JP3788740B2 - Active matrix substrate and electromagnetic wave detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線等の放射線、可視光あるいは赤外光等の電磁波を検出する電磁波検出器、およびアクティブマトリクス基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、X線などの電磁波を感知して電荷(電子−正孔のペア)を発生する半導体膜、即ち電磁波導電性を有する半導体膜と画素電極(電荷収集電極)等からなる半導体センサーとを二次元状に配置するとともに、各画素電極にスイッチング素子を設けた二次元の電磁波検出器が知られている。この電磁波検出器では、各行毎にスイッチング素子を順次オンにして各列毎に上記電荷を読み出すようになっている。
【0003】
例えば、文献「D.L.Lee,et al., “A New Digital Detector for Projection Radiografy”,SPIE,2432,pp.237-249,1995」には、上記電磁波検出器に相当する二次元画像検出器についての具体的な構造や原理が記載されている。この二次元画像検出器の原理を図9を参照して説明する。
【0004】
電磁波導電性を示すSeから成る半導体膜101の上層には、共通となる単一のバイアス電極102が形成され、下層には複数の電荷収集電極103が形成されている。これら電荷収集電極103は、それぞれ電荷蓄積容量(Cs)104およびTFT素子(アクティブ素子)105に接続されている。なお、半導体膜101とバイアス電極102との間、および半導体膜101と電荷収集電極103との間には、電荷阻止層としてそれぞれ誘電層106、107が必要に応じて設けられる。また、108は絶縁基板であり、バイアス電極102には高圧電源109が接続される。
【0005】
このような二次元画像検出器では、X線などの電磁波が入射すると、半導体膜101内で電荷(電子−正孔のペア)が発生する。このとき、半導体膜101と電荷蓄積容量104とは、電気的に直列に接続された構造になっている。したがって、バイアス電極102にバイアス電圧を印加しておくと、半導体膜101で発生した電荷(電子−正孔のペア)はそれぞれ+電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量104に電荷が蓄積される仕組みになっている。
【0006】
電荷蓄積容量104に蓄積された電荷は、TFT素子105をオンにすることで外部に取り出すことができる。このように、二次元画像検出器では、電荷収集電極103、電荷蓄積容量104およびTFT素子105を二次元状に配置し、線順次に電荷を読み出していくことで検出対象である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
【0007】
一般に、電磁波導電性を有する半導体膜101としては、Se、CdTe、CdZnTe、PbI2 、HgI2 、SiGe、Si等が使用される。この中で、Se膜(特に非晶質のa−Se膜)は、低い暗電流(リーク電流)特性を有し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なことから、アクティブマトリクス基板110(図9参照)上に直接半導体膜101を形成する構造の電磁波検出器(特にX線検出器)に広く使用されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の電磁波検出器に用いるアクティブマトリクス基板110は、通常、ガラス基板を絶縁基板108とし、その上に金属膜(AlあるいはTaなど)、半導体膜(a−Siあるいはp−Siなど)、絶縁膜(SiNxやSiOx)を成膜して所定の形状にパターニングすることで、電気配線やTFT素子105などの要素部材が構成されている。
【0009】
しかしながら、例えば、ガラス基板を絶縁基板108としたアクティブマトリクス基板110上に、半導体膜101としてa−Se膜が成膜された電磁波検出器の場合、ガラス基板の熱膨張係数3〜8(×10-6/℃)とSe膜の熱膨張係数30〜50(×10-6/℃)とが約1桁の差を有するため、環境温度の変化に伴いa−Se膜が剥離しやすくなる。
【0010】
また、上記a−Se膜は、絶縁基板108を曲げるような外的応力の負荷によっても剥離しやすいといった問題がある。特に、この剥離(膜剥がれ)現象は、a−Se膜の外端部から発生しやすく、したがって、電磁波検出器が大画面化した際には、a−Se膜と絶縁基板108との間での熱膨張量の差が大きくなることや、絶縁基板108の反りによって特に顕著となる。
【0011】
上記のようにしてa−Se膜が剥離した場合には、例えばX線の照射によりa−Se膜で発生した電荷が、TFT素子105の電荷収集電極103に到達できず、X線の検出が不能となる。また、a−Se膜の剥がれが外端部から生じた場合、その剥がれは、画素配列領域まで進行しやすく、被害が大きくなる。
【0012】
したがって、本発明のアクティブマトリクス基板および電磁波検出器は、アクティブマトリクス基板上に成膜される例えば半導体膜の剥がれを防止できるようにすることを目的としている。また、本発明のアクティブマトリクス基板および電磁波検出器は、アクティブマトリクス基板上に成膜される例えば半導体膜の外端部側からの剥がれを防止できるようにすることを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、格子状に配列された複数の電極配線と、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層と、この層間絶縁層上に形成された複数の画素電極とを有し、前記層間絶縁層は、前記電極配線が格子状に配列されている画素配列領域とこの画素配列領域を囲む周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ、前記周辺領域に配置された前記層間絶縁層の上面の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されているアクティブマトリクス基板を備え、前記アクティブマトリクス基板上の前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように電磁波導電性を有する半導体層が形成され、この半導体層が前記周辺領域において前記凹凸部上に積層されていることを特徴としている。
【0014】
上記構成によれば、アクティブマトリクス基板の層間絶縁層は、画素配列領域とその周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ周辺領域に配置された層間絶縁層の上面の少なくとも一部に、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されている。このようなアクティブマトリクス基板は、その上面にさらに他の層を積層して使用される。例えば電磁波検出器として使用される場合、その表面に半導体層が積層される。この場合、半導体層は、層間絶縁層の前記凹凸部上に積層されると、周辺領域において層間絶縁層と凹凸嵌合した状態で接合される。
【0015】
したがって、半導体層は、周辺領域、即ち半導体層の外端部において、実質的に広い面積にて層間絶縁層と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じる。この結果、アクティブマトリクス基板に半導体層が積層された状態において、半導体層とアクティブマトリクス基板の絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合や、アクティブマトリクス基板を曲げるような外力が加わった場合であっても、アクティブマトリクス基板からの半導体層の剥離を防止することができる。
【0016】
また、半導体層が上記のような原因でアクティブマトリクス基板から剥離する場合、その剥離は通常半導体層の外端部から生じる。したがって、アクティブマトリクス基板の層間絶縁層における周辺領域に凹凸部が形成された構成により、半導体層の剥離をさらに確実に防止することができる。
【0017】
結局、上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板からの半導体層の剥離が発生し難く、信頼性の高い電磁波検出器を提供することができる。
【0018】
上記の電磁波検出器は、前記層間絶縁層が、感光性有機材料からなる構成としてもよい。
【0019】
上記の構成によれば、例えばスピン塗布法により層間絶縁層を容易に例えば1〜5μmの厚みに形成可能であり、また層間絶縁層自身が感光性を有するので、例えばフォトリソグラフィ技術により層間絶縁層に簡単に凹凸部を形成することができる。
【0020】
上記の電磁波検出器は、前記凹凸部の表面が、凹凸部と接するようにアクティブマトリクス基板上に積層される半導体層に対して、凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われている構成としてもよい。
【0021】
上記の構成によれば、層間絶縁層と層間絶縁層の凹凸部上に積層される半導体層とが材質的に相性が悪いために、凹凸部において前記両者間に十分な接合強度が得られない場合であっても、上記のように、凹凸部の表面が、その上に積層される半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われているので、凹凸部において所望の接合強度を得ることができる。
【0022】
上記の電磁波検出器は、前記無機層が前記画素電極と同一の材料からなる構成としてもよい。
【0023】
上記の構成によれば、前記の無機層を画素電極の形成工程において同時に形成可能である。したがって、工程数の増加を抑制しつつ、凹凸部に無機層を形成すること、即ち層間絶縁層と半導体層との材質的相性の不適合による凹凸部での接合強度の低下を防止して所望の接合強度を得ることができる。
【0024】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は、前記絶縁基板と接する領域の前記層間絶縁層に形成され、かつ前記層間絶縁層を貫通する構造を有し、凹凸部における層間絶縁層と絶縁基板との間には、凹凸部と接するようにアクティブマトリクス基板上に積層される半導体層に対して、前記絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られる無機層が形成されている構成としてもよい。
【0025】
上記の構成によれば、絶縁基板として例えば表面が鏡面となっているガラス基板が使用されている場合であっても、層間絶縁層の凹凸部上に積層される半導体層の、凹凸部の貫通構造を経て層間絶縁層の下面側に達している部分は、鏡面となっているガラス基板の表面ではなく、無機層の表面と接する。この場合、無機層は、半導体層に対して絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られるようになっているので、半導体層は凹凸部において所望の接続強度を得ることができる。
【0026】
上記の電磁波検出器は、前記凹凸部が、前記電極配線に対する前記層間絶縁層の積層方向において前記電極配線と重畳しない位置に形成されている構成としてもよい。
【0027】
上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板上に例えば半導体層が積層された場合において、電極配線と半導体層との距離を層間絶縁層の厚み分だけ確実に離すことができる。これにより、電極配線と半導体層との間に発生する静電容量を低減でき、前記両者の不要な電気的カップリングを小さくすることができる。この結果、例えば半導体層で発生したノイズが電極配線に混入してアクティブマトリクス基板のS/Nが低下する事態を抑制することができる。
【0028】
上記の電磁波検出器は、前記半導体層における前記凹凸部上の部分が、アクティブマトリクス基板の外方側へ向かうほど、厚みが漸次薄くなるように形成されている構成としてもよい。
【0029】
上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板に対する半導体層の外端部からの剥離をさらに確実に防止することができる。
【0030】
本発明の電磁波検出器は、格子状に配列された複数の電極配線とこれら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、層間絶縁層と、複数の画素電極とが順次積層されている画素配列領域、およびこの画素配列領域を囲む周辺領域を有するアクティブマトリクス基板と、前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように前記アクティブマトリクス基板の表面に形成された電磁波導電性を有する半導体層とを備えている電磁波検出器において、前記層間絶縁層は、前記画素配列領域、および前記周辺領域の少なくとも一部の領域に形成され、アクティブマトリクス基板の前記周辺領域の前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されていることを特徴としている。
【0031】
上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板の前記周辺領域の前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されているので、半導体層は、前記周辺領域において凹凸嵌合した状態で接合される。
【0032】
したがって、半導体層は、アクティブマトリクス基板の周辺領域、即ち半導体層の外端部において、実質的に広い面積にてアクティブマトリクス基板と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じる。この結果、半導体層とアクティブマトリクス基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合や、アクティブマトリクス基板を曲げるような外力が加わった場合であっても、アクティブマトリクス基板からの半導体層の剥離を防止することができる。
【0033】
また、半導体層が上記のような原因でアクティブマトリクス基板から剥離する場合、その剥離は通常半導体層の外端部から生じる。したがって、アクティブマトリクス基板の周辺領域に凹凸部が形成された構成により、半導体層の剥離をさらに確実に防止することができる。
【0034】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、格子状に配列された複数の電極配線とこれら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、層間絶縁層、複数の画素電極、および電磁波導電性を有する半導体層が順次積層されている電磁波検出器において、前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されていることを特徴としている。
【0035】
上記の構成によれば、層間絶縁層における半導体層と接する領域の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されているので、半導体層は、凹凸部において層間絶縁層と凹凸嵌合した状態で接合される。この場合、凹凸部は、例えば層間絶縁層における隣り合う画素間の位置に設けられる。
【0036】
したがって、半導体層は、凹凸部において実質的に広い面積にて層間絶縁層と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じる。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合や、電磁波検出器を曲げるような外力が加わった場合であっても、絶縁基板からの半導体層の剥離を防止することができる。
【0037】
上記の電磁波検出器は、前記凹凸部の表面が、前記半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われている構成としてもよい。
【0038】
上記の構成によれば、層間絶縁層と層間絶縁層の凹凸部上に積層される半導体層とが材質的に相性が悪いために、凹凸部において前記両者間に十分な接合強度が得られない場合であっても、上記のように、凹凸部の表面が、その上に積層される半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われているので、凹凸部において所望の接合強度を得ることができる。
【0039】
上記の電磁波検出器は、前記凹凸部の表面が、前記半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われ、前記無機層は前記画素電極と同一の材料からなる構成としてもよい。
【0040】
上記の構成によれば、前記の無機層を画素電極の形成工程において同時に形成可能である。したがって、工程数の増加を抑制しつつ、凹凸部に無機層を形成すること、即ち層間絶縁層と半導体層との材質的相性の不適合による凹凸部での接合強度の低下を防止して所望の接合強度を得ることができる。
【0041】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は、前記絶縁基板と接する領域の前記層間絶縁層に形成され、かつ前記層間絶縁層を貫通する構造を有し、凹凸部における層間絶縁層と前記絶縁基板との間には、前記半導体層に対して前記絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られる無機層が形成されている構成としてもよい。
【0042】
上記の構成によれば、絶縁基板として例えば表面が鏡面となっているガラス基板が使用されている場合であっても、層間絶縁層の凹凸部上に積層される半導体層の、凹凸部の貫通構造を経て層間絶縁層の下面側に達している部分は、鏡面となっているガラス基板の表面ではなく、無機層の表面と接する。この場合、無機層は、半導体層に対して絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られるようになっているので、半導体層は凹凸部において所望の接続強度を得ることができる。
【0043】
本発明のアクティブマトリクス基板は、絶縁基板上に、格子状に配列された複数の電極配線と、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層と、この層間絶縁層上に形成された複数の画素電極とを有し、前記層間絶縁層は、前記電極配線が格子状に配列されている画素配列領域とこの画素配列領域を囲む周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ、前記周辺領域に配置された前記層間絶縁層の上面の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成され、前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように、熱膨張率が前記絶縁基板と異なる接合層が形成され、この接合層が前記周辺領域において前記凹凸部上に積層されていることを特徴としている。
【0044】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態を図1ないし図4に基づいて以下に説明する。なお、電磁波検出器およびアクティブマトリクス基板において、画素配列領域とは、電極配線が格子状に配列された領域であり、この領域は、アクティブ素子および画素電極が2次元状に配列されているアクティブ領域となっている。特に、電磁波検出器においては、撮像領域に対応する。
【0045】
本実施の形態における電磁波検出器は、図2(a)(b)に示すように、主な構成要素として、アクティブマトリクス基板11、半導体膜(半導体層)12およびバイアス電極13を備えている。アクティブマトリクス基板11は、画素配列領域14にアクティブマトリクスアレイを有する。半導体膜12は検出対象の電磁波に感応して電荷を生成する。バイアス電極13は半導体膜12にバイアス電圧を印加するためのものである。
【0046】
アクティブマトリクス基板11は、図3に示すように、ガラスあるいはセラミックス等からなる絶縁基板21を有し、この絶縁基板21上に前記アクティブマトリクスアレイが形成されている。このアクティブマトリクスアレイは、例えばa−Siやp−Siを用いたTFT素子(アクティブ素子)22、電荷蓄積容量(Cs)23、電荷収集電極(画素電極)24、並びにバスラインを形成するゲート電極25およびデータ電極29などが、XYマトリクス状に配列されて構成されている。なお、アクティブ素子としては、上記TFT素子22以外に、例えばMIM素子あるいはダイオード素子等であってもよい。
【0047】
上記XYマトリクスは、単位格子に相当する1画素のサイズが、0.1×0.1mm2 〜0.3×0.3mm2 程度であり、この1画素が500×500〜3000×3000画素程度、マトリクス状に配列されたものが一般的である。
【0048】
上記の図3は1画素当たりの電磁波検出器の構成を示す縦断面図であり、その構成はさらに詳細には次のようになっている。
アクティブマトリクス基板11では、例えばガラス基板からなる絶縁基板21上に、ゲート電極25、電荷蓄積容量(Cs)電極26、電荷蓄積容量23、ゲート絶縁膜27、接続電極(ドレイン電極)28、データ電極(ソース電極)29、TFT素子22、絶縁保護膜30、層間絶縁膜(層間絶縁層)31、および電荷収集電極(画素電極)24などが形成されている。なお、TFT素子22はチャンネル層32およびコンタクト層33を有している。また、層間絶縁膜31にはコンタクトホール34が形成され、このコンタクトホール34により電荷収集電極24が接続電極28と接続されている。そして、電磁波検出器では、このようなアクティブマトリクス基板11上に、半導体膜12およびバイアス電極13が形成されている。
【0049】
上記の電磁波検出器は、次のようにして製造することができる。
絶縁基板21としての例えばガラス基板には、例えば無アルカリガラス基板(例えばコーニング社製#1737等)を用いることができる。そして、このガラス基板1上にTaやAl等の金属膜からなるゲート電極25および電荷蓄積容量電極26を形成する。これらは、ガラス基板上に上記金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約3000Åに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより形成する。
【0050】
次に、ゲート電極25および電荷蓄積容量電極26を覆うようにして、ガラス基板上面のほぼ全面に、SiNxやSiOx等からなるゲート絶縁膜27をCVD法により厚さ約3500Åに成膜する。このゲート絶縁膜27は、電荷蓄積容量23における誘電体としての機能も兼ねている。なお、ゲート絶縁膜27としては、SiNxやSiOxに限らず、ゲート電極25および電荷蓄積容量電極26を陽極酸化した陽極酸化膜を併用することもできる。
【0051】
次に、ゲート電極25の上方に、ゲート絶縁膜27を介して、TFT素子(TFT)22のチャネル部となるチャンネル層(i層)32、およびデータ電極29と接続電極(ドレイン電極)28とのコンタクトを図るためのコンタクト層(n+ 層)33を形成する。これらはa−Siから成り、CVD法によりそれぞれ約1000Å、約400Åの厚さになるように成膜し、その後、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。
【0052】
次に、コンタクト層(n+ 層)33上に、データ電極29と接続電極(ドレイン電極)28を形成する。この接続電極28は、電荷蓄積容量23を構成する上層側の電極ともなっている。これらデータ電極29および接続電極28は、上記ゲート絶縁膜27および電荷蓄積容量電極26と同様に、TaやAl等の金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約3000Åに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより形成する。
【0053】
次に、TFT素子22や電荷蓄積容量23等を形成した絶縁基板(ガラス基板)21のほぼ全面を覆うようにして、絶縁保護膜30を形成する。この絶縁保護膜30は、CVD法にてSiNxを厚さ約3000Åに成膜することにより形成する。なお、コンタクトホール34が形成される接続電極28上の部分においては、SiNxを除去しておく。
【0054】
次に、絶縁保護膜30上の略全面を覆うようにして層間絶縁膜31を形成する。この層間絶縁膜31は、感光性を有するアクリル樹脂をスピナー等の塗布装置を用いて厚さ約3μmに成膜することにより形成する。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。
【0055】
その後、所定の遮光パターンを有するフォトマスクを用いて、層間絶縁膜31に露光・現像処理(フォトリソグラフィ)を施し、画素毎にコンタクトホール34を形成する。コンタクトホール34では、層間絶縁膜31を縦方向に貫通する孔を形成し、下層の接続電極(ドレイン電極)28を露出させる。
【0056】
次に、コンタクトホール34が形成された層間絶縁膜31上に電荷収集電極24として、導電膜をパターン形成する。この電荷収集電極24は、コンタクトホール34を介して、TFT素子22の接続電極28と電気的に接続される。
【0057】
上記電荷収集電極24としては、例えば厚み0.1〜0.2μmのITO膜(インジウム錫酸化膜)、IZO膜(インジウム亜鉛酸化膜)、Al膜、Al合金膜(例えばAl−Nd、Al−Zr合金など)、Alと他の導電膜との積層膜(例えばAl/Mo、Al/Tiなど)等を用いることができる。なお、本願では、上記のAl膜、Al合金膜、およびAlと他の導電膜との積層膜を併せて「Alを主成分とする導電膜」と称する。
【0058】
次に、上記のようにして形成したアクティブマトリクス基板11に対し、画素配列領域14をすべて覆うように、a−Seからなる電磁波導電性を有する半導体膜12を形成する。この半導体膜12は、X線の吸収効率を考慮し、真空蒸着法により膜厚が約0.5〜1.5mm、好ましくは1mmになるように成膜する。なお、電磁波導電性を有する半導体膜には、a−Se以外にも、CdTe、CdZnTe、PbI2 、HgI2 、SiGe、あるいはSi等を使用することができる。ただし、アクティブマトリクスアレイが形成されたアクティブマトリクス基板11上に直接半導体膜12が形成された構造の電磁波検出器とする場合には、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なアモルファスSe膜(a−Se膜)が最適である。
【0059】
そして、この半導体膜12上のほぼ全面に、Au、Alなどからなるバイアス電極13を、真空蒸着法により約2000Åの厚さで形成することで、図2(a)(b)および図3に示した電磁波検出器が得られる。なお、最上部のバイアス電極13には、図示しない外部高圧電源からバイアス電圧が印加される。
【0060】
次に、本実施の形態の電磁波検出器が特徴とする構成について図1により説明する。図1は図2(a)におけるA−A線矢視断面図である。ただし、図1においては、便宜上、アクティブマトリクス基板11を構成しているTFT素子22や各電極配線を省略し、層間絶縁膜31と電荷収集電極(画素電極)24のみを記載している。
【0061】
アクティブマトリクス基板11は、図1に示すように、通常、電極配線が格子状に配列された画素配列領域14(アクティブ領域、マトリクス領域)と、それ以外の領域、即ち画素配列領域14の周辺部に位置する周辺領域15とに大別することができる。
【0062】
アクティブマトリクス基板11では、層間絶縁膜31が画素配列領域14から周辺領域15の一部に渡って広い面積で形成されている。周辺領域15における層間絶縁膜31には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部17が形成されている。この凹凸部17は、接合増強部として機能するものであり、周辺領域15における層間絶縁膜31の全領域に限らず、少なくとも一部の領域に形成されていればよい。また、電磁波検出器においては、画素配列領域14から周辺領域15における上記凹凸部17が形成されている領域に渡って、半導体膜12が形成されている。即ち、周辺領域15において、半導体膜12は層間絶縁膜31上に形成され、凹凸部17と嵌合した状態に接合されている。
【0063】
上記の凹凸部17としては、各種ドットパターン、ストライプパターンあるいは波線パターン等を任意の密度で形成したもとすることができる。ドットパターンの例としては例えば図4(a)(b)に示すものがあり、ストライプパターンとしては例えば図4(c)に示すものがある。図4(a)〜図4(c)に示す各パターンは、それらが凹部または凸部の何れであってもよい。
【0064】
上記ドットパターンやストライプパターンなどの各パターンにおいては、例えば、深さあるいは高さを約3μm、幅(径)を約5〜10μmとすることができる。
【0065】
なお、凹凸部17は、凹部と凸部との少なくとも一方からなるものとしているが、これには、凹形状のもの、凸形状のもの、溝、孔、梨地等、凹部または凸部を形成するための各種構造が含まれる。
【0066】
上記凹凸部17は、例えば凹部からなる場合、例えば層間絶縁膜31にコンタクトホール34を形成する際に、同時に形成することができる。この場合には、新たなプロセスを追加することなしに簡便に形成可能である。
【0067】
また、層間絶縁膜31がアクリル系樹脂からなるとともに、絶縁基板21がガラス基板からなり、かつ周辺領域15において層間絶縁膜31が絶縁基板21上に直接形成されている場合、ガラス基板の表面は極めて鏡面であるため、絶縁基板21と層間絶縁膜31との接合強度が低くなる。この場合には、アクティブマトリクス基板11の周辺領域15においても、画素配列領域14と同様に、層間絶縁膜31の下層に、SiNxやSi02 等からなる無機系薄膜(無機層)を配置しておくことが好ましい。具体的には、図3に示したゲート絶縁膜27や絶縁保護膜30を形成する場合、その膜を周辺領域15の絶縁基板21上において層間絶縁膜31が存在する位置(層間絶縁膜31の下の位置)まで連続的に形成しておくと良い。
【0068】
上記の構成において、電磁波検出器では、X線などの電磁波が入射すると、半導体膜12内で電荷(電子−正孔のペア)が発生する。このとき、半導体膜12と電荷蓄積容量23とは電気的に直列に接続された構造になっている。したがって、バイアス電極13にバイアス電圧を印加しておくと、半導体膜12で発生した電荷(電子−正孔のペア)はそれぞれ+電極側と−電極側に移動する。この結果、電荷蓄積容量23に電荷が蓄積される。
【0069】
電荷蓄積容量23に蓄積された電荷は、TFT素子22をオンにすることで、データ電極29を介して、図示しない外部のアンプ回路に取り出すことができる。このとき、電荷収集電極24、電荷蓄積容量23およびTFT素子22は、上述のようにXYマトリクス状に配置されているので、線順次にTFT素子22を駆動して電荷を読み出していくことにより、検出対象である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
【0070】
また、アクティブマトリクス基板11は、周辺領域15における層間絶縁膜31に前述のように凹凸部17を有している。したがって、このアクティブマトリクス基板11上に半導体膜12およびバイアス電極13を順次成膜して形成された電磁波検出器、即ち上記半導体膜12が周辺領域15において層間絶縁膜31の上記凹凸部17上に配されている電磁波検出器では、凹凸部17を有していない電磁波検出器と比較して、半導体膜12と層間絶縁膜31との接合面積が増大し、かつ半導体膜12が凹凸部17と嵌合状態となっていることによりアンカー効果が発生する。したがって、アクティブマトリクス基板11に対する半導体膜12の接合強度が向上する。この結果、半導体膜12と絶縁基板21との熱膨張係数が大幅に異なる場合の両者間の熱膨張量の差による層間絶縁膜31、即ち絶縁基板21からの半導体膜12の剥がれや、外力による電磁波検出器の変形(反り)などによる絶縁基板21からの半導体膜12の剥がれを防止することができる。
【0071】
即ち、例えば、ガラス基板を絶縁基板21としたアクティブマトリクス基板11上に、半導体膜12としてa−Se膜が成膜された電磁波検出器の場合、ガラス基板の熱膨張係数3〜8(×10-6/℃)とa−Se膜の熱膨張係数30〜50(×10-6/℃)とが約1桁の差を有するため、環境温度の変化に伴いa−Se膜が剥離しやすくなっていた。また、絶縁基板21を曲げるような僅かな外的応力の負荷によってもa−Se膜が剥離しやすいといった問題が発生していた。
【0072】
そこで、上記のように層間絶縁膜31に凹凸部17が形成され、この凹凸部17の上に半導体膜12が形成される構成とすれば、半導体膜12と層間絶縁膜31との接合面積が増大すること、および凹凸部17によるアンカー効果により、絶縁基板21からの半導体膜12の剥がれを防止することができる。
【0073】
また、絶縁基板21からの半導体膜12の剥がれは、半導体膜12の外端部から生じやすくなっている。この問題に対し、本実施の形態においては、凹凸部17がアクティブマトリクス基板11の周辺領域15における層間絶縁膜31に形成されているので、特に周辺部からの半導体膜12の剥がれを適切に防止できるようになっている。
【0074】
また、半導体膜12における凹凸部17上の部分は、図1に示すように、アクティブマトリクス基板11の外方側へ向かうほど、厚みが漸次薄くなるように形成されている。具体的には、例えば、厚みが漸次薄くなるような傾斜を有する形状となっている。したがって、周辺部からの半導体膜12の剥がれをさらに適切に防止できるようになっている。
【0075】
〔実施の形態2〕
本発明の実施の他の形態を図5に基づいて以下に説明する。
本実施の形態の電磁波検出器は、図5に示す構成を有している。この電磁波検出器は、アクティブマトリクス基板11の周辺領域15における層間絶縁膜31に、前記電磁波検出器と同様に凹凸部17が形成される一方、この凹凸部17の上に無機膜(無機層)41が形成されたものとなっている。他の構成は前記電磁波検出器と同様である。
【0076】
上記の無機膜41には、各種薄膜を使用可能であるものの、電磁波検出器(アクティブマトリクス基板11)の製造工程の増加を抑制する上では、電荷収集電極(画素電極)24と同様の材料を用いるのが好ましい。具体的には、ITO膜(インジウム錫酸化膜)、IZO膜(インジウム亜鉛酸化膜)、Al膜、Al合金膜(例えばAl−Nd、Al−Zr合金など)、Alと他の導電膜との積層膜(例えばAl/Mo、Al/Tiなど)等である。この場合、無機膜41は、電荷収集電極24をパターニングする際に、同時に周辺領域15に形成すればよい。
【0077】
上記無機膜41は次の機能を備える。
第1には、層間絶縁膜31と半導体膜12との接続強度促進膜としての機能である。即ち、層間絶縁膜31とその上に形成される半導体膜12とが材質的に相性が悪く、それ故、たとえ層間絶縁膜31に物理的な前記凹凸部17を形成した場合であっても上記両者の接合強度が十分に向上しない場合、上記のように、無機膜41を上記両者間に配しておくことにより、所望の接合強度を得ることができる。この場合に使用する無機膜41は、半導体膜12に対して凹凸部17、即ち層間絶縁膜31の表面よりも高い接合強度が得られるものである。
【0078】
第2には、凹凸部17を製造工程において薬液から保護する保護膜としての機能である。即ち、層間絶縁膜31に凹凸部17やコンタクトホール34を形成した後には、フォトレジストを利用した周知のフォトリソグラフィ技術やエッチング技術により電荷収集電極(画素電極)24のパターニング工程が行われる。その際、層間絶縁膜31がフォトレジストの剥離液(薬液)に曝されることになる。このとき、層間絶縁膜31がアクリル系樹脂にて形成されている場合、層間絶縁膜31は、凹凸部17を有しているので、凹凸部17を有していない平坦な構造の場合と比べて、それ自身が薬液からダメージを受けやすく、凹凸部17のパターンが崩れてしまうことがある。そこで、凹凸部17が無機膜41にて覆われていれば、フォトレジストの剥離工程において上記凹凸部17が薬液に曝されることがなく、凹凸部17は良好な形状を維持することができる。
【0079】
〔実施の形態3〕
本発明の実施のさらに他の形態を図6ないし図8に基づいて以下に説明する。本実施の形態の電磁波検出器は、アクティブマトリクス基板11の周辺領域15における層間絶縁膜31に前述の凹凸部17を有する構成において、凹凸部17の好ましい配置形態を考慮したものとなっている。
【0080】
本実施の形態の電磁波検出器において、凹凸部17は、図6に示すように配置されている。同図は、電磁波検出器のアクティブマトリクス基板11における周辺領域15付近の平面図であり、凹凸部17が凹部からなる場合を示している。なお、この凹凸部17は凸部からなるものであってもよく、また、前述のように、溝部やその他の凹あるいは凸パターンからなるものであってもよい。
【0081】
図6に示すように、電磁波検出器のアクティブマトリクス基板11は、その端縁部に多数の接続端子51が並設されており、これら接続端子51には、周辺領域15に形成された引出し配線52を通じて、画素配列領域14のマトリクス状に形成された電極配線53が接続されている。なお、引出し配線52も電極配線であるが、ここでは画素配列領域14に形成されている電極配線53と区別するために、引出し配線52としている。
【0082】
そして、凹凸部17は、引出し配線52と重ならないように、引出し配線52同士の間に形成されている。したがって、引出し配線(電極配線)52の上には、層間絶縁膜31が存在している。これにより、本実施の形態の電磁波検出器は、電極配線53、即ち接続端子51に、半導体膜12で発生したノイズが重畳される事態を抑制できるようになっている。
【0083】
即ち、一般に、半導体膜12にはX線照射や熱的励起により何らかの電荷が発生し、その電荷によりもたらされる不要な電位が下層の引出し配線52にノイズとして重畳する可能性がある。そこで、凹凸部17を上記のように引出し配線52と重畳しないように形成すれば、引出し配線52と半導体膜12との距離を層間絶縁膜31の厚み分(例えば3μm)だけ確実に離すことができる。これにより、引出し配線52と半導体膜12との間に発生する静電容量を低減でき、両者の電気的カップリングを小さくすることができる。この結果、電磁波検出器の検出信号にノイズが混入し、そのS/Nが低下する事態を抑制することができる。
【0084】
なお、上記のアクティブマトリクス基板11の構成は、電磁波検出器ばかりでなく、例えば図7に示すように、液晶表示装置61にも適用可能である。この液晶表示装置61では、アクティブマトリクス基板11と対向基板62との間に液晶層63が設けられ、この液晶層63はシール材64によって上記両者間に封入されている。
【0085】
上記シール材64は、熱硬化型樹脂あるいは紫外線硬化型樹脂等からなり、アクティブマトリクス基板11の周辺領域15に形成された凹凸部17上に設けられている。即ち、シール材64のアクティブマトリクス基板11側の端部は、凹凸部17と嵌合した状態でアクティブマトリクス基板11と接合している。このような構成により、液晶表示装置61に対して、例えば曲げ加重など、アクティブマトリクス基板11とシール材64とを引き剥がすような加重が加わった場合であっても、これら両者は容易には引き剥がされないようになっている。これにより、液晶表示装置61の信頼性を高めることができる。
【0086】
また、以上の実施の形態の電磁波検出器は、X線等の放射線の検出器に限ることなく、可視光、赤外光など各種電磁波に対する検出器にも応用することが可能である。また、アクティブマトリクス基板11の構造や半導体膜12の材料についても、上記の実施の形態に示したものに限定されることなく、その他の種々の構成、種々の材料を適宜使用可能である。
【0087】
また、以上の実施の形態においては、凹凸部17がアクティブマトリクス基板11の周辺領域15における層間絶縁膜31に形成されているものとし、これにより、半導体膜12に対する高い剥離防止機能を発揮し得るようになっている。しかしながら、凹凸部17は、必ずしも周辺領域15に形成されている必要はなく、例えば図8に示すように、画素配列領域14における画素55間の層間絶縁膜31に形成されている構成であってもよい。この場合であっても、そのような凹凸部17を有していない場合と比較して、半導体膜12についての高い剥離防止機能を得ることができる。
【0088】
また、以上の実施の形態においては、電磁波検出器に含まれるアクティブマトリクス基板11に対して凹凸部17を設けた構成としている。しかしながら、上記凹凸部17を設けた構成は、これに限らず、製品としてのアクティブマトリクス基板11にも適用可能である。即ち、この場合のアクティブマトリクス基板11は、熱膨張率が絶縁基板21と大幅に異なるような膜(層)、例えば半導体膜12が上面に形成されることを前提とする製品、あるいは変形を生じやすく、あるいは変形を受けやすく、その上に形成される膜(層)の剥がれを生じやすい製品として流通するものである。
【0089】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電磁波検出器およびアクティブマトリクス基板によれば、接合層の剥離が発生し難く、信頼性の高い電磁波検出器およびアクティブマトリクス基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の一形態における電磁波検出器の構成を示すものであって、図2(a)におけるA−A線矢視断面図である。
【図2】 図2(a)は本発明の実施の一形態の電磁波検出器を示す平面図、図2(b)は同電磁波検出器の概略の縦断面図である。
【図3】 図2(a)に示した電磁波検出器における1画素部分を拡大して示す縦断面図断面図である。
【図4】 図4(a)は図1に示した凹凸部となるドットパターンの例を示す平面図、図4(b)は同凹凸部となる他のドットパターンの例を示す平面図、図4(c)は同凹凸部となるストライプパターンの例を示す平面図である。
【図5】 本発明の実施の他の形態における電磁波検出器の構成を示すものであって、電磁波検出器の図1に示した部分に対応する縦断面図である。
【図6】 本発明の実施のさらに他の形態における電磁波検出器の構成を示すものであって、凹凸部が形成されているアクティブマトリクス基板の周辺領域付近の平面図である。
【図7】 本発明の実施の形態において示したアクティブマトリクス基板を液晶表示装置に適用した例を示す液晶表示装置の概略の縦断面図である。
【図8】 本発明の実施のさらに他の形態における電磁波検出器の構成を示すものであって、凹凸部が形成されているアクティブマトリクス基板の画素配列領域における要部の平面図である。
【図9】 従来の電磁波検出器の動作原理を説明する縦断面図である。
【符号の説明】
11 アクティブマトリクス基板
12 半導体膜(半導体層)
13 バイアス電極
14 画素配列領域
15 周辺領域
17 凹凸部
21 絶縁基板
22 TFT素子
23 電荷蓄積容量
24 電荷収集電極(画素電極)
28 接続電極
31 層間絶縁膜(層間絶縁層)
34 コンタクトホール
41 無機膜(無機層)
51 接続端子
52 引出し配線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic wave detector that detects radiation such as X-rays, electromagnetic waves such as visible light or infrared light, and an active matrix substrate.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor film that generates an electric charge (electron-hole pair) by sensing electromagnetic waves such as X-rays, that is, a semiconductor film having an electromagnetic wave conductivity and a semiconductor sensor composed of a pixel electrode (charge collecting electrode) and the like. 2. Description of the Related Art A two-dimensional electromagnetic wave detector is known that is arranged in a dimension and has a switching element on each pixel electrode. In this electromagnetic wave detector, the switching elements are sequentially turned on for each row, and the charges are read for each column.
[0003]
For example, the document “DLLee, et al.,“ A New Digital Detector for Projection Radiografy ”, SPIE, 2432, pp. 237-249, 1995” describes a two-dimensional image detector corresponding to the electromagnetic wave detector. The specific structure and principle are described. The principle of this two-dimensional image detector will be described with reference to FIG.
[0004]
A common
[0005]
In such a two-dimensional image detector, when electromagnetic waves such as X-rays enter, charges (electron-hole pairs) are generated in the
[0006]
The charge stored in the
[0007]
In general, as the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the
[0009]
However, for example, in the case of an electromagnetic wave detector in which an a-Se film is formed as the
[0010]
In addition, the a-Se film has a problem that it is easily peeled off by an external stress load that bends the
[0011]
When the a-Se film is peeled off as described above, for example, charges generated in the a-Se film due to X-ray irradiation cannot reach the
[0012]
Therefore, an object of the active matrix substrate and the electromagnetic wave detector of the present invention is to prevent peeling of, for example, a semiconductor film formed on the active matrix substrate. Another object of the active matrix substrate and the electromagnetic wave detector of the present invention is to prevent, for example, peeling from the outer end side of a semiconductor film formed on the active matrix substrate.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An electromagnetic wave detector according to the present invention is provided on an insulating substrate with a plurality of electrode wirings arranged in a grid, an active element arranged for each grid of these electrode wirings, and an upper layer of the electrode wiring and the active elements. And a plurality of pixel electrodes formed on the interlayer insulating layer. The interlayer insulating layer includes a pixel array region in which the electrode wirings are arrayed in a grid pattern, and the pixel array region. An at least part of the upper surface of the interlayer insulating layer disposed in the peripheral region is arranged so as to cover at least a part of the peripheral region that surrounds the concavo-convex portion including at least one of a concave portion and a convex portion. A semiconductor layer having electromagnetic wave conductivity so as to cover the pixel array region on the active matrix substrate and at least a part of the peripheral region. Made is, is characterized in that the semiconductor layer is laminated on said concavo-convex portion in the peripheral region.
[0014]
According to the above configuration, the interlayer insulating layer of the active matrix substrate is disposed so as to cover the pixel array region and at least a part of the peripheral region, and at least a part of the upper surface of the interlayer insulating layer disposed in the peripheral region. In addition, a concavo-convex portion comprising at least one of a concave portion and a convex portion is formed. Such an active matrix substrate is used by further laminating other layers on the upper surface thereof. For example, when used as an electromagnetic wave detector, a semiconductor layer is laminated on the surface. In this case, when the semiconductor layer is laminated on the concavo-convex portion of the interlayer insulating layer, the semiconductor layer is joined in a state of being concavo-convexly fitted with the interlayer insulating layer in the peripheral region.
[0015]
Therefore, the semiconductor layer is bonded to the interlayer insulating layer over a substantially wide area in the peripheral region, that is, the outer end portion of the semiconductor layer, and an anchor effect occurs in the bonded portion. As a result, when the semiconductor layer is stacked on the active matrix substrate, there is a large difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor layer and the insulating substrate of the active matrix substrate, or an external force that bends the active matrix substrate. Even when added, peeling of the semiconductor layer from the active matrix substrate can be prevented.
[0016]
In addition, when the semiconductor layer is peeled off from the active matrix substrate for the above-described reasons, the peeling usually occurs from the outer end portion of the semiconductor layer. Therefore, the semiconductor layer can be more reliably prevented from being peeled off by the configuration in which the uneven portion is formed in the peripheral region of the interlayer insulating layer of the active matrix substrate.
[0017]
Eventually, according to the above configuration, it is possible to provide a highly reliable electromagnetic wave detector in which peeling of the semiconductor layer from the active matrix substrate hardly occurs.
[0018]
aboveElectromagnetic wave detectorThe interlayer insulating layer may be made of a photosensitive organic material.
[0019]
According to the above configuration, the interlayer insulating layer can be easily formed to a thickness of, for example, 1 to 5 μm, for example, by spin coating, and the interlayer insulating layer itself has photosensitivity. It is possible to easily form the uneven portion.
[0020]
aboveElectromagnetic wave detectorIs a structure in which the surface of the concavo-convex portion is covered with an inorganic layer that provides higher bonding strength than the surface of the concavo-convex portion with respect to the semiconductor layer laminated on the active matrix substrate so as to be in contact with the concavo-convex portion. It is good.
[0021]
According to the above configuration, since the interlayer insulating layer and the semiconductor layer laminated on the uneven portion of the interlayer insulating layer are not compatible with each other in the material, sufficient bonding strength cannot be obtained between the two in the uneven portion. Even in this case, as described above, the surface of the concavo-convex portion is covered with an inorganic layer that provides a higher bonding strength than the surface of the concavo-convex portion with respect to the semiconductor layer laminated thereon, A desired bonding strength can be obtained in the uneven portion.
[0022]
aboveElectromagnetic wave detectorThe inorganic layer may be made of the same material as the pixel electrode.
[0023]
According to said structure, the said inorganic layer can be formed simultaneously in the formation process of a pixel electrode. Therefore, while suppressing an increase in the number of processes, an inorganic layer is formed on the concavo-convex portion, that is, a decrease in bonding strength at the concavo-convex portion due to a mismatch of material compatibility between the interlayer insulating layer and the semiconductor layer is prevented, and a desired amount Bonding strength can be obtained.
[0024]
aboveElectromagnetic wave detectorThe concavo-convex portion is formed in the interlayer insulating layer in a region in contact with the insulating substrate and has a structure penetrating the interlayer insulating layer, and between the interlayer insulating layer and the insulating substrate in the concavo-convex portion, The semiconductor layer stacked on the active matrix substrate so as to be in contact with the concavo-convex portion may have a structure in which an inorganic layer capable of obtaining higher bonding strength than the surface of the insulating substrate is formed.
[0025]
According to said structure, even if it is a case where the glass substrate whose surface becomes a mirror surface is used as an insulating substrate, penetration of the uneven part of the semiconductor layer laminated | stacked on the uneven part of an interlayer insulation layer, for example The portion reaching the lower surface side of the interlayer insulating layer through the structure is in contact with the surface of the inorganic layer, not the surface of the glass substrate which is a mirror surface. In this case, since the inorganic layer has a higher bonding strength than the surface of the insulating substrate with respect to the semiconductor layer, the semiconductor layer can obtain a desired connection strength at the uneven portion.
[0026]
aboveElectromagnetic wave detectorMay have a configuration in which the concavo-convex portion is formed at a position that does not overlap the electrode wiring in the stacking direction of the interlayer insulating layer with respect to the electrode wiring.
[0027]
According to the above configuration, when a semiconductor layer, for example, is stacked on the active matrix substrate, the distance between the electrode wiring and the semiconductor layer can be reliably separated by the thickness of the interlayer insulating layer. Thereby, the electrostatic capacitance which generate | occur | produces between an electrode wiring and a semiconductor layer can be reduced, and the said unnecessary electrical coupling can be made small. As a result, for example, it is possible to suppress a situation where noise generated in the semiconductor layer is mixed into the electrode wiring and the S / N of the active matrix substrate is lowered.
[0028]
The electromagnetic wave detector may be configured such that the thickness of the portion of the semiconductor layer on the uneven portion gradually decreases toward the outer side of the active matrix substrate.
[0029]
According to said structure, peeling from the outer end part of the semiconductor layer with respect to an active matrix substrate can be prevented further more reliably.
[0030]
The electromagnetic wave detector according to the present invention includes a plurality of electrode wirings arranged in a grid and active elements arranged for each grid of these electrode wiringsAnd an interlayer insulating layer and a plurality of pixel electrodes are sequentially stacked.An active matrix substrate having a pixel array region and a peripheral region surrounding the pixel array region, and electromagnetic wave conductivity formed on the surface of the active matrix substrate so as to cover the pixel array region and at least a part of the peripheral region In an electromagnetic wave detector comprising a semiconductor layer havingThe interlayer insulating layer is formed in at least a part of the pixel array region and the peripheral region,The peripheral region of the active matrix substrate;In the interlayer insulating layerIn contact with the semiconductor layerIn the areaIn addition, an uneven portion comprising at least one of a concave portion and a convex portion is formed.
[0031]
According to the above configuration, the peripheral region of the active matrix substrateIn the interlayer insulating layerIn contact with the semiconductor layerIn the areaSince the concavo-convex part consisting of at least one of the concave part and the convex part is formed, the semiconductor layerSaidIn the surrounding areaConcaveJoined in a convex fit.
[0032]
Therefore, the semiconductor layer is bonded to the active matrix substrate over a substantially wide area in the peripheral region of the active matrix substrate, that is, the outer end portion of the semiconductor layer, and an anchor effect is generated in the bonded portion. As a result, even when there is a large difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor layer and the active matrix substrate, or when an external force that bends the active matrix substrate is applied, the semiconductor layer from the active matrix substrate Peeling can be prevented.
[0033]
In addition, when the semiconductor layer is peeled off from the active matrix substrate for the above-described reasons, the peeling usually occurs from the outer end portion of the semiconductor layer. Therefore, the semiconductor layer can be more reliably prevented from being peeled off by the configuration in which the uneven portion is formed in the peripheral region of the active matrix substrate.
[0034]
An electromagnetic wave detector according to the present invention includes a plurality of electrode wirings arranged in a grid pattern on an insulating substrate, an active element arranged for each grid of the electrode wirings, an interlayer insulating layer, a plurality of pixel electrodes, and electromagnetic wave conduction. In the electromagnetic wave detector in which the semiconductor layers having the properties are sequentially laminated, an uneven portion including at least one of a concave portion and a convex portion is formed in at least a part of the region in contact with the semiconductor layer in the interlayer insulating layer. It is characterized by being.
[0035]
According to the above configuration, since the concavo-convex portion including at least one of the concave portion and the convex portion is formed in at least a part of the region in contact with the semiconductor layer in the interlayer insulating layer, the semiconductor layer is the interlayer in the rugged portion. Bonded with the insulating layer in a concavo-convex manner. In this case, the uneven portion is provided, for example, at a position between adjacent pixels in the interlayer insulating layer.
[0036]
Therefore, the semiconductor layer is bonded to the interlayer insulating layer over a substantially wide area in the concavo-convex portion, and an anchor effect occurs at the bonded portion. As a result, even when there is a large difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor layer and the insulating substrate, or when an external force that bends the electromagnetic wave detector is applied, the semiconductor layer is peeled off from the insulating substrate. Can be prevented.
[0037]
Said electromagnetic wave detector is good also as a structure by which the surface of the said uneven | corrugated | grooved part is covered with the inorganic layer from which the joint strength higher than the surface of an uneven | corrugated | grooved part with respect to the said semiconductor layer is obtained.
[0038]
According to the above configuration, since the interlayer insulating layer and the semiconductor layer laminated on the uneven portion of the interlayer insulating layer are not compatible with each other in the material, sufficient bonding strength cannot be obtained between the two in the uneven portion. Even in this case, as described above, the surface of the concavo-convex portion is covered with an inorganic layer that provides a higher bonding strength than the surface of the concavo-convex portion with respect to the semiconductor layer laminated thereon, A desired bonding strength can be obtained in the uneven portion.
[0039]
In the electromagnetic wave detector, the surface of the concavo-convex portion is covered with an inorganic layer capable of obtaining higher bonding strength than the surface of the concavo-convex portion with respect to the semiconductor layer, and the inorganic layer is made of the same material as the pixel electrode. It is good also as composition which consists of.
[0040]
According to said structure, the said inorganic layer can be formed simultaneously in the formation process of a pixel electrode. Therefore, while suppressing an increase in the number of processes, an inorganic layer is formed on the concavo-convex portion, that is, a decrease in the bonding strength at the concavo-convex portion due to a mismatch in material compatibility between the interlayer insulating layer and the semiconductor layer can be prevented. Bonding strength can be obtained.
[0041]
In the electromagnetic wave detector, the uneven portion is formed in the interlayer insulating layer in a region in contact with the insulating substrate and has a structure penetrating the interlayer insulating layer, and the interlayer insulating layer and the insulating substrate in the uneven portion A structure in which an inorganic layer capable of obtaining a higher bonding strength than the surface of the insulating substrate with respect to the semiconductor layer may be formed.
[0042]
According to said structure, even if it is a case where the glass substrate whose surface becomes a mirror surface is used as an insulating substrate, penetration of the uneven part of the semiconductor layer laminated | stacked on the uneven part of an interlayer insulation layer, for example The portion reaching the lower surface side of the interlayer insulating layer through the structure is in contact with the surface of the inorganic layer, not the surface of the glass substrate which is a mirror surface. In this case, since the inorganic layer has a higher bonding strength than the surface of the insulating substrate with respect to the semiconductor layer, the semiconductor layer can obtain a desired connection strength at the uneven portion.
[0043]
An active matrix substrate of the present invention is provided on an insulating substrate with a plurality of electrode wirings arranged in a grid pattern, an active element arranged for each grid of these electrode wirings, and an upper layer of the electrode wirings and the active elements. And a plurality of pixel electrodes formed on the interlayer insulating layer. The interlayer insulating layer includes a pixel array region in which the electrode wirings are arrayed in a grid pattern, and the pixel array region. An at least part of the upper surface of the interlayer insulating layer disposed in the peripheral region is arranged so as to cover at least a part of the peripheral region that surrounds the concavo-convex portion including at least one of a concave portion and a convex portion. A bonding layer having a coefficient of thermal expansion different from that of the insulating substrate is formed so as to cover the pixel array region and at least a part of the peripheral region, and the bonding layer is formed in the peripheral region in the peripheral region. It is characterized in that it is laminated on the convex portion.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the electromagnetic wave detector and the active matrix substrate, the pixel arrangement area is an area in which electrode wirings are arranged in a grid pattern, and this area is an active area in which active elements and pixel electrodes are arranged in a two-dimensional manner. It has become. In particular, the electromagnetic wave detector corresponds to the imaging region.
[0045]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the electromagnetic wave detector according to the present embodiment includes an
[0046]
As shown in FIG. 3, the
[0047]
In the XY matrix, the size of one pixel corresponding to the unit cell is 0.1 × 0.1 mm.2~ 0.3 × 0.3mm2In general, one pixel is arranged in a matrix of about 500 × 500 to 3000 × 3000 pixels.
[0048]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the electromagnetic wave detector per pixel. The configuration is as follows in more detail.
In the
[0049]
Said electromagnetic wave detector can be manufactured as follows.
For example, a non-alkali glass substrate (for example, # 1737 manufactured by Corning) can be used as the glass substrate as the insulating
[0050]
Next, a
[0051]
Next, a channel layer (i layer) 32 serving as a channel portion of the TFT element (TFT) 22, a
[0052]
Next, the contact layer (n+
[0053]
Next, an insulating
[0054]
Next, an
[0055]
Thereafter, using a photomask having a predetermined light-shielding pattern, the
[0056]
Next, a conductive film is patterned as the
[0057]
Examples of the
[0058]
Next, an electromagnetic
[0059]
Then, a
[0060]
Next, a configuration characterized by the electromagnetic wave detector of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. However, in FIG. 1, for convenience, the
[0061]
As shown in FIG. 1, the
[0062]
In the
[0063]
As said uneven | corrugated |
[0064]
In each pattern such as the dot pattern and the stripe pattern, for example, the depth or height can be about 3 μm and the width (diameter) can be about 5 to 10 μm.
[0065]
In addition, although the uneven | corrugated |
[0066]
For example, when the concave and
[0067]
When the
[0068]
In the above configuration, when an electromagnetic wave such as an X-ray is incident on the electromagnetic wave detector, an electric charge (electron-hole pair) is generated in the
[0069]
The charge stored in the
[0070]
Further, the
[0071]
That is, for example, in the case of an electromagnetic wave detector in which an a-Se film is formed as the
[0072]
Therefore, when the
[0073]
Further, the peeling of the
[0074]
Further, as shown in FIG. 1, the portion of the
[0075]
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
The electromagnetic wave detector of the present embodiment has a configuration shown in FIG. In this electromagnetic wave detector, an
[0076]
Although various thin films can be used for the
[0077]
The
First, it functions as a connection strength promoting film between the interlayer insulating
[0078]
Second, it functions as a protective film that protects the concavo-
[0079]
[Embodiment 3]
Still another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The electromagnetic wave detector according to the present embodiment takes into account the preferred arrangement of the concavo-
[0080]
In the electromagnetic wave detector of the present embodiment, the concavo-
[0081]
As shown in FIG. 6, the
[0082]
The
[0083]
That is, in general, some charge is generated in the
[0084]
Note that the configuration of the
[0085]
The sealing
[0086]
Moreover, the electromagnetic wave detector of the above embodiment can be applied not only to a detector of radiation such as X-rays but also to detectors for various electromagnetic waves such as visible light and infrared light. Further, the structure of the
[0087]
Further, in the above embodiment, it is assumed that the
[0088]
Moreover, in the above embodiment, it is set as the structure which provided the uneven | corrugated |
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the electromagnetic wave detector and the active matrix substrate of the present invention, it is possible to provide a highly reliable electromagnetic wave detector and an active matrix substrate that hardly cause separation of the bonding layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a configuration of an electromagnetic wave detector according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 2A is a plan view showing an electromagnetic wave detector according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a schematic longitudinal sectional view of the electromagnetic wave detector.
3 is a longitudinal sectional view showing an enlarged view of one pixel portion in the electromagnetic wave detector shown in FIG. 2 (a). FIG.
4A is a plan view showing an example of a dot pattern that becomes the uneven portion shown in FIG. 1, and FIG. 4B is a plan view showing an example of another dot pattern that becomes the uneven portion; FIG. 4C is a plan view showing an example of a stripe pattern that becomes the uneven portion.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a configuration of an electromagnetic wave detector according to another embodiment of the present invention and corresponding to the portion shown in FIG. 1 of the electromagnetic wave detector.
FIG. 6 is a plan view showing a configuration of an electromagnetic wave detector according to still another embodiment of the present invention and in the vicinity of a peripheral region of an active matrix substrate on which uneven portions are formed.
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view of a liquid crystal display device showing an example in which the active matrix substrate shown in the embodiment of the present invention is applied to a liquid crystal display device.
FIG. 8 shows a configuration of an electromagnetic wave detector according to still another embodiment of the present invention, and is a plan view of a main part in a pixel array region of an active matrix substrate on which uneven portions are formed.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view for explaining the operation principle of a conventional electromagnetic wave detector.
[Explanation of symbols]
11 Active matrix substrate
12 Semiconductor film (semiconductor layer)
13 Bias electrode
14 pixel array area
15 Peripheral area
17 Concavity and convexity
21 Insulating substrate
22 TFT elements
23 Charge storage capacity
24 Charge collection electrode (pixel electrode)
28 Connecting electrodes
31 Interlayer insulation film (interlayer insulation layer)
34 Contact hole
41 Inorganic film (inorganic layer)
51 Connection terminal
52 Lead wiring
Claims (13)
格子状に配列された複数の電極配線と、A plurality of electrode wires arranged in a lattice pattern;
これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、Active elements arranged for each grid of these electrode wirings,
前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層と、An interlayer insulating layer provided in an upper layer of the electrode wiring and the active element;
この層間絶縁層上に形成された複数の画素電極とを有し、A plurality of pixel electrodes formed on the interlayer insulating layer;
前記層間絶縁層は、前記電極配線が格子状に配列されている画素配列領域とこの画素配列領域を囲む周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ、前記周辺領域に配置された前記層間絶縁層の上面の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されているアクティブマトリクス基板を備え、The interlayer insulating layer is disposed so as to cover a pixel array region in which the electrode wirings are arrayed in a lattice pattern and at least a part of a peripheral region surrounding the pixel array region, and is disposed in the peripheral region At least a part of the upper surface of the interlayer insulating layer includes an active matrix substrate in which a concavo-convex portion including at least one of a concave portion and a convex portion is formed,
前記アクティブマトリクス基板上の前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように電磁波導電性を有する半導体層が形成され、この半導体層が前記周辺領域において前記凹凸部上に積層されていることを特徴とする電磁波検出器。A semiconductor layer having electromagnetic conductivity is formed so as to cover the pixel array region on the active matrix substrate and at least a part of the peripheral region, and the semiconductor layer is laminated on the uneven portion in the peripheral region. An electromagnetic wave detector.
前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように前記アクティブマトリクス基板の表面に形成された電磁波導電性を有する半導体層とを備えている電磁波検出器において、In the electromagnetic wave detector comprising an electromagnetic conductive semiconductor layer formed on a surface of the active matrix substrate so as to cover the pixel array region and at least a part of the peripheral region,
前記層間絶縁層は、前記画素配列領域、および前記周辺領域の少なくとも一部の領域に形成され、アクティブマトリクス基板の前記周辺領域の前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されているThe interlayer insulating layer is formed in at least a part of the pixel array region and the peripheral region, and a region that contacts the semiconductor layer in the interlayer insulating layer of the peripheral region of the active matrix substrate has a recess and a protrusion. An uneven portion consisting of at least one of the portions is formed ことを特徴とする電磁波検出器。An electromagnetic wave detector characterized by that.
格子状に配列された複数の電極配線とこれら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、層間絶縁層、複数の画素電極、および電磁波導電性を有する半導体層が順次積層されている電磁波検出器において、Electromagnetic wave detection in which a plurality of electrode wirings arranged in a grid and active elements, interlayer insulating layers, a plurality of pixel electrodes, and semiconductor layers having electromagnetic conductivity are sequentially stacked for each grid of these electrode wirings In the vessel
前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されていることを特徴とする電磁波検出器。An electromagnetic wave detector, wherein an uneven portion including at least one of a concave portion and a convex portion is formed in at least a part of a region in contact with the semiconductor layer in the interlayer insulating layer.
格子状に配列された複数の電極配線と、A plurality of electrode wires arranged in a lattice pattern;
これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、Active elements arranged for each grid of these electrode wirings,
前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層と、An interlayer insulating layer provided in an upper layer of the electrode wiring and the active element;
この層間絶縁層上に形成された複数の画素電極とを有し、A plurality of pixel electrodes formed on the interlayer insulating layer;
前記層間絶縁層は、前記電極配線が格子状に配列されている画素配列領域とこの画素配列領域を囲む周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ、前記周辺領域に配置された前記層間絶縁層の上面の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成され、The interlayer insulating layer is disposed so as to cover a pixel array region in which the electrode wirings are arrayed in a lattice pattern and at least a part of a peripheral region surrounding the pixel array region, and is disposed in the peripheral region On at least a part of the upper surface of the interlayer insulating layer, an uneven portion comprising at least one of a recessed portion and a protruding portion is formed,
前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように、熱膨張率が前記絶縁基板と異なる接合層が形成され、この接合層が前記周辺領域において前記凹凸部上に積層されていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。A bonding layer having a coefficient of thermal expansion different from that of the insulating substrate is formed so as to cover the pixel array region and at least a part of the peripheral region, and the bonding layer is stacked on the uneven portion in the peripheral region. An active matrix substrate characterized by that.
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