JP2005116543A - 撮像装置とその製造方法、放射線撮像装置及び放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＴＦＴのオーミックコンタクト層とソース・ドレイン電極間のコンタクト抵抗上昇を抑制する。
【解決手段】 入射する放射線を可視光に変換する蛍光体層１３５と、変換された可視光を電気信号に変換する複数の変換素子と複数の薄膜トランジスタを有し、薄膜トランジスタの形成後に光電変換素子が形成される撮像装置において、薄膜トランジスタのソース、ドレイン電極は、不純物ドープされた非単結晶シリコン層上に形成されたシリサイド層１０６及び金属電極層１０７を有する。複数の薄膜トランジスタの形成後にソース電極又はドレイン電極となる金属層にそれぞれ接続される複数の前記光電変換素子を形成する工程を備え、光電変換素子を形成する工程での熱処理によりオーミックコンタクト層１１３と金属層１０７との間にシリサイド層１０６を形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は撮像装置とその製造方法、放射線撮像装置及び放射線撮像システムに係わり、特に医療画像診断装置、非破壊検査装置、分析装置等に応用されているＸ線、α線、β線、γ線等の放射線を検出する放射線撮像装置、特に、非単結晶シリコン、例えば、非晶質シリコン（以下、ａ−Ｓｉと略記）を用いたセンサ素子とＴＦＴ素子により構成されたセンサアレイと、放射線を可視光等に変換する蛍光体とを組み合わせたフラットパネル検出器（以下、ＦＰＤと略記）に利用される撮像装置に関する。

近年の液晶ディスプレイ用ＴＦＴ技術の進歩、情報インフラの整備が充実した現在では、ＦＰＤが提案され、医療画像分野においても大面積、且つ、デジタル化が達成されている。

このＦＰＤは、放射線画像を瞬時に読み取り、瞬時にディスプレイ上に表示できるものであり、また、画像は、デジタル情報として直接取り出すことが可能であるため、データの保管、或いは、加工、転送等取り扱いが便利であると言った特徴がある。また、感度等の諸特性は、撮影条件に依存するが、従来のスクリーンフィルム系撮影法、コンピューティッドラジオグラフィ撮影法に比較して、同等又はそれ以上であることが確認されている。

ＦＰＤの製品化が達成されている一方、更なる感度向上を目指して種々の提案がなされている。例えば、特許文献１による提案においては、同様に、開口率を向上させるため、ＴＦＴ素子上にセンサ素子を積層する構造が示されている。本特許文献１では、ＴＦＴのソース・ドレイン電極に接続された電極がＴＦＴ素子上を被覆し、且つ、センサ個別電極となっている構造である。ソース・ドレイン電極層としては、金、銀、銅、クロム、チタン、プラチナ、アルミ、ＩＴＯ等が使用される。

また、特許文献２、または特許文献３による提案においては、同様に、ＴＦＴ素子上にセンサ素子を積層する構造が示されている。特許文献２では、ソース・ドレイン電極層としては、クロム、アルミがｎ⁺層上に積層されている。特許文献３では、ソース・ドレイン電極層としては、ＴｉＷ、アルミがｎ⁺層上に積層されている。
米国特許第５４９８８８０号明細書 米国特許第６０３４７２５号明細書 米国特許第５６１９０３３号明細書

ＦＰＤでは、感度を向上させる為、ノイズを低減する必要がある。ノイズを低減する為、低抵抗な金属配線材料として、アルミ（Ａｌ）、またはＡｌ−Ｎｄなどのアルミ合金がソース・ドレイン電極層、及び信号配線等に使用される。Ａｌ配線は、成膜後に受ける熱処理プロセスによりヒルロックを発生させ、製造歩留低下の原因となる。その為、ヒルロック防止の為、より耐熱性の高いＡｌ合金を使用する、叉は高融点金属配線層の上にＡｌ・Ａｌ合金配線層を積層する、叉はＡｌ・Ａｌ合金配線層上に高融点金属層を積層する等の方法がある。

上述のＴＦＴ素子上にセンサ素子を積層する構造のＦＰＤにおいては、ＴＦＴ素子形成後に上部にセンサ部が形成される。

本発明者らは、センサ部の形成温度が３００℃以上の高温熱プロセスとなったとき、センサ素子形成時の高温熱処理プロセスにより、ＴＦＴ素子部のコンタクト抵抗が上昇し、ノイズが大きくなる、ＴＦＴの駆動能力が低下するという課題が発生することを見出した。

このような課題は、前述の特許文献１〜３のＴＦＴ素子上にセンサ素子を積層する構造では報告されていない。

［発明の目的］
本発明の目的は、スイッチ素子（ＴＦＴ素子）のオーミックコンタクト層（ｎ⁺層）とソース・ドレイン電極間のコンタクト抵抗上昇を抑制し、ノイズの低減、ＴＦＴの駆動能力低下を防止することにある。

本発明の撮像装置は、入射する電磁波を電気信号に変換する複数の変換素子と複数の薄膜トランジスタを有し、前記薄膜トランジスタの形成後に前記光電変換素子が形成される撮像装置において、前記薄膜トランジスタのソース、ドレイン電極は、不純物ドープされた非単結晶シリコン層上に形成されたシリサイド層及び金属電極層を有することを特徴とする。

本発明の放射線撮像装置は、上記本発明の撮像装置を備え、該撮像装置の変換素子は光電変換素子、前記電磁波は放射線であって、該光電変換素子上に、該放射線を該光電変換素子で変換可能な波長の光に変換する波長変換体を配置したことを特徴とする。

また本発明の放射線撮像装置は、上記本発明の撮像装置を備え、該撮像装置の変換素子は放射線を電気信号に変換する半導体素子であって、前記電磁波は放射線であることを特徴とする。

本発明の放射線撮像システムは、上記本発明の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする。

本発明の撮像装置の製造方法は、基板上にゲート電極、絶縁層、非単結晶シリコン半導体層、非単結晶シリコンのオーミックコンタクト層、ソース，ドレイン層となる金属層を備えた、複数の薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタの形成後に前記光電変換素子を形成する工程とを備えた撮像装置の製造方法において、
前記光電変換素子を形成する工程での熱処理により前記オーミックコンタクト層と前記金属層との間にシリサイド層を形成することを特徴とする。

本願において、電磁波は可視光，赤外光等の光から、Ｘ線，α線，β線，γ線等の放射線までの波長領域のものをいうものとする。また非単結晶シリコンとは非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シリコン等の単結晶シリコン以外のものをいう。

本発明によれば、薄膜トランジスタのオーミックコンタクト層とソース・ドレイン電極間のコンタクト抵抗上昇を抑制し、ノイズの低減、ＴＦＴの駆動能力低下を防止することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態は放射線撮像装置を構成した場合について説明するが、本発明の撮像装置は放射線を電気信号に変換する放射線撮像装置に限定されず、可視光，赤外光等の光を電気信号に変換する撮像装置にも適用することができる。

［実施形態１］
本発明の実施形態１におけるＭＩＳ型フォトダイオード（以下、ＰＤと略記）を用いた撮像装置について述べる。

図１は実施形態１の３×３画素の模式的等価回路図、図２は１画素の模式的平面図、図３は図２のＡ−Ａ’方向の模式的断面図である。

図１、図２において、１０１は光電変換素子（センサ素子）であるＭＩＳ型ＰＤ、１０２はスイッチ素子である転送用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、１０３は転送用ＴＦＴ駆動配線（ゲート配線）、１０４は信号線、１０５はセンサバイアス配線、１０７は転送用ＴＦＴソース・ドレイン電極層、１０８はコンタクトホール（接続孔）、１０９はセンサ下部電極層、１１７は第２のアモルファス半導体層、１１８はリンドープされた第２のｎ⁺層、１１９は透明電極層（ＩＴＯ）である。

図３において、１１０はガラス等の絶縁性基板、１１５はゲート電極層、１１１はＳｉＮ，ＳｉＯ₂等のゲート絶縁膜、１１２はａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層、１０６はシリサイド層、１０７はソース・ドレイン電極層、１１３はリンドープされた第１のｎ⁺層（オーミックコンタクト層）、１１４はＳｉＮ，ＳｉＯ₂，ＢＣＢ（Benzo Cyclo Butene(ベンゾシクロブテン)），ＰＩ（ポリイミド）等の層間絶縁膜（平坦化層）、１０８はコンタクトホール、１０９はセンサ下電極層、１１６はＳｉＮ，ＳｉＯ₂等の絶縁膜、１１７はａ−Ｓｉ等の第２のアモルファス半導体層、１１８はリンドープされたマイクロクリスタルシリコンまたはリンドープされたａ−Ｓｉ等から成る第２のｎ⁺層（ホールブロッキング層）、１１９はＩＴＯ，ＳｎＯ₂等の透明電極層、１０５はセンサバイアス電極層、１３２はＳｉＮ，ＰＩ（ポリイミド）等の保護層、１３４は接着層、１３５は波長変換体としての蛍光体層（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ，ＣｓＩ等）である。

絶縁膜１１６、ａ−Ｓｉ等の第２のアモルファス半導体層１１７、及び第２のｎ⁺層１１８はＭＩＳ型ＰＤ１０１の光電変換層を構成する。

ゲート電極層１１５、ＳｉＮ，ＳｉＯ₂等のゲート絶縁膜１１１、ａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層１１２、第１のｎ⁺層（オーミックコンタクト層）１１３、シリサイド層１０６、転送用ＴＦＴソース・ドレイン電極層１０７（シリサイド層１０６、転送用ＴＦＴソース・ドレイン電極層１０７はソース・ドレイン電極を構成する）は、転送用ＴＦＴ１０２を構成する。

転送用ＴＦＴ１０２上に、光電変換層が積層されて、転送用ＴＦＴ１０２は光電変換層に覆われている。

シリサイド層１０６は、モリブデンシリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイド、クロムシリサイドなどが用いられる。

転送用ＴＦＴソース，ドレイン電極層１０７は、モリブデン、チタン、タングステン、クロム、アルミ、アルミ合金（例えば、Ａｌ−Ｎｄ合金）または、それらの積層構造が用いられる。代表的な配線構成としては、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ、Ｍｏ／Ａｌ−Ｎｄ／Ｍｏ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉの積層構造などがある。

Ｘ線等の放射線は図２の紙面上部より入射し、蛍光体層１３５により可視光等の光に変換される。変換光は、ＭＩＳ型ＰＤ１０１により電荷に変換され、ＭＩＳ型ＰＤ１０１内に蓄積される。その後、ＴＦＴ駆動回路により転送用ＴＦＴ駆動配線１０３を介して、転送用ＴＦＴ１０２を動作させ、この蓄積電荷を転送用ＴＦＴ１０２のソース・ドレイン電極の一方と接続された信号線１０４に転送し、信号処理回路にて処理され、更に、Ａ／Ｄ変換回路にてＡ／Ｄ変換され出力される。

次に、本発明の実施形態１におけるＭＩＳ型ＰＤを用いたＦＰＤの製造方法について説明する。

第１工程は、ガラス基板１１０上に、第１の金属層により、スイッチＴＦＴ駆動配線１０３、スイッチＴＦＴゲート電極１１５を形成する。

第２工程は、ゲート絶縁膜１１１、ａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層１１２、オーミックコンタクト層１１３をプラズマＣＶＤ法により順次積層する。この時、プラズマＣＶＤ装置内を３００℃以上（好ましくは、３３０℃以上）の温度で成膜を行う。アモルファス半導体層１１２は、５００Å以上積層される。オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３は、２００Å以上積層されるが、一般には３００Å以上が好ましい。

オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３、真性ａ−Ｓｉ膜１１２をドライエッチングし、ＴＦＴの島状領域を形成する。

第３工程は、第２の金属層をスパッタ法により積層し、スイッチＴＦＴのソース，ドレイン電極１０７、信号線１０４を形成する。次いで、同一レジストによりｎ⁺半導体層１１３を除去する。即ち、スイッチＴＦＴのソース・ドレイン電極間のギャップ部が形成される。この時、第１のアモルファス半導体層１１２も２００〜６００Å程度エッチングされる。

第４工程は、ＳｉＮ，ＳｉＯ₂，ＢＣＢ，ＰＩ等の層間絶縁膜（平坦化層）１１４を形成し、センサ下電極１０９と接合するためのコンタクトホール（接続孔）１０８を形成する。

第５工程は、第３の金属層をスパッタ法により積層し、ウエットエッチング法によりセンサ下電極１０９を形成する。

第６工程は、絶縁膜１１６、ａ−Ｓｉ等の第２のアモルファス半導体層１１７、及び第２のｎ⁺層１１８をプラズマＣＶＤ法により順次積層する。この時、プラズマＣＶＤ装置内を３００℃以上（好ましくは、３３０℃以上）の温度で成膜を行い、第１のｎ⁺層（オーミックコンタクト層）１１３と転送用ＴＦＴソース・ドレイン電極層１０７の界面にてシリサイド層１０６を形成する。

この時、プラズマＣＶＤの成膜温度以上の熱処理を施すことも可能であり、その場合は、プラズマＣＶＤで成膜後にアニール炉にて熱処理することも可能である。

第７工程は、第４の金属層をスパッタ法により積層し、ウエットエッチング法によりバイアス配線１０５を形成する。

第８工程は、ＩＴＯ，ＳｎＯ₂等の透明電極層をスパッタ法により積層し、ウエットエッチング法によりセンサ上電極を形成する。

第９工程は、ａ−Ｓｉ等の第２のアモルファス半導体層１１７、及び第２のｎ⁺層１１８をドライエッチングし、素子間分離を行う。

第１０工程は、保護層１３２を積層し、配線引き出し部など、必要な領域を除去する。その後、ＧＯＳ（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ）、ＣｓＩ等の蛍光体１３５を有機樹脂などの接着層１３４で貼り合わせる。本実施例では、接着層により蛍光体を張り合わせる場合を示したが、蒸着法等により蛍光体１３５を保護層１３２上に直接積層させることも可能である。

このような構成にすると、オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３とソース・ドレイン電極１０７間のシリサイド層によりコンタクト抵抗が低減し、ノイズ低減が可能となり、又ＴＦＴの駆動能力低下を防止することが可能となる。

本実施形態では、ＭＩＳ型ＰＤだけでなく、ＰＩＮ型ＰＤについても適用可能である。また、本実施形態では間接型蛍光体について示したが、ａ−Ｓｅ等の直接型蛍光体を用いる場合についても適用可能である。

［実施形態２］
本発明の実施形態２におけるＭＩＳ型フォトダイオード（以下、ＰＤと略記）を用いた撮像装置について述べる。

実施形態２の３×３画素の模式的等価回路図は、実施形態１と同一である。図４は実施形態２の模式的断面図である。第１のアモルファス半導体層１１２上にエッチストッパー層１２０を設けたエッチストッパータイプの薄膜トランジスタを用いた場合を示している。

図４において、１１０はガラス等の絶縁性基板、１１５はゲート電極層、１１１はＳｉＮ，ＳｉＯ₂等のゲート絶縁膜、１１２はａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層、１２０はＳｉＮ等のエッチストッパー層、１０６はシリサイド層、１０７はソース・ドレイン電極層、１１３はリンドープされた第１のｎ⁺層（オーミックコンタクト層）、１１４はＳｉＮ，ＳｉＯ₂，ＢＣＢ，ＰＩ等の層間絶縁膜（平坦化層）、１０８はコンタクトホール、１０９はセンサ下電極層、１１６はＳｉＮ，ＳｉＯ₂等の絶縁膜、１１７はａ−Ｓｉ等の第２のアモルファス半導体層、１１８はリンドープされたマイクロクリスタルシリコンまたはリンドープされたａ−Ｓｉ等から成る第２のｎ⁺層（ホールブロッキング層）、１１９はＩＴＯ，ＳｎＯ₂等の透明電極層、１０５はセンサバイアス電極層、１３２はＳｉＮ，ＰＩ（ポリイミド）等の保護層、１３４は接着層、１３５は波長変換体としての蛍光体層である。

絶縁膜１１６、ａ−Ｓｉ等の第２のアモルファス半導体層１１７、及び第２のｎ⁺層１１８はＭＩＳ型ＰＤ１０１の光電変換層を構成する。

ゲート電極層１１５、ＳｉＮ，ＳｉＯ₂等のゲート絶縁膜１１１、ａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層１１２、ＳｉＮ等のエッチストッパー層１２０、第１のｎ⁺層（オーミックコンタクト層）１１３、シリサイド層１０６、転送用ＴＦＴソース・ドレイン電極層１０７は、転送用ＴＦＴ１０２を構成する。

転送用ＴＦＴ１０２上に、光電変換層が積層されて、転送用ＴＦＴ１０２は光電変換層に覆われている。

シリサイド層１０６は、モリブデンシリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイド、クロムシリサイドなどが用いられる。

転送用ＴＦＴソース・ドレイン電極層１０７は、モリブデン、チタン、タングステン、クロム、アルミ、アルミ合金（例えば、Ａｌ−Ｎｄ合金）または、それらの積層構造が用いられる。代表的な積層配線構成としては、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ、Ｍｏ／Ａｌ−Ｎｄ／Ｍｏ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉの積層構造などがある。

Ｘ線等の放射線は図２の紙面上部より入射し、蛍光体層１３５により可視光に変換される。変換光は、ＭＩＳ型ＰＤ１０１により電荷に変換され、ＭＩＳ型ＰＤ１０１内に蓄積される。その後、ＴＦＴ駆動回路により転送用ＴＦＴ駆動配線１０３を介して、転送用ＴＦＴ１０２を動作させ、この蓄積電荷を転送用ＴＦＴ１０２のソース・ドレイン電極の一方と接続された信号線１０４に転送し、信号処理回路にて処理され、更に、Ａ／Ｄ変換回路にてＡ／Ｄ変換され出力される。

次に、本発明の実施形態２におけるＭＩＳ型ＰＤを用いたＦＰＤの製造方法について説明する。

第１工程は、ガラス基板１１０上に、第１の金属層により、スイッチＴＦＴ駆動配線１０３、スイッチＴＦＴゲート電極１１５を形成する。

第２工程は、ゲート絶縁膜１１１、ａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層１１２、ＳｉＮ等のエッチストッパー層１２０をプラズマＣＶＤ法により順次積層する。この時、プラズマＣＶＤ装置内を３００℃以上（好ましくは、３３０℃以上）の温度で成膜を行う。裏面露光により、エッチストッパー層１２０を形成する。

次いで、オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３をプラズマＣＶＤ法により積層し、シリサイド層１０６をスパッタ法、又はＣＶＤ法により成膜する。この時、シリサイド層１０６は、モリブデンシリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイド、クロムシリサイドなどが用いられる。

ドライエッチング法、叉はウエットエッチング法により、シリサイド層１０６、オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３、真性ａ−Ｓｉ膜１１２をエッチングし、ＴＦＴの島状領域を形成する。

第３工程は、第２の金属層をスパッタ法により積層し、スイッチＴＦＴのソース・ドレイン電極１０７、及び信号線１０４を形成する。次いで、同一レジストによりシリサイド層１０６、ｎ⁺半導体層113を除去する。即ち、スイッチＴＦＴのソース・ドレイン電極間のギャップ部が形成される。

第４工程以降は、実施形態１と同一の製造プロセスとなる。

このような構成にすると、オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３とソース・ドレイン電極間のシリサイド層によりコンタクト抵抗が低減し、ノイズ低減が可能となり、又ＴＦＴの駆動能力低下を防止することが可能となる。

本実施形態では、ＭＩＳ型ＰＤだけでなく、ＰＩＮ型ＰＤについても適用可能である。また、本実施形態では間接型蛍光体について示したが、ａ−Ｓｅ等の直接型蛍光体を用いる場合についても適用可能である。
［実施形態３］
本発明の実施形態３におけるＭＩＳ型フォトダイオード（以下、ＰＤと略記）を用いた撮像装置について述べる。

実施形態３の３×３画素の模式的等価回路図は、実施形態１と同一である。

図５は実施形態３の模式的断面図である。図５の記号の説明は、図３と同一である。本実施形態ではシリサイド層を第2の金属層の下全面に設けたものである。

次に、本発明の実施形態３におけるＭＩＳ型ＰＤを用いたＦＰＤの製造方法について説明する。

第１工程は、ガラス基板１１０上に、第１の金属層により、スイッチＴＦＴ駆動配線１０３、スイッチＴＦＴゲート電極１１５を形成する。

第２工程は、ゲート絶縁膜１１１、ａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層１１２をプラズマＣＶＤ法により順次積層する。この時、プラズマＣＶＤ装置内を３００℃以上（好ましくは、３３０℃以上）の温度で成膜を行う。アモルファス半導体層１１２は、５００Å以上積層される。次いで、真性ａ−Ｓｉ膜１１２をドライエッチングし、ＴＦＴの島状領域を形成する。

次いで、オーミックコンタクト層１１３をプラズマＣＶＤ法により積層する。オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３は、２００Å以上積層されるが、一般には３００Å以上が好ましい。

第３工程は、第２の金属層をスパッタ法により積層し、スイッチＴＦＴのソース，ドレイン電極１０７、及び信号線１０４を形成する。次いで、同一レジストによりｎ⁺半導体層を除去する。即ち、スイッチＴＦＴのソース・ドレイン電極間のギャップ部が形成される。この時、第１のアモルファス半導体層も２００〜６００Å程度エッチングされる。

第４工程以降は、実施形態１と同一の製造プロセスとなる。

このような構成にすると、オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３とソース・ドレイン電極間のシリサイド層によりコンタクト抵抗が低減し、ノイズ低減が可能となり、又ＴＦＴの駆動能力低下を防止することが可能となる。

本実施形態では、ＭＩＳ型ＰＤだけでなく、ＰＩＮ型ＰＤについても適用可能である。また、本実施形態では間接型蛍光体について示したが、ａ−Ｓｅ等の直接型蛍光体を用いる場合についても適用可能である。
［実施形態４］
本発明の実施形態４におけるＭＩＳ型フォトダイオード（以下、ＰＤと略記）を用いた撮像装置について述べる。

実施形態４の３×３画素の模式的等価回路図は、実施形態１と同一である。図６は実施形態４の模式的断面図である。図６の記号の説明は、図３と同一である。本実施形態ではオーミックコンタクト層を、ＴＦＴの島状領域（アモルファス半導体層）の上部及び側壁部を覆うように形成している。

次に、本発明の実施形態４におけるＭＩＳ型ＰＤを用いたＦＰＤの製造方法について説明する。

第１工程は、ガラス基板１１０上に、第１の金属層により、スイッチＴＦＴ駆動配線１０３、スイッチＴＦＴゲート電極１１５を形成する。

第２工程は、ゲート絶縁膜１１１、ａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層１１２をプラズマＣＶＤ法により順次積層する。この時、プラズマＣＶＤ装置内を３００℃以上（好ましくは、３３０℃以上）の温度で成膜を行う。アモルファス半導体層１１２は、５００Å以上積層される。次いで、真性ａ−Ｓｉ膜１１２をドライエッチングし、ＴＦＴの島状領域を形成する。

オーミックコンタクト層１１３をプラズマＣＶＤ法により積層する。オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３は、２００Å以上積層されるが、一般には３００Å以上が好ましい。次いで、オーミックコンタクト層１１３をドライエッチングし、ＴＦＴの島状領域（アモルファス半導体層１１２）の上部及び側壁部を覆うように形成する。

第３工程は、第２の金属層をスパッタ法により積層し、スイッチＴＦＴのソース，ドレイン電極１０７、及び信号線１０４を形成する。次いで、同一レジストによりｎ⁺半導体層を除去する。即ち、スイッチＴＦＴのソース，ドレイン電極間のギャップ部が形成される。この時、第１のアモルファス半導体層も２００〜６００Å程度エッチングされる。

第４工程以降は、実施形態１と同一の製造プロセスとなる。

このような構成にすると、オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３とソース・ドレイン電極間のシリサイド層によりコンタクト抵抗が低減し、ノイズ低減が可能となり、又ＴＦＴの駆動能力低下を防止することが可能となる。

本実施形態では、ＭＩＳ型ＰＤだけでなく、ＰＩＮ型ＰＤについても適用可能である。また、本実施形態では間接型蛍光体について示したが、ａ−Ｓｅ等の直接型蛍光体を用いる場合についても適用可能である。

［実施形態５］
本発明の実施形態５におけるＰＩＮ型フォトダイオード（以下、ＰＤと略記）を用いた撮像装置について述べる。

実施形態７の３×３画素の模式的等価回路図は、実施形態１と同一である。

図７は実施形態５の１画素の模式的断面図である。

図７において、１１０はガラス等の絶縁性基板、１１５はゲート電極層、１１１はＳｉＮ，ＳｉＯ₂等のゲート絶縁膜、１１２はａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層、１０６はシリサイド層、１１３はリンドープされた第１のｎ⁺層（オ−ミックコンタクト層）、１１４はＳｉＮ,ＳｉＯ₂，ＢＣＢ，ＰＩ等の層間絶縁膜（平坦化層）、１０８はコンタクトホール、１０９はセンサ下電極層、１１８はリンドープされたマイクロクリスタルシリコンまたはリンドープされたａ−Ｓｉ等から成る第２のｎ⁺層、１１７はａ−Ｓｉ等の第２のアモルファス半導体層、１３３はボロン（Ｂ）ドープされたＰ⁺半導体層、１１９はＩＴＯ，ＳｎＯ₂等の透明電極層、１０５はセンサバイアス電極層、１３２はＳｉＮ，ＰＩ（ポリイミド）等の保護層、１３４は接着層、１３５は波長変換体としての蛍光体層（ＧＯＳ，ＣｓＩ等）である。

ボロン（Ｂ）ドープされたＰ⁺層１３３、ａ−Ｓｉ等の第２のアモルファス半導体層１１７、及び第２のｎ⁺層１１８はＰＩＮ型ＰＤの光電変換層１０１を構成する。

ゲート電極層１１５、ＳｉＮ・ＳｉＯ₂等のゲート絶縁膜１１１、ａ−Ｓｉ等の第１のアモルファス半導体層１１２、第１のｎ⁺層（オ−ミックコンタクト層）１１３、シリサイド層１０６、転送用ＴＦＴソース・ドレイン電極層１０７は、転送用ＴＦＴ１０２を構成する。

転送用ＴＦＴ１０２上に、光電変換層が積層されて、転送用ＴＦＴ１０２は光電変換層に覆われている。

シリサイド層１０６は、モリブデンシリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイド、クロムシリサイドなどが用いられる。

転送用ＴＦＴソース・ドレイン電極層１０７は、モリブデン、チタン、タングステン、クロム、アルミ、アルミ合金（例えば、Ａｌ−Ｎｄ合金）または、それらの積層構造が用いられる。代表的な配線構成としては、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ、Ｍｏ／Ａｌ−Ｎｄ／Ｍｏ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉの積層構造などがある。

Ｘ線等の放射線は図７の紙面上部より入射し、蛍光体層１３５により可視光に変換される。変換光は、ＰＩＮ型ＰＤ１０１により電荷に変換され、ＰＩＮ型ＰＤ１０１内に蓄積される。その後、ＴＦＴ駆動回路により転送用ＴＦＴ駆動配線１０３を介して、転送用ＴＦＴ１０２を動作させ、この蓄積電荷を転送用ＴＦＴ１０２のソース・ドレイン電極の一方と接続された信号線１０４に転送し、信号処理回路にて処理され、更に、Ａ／Ｄ変換回路にてＡ／Ｄ変換され出力される。

次に、本発明の実施形態１におけるＰＩＮ型ＰＤを用いたＦＰＤの製造方法について説明する。

第１工程〜第５工程までは、第１実施形態と同じである。

第６工程は、第２のｎ⁺層１１８、ａ−Ｓｉ等の第２のアモルファス半導体層１１７、ボロン（Ｂ）ドープされたＰ⁺層１３３及びをプラズマＣＶＤ法により順次積層する。この時、プラズマＣＶＤ装置内を３００℃以上（好ましくは、３３０℃以上）の温度で成膜を行い、第１のｎ⁺層（オ−ミックコンタクト層）１１３と転送用ＴＦＴソース・ドレイン電極層１０７の界面にてシリサイド層１０６を形成する。

この時、プラズマＣＶＤの成膜温度以上の熱処理を施すことも可能であり、その場合は、プラズマＣＶＤ法で成膜後にアニール炉にて熱処理することも可能である。

第７工程以降は、第一実施形態と同様である。

このような構成にすると、オーミックコンタクト層（ｎ⁺層）１１３とソース・ドレイン電極１０７間のシリサイド層によりコンタクト抵抗が低減し、ノイズ低減が可能となり、又ＴＦＴの駆動能力低下を防止することが可能となる。
［実施形態６］
本発明の実施形態６におけるＭＩＳ型フォトダイオード（以下、ＰＤと略記）を用いた撮像装置について述べる。

実施形態３の３×３画素の模式的等価回路図は、実施形態１と同一である。

図８は実施形態６の模式的平面図、図９は図８のＢ−Ｂ’方向の模式的断面図である。図８、図９の記号の説明は、図２、図３と同一である。本実施形態の撮像装置は実施形態１と同様に作製することができる。

本実施形態の撮像装置はＴＦＴ上には光電変換素子を設けないようにしたものである。かかる構成は、光電変換素子形成後のＴＦＴをリペアすることができ製造工程上の歩留まりを向上させることができる。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）は本発明による放射線（Ｘ線）撮像装置の実装例の模式的構成図及び模式的断面図である。

光電変換素子とＴＦＴはセンサ基板６０１１内に複数個形成され、シフトレジスタＳＲ１と検出用集積回路ＩＣが実装されたフレキシブル回路基板６０１０が接続されている。フレキシブル回路基板６０１０の逆側は回路基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に接続されている。前記センサ基板６０１１の複数枚が基台６０１２の上に接着され大型の光電変換装置を構成する基台６０１２の下には処理回路６０１８内のメモリ６０１４をＸ線から保護するため鉛板６０１３が実装されている。センサ基板６０１１上にはＸ線を可視光に変換するためのシンチレーター（蛍光体層）６０３０たとえばＣｓＩが、蒸着されている。図１０（ｂ）に示されるように全体をカーボンファイバー製のケース６０２０に収納している。

図１１は本発明によるＸ線検出装置のＸ線診断システムへの応用例を示したものである。

Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレーターを上部に実装した光電変換装置６０４０（シンチレーターを上部に実装した光電変換装置は放射線撮像装置を構成する）に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレーターは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。

また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

本発明は、可視光等の光を電気信号に変換する撮像装置、医療画像診断装置，非破壊検査装置，分析装置等に応用されているＸ線、α線、β線、γ線等の放射線を検出する放射線撮像装置に適用することができる。

本発明の実施形態１の３×３画素の模式的等価回路図である。 本発明の実施形態１の１画素の模式的平面図である。 本発明の実施形態１の模式的断面図である。 本発明の実施形態２の模式的断面図である。 本発明の実施形態３の模式的断面図である。 本発明の実施形態４の模式的断面図である。 本発明の実施形態５の模式的断面図である。 本発明の実施形態６の模式的断面図である。 本発明の実施形態７の模式的断面図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明による放射線（Ｘ線）撮像装置の実装例の模式的構成図及び模式的断面図である。 本発明によるＸ線検出装置のＸ線診断システムへの応用例を示した図である。

符号の説明

１０１ 光電変換素子（センサ素子）
１０２ 転送用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
１０３ 駆動配線（ゲート配線）
１０４ 信号線
１０５ センサバイアス配線
１０６ シリサイド層
１０７ ソース・ドレイン電極層
１０８ コンタクトホール（接続孔）
１０９ センサ下部電極層
１１０ 絶縁性基板
１１１ ゲート絶縁膜
１１２ 第１のアモルファス半導体層
１１３ 第１のｎ⁺層（オーミックコンタクト層）
１１４ 層間絶縁膜（平坦化層）
１１５ ゲート電極層
１１６ 絶縁膜
１１７ 第２のアモルファス半導体層
１１８ 第２のｎ⁺層
１１９ 透明電極層（ＩＴＯ）
１３２ 保護層
１３４ 接着層
１３５ 波長変換体（蛍光体層）

Claims (9)

1. 入射する電磁波を電気信号に変換する複数の変換素子と複数の薄膜トランジスタを有し、前記薄膜トランジスタの形成後に前記光電変換素子が形成される撮像装置において、前記薄膜トランジスタのソース、ドレイン電極は、不純物ドープされた非単結晶シリコン層上に形成されたシリサイド層及び金属電極層を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記薄膜トランジスタとして、チャネルエッチタイプの薄膜トランジスタを用いることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記金属電極層として、高融点金属を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
4. 前記高融点金属として、モリブデン、チタン、タングステン、クロムを用いることを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
5. 前記シリサイド層として、モリブデンシリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイド、クロムシリサイドを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置を備え、該撮像装置の変換素子は光電変換素子、前記電磁波は放射線であって、該光電変換素子上に、該放射線を該光電変換素子で変換可能な波長の光に変換する波長変換体を配置したことを特徴とする放射線撮像装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置を備え、該撮像装置の変換素子は放射線を電気信号に変換する半導体素子であって、前記電磁波は放射線である放射線撮像装置。
8. 請求項６又は７に記載の放射線撮像装置と、
   前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、
   前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
   前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
   前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
   前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする放射線撮像システム。
9. 基板上にゲート電極、絶縁層、非単結晶シリコン半導体層、非単結晶シリコンのオーミックコンタクト層、ソース，ドレイン電極となる金属層を備えた、複数の薄膜トランジスタを形成する工程と、
   前記複数の薄膜トランジスタの形成後に前記複数の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極となる金属層にそれぞれ接続される複数の前記光電変換素子を形成する工程とを備えた撮像装置の製造方法において、
   前記光電変換素子を形成する工程での熱処理により前記オーミックコンタクト層と前記金属層との間にシリサイド層を形成することを特徴とする撮像装置の製造方法。
   

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