JP2010245079A - 光電変換装置、エックス線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接続信頼性を高めた光電変換装置、エックス線撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の光電変換装置は、光電変換素子及び読出回路が形成された素子層と、素子層表層に設けられた外部接続端子２２１とを備える。素子層は、読出回路の一部を構成する配線２４４の下地となる配線下地層２０と、表層２９４と配線下地層２０との間に配置された中間層２９１〜２９３と、を有する。表層２９４を貫通して配線２４４に至るコンタクトホールＨ３が形成されている。コンタクトホールＨ３の内壁面は、中間層２９１〜２９３又は表層２９４の面方向の一部が保持されてなりコンタクトホールＨ３の外側の表層２９４上と段差Ｄ３を構成する段差面Ｈ３２を含む。外部接続端子２２１は、コンタクトホールＨ３の内壁面と表層２９４上とコンタクトホールＨ３内に露出した部分の配線２４４とにわたって形成された導電膜を含んでいる
【選択図】図６

Description

本発明は、光電変換装置、エックス線撮像装置に関する。

従来から、フォトダイオードに入射した光を検知してイメージを読取るイメージセンサー（光電変換装置）が提案されている。イメージセンサーにおける光の入射領域には、行列状に区画された複数の画素領域が設けられている。複数の画素領域には、それぞれフォトダイオードと薄膜トランジスター（以下、ＴＦＴと略記する）とが設けられている。フォトダイオードの一方の電極は、ＴＦＴのソース領域と導通させて接続（以下、導通接続と称する）されている。フォトダイオードの他方の電極は、複数の画素領域で共通の共通電極になっている。行方向に並ぶ複数のＴＦＴのドレイン領域は、一括してデータ線と導通接続されている。列方向に並ぶ複数のＴＦＴのゲート電極は、一括して走査線と導通接続されている。

このようなイメージセンサーにおいて、フォトダイオードに光が入射するとフォトダイオードに電荷が発生する。走査線駆動回路により走査線に電圧が印加されるとＴＦＴがオンになり、フォトダイオードに発生した電荷（電気信号）がデータ線に読出される。読出されたデータは、データ線駆動回路に出力される。複数の画素領域から電荷を順に読出すことにより、イメージを読取ることが可能になっている。

近年、イメージセンサーをエックス線撮像装置に適用する試みがなされている。エックス線撮像装置の１つとして、エックス線を受けて蛍光等を発するシンチレーターをイメージセンサーに組み合わせたものがある。このようなエックス線撮像装置は、例えば医療用機器への応用が考えられている。エックス線撮像装置は、エックス線フィルム等を用いた静止画撮像装置と比較して、透視画像をリアルタイムで得られるという長所がある。また、光電子増倍管とＣＣＤ素子を組み合わせた動画撮像装置等と比較して、高解像度な透視画像が得られるという長所もある。

ところで、前記のような光電変換装置において、走査線やデータ線は入射領域の周辺部に設けられた外部接続端子と導通接続されている。外部接続端子上には、外部接続回路を含んだ電子部品が実装される。電子部品は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）やＩＣチップ等である。このような実装構造には、信頼性の向上が求められている。実装構造の信頼性を向上させる技術として、特許文献１に開示されている技術が挙げられる。

特許文献１では、ＴＦＴの保護膜とフォトダイオードの保護膜とを貫通するコンタクトホールを形成している。コンタクトホールは、底部から頂部に向うにつれて内径が大きくなるテーパー形状になっている。コンタクトホールの底部に走査線やデータ線等の配線を露出させ、コンタクトホール内の壁面に配線と接触する導電膜を形成して、配線を表面に引き出している。コンタクトホール上とその周辺の導電膜上にＦＰＣが実装されている。

特開平１０−２０６２２９号公報

特許文献１の技術によれば、コンタクトホールがテーパー形状になっているので、コンタクトホールの内壁面における導電膜の形成材料の被覆性（カバレッジ性）が改善される。しかしながら、コンタクトホールが深くなるほど内壁面での形成材料の被覆性が低下するので、内壁面における導電経路の分断（段切れ）を根本的に解決することは難しい。
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、接続信頼性を高めた光電変換装置、エックス線撮像装置を提供することを目的の１つとする。

本発明の光電変換装置は、複数の層からなる素子層と、前記素子層内に設けられた光電変換素子と、前記素子層内に設けられて前記光電変換素子から信号を読出す読出回路と、前記素子層の表層に設けられて前記読出回路を外部に接続する外部接続端子と、を備え、前記素子層は、前記読出回路の一部を構成する配線の下地となる配線下地層と、前記表層と前記配線下地層との間に配置された中間層と、を有し、前記表層を貫通して前記配線に至るコンタクトホールが形成されており、該コンタクトホールの内壁面は、前記中間層又は前記表層の面方向の一部が保持されてなり前記コンタクトホールの外側における前記表層上と段差を構成する段差面を含み、前記外部接続端子は、前記コンタクトホールの内壁面と前記表層上と前記コンタクトホール内に露出した部分の前記配線とにわたって形成された導電膜を含んでいることを特徴とする。

このようにすれば、表層上と配線上との段差（基本段差と称する）を、表層上と段差面上との段差（第１段差と称する）、及び段差面上と配線上との段差（第２段差と称する）に分けることができる。第１段差、第２段差が、いずれも基本段差よりも小さくなるので、第１段差や第２段差において導電膜に段切れを生じる確率が低減される。したがって、配線と外部接続端子との接続信頼性が高くなり、外部接続端子と読出回路との間で信号を良好に受け渡すことが可能になる。よって、読出回路を良好に動作させることができ、光電変換装置を良好に動作させることができるので、高信頼性の光電変換装置にすることができる。

また、前記コンタクトホールの内寸が、前記表層から前記配線下地層に向かって縮寸していることが好ましい。
このようにすれば、コンタクトホールの内壁面がいわゆるテーパー形状になっているので、第１、第２段差における被覆性が改善される。第１段差、第２段差が基本段差よりも小さくなり、しかも第１、第２段差における被覆性が改善されるので、接続信頼性が格段に高くなる。

また、前記表層と前記中間層とのうちの層厚が薄い層が前記配線と当接しており、該層に前記コンタクトホールの前記配線側の開口が設けられていることとが好ましい。
コンタクトホールの内壁面がテーパー形状になっているので、第２段差おける導電膜の面積は第１段差における導電膜の面積よりも小さくなり、通常ならば第２段差における導電膜の方が段切れを生じやすくなる。しかしながら、前記のようにすれば第２段差の方が第１段差よりも小さくなるので、通常ならば段切れを生じやすい第２段差において段切れを防止することができ、接続信頼性をさらに高めることができる。

また、前記コンタクトホールは、前記配線側の開口の全域が前記配線と平面的に重ね合わされることが好ましい。
このようにすれば、コンタクトホール内に配線下地層が露出しないので、コンタクトホールを形成する過程等において配線下地層が損傷することがなくなる。

また、前記中間層が前記読出回路を構成する電界効果トランジスター上に設けられた絶縁膜により構成されているとともに、前記光電変換素子が前記絶縁膜上に設けられており、前記絶縁膜において前記コンタクトホールと異なる位置に第２のコンタクトホールが設けられているとともに該第２のコンタクトホール内を通して前記光電変換素子が前記電界効果型トランジスターとが電気的に接続されている構成にしてもよい。

このようにすれば、電界効果トランジスターと光電変換素子との間の絶縁膜により中間層を構成するので、この絶縁膜とは別に中間層を設ける場合に比べて、シンプルな構成にすることができる。また、コンタクトホールの一部を第２のコンタクトホールと一括して形成することもでき、光電変換装置の製造コストを下げることができる。

本発明のエックス線撮像装置は、前記の本発明の光電変換装置と、入射したエックス線を該エックス線よりも長波長の光に変換して該光を前記光電変換装置に向けて射出する光変換部と、を備えていることを特徴とする。
本発明の光電変換装置は高信頼性なものになっているので、本発明のエックス線撮像装置も高信頼性なものになる。

エックス線撮像装置の概略構成を示す斜視図である。 光電変換装置の回路構成を示す模式図である。 光電変換装置の画素領域の構成を示す平面図である。 図３のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。 第１端子部の構成を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 第２端子部の構成を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第１、第２変形例の端子部の構成を示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。

図１は、本実施形態に係るエックス線撮像装置１の概略構成を示す斜視図である。図１に示すようにエックス線撮像装置１は、光電変換装置２とシンチレーター（光変換部）３を含んでいる。光電変換装置２は、本発明の光電変換装置を適用したものである。

光電変換装置２は、略矩形状の光検出領域Ａ１を有している。光検出領域Ａ１は、略矩形状の複数の画素領域Ａ２に区画されている。複数の画素領域Ａ２は、行列状に配置されている。複数の画素領域Ａ２域の各々に、後述する光電変換素子が配置されている。光検出領域Ａ１の一辺に沿う周辺部（額縁）には、複数の第１外部接続端子２１１が設けられている。第１外部接続端子２１１は、ＦＰＣ４と接続されている。ＦＰＣ４は、複数の接続端子、接続端子の各々に接続された配線等を含んでいる。ＦＰＣ４の接続端子は、第１外部接続端子２１１と導通接続されている。ＦＰＣ４の配線は、図示略の走査線駆動回路と接続されている。

光検出領域Ａ１の他辺に沿う周辺部には、複数の第２外部接続端子２２１が設けられている。第２外部接続端子２２１は、ＦＰＣ５と接続されている。ＦＰＣ５は、複数の接続端子、接続端子の各々に接続された配線等を含んでいる。ＦＰＣ５の接続端子は、第２外部接続端子２２１と１対１で導通接続されている。ＦＰＣ５の配線は、図示略のデータ駆動回路と接続されている。エックス線撮像装置１は、概略すると以下のように動作する。

例えば、エックス線撮像装置１は医療用機器であり、撮像対象物９は人である。エックス線Ｌ１の射出源８から射出されたエックス線Ｌ１は、撮像対象物９に入射する。撮像対象物９に入射したエックス線Ｌ１の一部は、撮像対象物９で散乱・吸収される。これにより、撮像対象物９を透過したエックス線Ｌ２の強度分布は、撮像対象物９の内部組成や内部構造を反映した分布になる。撮像対象物９を透過したエックス線Ｌ２は、シンチレーター３に入射する。シンチレーター３は、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等からなる膜により構成されており、実際には光電変換装置２の光検出領域Ａ１側に当接して配置されている。シンチレーター３は、入射したエックス線Ｌ２をエックス線Ｌ２よりも長波長の蛍光Ｌ３に変換して射出する。射出された蛍光Ｌ３の強度分布は、シンチレーター３に入射するエックス線Ｌ２の強度分布を反映した分布になる。

シンチレーター３から射出された蛍光Ｌ３は、光電変換装置２の複数の画素領域Ａ２に空間的に分かれて入射する。画素領域Ａ２に入射した光は、この画素領域Ａ２に配置された光電変換素子に電荷を発生させる。この電荷は、読出回路により画素領域Ａ２ごとに読出され、撮像対象物９の透視画像を示すデータになる。

図２は、光電変換装置２の読出回路の構成を示す模式図であり、図３は、画素領域Ａ２の平面構成を拡大して示す平面図である。図３では、図を見やすくするために光電変換装置２のいくつかの構成要素、例えば光電変換層や各種絶縁膜等の図示を省いている。

図２に示すように、読出回路は、互いに平行して延在する複数の走査線（配線）２１２を含んでいる、複数の走査線２１２は、走査線２１２ごとに第１外部接続端子２１１と導通接続されている。走査線２１２と略直交する方向に沿って、複数のデータ線２２２が延設されている。複数のデータ線（配線）２２２は、データ線２２２ごとに第２外部接続端子２２１と導通接続されている。データ線２２２と略平行な方向に沿って、複数のバイアス線２３が延設されている。複数のバイアス線２３は、図示略のグランドラインに一括して接続されている。

走査線駆動回路２１、データ線駆動回路２２は、それぞれシフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチ等を含んでいる。走査線駆動回路２１、データ線駆動回路２２は、それぞれＦＰＣ４の接続端子、ＦＰＣ５の接続端子を介して、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１と電気的に接続されている。

走査線２１２とデータ線２２２とにより区画される領域の各々が画素領域Ａ２になっている。画素領域Ａ２は、例えば５０〜１００μｍ角の概略矩形状の領域である。図３に示すように、複数の画素領域Ａ２の各々に、フォトダイオード（光電変換素子）２５が配置されている。画素領域Ａ２において走査線２１２がデータ線２２２と交差する領域付近には、電界効果トランジスターとしてＴＦＴ２４が配置されている。

ＴＦＴ２４のゲート電極２４１は、走査線２１２と一体に形成されている。走査線２１２において、画素領域Ａ２に張り出して形成された部分がゲート電極２４１になっている。ＴＦＴ２４のドレイン領域２４２は、データ線２２２において画素領域Ａ２に張り出して形成された部分と導通接続されている。ＴＦＴ２４のソース領域２４３は、導電部２８１と導通接続されている。フォトダイオード２５の第１電極２５１は、第２のコンタクトホールＨ１内に埋め込まれており、第２のコンタクトホールＨ１内で導電部２８１と導通接続されている。フォトダイオード２５の第２電極２５２は、バイアス線２３と導通接続されている。

本実施形態の第２電極２５２は、画素領域Ａ２ごとに独立して設けられている。バイアス線２３の延在方向に並ぶ複数のフォトダイオード２５の第２電極２５２は、このバイアス線２３に一括して導電接続されている。走査線２１２やデータ線２２２は、画素領域Ａ２の間に設けられており、第２電極２５２は、走査線２１２やデータ線２２２と平面的に重なり合わないようになっている。これにより、第２電極２５２と走査線２１２との間の容量、第２電極２５２とデータ線２２２との間の容量が低減される。

フォトダイオード２５に蛍光Ｌ３が入射すると、フォトダイオード２５の光電変換層に電荷が生じる。走査線駆動回路２１から走査線２１２に走査信号が供給されると、この走査線２１２に接続された複数のＴＦＴ２４がオンになる。ＴＦＴ２４がオンになると、フォトダイオード２５に生じた電荷がＴＦＴ２４のチャネル領域を通ってデータ線２２２に流れ、この電流が電気信号としてデータ線駆動回路２２に読出される。このように、１つの走査線２１２に接続された複数のＴＦＴ２４から電気信号が並行して読出される。

１つの走査線２１２に対応するＴＦＴ２４から電気信号が読出された後に、複数のデータ線２２２は放電されて所定の電位に保持される。複数のデータ線２２２が所定の電位になった後に、次の走査線２１２に走査線駆動回路２１から走査信号が供給される。同様にして複数のフォトダイオード２５に発生した電荷の各々に対応した電気信号が順に読出される。前記のように、走査線２１２やデータ線２２２と第２電極２５２との間の容量が低減されているので、走査線２１２やデータ線２２２を通る電気信号による容量に起因するノイズを生じることが低減される。

図４は、図３におけるＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。図４に示すように、光電変換装置２は、例えばガラス等からなる基板２０上に素子層が形成された構造になっている。本実施形態の素子層は、基板２０を配線下地層とし、第３パッシベーション膜２９４を表層としている。素子層は、表層、配線下地層、及び第３パッシベーション膜２９４と基板２０との間に配置された各層により構成されている。基板２０上には、ＴＦＴ２４が設けられている。ＴＦＴ２４は、ゲート電極２４１、ドレイン領域２４２、ソース領域２４３、ゲート絶縁膜２４４、半導体層２４５を含んでいる。

ゲート電極２４１は、適宜選択される配線材料、例えばアルミニウム、モリブデン、チタン、銀、タンタル、クロム、タングステン等のメタル材料の単体や合金からなる。本実施形態のゲート電極２４１は、アルミニウム・モリブデンからなる。ゲート絶縁膜２４４は、ゲート電極２４１を覆って、基板２０上のほぼ全面に設けられている。ゲート絶縁膜２４４は、シリコン窒化物やシリコン酸化物等の絶縁材料からなる。本実施形態のゲート絶縁膜２４４は、シリコン窒化物等からなり、厚みが２００〜５００ｎｍ程度のものである。

半導体層２４５は、例えばポリシリコンやアモルファスシリコン等からなる。ドレイン領域２４２、ソース領域２４３は、半導体層２４５上において、互いに離れた位置に設けられている。ドレイン領域２４２、ソース領域２４３は、例えば不純物が高濃度に注入されたアモルファスシリコンからなる。半導体層２４５においてドレイン領域２４２、ソース領域２４３間の領域が、チャネル領域として機能する。

ドレイン領域２４２に接触して、データ線２２２が設けられている。ソース領域２４３と接触して、ソース領域２４３上からゲート絶縁膜２４４上に連続して導電部２８１が設けられている。データ線２２２、導電部２８１は、例えばアルミニウム・モリブデン等の配線材料からなる。データ線２２２、導電部２８１、ゲート絶縁膜２４４等を覆って、ＴＦＴ２４を保護する第１パッシベーション膜２９１が設けられている。第１パッシベーション膜２９１は、基板２０のほぼ全面にわたって設けられている。第１パッシベーション膜２９１は、例えばシリコン窒化物からなり、厚みが２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度のものである。

第１パッシベーション膜２９１には、導電部２８１に通じる第２のコンタクトホールＨ１が設けられている。第２のコンタクトホールＨ１内と第１パッシベーション膜２９１上とに連続して、第１電極２５１が設けられている。第１電極２５１は、第２のコンタクトホールＨ１内で導電部２８１と接触している。第１パッシベーション膜２９１上に引き出された第１電極２５１上に、ｐ型の半導体層２５３、ｉ型の半導体層２５４、ｎ型の半導体層２５５が、第１電極２５１側からこの順に配置されている。半導体層２５３〜２５５により、光電変換層が構成されている。光電変換層上には、第２電極２５２が形成されている。第２電極２５２は、光の入射側になっており、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料からなっている。

第２電極２５２の中央部を除いたフォトダイオード２５を覆って第２パッシベーション膜２９２が設けられている。ここでは、第２パッシベーション膜２９２が基板２０上のほぼ全面に設けられている。第２パッシベーション膜２９２は、例えばシリコン窒化物からなり、厚みが２００〜５００ｎｍ程度のものである。

フォトダイオード２５の中央部を除いた基板２０上のほぼ全面を覆って、平坦化膜２９３が設けられている。平坦化膜２９３は、例えばポリイミド樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料からなり、厚みが１〜５μｍ程度のものである。

平坦化膜２９３の間に露出した第２電極２５２の中央部に接触して、バイアス線２３が形成されている。バイアス線２３は、画素領域Ａ２の第２電極２５２上から平坦化膜２９３上を経て別の画素領域Ａ２上に延設されている。バイアス線２３は、平坦化膜２９３上にて走査線２１２と立体的に交差している。バイアス線２３は、第２電極２５２よりも導電性が高い配線材料、例えばアルミニウム・モリブデン等のメタル材料からなる。

平坦化膜２９３と、平坦化膜２９３の間に露出したフォトダイオード２５と、バイアス線２３とを覆って、第３パッシベーション膜２９４が設けられている。第３パッシベーション膜２９４が基板２０上のほぼ全面に設けられている。第３パッシベーション膜２９４は、例えばシリコン窒化物からなり、厚みが２００〜５００ｎｍ程度のものである。

次に、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１の構造について説明する。図５（ａ）は、第１外部接続端子２１１を含んだ第１端子部の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ’線矢視断面図である。図６（ａ）は、第２外部接続端子２２１を含んだ第２端子部の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＤ−Ｄ’線矢視断面図である。図５（ａ）、図６（ａ）では、図を見やすくするために、パッシベーション膜等の図示を省略している。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１端子部は、コンタクトホールＨ２、第１外部接続端子２１１、走査線２１２の端部を含んでいる。コンタクトホールＨ２は、走査線２１２の端部と平面的に重なる位置に設けられている。コンタクトホールＨ２は、第３パッシベーション膜２９４、平坦化膜２９３、第２パッシベーション膜２９２、第１パッシベーション膜２９１、ゲート絶縁膜２４４の各種絶縁層を貫通して設けられている。第１端子部における中間層は、第２パッシベーション膜２９２、第１パッシベーション膜２９１、ゲート絶縁膜２４４により構成されている。

コンタクトホールＨ２は、第３パッシベーション膜２９４と平坦化膜２９３とを貫通する部分と、中間層２４４、２９１、２９２を貫通する部分とで内径（内寸）が不連続に変化している。詳しくは、コンタクトホールＨ２は、基板２０上に積層された各種絶縁膜をエッチングして形成されている。中間層２４４、２９１、２９２は、第３パッシベーション膜２９４に比べて、コンタクトホールＨ２の中央側の部分を余分に保持されてエッチングされている。これにより、中間層２４４、２９１、２９２は、第３パッシベーション膜２９４よりもコンタクトホールＨ２の中央側に向かって張り出した形状になっている。

コンタクトホールＨ２の内壁面は、第３パッシベーション膜２９４及び平坦化膜２９３の側面Ｈ２１と、中間層２４４、２９１、２９２の側面Ｈ２２と、側面Ｈ２１、Ｈ２２間の段差面Ｈ２３と、を含んでいる。段差面Ｈ２３は、平坦化膜２９３の開口内側に張り出した部分の第２パッシベーション膜２９２の上面である。段差面Ｈ２３と走査線２１２の上面との第２段差Ｄ２は、コンタクトホールＨ２の外側における第３パッシベーション膜２９４の上面と段差面Ｈ２３との第１段差Ｄ１よりも小さくなっている。側面Ｈ２１、Ｈ２２は、第３パッシベーション膜２９４から基板２０に向かうにつれて内径が縮径するテーパー面になっている。

第１外部接続端子２１１は、コンタクトホールＨ２の外側における第３パッシベーション膜２９４上と、コンタクトホールＨ２の内壁面Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３とにわたって連続して設けられた導電膜により構成されている。この導電膜は、コンタクトホールＨ２内で走査線２１２と接触して導通接続されている。本実施形態の第１外部接続端子２１１は、ＩＴＯからなっており、走査線２１２等を腐食や酸化から保護する保護膜としても機能する。

本実施形態の第１外部接続端子２１１は、平面視略矩形状のものである。ここでは、第１外部接続端子２１１の面方向の中心位置が、コンタクトホールＨ２の開口外側に位置するように、第１外部接続端子２１１を構成する導電膜が形成されている。換言すると、コンタクトホールＨ２は、第１外部接続端子２１１の中心位置よりも長辺方向の一端（光電変換装置２の中央側）に寄せて配置されている。ＦＰＣ４の接続端子４１は、コンタクトホールＨ２と重ならない領域にて第１外部接続端子２１１と導電接続されている。ここでは、ＦＰＣ４の接続端子４１が、第１外部接続端子２１１と接続導電部４３を介して間接的に当接している。接続導電部４３は、例えば異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等からなり第１外部接続端子２１１と接続端子４１とを導通接続している。接続端子４１は、ＦＰＣ４の配線４２と一体に形成されており、図示略の走査線駆動回路と電気的に接続されている。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２端子部は、第１端子部と同様の構成になっており、コンタクトホールＨ３、第２外部接続端子２２１、データ線２２２の端部を含んでいる。コンタクトホールＨ３は、データ線２２２の端部と平面的に重なる位置に設けられている。コンタクトホールＨ３は、第３パッシベーション膜２９４、平坦化膜２９３、第２パッシベーション膜２９２、第１パッシベーション膜２９を貫通して設けられている。第２端子部における中間層は、第２パッシベーション膜２９２、第１パッシベーション膜２９１により構成されている。

コンタクトホールＨ３は、第３パッシベーション膜２９４と平坦化膜２９３とを貫通する部分と、中間層２９１、２９２を貫通する部分とで内径が不連続に変化している。中間層２９１、２９２は、第３パッシベーション膜２９４に比べて、コンタクトホールＨ３の中央側の部分を余分に保持されてパターニング形成されている。中間層２９１、２９２は、第３パッシベーション膜２９４よりもコンタクトホールＨ３の中央側に向かって張り出した形状になっている。

コンタクトホールＨ３の内壁面は、第３パッシベーション膜２９４及び平坦化膜２９３の側面Ｈ３１と、中間層２９１、２９２の側面Ｈ３２と、側面Ｈ３１、Ｈ３２間の段差面Ｈ３３と、を含んでいる。段差面Ｈ３３は、平坦化膜２９３の開口内側に張り出した部分の第２パッシベーション膜２９２の上面である。段差面Ｈ３３とデータ線２２２の上面との第２段差Ｄ４は、コンタクトホールＨ３の外側における第３パッシベーション膜２９４の上面と段差面Ｈ３３との第１段差Ｄ４よりも小さくなっている。側面Ｈ３１、Ｈ３２は、第３パッシベーション膜２９４から基板２０に向かうにつれて内径が縮径するテーパー形状になっている。

第２外部接続端子２２１は、コンタクトホールＨ３の外側における第３パッシベーション膜２９４上と、コンタクトホールＨ３の内壁面Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ３３とにわたって連続して設けられた導電膜により構成されている。この導電膜は、コンタクトホールＨ３内でデータ線２２２と接触して導通接続されている。第２外部接続端子２２１は、第１外部接続端子２１１と一括されて形成されており、ＩＴＯからなっている。

第２端子部においてコンタクトホールＨ３は、第１端子部と同様に第２外部接続端子２２１の中心位置よりも光電変換装置２の中央側に寄せて配置されている。ＦＰＣ５の接続端子５１は、コンタクトホールＨ３と重ならない領域にて第２外部接続端子２２１と導電接続されている。ＦＰＣ５の接続端子５１が、第２外部接続端子２２１と接続導電部４３を介して間接的に当接している。接続導電部４３は、ＡＣＦやＡＣＰ等からなり第２外部接続端子２２１と接続端子５１とを導通接続している。接続端子５１は、ＦＰＣ５の配線５２と一体に形成されており、図示略のデータ線駆動回路と電気的に接続されている。

ところで、傾斜面に沿わせて導電膜を形成する場合には、一般に、傾斜面の上下端間の段差が大きくなるほど、また傾斜面が表層の面方向に対して垂直に近づくほど、傾斜面において導電膜の形成材料の被覆性が低くなる。光電変換装置２において、コンタクトホールＨ２の内壁面は、段差面Ｈ２３を含んでおり、コンタクトホールＨ２外側の第３パッシベーション膜２９４上面と走査線２１２上との基本段差が、第１段差Ｄ１と第２段差Ｄ２に分割されている。したがって、第１段差Ｄ１、第２段差Ｄ２が基本段差よりも小さくなり、第１段差Ｄ１、第２段差Ｄ２と対応する側面Ｈ２１、Ｈ２２において導電膜の形成材料の被覆性が改善される。よって、側面Ｈ２１、Ｈ２２に導電膜の段切れを生じることが格段に低減され、コンタクトホールＨ２の外側における第３パッシベーション膜２９４上の第１外部接続端子２１１を、走査線２１２と良好に導通接続させることができる。

また、側面Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２がいずれもテーパー形状になっているので、コンタクトホールＨ２、Ｈ３の内壁面における導電膜の形成材料の被覆性が良好になり、内壁面において段切れを生じることが低減される。第１段差Ｄ１に対応する内壁面は、デーパー形状になっていることにより、第２段差Ｄ２に対応する内壁面よりも小面積になっている。したがって、段切れを生じる確率は、通常ならば第２段差の方が第１段差よりも高くなるが、第２段差Ｄ２が第１段差Ｄ１よりも小さくなっているので、第２段差Ｄ２における段切れが格段に低減される。

また、第１外部接続端子２１１においてＦＰＣ４の接続端子４１と導電接続される領域（接続領域と称する）が、コンタクトホールＨ２と重ならない領域であるので、以下の理由により、接続端子４１と第１外部接続端子２１１との接続信頼性も高くなる。光電変換装置２にＦＰＣ４を実装するには、まず、複数の第１外部接続端子２１１の接続領域に一括してＡＣＦを配置し、接続領域と接続端子４１とを位置合わせする。そして、第１外部接続端子２１１と接続端子４１との間にＡＣＦが挟まれた状態で、ＡＣＦを加熱しつつ、ＦＰＣ４を第１外部接続端子２１１に押圧する。すると、ＡＣＦ内に分散されている導電粒子が互いに押し付けられることで、導電粒子間に導電経路が構成される。このような導電経路の一端が接続端子４１と接触し、他端が第１外部接続端子２１１と接触することにより、接続端子４１が第１外部接続端子２１１と導電接続される。

光電変換装置２において、接続領域がコンタクトホールＨ２の開口と重ならない領域になっているので、接続領域内にコンタクトホールＨ２に起因する段差がない。したがって、第１外部接続端子２１１と接続端子４１とを互いに押圧する力が接続領域において均一に作用し、第１外部接続端子２１１と接続端子４１とを良好に密着させることができる。よって、第１外部接続端子２１１と接続端子４１との接続信頼性が高くなる。

第２端子部においても、第１端子部と同様の理由により、コンタクトホールＨ３内での導電膜の段切れが格段に低減される。したがって、コンタクトホールＨ３の外側における第３パッシベーション膜２９４上の第２外部接続端子２２１を、データ線２２２と良好に導通接続させることができる。また、接続領域がコンタクトホールＨ３と重ならない領域であるので、第２外部接続端子２１１と接続端子５１との接続信頼性も高くなる。

以上のように、光電変換装置２にあっては、ＴＦＴ２４のゲート電極２４１に走査信号が良好に伝達されるので、ＴＦＴ２４を正確なタイミングでオンオフすることができる。また、フォトダイオード２５からの電気信号が高信頼性で読出されるので、良好な透視画像が得ることが可能になっている。

なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、第１外部接続端子２１１と第２外部接続端子２２１とを配線の引き回し等により、光検出領域Ａ１の一辺に沿う周辺部に配列し、１つのＦＰＣあるいはＩＣチップと接続させた構成を採用してもよい。

また、前記実施形態では、データ線２２２がバイアス線２３と略平行になっているが、走査線２１２がバイアス線２３と略平行になっていてもよい。フォトダイオード２５に生じた電荷を保持する保持容量や、電流を増幅する増幅用ＴＦＴ等を設けてもよい。
また、外部接続端子の態様についても様々な変形が考えられる。以下、第１、第２変形例の第１端子部について説明する。

図７（ａ）は、第１変形例の第１端子部の構成を示す平面図である。図７（ａ）に示すように、第１変形例が前記実施形態と異なる点は、平坦化膜２９３が設けられていない点、コンタクトホールＨ４内において中間層２４４、２９１、２９２の上面の一部が、それぞれ段差面Ｈ４１、Ｈ４２、Ｈ４３を構成している点である。

第２パッシベーション膜（中間層）２９２は、第３パッシベーション膜（表層）２９４コンタクトホールＨ２の中央側に向かって張り出した形状になっている。第２パッシベーション膜２９２のうち、第３パッシベーション膜２９４の開口内側に張り出した部分の上面が段差面Ｈ４３になっている。これと同様に、第１パッシベーション膜２９１のうち、第２パッシベーション膜２９２の開口内側に張り出した部分の上面が段差面Ｈ４２になっている。第１パッシベーション膜２９１のうち、ゲート絶縁膜２４４の開口内側に張り出した部分の上面が段差面Ｈ４１になっている。

以上のような構成の第１変形例の第１端子部のように、表層と配線下地層との間に配置される各種絶縁膜のうちの２以上を、それぞれ中間層とすることもできる。これにより、基本段差が３以上の段差に分割されるので、コンタクトホール内において段切れを生じる確率をさらに低下させることができる。

図７（ｂ）は、第２変形例の第１端子部の構成を示す平面図である。図７（ｂ）に示すように、第１変形例が前記実施形態と異なる点は、平坦化膜２９３が設けられていない点、第３パッシベーション膜（表層）２９４が、中間層２４４、２９１、２９２に比べて、コンタクトホールＨ５の中央側の部分を余分に保持されて段差面Ｈ５１が構成されている点である。

詳しくは、中間層２４４、２９１、２９２には走査線２１２の端部に至る貫通孔が設けられている。第３パッシベーション膜２９４は、中間層２４４、２９１、２９２に設けられた貫通孔内の側面に沿わせて形成されている。第３パッシベーション膜２９４は、走査線２１２と当接して設けられており、第３パッシベーション膜２９４には走査線２１２の端部を露出させる貫通孔が設けられている。この貫通孔は、コンタクトホールＨ５の一部を構成している。走査線２１２上における第３パッシベーション膜２９４上面は、段差面Ｈ５１になっている。

以上のような構成の第２変形例の第１端子部のように、中間層２４４、２９１、２９２の開口内に第３パッシベーション膜２９４を延設することにより、段差面Ｈ５１を構成することもできる。

なお、表層と配線下地層との間に配置される各種絶縁膜のうち、走査線２１２の直上に配置されていない絶縁膜、例えば第１パッシベーション膜２９１や第２パッシベーション膜２９２を第２変形例のように走査線２１２上に延設することにより段差面を構成することも可能である。例えば、ゲート絶縁膜２４４に開口を形成しておく。第１パッシベーション膜２９１を中間層としゲート絶縁膜２４４の開口側面を沿わせて、走査線２１２上まで延設する。走査線２１２上の第１パッシベーション膜２９１に、ゲート絶縁膜２４４の開口よりも小口径であり走査線２１２を露出させる開口を形成する。これにより、走査線２１２上の第１パッシベーション膜２９１の上面が段差面になる。

このように、走査線２１２上に設けられるコンタクトホール内において、最も走査線２１２側に配置される層は、配線下地層（基板２０）上に配置される各種絶縁膜のいずれであってもよく、また単層であってもよいし複数層であってもよい。特に、配線下地層上の各層のうちで最も層厚が薄い層をコンタクトホール内において走査線２１２上まで延設し、段差面を構成することにより、開口径が最小になる部分における段差を最小にすることができる。これにより、格段に接続信頼性を高めることができる。

１・・・エックス線撮像装置、２・・・光電変換装置、３・・・シンチレーター、４・・・ＦＰＣ（電子部品）、５・・・ＦＰＣ（電子部品）、２４・・・ＴＦＴ（読出回路）、２５・・・フォトダイオード（光電変換素子）、２１１・・・第１外部接続端子（外部接続端子）、２１２・・・走査線（配線）、２２１・・・第２外部接続端子（外部接続端子）、２２２・・・データ線（配線）、２９３・・・平坦化膜、Ａ３・・・接続領域、Ｈ２・・・コンタクトホール

Claims (6)

1. 複数の層からなる素子層と、
   前記素子層内に設けられた光電変換素子と、
   前記素子層内に設けられて前記光電変換素子から信号を読出す読出回路と、
   前記素子層の表層に設けられて前記読出回路を外部に接続する外部接続端子と、を備え、
   前記素子層は、前記読出回路の一部を構成する配線の下地となる配線下地層と、前記表層と前記配線下地層との間に配置された中間層と、を有し、
   前記表層を貫通して前記配線に至るコンタクトホールが形成されており、該コンタクトホールの内壁面は、前記中間層又は前記表層の面方向の一部が保持されてなり前記コンタクトホールの外側における前記表層上と段差を構成する段差面を含み、
   前記外部接続端子は、前記コンタクトホールの内壁面と前記表層上と前記コンタクトホール内に露出した部分の前記配線とにわたって形成された導電膜を含んでいることを特徴とする光電変換装置。
2. 前記コンタクトホールの内寸が、前記表層から前記配線下地層に向かって縮寸していることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
3. 前記表層と前記中間層とのうちの層厚が薄い層が前記配線と当接しており、該層に前記コンタクトホールの前記配線側の開口が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
4. 前記コンタクトホールは、前記配線側の開口の全域が前記配線と平面的に重ね合わされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
5. 前記中間層が前記読出回路を構成する電界効果トランジスター上に設けられた絶縁膜により構成されているとともに、前記光電変換素子が前記絶縁膜上に設けられており、
   前記絶縁膜において前記コンタクトホールと異なる位置に第２のコンタクトホールが設けられているとともに該第２のコンタクトホール内を通して前記光電変換素子が前記電界効果型トランジスターとが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電変換装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
   入射したエックス線を該エックス線よりも長波長の光に変換して該光を前記光電変換装置に向けて射出する光変換部と、を備えていることを特徴とするエックス線撮像装置。

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