JP2013258315A5

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Publication number: JP2013258315A5
Application number: JP2012133858A
Authority: JP
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2032-06-13

Description

近年、例えば医療用途や非破壊検査用途等でのＸ線撮影装置では、放射線写真フィルムを介さずに、放射線に基づく画像を電気信号として得る撮像装置が開発されている。このような撮像装置では、各画素に、光電変換素子と、電界効果型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が配設されている。画素内に蓄積された信号電荷が、トランジスタを含む画素回路を用いて読み出されることにより、放射線量に基づく電気信号が得られる。

下部電極１１１は、例えばモリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）等のうちのいずれかよりなる単体、またはそれらのうちの２種以上を含む合金（例えばＭｏＡｌ等）により構成されている。尚、ここでは、下部電極１１１が、トランジスタ２２のソース（またはドレイン）に接続されており、この下部電極１１１側から信号電荷の取り出しがなされるようになっている。トランジスタ２２のドレイン（ソース）は、コンタクト部Ｃ２を介して信号線２１０（Ｌsig）に接続されている。但し、上部電極１１５側から信号電荷の取り出しを行う場合には、この下部電極１１１は、例えば基準電位供給用の電源配線等に接続され、電荷が排出されるようになっている。

下部配線層２１１ｂは、トランジスタ２２のゲート電極と同層に設けられた配線層である。ここでは、トランジスタ２２が、上述のようなデュアルゲート構造を有するため、この下部配線層２１１ｂが、図示しない下側ゲート電極と電気的に接続されたゲート配線層２１１ｂ１（第１のゲート配線層）と、上側ゲート電極２２０と電気的に接続されたゲート配線層２１１ｂ２（第２のゲート配線層）とを含んで構成されている。これらのゲート配線層２１１ｂ１，２１１ｂ２は、コンタクト部Ｃ１において電気的に接続されている。この下部配線層２１１ｂは、例えばトランジスタ２２の各ゲート電極と同様の材料（例えばモリブデン等）により構成され、幅は例えば６μｍ〜８μｍである。尚、下側ゲート電極は特に図示していないが、図４において、上側ゲート電極２２０と正対する領域に、半導体層を間にして設けられている。

光電変換素子２１の下部電極１１１は、上記のような上部配線層２１１ａとは異なる層に設けられている。ここでは、下部電極１１１が、上部配線層２１１ａが配設されている層よりも下層（基板１１０との間の層）に設けられている。詳細には、下部電極１１１は、下側のゲート配線層２１１ｂ１と同層に設けられ、例えばゲート配線２１１ｂ１と同様の材料により構成されている。

但し、この比較例では、光電変換素子１０１の下部電極１０１１が、上部配線層１０１３ａおよび信号線１０１２と同層に設けられている。図８（Ａ）に、本実施の形態の画素の断面構造、図８（Ｂ）に比較例の画素の断面構造についてそれぞれ示す。図８（Ｂ）に示したように、下部電極１０１１が、上部配線層１０１３ａおよび信号線１０１２と同層に配設された場合、下部電極１０１１および上部配線層１０１３ａの間の領域ｄ１００ａ、下部電極１０１１および信号線１０１２の間の領域ｄ１００ｂにおいて、容量結合が生じ易くなる。このため、領域ｄ１００ａ，ｄ１００ｂにおいて各配線間隔を所定の大きさ以上に確保する必要が生じる。従って、比較例のように、下部電極１０１１を上部配線層１０１３ａと同層に設けた場合、領域ｄ１００ａ，ｄ１００ｂの分だけ下部電極１０１１の形成領域Ｄｂが狭小となり、良好なフィルファクタ（受光有効領域／画素領域）が得られない。

また、この比較例では、読み出し制御線１０１３において、下部配線層１０１３ｂの一部が除去（分断）されていない構成となっている。このため、例えば図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、下部電極１０１１を、上部配線層１０１３ａと基板１０１１との間に設けた場合であっても、下部電極１０１１と下部配線層１０１３ｂ（ゲート配線層１０１３ｂ１，１０１３ｂ２）との間に容量結合が生じる。

例えば、図１０に示したように、下部電極１１１が、下部配線層２１１ｂのうちの上側のゲート配線層２１１ｂ２（図１０には図示せず）と同層に設けられていてもよい。このような場合であっても、読み出し制御線２１１において、上部配線層２１１ａと下部配線層２１１ｂとを積層し、これを電気的に接続することにより、読み出し制御線２１１の配線抵抗を低減することができる。また、下部配線層２１１ｂの一部を除去することにより、下部電極１１１と、上部配線層２１１ａおよび信号線２１０のそれぞれとの間において容量結合が生じにくくなるため、下部電極１１１の形成領域を拡大して、フィルファクタを改善することができる。よって、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

但し、本変形例では、画素２０Ｂにおいて、１つの光電変換素子２１と共に２つのトランジスタ２２Ａ，２２Ｂを有している。これら２つのトランジスタ２２Ａ，２２Ｂは、互いに直列に接続されている（一方のソースまたはドレインと他方のソースまたはドレインとが電気的に接続されている。また、各トランジスタ２２Ａ，２２Ｂにおけるゲートは読み出し制御線Ｌreadに接続されている。

このように、画素２０Ｂ内に直列接続された２つのトランジスタ２２Ａ，２２Ｂを設けた構成としてもよく、この場合にも、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。

このようなアクティブ型の画素２０Ｃ，２０Ｄを有する撮像装置においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。