JP2010003821A - 電磁波検出素子 - Google Patents
電磁波検出素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010003821A JP2010003821A JP2008160659A JP2008160659A JP2010003821A JP 2010003821 A JP2010003821 A JP 2010003821A JP 2008160659 A JP2008160659 A JP 2008160659A JP 2008160659 A JP2008160659 A JP 2008160659A JP 2010003821 A JP2010003821 A JP 2010003821A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- layer
- signal
- electromagnetic wave
- scanning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 69
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 54
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 52
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 49
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 9
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 132
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003702 image correction Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
【課題】信号配線の電子ノイズをより低減させた電磁波検出素子を提供する。
【解決手段】走査配線１０１（２）、信号配線３、及び共通配線１０２（１８）をセンサ部１０３よりも下層に各々絶縁膜を介して設けられた異なる金属層により形成されており、信号配線３を走査配線１０１及び共通配線１０２よりも厚く形成した。
【選択図】図３
【解決手段】走査配線１０１（２）、信号配線３、及び共通配線１０２（１８）をセンサ部１０３よりも下層に各々絶縁膜を介して設けられた異なる金属層により形成されており、信号配線３を走査配線１０１及び共通配線１０２よりも厚く形成した。
【選択図】図３
Description
本発明は、電磁波検出素子に係り、特に、照射された電磁波により示される画像を検出する電磁波検出素子に関する。
近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等の電磁波検出素子が実用化されている。この電磁波検出素子は、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。
この種の電磁波検出素子は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、放射線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式や、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
この電磁波検出素子は、例えば、複数の走査配線及び複数の信号配線が互いに交差して配設され、当該走査配線及び信号配線の各交差部に対応して電荷蓄積部及びＴＦＴスイッチが設けられ、各交差部の電荷蓄積部及びＴＦＴスイッチ素子を覆うように半導体層が設けられている。このような電磁波検出素子を用いた放射線画像撮影装置では、放射線画像を撮影する場合、Ｘ線が照射される間、各走査配線に対してＯＦＦ信号を出力して各ＴＦＴスイッチをオフにして半導体層に発生した電荷を各電荷蓄積部に蓄積し、画像を読み出す場合、各走査配線に対して１ラインずつ順にＯＮ信号を出力して各電荷蓄積部に蓄積された電荷を電気信号として読み出し、読み出した電気信号をデジタルデータへ変換することにより、放射線画像を得ている。
この電磁波検出素子に関する技術として、特許文献１には、基板上の半導体層よりも下層に３層の別な配線層で走査配線、信号配線、共通電極をこの順に形成した構成が記載されている。また、信号配線を半導体層よりも上層に形成した場合に、図面上信号配線を厚く形成した構成が記載されている。
特表２００８−５０３０８６号公報
ところで、電磁波検出素子において信号配線に発生する電子ノイズは、信号配線の配線容量による影響が大きい。従って、電子ノイズを低減させて検出画像の画質を向上させるためには、信号配線の配線容量の低減が課題となっている。
しかし、特許文献１に記載の構成では、信号配線と収集電極との間の配線容量をより低下させるには不十分な構成である。また、特許文献１には、信号配線を半導体層よりも上層に形成した場合に、図面上信号配線が厚く形成されているが厚さに関して具体的記載はない。
本発明は、上記の事情に鑑み、信号配線の電子ノイズをより低減させた電磁波検出素子を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の電磁波検出素子は、並列に設けられた複数の走査配線と、前記走査配線と交差して並列に設けられた複数の信号配線と、前記走査配線と前記信号配線との交差部に対応して設けられ、前記走査配線と前記信号配線に接続された薄膜トランジスタと、電磁波の照射に応じて電荷を発生する半導体層及び当該半導体層に発生した電荷を収集する収集電極を有し、前記薄膜トランジスタの各々に接続されたセンサ部と、前記センサ部に対して共通にバイアス電圧を印加するために設けられた複数の共通配線と、を備え、前記走査配線、前記信号配線、及び前記共通配線は前記センサ部よりも下層に各々絶縁膜を介して別々に設けられた配線層により形成され、前記信号配線は前記走査配線及び前記共通配線よりも厚く形成されている。
本発明の電磁波検出素子は、走査配線が並列に複数設けられ、信号配線が走査配線と交差して複数並列に設けられており、薄膜トランジスタが走査配線と前記信号配線との交差部に対応して設けられ、走査配線と信号配線に接続されている。
また、本発明では、電磁波の照射に応じて電荷を発生する半導体層及び当該半導体層に発生した電荷を収集する収集電極を有するセンサ部が、薄膜トランジスタの各々に接続されており、共通配線センサ部に対して共通にバイアス電圧を印加するために複数設けられている。
そして、本発明では、走査配線、信号配線、及び共通配線がセンサ部よりも下層に各々絶縁膜を介して別々に設けられた配線層により形成されており、信号配線が走査配線及び共通配線よりも厚く形成されている。
このように、本発明では、走査配線、信号配線、及び共通配線をセンサ部よりも下層に各々絶縁膜を介して設けられた異なる配線層により形成されており、信号配線を走査配線及び共通配線よりも厚く形成しているので、信号配線の電子ノイズをより低減させることができる。
なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記走査配線、前記信号配線、及び前記共通配線が形成された前記配線層を当該配線層を保護するための保護金属及び当該保護金属よりも低抵抗な低抵抗金属を積層した構成とし、前記信号配線が形成された前記配線層を前記走査配線及び前記共通配線が形成された前記配線層よりも前記低抵抗金属が厚く形成してもよい。
また、請求項２記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極を前記信号配線と異なる配線層に前記保護金属によって形成してもよい。
また、請求項３記載の発明は、請求項４に記載の発明のように、前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極が形成された前記配線層を、前記低抵抗金属の層を含まず、前記保護金属又は保護金属化合物のみによって形成してもよい。
また、本発明は、請求項５に記載の発明のように、前記複数の共通配線を、前記信号配線に並列に設けることが好ましい。
また、本発明は、請求項６に記載の発明のように、前記センサ部が、前記半導体層に対してバイアス電圧を印加するバイアス電極を各々有し、前記共通配線を、前記バイアス電極に接続してもよい。
さらに、本発明は、請求項７に記載の発明のように、前記センサ部が、電磁波が照射されることにより前記半導体層に発生した電荷を蓄積する蓄積容量を各々有し、前記共通配線を、前記蓄積容量に接続してもよい。
本発明の電磁波検出素子は、信号配線の電子ノイズをより低減させることができる、という優れた効果を有する。
以下、図面を参照して本発明の画像検出器の一実施の形態を適用した放射線画像撮影装置１００について説明する。
図１には、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、電磁波検出素子１０を備えている。
電磁波検出素子１０は、後述する上部電極と半導体層と下部電極を備え、照射された放射線を受けて電荷を発生するセンサ部１０３と、センサ部１０３で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積容量５と、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素が２次元状に多数設けられている。電荷蓄積容量５の一方の電極は蓄積容量配線１０２を介して接地されて電圧レベルがグランドレベルとされている。
また、電磁波検出素子１０には、上記ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。
各信号配線３には、当該信号配線３に接続された何れかのＴＦＴスイッチ４がＯＮされることにより電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されており、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御装置１０４が接続されている。
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、画像を構成する各画素の情報として、各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を検出する。
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御装置１０４には、信号検出回路１０５において検出された電気信号に所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御装置１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する信号処理装置１０６が接続されている。
次に、図２及び図３を参照して、本実施の形態に係る電磁波検出素子１０についてより詳細に説明する。なお、図２には、本実施の形態に係る電磁波検出素子１０の１画素単位の構造を示す平面図が示されており、図３には、図２のＡ−Ａ線断面図が示されている。
図３に示すように、電磁波検出素子１０は、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、ゲート電極２、及び走査配線１０１（図２参照。）が形成されており、ゲート電極２は走査配線１０１に接続されている。このゲート電極２、及び走査配線１０１が形成された金属層（以下、この金属層を「第１信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜１５Ａが形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５Ａは、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜により形成される。
絶縁膜１５Ａ上のゲート電極２に対応する位置には、半導体活性層８が形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された金属層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、蓄積容量下部電極１４、及び蓄積容量配線１０２（図２参照。）が形成されており、蓄積容量下部電極１４は蓄積容量配線１０２に接続されている。このソース電極９、ドレイン電極１３、蓄積容量下部電極１４、及び蓄積容量配線１０２が形成された金属層（以下、この金属層を「第２信号配線層」ともいう。）も、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
このソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間にはコンタクト層（不図示）が形成されている。このコンタクト層は、不純物添加アモルファスシリコン等の不純物添加半導体からなる。
第２信号配線層上には、一面に絶縁膜１５Ｂが形成されている。この絶縁膜１５Ｂも、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
絶縁膜１５Ｃ上には、信号配線３が形成され、また、蓄積容量下部電極１４に対応する位置に蓄積容量上部電極１８が形成されている。信号配線３は絶縁膜１５Ｂに形成されたコンタクト２１（図２参照。）を介してソース電極９に接続されている。また、蓄積容量上部電極１８は絶縁膜１５Ｂに形成されたコンタクト２３を介してドレイン電極１３に接続されている。この信号配線３及び蓄積容量上部電極１８が形成された金属層（以下、この金属層を「第３信号配線層」ともいう。）も、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。
そして、これら第３信号配線層を覆い、基板１上の画素が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、感光性を有するアクリル樹脂などの有機材料からなり、膜厚が１〜４μｍ、比誘電率が２〜４である。本実施の形態に係る電磁波検出素子１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。これにより、上層に配置される半導体層６の形状が平坦化されるため、半導体層６の凹凸による吸収効率の低下や、リーク電流の増加を抑制することができる。この層間絶縁膜１２には、蓄積容量上部電極１８と対向する位置にコンタクトホール１６が形成されている。なお、第３信号配線層と層間絶縁膜１２との間に蓄積容量上部電極１８を保護するため、絶縁膜をさらに形成するようにしてもよい。
層間絶縁膜１２上には、各画素毎に、各々コンタクトホール１６を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されており、この下部電極１１は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、蓄積容量上部電極１８と接続されている。
下部電極１１上の基板１上の画素が設けられた画素領域のほぼ全面には、半導体層６が一様に形成されている。この半導体層６は、Ｘ線などの電磁波が照射されることにより、内部に電荷（電子−正孔）を発生するものである。つまり、半導体層６は電磁波導電性を有し、Ｘ線による画像情報を電荷情報に変換するためのものである。半導体層６は、例えば、セレンを主成分とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなる。ここで、主成分とは、５０％以上の含有率を有するということである。
この半導体層６上には、上部電極７が形成されている。この上部電極７には、不図示のバイアス電源が接続されており、バイアス電源からバイアス電圧が供給されている。
ところで、本実施の形態では、各配線が形成される金属層を、低抵抗の低抵抗金属（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ及びこれたの合金）及び当該低抵抗金属を拡散等から保護する保護金属（例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ）又は保護金属化合物（例えば、ＭｏＮ、ＴｉＮ）を積層した構成としており、例えば、図４に示すように、下層側順に、ＭｏＮ層４０Ａ、Ａｌ層４０Ｂ、ＭｏＮ層４０Ｃを積層する。
また、電磁波検出素子１０を製造工程において、ソース電極９・ドレイン電極１３を形成するパターンはもっとも精度を必要とするパターンニング工程である。チャネル部をアモルファスシリコン膜としたＴＦＴでは、移動度が０．５ｃｍ２/Ｖ・ｓ程度と小さい。このため、電磁波検出素子１０では、ＴＦＴスイッチ４のチャネル長Ｌ（ソース電極９・ドレイン電極１３間のギャップ部分の長さ）を３〜８μｍと小さくする必要がある。これはアモルファスシリコン膜を用いたＴＦＴの製造ラインの最小線幅に相当し、精度よくソース電極９・ドレイン電極１３のパターンニングを行なうためには金属層を薄くすることが好ましく、また、精度高いパターンニングが可能な材料を用いることが好ましい。
これに対し、電磁波検出素子１０では、信号配線３の配線抵抗を低減しようとした場合、金属層が厚い方が好ましい。
このため、本実施の形態では、ソース電極９・ドレイン電極１３と信号配線３を別の金属層で形成しており、ソース電極９・ドレイン電極１３が形成された第２信号配線層を薄く形成し、また、信号配線３が形成された第３信号配線層を厚くしている。
次に、図５（Ａ）〜（Ｈ）を参照して、本実施形態に係る電磁波検出素子１０の製造工程の一例を説明する。
まず、基板１上に、第１信号配線層として、ゲート電極２、及び走査配線１０１を形成する（図５（Ａ））。本実施の形態では、第１信号配線層として、ＭｏＮ層４０Ａ／Ａｌ層４０Ｂ／ＭｏＮ層４０Ｃをそれぞれ厚さ１００ｎｍ／２００ｎｍ／５０ｎｍでスパッタリング法にてガラス基板上に堆積する。その後、フォトリソグラフィー技術にてレジスト膜のパターンニングを行う。その後、ウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて金属膜をパターンニングする。その後、レジストを除去することにより第１信号配線層が完成する。
次に、第１信号配線層が形成された基板１上に、絶縁膜１５Ａを堆積する（図５（Ｂ））。絶縁膜１５Ａは、ＳｉＮｘからなり膜厚は２００〜６００ｎｍで、Ｐ−ＣＶＤ（Plasma-Chemical Vapor Deposition）法にて堆積する。
次に、絶縁膜１５Ａ上に、半導体活性層８、コンタクト層（不図示）を順次堆積する（図５（Ｃ））。半導体活性層８はアモルファスシリコンからなり膜厚２０〜２００ｎｍ前後、コンタクト層は不純物添加アモルファスシリコンからなり膜厚１０〜１００ｎｍ前後で、Ｐ−ＣＶＤ法にて堆積する。その後、フォトリソグラフィー技術によりレジストのパターンニングを行う。その後、半導体活性層８と不純物添加半導体によるコンタクト層を絶縁膜１５に対し選択的にドライエッチングすることにより半導体活性領域を形成する。
次に、絶縁膜１５Ａ、及び半導体活性層８の上層に、第２信号配線層として、ソース電極９、ドレイン電極１３、蓄積容量下部電極１４、及び蓄積容量配線１０２を形成する（図５（Ｄ））。本実施の形態では、第２信号配線層として、ＭｏＮ層４０Ａ／Ａｌ層４０Ｂ／ＭｏＮ層４０Ｃをそれぞれ厚さ１００ｎｍ／１００ｎｍ／５０ｎｍでスパッタリング法にて堆積する。その後、第１信号配線層と同様に、フォトリソグラフィー技術にてレジスト膜のパターンニングを行い、ウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて金属膜をパターンニングする。その後、レジストを除去することにより第２信号配線層が完成する。
次に、第２信号配線層上に、絶縁膜１５Ｂ、及び第３信号配線層として、信号配線３及び蓄積容量上部電極１８を順次形成する（図５（Ｅ））。絶縁膜１５Ｃも、ＳｉＮｘからなり膜厚は２００〜６００ｎｍで、Ｐ−ＣＶＤ法にて堆積する。その後、絶縁膜１５Ｂに対して、フォトリソグラフィー技術にてコンタクト２１及びコンタクト２３のパターンニングを行い、ドライエッチ法にて選択的にパターンニングする。その後、本実施の形態では、第３信号配線層として、ＭｏＮ層４０Ａ／Ａｌ層４０Ｂ／ＭｏＮ層４０Ｃをそれぞれ厚さ１００ｎｍ／４００ｎｍ／５０ｎｍでスパッタリング法にて堆積する。その後、第１及び第２信号配線層と同様に、フォトリソグラフィー技術にてレジスト膜のパターンニングを行い、ウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて金属膜をパターンニングする。その後、レジストを除去することにより第３信号配線層が完成する。
次に、上記のように形成された層の上層に、層間絶縁膜１２を堆積し、コンタクトホール１６を形成する（図５（Ｆ））。層間絶縁膜はＳｉＮｘ、ＳｉＯ２等の無機材料か、もしくはＳＯＧ、感光性アクリル材料等の有機絶縁膜材料からなる。一般的に有機絶縁膜材料の方が誘電率が低く、また厚膜化が容易なため信号配線３−電荷収集電極間の容量低減に効果があり好ましい。感光性有機絶縁膜材料の場合には、材料を１〜３μｍ前後の膜厚でスピン塗布後、フォトリソグラフィー技術にてコンタクトホール１６のパターンニングを行い、専用エッチャントにてパターンニングし、焼成することにより完成する。感光性材料でない場合には他のレイヤーと同様にフォトリソグラフィー後にドライエッチなどを行いコンタクトホールの形成を行う。なお、コンタクトホール１６の大きさは、１０μｍ角よりも小さいことが望ましい。コンタクトホール１６が大きい場合、半導体膜６を製膜後に段差部により結晶化が生じるからである。
次に、上記の層の上層にＡｌ系材料もしくはＩＴＯ等の金属材料をスパッタリング法により堆積する。膜厚は２０〜２００ｎｍ前後である。フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、メタル用のエッチャント等によるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にてパターンニングして下部電極１４を形成する（図５（Ｇ））。
次に、上記のように形成された層の上層に、半導体層６を一様に形成し、半導体層６上に上部電極７を形成する（図５（Ｈ））。半導体層６は、例えば、セレンを主成分とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなる。上部電極７には、不図示のバイアス電源が接続されており、バイアス電源からバイアス電圧が供給されている。
次に、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００の動作原理について説明する。
上部電極７と蓄積容量下部電極１４との間に電圧を印加した状態で、半導体層６にＸ線が照射されると、半導体層６内に電荷（電子−正孔対）が発生する。
半導体層６と電荷蓄積容量５とは電気的に直列に接続された構造となっているので、半導体層６内に発生した電子は＋電極側に移動すると共に、正孔は−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量５に電荷が蓄積される。
画像読出時には、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に走査配線１０１を介して順次ＯＮ信号（＋１０〜２０Ｖ）が印加される。これにより、ＴＦＴスイッチ４が順次ＯＮされ、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量に応じた電気信号が信号配線３に流れ出す。信号検出回路１０５は、信号配線３に流れ出した電気信号に基づいて各センサ部１０３の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を、画像を構成する各画素の情報として検出する。これにより、電磁波検出素子１０に照射されたＸ線により示される画像を示す画像情報を得ることができる。
ところで、本実施の形態では、第１〜第３信号配線層の金属層を同じ層構成としている。このように、第１〜第３信号配線層の金属層を同じ層構成とすることにより、製造装置、材料の共有化が可能となり、生産ロスを減らすことができる。
また、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００では、第１〜第３信号配線層で低抵抗のＡｌ層４０Ｂの膜厚を変えることにより、図２に示すように、信号配線３を走査配線１０１や蓄積容量配線１０２よりも厚く形成している。このように、信号配線３を厚く形成することにより、信号配線３の配線抵抗が低下するため、信号配線３の電子ノイズをより低減させることできる。
また、本実施の形態によれば、走査配線１０１、信号配線３、及び蓄積容量配線１０２をセンサ部１０３よりも下層の金属層により形成しているので、センサ部１０３に照射されるＸ線が走査配線１０１、信号配線３、及び蓄積容量配線１０２によって遮られず、また、信号配線３とＴＦＴスイッチ４との接続部分がセンサ部の配置に影響を与えなくなるため、フィルファクタの低下を抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、信号配線３をソース電極９とドレイン電極１３と異なる金属層に形成するようにしたので、信号配線３を厚膜化して低抵抗な信号配線３を実現することができ、信号配線３ノイズを低減できる。また、ソース電極９及びドレイン電極１３等の金属層を薄くすることができるので、ソース電極９及びドレイン電極１３を精度良くパターンニングすることができる。
また、ＴＦＴスイッチ４の製造工程において、静電破壊に起因して各信号配線間でリーク不良が多発することが問題となっている。本実施の形態の構造を採用した場合、ＴＦＴスイッチ４のソース電極−ゲート電極間の方が信号配線３と走査配線１０１の交差部よりも絶縁膜が薄くすることができるため、耐電圧が低く設定される。これにより、静電気によりリーク不良が発生した場合にも、高い確率でＴＦＴスイッチ４のリーク不良となる。電磁波検出素子１０では、配線間のリーク不良が発生した場合、ライン欠陥不良となるが、ＴＦＴスイッチ４でのリーク不良が発生した場合、ＴＦＴスイッチ４を切り離せば単一画素の不良とすることができる。通常、放射線画像撮影装置１００では、単一画素の不良の場合、周辺画素のデータから欠陥画素の情報を生成し、画像補正することにより良品化することができるが、ライン欠陥不良の場合、画像補間による修正は困難な場合が多い。したがって、上記のようにライン欠陥不良を回避するようにすることによって製造歩留まりを向上することができる。
なお、上記実施の形態では、蓄積容量配線１０２を走査配線１０１に並行に設けたが、蓄積容量配線１０２を信号配線３に並行に設けてもよい。例えば、図６には、上記実施の形態に係る電磁波検出素子１０において、蓄積容量配線１０２を信号配線３に並行に設けた場合の構造を示す平面図が示されている。このように蓄積容量配線１０２を信号配線３に並行に設けることにより、画素領域において蓄積容量配線１０２と信号配線３が交差しなくなるため、信号配線３の配線容量を小さくすることができる。
また、電荷蓄積容量５を構成する絶縁膜１５Ｃと、ＴＦＴスイッチ４を構成する絶縁膜１５Ｂとを異ならせている。このように絶縁膜を異ならせた場合、例えば、ＴＦＴスイッチのＯＮ電流をアップするために絶縁膜１５Ｂを薄くしても、電荷蓄積容量５の蓄積容量が増加しないため、画素の電荷転送時間を短縮できる。
また、上記実施の形態では、第１〜第３信号配線層でＡｌ層４０Ｂの膜厚を変えることによって信号配線３を走査配線１０１や蓄積容量配線１０２よりも厚く形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第２信号配線層ではＡｌ層４０Ｂを積層せず、例えば、ＭｏＮ層４０Ａのみにより金属層を形成することにようにしてもよい。
また、上記各実施の形態では、共通配線として、各電荷蓄積容量５の蓄積容量下部電極１４に対して共通にバイアス電圧を印加するための蓄積容量配線１０２を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各センサ部１０３に対応して個別に上部電極７を形成して、半導体層６に対して各上部電極７からバイアス電圧を印加するように構成した場合、共通配線として、例えば、半導体層６の下層に、各上部電極７にバイアス電圧を印加するためのバイアス配線を信号配線３と並行に配置し、絶縁膜及び層間絶縁膜１２に形成されたコンタクトホールを介して上部電極７と接続するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、半導体層６において放射線を直接電荷に変換する、いわゆる直接変換方式の電磁波検出素子１０に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、放射線が衝突することにより電磁波（例えば、光）を発する物質、いわゆるシンチレータにより発生した光を光電変換し、得られる電荷を各光電変換素子に付随する容量（補助容量をさらに付設する場合もある）に蓄積する、いわゆる間接変換方式の電磁波検出素子において、各光電変換素子の電極にバイアス電圧を印加するためのバイアス配線を同様の構成としてもよい。
この間接変換方式の電磁波検出素子では、半導体層６上にシンチレータによる層を形成し、一旦Ｘ線をシンチレータに吸収させ、その際にシンチレータから生じる光を受けて半導体層６が電荷を発生することになるが、半導体層６としては０．２μｍから１μｍ程度の厚さでよい。これにより、画素毎の下部電極１１の静電容量が大きくなるので、直接変換方式のように電荷蓄積容量５を別途形成しない場合も多い。
間接変換方式の電磁波検出素子では、直接変換方式の電磁波検出素子のように半導体層６を連続的に形成しても良いが、半導体層６が画素毎に区切られてアレイ状に設けられることが多い。その場合、上部電極７は共通配線によって接続される。
また、上記実施の形態では、検出対象とする電磁波としてＸ線を検出することにより画像を検出する放射線画像撮影装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、検出対象とする電磁波は可視光や紫外線、赤外線等いずれであってもよい。
その他、上記実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００の構成（図１参照。）及び電磁波検出素子１０の構成（図２〜図６）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
３ 信号配線
４ ＴＦＴスイッチ（薄膜トランジスタ）
５ 電荷蓄積容量
６ 半導体層
７ 上部電極（バイアス電極）
１０ 電磁波検出素子
１１ 下部電極
１２ 層間絶縁膜
１３ ドレイン電極
１４ 蓄積容量下部電極
１５Ａ 絶縁膜
１５Ｂ 絶縁膜
１５Ｃ 絶縁膜
１００ 放射線画像撮影装置
１０１ 走査配線
１０２ 蓄積容量配線（共通配線）
１０３ センサ部
４ ＴＦＴスイッチ（薄膜トランジスタ）
５ 電荷蓄積容量
６ 半導体層
７ 上部電極（バイアス電極）
１０ 電磁波検出素子
１１ 下部電極
１２ 層間絶縁膜
１３ ドレイン電極
１４ 蓄積容量下部電極
１５Ａ 絶縁膜
１５Ｂ 絶縁膜
１５Ｃ 絶縁膜
１００ 放射線画像撮影装置
１０１ 走査配線
１０２ 蓄積容量配線（共通配線）
１０３ センサ部
Claims (7)
- 並列に設けられた複数の走査配線と、
前記走査配線と交差して並列に設けられた複数の信号配線と、
前記走査配線と前記信号配線との交差部に対応して設けられ、前記走査配線と前記信号配線に接続された薄膜トランジスタと、
電磁波の照射に応じて電荷を発生する半導体層及び当該半導体層に発生した電荷を収集する収集電極を有し、前記薄膜トランジスタの各々に接続されたセンサ部と、
前記センサ部に対して共通にバイアス電圧を印加するために設けられた複数の共通配線と、を備え、
前記走査配線、前記信号配線、及び前記共通配線は前記センサ部よりも下層に各々絶縁膜を介して別々に設けられた配線層により形成され、前記信号配線は前記走査配線及び前記共通配線よりも厚く形成された
電磁波検出素子。 - 前記走査配線、前記信号配線、及び前記共通配線が形成された前記配線層は当該配線層を保護するための保護金属及び当該保護金属よりも低抵抗な低抵抗金属を積層した構成とし、
前記信号配線が形成された前記配線層は前記走査配線及び前記共通配線が形成された前記配線層よりも前記低抵抗金属が厚く形成された
請求項１記載の電磁波検出素子。 - 前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極は前記信号配線と異なる配線層に前記保護金属によって形成された
請求項２記載の電磁波検出素子。 - 前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極が形成された前記配線層は、前記低抵抗金属の層を含まず、前記保護金属又は保護金属化合物のみによって形成された
請求項３記載の電磁波検出素子。 - 前記複数の共通配線を、前記信号配線に並列に設けた
請求項１〜請求項４の何れか１項記載の電磁波検出素子。 - 前記センサ部は、前記半導体層に対してバイアス電圧を印加するバイアス電極を各々有し、
前記共通配線を、前記バイアス電極に接続した
請求項１〜請求項５の何れか１項記載の電磁波検出素子。 - 前記センサ部は、電磁波が照射されることにより前記半導体層に発生した電荷を蓄積する蓄積容量を各々有し、
前記共通配線を、前記蓄積容量に接続した
請求項１〜請求項５の何れか１項記載の電磁波検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008160659A JP5388488B2 (ja) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | 電磁波検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008160659A JP5388488B2 (ja) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | 電磁波検出素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013028883A Division JP5726931B2 (ja) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | 電磁波検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010003821A true JP2010003821A (ja) | 2010-01-07 |
| JP5388488B2 JP5388488B2 (ja) | 2014-01-15 |
Family
ID=41585307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008160659A Active JP5388488B2 (ja) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | 電磁波検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5388488B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000323698A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-11-24 | Sharp Corp | アクティブマトリクス基板、その製造方法、及び、該基板を用いたイメージセンサ |
| JP2004179645A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-24 | Canon Inc | 撮像装置、放射線撮像装置及び放射線撮像システム |
| JP2004327794A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Canon Inc | 光電変換装置及びその製造方法、放射線検出装置 |
| JP2008177556A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-31 | Fujifilm Corp | 画像検出器および放射線検出システム |
-
2008
- 2008-06-19 JP JP2008160659A patent/JP5388488B2/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000323698A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-11-24 | Sharp Corp | アクティブマトリクス基板、その製造方法、及び、該基板を用いたイメージセンサ |
| JP2004179645A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-24 | Canon Inc | 撮像装置、放射線撮像装置及び放射線撮像システム |
| JP2004327794A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Canon Inc | 光電変換装置及びその製造方法、放射線検出装置 |
| JP2008177556A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-31 | Fujifilm Corp | 画像検出器および放射線検出システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5388488B2 (ja) | 2014-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5669882B2 (ja) | 画像検出器 | |
| US9520438B2 (en) | Electromagnetic wave detecting element | |
| JP5448877B2 (ja) | 放射線検出器 | |
| JP5185013B2 (ja) | 電磁波検出素子 | |
| JP4886493B2 (ja) | 画像信号読出方法および装置並びに画像信号読出システム | |
| JP2010056396A (ja) | Ｘ線検出素子 | |
| JP2010056397A (ja) | Ｘ線検出素子 | |
| US7576327B2 (en) | Radiation image detector and driving method for the same | |
| US7804071B2 (en) | Image detection device | |
| JP2009212120A (ja) | 電磁波検出素子 | |
| JP2009231788A (ja) | 電磁波検出素子 | |
| JP2011077184A (ja) | 検出素子 | |
| JP2011159744A (ja) | 放射線検出素子 | |
| JP2010003766A (ja) | 電磁波検出素子 | |
| JP2010003820A (ja) | 電磁波検出素子 | |
| JP2014122903A (ja) | 放射線検出器および放射線画像撮影装置 | |
| JP2010003849A (ja) | 電磁波検出素子 | |
| JP2011176274A (ja) | 放射線検出素子 | |
| JP5726931B2 (ja) | 電磁波検出素子 | |
| JP4449749B2 (ja) | 放射線検出装置およびその製造方法 | |
| JP2013140987A (ja) | 電磁波検出素子 | |
| JP5388488B2 (ja) | 電磁波検出素子 | |
| JP2015092518A (ja) | 半導体素子、放射線検出器、及び半導体素子の製造方法 | |
| JP2013077788A (ja) | 半導体素子、放射線検出器、及び半導体素子の製造方法 | |
| JP2011108890A (ja) | 放射線検出素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110203 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121218 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121220 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130820 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130917 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131008 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5388488 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |