャの性能が劣化する可能性があることは明らかである。さらに、高いが、臨床
的に妥当なｘ線被爆レベルでは、例えば、検査中のオブジェクトによって減衰し
たｘ線信号を受け取らない画素のフォトダイオードによって、最も高い電解効果
トランジスタ（ＦＥＴ）のソース−ドレイン電圧が生成されるので、ＦＥＴの光
電流が増大する。
ジャの性能が劣化する可能性があることは明らかである。さらに、高いが、臨床
的に妥当なｘ線被爆レベルでは、例えば、検査中のオブジェクトによって減衰し
たｘ線信号を受け取らない画素のフォトダイオードによって、最も高い電解効果
トランジスタ（ＦＥＴ）のソース−ドレイン電圧が生成されるので、ＦＥＴの光
電流が増大する。
【０００８】
上述の問題に加えて、アレイのアクティブ領域の外のコンタクトフィンガーに
配置される複数のコンタクトバイアの製造と加工時にしばしばその完全性に関し
て譲歩がなされるという別の懸念がある。コンタクトバイアは、光透過性導電性
酸化物（典型的には、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化インジウム、
酸化亜鉛等）を含む共通電極材料で充填される。コンタクトバイアに共通電極を
用いることにより、アクティブアレイから伸びるアドレス線の下方の金属に対す
るコンタクトパッドからの外部電気接続が簡単になる。
配置される複数のコンタクトバイアの製造と加工時にしばしばその完全性に関し
て譲歩がなされるという別の懸念がある。コンタクトバイアは、光透過性導電性
酸化物（典型的には、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化インジウム、
酸化亜鉛等）を含む共通電極材料で充填される。コンタクトバイアに共通電極を
用いることにより、アクティブアレイから伸びるアドレス線の下方の金属に対す
るコンタクトパッドからの外部電気接続が簡単になる。
【０００９】
しかしながら、比較的薄い（約１００ｎｍ）共通電極層は、その下のコンタク
トバイア内の比較的厚い（１〜２μｍ）光透過性誘電体層の上に連続層を形成す
る。何故ならば、ＩＴＯは非常に薄く、また、その多結晶特性から多孔性である
ため、コンタクトフィンガー内の下のアドレス線材料に対するコンタクトが加工
中に劣化することがある。特に、下の金属とＩＴＯ−金属界面の化学的攻撃によ
って劣化することがある。
トバイア内の比較的厚い（１〜２μｍ）光透過性誘電体層の上に連続層を形成す
る。何故ならば、ＩＴＯは非常に薄く、また、その多結晶特性から多孔性である
ため、コンタクトフィンガー内の下のアドレス線材料に対するコンタクトが加工
中に劣化することがある。特に、下の金属とＩＴＯ−金属界面の化学的攻撃によ
って劣化することがある。
【００１０】
従って、入射光フォトンからＴＦＴがシールドされたイメージャアレイが望ま
れることは明らかである。さらに、電気的歩留まりの改善と、コンタクトバイア
の機械的ロバスト性も望まれる。従って、共通電極とコンタクトバイアとその他
のイメージャ構造の完全さを維持したり、改善したりする一方で、イメージャの
性能が劣化することなく、ＴＦＴの光電性を低下させる手段が必要である。
れることは明らかである。さらに、電気的歩留まりの改善と、コンタクトバイア
の機械的ロバスト性も望まれる。従って、共通電極とコンタクトバイアとその他
のイメージャ構造の完全さを維持したり、改善したりする一方で、イメージャの
性能が劣化することなく、ＴＦＴの光電性を低下させる手段が必要である。
【００１１】
本発明は、基板上に配置されたスイッチング素子の光電性領域のほぼ全体を覆
う不透明シールドを備える放射線イメージャ用構造を含む。光電性領域は半導体
層の光電性部分を備え、この光電性部分は底部導電金属層を覆うが、半導体層を
覆う第１の上部導電金属層と第２の上部導電金属層に拘束されない。さらに、本
構造は光透過性誘電体層と不透明シールドの間に配置された共通電極と光電性領
域を覆う光透過性誘電体層を含む。
う不透明シールドを備える放射線イメージャ用構造を含む。光電性領域は半導体
層の光電性部分を備え、この光電性部分は底部導電金属層を覆うが、半導体層を
覆う第１の上部導電金属層と第２の上部導電金属層に拘束されない。さらに、本
構造は光透過性誘電体層と不透明シールドの間に配置された共通電極と光電性領
域を覆う光透過性誘電体層を含む。
【００１２】
本発明は、トランジスタの光電性性と、非線形画素応答と、コンタクトバイア
の完全さに起因するクロストークの問題に焦点を当てている。光遮断材料をイメ
ージャ構造に組み込むことによって、光フォトンがスイッチング素子に侵入して
吸収されることが防止される。さらに、イメージャのコンタクトフィンガー領域
内の充填されたコンタクトバイアを覆うために光遮断材料を用いる場合、バイア
構成はその後の処理でもそのままである。
の完全さに起因するクロストークの問題に焦点を当てている。光遮断材料をイメ
ージャ構造に組み込むことによって、光フォトンがスイッチング素子に侵入して
吸収されることが防止される。さらに、イメージャのコンタクトフィンガー領域
内の充填されたコンタクトバイアを覆うために光遮断材料を用いる場合、バイア
構成はその後の処理でもそのままである。
【００１３】
図１は本発明の模範的な放射線イメージャ１０の上面図である。しかしながら
、簡単化のために、本発明の光遮断の態様は図１に示されていない。イメージャ
１０は、典型的には、一般的な平滑なガラス製基板１２上に形成される。イメー
ジャ１０には、フォトダイオードであることが好ましい複数の光センサ、即ち、
光電性性撮像素子（不図示）で構成されるアクティブアレイ１４が含まれる。各
撮像素子は、それに関連するスイッチング素子（不図示）を備えるが、これは薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）であることが好ましい。各光センサとスイッチング素
子（例えば、フォトダイオードとＴＦＴ）の組み合わせは「画素（ピクセル）」
と呼ばれる。複数の画素は行と列のマトリクス状に配列され、各画素は、典型的
には、イメージャに光学的に結合されたシンチレータ（不図示）からの光フォト
ンが当たるようにアクティブアレイ１４内に配置される。
、簡単化のために、本発明の光遮断の態様は図１に示されていない。イメージャ
１０は、典型的には、一般的な平滑なガラス製基板１２上に形成される。イメー
ジャ１０には、フォトダイオードであることが好ましい複数の光センサ、即ち、
光電性性撮像素子（不図示）で構成されるアクティブアレイ１４が含まれる。各
撮像素子は、それに関連するスイッチング素子（不図示）を備えるが、これは薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）であることが好ましい。各光センサとスイッチング素
子（例えば、フォトダイオードとＴＦＴ）の組み合わせは「画素（ピクセル）」
と呼ばれる。複数の画素は行と列のマトリクス状に配列され、各画素は、典型的
には、イメージャに光学的に結合されたシンチレータ（不図示）からの光フォト
ンが当たるようにアクティブアレイ１４内に配置される。
【００１４】
ここで説明される本発明はＴＦＴとフォトダイオードを用いることに限定され
るものではなく、それらは例示だけの目的で全体に渡って議論されるものである
ことに注意していただきたい。当業者であればわかっていることであるが、その
他の適切なスイッチング素子や光センサを代わりに利用してもよい。
るものではなく、それらは例示だけの目的で全体に渡って議論されるものである
ことに注意していただきたい。当業者であればわかっていることであるが、その
他の適切なスイッチング素子や光センサを代わりに利用してもよい。
【００１５】
放射線イメージャ１０には、光センサアレイ１４内の個々の画素をアドレスす
る複数のアドレス線１１も含まれる。各アドレス線１１は、イメージャ１０の第
１軸１０１にほぼ沿ったデータ線３２か、イメージャ１０の第２軸１０２にほぼ
沿ったデータ線３６のいずれか一方である。上述の第１と第２の軸は互いに直交
する。典型的にはこれらのアドレス線１１の各セットはアレイを横断して延びて
いるはずであるが、図１ではイラストを簡単にするために、アレイ１４を横断し
て延びる２，３本のデータ線３２およびスキャン線３６だけが示されている。ス
キャン線とデータ線は行と列にそれぞれ配列されているので、アクティブアレイ
１４内のどの画素も１本のスキャン線と１本のデータ線でアドレス可能である。
動作時に、行スキャン線３６の電圧がオンになると、ＴＦＴによって、各スキャ
ン線のフォトダイオードの電荷が外部アンプに接続された列データ線３２を介し
て読み出される。アドレス線１１には、クロムやモリブデンやアルミニウムやタ
ンタルやタングステン等の導電材料が含まれる。
る複数のアドレス線１１も含まれる。各アドレス線１１は、イメージャ１０の第
１軸１０１にほぼ沿ったデータ線３２か、イメージャ１０の第２軸１０２にほぼ
沿ったデータ線３６のいずれか一方である。上述の第１と第２の軸は互いに直交
する。典型的にはこれらのアドレス線１１の各セットはアレイを横断して延びて
いるはずであるが、図１ではイラストを簡単にするために、アレイ１４を横断し
て延びる２，３本のデータ線３２およびスキャン線３６だけが示されている。ス
キャン線とデータ線は行と列にそれぞれ配列されているので、アクティブアレイ
１４内のどの画素も１本のスキャン線と１本のデータ線でアドレス可能である。
動作時に、行スキャン線３６の電圧がオンになると、ＴＦＴによって、各スキャ
ン線のフォトダイオードの電荷が外部アンプに接続された列データ線３２を介し
て読み出される。アドレス線１１には、クロムやモリブデンやアルミニウムやタ
ンタルやタングステン等の導電材料が含まれる。
【００１６】
図示されているように、アドレス線線１１（即ち、スキャン線３６とデータ線
３２）は、アクティブ領域から基板１２の端へ延びるコンタクトフィンガー２０
を含む画素アレイ１４のアクティブ領域に配置されている。典型的には、金属延
長部１１２が対応するアドレス線１１から電気的に延びるように各コンタクトフ
ィンガー２０がイメージャ１０に配置されている。その上、各コンタクトフィン
ガー２０の各金属延長部１１２は、図１で駆動回路とリード回路として示されて
いる外部デバイスに電気的に接続可能である対応するコンタクトパッド１８に電
気的に接続されている。しかしながら、典型的には、コンタクトパッド１８は金
属延長部１１２から電気的に絶縁されるように配置されており、それに対する電
気的に接続はコンタクトフィンガー２０のコンタクトバイア（不図示）を介して
一般的に行われている。コンタクトパッド１８には、アルミニウムやモリブデン
やクロムや酸化錫インジウム等の導電材料、もしくは、モリブデン上に酸化錫イ
ンジウムを配置したような多層の導電材料が含まれる。コンタクトパッドと、共
通電極を介したアレイとの接続については、クァズニク（Ｋｗａｓｎｉｃｋ）他
に付与されて本出願人に譲渡された米国特許第５３８９７７５号で議論されてい
る。
３２）は、アクティブ領域から基板１２の端へ延びるコンタクトフィンガー２０
を含む画素アレイ１４のアクティブ領域に配置されている。典型的には、金属延
長部１１２が対応するアドレス線１１から電気的に延びるように各コンタクトフ
ィンガー２０がイメージャ１０に配置されている。その上、各コンタクトフィン
ガー２０の各金属延長部１１２は、図１で駆動回路とリード回路として示されて
いる外部デバイスに電気的に接続可能である対応するコンタクトパッド１８に電
気的に接続されている。しかしながら、典型的には、コンタクトパッド１８は金
属延長部１１２から電気的に絶縁されるように配置されており、それに対する電
気的に接続はコンタクトフィンガー２０のコンタクトバイア（不図示）を介して
一般的に行われている。コンタクトパッド１８には、アルミニウムやモリブデン
やクロムや酸化錫インジウム等の導電材料、もしくは、モリブデン上に酸化錫イ
ンジウムを配置したような多層の導電材料が含まれる。コンタクトパッドと、共
通電極を介したアレイとの接続については、クァズニク（Ｋｗａｓｎｉｃｋ）他
に付与されて本出願人に譲渡された米国特許第５３８９７７５号で議論されてい
る。
【００１７】
図２は、図１のアクティブアレイ１４の代表的な画素領域１４０の拡大平面図
である。典型的にはフォトダイオードである各光センサ１６０に対して電気的接
続されたＴＦＴが典型的な例であるスイッチング素子１３０と、一対のアドレス
線線１１が画素領域１４０に含まれる。
である。典型的にはフォトダイオードである各光センサ１６０に対して電気的接
続されたＴＦＴが典型的な例であるスイッチング素子１３０と、一対のアドレス
線線１１が画素領域１４０に含まれる。
【００１８】
本発明によれば、図２は、スイッチング素子（例えば、ＴＦＴ）１３０の光電
性領域（図３と図４の２５０）をほぼ（約９０％以上）覆う「光遮断」材料、即
ち、不透明な材料で構成された不透明シールド１９５（その周囲は破線で示され
ている）を示す。この光電性領域には半導体層１３６の光電性部分２５１、典型
的には、ａ−Ｓｉが含まれる。光電性部分２５１は網目状の陰影で示されており
、底部の導電金属層１３２、例えば、ゲート電極とオーバラップする。オーバラ
ップするが、光電性部分２５１を覆わない半導体層１３６は、第１の上部導電金
属層（例えば、ソース電極）１４４と第２の上部導電金属層（例えば、ドレイン
電極）１４２である。
性領域（図３と図４の２５０）をほぼ（約９０％以上）覆う「光遮断」材料、即
ち、不透明な材料で構成された不透明シールド１９５（その周囲は破線で示され
ている）を示す。この光電性領域には半導体層１３６の光電性部分２５１、典型
的には、ａ−Ｓｉが含まれる。光電性部分２５１は網目状の陰影で示されており
、底部の導電金属層１３２、例えば、ゲート電極とオーバラップする。オーバラ
ップするが、光電性部分２５１を覆わない半導体層１３６は、第１の上部導電金
属層（例えば、ソース電極）１４４と第２の上部導電金属層（例えば、ドレイン
電極）１４２である。
【００１９】
従って、光電性部分２５１は、第１の上部導電金属層のソース１４４と第２の
上部導電金属層のドレイン１４２から束縛されない。ここでは「束縛されない」
という用語を慣例的に用いており、これは上方に位置する第１と第２の上部導電
金属層１４２および１４４によって妨げられない部分２５１を指す。さらに、ソ
ース１４４とドレイン１４２は不透明であるので、ソース１４４とドレイン１４
２の下にある半導体材料は光電性部分２５１の一部とは考えられない。光電性領
域２５０の一部であるチャネル領域１４５は、第２の上部導電金属層１４２（ド
レイン）から第１の上部導電金属層１４４（ソース）を横方向に分離する。また
、ゲート金属１３２は、スキャン（行）線３６（アドレス線１１）を形成し、ド
レイン金属１４２はデータ（列）アドレス線３２（もしくは、１１）を形成する
。
上部導電金属層のドレイン１４２から束縛されない。ここでは「束縛されない」
という用語を慣例的に用いており、これは上方に位置する第１と第２の上部導電
金属層１４２および１４４によって妨げられない部分２５１を指す。さらに、ソ
ース１４４とドレイン１４２は不透明であるので、ソース１４４とドレイン１４
２の下にある半導体材料は光電性部分２５１の一部とは考えられない。光電性領
域２５０の一部であるチャネル領域１４５は、第２の上部導電金属層１４２（ド
レイン）から第１の上部導電金属層１４４（ソース）を横方向に分離する。また
、ゲート金属１３２は、スキャン（行）線３６（アドレス線１１）を形成し、ド
レイン金属１４２はデータ（列）アドレス線３２（もしくは、１１）を形成する
。
【００２０】
不透明シールド１９５を形成する光遮断材料は、モリブデン（Ｍｏ）、クロム
（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の光吸収性導電金属が好
ましい。しかしながら、その代わりに、その材料はアモルファスシリコン等の半
導体材料でもよく、また、母材内に分散させた金属酸化物粒子上の染料／有機層
又は炭素のような光吸収性非導電材料でもよい。ここで用いられる「光遮断」と
「不透明」という用語は両方とも１より大きい吸光度、好ましくは２より大きい
吸光度をもつ材料を表す。ここで用いられる「吸光度」は材料の光吸収特性の尺
度であり、透過率の（底が１０の）負の対数によって決定される（透過率とはサ
ンプルを透過する入射光の分数である）。
（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の光吸収性導電金属が好
ましい。しかしながら、その代わりに、その材料はアモルファスシリコン等の半
導体材料でもよく、また、母材内に分散させた金属酸化物粒子上の染料／有機層
又は炭素のような光吸収性非導電材料でもよい。ここで用いられる「光遮断」と
「不透明」という用語は両方とも１より大きい吸光度、好ましくは２より大きい
吸光度をもつ材料を表す。ここで用いられる「吸光度」は材料の光吸収特性の尺
度であり、透過率の（底が１０の）負の対数によって決定される（透過率とはサ
ンプルを透過する入射光の分数である）。
【００２１】
底部導電金属層１３２（ゲート電極）はアルミニウムやクロムやモリブデンや
タンタルやタングステン等の導電材料である。同様に、第１の上部導電金属層（
ソース電極）１４４と第２の上部導電金属層（ドレイン電極）１４２は、アルミ
ニウムやクロムやモリブデンやタンタルやタングステン等の導電金属から成る。
タンタルやタングステン等の導電材料である。同様に、第１の上部導電金属層（
ソース電極）１４４と第２の上部導電金属層（ドレイン電極）１４２は、アルミ
ニウムやクロムやモリブデンやタンタルやタングステン等の導電金属から成る。
【００２２】
図３は、線２−２に沿った、図２の領域１４０の断面３００を示す。しかしな
がら、図３の光遮断材料層１９０には不透明シールド１９５を形成するためのパ
ターンが形成されていない。図３のイメージャのアクティブ領域からの代表的な
画素１２０には、第１の上部導電金属層１４４、例えば、ソース電極によってフ
ォトダイオード１６０に電気的接続されているＴＦＴ１３０が含まれる。
がら、図３の光遮断材料層１９０には不透明シールド１９５を形成するためのパ
ターンが形成されていない。図３のイメージャのアクティブ領域からの代表的な
画素１２０には、第１の上部導電金属層１４４、例えば、ソース電極によってフ
ォトダイオード１６０に電気的接続されているＴＦＴ１３０が含まれる。
【００２３】
図３に示される模範的な画素１２０のＴＦＴ１３０は基板１２上に配置される
。典型的には、シリコン酸化物やシリコン窒化物やシリコンオキシ窒化物等の無
機誘電体材料であるゲート誘電体層１３４は、ゲート電極１３２（即ち、底部導
電金属層）上に配置される。アモルファスシリコン等の半導体層１３６はゲート
誘電体層１３４上に配置される。ドープされた半導体層１３８は、典型的にはｎ
＋がドープされたａ−Ｓｉであって、ａ−Ｓｉ層１３６上に配置される。ゲート
電極層１３２上のこれらの層は、ＴＦＴ１３０の体を形成するためにパターン化
される。さらに、ＴＦＴの体上に配置され、チャネル領域１４５によって横方向
に分離される第１の上部導電金属層、例えば、ソース電極１４４と、第２の上部
導電金属層、例えば、ドレイン電極１４２をＴＦＴ１３０は備える。ソース電極
１４４とドレイン電極１４２の間の領域内の半導体層１３６の一部とｎ＋シリコ
ン層１３８を除去することによってチャネル領域１４５が形成される。ＴＦＴの
パッシベーション層１５０は、典型的には、シリコン酸化物、シリコン窒化物、
シリコンオキシ窒化物等の無機誘電体材料であって、ＴＦＴ１３０上に配置され
る。ＴＦＴのパッシベーション層１５０は、典型的には、約０．１μｍ〜１μｍ
の範囲の厚さである。図２と図３と図４で示されているように、ＴＦＴ１３０の
光電性領域２５０には、ａ−Ｓｉ半導体層１３６下のゲート電極領域１３２の光
電性部分２５１が含まれる。光電性部分２５１は、ソース電極１４４とドレイン
電極１４２を形成する導電金属に束縛されない。光電性領域２５０を含むそれら
の素子は全て基板１２上で垂直方向に位置決めされる。
。典型的には、シリコン酸化物やシリコン窒化物やシリコンオキシ窒化物等の無
機誘電体材料であるゲート誘電体層１３４は、ゲート電極１３２（即ち、底部導
電金属層）上に配置される。アモルファスシリコン等の半導体層１３６はゲート
誘電体層１３４上に配置される。ドープされた半導体層１３８は、典型的にはｎ
＋がドープされたａ−Ｓｉであって、ａ−Ｓｉ層１３６上に配置される。ゲート
電極層１３２上のこれらの層は、ＴＦＴ１３０の体を形成するためにパターン化
される。さらに、ＴＦＴの体上に配置され、チャネル領域１４５によって横方向
に分離される第１の上部導電金属層、例えば、ソース電極１４４と、第２の上部
導電金属層、例えば、ドレイン電極１４２をＴＦＴ１３０は備える。ソース電極
１４４とドレイン電極１４２の間の領域内の半導体層１３６の一部とｎ＋シリコ
ン層１３８を除去することによってチャネル領域１４５が形成される。ＴＦＴの
パッシベーション層１５０は、典型的には、シリコン酸化物、シリコン窒化物、
シリコンオキシ窒化物等の無機誘電体材料であって、ＴＦＴ１３０上に配置され
る。ＴＦＴのパッシベーション層１５０は、典型的には、約０．１μｍ〜１μｍ
の範囲の厚さである。図２と図３と図４で示されているように、ＴＦＴ１３０の
光電性領域２５０には、ａ−Ｓｉ半導体層１３６下のゲート電極領域１３２の光
電性部分２５１が含まれる。光電性部分２５１は、ソース電極１４４とドレイン
電極１４２を形成する導電金属に束縛されない。光電性領域２５０を含むそれら
の素子は全て基板１２上で垂直方向に位置決めされる。
【００２４】
フォトダイオード１６０は基板１２上に配置され、ＴＦＴ１３０にソース電極
１４４を介して電気的に接続される。フォトダイオード１６０は基板１２上に配
置され、ソース電極１４４を含む電気的に同じ導電材料から形成される底部コン
タクト電極１６２を含む。光センサアイランド１６４は、底部コンタクト電極１
６２と電気的に接触して配置される。光センサアイランド１６４は、典型的には
、基板１２から上面１６５に向かって側壁が上方内側に傾斜しているメサ形であ
る。光センサアイランド１６４は、典型的には、ａ−Ｓｉや、ａ−Ｓｉとその他
の材料の組み合わせ、例えば、ａ−Ｓｉカーバイドやａ−Ｓｉ ゲルマニウムを
含み構成される。さらに、光センサアイランド１６４は、典型的には、比較的細
長いｎ型ドープ領域（不図示）とｐ型ドープされた領域（不図示）をさらに備え
、隣接する電極との電気的接触を改善し、ｐｉｎダイオード構造を形成するため
のアイランド構造の底部と上部のそれぞれにこれらが配置される。光センサアイ
ランド１６４の厚さは、構成によっては厚さが１０ミクロンより長くなることも
あるが、典型的には約０．１ミクロン〜１０ミクロンの範囲である。所望のアイ
ランド構造（とイメージャのその他の特徴）を構築するために、アモルファスシ
リコンとそれに関連する材料が、典型的には、プラズマＣＶＤ装置（ＰＥＣＶＤ
）や同様の方法で堆積されて、次に例えばエッチングによってパターン化される
。
１４４を介して電気的に接続される。フォトダイオード１６０は基板１２上に配
置され、ソース電極１４４を含む電気的に同じ導電材料から形成される底部コン
タクト電極１６２を含む。光センサアイランド１６４は、底部コンタクト電極１
６２と電気的に接触して配置される。光センサアイランド１６４は、典型的には
、基板１２から上面１６５に向かって側壁が上方内側に傾斜しているメサ形であ
る。光センサアイランド１６４は、典型的には、ａ−Ｓｉや、ａ−Ｓｉとその他
の材料の組み合わせ、例えば、ａ−Ｓｉカーバイドやａ−Ｓｉ ゲルマニウムを
含み構成される。さらに、光センサアイランド１６４は、典型的には、比較的細
長いｎ型ドープ領域（不図示）とｐ型ドープされた領域（不図示）をさらに備え
、隣接する電極との電気的接触を改善し、ｐｉｎダイオード構造を形成するため
のアイランド構造の底部と上部のそれぞれにこれらが配置される。光センサアイ
ランド１６４の厚さは、構成によっては厚さが１０ミクロンより長くなることも
あるが、典型的には約０．１ミクロン〜１０ミクロンの範囲である。所望のアイ
ランド構造（とイメージャのその他の特徴）を構築するために、アモルファスシ
リコンとそれに関連する材料が、典型的には、プラズマＣＶＤ装置（ＰＥＣＶＤ
）や同様の方法で堆積されて、次に例えばエッチングによってパターン化される
。
【００２５】
次に、本発明の光透過性誘電体層１７０は、アクティブアレイの各画素１２０
とコンタクトフィンガー（不図示）等のアレイ外領域を含むイメージャの全体に
亘って堆積される。光透過性誘電体層１７０の厚さは、典型的には、約０．１μ
ｍ〜約２μｍの範囲である。ここで使われる用語である「光透過性」とは、入射
光のうちの少なくとも約１０％が通過できること、好ましくは、約９０％〜１０
０％が通過できることを意味する。光透過性誘電体層１７０は、熱的に安定な有
機誘電体材料か、無機誘電体材料か、有機および無機誘電体材料の組合わせ（デ
ュアル誘電体）のいずれかを含む。適切な有機誘電体の例としては、ポリイミド
、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ア
クリル樹脂、およびこれらの混合物がある。模範的な無機誘電体材料としては、
シリコン窒化物やシリコン酸化物がある。上述のデュアル誘電体については、ワ
ズニック（Ｋｗａｓｎｉｃｋ）他に付与され本出願人に譲渡された米国特許第５
２３３１８１号で議論されている。
とコンタクトフィンガー（不図示）等のアレイ外領域を含むイメージャの全体に
亘って堆積される。光透過性誘電体層１７０の厚さは、典型的には、約０．１μ
ｍ〜約２μｍの範囲である。ここで使われる用語である「光透過性」とは、入射
光のうちの少なくとも約１０％が通過できること、好ましくは、約９０％〜１０
０％が通過できることを意味する。光透過性誘電体層１７０は、熱的に安定な有
機誘電体材料か、無機誘電体材料か、有機および無機誘電体材料の組合わせ（デ
ュアル誘電体）のいずれかを含む。適切な有機誘電体の例としては、ポリイミド
、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ア
クリル樹脂、およびこれらの混合物がある。模範的な無機誘電体材料としては、
シリコン窒化物やシリコン酸化物がある。上述のデュアル誘電体については、ワ
ズニック（Ｋｗａｓｎｉｃｋ）他に付与され本出願人に譲渡された米国特許第５
２３３１８１号で議論されている。
【００２６】
誘電体層１７０が有機ポリマ、例えば、ポリイミドである場合は、誘電体層を
その構造に適用するために従来のコーティング法を用いることができる。これら
の方法には、「スピニング」法や「メニスカス・コーティング」法が含まれる。
プラズマＣＶＤによって、シリコン酸化物やシリコン窒化物やシリコンオキシ窒
化物等の有機誘電体を堆積することができる。デュアル誘電体は、典型的には、
有機ダイオード誘電体とポリマ層を様々な態様で含むものであって、複数の方法
を組み合わせて用いることによってこれを適用することができる。
その構造に適用するために従来のコーティング法を用いることができる。これら
の方法には、「スピニング」法や「メニスカス・コーティング」法が含まれる。
プラズマＣＶＤによって、シリコン酸化物やシリコン窒化物やシリコンオキシ窒
化物等の有機誘電体を堆積することができる。デュアル誘電体は、典型的には、
有機ダイオード誘電体とポリマ層を様々な態様で含むものであって、複数の方法
を組み合わせて用いることによってこれを適用することができる。
【００２７】
堆積後には、従来どうりに（一般的に周知の技術を利用して）複数のコンタク
ト領域を覆わないように光透過性誘電体層１７０がパターン化される。図３に示
されるように、各コンタクト領域１６５は光センサ、即ち、フォトダイオード１
６０のそれぞれの上に存在する。
ト領域を覆わないように光透過性誘電体層１７０がパターン化される。図３に示
されるように、各コンタクト領域１６５は光センサ、即ち、フォトダイオード１
６０のそれぞれの上に存在する。
【００２８】
光透過性誘電体層１７０がパターン化された後で、光透過性誘電体層１７０上
に配置し、フォトダイオード１３０のコンタクト領域１６５と電気的に接触する
ように共通電極層１８０がイメージャ上に堆積される。共通電極層１８０の厚さ
は約５０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲であるが、通常は約１００ｎｍである。共通
電極１８０は、典型的には、酸化錫インジウムや酸化錫やインジウム酸化物や亜
鉛酸化物等の光透過性導電性酸化物（１８０）である。
に配置し、フォトダイオード１３０のコンタクト領域１６５と電気的に接触する
ように共通電極層１８０がイメージャ上に堆積される。共通電極層１８０の厚さ
は約５０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲であるが、通常は約１００ｎｍである。共通
電極１８０は、典型的には、酸化錫インジウムや酸化錫やインジウム酸化物や亜
鉛酸化物等の光透過性導電性酸化物（１８０）である。
【００２９】
次に、典型的には、スパッタリング、もしくは、ＰＥＣＶＤによって、共通電
極１８０上に上述の不透明な材料、即ち、「光遮断」材料を含む層１９０を堆積
して、イメージャ１０のアクティブ領域と非アクティブ領域の両方を覆う。共通
電極１８０上に配置された不透明層１９０の厚さは約２０ｎｍ〜約２００ｎｍの
範囲であることが好ましいが、通常は約５０ｎｍである。しかしながら、約１０
ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内でより薄いか、もしくは、より厚い層１９０を使っ
てもよい。ウエイ（Ｗｅｉ）他に付与されて本出願人に譲渡された米国特許第５
５１７０３１号に開示された不透明ポリマに関して、光遮断層１９０の形成に役
立つ本光遮断材料の光吸収度は不透明ポリマの光吸収度より大きいので、処理が
容易であるより薄い層を使うことができる。
極１８０上に上述の不透明な材料、即ち、「光遮断」材料を含む層１９０を堆積
して、イメージャ１０のアクティブ領域と非アクティブ領域の両方を覆う。共通
電極１８０上に配置された不透明層１９０の厚さは約２０ｎｍ〜約２００ｎｍの
範囲であることが好ましいが、通常は約５０ｎｍである。しかしながら、約１０
ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内でより薄いか、もしくは、より厚い層１９０を使っ
てもよい。ウエイ（Ｗｅｉ）他に付与されて本出願人に譲渡された米国特許第５
５１７０３１号に開示された不透明ポリマに関して、光遮断層１９０の形成に役
立つ本光遮断材料の光吸収度は不透明ポリマの光吸収度より大きいので、処理が
容易であるより薄い層を使うことができる。
【００３０】
次に、図２と図４に描かれているように、不透明層１９０がパターン化される
。エッチ工程とフォトレジスト除去工程を含む従来のフォトリソグラフィ技術を
利用して、不透明シールド１９５を形成する。共通電極１８０の堆積工程やパタ
ーン化工程の前後で、不透明層１９０の堆積工程やパターン化工程を実行しても
よい。しかしながら、共通電極１８０の堆積後だが共通電極１８０のパターン化
処理前に、これらの工程（即ち、不透明層１９０の堆積とパターン化）を実行す
ることが好ましい。図４に示されているように、不透明シールド１９５は光電性
領域２５０をほぼ（約９０％以上の）覆うので、ａ−Ｓｉ層１３６の光電性領域
２５１のほぼ全域（約９０％以上）が覆われる。尚、それは、ＴＦＴ領域の底部
導電金属層（ゲート電極） １３２を覆う。しかしながら、シールド１９５は、
通常、ａ−Ｓｉ領域２５１の端を約２μｍ以上越えて伸びている。尚、それはゲ
ート１３２を覆う。この場合、フォトリソグラフィの処理中に位置決めが失敗す
ることがあり、これは広領域の基板では一般的に起こることである。また、図２
には、その伸びている様子も描かれており、領域２５１を越えて伸びる不透明シ
ールド１９５が示されている。
。エッチ工程とフォトレジスト除去工程を含む従来のフォトリソグラフィ技術を
利用して、不透明シールド１９５を形成する。共通電極１８０の堆積工程やパタ
ーン化工程の前後で、不透明層１９０の堆積工程やパターン化工程を実行しても
よい。しかしながら、共通電極１８０の堆積後だが共通電極１８０のパターン化
処理前に、これらの工程（即ち、不透明層１９０の堆積とパターン化）を実行す
ることが好ましい。図４に示されているように、不透明シールド１９５は光電性
領域２５０をほぼ（約９０％以上の）覆うので、ａ−Ｓｉ層１３６の光電性領域
２５１のほぼ全域（約９０％以上）が覆われる。尚、それは、ＴＦＴ領域の底部
導電金属層（ゲート電極） １３２を覆う。しかしながら、シールド１９５は、
通常、ａ−Ｓｉ領域２５１の端を約２μｍ以上越えて伸びている。尚、それはゲ
ート１３２を覆う。この場合、フォトリソグラフィの処理中に位置決めが失敗す
ることがあり、これは広領域の基板では一般的に起こることである。また、図２
には、その伸びている様子も描かれており、領域２５１を越えて伸びる不透明シ
ールド１９５が示されている。
【００３１】
上述の光透過性誘電体層１７０は、イメージャ１０ （図１）のアクティブ領
域１４上だけでなくコンタクトフィンガー２０上にも堆積される。従って、コン
タクト領域１６５ （図３）を覆わないように光透過性誘電体層１７０をパター
ン化するときに、少なくとも１つのコンタクトバイアを誘電体層内に形成して、
各コンタクトフィンガーを覆うこともできる。図６ａ−ｃに示されているように
、各コンタクトバイア２１は光透過性誘電体層１７０を通って金属延長部１１２
まで伸びるが、以下で詳細に説明される。さらに、共通電極１８０は光透過性誘
電体層１７０上に堆積されると同時に、上述したように、各コンタクトバイア２
１内にも堆積される。同様に、光遮断材料層１９０を共通電極層１８０上に堆積
して、コンタクトフィンガー２０を含むイメージャ構造１０全体を覆う。
域１４上だけでなくコンタクトフィンガー２０上にも堆積される。従って、コン
タクト領域１６５ （図３）を覆わないように光透過性誘電体層１７０をパター
ン化するときに、少なくとも１つのコンタクトバイアを誘電体層内に形成して、
各コンタクトフィンガーを覆うこともできる。図６ａ−ｃに示されているように
、各コンタクトバイア２１は光透過性誘電体層１７０を通って金属延長部１１２
まで伸びるが、以下で詳細に説明される。さらに、共通電極１８０は光透過性誘
電体層１７０上に堆積されると同時に、上述したように、各コンタクトバイア２
１内にも堆積される。同様に、光遮断材料層１９０を共通電極層１８０上に堆積
して、コンタクトフィンガー２０を含むイメージャ構造１０全体を覆う。
【００３２】
オプションとして、充填されたコンタクトバイア２１上に（上述のＴＦＴの不
透明シールドに沿って）不透明キャップ１９８を形成するように光遮断層を同時
にパターン化することもできる。このようなキャップによって、バイアの電気的
接触の信頼性を改善することができ、また、ＴＦＴの不透明シールドを製造する
際の光遮断材料のエッチ中にバイアを保護することもできる。
透明シールドに沿って）不透明キャップ１９８を形成するように光遮断層を同時
にパターン化することもできる。このようなキャップによって、バイアの電気的
接触の信頼性を改善することができ、また、ＴＦＴの不透明シールドを製造する
際の光遮断材料のエッチ中にバイアを保護することもできる。
【００３３】
本発明によれば、図５はその不透明キャップ１９８を示し、図１のコンタクト
フィンガー２０の拡大部５００を描いている。簡単化のため、コンタクトフィン
ガー２０が配置されている基板は図５には示されていない。部分５００は、光遮
断材料の堆積、パターン化後のコンタクトフィンガー２０のコンタクトバイア領
域５１０の上部面である。図５に示されるように、コンタクトバイア領域５１０
は金属延長部１１２（例えば、モリブデン、クロム、アルミニウム）を備え、こ
れは、図１に示されるアクティブアレイ１４からのアドレス線１１の拡張部であ
る。アドレス線１１は、ゲート電極２３２からか、もしくは、図２のドレイン電
極１４２から伸びている。金属延長部１１２上に上述の光透過性誘電体層があり
、これは１層又は２層（デュアル誘電体）でよい。図５に示されるように、誘電
体層は、無機誘電体層１７１（例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリ
コンオキシ窒化物）を備え、（少なくとも１つの）コンタクトバイア２１を形成
するようにパターン化された有機誘電体層１７２（例えば、ポリイミド）を覆う
デュアル誘電体である。コンタクトバイア２１の形成後、光透過性共通電極１８
０は、これはＩＴＯであることが好ましいが、誘電体１７１、１７２上とコンタ
クトバイア２１に堆積される。充填されたコンタクトバイア２１によって、共通
電極１８０（例えば、ＩＴＯ）と同じ材料であるコンタクトパッド１８（図１）
と、フィンガー２０の金属延長部１１２との間の電気的接続がなされる。共通電
極１８０上には上述の光遮断材料を含む不透明キャップ１９８（その周囲は破線
線で示される）がある。不透明キャップ１９８は、コンタクトバイア２１のほぼ
全面（約９０％以上）を覆うようにパターン化される。尚、コンタクトバイア２
１を介して共通電極１８０は、下の金属延長部１１２（対応するアドレス線１１
から）とコンタクトパッド１８（図１）を接続する。バイア端の傾斜は様々であ
るのでキャップ１９８はコンタクトバイア２１の端を約５μｍ以上越えて伸びる
ことが好ましい。しかしながら、近傍のコンタクトフィンガー間の短絡のリスク
を最小にするために、一般的には、不透明キャップ１９８は共通電極（ＩＴＯ）
パターン端を越えて伸びない（図６に示す）。
フィンガー２０の拡大部５００を描いている。簡単化のため、コンタクトフィン
ガー２０が配置されている基板は図５には示されていない。部分５００は、光遮
断材料の堆積、パターン化後のコンタクトフィンガー２０のコンタクトバイア領
域５１０の上部面である。図５に示されるように、コンタクトバイア領域５１０
は金属延長部１１２（例えば、モリブデン、クロム、アルミニウム）を備え、こ
れは、図１に示されるアクティブアレイ１４からのアドレス線１１の拡張部であ
る。アドレス線１１は、ゲート電極２３２からか、もしくは、図２のドレイン電
極１４２から伸びている。金属延長部１１２上に上述の光透過性誘電体層があり
、これは１層又は２層（デュアル誘電体）でよい。図５に示されるように、誘電
体層は、無機誘電体層１７１（例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリ
コンオキシ窒化物）を備え、（少なくとも１つの）コンタクトバイア２１を形成
するようにパターン化された有機誘電体層１７２（例えば、ポリイミド）を覆う
デュアル誘電体である。コンタクトバイア２１の形成後、光透過性共通電極１８
０は、これはＩＴＯであることが好ましいが、誘電体１７１、１７２上とコンタ
クトバイア２１に堆積される。充填されたコンタクトバイア２１によって、共通
電極１８０（例えば、ＩＴＯ）と同じ材料であるコンタクトパッド１８（図１）
と、フィンガー２０の金属延長部１１２との間の電気的接続がなされる。共通電
極１８０上には上述の光遮断材料を含む不透明キャップ１９８（その周囲は破線
線で示される）がある。不透明キャップ１９８は、コンタクトバイア２１のほぼ
全面（約９０％以上）を覆うようにパターン化される。尚、コンタクトバイア２
１を介して共通電極１８０は、下の金属延長部１１２（対応するアドレス線１１
から）とコンタクトパッド１８（図１）を接続する。バイア端の傾斜は様々であ
るのでキャップ１９８はコンタクトバイア２１の端を約５μｍ以上越えて伸びる
ことが好ましい。しかしながら、近傍のコンタクトフィンガー間の短絡のリスク
を最小にするために、一般的には、不透明キャップ１９８は共通電極（ＩＴＯ）
パターン端を越えて伸びない（図６に示す）。
【００３４】
図６Ａ〜図６Ｃは別の実施形態を示し、そのそれぞれは図５の線５−５に沿っ
た部分５００の断面を描いたものである。図６Ａ〜図６Ｃに示されているように
、アクティブアレイからのアドレス線１１（図１）の延長部である金属延長部１
１２は基板１２上に配置されている。延長部１１２の上には光透過性誘電体１７
０があり、この誘電体層１７０は、それらの図では、無機誘電体層１７１（例え
ば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコンオキシ窒化物）と、層１７１の
一部（図６Ｃ）又はその全体（図６Ａ）を覆う有機誘電体層１７２とより成るデ
ュアル誘電体である。図６Ｂでは、無機誘電体層１７２が層１７１を覆って、金
属延長部１１２上に伸びる一実施形態を示されている。別の実施形態としては、
層１７１および１７２が両方ともに無機誘電体である構造と、層１７１が有機誘
電体であるが層１７２は無機誘電体である構造がある。図６Ａ〜図６Ｃの誘電体
１７０（無機誘電体１７１と有機誘電体１７２）は（少なくとも）コンタクトバ
イア２１を形成するようにパターン化されており、光透過性共通電極１８０は誘
電体１７０に順応してその上に堆積して（即ち、下の領域の地形を横断して伸び
る）、コンタクトバイア２１を充填する。このため、図１のコンタクトパッド１
８と、下の金属延長部１１２との電気的接続が容易になる。上述したように、不
透明キャップ１９８は金属充填バイア２１のほぼ全てを覆う。
た部分５００の断面を描いたものである。図６Ａ〜図６Ｃに示されているように
、アクティブアレイからのアドレス線１１（図１）の延長部である金属延長部１
１２は基板１２上に配置されている。延長部１１２の上には光透過性誘電体１７
０があり、この誘電体層１７０は、それらの図では、無機誘電体層１７１（例え
ば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコンオキシ窒化物）と、層１７１の
一部（図６Ｃ）又はその全体（図６Ａ）を覆う有機誘電体層１７２とより成るデ
ュアル誘電体である。図６Ｂでは、無機誘電体層１７２が層１７１を覆って、金
属延長部１１２上に伸びる一実施形態を示されている。別の実施形態としては、
層１７１および１７２が両方ともに無機誘電体である構造と、層１７１が有機誘
電体であるが層１７２は無機誘電体である構造がある。図６Ａ〜図６Ｃの誘電体
１７０（無機誘電体１７１と有機誘電体１７２）は（少なくとも）コンタクトバ
イア２１を形成するようにパターン化されており、光透過性共通電極１８０は誘
電体１７０に順応してその上に堆積して（即ち、下の領域の地形を横断して伸び
る）、コンタクトバイア２１を充填する。このため、図１のコンタクトパッド１
８と、下の金属延長部１１２との電気的接続が容易になる。上述したように、不
透明キャップ１９８は金属充填バイア２１のほぼ全てを覆う。
【００３５】
不透明シールド１９５（図２と図４）と、オプションとしての不透明キャップ
１９８（図５と図６）がパターン化とエッチング用のフォトレジストを用いて形
成された後で、本分野では周知のＯ2 中でのプラズマアッシングやウエットスト
リッピング等の従来工程を用いることによってパターン化用フォトレジストが除
去される。不透明シールド１９５とオプションとしてのキャップ１９８を形成す
るために用いられる光遮断材料がモリブデンである場合、ＩＴＯがほとんど通さ
ない標準のエッチング液（例えば、硝酸とリン酸を含むシアンテク（Ｃｙａｎｔ
ｅｋ）１２−Ｓ）を用いてそれをウェットエッチすることができる。ＨＣＩ含有
エッチング液を用いるイメージャ処理について従来技術で開示されているように
、次に、共通電極１８０がパターン化される 放射線イメージャは、キャップ１９８とシールド１９５と共通電極１８０上に
バリヤ層（不図示）を形成することによって完成し、次に、シンチレータ（不図
示）に接続される。シンチレータはアクティブアレイ上に配置され、検出したい
種類の放射線に対して高い吸収断面をもつように選択されたシンチレーティング
材料を含む。例えば、ｘ線検出用に設計されたイメージャでのシンチレータ材料
は、典型的には、タリウムがドープされたセシウムヨウ化物（ＣｓＩ：Ｔｈ）や
ナトリウム（ＣｓＩ：Ｎａ）がドープされたセシウムヨウ化物（ＣｓＩ：Ｎａ）
であるが、この代わりに、シンチレータ材料は酸化硫酸ガドリニウム（ＧｄＯＳ
）結晶体粉末でもよい。
１９８（図５と図６）がパターン化とエッチング用のフォトレジストを用いて形
成された後で、本分野では周知のＯ2 中でのプラズマアッシングやウエットスト
リッピング等の従来工程を用いることによってパターン化用フォトレジストが除
去される。不透明シールド１９５とオプションとしてのキャップ１９８を形成す
るために用いられる光遮断材料がモリブデンである場合、ＩＴＯがほとんど通さ
ない標準のエッチング液（例えば、硝酸とリン酸を含むシアンテク（Ｃｙａｎｔ
ｅｋ）１２−Ｓ）を用いてそれをウェットエッチすることができる。ＨＣＩ含有
エッチング液を用いるイメージャ処理について従来技術で開示されているように
、次に、共通電極１８０がパターン化される 放射線イメージャは、キャップ１９８とシールド１９５と共通電極１８０上に
バリヤ層（不図示）を形成することによって完成し、次に、シンチレータ（不図
示）に接続される。シンチレータはアクティブアレイ上に配置され、検出したい
種類の放射線に対して高い吸収断面をもつように選択されたシンチレーティング
材料を含む。例えば、ｘ線検出用に設計されたイメージャでのシンチレータ材料
は、典型的には、タリウムがドープされたセシウムヨウ化物（ＣｓＩ：Ｔｈ）や
ナトリウム（ＣｓＩ：Ｎａ）がドープされたセシウムヨウ化物（ＣｓＩ：Ｎａ）
であるが、この代わりに、シンチレータ材料は酸化硫酸ガドリニウム（ＧｄＯＳ
）結晶体粉末でもよい。
【００３６】
本発明は好適な実施形態に関連して図示され説明されたが、本発明の精神と範
囲から逸脱することなく、態様とその細部を様々に変えることができることは当
業者であれば理解していることである。
囲から逸脱することなく、態様とその細部を様々に変えることができることは当
業者であれば理解していることである。
【図１】
本発明の放射線イメージャの上面図である。
【図２】
図１のイメージャのアクティブアレイの一セグメントの拡大図である。
【図３】
製造中の図２のアレイセグメントの一部の線２−２に沿った断面図である。
【図４】
製造中の図２のアレイセグメントの一部の線２−２に沿った断面図である。
【図５】
図１のイメージャの一コンタクトフィンガーの一セグメントの拡大図である。
【図６】
図５のコンタクトフィンガーの一セグメントの一部の線５−５に沿った模範的
な実施形態の断面図である。
な実施形態の断面図である。
１０ 放射線イメージャ
１１ アドレス線
１２ 基板
１８ コンタクトパッド
２０ コンタクトフィンガー
２１ コンタクトバイア
３２ データ線
３６ スキャン線
１３０ スイッチング素子
１４０ 画素領域
１９５ 不透明シールド
２５０ 光電性領域
２５１ 光電性部分
─────────────────────────────────────────────────────
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 31/10 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１９Ｂ
Ｈ０４Ｎ 5/32 27/14 Ｋ
5/335 31/10 Ｇ
29/78 ６１３Ｚ
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ
(72)発明者 クワスニック，ロバート・フォレスト
アメリカ合衆国、94303、カリフォルニア
州、パル・アルト、エバーグリーン・ドラ
イブ、3607番
(72)発明者 ウェイ，チン−イェウ
アメリカ合衆国、12309、ニューヨーク州、
ニスカユナ、ローズヒル・ブールヴァー
ル、1416番
(72)発明者 アルバグリ，ダグラス
アメリカ合衆国、12065、ニューヨーク州、
クリフトン・パーク、クイーンスベリー・
コート、１番
Ｆターム(参考） 2G088 FF02 GG19 JJ05 JJ09
4M118 AA05 AB01 BA05 CA05 CA32
CB05 CB06 CB11 CB14 FB09
FB12 FB13 GA10 GB11 GB13
5C024 AX12 CX11 CY47 GX03 GZ36
HX40
5F049 MA01 NA04 NB05 RA08 UA14
WA07
5F110 AA21 BB10 CC07 DD02 EE03
EE04 FF02 FF03 FF04 GG02
GG15 HK03 HK04 HK09 HK16
NN03 NN04 NN22 NN23 NN24
NN27 NN33 NN35 NN36 NN46
NN47 NN48 NN49 NN54 NN55
Claims (20)
- 【請求項１】 （ａ）基板（１２）上に配置されたスイッチング素子（１３
０）の光電性領域（２５０）のほぼ全てを覆っている、光遮断材料で構成された
不透明シールド（１９５）であって、前記光電性領域が半導体層（１３６）の光
電性部分（２５１）を含み、前記光電性部分（２５１）は底部導電金属層（１３
２）を覆っているが、第１の上部導電金属層（１４４）と第２の上部導電金属層
（１４２）に拘束されていず、前記第１の上部導電金属層（１４４）と前記第２
の上部導電金属層（１４２）は前記半導体層（１３６）を覆っている、当該不透
明シールドと、 （ｂ）前記光電性領域（２５０）を覆う光透過性誘電体層（１７０）と、 （ｃ）前記光透過性誘電体層（１７０）と前記不透明シールド（１９５）の間
に配置された共通電極（１８０）と、 を備える放射線イメージャ（１０）用構造。 - 【請求項２】 前記スイッチング素子（１３０）は前記第１の上部導電金属
層（１４４）によって光センサ（１６０）に電気的に結合され、前記光センサ（
１６０）は前記基板（１２）上に配置されている、請求項１の構造。 - 【請求項３】 前記不透明シールド（１９５）は、前記光電性部分（２５１
）の下の前記底部導電層（１３２）の端を約２μｍ越えて伸びている、請求項１
の構造。 - 【請求項４】 前記光遮断材料は、モリブデン、アモルファスシリコン、ク
ロム、タンタル、又はアルミニウムを含む、請求項１の構造。 - 【請求項５】 前記底部導電金属層（１３２）はアルミニウム、クロム、モ
リブデン、タンタル、もしくは、タングステンを含む、請求項１の構造。 - 【請求項６】 前記第１と第２の上部導電金属層（１４４、１４２）は、
アルミニウム、クロム、モリブデン、タンタル、又はタングステンを含む、請求
項１の構造。 - 【請求項７】 前記光透過性誘電体層（１７０）は有機誘電体材料、無機誘
電体材料、又はそれらの組み合わせ、もしくは、それらの多数の層（１７１、１
７２）を含む、請求項１の構造。 - 【請求項８】 前記有機誘電体材料はポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、アクリル樹脂、又はそれらの混合
のグループから選択され、前記無機誘電体材料は、シリコン酸化物とシリコン窒
化物とシリコンオキシ窒化物のグループから選択される、請求項７の構造。 - 【請求項９】 前記共通電極（１８０）は酸化錫インジウムと酸化錫と酸化
インジウムと亜鉛酸化物のグループから選択される、請求項１の構造。 - 【請求項１０】 前記スイッチング素子（１３０）は薄膜トランジスタであ
り、前記底部導電金属層（１３２）はゲート電極であり、前記第１と第２の上部
導電金属層（１４４、１４２）はそれぞれソース電極とドレイン電極である、請
求項１の構造。 - 【請求項１１】 コンタクトフィンガー（２０）内に形成されたコンタクト
バイア（２１）のほぼ全てを覆う不透明キャップ（１９８）をさらに備え、前記
不透明キャップ（１９８）は前記光遮断材料で構成され、前記コンタクトフィン
ガー（２０）は前記基板（１２）上に配置されており、 前記コンタクトフィンガー（２０）は、ａ）前記底部導電金属層（１３２）か
ら又は前記第２の上部導電金属層（１４２）から横方向に伸びる金属延長部（１
１２）と、ｂ）前記金属延長部（１１２）上に配置された前記光透過性誘電体層
（１７０）と、ｃ）前記光透過性誘電体層（１７０）の少なくとも一部上に配置
された前記共通電極（１８０）と、ｄ）前記コンタクトバイア（２１）を充填す
る前記共通電極（１８０）とを含んでおり、 前記コンタクトバイア（２１）は前記光透過性誘電体層（１７０）を通って前
記金属延長部（１１２）に伸びている、請求項１の構造。 - 【請求項１２】 前記不透明キャップ（１９８）は、前記コンタクトバイア
（２１）の端から約５μｍ伸びている、請求項１１の構造。 - 【請求項１３】 基板（１２）上に配置される放射線イメージャ（１０）で
あって、 （ａ）複数の画素（１２０）と複数のアドレス線（１１）を含むアクティブア
レイ（１４）であって、前記複数の画素（１２０）は行と列のマトリクス状に配
置され、前記画素の各々は対応する光センサ（１６０）に電気的に接続されたス
イッチング素子（１３０）を含み、各前記アドレス線（１１）は画素（１２０）
のそれぞれと電気的に接触し、各前記スイッチング素子（１３０）はその中に半
導体層（１３６）の光電性部分（２５１）を含む光電性領域（２５０）をもち、
前記光電性部分（２５１）は底部導電金属層（１３２）を覆っているが、第１の
上部導電金属層（１４４）と第２の上部導電金属層（１４２）からは拘束されて
いず、前記第１の上部導電金属層（１４４）と前記第２の上部導電金属層（１４
２）は前記半導体層（１３６）を覆っている、当該アクティブアレイと、 （ｂ）前記アクティブアレイ（１４）から伸びる複数のコンタクトフィンガー
（２０）であって、前記コンタクトフィンガー（２０）の各々は各金属延長部（
１１２）によって前記アドレス線（１１）の各々から電気的に伸び、前記コンタ
クトフィンガー（２０）の各々はそれぞれのコンタクトパッド（１８）に電気的
に接続されている、当該コンタクトフィンガーと、 （ｃ）各前記光センサ（１６０）の各々の上面のコンタクト領域（１６５）上
を除く、前記複数のコンタクトフィンガー（２０）の各前記金属延長部（１１２
）上と前記アクティブアレイ（１４）上に配置された光透過性誘電体層（１７０
）であって、各前記金属延長部（１１２）の各々を覆う前記光透過性誘電体層（
１７０）は、前記光透過性誘電体層（１７０）を通って各前記金属延長部（１１
２）に伸びる少なくとも１つのコンタクトバイア（２１）をもつ、当該光透過性
誘電体層と、 （ｄ）前記光透過性誘電体層（１７０）と各前記コンタクト領域（１６５）を
覆い、各前記コンタクトバイア（２１）を充填して各前記アドレス線（１１）と
金属延長部（１１２）を前記コンタクトパッド（１８）のそれぞれに電気的に接
続する共通電極（１８０）と、 （ｅ）複数の不透明シールド（１９５）であって、前記不透明シールド（１９
５）の各々は対応するスイッチング素子（１３０）の前記光電性領域（２５０）
のほぼ全てを覆い、前記複数の不透明シールド（１９５）は前記共通電極（１８
０）の上に配置されている、当該不透明シールドと、 を備える放射線イメージャ。 - 【請求項１４】 少なくとも１つの不透明キャップ（１９８）をさらに備え
、前記不透明キャップ（１９８）の各々は、対応するコンタクトフィンガー（２
０）内の充填されたコンタクトバイア（２１）のほぼ全体を覆っている、請求項
１３の放射線イメージャ。 - 【請求項１５】 前記不透明キャップ（１９８）の各々は各前記充填された
コンタクトバイア（２１）の各々の端を約５μｍ越えて伸びている、請求項１４
の放射線イメージャ。 - 【請求項１６】 前記不透明シールド（１９５）と前記不透明キャップ（１
９８）の各々は、モリブデン、アモルファスシリコン、クロム、タンタル、又は
アルミニウムを含む、請求項１４の放射線イメージャ。 - 【請求項１７】 前記不透明シールド（１９５）の各々は、前記光電性部分
（２５１）の各々の下にある対応する底部導電層（１３２）の各々の端を約２μ
ｍ越えて伸びている、請求項１３の放射線イメージャ。 - 【請求項１８】 前記光センサの各々はフォトダイオードであり、前記スイ
ッチング素子（１３０）の各々は薄膜トランジスタであり、前記底部導電金属層
（１３２）の各々はゲート電極であり、前記第１と第２の上部導電層（１４４）
、（１４２）はそれぞれソース電極とドレイン電極である、請求項１３の放射線
イメージャ。 - 【請求項１９】 前記スイッチング素子（１３０）の各々の前記底部導電金
属層（１３２）は、アルミニウム、クロム、モリブデン、タンタル、又はタング
ステンを含む、請求項１３の構造。 - 【請求項２０】 前記スイッチング素子（１３０）の各々の前記第１と第
２の上部導電金属層（１４４、１４２）は、アルミニウム、クロム、モリブデン
、タンタル、又はタングステンを含む、請求項１３の構造。
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