JP2013033945A - Detection device and detection system - Google Patents
Detection device and detection system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013033945A JP2013033945A JP2012140740A JP2012140740A JP2013033945A JP 2013033945 A JP2013033945 A JP 2013033945A JP 2012140740 A JP2012140740 A JP 2012140740A JP 2012140740 A JP2012140740 A JP 2012140740A JP 2013033945 A JP2013033945 A JP 2013033945A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- thin film
- film transistor
- semiconductor layer
- gate
- 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.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 103
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 72
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 75
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 18
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
- H01L29/78618—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
- H01L29/78621—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/1222—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
Abstract
Description
本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される検出装置及び検出システムに関するものである。 The present invention relates to a detection apparatus and a detection system applied to a medical diagnostic imaging apparatus, a nondestructive inspection apparatus, an analysis apparatus using radiation, and the like.
薄膜半導体製造技術は、TFT(薄膜トランジスタ)等のスイッチ素子と光電変換素子等の変換素子とを組み合わせた画素のアレイ(画素アレイ)を有する光検出装置や放射線検出装置等の検出装置にも利用されている。特に近年では、装置の高速化、高感度化の要求に対して、スイッチ素子として多結晶半導体TFTを使用した画素のアレイ(画素アレイ)を有する検出装置の検討がなされている。 Thin film semiconductor manufacturing technology is also used for detection devices such as light detection devices and radiation detection devices having an array of pixels (pixel array) in which switch elements such as TFTs (thin film transistors) and conversion elements such as photoelectric conversion elements are combined. ing. Particularly in recent years, in order to meet the demand for higher speed and higher sensitivity of the device, a detection device having an array of pixels (pixel array) using a polycrystalline semiconductor TFT as a switching element has been studied.
特許文献1では、複数の画素を有し、複数の画素の夫々は、変換素子と、多結晶半導体の増幅用TFTと、非晶質又は多結晶半導体のリセット用TFTと、多結晶半導体の選択用TFTと、を有する検出装置が開示されている。増幅用TFTのゲートは変換素子に接続され、ソース及びドレインの一方は選択用TFTのソース及びドレインの一方と接続される。リセット用TFTのソース及びドレインの一方は変換素子及び増幅用TFTのゲートと接続され、ソース及びドレインの他方は電源線に接続される。リセット用TFTのゲートにはリセット用の駆動配線が、選択用TFTのゲートには画素選択用の駆動配線が、それぞれ接続される。選択用TFTは、ドレイン側のみにゲートの電極と重ねたLDD構造を有しており、ホットキャリア注入を低減させ且つ動作速度を落とさないための対策を講じている。 In Patent Document 1, a plurality of pixels are provided, and each of the plurality of pixels is selected from a conversion element, a polycrystalline semiconductor amplification TFT, an amorphous or polycrystalline semiconductor reset TFT, and a polycrystalline semiconductor. A detection device having a TFT for use is disclosed. The gate of the amplification TFT is connected to the conversion element, and one of the source and the drain is connected to one of the source and the drain of the selection TFT. One of the source and drain of the reset TFT is connected to the conversion element and the gate of the amplifier TFT, and the other of the source and drain is connected to the power supply line. A reset driving wiring is connected to the gate of the reset TFT, and a pixel selecting driving wiring is connected to the gate of the selection TFT. The selection TFT has an LDD structure in which the gate electrode is overlapped only on the drain side, and measures are taken to reduce hot carrier injection and not to reduce the operation speed.
以上に述べた従来の検出装置の選択用TFTの構成では、ゲートに非導通用の電位を供給した状態での抵抗値が十分確保できず、非導通にしたい時でも選択用TFTでのキャリアの移動を阻止しきれない、所謂オフリークの対策が十分ではなかった。そのため、選択用TFTのゲートに導通用の電位が供給された画素から出力された信号に、選択用TFTのゲートに非導通用の電位が供給された画素から出力された信号が重畳されてしまう、所謂クロストークが発生するおそれがあった。 In the configuration of the selection TFT of the conventional detection device described above, the resistance value in the state where the non-conducting potential is supplied to the gate cannot be secured sufficiently, and even when it is desired to be non-conductive, the carrier of the selection TFT is The countermeasure against so-called off-leakage that cannot completely prevent the movement is not sufficient. Therefore, the signal output from the pixel supplied with the non-conducting potential to the gate of the selection TFT is superimposed on the signal output from the pixel supplied with the conducting potential to the gate of the selection TFT. In other words, so-called crosstalk may occur.
本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、増幅用TFTと選択用TFTとを含む画素を有する検出装置において選択用TFTのオフリーク対策が向上された検出装置を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve the problem of such a conventional configuration, and in the detection device having a pixel including an amplification TFT and a selection TFT, the countermeasure against off-leakage of the selection TFT is improved. An object of the present invention is to provide a detection device.
本発明の検出装置は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、ゲートが前記変換素子に接続された第1薄膜トランジスタと、ゲートが駆動配線に接続され、第1領域と、第2領域と、前記第1領域及び前記第2領域より不純物の濃度が低い真性半導体領域であり前記第1領域と前記第2領域との間で当該ゲートの正射影が位置する第3領域と、を有する多結晶半導体層を含み、前記第1領域及び前記第2領域の一方が前記第1薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に接続された第2薄膜トランジスタと、を有する検出装置であって、前記多結晶半導体層は、前記第1領域と前記第3領域との間に前記第1領域及び前記第2領域よりも前記不純物の濃度が低い第4領域と、前記第2領域と前記第3領域との間に前記第1領域及び前記第2領域よりも前記不純物の濃度が低い第5領域と、を含む The detection device of the present invention includes a conversion element that converts radiation or light into electric charge, a first thin film transistor having a gate connected to the conversion element, a gate connected to a drive wiring, a first region, a second region, An intrinsic semiconductor region having a lower impurity concentration than the first region and the second region, and a third region in which an orthogonal projection of the gate is located between the first region and the second region. And a second thin film transistor including a crystalline semiconductor layer, wherein one of the first region and the second region is connected to one of a source and a drain of the first thin film transistor, and the polycrystalline semiconductor layer Is between the first region and the third region, and between the second region and the third region, the fourth region having a lower impurity concentration than the first region and the second region. The first region and the front Containing a lower concentration fifth region of the impurity than the second region
本発明により、増幅用TFTと選択用TFTとを含む画素を有する検出装置において選択用TFTのオフリーク対策が向上された検出装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a detection device having an improved countermeasure against off-leakage of a selection TFT in a detection device having a pixel including an amplification TFT and a selection TFT.
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。なお、本願明細書において放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子(光子を含む)の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばX線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification, radiation is a beam having energy of the same degree or more, for example, X-rays, β-rays, γ-rays, etc., which are beams formed by particles (including photons) emitted by radiation decay, such as X Lines, particle beams, cosmic rays, etc. are also included.
(第1の実施形態)
先ず、図1及び図2(a),(b)を用いて本発明の第1の実施形態に係る検出装置の一画素の構成について説明する。図1は1画素あたりの平面図である。なお、図1では、簡便化の為、変換素子100については第1電極101のみを示している。図2(a)は図1のA−A’での断面図であり、図2(b)は図1のB−B’での断面図である。
本発明の検出装置における1つの画素は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子100と、変換素子100の電荷に応じた信号を増幅する第1薄膜トランジスタ(TFT)110と、を含む。また、画素は、電荷に応じて増幅された信号を選択的に出力する第2薄膜トランジスタ(TFT)120と、変換素子100及び第1TFT110のゲートをリセットするための第3薄膜トランジスタ(TFT)130と、を含む。
(First embodiment)
First, the configuration of one pixel of the detection apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2A and 2B. FIG. 1 is a plan view of one pixel. In FIG. 1, only the
One pixel in the detection device of the present invention includes a
本実施形態では、変換素子100は、光電変換素子であるPIN型のフォトダイオードを用いている。変換素子100は、ガラス基板等の絶縁性の基板190の上に設けられた第1〜第3TFTの上に層間絶縁層195を挟んで積層されて配置されている。変換素子100は、層間絶縁層195の上に、層間絶縁層側から順に設けられた、第1電極101と、第1導電型の不純物半導体層102と、半導体層103と、第2導電型の不純物半導体層104と、第2電極105と、を含む。ここで、第1導電型の不純物半導体層102は、半導体層103及び第2導電型の不純物半導体層104よりも第1導電型の不純物の濃度が高いものである。また、第2導電型の不純物半導体層104は、第1導電型の不純物半導体層102及び半導体層103よりも第2導電型の不純物の濃度が高いものである。第1導電型と第2導電型とは互いに異なる導電型であり、例えば第1導電型がn型であれば第2導電型はp型である。第2電極105には電極配線(不図示)が電気的に接続される。第1電極101は、第1パッシベーション層193、第2パッシベーション層194、及び、層間絶縁層195に設けられたコンタクトホールCH1において、第1TFT110のゲート114に電気的に接続される。また、第1電極101は、第1パッシベーション層193、第2パッシベーション層194、及び、層間絶縁層195に設けられたコンタクトホールCH2において、第3TFT130のソース及びドレインの一方である不純物半導体領域133に電気的に接続される。なお、本実施形態では、非晶質シリコンを主材料とした第1導電型の不純物半導体層102、半導体層103、第2導電型の不純物半導体層104を用いたフォトダイオードを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば非晶質セレンを主材料とした第1導電型の不純物半導体層102、半導体層103、第2導電型の不純物半導体層104を用いた、放射線を直接電荷に変換する素子も用いることができる。
In the present embodiment, the
第1TFT110は、基板190の上に設けられた第1絶縁層191の上に、基板側から順に、多結晶半導体層としての多結晶シリコン層と、ゲート絶縁層192と、ゲート114と、を含む。第1TFT110の多結晶半導体層は、チャネル領域111と、チャネル領域111よりも不純物の濃度が高い不純物領域112と、チャネル領域111よりも不純物の濃度が高い不純物領域113と、を含む。チャネル領域111は真性半導体領域であり、チャネル領域111となる多結晶半導体層の真性半導体領域には、ゲート114の正射影が位置する。不純物領域112と不純物領域113は同じ導電型の不純物がドープされたものであり、一方がソースとなり他方がドレインとなる。ゲート114は、第1パッシベーション層193、第2パッシベーション層194、及び、層間絶縁層195に設けられたコンタクトホールCH1において、変換素子100の第1電極101と電気的に接続されている。本実施形態では、不純物領域112は第1電源配線140と電気的に接続されている。
The first TFT 110 includes, on the first
第2TFT120は、基板190の上に設けられた第1絶縁層191の上に、基板側から順に設けられた、多結晶半導体層としての多結晶シリコン層と、ゲート絶縁層192と、ゲート124と、を含む。第2TFT120の多結晶半導体層は、チャネル領域121と、チャネル領域121よりも不純物の濃度が高い不純物領域122と、チャネル領域121よりも不純物の濃度が高い不純物領域123と、を含む。本発明の第3領域に相当するチャネル領域121は真性半導体領域であり、チャネル領域111となる多結晶半導体層の真性半導体領域には、ゲート124の正射影が位置する。不純物領域122及び123は本発明の第1領域及び第2領域に相当する。ここで、不純物領域122にドープされた不純物と不純物領域123にドープされた不純物とは、同じ導電型の不純物である。なお、本実施形態では、第1TFT110の不純物領域113と第2TFTの不純物領域122とが共有化されている。
The second TFT 120 includes a polycrystalline silicon layer as a polycrystalline semiconductor layer, a
ただし、本発明はそれに限定されるものではなく、不純物領域113と不純物領域122とが分離されていてもよく、不純物領域113と不純物領域122とが電気的に接続されていればよい。ここで、本実施形態の多結晶半導体層は、チャネル領域121と不純物領域122との間に、不純物領域122及び123と同じ導電型で不純物領域122及び123よりも不純物の濃度が低い第4領域125を有する。この第4領域125は、チャネル領域121よりも不純物の濃度が高い。また、本実施形態の多結晶半導体層は、チャネル領域121と不純物領域123との間に、不純物領域122及び123と同じ導電型で不純物領域122及び123よりも不純物の濃度が低い第5領域126を有する。この第5領域126は、チャネル領域121よりも不純物の濃度が高い。第4領域125及び第5領域126は、所謂LDD(Lightly−Doped Drain)領域である。本実施形態の第2TFT120は、このようなLDD構造を有するため、ゲート124に非導通用の電位を供給した状態での抵抗値(オフ抵抗)が十分確保できる。それにより他の画素の変換素子とのクロストークを低減することが可能となる。これらの各領域の不純物の濃度は、第2TFT120の移動度が、10〜600(cm2/Vs)となるように、設定されることが望ましい。ここで、第2TFT120の移動度μ(cm2/Vs)は、以下の式(1)で規定される。
Note that the present invention is not limited thereto, and the
Ids=μ×Ci×(Vgs−Vth)×Vds×W/L (1)
ここで、W(cm)はチャネル幅、L(cm)はチャネル長、Ci(F)はチャネルの単位面積当たりの容量、Vgs(v)は第2TFT120全体のゲート−ドレイン間電圧、Vth(v)は閾値電圧である。また、Vds(v)は第2TFT120全体のドレイン−ソース間電圧、Ids(A)は第2TFT120全体のドレイン−ソース間電流である。
Ids = μ × Ci × (Vgs−Vth) × Vds × W / L (1)
Here, W (cm) is the channel width, L (cm) is the channel length, Ci (F) is the capacitance per unit area of the channel, Vgs (v) is the gate-drain voltage of the entire
また、第2TFT120のチャネル領域121の移動度μc(cm2/Vs)は、以下の式(2)で規定される。
The mobility μc (cm 2 / Vs) of the
Ids=μc×Ci×(vgs−Vth)×vds×W/L (2)
ここで、vgs(v)は第2TFT120のチャネルのゲート−ドレイン間電圧、vds(v)は第2TFT120のチャネルのドレイン−ソース間電圧である。
Ids = μc × Ci × (vgs−Vth) × vds × W / L (2)
Here, vgs (v) is a gate-drain voltage of the channel of the
また、Vgsとvgs、Vdsとvdsは、以下の式(3)及び(4)で規定される。 Further, Vgs and vgs, and Vds and vds are defined by the following equations (3) and (4).
Vgs=vgs+Ids×RLDD (3)
Vds=vds+2×Ids×RLDD (4)
ここで、RLDD(Ω)はLDD領域の抵抗値である。
Vgs = vgs + Ids × R LDD (3)
Vds = vds + 2 × Ids × R LDD (4)
Here, R LDD (Ω) is the resistance value of the LDD region.
また、RLDDは、以下の式(5)で規定される。 R LDD is defined by the following equation (5).
RLDD=R□×LLDD/W (5)
ここで、R□(Ω/sq)はLDD領域のシート抵抗、LLDD(cm)はLDD領域の長さ(LDD長)である。
R LDD = R □ × L LDD / W (5)
Here, R □ (Ω / sq) is the sheet resistance of the LDD region, and L LDD (cm) is the length of the LDD region (LDD length).
また、第2TFT120全体のオン抵抗Ron(Ω)は、以下の式(6)で規定される。
Further, the on-resistance Ron (Ω) of the entire
Ron=Vds/Ids (6)
以上の式(1)〜(6)により、以下の式(7)及び(8)が導出される。
Ron = Vds / Ids (6)
The following formulas (7) and (8) are derived from the above formulas (1) to (6).
μ=μc×{(Vgs‐Vth−Ids×R□×LLDD/W)×(Ron−2×R□×LLDD/W)}/{(Vgs−Vth)×Ron} (7)
μc=1/{Ci×(Vgs−Ids×R□×LLDD/W)×(Ron−2×R□×LLDD/W)×W/L} (8)
式(7)及び(8)を満たすように、第2TFT120のチャネル幅W、チャネル長L、LDD領域のシート抵抗R□、LDD領域の長さ(LDD長)LLDDを適宜設定することが好ましい。また、LDD領域のシート抵抗R□を得るために、LDD領域の不純物濃度や厚さを適宜設定することがより望ましい。ゲート124は選択用駆動配線150に電気的に接続されており、不純物領域123は信号配線160と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、第1TFT110の不純物領域112に第1電源配線140が、第2TFT120の不純物領域123に信号配線160が、それぞれ接続されている形態を説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。第1TFT110の不純物領域112に信号配線160が、第2TFT120の不純物領域123に第1電源配線140が、それぞれ接続されている形態でもよい。
μ = μc × {(Vgs−Vth−Ids × R □ × L LDD / W) × (Ron−2 × R □ × L LDD / W)} / {(Vgs−Vth) × Ron} (7)
μc = 1 / {Ci × (Vgs−Ids × R □ × L LDD / W) × (Ron−2 × R □ × L LDD / W) × W / L} (8)
It is preferable to appropriately set the channel width W, the channel length L, the sheet resistance R □ of the LDD region, and the LDD region length (LDD length) L LDD so as to satisfy the expressions (7) and (8). . Further, in order to obtain the sheet resistance R □ of the LDD region, it is more desirable to appropriately set the impurity concentration and thickness of the LDD region. The
第3TFT130は、基板190の上に設けられた第1絶縁層191の上に、基板側から順に設けられた、多結晶半導体層としての多結晶シリコン層と、ゲート絶縁層192と、ゲート134と、を含む。第3TFT130の多結晶半導体層は、チャネル領域131と、チャネル領域131よりも不純物の濃度が高い不純物領域132と、チャネル領域131よりも不純物の濃度が高い不純物領域133と、を含む。チャネル領域131は多結晶半導体層のゲート134の正投影が位置する真性半導体領域であり、不純物領域132にドープされた不純物と不純物領域133にドープされた不純物とは、同じ導電型の不純物である。ここで、第3TFT130の多結晶半導体層は、チャネル領域131と不純物領域132との間に、不純物領域132及び133と同じ導電型で不純物領域132及び133よりも不純物の濃度が低いLDD領域135を有する。このLDD領域135は、チャネル領域131よりも不純物の濃度が高い。また、第3TFT130の多結晶半導体層は、チャネル領域131と不純物領域133との間に、不純物領域132及び133と同じ導電型で不純物領域132及び133よりも不純物の濃度が低いLDD領域136を有する。このLDD領域136は、チャネル領域131よりも不純物の濃度が高い。本実施形態の第3TFT130は、このようなLDD構造を有するため、ゲート134に非導通用の電位を供給した状態での抵抗値(オフ抵抗)が十分確保できる。それにより変換素子100の第1電極101の電位の保持の確実性が向上する。ゲート134はリセット用駆動配線170に電気的に接続されており、不純物領域133は第2電源配線180と電気的に接続されている。また、不純物領域132は、第1パッシベーション層193、第2パッシベーション層194、及び、層間絶縁層195に設けられたコンタクトホールCH2において、変換素子100の第1電極101と電気的に接続されている。なお、第3TFT130のオフ抵抗は、第2TFT120のオフ抵抗よりも高いことが望ましい。第2TFT120では信号出力に相応の速度が要求されるが、第3TFT130では速度よりも電位保持の確実性が要求されるためである。そのため、第3TFT130のLDD領域135及び136の不純物の濃度を、第2TFT120の第4領域125及び第5領域126の不純物の濃度よりも低くすることが有効である。また、第3TFT130のチャネル領域131のW/Lを第2TFT120のチャネル領域のW/Lよりも大きくしたり、第3TFTのゲート134を第2TFTのゲート124よりも多く設けたりすることが好ましい。また、第3TFT130を第2TFT120とは別に形成された非晶質シリコン等の非晶質半導体層を有するTFTで形成してもよい。
The
ゲート絶縁層192は、各TFTの多結晶半導体層を覆うように設けられており、第1パッシベーション層193はゲート絶縁層192及び各ゲートを覆うように設けられている。第2パッシベーション層194は各TFT、第1電源配線140、信号配線160、及び第2電源配線180を覆うように設けられており、層間絶縁層195は第2パッシベーション層194を覆うように設けられている。第3パッシベーション層196は変換素子110を覆うように設けられており、第4パッシベーション層197は第3パッシベーション層196を覆うように設けられている。ゲート絶縁層192、第1パッシベーション層193、第2パッシベーション層194、及び、第3パッシベーション層196は、窒化シリコン等の無機絶縁材料を用いることが好ましい。また、層間絶縁層195及び第4パッシベーション層197は、表面平坦性確保のために厚い膜厚での形成が容易な有機絶縁材料を用いることが好ましい。
The
次に、図3を用いて本発明に係る検出装置の概略的等価回路を説明する。なお、図3の検出装置はn行m列(n,mはいずれも2以上の自然数)の画素アレイを有する。本実施形態における検出装置は、基板190の上に、行方向及び列方向に配列された複数の画素301を画素アレイが設けられている。各画素301は、変換素子100と第1TFT110と第2TFT120と第3TFT130とを含む。変換素子の第2電極105側の表面に、放射線を可視光に波長変換するシンチレータ(不図示)が配置されてもよい。バイアス電源305は、複数の変換素子100の第2電極105に共通に接続され、変換素子100が逆バイアスとなる電位Vsを第2電極105に供給する。選択用駆動配線150は、行方向に配列された複数の第2TFT120のゲート124に共通に接続され、選択用駆動回路302に電気的に接続される。選択用駆動回路302が列方向に複数配列された選択用駆動配線150に、導通用と非導通用の電位を含む駆動パルスを順次に又は同時に供給することにより、増幅された信号が行単位で画素から、行方向に配列された複数の信号配線160に並列に出力される。信号配線160は、列方向に配列された複数の第2TFT120の第3領域121に共通に接続され、読出回路304に電気的に接続される。リセット用駆動配線170は、行方向に配列された複数の第3TFT130のゲート134に共通に接続され、リセット用駆動回路303に電気的に接続される。リセット用駆動回路303が列方向に複数配列されたリセット用駆動配線170に、導通用の電位と非導通用の電位とを含む駆動パルスを順次に又は同時に供給する。それにより、変換素子100の第1電極101に第2電源配線180を介して第2電源回路307から初期電位Vssが供給される。また、第1TFT110の第2領域112には、第1電源配線140を介して第1電源回路306から電位Vddが供給される。なお、電位Vssと電位Vddとが同じ電位である場合には、各電源及び各電源配線を共通化してもよい。
Next, a schematic equivalent circuit of the detection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 3 has a pixel array of n rows and m columns (n and m are natural numbers of 2 or more). In the detection apparatus according to the present embodiment, a pixel array includes a plurality of
(第2の実施形態)
次に、図4及び図5(a),(b)を用いて本発明の第2の実施形態に係る検出装置の一画素の構成について説明する。図4は1画素あたりの平面図である。なお、図4では、簡便化の為、変換素子100については第1電極101のみを示している。図5(a)は図4のA−A’での断面図であり、図5(b)は図4のB−B’での断面図である。また、第1の実施形態で説明したものと同じものは同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of one pixel of the detection apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5A and 5B. FIG. 4 is a plan view per pixel. In FIG. 4, only the
第1の実施形態における第2TFT120の多結晶半導体層は、LDD領域である第4領域125とLDD領域である第5領域126とを有するものである。一方、本実施形態における第2TFT120’の多結晶半導体層は、チャネル領域121と不純物領域122との間に、不純物領域122及び123よりも不純物の濃度が低く、且つ、チャネル領域121と不純物の濃度が略同等の、第4領域‘127を有する。また、本実施形態における第2TFT120’の多結晶半導体層は、チャネル領域121と不純物領域123との間に、不純物領域122及び123よりも不純物の濃度が低く、且つ、チャネル領域121と不純物の濃度が略同等である、第5領域128を有する。つまり、第4領域125’と第5領域126’は、不純物領域122及び123と同じ導電型の不純物がドープされていない真性半導体領域であり、ゲート124の正射影が位置する領域の外側に存在する真性半導体領域である。一方、チャネル領域121は、ゲート124の正投影が位置する領域の内側に存在する真性半導体領域である。第4領域125’と第5領域126’は、LDD領域である第4領域125や第5領域126と比べてオフ抵抗を更に高くすることができる。それにより第1の実施形態に比べてよりクロストークを低減することが可能となる。
The polycrystalline semiconductor layer of the
また、本実施形態の第3TFT130’の多結晶半導体層は、第2TFT120’と同様に、チャネル領域131と不純物領域132との間に真性半導体領域137’を、チャネル領域131と不純物領域133との間に真性半導体領域‘138を、それぞれ有する。それにより第1の実施形態に比べて、変換素子110の第1電極111の電位の保持の確実性がより向上する。
In addition, the polycrystalline semiconductor layer of the
(応用実施形態)
次に、図6を用いて、本発明の検出装置を用いた放射線検出システムを説明する。
(Application embodiment)
Next, a radiation detection system using the detection apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
放射線源である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、放射線検出装置6040に含まれる変換部3の各変換素子12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変換部3で放射線を電荷に変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルデータ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。
X-rays 6060 generated by an
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。
Further, this information can be transferred to a remote place by transmission processing means such as a
100 変換素子
101 第1電極
110 第1TFT(増幅用)
111 チャネル領域
112、113 不純物領域
114 ゲート
120 第2TFT(選択用)
121 第3領域
122 第1領域
123 第2領域
124 ゲート
125、125’ 第4領域
126、126’ 第5領域
130 第3TFT(リセット用)
100
121
Claims (10)
ゲートが前記変換素子に接続された第1薄膜トランジスタと、
ゲートが駆動配線に接続され、第1領域と、第2領域と、前記第1領域及び前記第2領域より不純物の濃度が低い真性半導体領域であり前記第1領域と前記第2領域との間で当該ゲートの正射影が位置する第3領域と、を有する多結晶半導体層を含み、前記第1領域及び前記第2領域の一方が前記第1薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に接続された第2薄膜トランジスタと、
を有する検出装置であって、
前記多結晶半導体層は、前記第1領域と前記第3領域との間に前記第1領域及び前記第2領域よりも前記不純物の濃度が低い第4領域と、前記第2領域と前記第3領域との間に前記第1領域及び前記第2領域よりも前記不純物の濃度が低い第5領域と、を含む検出装置。 A conversion element for converting radiation or light into electric charge;
A first thin film transistor having a gate connected to the conversion element;
An intrinsic semiconductor region having a gate connected to a drive wiring and having a lower impurity concentration than the first region, the second region, and the first region and the second region, and between the first region and the second region And a third region in which the orthogonal projection of the gate is located, and one of the first region and the second region is connected to one of a source and a drain of the first thin film transistor. Two thin film transistors;
A detection device comprising:
The polycrystalline semiconductor layer includes a fourth region having a lower impurity concentration than the first region and the second region between the first region and the third region, the second region, and the third region. And a fifth region having a lower impurity concentration than the first region and the second region.
前記検出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、
を具備する検出システム。 The detection device according to any one of claims 1 to 9,
Signal processing means for processing a signal from the detection device;
Recording means for recording a signal from the signal processing means;
Display means for displaying a signal from the signal processing means;
Transmission processing means for transmitting a signal from the signal processing means;
A detection system comprising:
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012140740A JP2013033945A (en) | 2011-06-28 | 2012-06-22 | Detection device and detection system |
PCT/JP2012/004090 WO2013001778A1 (en) | 2011-06-28 | 2012-06-25 | Detection apparatus and detection system |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011142998 | 2011-06-28 | ||
JP2011142998 | 2011-06-28 | ||
JP2012140740A JP2013033945A (en) | 2011-06-28 | 2012-06-22 | Detection device and detection system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013033945A true JP2013033945A (en) | 2013-02-14 |
Family
ID=47423700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012140740A Pending JP2013033945A (en) | 2011-06-28 | 2012-06-22 | Detection device and detection system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013033945A (en) |
WO (1) | WO2013001778A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016095430A1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | Thin film transistor, manufacturing method therefor, thin film transistor assembly, array substrate, and display device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0572555A (en) * | 1991-09-13 | 1993-03-26 | Seiko Epson Corp | Thin-film transistor |
JP3134910B2 (en) * | 1993-09-07 | 2001-02-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing semiconductor device and method for manufacturing integrated circuit for liquid crystal display |
JPH11307756A (en) * | 1998-02-20 | 1999-11-05 | Canon Inc | Photoelectric converter and radiation beam reader |
JP3421580B2 (en) * | 1998-06-22 | 2003-06-30 | 株式会社東芝 | Imaging device |
JP2001298663A (en) * | 2000-04-12 | 2001-10-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and its drive method |
-
2012
- 2012-06-22 JP JP2012140740A patent/JP2013033945A/en active Pending
- 2012-06-25 WO PCT/JP2012/004090 patent/WO2013001778A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016095430A1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | Thin film transistor, manufacturing method therefor, thin film transistor assembly, array substrate, and display device |
US10186616B2 (en) | 2014-12-19 | 2019-01-22 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Thin film transistor and method for manufacturing the same, thin film transistor assembly, array substrate and display apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013001778A1 (en) | 2013-01-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9521347B2 (en) | Radiation imaging apparatus and radiation imaging system | |
JP5978625B2 (en) | Radiation imaging apparatus, radiation imaging display system, and transistor | |
US8901562B2 (en) | Radiation imaging device, radiation imaging display system, and transistor | |
US7638772B2 (en) | Imaging apparatus and radiation imaging system | |
US9190437B2 (en) | Semiconductor detection apparatus capable of switching capacitance among different levels, and detection system including the apparatus | |
JP5328169B2 (en) | Imaging apparatus and radiation imaging system | |
JP2005175418A (en) | Photoelectric conversion apparatus | |
JP5757096B2 (en) | Radiation imaging apparatus and radiation imaging display system | |
TW200814309A (en) | Radiation imaging apparatus and radiation imaging system | |
US20130299711A1 (en) | Detection device, detection system, and method of manufacturing detection device | |
US8759785B2 (en) | Detection apparatus and radiation detection system | |
JP6530600B2 (en) | Radiation detection apparatus and radiation detection system | |
US8405039B2 (en) | Detection apparatus and radiation detection system | |
JP6265655B2 (en) | Detection device and detection system | |
JP2014225527A (en) | Detection device and detection system | |
US20140367581A1 (en) | Radiation image-pickup device and radiation image-pickup display system | |
US8481909B2 (en) | Detection apparatus and radiation detection system | |
US9093347B2 (en) | Detecting apparatus and detecting system | |
JP2013033945A (en) | Detection device and detection system | |
JP6164924B2 (en) | Detection device and detection system | |
JP2004303925A (en) | Substrate for imaging | |
US20130075621A1 (en) | Radiation detection apparatus and detection system including same | |
JP6282363B2 (en) | Detection device and detection system | |
JP2005101138A (en) | Radiation imager | |
JP2014225526A (en) | Detection device and detection system |