JP2014225524A - Method for manufacturing detection device, detection device, and detection system - Google Patents
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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の製造方法、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 manufacturing method, a detection apparatus, and a detection system that are applied to a medical diagnostic imaging apparatus, a nondestructive inspection apparatus, an analysis apparatus using radiation, and the like.
近年、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、フォトダイオード等の放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、を組み合わせた画素のアレイ(画素アレイ)を有する検出装置にも利用されている。従来の検出装置として、特許文献1には、基板の上に配置されたスイッチ素子と、スイッチ素子の上に配置されスイッチ素子と電気的に接続された変換素子と、基板及びスイッチ素子と変換素子との間に配置された層間絶縁層と、を含む検出装置が開示されている。また、特許文献1の変換素子は、スイッチ素子と電気的に接続された画素電極と、画素電極と対向して配置された対向電極と、画素電極と対向電極との間に配置された半導体部と、画素電極と半導体部との間に配置された不純物半導体部と、を有する。この画素電極は、残像低減のための光の照射の効率化等のため、多結晶化された透明導電性酸化物が用いられ、更に、特許文献1の変換素子には、半導体部と画素電極との密着性を向上させるバッファー層を設けてもよいことが開示されている。 In recent years, thin-film semiconductor manufacturing technology has been applied to detection devices having an array of pixels (pixel array) in which a switch element such as a TFT (thin film transistor) and a conversion element that converts radiation or light such as a photodiode into a charge are combined. It's being used. As a conventional detection device, Patent Document 1 discloses a switch element disposed on a substrate, a conversion element disposed on the switch element and electrically connected to the switch element, a substrate, the switch element, and the conversion element. And a detection device including an interlayer insulating layer disposed between the two. In addition, the conversion element of Patent Document 1 includes a pixel electrode electrically connected to the switch element, a counter electrode disposed to face the pixel electrode, and a semiconductor portion disposed between the pixel electrode and the counter electrode. And an impurity semiconductor portion disposed between the pixel electrode and the semiconductor portion. For this pixel electrode, a polycrystallized transparent conductive oxide is used for the purpose of improving the efficiency of light irradiation for reducing afterimages, etc. Further, the conversion element of Patent Document 1 includes a semiconductor portion and a pixel electrode. It is disclosed that a buffer layer may be provided to improve the adhesion to the substrate.
多結晶化された透明導電性酸化物を用いた画素電極では、その表面に凹凸が生じるおそれがある。この凹凸により、不純物半導体部に不良が発生し、不良に起因する暗電流の影響が生じるおそれがある。特許文献1では、画素電極に非晶質の透明導電性酸化物を用いることにより、画素電極の表面の凹凸が低減されることが開示されている。しかしながら、非晶質の透明導電性酸化物を用いた画素電極は、多結晶化された透明導電性酸化物を用いた画素電極に比べて比抵抗が高くなる。それにより、変換素子で発生した電荷又はその電荷に応じた信号を、スイッチ素子を介して転送する際に必要な時間が長くなるおそれがある。そこで、本願発明では、暗電流の影響及び信号の転送に要する時間の増大を抑制することが可能な検出装置を提供することを課題とする。 In the pixel electrode using the polycrystallized transparent conductive oxide, the surface may be uneven. Due to the unevenness, a defect occurs in the impurity semiconductor portion, and there is a possibility that the influence of dark current due to the defect may occur. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260 discloses that the surface irregularity of the pixel electrode is reduced by using an amorphous transparent conductive oxide for the pixel electrode. However, a pixel electrode using an amorphous transparent conductive oxide has a higher specific resistance than a pixel electrode using a polycrystallized transparent conductive oxide. As a result, there is a possibility that the time required for transferring the charge generated in the conversion element or a signal corresponding to the charge through the switch element becomes long. Therefore, an object of the present invention is to provide a detection device capable of suppressing the influence of dark current and an increase in time required for signal transfer.
本発明の検出装置の製造方法は、基板の上に、画素電極と、不純物半導体部と、半導体部と、を前記基板側から順に有する変換素子を含む検出装置の製造方法であって、前記不純物半導体部となる不純物半導体膜のうち前記画素電極となる透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1領域における不純物の濃度が、前記不純物半導体膜のうち前記第1領域よりも後に成膜された第2領域における不純物の濃度より低くなるように、前記透明導電性酸化物を覆って前記不純物半導体膜を成膜する工程を含む。また、本発明の検出装置の製造方法は、基板の上に、画素電極と、不純物半導体部と、半導体部と、を前記基板側から順に有する変換素子を含む検出装置の製造方法であって、前記画素電極となる透明導電性酸化物に接して成膜された第1不純物半導体膜に、前記第1不純物半導体膜と同じ極性の第2不純物半導体膜を成膜することにより、前記透明導電性酸化物を覆って前記不純物半導体部となる不純物半導体膜を成膜する工程を含み、第1不純物半導体膜の不純物の濃度が、前記第2不純物半導体膜の不純物の濃度より低いことを特徴とする。 The manufacturing method of the detection device of the present invention is a manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate, The impurity concentration in the first region including the portion in contact with the transparent conductive oxide serving as the pixel electrode in the impurity semiconductor film serving as the semiconductor portion is formed after the first region in the impurity semiconductor film. A step of forming the impurity semiconductor film so as to cover the transparent conductive oxide so as to be lower than the concentration of impurities in the second region; The manufacturing method of the detection device of the present invention is a manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate, By forming a second impurity semiconductor film having the same polarity as the first impurity semiconductor film on the first impurity semiconductor film formed in contact with the transparent conductive oxide to be the pixel electrode, the transparent conductivity Including a step of forming an impurity semiconductor film to be the impurity semiconductor portion so as to cover the oxide, wherein the impurity concentration of the first impurity semiconductor film is lower than the impurity concentration of the second impurity semiconductor film. .
また、本発明の検出装置は、上記の製造方法によって検出された検出装置であり、本発明の検出システムは、前記検出装置と、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。 The detection device of the present invention is a detection device detected by the above manufacturing method, and the detection system of the present invention includes the detection device, signal processing means for processing a signal from the detection device, and the signal Recording means for recording a signal from the processing means, display means for displaying the signal from the signal processing means, and transmission processing means for transmitting the signal from the signal processing means .
本願発明により、暗電流の影響及び信号の転送に要する時間の増大を抑制することが可能な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 capable of suppressing the influence of dark current and an increase in time required for signal transfer.
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、本明細書では、放射性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、放射線に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 this specification, in addition to α-rays, β-rays, γ-rays, etc., which are beams produced by particles (including photons) emitted by radioactive decay, beams having the same or higher energy, such as X-rays, Particle rays and cosmic rays are also included in the radiation.
(第1の実施形態)
先ず、図1(a)及び(b)を用いて第1の実施形態に係る検出装置について説明する。図1(a)は検出装置を構成する1画素の平面模式図であり、図1(b)は図1(a)のA−A’における断面模式図である。なお、図1(a)では、簡便化の為、変換素子については画素電極のみを示している。
(First embodiment)
First, the detection apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a schematic plan view of one pixel constituting the detection device, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. In FIG. 1A, for the sake of simplicity, only the pixel electrode is shown as the conversion element.
本発明の検出装置は、基板100の上に画素11が複数配置されている。1つの画素11は、図1(a)及び(b)に示すように、放射線又は光を電荷に変換する変換素子12と、変換素子12の電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子であるTFT(薄膜トランジスタ)13とを含む。本実施形態では、変換素子12として非晶質シリコンのPIN型フォトダイオードを用いている。変換素子12は、ガラス基板等の絶縁性の基板100の上に設けられたTFT13の上に、有機材料からなる層間絶縁層120を挟んで積層されて配置されている。層間絶縁層120は、複数のスイッチ素子である複数のTFT13を覆うように配置されている。なお、図1(b)に示すように、層間絶縁層120の表面は、無機材料からなる被覆部材121と画素電極122により覆われている。
In the detection device of the present invention, a plurality of
TFT13は、基板100の上に、基板側から順に配置された、制御電極131と、絶縁層132と、半導体層133と、半導体層133よりも不純物濃度の高い不純物半導体層134と、第1主電極135と、第2主電極136と、を含む。不純物半導体層134はその一部領域で第1主電極135及び第2主電極136と接しており、その一部領域と接する半導体層133の領域の間の領域が、TFTのチャネル領域となる。制御電極131は制御配線15と電気的に接続されており、第1主電極135は信号配線16と電気的に接続されており、第2主電極136は変換素子12の画素電極122と電気的に接続されている。なお、本実施形態では第1主電極135と第2主電極136と信号配線16とは、同じ導電層で一体的に構成されており、第1主電極135が信号配線16の一部をなしている。保護層137はTFT13、制御配線15、及び信号配線16を覆うように設けられている。本実施形態では、スイッチ素子として非晶質シリコンを主材料とした半導体層133及び不純物半導体層134を用いた逆スタガ型のTFTを用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、多結晶シリコンを主材料としたスタガ型のTFTを用いたり、有機TFT、酸化物TFT等を用いたりすることができる。
The TFT 13 includes a
層間絶縁層120は、複数のTFT13を覆うように、基板100と後述する変換素子12の画素電極122との間に配置されており、コンタクトホールを有している。変換素子12の画素電極122とTFT13の第2主電極136とが、層間絶縁層120に設けられたコンタクトホールにおいて、電気的に接続される。
The
変換素子12は、層間絶縁層120の上に、層間絶縁層側(基板側)から順に配置された、画素電極122と、第1導電型の不純物半導体部123と、半導体部125と、第2導電型の不純物半導体部126と、対向電極127と、を含む。画素電極122には、残像低減のための光の照射の効率化等のため、及び、低抵抗化のため、多結晶化された透明導電性酸化物が用いられる。残像低減のための光を照射するための光源(不図示)は、基板100の画素11が配置された表面と対向する表面側に備えられ得る。本実施形態では、透明導電性酸化物としてITOを用いるが、本発明はそれに限定されるものではなく、光源から出射される光に対して20%以上の透過率を有するものであればよく、ITOの他に、ZnO、SnO2、CuAlO2等が好適に用いられる。第1導電型の不純物半導体部123は、第1導電型の極性を示し、半導体部124及び第2導電型の不純物半導体部126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部126は、第2導電型の極性を示し、第1導電型の不純物半導体部123及び半導体部124よりも第2導電型の不純物の濃度が高いもので、本発明の他の不純物半導体部に相当する。第1導電型と第2導電型とは互いに異なる極性の導電型であり、本実施形態では第1導電型がn型、第2導電型はp型である。ただし、本発明はそれに限定されるものではなく、第1導電型がp型、第2導電型はn型であってもよい。変換素子12の対向電極127には電極配線14が電気的に接続される。変換素子12の画素電極122は層間絶縁層120に設けられたコンタクトホールにおいて、TFT13の第2主電極136と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部123、半導体部125、第2導電型の不純物半導体部126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部123、半導体部125、第2導電型の不純物半導体部126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。対向電極127は、画素電極122と対向して配置され、電極配線14と電気的に接続される。なお、本実施形態では、層間絶縁層120の表面が、画素電極122と無機材料からなる被覆部材121とで覆われている。そのため、不純物半導体部123となる不純物半導体膜をCVD法、蒸着法、スパッタリング法等により成膜する際に、層間絶縁層120の表面の露出が抑制される。そのため、不純物半導体部123への有機材料の混入が低減できる。また、本実施形態では、不純物半導体部123、半導体部125、及び不純物半導体部126が、画素電極122とで層間絶縁層120の表面を覆う被覆部材121の上で画素ごとに分離または除去されている。その分離または除去の際、被覆部材121がエッチングストッパー層として働くこととなる。そのため、層間絶縁層120がドライエッチングのスピーシーズに晒されることなく、有機材料による変換素子への汚染を抑制することが可能となる。そして、電極配線14、変換素子12、及び、被覆部材121を覆うように、パッシベーション層128が設けられている。
The
次に、図2〜図3を用いて、第1の実施形態における検出装置の製造方法について説明する。特に画素電極122を形成する工程からは、マスクパターンとプロセス中の断面図を用いて詳しく説明する。なお、図2(a),図2(c),図3(a),図3(c)は、それぞれ図1(a)のA−A’に対応する位置の各工程における断面模式図である。図2(b),図2(d),図3(b),図3(d)は、それぞれ図1(a)の画素において、各工程で使用されるフォトマスクのマスクパターンの平面模式図である。
Next, the manufacturing method of the detection apparatus in 1st Embodiment is demonstrated using FIGS. In particular, the process of forming the
まず、絶縁性の基板100の上に、TFT13が設けられており、TFT13を覆うように保護膜が成膜される。そして、TFT13及び保護膜を覆うように、スピナー等の塗布装置を用いて、感光性を有する有機絶縁材料であるアクリル樹脂を層間絶縁膜として成膜する。感光性を有する有機材料としては、他にもポリイミド樹脂等が使用可能である。そして、所望のマスクを用いて、露光、現像処理により、コンタクトホールを備えた保護層137及び層間絶縁層120が形成される。次に、図2(a)に示す工程では、層間絶縁層120を覆うように、導電膜を成膜する。そして、図2(b)に示すマスクを用いて導電膜をエッチングして、変換素子の画素電極122を形成する。なお、本実施形態では、導電膜としてITOからなる非晶質な透明導電性酸化物膜を用いており、図2(b)に示すマスクを用いて透明導電性酸化物膜をウエットエッチングし、アニール処理により多結晶化して、変換素子の画素電極122を形成している。更に、フッ酸系のエッチング液を用いてウエットエッチングを行い、画素電極122の表面酸化物の除去を行ってもよい。
First, the
次に、図2(c)に示す工程では、層間絶縁層120及び画素電極122を覆うように、窒化シリコン膜や酸化シリコン等の無機材料からなる絶縁膜をプラズマCVD法により成膜する。そして、図2(d)に示すマスクを用いて絶縁膜をエッチングして、層間絶縁層120の表面のうち画素電極122で覆われていない領域を覆うように、被覆部材121を形成する。これにより、層間絶縁層120は、被覆部材121と画素電極122によって、表面が覆われることとなる。なお、本実施形態では、無機絶縁材料を用いて被覆部材121を形成する例を示したが、本発明はそれに限定されるものではなく、表面を覆うことができる無機膜であればよい。例えば、被覆部材121のうち、画素電極122及び不純物半導体部123と接する領域を無機絶縁材料で形成し、その他の領域をITO、Al、Cu等の無機導電材料で形成してもよい。また、本実施形態では、層間絶縁層120のコンタクトホールにおいて、保護層137の段差及び層間絶縁層120の段差を覆うように、被覆部材121が形成されている。これにより、第2主電極136や保護層137が、エッチングに晒されることを抑制し、第2主電極136や保護層137を保護することが可能となる。
Next, in the step shown in FIG. 2C, an insulating film made of an inorganic material such as a silicon nitride film or silicon oxide is formed by plasma CVD so as to cover the
次に、図3(a)に示す工程では、被覆部材121及び画素電極122を覆うように、第1導電型の不純物半導体膜123’として、5価の元素であるリンを不純物として混入したn型の非晶質シリコンの膜をプラズマCVD法により成膜する。具体的には、主原料ガスとしてのSiH4と、副原料ガスとしてのPH3と、希釈ガスとしてのH2と、を使用するプラズマCVD装置を使用する。ここで、第1導電型の不純物半導体膜123’の成膜時に、透明導電性酸化物の表面が還元され、透明導電性酸化物の表面に凹凸が生成され得る。この凹凸が大きくなり過ぎると、成膜される不純物半導体膜123’に欠陥等の不良が発生し、不良に起因する暗電流の影響が生じるおそれがある。そこで、透明導電性酸化物の表面を還元するエネルギーを抑制するように、不純物半導体膜123’の成膜を行う。透明導電性酸化物の表面を還元するエネルギーを抑制するように不純物半導体膜123’の成膜を行うと、不純物半導体膜123’中の不純物であるリンの濃度が低くなる。つまり、不純物半導体部123となる不純物半導体膜123’のうち透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1領域における不純物の濃度が、透明導電性酸化物の表面の還元を抑制できるエネルギーで形成された、低いことが望ましい。ただし、そのような不純物半導体膜123’の成膜を不純物半導体部123に対して全域で行ってしまうと、不純物半導体部123全域で不純物の濃度が低いものとなり、PIN型フォトダイオードの逆バイアス時の逆方向飽和電流、すなわち暗電流が増大する。また、不純物半導体部123の不純物の濃度が低いと、不純物半導体部123の比抵抗が増大してしまう。そのため、不純物半導体部123全域で見た際には、十分な不純物の濃度が確保されていることが望ましい。そこで、不純物半導体膜123’のうち第1領域よりも後に成膜された第2領域における不純物の濃度は、暗電流の増大及び比抵抗の増大を抑制できるように高いものであることが望ましい。すなわち、不純物半導体膜123’のうち透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1領域における不純物の濃度が、第1領域よりも後に成膜された第2領域における不純物の濃度より低くなるように、不純物半導体膜123’を成膜することが望ましい。主原料ガスと、副原料ガスと、希釈ガスと、を使用するCVD法でこのような不純物半導体膜123’を成膜する第1の例は、第1領域を成膜する際の主原料ガスの分圧を、第2領域を成膜する際の主原料ガスの分圧よりも高くする。第2の例は、成膜温度を制御することが挙げられる。具体的には、第1領域を成膜する際の成膜温度を、第2領域を成膜する際の成膜温度より低くする。第1の例と第2の例では、不純物半導体膜の成膜レートが高まり、透明導電性酸化物が成膜中に露出している時間を短くすることができ、透明導電性酸化物の表面の還元を抑制することが可能となる。第3の例は、CVD法で第1領域を成膜する際にCVD装置のアノード電極とカソード電極の間に投入する電力(RFパワー)を、第2領域を成膜する際に投入する電力よりも低くする。なお、本実施形態では、CVD装置としてプラズマCVD装置を用いている。第2の例と第3の例では、主原料ガスであるSiH4、副原料ガスであるPH3、希釈ガスであるH2、又は、それらを基に生成された各種イオンを介して、透明導電性酸化物の表面に与えられるエネルギーが低くなる。それにより、透明導電性酸化物の表面の還元を抑制することが可能となる。このように不純物半導体膜123’を成膜する上記条件の制御を行うことにより、第1領域における不純物の濃度が低く、第1領域よりも後に成膜された第2領域における不純物の濃度が高くなるような、不純物半導体膜123を成膜することが可能となる。ここで、第1領域の第1導電型の不純物であるリンの濃度は、SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)解析で1.0×1021[atoms/cc]未満が望ましい。この場合、第1領域の電気伝導度は、5.0×10−4[(Ωcm)−1]未満となり、活性化エネルギーが0.3[eV]未満となる。また、不純物の濃度と非晶質シリコン中の水素の濃度には相関があるため、第1領域の水素の濃度はSIMS解析で1.0×1022[atoms/cc]以上となる。また、第2領域のリンの濃度は、SIMS解析で1.0×1021[atoms/cc]以上が望ましい。この場合、第2領域の電気伝導度は5.0×10−4[(Ωcm)−1]以上となり、第2領域の活性化エネルギーが1.0×1022[eV]以上となり、第2領域の水素の濃度は1.0×1022[atoms/cc]未満となる。第1〜3の例に挙げた条件の制御は、徐々に行われてもよく、また、ある時点で瞬時に行われてもよい。すなわち、不純物半導体膜123’の不純物の濃度は、徐々に変化してもよく、また、急峻に変化してもよい。急峻に変化した場合、不純物半導体膜は多層構造となり、例えば図4に示すような、第1不純物半導体層123aと第2不純物半導体層124によって不純物半導体部が構成される。この場合、まず、画素電極122となる透明導電性酸化物に接して第1不純物半導体層123aとなる第1不純物半導体膜を成膜する。次に、第1不純物半導体膜に、第1不純物半導体膜と同じ極性の第2不純物半導体膜を成膜することにより、透明導電性酸化物を覆って前記不純物半導体部となる不純物半導体膜が成膜されることとなる。
Next, in the step shown in FIG. 3A, n in which phosphorus, which is a pentavalent element, is mixed as an impurity as the first conductivity type
図3(a)に戻り、不純物半導体膜123’に続き、非晶質シリコン膜からなる半導体膜125’と、第2導電型の不純物半導体膜126’として3価の元素であるボロンを不純物として混入した非晶質シリコン膜と、をプラズマCVD法によりこの順に成膜する。
Returning to FIG. 3A, following the
次に、不純物半導体膜126’を覆うように、スパッタリング法により電極配線14となるAl等の導電膜を成膜する。そして、図3(b)に示すマスクを用いて導電膜をウエットエッチングして、電極配線14を形成する。
Next, a conductive film such as Al to be the
なお、不純物半導体膜123’の成膜に際して、層間絶縁層120が被覆部材121と画素電極122によって覆われていない場合、層間絶縁層120がプラズマに晒されてしまう。有機材料からなる層間絶縁層120がこのプラズマに晒されると、有機材料が飛散して不純物半導体膜123’に混入する場合がある。そこで、本実施形態では、層間絶縁層120を被覆部材121と画素電極122とで覆い、不純物半導体膜123’の成膜時に層間絶縁層120の表面が露出しない構造としている。それにより、有機材料が飛散して不純物半導体膜123’へ混入することを防止することができる。
Note that when the
次に、図3(c)に示す工程では、不純物半導体膜126’及び電極配線14を覆うように、スパッタリング法により透明導電性酸化物の膜を成膜する。次に、図3(d)に示すマスクを用いて透明導電性酸化物の膜をウエットエッチングして、変換素子12の対向電極127を形成する。そして、同じ図3(d)に示すマスクを用いて不純物半導体膜126’と半導体膜125’と不純物半導体膜123’とをドライエッチングにより除去することにより、1画素ごとに変換素子12を素子分離する。素子分離された変換素子12には、不純物半導体部126、半導体部125、不純物半導体部123が形成される。このドライエッチングによる画素分離は、被覆部材121の上で行われる。その為、被覆部材121がエッチングストッパー層として機能し、ドライエッチングのスピーシーズに層間絶縁層120が晒されることなく、有機材料による各層への汚染を防止することが可能となる。また、画素電極122は不純物半導体部123によって覆われた形状となる。そのため、画素電極122と半導体層124と直接接続するショットキー接続を持たない構成となる。なお、本実施形態では、対向電極126の材料として透明導電性酸化物を用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、導電膜であればよい。例えば、変換素子として放射線を直接電荷に変換する素子を用いる場合には、Al等の放射線を透過しやすい導電膜を用いることができる。そして、変換素子12及び被覆部材121を覆うように、パッシベーション層128を形成し、図1(b)に示す構成が得られる。
Next, in the step shown in FIG. 3C, a transparent conductive oxide film is formed by sputtering so as to cover the
(第2の実施形態)
次に、図5(a)及び(b)を用いて第2の実施形態に係る検出装置について説明する。図5(a)は検出装置を構成する1画素の平面模式図であり、図5(b)は図5(a)のB−B’における断面模式図である。なお、図5(a)では、簡便化の為、変換素子については画素電極のみを示している。なお、先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, a detection apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5A is a schematic plan view of one pixel constituting the detection device, and FIG. 5B is a schematic cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. In FIG. 5A, for the sake of simplicity, only the pixel electrode is shown as the conversion element. In addition, the same thing as what was demonstrated in previous embodiment attaches | subjects the same number, and omits detailed description.
本実施形態では、図4に示す第1の実施形態の構成に加えて、画素電極122の表面の一部の上に、金属部材129が設けられている。金属部材129は、不純物半導体部の第2領域である、第2不純物半導体層124と、画素電極122と、に直接接するように配置されている。第1の実施形態でも説明した通り、透明導電性酸化物の表面の還元を抑制するために、不純物半導体部の第1領域である第1不純物半導体層123aの不純物の濃度を低くすると、キャリアの移動度が低下し得る。そこで本実施形態では、第1領域よりも不純物濃度の高い第2領域である第2不純物半導体層124が、画素電極122に接して備えられた金属部材129に直接接するように、設けられている。これにより、第1不純物半導体層123aによるキャリアの移動度の低下を抑制できる。また、金属部材129に使用される金属材料は、一般的に、不純物の濃度の高い不純物半導体層に対する密着性や、不純物半導体膜の成膜に対する耐久性が透明導電性酸化物より高いため、より特性の安定した変換素子が得られることとなる。金属部材129の材料としては、Al,Cu,Mo,Wやその合金、或いは複数の材料を積層したものを用いることができるが、本実施形態では、不純物半導体層124と抵抗性接続可能なMoを用いている。
In the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 4, a
次に、図6(a)〜(f)を用いて、第2の実施形態における検出装置の製造方法について説明する。なお、第1の実施形態で説明したものと同じ工程については、詳細な説明は割愛する。特に、画素電極122を形成する工程までは図2(a)及び(b)を用いて説明したものと、被覆部材121及び第1領域を形成した後の工程は図3(a)〜(d)を用いて説明したものと、それぞれ同様であるため、それ以外の工程について説明する。なお、図6(a),図6(c),図6(e)は、それぞれ図5(a)のB−B’に対応する位置の各工程における断面模式図である。図6(b),図6(d),図6(f)は、それぞれ図5(a)の画素において、各工程で使用されるフォトマスクのマスクパターンの平面模式図である。
Next, the manufacturing method of the detection apparatus in 2nd Embodiment is demonstrated using Fig.6 (a)-(f). Detailed description of the same steps as those described in the first embodiment is omitted. In particular, the steps described with reference to FIGS. 2A and 2B up to the step of forming the
図6(a)に示す工程では、図2(a)のように形成された層間絶縁層120及び画素電極122を覆うように、第1導電型の不純物半導体膜123’aとして、5価の元素であるリンを不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマCVD法により成膜する。不純物半導体膜123’aの成膜の条件は、第1の実施形態の不純物半導体膜123’の第1領域又は第1不純物半導体膜123’と同様である。次に、同じ図6(b)に示すマスクを用いて不純物半導体膜123’aをドライエッチングにより除去し、第1不純物半導体層123aを形成する。
In the step shown in FIG. 6A, a pentavalent
次に、図6(c)に示す工程では、層間絶縁層120、画素電極122、及び、第1不純物半導体層123aを覆うように、スパッタリング法によりMoを含む金属膜を成膜する。そして、図6(d)に示すマスクを用いて金属膜をウエットエッチングし、金属部材129を形成する。
Next, in a process illustrated in FIG. 6C, a metal film containing Mo is formed by a sputtering method so as to cover the
次に、図6(e)に示す工程では、層間絶縁層120、画素電極122、第1不純物半導体層123a、及び、金属部材129aを覆うように、窒化シリコン膜や酸化シリコン等の一般的な無機材料からなる絶縁膜をプラズマCVD法により成膜する。そして、図6(f)に示すマスクを用いて絶縁膜をエッチングして、層間絶縁層120の表面のうち画素電極122で覆われていない領域を覆うように、被覆部材121を形成する。その後、画素電極122、第1不純物半導体層123a、金属部材129a、及び、被覆部材121を覆うように、第1導電型の不純物半導体膜124’として、5価の元素であるリンを不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマCVD法により成膜する。不純物半導体膜124’の成膜の条件は、第1の実施形態の不純物半導体膜123’の第2領域又は第2不純物半導体膜124’と同様である。これにより、画素電極122の透明導電性酸化物に接する金属部材129に接するように、不純物半導体層の第2領域となる不純物半導体膜124’が成膜される。その後、図3(a)〜(d)を用いて説明した半導体膜125’を成膜する以降の工程と同様の工程を行い、図5(b)に示す構成が得られる。
Next, in the step shown in FIG. 6E, a common material such as a silicon nitride film or silicon oxide is formed so as to cover the
(第3の実施形態)
次に、図7(a)及び(b)を用いて第3の実施形態に係る検出装置について説明する。図7(a)は検出装置を構成する1画素の平面模式図であり、図7(b)は図7(a)のC−C’における断面模式図である。なお、図7(a)では、簡便化の為、変換素子については画素電極のみを示している。なお、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。
(Third embodiment)
Next, a detection apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7A is a schematic plan view of one pixel constituting the detection device, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along CC ′ in FIG. In FIG. 7A, only the pixel electrode is shown as the conversion element for the sake of simplicity. In addition, the same thing as what was demonstrated in 1st Embodiment is provided with the same number, and detailed description is omitted.
本実施形態では、図1(a)及び(b)に示す第1の実施形態の半導体部125に替えて、半導体膜125’をそのまま半導体部として用いている。また、第2導電型の不純物半導体部127に替えて、不純物半導体膜126’をそのまま第2導電型の不純物半導体部として用いている。すなわち、変換素子12の半導体部及び第2導電型の不純物半導体部が、画素毎に分離されていない構成となっている。
In the present embodiment, the
次に、図8(a)〜(f)を用いて、第3の実施形態における検出装置の製造方法について説明する。なお、第1の実施形態で説明したものと同じ工程については、詳細な説明は割愛する。特に、画素電極122及び被覆部材121を形成する工程までは図2(a)〜(d)を用いて説明したもの同様であるため、それ以外の工程について説明する。なお、図8(a),図8(c),図8(e)は、それぞれ図7(a)のC−C’に対応する位置の各工程における断面模式図である。図8(b),図8(d),図8(f)は、それぞれ図7(a)の画素において、各工程で使用されるフォトマスクのマスクパターンの平面模式図である。
Next, the manufacturing method of the detection device in the third embodiment will be described with reference to FIGS. Detailed description of the same steps as those described in the first embodiment is omitted. In particular, the steps up to forming the
図8(a)に示す工程では、第1の実施形態と同様に、被覆部材121及び画素電極122を覆うように、第1導電型の不純物半導体膜123’として、5価の元素であるリンを不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマCVD法により成膜する。そして、図8(b)に示すマスクを用いて不純物半導体膜123’をドライエッチングにより除去することにより、1画素ごとに分離された第1導電型の不純物半導体部123を形成する。
In the step shown in FIG. 8A, similarly to the first embodiment, phosphorus, which is a pentavalent element, is formed as the first conductivity type
次に、図8(c)に示す工程では、不純物半導体部123及び被覆部材121を覆うように、非晶質シリコン膜からなる半導体膜125’ をプラズマCVD法によりこの順に成膜する。続いて、第2導電型の不純物半導体膜126’として3価の元素であるボロンを不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマCVD法により成膜する。次に、不純物半導体膜126’を覆うように、スパッタリング法により電極配線14となるAl等の導電膜を成膜する。そして、図8(d)に示すマスクを用いて導電膜をウエットエッチングして、電極配線14を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8C, a
次に、図8(e)に示す工程では、不純物半導体膜126’及び電極配線14を覆うように、スパッタリング法により透明導電性酸化物の膜を成膜する。次に、図3(d)に示すマスクを用いて透明導電性酸化物の膜をウエットエッチングして、変換素子12の対向電極127を形成する。そして、不純物半導体膜126’及び対向電極127を覆うように、パッシベーション層128を形成し、図7(b)に示す構成が得られる。なお、本実施形態では、対向電極127を画素毎に分離したが、それに限定されるものではなく、対向電極127は画素毎に分離されていなくてもよい。
Next, in the step shown in FIG. 8E, a transparent conductive oxide film is formed by a sputtering method so as to cover the
(応用実施形態)
次に、図9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に含まれる各変換素子に入射する。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。
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
11 画素
12 変換素子
13 スイッチ素子
14 電極配線
15 制御配線
16 信号配線
100 基板
120 層間絶縁層
121 被覆部材
122 画素電極
123’ 第1導電型の不純物半導体膜
125’ 半導体膜
126’ 第2導電型の不純物半導体膜
127 対向電極
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記不純物半導体部となる不純物半導体膜のうち前記画素電極となる透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1領域における不純物の濃度が、前記不純物半導体膜のうち前記第1領域よりも後に成膜された第2領域における不純物の濃度より低くなるように、前記透明導電性酸化物を覆って前記不純物半導体膜を成膜する工程を含む、検出装置の製造方法。 A manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate,
The impurity concentration in the first region including the portion in contact with the transparent conductive oxide serving as the pixel electrode in the impurity semiconductor film serving as the impurity semiconductor portion is formed after the first region in the impurity semiconductor film. A method for manufacturing a detection device, comprising: forming the impurity semiconductor film so as to cover the transparent conductive oxide so as to be lower than the concentration of impurities in the second region.
前記第1領域を成膜する際の成膜温度が、前記第2領域を成膜する際の成膜温度より低いことを特徴とする請求項1に記載の検出装置の製造方法。 The film forming step is performed by a CVD method using a main source gas, a sub source gas, and a dilution gas,
The method for manufacturing a detection device according to claim 1, wherein a film formation temperature when forming the first region is lower than a film formation temperature when forming the second region.
前記第1領域を成膜する際のCVD装置のアノード電極とカソード電極の間に投入する電力が、前記第2領域を成膜する際の前記CVD装置のアノード電極とカソード電極の間に投入する電力よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の検出装置の製造方法。 The film forming step is performed by a CVD method using a main source gas, a sub source gas, and a dilution gas,
The electric power supplied between the anode electrode and the cathode electrode of the CVD apparatus when forming the first region is supplied between the anode electrode and the cathode electrode of the CVD device when forming the second region. The method of manufacturing a detection apparatus according to claim 1, wherein the detection apparatus is lower than electric power.
前記第1領域を成膜する際の前記主原料ガスの分圧が、前記第2領域を成膜する際の前記主原料ガスの分圧よりも高いことを特徴とする請求項1に記載の検出装置の製造方法。 The film forming step is performed by a CVD method using a main source gas, a sub source gas, and a dilution gas,
2. The partial pressure of the main source gas when forming the first region is higher than a partial pressure of the main source gas when forming the second region. A method for manufacturing a detection device.
主原料ガスと、副原料ガスと、希釈ガスと、を使用するCVD法で、前記画素電極となる透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1領域を成膜した後に第2領域を成膜することによって、前記不純物半導体部となる不純物半導体膜を成膜する工程を含み、
前記第1領域を成膜する際の成膜温度が、前記第2領域を成膜する際の成膜温度より低いことを特徴とする検出装置の製造方法。 A manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate,
The second region is formed after the first region including the portion in contact with the transparent conductive oxide to be the pixel electrode is formed by the CVD method using the main source gas, the auxiliary source gas, and the dilution gas. A step of forming an impurity semiconductor film to be the impurity semiconductor portion,
A method for manufacturing a detection apparatus, wherein a film formation temperature when forming the first region is lower than a film formation temperature when forming the second region.
主原料ガスと、副原料ガスと、希釈ガスと、を使用するCVD法で、前記画素電極となる透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1領域を成膜した後に第2領域を成膜することによって、前記不純物半導体部となる不純物半導体膜を成膜する工程を含み、
前記第1領域を成膜する際のCVD装置のアノード電極とカソード電極の間に投入する電力が、前記第2領域を成膜する際のCVD装置のアノード電極とカソード電極の間に投入する電力よりも低いことを特徴とする検出装置の製造方法。 A manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate,
The second region is formed after the first region including the portion in contact with the transparent conductive oxide to be the pixel electrode is formed by the CVD method using the main source gas, the auxiliary source gas, and the dilution gas. A step of forming an impurity semiconductor film to be the impurity semiconductor portion,
The electric power supplied between the anode electrode and the cathode electrode of the CVD apparatus when forming the first region is the electric power supplied between the anode electrode and the cathode electrode of the CVD device when forming the second region The manufacturing method of the detection apparatus characterized by the above-mentioned.
主原料ガスと、副原料ガスと、希釈ガスと、を使用するCVD法で、前記画素電極となる透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1領域を成膜した後に第2領域を成膜することによって、前記不純物半導体部となる不純物半導体膜を成膜する工程を含み、
前記第1領域を成膜する際の前記主原料ガスの分圧が、前記第2領域を成膜する際の前記主原料ガスの分圧よりも高いことを特徴とする検出装置の製造方法。 A manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate,
The second region is formed after the first region including the portion in contact with the transparent conductive oxide to be the pixel electrode is formed by the CVD method using the main source gas, the auxiliary source gas, and the dilution gas. A step of forming an impurity semiconductor film to be the impurity semiconductor portion,
A method of manufacturing a detection device, wherein a partial pressure of the main source gas when forming the first region is higher than a partial pressure of the main source gas when forming the second region.
基板の上に形成された前記スイッチ素子と前記基板とを覆うように前記層間絶縁層となる有機絶縁材料の層間絶縁膜を成膜する工程と、
前記層間絶縁膜の前記スイッチ素子に応じた領域にコンタクトホールを形成して前記層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層を覆うように無機材料からなる被覆部材及び前記画素電極を形成する工程と、
を更に含み、
前記不純物半導体膜は、前記被覆部材及び前記画素電極を覆うように成膜されることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の検出装置の製造方法。 The detection device includes a switch element disposed between the substrate and the pixel electrode, and an interlayer insulating layer disposed between the substrate and the switch element and the pixel electrode. The interlayer insulating layer is provided with a contact hole for electrically connecting the pixel electrode and the switch element,
Forming an interlayer insulating film of an organic insulating material to be the interlayer insulating layer so as to cover the switch element formed on the substrate and the substrate;
Forming a contact hole in a region corresponding to the switch element of the interlayer insulating film to form the interlayer insulating layer;
Forming a covering member made of an inorganic material and the pixel electrode so as to cover the interlayer insulating layer;
Further including
The method for manufacturing a detection device according to claim 1, wherein the impurity semiconductor film is formed so as to cover the covering member and the pixel electrode.
前記画素電極となる透明導電性酸化物に接して成膜された第1不純物半導体膜に、前記第1不純物半導体膜と同じ極性の第2不純物半導体膜を成膜することにより、前記透明導電性酸化物を覆って前記不純物半導体部となる不純物半導体膜を成膜する工程を含み、
第1不純物半導体膜の不純物の濃度が、前記第2不純物半導体膜の不純物の濃度より低いことを特徴とする検出装置の製造方法。 A manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate,
By forming a second impurity semiconductor film having the same polarity as the first impurity semiconductor film on the first impurity semiconductor film formed in contact with the transparent conductive oxide to be the pixel electrode, the transparent conductivity Forming an impurity semiconductor film that covers the oxide and becomes the impurity semiconductor portion;
A method for manufacturing a detection device, wherein an impurity concentration of the first impurity semiconductor film is lower than an impurity concentration of the second impurity semiconductor film.
主原料ガスと、副原料ガスと、希釈ガスと、を使用するCVD法で、前記画素電極となる透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1不純物半導体膜を成膜した後に第2不純物半導体膜を成膜することによって、前記不純物半導体部となる不純物半導体膜を成膜する工程を含み、
前記第1不純物半導体膜を成膜する際の成膜温度が、前記第2不純物半導体膜を成膜する際の成膜温度より低いことを特徴とする検出装置の製造方法。 A manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate,
A second impurity semiconductor is formed after forming a first impurity semiconductor film including a portion in contact with the transparent conductive oxide serving as the pixel electrode by a CVD method using a main source gas, a sub source gas, and a dilution gas. Forming an impurity semiconductor film to be the impurity semiconductor portion by forming a film,
A method for manufacturing a detection device, wherein a film formation temperature when forming the first impurity semiconductor film is lower than a film formation temperature when forming the second impurity semiconductor film.
主原料ガスと、副原料ガスと、希釈ガスと、を使用するCVD法で、前記画素電極となる透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1不純物半導体膜を成膜した後に第2不純物半導体膜を成膜することによって、前記不純物半導体部となる不純物半導体膜を成膜する工程を含み、
前記第1領域を成膜する際のCVD装置のアノード電極とカソード電極の間に投入する電力が、前記第2領域を成膜する際のCVD装置のアノード電極とカソード電極の間に投入する電力よりも低いことを特徴とする検出装置の製造方法。 A manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate,
A second impurity semiconductor is formed after forming a first impurity semiconductor film including a portion in contact with the transparent conductive oxide serving as the pixel electrode by a CVD method using a main source gas, a sub source gas, and a dilution gas. Forming an impurity semiconductor film to be the impurity semiconductor portion by forming a film,
The electric power supplied between the anode electrode and the cathode electrode of the CVD apparatus when forming the first region is the electric power supplied between the anode electrode and the cathode electrode of the CVD device when forming the second region The manufacturing method of the detection apparatus characterized by the above-mentioned.
主原料ガスと、副原料ガスと、希釈ガスと、を使用するCVD法で、前記画素電極となる透明導電性酸化物と接する箇所を含む第1不純物半導体膜を成膜した後に第2不純物半導体膜を成膜することによって、前記不純物半導体部となる不純物半導体膜を成膜する工程を含み、
前記第1不純物半導体膜を成膜する際の前記主原料ガスの分圧が、前記第2不純物半導体膜を成膜する際の前記主原料ガスの分圧よりも高いことを特徴とする検出装置の製造方法。 A manufacturing method of a detection device including a conversion element having a pixel electrode, an impurity semiconductor portion, and a semiconductor portion in order from the substrate side on a substrate,
A second impurity semiconductor is formed after forming a first impurity semiconductor film including a portion in contact with the transparent conductive oxide serving as the pixel electrode by a CVD method using a main source gas, a sub source gas, and a dilution gas. Forming an impurity semiconductor film to be the impurity semiconductor portion by forming a film,
The detection apparatus characterized in that a partial pressure of the main source gas when forming the first impurity semiconductor film is higher than a partial pressure of the main source gas when forming the second impurity semiconductor film. Manufacturing method.
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。 A detection device according to claim 18,
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:
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-
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