JP2004087604A - X線センサー用スイッチング素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基板101上のTFT112を包含して覆う第一保護絶縁膜108と、前記第一保護絶縁膜の上に接地配線102に繋ぎ、その一部が前記TFTゾーンを遮蔽するように構成される容量電極109a,109cと、前記第一保護絶縁膜の上に形成された前記容量電極を覆うように構成される第二保護絶縁膜115と、前記第二保護絶縁膜の上に前記TFTのドレーン電極106bに繋ぐように画像電極107を形成し、前記第一保護絶縁膜と第二保護絶縁膜は無機絶縁膜を利用する。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体を透過したX線像の画像化に用いられるデジタルX線撮影パネルに使われるスイッチング素子の構造に関するものである。より詳しくは、TFT上の保護膜の界面に形成される蓄積された電荷からTFTの特性歪曲を防止する構造およびそのTFTの製造方法を提供することに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、デジタルX線撮影装置はTFTアレーが形成されたパネルを利用する。 前記X線撮影装置に利用されるTFTアレーパネルに形成されるTFT構造としては、一例として米国特許番号第5895936号が公知されている。前記公知技術のTFTの構造は、図1の平面図および図1のA−A’線を切断して示した図2の断面図に依拠して説明する。
【0003】
透明基板1上に形成されるTFT12は、ゲート電極3と前記ゲート電極上にゲート絶縁膜4を介在して形成される石段状の半導体層5と、 前記半導体層の両端部の領域上に夫々形成されるソース電極6aおよびドレーン電極6bからなる。
【0004】
前記TFTのドレーン電極6bには、長方形の画素電極7が繋がり前記画素電極上には第一保護絶縁膜8を介在して追加画素電極9bが形成される。前記追加画素電極9bは第一保護絶縁膜8にコンタクトホールを形成して追加画素電極9bと一体として形成される繋ぎ端子9aが画素電極7と電気的に接続されるように構成される。
【0005】
特に、前記追加画素電極9bは図1の斜線で示した領域のように長方形の画素電極7の縁に沿ってリング状に構成され、前記追加画素電極9bの一部がTFT12の領域を遮蔽するように構成される。前記画素電極の上にはセレニウムからなる光導電層10が所定厚に構成され、前記光導電層の上には共通電極11が構成される。
【0006】
一方、前記画素電極の下部には容量電極2が構成され、前記容量電極は図示されていない接地配線に繋がる。前記のように追加画素電極9bでTFT12をカバーして構成する理由はX線透過により光励起された電荷の蓄積に起因する高い電界からTFTが影響を受けないようにするためである。
【0007】
上記のように第一保護絶縁膜8を介在して画素電極7に繋がる追加画素電極の一部をTFTの遮蔽膜に構成する場合には、第一保護絶縁膜8と追加画素電極9bの界面に蓄積される蓄積電荷がTFTに影響を与えないように前記第一保護絶縁膜を誘電率の低いBCBかアクリルなどの有機絶縁膜で構成しなければならない。
【0008】
前記第一保護絶縁膜8を有機絶縁膜により構成する場合には、有機絶縁膜とその上に形成される追加画素電極(一般的にはITO膜で構成)の接続特性が不良なので追加画素電極を構成する膜が剥離したりパターン不良が発生して製造収率が著しく落ちるという問題点があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような問題点を解決するために一般的に工程が安定している無機絶縁膜を使用し、接地配線がTFTの領域を遮蔽するように構成する。
【0010】
つまり、TFTを覆う第一保護絶縁膜の上に接地配線に繋ぐ容量電極を形成し、前記容量電極の上に第一保護絶縁膜を介在しTFTのドレーン電極に繋がる画素電極を構成するようにしながら前記接地配線に繋ぐ容量電極がTFT部分の領域を遮蔽するように構成する。前記のごとく繋がれた容量電極部がTFT領域を遮蔽するように構成することによってX線透過による高い電界からTFTを保護することができる。特に、図6(c)のように画素電極の電圧上げによりその画素電極をコントロールするTFTがその電圧により影響を受けることを防止することができる。
【0011】
また、接地配線(容量電極が接地配線に接続されている。)によりTFTを遮蔽するので製造工程が複雑な有機絶縁膜の代わりにパターンのステップカバレッジ特性が優れており作業工程が容易なSiNx、SiO2、SiONなどの無機絶縁膜を第一保護絶縁膜で構成して工程数の増加なしに製造収率を向上させることができる。
【0012】
従って、本発明の目的は、X線透過による電界及びTFTを覆う第一保護絶縁膜の界面に形成される蓄積電荷の影響からTFTスイッチング素子を保護し、かつ、製造収率を向上させることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の課題を解決するために、透明基板上に構成されるTFTと、前記TFTを包含して覆う第一保護絶縁膜と、前記第一保護絶縁膜の上に接地配線に繋ぎ、その一部が少なくとも前記TFTゾーンを遮蔽するように構成される容量電極と、前記第一保護絶縁膜の上に形成された前記容量電極を覆うように構成される第二保護絶縁膜と、前記第二保護絶縁膜の上に前記TFTの一端子と繋ぐように構成される画素電極を包含して備える。
【0014】
前記接地配線は、前記第一保護絶縁膜の下部に構成され、前記第一保護絶縁膜を貫通するコンタクトホールにより前記接地配線に繋がれるようにする。また、前記画素電極は、前記第一保護絶縁膜および第二保護絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して前記TFTの一端子に繋ぐように構成する。
【0015】
前記第一保護絶縁膜および第二保護絶縁膜は、SiNx、SiO2、SiONなどの無機絶縁膜から構成し、前記画素電極の上には複数層からなった光導電層が、前記光導電層の上には共通電極が夫々構成されるようにする。
【0016】
本発明のX線センサー用TFTの製造方法は、透明基板上にTFTおよび接地配線を形成する段階と、前記TFTおよび接地配線を包含して覆う第一保護絶縁膜を形成する段階と、少なくとも前記接地配線部の上に第一コンタクトホールを形成し、前記接地配線に繋ぐ容量電極を前記第一保護絶縁膜の上にパターニングして形成する段階と、前記容量電極がパターニングされて形成された第一保護絶縁膜の上に第二保護絶縁膜を形成する段階と、前記TFTの一端子部の上に第二コンタクトホールを形成し、前記TFTの一端子に繋ぐ画素電極を前記第二保護絶縁膜の上に形成する段階を包含する。
【0017】
前記第一コンタクトホールの形成に際しては前記TFTの一端子の一部が同時に露出されるようにコンタクトホールが形成され、前記コンタクトホールと前記第二コンタクトホールを通して前記画素電極と前記TFTの一端子が接続される。また、前記容量電極の一部は、前記TFTゾーンを遮蔽するように構成される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図3乃至図5に依拠して本発明のX線センサー用TFTの製造方法、構成および作用について詳しく説明する。本発明のX線センサー用TFTの製造方法はまず、図3乃至図5のごとく透明基板101上にCr、Alなどの金属膜からなるゲート電極103をパターニングし、前記ゲート電極を覆うようにSiNx、SiO2、SiONなどの無機絶縁膜からなるゲート絶縁膜104を形成する。
【0019】
引き続き、ゲート電極部のゲート絶縁膜の上に石段状でSi層にイオンが注入された半導体層105を形成し、前記半導体層の両端部に夫々接続されるようにCr、Alの金属膜からなるソース電極106aおよび ドレーン電極106bを形成する。前記ソース電極およびドレーン電極はデータバスライン106のパターンを形成するときに同時にパターンされて形成され、また、画素電極が形成される領域を横切って接地配線102が同時にパターンされて形成されるように構成する。従って、前記接地配線102はゲート絶縁膜104の上にデータバスラインと概ね平行にならべるように形成される。
【0020】
引き続き、前記TFT112からなるスイッチング素子および接地配線102が形成された透明基板上にSiNx、SiO2、SiONなどの無機絶縁膜からなる第一保護絶縁膜108を形成し、TFTのドレーン電極106b部と接地配線102の一部が露出されるように第一保護絶縁膜に夫々コンタクトホールを形成し、その上にITO膜をパターニングして容量電極109a,109cを形成する。前記容量電極109a,109cは、同時に一体として構成されているが容量電極109aはTFT112領域を遮蔽するようにパターンが形成されなければならない。前記TFTのドレーン電極部と接続されるITO膜109bは容量電極109a,109cを構成するITO膜と完全に分離されるようにパターニングされて以後画素電極107の繋ぎ端子として機能するようにする。
【0021】
また、図5(c)のごとく前記容量電極109a,109cおよび画素電極の繋ぎ端子109bが形成された基板上に SiNx、SiO2、SiONなどの無機絶縁膜からなる第二保護絶縁膜115を形成し、前記TFTのドレーン電極106bと接続されている繋ぎ端子109bが露出されるように第二保護絶縁膜にコンタクトホールを形成し、その上にITO膜をパターニングして画素電極を形成する。つまり、画素電極107と容量電極109a,109cが第二保護絶縁膜を介在して図3の平面図から見るように大よそ長方形に構成されるが接地配線102と繋がれた容量電極109aがTFTの領域を同時に遮蔽するように構成される。
【0022】
前記のようなTFTと画素電極を構成すると第二保護絶縁膜は有機絶縁膜の代わりに無機絶縁膜を使用するとしても図6(c)のようにほとんどTFTの特性が変わらないので無機絶縁膜の長所を本発明のTFTの構造に活用することができる。
【0023】
その後、図4のごとく画素電極107が形成された基板上にセレニウム(selenium)からなる光導電層110が形成され、前記光導電層110の上に共通電極111が形成される。前記のごとく構成される本発明のTFT伝達特性は、保護絶縁膜として有機絶縁膜か無機絶縁膜のいずれを使っても図6(c)のようにTFTの特性が類似しており、図6(a)の理想的なTFTの伝達特性グラフと比較してその特性にほとんど差異がない優れたグラフ特性を表していることがわかる。
【0024】
反面、保護絶縁膜を無機絶縁膜として使っても画素電極を覆う従来構造のTFTにおいては図6(c)で示したように保護絶縁膜として有機絶縁膜を使用するTFT特性に比べ、その特性が変わっていることがわかる。
【0025】
【発明の効果】
本発明は、前記のごとく接地配線102に繋がる容量電極109aが無機絶縁膜からなる第一保護絶縁膜を介在し、TFT領域を遮蔽するように構成することによって、X線光励起に蓄積された電荷に高い電界からTFTを効果的に保護することができ、特に画素電極の電圧が上がるときにその電圧がTFTに影響を与えないようにする効果を得ることができる。また、接地配線に繋がれた容量電極部がTFTを遮蔽するので低い誘電率を有する有機絶縁膜の代わりに誘電率が高くてもパターンのステップカバレッジ特性が優れており作業工程が容易なSiNx、SiO2などの無機絶縁膜を第一保護絶縁膜108として使用することができるのでTFTアレイ基板の製造収率を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のX線センサー用スイッチング素子用として用いられるTFTの平面図である。
【図2】図1のA−A’線による断面図である。
【図3】本発明に係るX線センサー用スイッチング素子として用いられるTFTの平面図である。
【図4】図3のB−B’線による断面図である。
【図5】(a)乃至(c)は、本発明に係るX線センサー用TFTの製造過程を説明するための工程断面図である。
【図6】(a)は標準的なTFTの伝達特性を示すグラフであり、(b)は従来の画像電極でTFTを覆う構造における伝達特性を示すグラフであり、(c)は本発明に係るTFTの伝達特性を示すグラフである。
【符号の説明】
101 透明基板
2,109a,109c 接地配線
9a 追加画素電極
102 接地配線
3,103 ゲート電極
4,104 ゲート絶縁膜
5,105 半導体層
6,106 データ配線
6a,106a ソース電極
6b,106b ドレーン電極
7,107 画素電極
8,108 第一保護絶縁膜
109b 画素電極の繋ぎ端子
115 第二保護絶縁膜
10,110 光導電層
11,111 共通電極
12,112 TFT
Claims (8)
- 透明基板101上に構成されるTFT112と、前記TFTを包含して覆う第一保護絶縁膜108と、前記第一保護絶縁膜の上に接地配線102に繋ぎ、その一部が少なくとも前記TFTゾーンを遮蔽するように構成される容量電極109a,109cと、前記第一保護絶縁膜の上に形成された前記容量電極を覆うように構成される第二保護絶縁膜115と、前記第二保護絶縁膜の上に前記TFTの一端子と繋ぐように構成される画素電極107を包含して備えることを特徴とするX線センサー用スイッチング素子。
- 前記接地配線102は、前記第一保護絶縁膜108の下部に構成され、前記第一保護絶縁膜を貫通するコンタクトホールにより繋ぐように構成されることを特徴とする請求項1記載のX線センサー用スイッチング素子。
- 前記画素電極107は、前記第一保護絶縁膜108および第二保護絶縁膜115を貫通するコンタクトホールを介して前記TFTの一端子106bに繋ぐように構成されることを特徴とする請求項1記載のX線センサー用スイッチング素子。
- 前記第一保護絶縁膜108および第二保護絶縁膜115は、無機絶縁膜からなることを特徴とする請求項1記載のX線センサー用スイッチング素子。
- 透明基板101上にTFT112および接地配線102を形成する段階と、前記TFTおよび接地配線を包含して覆う第一保護絶縁膜108を形成する段階と、少なくとも前記接地配線部の上に第一コンタクトホールを形成し、前記接地配線に繋ぐ容量電極109a,109cを前記第一保護絶縁膜の上にパターニングして形成する段階と、前記容量電極がパターニングされて形成された第一保護絶縁膜の上に第二保護絶縁膜115を形成する段階と、前記TFTの一端子部の上に第二コンタクトホールを形成し、前記TFTの一端子に繋ぐ画素電極107を前記第二保護絶縁膜の上に形成する段階を包含することを特徴とするX線センサー用スイッチング素子の製造方法。
- 前記第一コンタクトホールと前記第二コンタクトホールを介して前記画素電極と前記TFTの一端子が接続されるようにしたことを特徴とする請求項5記載のX線センサー用スイッチング素子の製造方法。
- 前記容量電極の一部109aは、前記TFT112ゾーンを遮蔽するように構成することを特徴とする請求項5記載のX線センサー用スイッチング素子の製造方法。
- 前記第一保護絶縁膜108および第二保護絶縁膜115は、無機絶縁膜からなることを特徴とする請求項5記載のX線センサー用スイッチング素子の製造方法。
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