JPH10214955A - 放射撮像装置用のコンタクト・パッド - Google Patents
放射撮像装置用のコンタクト・パッドInfo
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Abstract
程を必要とせず、過大な腐食および接触信頼性の問題を
生じないコンタクト・パッド構造を提供する。 【解決手段】 フォトダイオード材料および導電性酸化
物から形成されたフォトダイオード(38)のアレイ
(2)を含んでいる放射撮像装置用のコンタクト・パッ
ド(15)は、アレイのフォトダイオードに使用された
ものと同じフォトダイオード材料(例えば、非晶質シリ
コン)から形成されて、アレイの縁部に近接して位置決
めされたコンタクト・パッド本体(22)、および該コ
ンタクト・パッド本体の少なくとも一部の上に位置して
いて、アレイへの外部電気接続を可能にするコンタクト
区域を構成する導電性酸化物(例えば、酸化インジウム
錫)の頂部層(18)を有する。アレイへの外部電気接
続のための前記コンタクト区域の一部として導電性酸化
物の頂部層の少なくとも一部の上に金属のコンタクト面
が設けらる。
Description
のアレイを有する放射撮像装置(radiation
imager)用のコンタクト・パッドに関するもので
あり、更に詳しくは処理工程の数を減らして形成し得る
コンタクト・パッド構造に関するものである。
は、X線撮像装置およびファクシミリ装置のような撮像
用途に通常使用されている。アレイの光検出素子、典型
的にはフォトダイオードは入射する放射エネルギを電荷
に変換し、電荷は所定の電圧に維持された共通電極によ
って全てのフォトダイオードに逆バイアスを維持するこ
とによりフォトダイオード内で分離される。画素がマト
リクス形式に配置され、行および列のアドレス線が画素
をアドレス指定して読出しを行えるように配置される。
各々の画素は典型的には、薄膜トランジスタ(TFT)
のソース(またはドレイン)コンタクトに接続されたフ
ォトダイオードを有する。行に沿った方向のアドレス線
は、走査線と呼ばれ、典型的にはTFTに使用されたも
のと同じゲート金属から形成される。特定の行が呼び出
されたとき、該行内のフォトダイオードに蓄積された電
荷は、行と直角の列に配置されたデータ線に送られる。
データ線は典型的にはTFTのソース/ドレイン・コン
タクト材料と同じ材料から形成される。
積の基板上に形成される。薄膜の堆積、写真平版法によ
るパターン形成および薄膜エッチングを含む一連の処理
工程により、撮像装置構造が基板上に形成される。フォ
トダイオードおよびTFTは共に、例えばプラズマ化学
蒸着法(PECVD)により堆積された非晶質シリコン
(a−Si)で構成するのが好ましい。
・フィンガも形成される。これらのコンタクト・フィン
ガは、アレイから基板の周縁近くまで延在する走査線お
よびデータ線並びに共通電極線の延長部であり、アレイ
を外部回路に接続できるようにする。コンタクト・フィ
ンガの一端にコンタクト・パッドがあり、コンタクト・
パッドは必然的にその表面の少なくとも一部にわたって
頂部層として導電材料を有する。アレイ上の走査線およ
びデータ線の数は数千にもなるので、駆動および読出し
回路からの外部コンタクトは典型的には可撓性のコネク
タで作られ、これらのコネクタはコンタクト・パッドの
表面に接触するように押し付けられ又は接着される。
るための構造および方法が、米国特許第5,399,8
44号、同第5,435,608号、同第5,480,
810号に記載されている。アレイの製造の際、導電金
属の堆積の数は、例えばゲート金属の堆積およびソース
/ドレイン金属の堆積の数まで低減するのが望ましい。
共通電極は、写真平版法によるパターン形成工程中に、
別個の材料ではなくソース/ドレイン金属と同じ材料か
ら形成することが出来る。
接触させることが必要であるために湿気への露出を防止
するように容易に封止することが出来ないので、特に水
分の腐食作用を受けやすい。光検出素子アレイの他の領
域は無機誘電体障壁層によって適当に保護することが出
来る。ゲートおよびソース/ドレイン金属として使用さ
れる金属、例えばCr、Ti、MoおよびAlは、良好
な接触を妨げる表面酸化物を形成する傾向があり、或い
は、程度は変わるが、腐食を受けやすい。好ましいコン
タクト・パッド表面材料は酸化インジウム錫(ITO)
または上記の問題を起こしにくい関連する導電性酸化物
材料である。
する金属の腐食に対する障壁としては不十分であること
が判っている。湿気が比較的薄い多結晶質のITO内を
拡散して、その下に位置する金属と反応する。従って、
ソース/ドレイン金属またはゲート金属をコンタクト・
パッド表面材料として選択することにより、別個の導電
材料を必要としなくて済むが、これらの金属は腐食また
は接触の問題を生じて、撮像装置の性能および寿命を悪
化させる恐れがある。
加的な製造処理工程を必要とせず、過大な腐食および接
触信頼性の問題を生じないコンタクト・パッド構造を有
することが望ましい。また本発明の別の目的は、フォト
マスク形成工程の数を減らすような放射撮像装置用コン
タクト・パッドを提供することである。
装置用コンタクト・パッド複数を放射撮像装置のアレイ
の残りの部分と同時に製造して、アレイを製造するため
に使用される処理工程以外の処理工程が必要とされない
ようにする。フォトダイオード材料のコンタクト・パッ
ド本体がコンタクト・パッド区域内に、アレイのフォト
ダイオードの形成と同時に形成される。フォトダイオー
ドはその頂部に、外部電気接触させるための最上面を成
すITO層を有する。その後のTFTのソースおよびド
レイン電極のパターン形成の際に、ソースおよびドレイ
ン電極材料が、フォトダイオード材料の頂部表面に部分
的にオーバーラップし、コンタクト・フィンガに電気接
触してコンタクト・フィンガの一部を形成するようにパ
ターン形成される。無機誘電体障壁をパターン形成し
て、ソースおよびドレイン電極材料が何ら周囲環境に露
出されず、コンタクト・パッドの頂部のITOが露出さ
れた状態にする。走査線およびデータ線の両方のコンタ
クト・パッドは構造上および処理上の複雑さを低減する
ように作られる。
ド材料および導電性酸化物から形成されたフォトダイオ
ードのアレイを含んでいる放射撮像装置用のコンタクト
・パッドが提供される。このコンタクト・パッドは、ア
レイのフォトダイオードに使用されたものと同じフォト
ダイオード材料から形成されて、アレイの縁部に近接し
て位置決めされたコンタクト・パッド本体、および該コ
ンタクト・パッド本体の少なくとも一部の上に位置して
いて、アレイへの外部電気接続を可能にするコンタクト
区域を構成する導電性酸化物の頂部層を有する。アレイ
への外部電気接続のための前記コンタクト区域の一部と
して導電性酸化物の頂部層の少なくとも一部の上に金属
のコンタクト面が設けられる。一実施態様では、フォト
ダイオード材料は非晶質シリコンで構成され、導電性酸
化物は酸化インジウム錫で構成される。本発明の新規と
考えられる特徴は特許請求の範囲に具体的に記載してあ
るが、本発明自体の構成、作用並びにその他の目的およ
び利点は、添付の図面を参照した以下の説明から最も良
く理解されよう。
ると、放射撮像装置1は絶縁基板8上に光検出素子アレ
イ2を含み、アレイは水平の走査線9および直交する垂
直なデータ線7の交差部分の間に画素3(図11)のよ
うな画素を含む。各々の画素3は、フォトダイオード3
1のような光検出素子および薄膜トランジスタ(TF
T)スイッチ32を含む。アレイの各々の画素内の光検
出素子すなわちフォトダイオード31は、入射する光子
に応答して電荷を蓄積する。一行内の各々のフォトダイ
オードは、行内のそれぞれのTFTのゲートに結合され
た走査線9をバイアスして、各々のTFTを導通させる
ことによってアドレス指定され、これによってフォトダ
イオードに蓄積されていた電荷を、列内のそれぞれのT
FTのソース(またはドレイン)電極に結合されている
出力データ線7から選択的に読み出すことが出来る。バ
イアス・ゲート電圧は、光検出素子アレイ2の外側の縁
に沿って配置されたコンタクト・パッドコンタクト・パ
ッド15のようなコンタクト・パッドを介して、外部電
圧源(図示していない)から印加される。コンタクト・
パッド15は(前掲の米国特許に記載されているよう
に)コンタクト・フィンガ19に電気接続されており、
コンタクト・フィンガ19は走査線9およびデータ線7
に接続されている。放射撮像装置1は更に、静電荷保護
を行うために光検出素子アレイ2の周囲に配置されたア
ース・リング17を有する。コンタクト・パッド15は
典型的にはアース・リング17より内側で絶縁基板8上
に配置される。
の一実施態様では、コンタクト・フィンガ19のコンタ
クト・パッド端におけるコンタクト・パッド15のゲー
ト金属10が絶縁基板8上に形成され、次いでフォトダ
イオード本体22がゲート金属10の上に形成される。
ゲート金属はアレイおよびコンタクト・パッド区域にお
いて前にパターン形成されている。ゲート金属10はコ
ンタクト・パッド15においてフォトダイオード材料2
2の下に位置する必要はないが、絶縁基板8上に直接堆
積する場合に比べてフォトダイオード材料22の付着性
を改善する。フォトダイオード材料22は次いでパター
ン形成されエッチングされて、複数のフォトダイオード
本体を形成する。光検出素子アレイ2の各々の画素内に
フォトダイオード本体(図1および11参照)が形成さ
れると同時に、コンタクト・パッド15の区域において
フォトダイオード材料22がまたパターン形成されてア
イランドを形成する(図3および4参照)。このアイラ
ンドのフォトダイオード材料は光検出素子として使用さ
れず、コンタクト・フィンガのパッド構造の一部とな
る。コンタクト・パッド15のフォトダイオード材料2
2は、不純物添加した非晶質シリコン層および不純物添
加しない非晶質シリコン層で構成され、全体の厚さはほ
ぼ0.5乃至2.0ミクロンである。その上に酸化イン
ジウム錫(ITO)の頂部層18が設けられ、その厚さ
はほぼ0.1ミクロンであり、ほぼ0.05乃至0.2
ミクロンの範囲内にある。
ITO層18の目的は、頂部ダイオード層の導電度を高
めて、性能を改善し且つフォトダイオード31の頂部に
対する共通電極34の信頼性のある接触を確実なものと
することである。各々のコンタクト・パッド15におい
ては、ITO層18はコンタクト・パッドの頂部コンタ
クト面(接触面)を形成する。ITOは、化学的に安定
で耐腐食性であり、絶縁酸化物を形成し難いので、望ま
しい材料である。ITO層18は、具体的なパターン形
成およびエッチング処理に応じて、フォトダイオード材
料22とほぼ一致するか、それより僅かに小さくするこ
とが出来る。撮像装置の光検出素子アレイ2の製造処理
の次の工程で、アレイ内のTFT32の誘電体層の形成
の際に誘電体層が配置される。誘電体層24はパターン
形成されされて、図5および6に示すようにコンタクト
・パッド区域25の頂部からエッチングされる。誘電体
層24はプラズマ化学蒸着法により堆積されたシリコン
窒化物(SiNx)およびシリコン酸化物の組合せであ
ってよく、全体の厚さはほぼ0.15乃至0.5ミクロ
ンである。
金属26(図7および8参照)が堆積され、パターン形
成およびエッチングされて、ITO層18とその下に位
置するゲート金属10またはコンタクト・フィンガ19
内のソースおよびドレイン・コンタクトとの間を電気接
続して、ITO層18と走査線9およびデータ線7(図
1参照)との間に連続的に接続するようにする。ソース
およびドレイン金属26は、コンタクト・パッド15の
少なくとも一部分を露出させるようにエッチングされ
る。ソースおよびドレイン金属26は例えばMoまたは
Cr、或いはそれらの組合せで構成し、厚さをほぼ0.
1乃至1.0ミクロンにし得る。図面の各図は、層の高
さが約2ミクロンであるのに対して、露出されたITO
コンタクト領域が約150ミクロンであるので、特に垂
直方向において等分に拡大図示されていないことに留意
されたい。
コンタクト・フィンガ19およびコンタクト・パッド1
5が保護用の誘電体障壁層28で被覆される。誘電体障
壁層28はパターン形成およびエッチングされて、図9
および10に示されているようにコンタクト・パッド1
5の殆どから除去される。誘電体障壁層28は、ソース
およびドレイン金属26がITO層18と接触する区域
を含めて、ソースおよびドレイン金属26全体を覆う。
これにより、ソースおよびドレイン金属26並びにIT
O層18に対する化学的腐食および損傷を防止する。
トが、TFT32のソースおよびドレイン電極並びにデ
ータ線7を形成するために使用された同じ層(および材
料)から形成される。共通電極線が隣り合うデータ線7
の間の中間に位置決めされて、コンタクト・パッド15
内のダイオード・アイランド22を使用することによっ
て、放射撮像装置1の縁部で接続した垂直な線によりソ
ースおよびドレイン金属26から共通電極34(図11
参照)を有効に作る。1つ以上のコンタクト・パッド3
5が共通電極34に対して外部接続を行うために設けら
れる。
電極層34の各々は、例えばMoまたはCrで構成され
る。他の金属または多層の金属を使用できるが、Alの
存在は問題がある。というのは、湿式エッチング(例え
ば、図7および8参照)の際、露出したITO層18の
腐食が起こりうるからである。もし電気雑音のためにソ
ースおよびドレイン金属26としてAlが必要な場合、
典型的には、コンタクト・パッド15の頂部でコンタク
ト・フィンガ19をITO層18に接続する付加的な金
属層(図示していない)が堆積される。
アイランド材料を配置したことにより、コンタクトのた
めにITO層18をダイオード・アイランド材料上に使
用することができ、これにより付加的なコンタクト層お
よびそれに関連するマスク工程を設ける必要が無くな
る。本発明では、TFT32のソースおよびドレイン電
極に使用されるソースおよびドレイン金属26がまたデ
ータ線7および共通電極線34にも使用され、これらの
全ては同じ処理工程により同時に形成されることに注意
されたい。同様に、TFT32のゲート電極金属および
走査線9が同じ金属で同じ処理工程によって同時に形成
される。コンタクト・フィンガ19の断面は、それらが
電気接続される光検出素子アレイ2内の線の断面と同じ
で無くて良く、またコンタクト・フィンガは互いに断面
が異なっていても良い。
通電極層の組合せを利用する本発明が、コンタクト・パ
ッドの製造に必要なフォトマスク処理工程の数を減ら
し、付加的な処理工程が必要であった場合に起こりうる
製造時間、製造コストおよび種々の問題または欠陥を低
減することに注意されたい。本発明の処理はわずか3つ
の導電層の堆積(並びにそれに関連するフォトマスクお
よびエッチング処理工程)しか必要とせず、それらは次
のように記載の順序で配置、すなわちゲート金属10、
フォトダイオード材料22上のITO層18、およびソ
ースおよびドレイン金属26(これはまたフォトダイオ
ードを横切って延在し且つフォトダイオードの頂部を接
続する共通電極線をも形成する)が順次配置される。T
FT32のアイランドに対して、典型的には10乃至5
ナノメートルのMoの薄い金属キャップ層を設けてもよ
い。しかし、その層は本質的にTFT32のアイランド
製造の一部として設けられ、コンタクト・パッド製造の
一部を構成しない。
が、当業者には種々の変更および変形をなし得よう。従
って、特許請求の範囲が本発明の真の精神および趣旨の
範囲内にあるこの様な全ての変更および変形を包含する
ものとして記載してあることを理解されたい。
面図である。
するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の
内の一工程を示す断面図である。
するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の
内の別の一工程を示す平面図である。
に薄い層を見易くするために垂直方向の寸法は特に著し
く拡大して示してある。
するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の
内の別の一工程を示す平面図である。
に薄い層を見易くするために垂直方向の寸法は特に著し
く拡大して示してある。
するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の
内の別の一工程を示す平面図である。
に薄い層を見易くするために垂直方向の寸法は特に著し
く拡大して示してある。
するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の
内の別の一工程を示す平面図である。
常に薄い層を見易くするために垂直方向の寸法は特に著
しく拡大して示してある。
Claims (3)
- 【請求項1】 フォトダイオード材料および導電性酸化
物から形成されたフォトダイオードのアレイを含んでい
る放射撮像装置用のコンタクト・パッドにおいて、 前記アレイのフォトダイオードに使用されたものと同じ
フォトダイオード材料から形成され、前記アレイの縁部
に近接して位置決めされたコンタクト・パッド本体、お
よび前記コンタクト・パッド本体の少なくとも一部の上
に位置していて、前記アレイへの外部電気接続を可能に
するコンタクト区域を構成する前記導電性酸化物の頂部
層を有していることを特徴とする放射撮像装置用のコン
タクト・パッド。 - 【請求項2】 前記アレイへの外部電気接続のための前
記コンタクト区域の一部として前記導電性酸化物の前記
頂部層の少なくとも一部の上に金属のコンタクト面が設
けられている請求項1記載のコンタクト・パッド。 - 【請求項3】 前記フォトダイオード材料が非晶質シリ
コンで構成され、前記導電性酸化物が酸化インジウム錫
で構成されている請求項1記載のコンタクト・パッド。
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