KR20050103291A - 고체촬상장치 및 방사선촬상장치 - Google Patents

고체촬상장치 및 방사선촬상장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 고체촬상장치는 복수의 광전변환소자와 복수의 스위치소자를 가지고, 1개 이상의 스위치소자 위에 광전변환소자가 형성되고, 상기 스위치소자와 상기 광전변환소자 사이에 쉴드적극층을 배치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 방사선촬상장치는 방사선을 직접 전하로 변환하는 방사선 변환층, 및 복수의 스위치소자를 가지고, 상기 방사선변환층은 하나 이상의 스위치소자 위에 형성되어 있으며, 상기 스위치소자와 상기 방사선변환층 사이에 쉴드전극층이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

고체촬상장치 및 방사선촬상장치{SOLID­STATE IMAGE PICKUP DEVICE AND RADIATION IMAGE PICKUP DEVICE}
본 발명은 의료화상진단장치, 비파괴검사장치, 분석장치 등에 응용되고 있는 X선, α선, β선, 또는 γ선 등의 방사선을 검출하는 방사선촬상장치, 특히, 비단결정실리콘, 예를 들면, 비정질실리콘(이하, a-Si로 약기)을 사용한 센서소자와 TFT소자에 의해 구성된 센서어레이와 방사선을 가시광선 등으로 변환하는 형광체를 조합한 플랫패널검출기(이하, FPD로 약기)에 사용되는 고체촬상장치에 관한 것이다.
최근의 액정디스플레이장치용 TFT기술의 진보, 정보인프라의 정비가 만족할만한 현재로는, FPD가 제안되어 의료화상분야에 있어서도 대면적을 가질 수 있고 또한 디지털화가 달성되고 있다.
이 FPD는 방사선화상을 순식간에 읽어내서, 동시에 디스플레이장치 상에 표시할 수 있는 것이고, 또, 화상은 디지털정보의 형태로 FPD로부터 직접 인출하는 것이 가능하기 때문에, 데이터의 보관, 혹은 데이터의 가공, 전송 등 취급이 편리하다고 하는 특징이 있다. 또, 감도 등의 제 특성은 촬영조건에 의존하지만, 종래의 스크린필름계 촬영법, 컴퓨티드 라디오그래피 촬영법과 비교해서 동등 또는 그 이상인 것이 확인되고 있다.
FDP의 제품화가 달성되고 있는 한편, 더 한층의 감도향상을 목표로 해서 FPD에 대해서 여러 가지의 제안이 이루어지고 있다. 예를 들면, 비특허문헌인 "SPIE Medical Imaging VI", February 23-27, 1992, L.E Antonuk 등에 의한 보고에서는, TFT소자 상에 센서소자를 형성한 구조가 개시되어 있다. 본 종래예는 상기 구조를 채용함으로써 센서소자의 개구율을 향상시켜서, 감도향상을 가능하게 하고 있다. 또, 이 때, TFT소자는 센서소자의 바로 아래에 배치되어 있기 때문에, 불필요한 기생용량을 형성하고, 따라서, 접지된 평면을 배치하는 것이 기재되어 있다.
또, 듀폰(Du Pont)에 허여된 미국특허 제5498880호 명세서에 의한 제안에 있어서는, 마찬가지로 개구율을 향상시키기 위해서 TFT소자 상에 센서소자를 형성하는 구조가 나타나 있다. 본 종래예에서는, TFT의 소스/드레인전극에 접속된 전극이 TFT소자를 덮고, 또한, 센서소자의 개별 전극이 되고 있는 구조이다.
한편, 캐논사에 의해 출원된 일본특개 2000-156522호 공보에 의한 제안에 있어서도, TFT소자 상에 센서소자를 형성해서, 개구율의 향상을 목적으로 한 구조가 나타나 있다. 본 종래예에서는, TFT소자 상에 층간막을 개재해서 센서소자가 형성되어 있는 구조이다.
그렇지만, 상술의 TFT소자 상에 센서소자를 형성하는 구조의 FPD에 있어서는, 센서소자의 개별 전극이 TFT소자의 백게이트전극으로서 작용해서, 개별 전극의 전위 변동에 의해 TFT소자의 누출전류의 발생이라고 하는 문제를 발생시켜서, 화상품위의 열화의 형태로 나타난다.
예를 들면, 센서출력신호가 큰 영역과 작은 영역이 인접해서 배치되었을 경우, 경계가 흐려지는 크로스톡(cross talk)이 나타난다. 또, 센서포화출력이 저하해서 다이나믹 레인지가 저하한다고 하는 문제가 생긴다.
본 명세서에 포함되고 또한 그 일부를 구성하는 첨부도면은 본 발명의 실시예를 예시하고, 또한, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 고체촬상장치의 3×3의 매트릭스형상으로 배치된 화소의 모식적 등가회로도
도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 고체촬상장치의 1화소의 모식적 평면도
도 3은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 고체촬상장치의 4화소의 모식적 평면도
도 4는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 고체촬상장치의 모식적 단면도
도 5는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고체촬상장치의 3×3의 매트릭스형상으로 배치된 화소의 모식적 등가회로도
도 6은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고체촬상장치의 1화소의 모식적 평면도
도 7은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고체촬상장치의 4화소의 모식적 평면도
도 8은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고체촬상장치의 모식적 단면도
도 9는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 고체촬상장치의 3×3의 매트릭스형상으로 배치된 화소의 모식적 등가 회로도
도 10은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 고체촬상장치의 1화소의 모식적 평면도
도 11은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 고체촬상장치의 4화소의 모식적 평면도
도 12는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 고체촬상장치의 모식적 단면도
도 13은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 방사선촬상장치의 모식적 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 포토다이오드 102: 전송용TFT
103: 전송용TFT구동배선(게이트전극층) 104: 신호선
105: 센서바이어스배선(센서바이어스전극층)
106: 쉴드배선(쉴드전극층)
107: 전송용TFT소스/드레인전극 108: 콘택트홀
109: 센서하부전극 110: 절연성기판
111: 게이트절연막
112: 제 1의 아몰퍼스반도체층
113: 제 1의 n+층 114, 115: 층간절연막
116: 절연막
117: 제 2의 아몰퍼스반도체층
118: 제 2의 n+층 119: 투명전극층
120: 리세트용TFT
121: 리세트용TFT구동배선(게이트전극층)
122: 리세트용TFT소스/드레인전극 123: 축적용량
124: 스위치용TFT 125: 판독용TFT
128: 스위치용TFT구동배선(게이트전극층)
129: 스위치용TFT소스/드레인전극
130: 판독용TFT구동전극(게이트전극층)
131: 판독용TFT소스/드레인전극 135: 형광체층
l45: 방사선변환층
본 발명은 상기의 문제점을 감안해서 이루어진 것이며, 따라서, 본 발명의 목적은 스위치소자 상에 배치된 센서소자의 개별 전극이 전위 변동을 일으켰을 경우에 있어서도, 스위치소자의 누출전류의 발생에 의한 특성 변동을 억제하는 것을 가능하게 해서, 감도향상을 달성하는 것이다.
상술의 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 복수의 광전변환소자와 복수의 스위치소자를 가지는 고체촬상장치에 있어서, 1개 이상의 스위치소자 위에 광전변환소자가 형성되고, 상기 스위치소자와 상기 광전변환소자 사이에 쉴드전극층을 배치한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 의하면, 방사선을 직접 전하로 변환하는 방사선변환층과 복수의 스위치소자를 가지는 방사선촬상장치에 있어서, 1개 이상의 스위치소자 위에 방사선변환층이 형성되고, 상기 스위치소자와 상기 방사선변환층 사이에 쉴드전극층을 배치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 스위치소자와 이 스위치소자 위에 형성된 센서소자 사이에 실드층을 형성함으로써, 스위치소자 상에 배치된 센서소자의 개별 전극이 전위 변동을 일으킨 경우에 있어서도, 스위치소자의 누출전류의 발생에 의한 특성 변동을 억제하는 것을 가능하게 해서, 감도향상을 달성하는 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부도면과 관련된 다음 설명으로부터 명백해질 것이며, 상기 첨부도면에 있어서, 동일한 참조부호는 그 전 도면을 통해서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
다음에, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조해서 설명한다.
[실시예 1]
이하, 본 발명의 실시예 1에 있어서의 MIS형 포토다이오드(이하, PD로 약기)를 사용한 고체촬상장치에 대해 설명한다.
도 1은 실시예 1의 고체촬상장치의 3×3의 매트릭스형상으로 배치된 화소의 모식적 등가회로도, 도 2는 이 실시예의 고체촬상장치의 1화소의 모식적 평면도, 도 3은 이 실시예의 고체촬상장치의 4화소의 모식적 평면도, 도 4는 이 실시예의 고체촬상장치의 모식적 단면도이다.
도 1, 도 2에 있어서, (101)은 광전변환소자(센서소자)인 MIS형 PD, (102)는 스위치소자인 전송용TFT(박막트랜지스터), (103)은 전송용TFT구동배선, (104)는 신호선, (105)는 센서바이어스배선, (106)은 쉴드배선(GND배선), (107)은 전송용TFT(102)의 소스/드레인전극층, (108)은 콘택트홀, (109)는 센서하부전극층이다.
도 4에 있어서, (110)은 유리 등의 절연성기판, (111)은 SiN, SiO2 등의 게이트절연막, (112)는 a-Si 등의 제 1의 아몰퍼스반도체층, (113)은 제 1의 n+층 (오믹콘택트층), (114), (115)는 SiN, SiO2, 벤조시클로부텐(BCB), 폴리이미드(PI) 등의 층간절연막, (116)은 SiN, SiO2 등의 절연막, (117)은 a-Si 등의 제 2의 아몰퍼스반도체층, (118)은 마이크로크리스탈실리콘, a-Si 등으로 이루어진 제 2의 n+층(홀블록킹층), (119)는 ITO, SnO2 등의 투명전극층, (132)는 SiN, PI 등의 보호층, (134)는 접착층, (135)는 파장변환체로서의 형광체층이다.
도 4에 있어서, (103), (105), (106)은 각각 게이트전극층, 센서바이어스전극층, 쉴드전극층으로서 표시되어 있다.
절연막(116), a-Si 등의 제 2의 아몰퍼스반도체층(117), 및 제 2의 n+층(118)은 MIS형 PD(l01)의 광전변환층을 구성한다. 게이트전극층(103), SiN, SiO2 등의 게이트절연막(111), a-Si 등의 제 1의 아몰퍼스반도체층(112), 제 1의 n+층(오믹콘택트층)(113), 전송용TFT의 소스/드레인전극층(107)은 전송용TFT(102)를 구성한다. 전송용TFT(l02) 상에 광전변환층이 형성되고, 따라서 전송용TFT(102)는 광전변환층으로 덮여 있다.
쉴드전극층(106)은 MIS형 PD(101)와 전송용TFT(l02) 사이에 배치되어 있다.
X선 등의 방사선은 도 2의 지면 상부에서 입사해서, 형광체층(135)에 의해 가시광선으로 변환된다. 변환된 광은 MIS형 PD(l01)에 의해 전하로 변환되어 MIS형 PD(101) 내에 축적된다. 그 후, TFT구동회로에 의해 전송용TFT구동배선(103)을 통해서 전송용TFT(l02)를 동작시켜, 이 축적전하를 전송용TFT(l02)의 소스/드레인전극의 한 쪽과 접속된 신호선(104)에 전송해서, 신호처리회로에서 처리되고, 또한, 그 결과로서의 애널로그신호는 A/D변환회로에서 A/D변환되어 출력된다. 이 때, 쉴드배선(106)의 전위는 항상 GND 등의 정전위에 고정되어 있다.
본 실시예에서는, 센서소자 밑에 배치된 쉴드배선(106)이 GND에 접속되어 있어, 센서소자의 개별 전극이 전위 변동을 일으켜도, TFT소자의 누출전류의 발생에 의한 특성 변동을 억제하는 것을 가능하게 해서, 감도향상을 달성할 수 있다. 또, 쉴드배선(106)은 신호선(104)과 전혀 겹치지 않기 때문에, 쉴드배선(106)과 신호선(104) 사이에 기생용량을 형성하지 않아, 센서감도의 열화도 억제할 수 있다.
본 실시예에서는, 쉴드배선(106)의 폭은 TFT의 채널폭과 동일한 경우를 나타냈지만, 전송용TFT구동배선(103)과의 교차부의 용량을 줄이기 위해 전송용TFT구동배선(103)과의 교차부에서 채널폭보다 가는 폭을 가진 배선을 사용하는 것도 가능하다.
또, 쉴드배선(106)은 일정 전위이면 되므로, GND 이외의 정전위로 설정하는 것도 가능하다. 쉴드배선(106)의 저항은 높아도 되기 때문에, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 텅그스텐(W), 또는 몰리브덴텅스텐(MoW) 등의 고융점 금속의 배선을 사용할 수 있어, 제조프로세스상의 제약이 경감된다. 또한, 게이트전극을 포함하는 층, 소스/드레인전극을 포함하는 층, 쉴드전극을 포함하는 층, 센서바이어스전극을 포함하는 층 중에서는, 쉴드전극층을 가장 얇은 배선으로 형성해서 단차를 저감하고, 쉴드배선(106) 상부에 형성되는 센서부의 단차를 저감해서, 수율의 향상을 꾀할 수도 있다. 이것은, 쉴드전극층은 기타의 전극층보다 전기저항치가 커도 되기 때문이다.
[실시예 2]
이하, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 MIS형 PD를 사용한 고체촬상장치에 대해서 설명한다.
도 5는 실시예 2의 고체촬상장치의 3×3의 매트릭스형상으로 배치된 화소의 모식적 등가회로도, 도 6은 이 실시예의 고체촬상장치의 1화소의 모식적 평면도, 도 7은 이 실시예의 고체촬상장치의 4화소의 모식적 평면도, 도 8은 이 실시예의 고체촬상장치의 모식적 단면도이다.
실시예 1과 동일한 부호는 동일한 구성요소이다.
도 5, 도 6에 있어서, (101)은 MIS형 PD, (102)는 전송용TFT, (103)은 전송용TFT구동배선, (104)는 신호선, (105)는 센서바이어스배선, (106)은 쉴드배선(GND배선), (108)은 콘택트홀, (109)는 센서하부전극층, (120)은 스위치소자인 리세트용TFT, (121)은 리세트용TFT구동배선, (126)은 리세트배선이다.
도 8에 있어서, (110)은 유리 등의 절연성기판, (111)은 SiN, SiO2 등의 게이트절연막, (112)는 a-Si 등의 제 1의 아몰퍼스반도체층, (113)은 제 1의 n+층(오믹콘택트층), (114), (115)는 SiN, SiO2, 벤조시클로부텐(BCB), 폴리이미드(PI) 등의 층간절연막, (116)은 SiN, SiO2 등의 절연막, (117)은 a-Si 등의 제 2의 아몰퍼스반도체층, (118)은 마이크로크리스탈실리콘, a-Si 등으로부터 이루어진 제 2의 n+층(홀블록킹층), (119)는 ITO, SnO2 등의 투명전극층, (107)은 전송용TFT(102)의 소스/드레인전극층, (122)는 리세트용TFT의 소스/드레인전극층, (132)는 SiN, PI 등의 보호층, (134)는 접착층, (135)는 형광체층이다.
도 8에 있어서, (103), (121)은 각각 게이트전극층, (105)는 센서바이어스전극층, (106)은 쉴드전극층으로서 나타내고 있다.
절연막(116), a-Si 등의 제 2의 아몰퍼스반도체층(117), 및 제 2의 n+층 (118)은 MIS형 PD(101)의 광전변환층을 구성한다. 게이트전극층(103), SiN·SiO2 등의 게이트절연막(111), a-Si 등의 제 1의 아몰퍼스반도체층(112), 제 1의 n+층(오믹콘택트층)(113), 전송용TFT의 소스/드레인전극층(107)은 전송용 TFT(102)를 구성한다. 게이트전극층(121), SiN, SiO2 등의 게이트 절연막(111), a-Si 등의 제 1의 아몰퍼스반도체층(112), 제 1의 n+층(오믹콘택트층)(113), 리세트용TFT의 소스/드레인전극층(122)은 리세트용TFT(120)를 구성한다. 전송용TFT(102) 및 리세트용TFT(120) 상에 광전변환층이 형성되므로, 양 TFT는 광전변환층으로 덮여 있다.
쉴드전극층(106)은 MIS형 PD(l01)와 전송용TFT(102) 사이, 및 MIS형 PD(101)와 리세트용TFT(120) 사이에 배치되어 있다.
X선 등의 방사선은 도 6의 지면 상부에서 입사해서, 형광체층(135)에 의해 가시광선으로 변환된다. 변환된 광은, MIS형 PD(l01)에 의해 전하로 변환되어 MIS형 PD(101) 내에 축적된다. 그 후, TFT구동회로에 접속된 전송용TFT구동배선(103)에 의해 전송용TFT(102)를 동작시켜, 이 축적전하를 전송용 TFT(l02)의 소스/드레인전극의 한 쪽과 접속된 신호선(104)에 전송해서, 신호처리회로에서 처리되고, 또한, 그 결과로서의 애널로그신호는 A/D변환회로에서 A/D변환되어 출력된다. 그 후, 신호처리회로에 접속된 리세트용TFT구동배선(121)에 의해 리세트용TFT(120)를 동작시켜, MIS형 PD(101)를 리세트한다. 이 때, 쉴드배선(106)의 전위는 항상 GND 등의 정전위에 고정되어 있다.
본 실시예에서는, 센서소자 밑에 배치된 쉴드배선(106)이 GND에 접속되어 있어, 센서소자의 개별 전극이 전위 변동을 일으켜도, TFT소자의 누출전류의 발생에 의한 특성 변동을 억제하는 것을 가능하게 해서, 감도향상을 달성할 수 있다. 또, 쉴드배선(106)은 신호선(104)과 전혀 겹치지 않기 때문에, 쉴드배선(106)과 신호선(104) 사이에 기생용량을 형성하지 않아, 센서감도의 열화도 억제할 수 있다.
본 실시예에서는, 쉴드배선(106)의 폭은 TFT의 채널폭과 동일한 경우를 나타냈지만, 각 TFT구동배선과의 교차부 용량을 감소시키기 위해서, 각 TFT구동배선과의 교차부에서 채널폭보다 가는 폭을 가진 배선을 사용하는 것도 가능하다.
[실시예 3]
이하,본 발명의 실시예 3에 있어서의 MIS형 PD를 사용한 고체촬상장치에 대해 설명한다.
도 9는 실시예 3의 고체촬상장치의 3×3의 매트릭스형상으로 배치된 모식적 등가회로도, 도 10은 이 실시예의 고체촬상장치의 1화소의 모식적 평면도, 도 11은 이 실시예의 고체촬상장치의 4화소의 모식적 평면도, 도 12는 이 실시예의 고체촬상장치의 모식적 단면도이다.
실시예 1과 동일한 부호는 동일한 구성요소이다.
도 9, 도 10에 있어서, (101)은 MIS형 PD, (104)는 신호선, (105)는 센서바이어스배선, (106)은 쉴드배선(GND배선), (108)은 콘택트홀, (109)는 센서하부전극, (120)은 리세트용TFT, (121)은 리세트용TFT구동배선, (123)은 축적용량, (124), (125)는 각각 소스팔로워(SFA)를 형성하는 스위치용TFT 및 판독용TFT, (126)은 리세트배선, (127)은 축적용량(123)과 쉴드배선(106)을 연결하는 콘택트홀, (128)은 스위치용TFT구동배선, (130)은 판독용TFT구동전극이다.
도 12는 도 10 중의 화살표로 나타낸 고체촬상장치의 일부의 모식적 단면도이다. (110)은 유리 등의 절연성기판, (111)은 SiN, SiO2 등의 게이트절연막, (112)는 a-Si 등의 제 1의 아몰퍼스반도체층, (113)은 제 1의 n+층(오믹콘택트층), (114), (115)는 SiN, SiO2, 벤조시클로부텐(BCB), 폴리이미드(PI) 등의 층간절연막, (116)은 SiN, SiO2 등의 절연막, (117)은 a-Si 등의 제 2의 아몰퍼스반도체층, (118)은 마이크로크리스탈실리콘, a-Si 등으로 이루어진 제 2의 n+층(홀블록킹층), (119)는 ITO, SnO2 등의 투명전극층, (122)는 리세트용TFT의 소스/드레인전극층, (129)는 스위치용TFT의 소스/드레인전극층, (13l)은 판독용TFT의 소스/드레인전극층, (132)는 SiN, PI 등의 보호층, (133)은 콘택트홀, (134)는 접착층, (135)는 형광체층이다.
도 12에 있어서, (121), (128), (130)은 각각 게이트전극층, (105)는 센서바이어스전극층, (l06)는 쉴드전극층으로서 나타내고 있다.
절연막(116), 제 2의 아몰퍼스반도체층(117), 및 제 2의 n+층(118)은 MIS형 PD(l01)의 광전변환층을 구성한다. 게이트전극층(121), SiN, SiO2 등의 게이트절연막(111), a-Si 등의 제 1의 아몰퍼스반도체층(112), 제 1의 n+층(오믹콘택트층)(113), 리세트용TFT의 소스/드레인전극층(122)은 리세트용TFT(120)를 구성한다. 게이트전극층(128), SiN,SiO2 등의 게이트절연막(111), a-Si 등의 제 1의 아몰퍼스반도체층(112), 제 1의 n+층(오믹콘택트층)(113), 스위치용TFT의 소스/드레인전극층(129)은 스위치용TFT(124)를 구성한다. 리세트용TFT(120) 및 스위치용TFT(124) 상에 광전변환층이 형성되므로, 양 TFT는 광전변환층으로 덮여 있다.
쉴드전극층(106)은 MIS형 PD(101)와 리세트용TFT(120) 사이, 및 MIS형 PD(101)와 스위치용TFT(124) 사이에 배치되어 있다.
X선 등의 방사선은 도 10의 지면 상부에서 입사해서, 형광체층(135)에 의해 가시광선으로 변환된다. 변환된 광은 MIS형 PD(101)에 의해 전하로 변환되어, 콘택트홀(108), (133)을 개재해서 축적용량(123) 내에 축적된다. 이 축적전하에 대응하는 전위 변동을 판독용TFT(125)의 게이트전극에 발생시킨다. 그 후, 스위치용TFT구동배선(128)에 의해 스위치용TFT(124)를 동작시켜, 판독용TFT(125)의 소스/드레인전극의 한 쪽과 접속된 신호선(104)을 통해 판독해서, 신호처리회로에서 처리되고, 또한, 그 결과로서의 애널로그신호는 A/D변환회로에서 A/D변환되어 출력된다. 그 후, 신호처리회로에 접속된 리세트용TFT구동배선(121)에 의해 리세트용TFT(120)를 동작시켜, 축적용량(123)을 리세트한다. 이 때, 쉴드배선(106)의 전위는 항상 GND 등의 정전위에 고정되어 있다.
본 실시예에서는, 센서소자 밑에 배치된 쉴드배선(106)이 GND에 접속되어 있어, 센서소자의 개별 전극이 전위 변동을 일으켜도, TFT소자의 누출전류의 발생에 의한 특성 변동을 억제하는 것을 가능하게 해서, 감도향상을 달성할 수 있다. 또, 쉴드배선(106)은 신호선(104)과 전혀 겹치지 않기 때문에, 쉴드배선(106)과 신호선(104) 사이에 기생용량을 형성하지 않아, 센서감도의 열화도 억제할 수 있다.
본 실시예에서는, 쉴드배선부는 2개의 TFT부와 축적용량부 상에 배치되는 경우를 나타냈지만, 3개의 TFT부와 축적용량부 상에 배치하는 것도 가능하다.
이상 설명한 본 발명의 실시예 1~3의 각각에 있어서, 간접형의 고체촬상장치에 대해서는, 광전변환소자로서 MIS형 PD를 사용했을 특정의 경우를 나타냈지만, PIN형 PD를 사용하는 것도 가능하다. PIN형 PD의 경우, 광전변환층은 절연막(116), 제 2의 아몰퍼스반도체층(117), 제 2의 n+층(118) 대신에 P+층, 제 2의 아몰퍼스반도체층, 제 2의 n+층을 각각 포함한다.
[실시예 4]
이하, 본 발명의 실시예 4에 있어서의 직접형의 방사선촬상장치에 대해 설명한다.
도 13은 직접형의 방사선촬상장치의 모식적 단면도이다. (110)은 유리 등의 절연성기판, (111)은 SiN,SiO2 등의 게이트절연막, (112)는 a-Si 등의 제 1아몰퍼스반도체층, (113)은 n+층(오믹콘택트층), (114), (115)는 각각 SiN, SiO2, 벤조시클로부텐 (BCB),폴리이미드(PI) 등의 층간절연막, (120)은 리세트용TFT, (123)은 축적용량, (124), (125)는 각각 소스팔로워(SFA)를 형성하는 스위치용 및 판독용TFT, (121)은 리세트용TFT구동배선, (122)는 리세트용TFT의 소스/드레인전극층, (128)은 스위치용TFT구동배선, (129)는 스위치용TFT의 소스/드레인 전극층, (130)은 판독용TFT구동전극, (131)은 판독용TFT의 소스/드레인전극층, (132)는 SiN,PI 등의 보호층, (133)은 콘택트홀, (145)는 방사선을 직접 전하로 변환하는 방사선변환층이다.
도 13에 나타낸 방사선촬상장치의 회로도는 MIS형 포토다이오드(101) 대신에 방사선변환층(145)이 사용되는 것 이외에는 도 1과 동일하다. 방사선변환층의 재료로서는, 직접형의 a-Se, GaAs, CdTe 등이 사용된다.
도 13에 있어서, (121), (128), (130)은 각각 게이트전극층, (105)는 센서바이어스전극층, (106)은 쉴드전극층으로서 나타내고 있다.
리세트용TFT(120), 및 판독용TFT(124)의 층 구성은 실시예 3과 같다. 리세트용TFT(120), 및 판독용TFT(124) 상에 방사선변환층(145)이 형성되므로, 양 TFT는 방사선변환층(145)으로 덮여 있다.
또, 쉴드전극층(106)은 방사선변환층(145)과 리세트용TFT(120) 사이, 및 방사선변환층(145)과 스위치용TFT(124) 사이에 배치되어 있다.
X선 등의 방사선은 도 13의 방사선변환층 상부에서 입사해서, 방사선변환층(145)에 의해 직접 전하로 변환된다. 변환된 전하는 콘택트홀(108), (133)을 개재해서 축적용량부(123) 내에 축적된다. 이 축적전하에 대응하는 전위 변동을 판독용TFT(125)의 게이트전극에 발생시킨다. 그 후, 스위치용 구동배선(128)에 의해 스위치용TFT(124)를 동작시켜, 축적전하를 판독용TFT(125)의 소스/드레인전극의 한 쪽과 접속된 신호선(104)을 통해 판독하여, 신호처리회로에서 처리되고, 또한, 그 결과로서의 애널로그신호는 A/D변환 회로에서 A/D변환되어 출력된다. 그 후, 신호처리회로에 접속된 리세트용TFT구동배선(121)에 의해 리세트용TFT(120)를 동작시켜, 축적용량(123)을 리세트한다. 이 때, 쉴드배선(106)의 전위는 항상 GND 등의 정전위에 고정되어 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명의 매우 적합한 실시의 태양(態樣)을 이하와 같이 열거한다.
[실시태양 1]
복수의 광전변환소자와 복수의 스위치소자를 가지는 고체촬상장치에 있어서, 1개 이상의 스위치소자 위에 광전변환소자가 형성되고, 상기 스위치소자와 상기 광전변환소자 사이에 쉴드전극층을 배치한 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 2]
실시태양 1에 있어서, 1개의 광전변환소자와 1개 이상의 스위치소자를 1화소에 배치한 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 3]
실시태양 1 또는 2에 있어서, 상기 광전변환소자는 광전변환층을 가지고, 상기 광전변환층은 절연층, 반도체층, 고불순물농도의 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 4]
실시태양 1 또는 2에 있어서, 상기 광전환소자는 광전변환층을 가지고, 상기 광전변환층은 제 1의 고불순물농도의 반도체층, 반도체층, 상기 제 1의 고불순물농도의 반도체층과는 반대도전형의 제 2의 고불순물농도의 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 5]
실시태양 1 내지 4의 어느 하나에 있어서, 상기 쉴드전극층은 상기 스위치소자의 소스전극 및 드레인전극의 한 쪽에 접속된 신호선 상에 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 6]
실시태양 1 내지 5의 어느 하나에 있어서, 상기 쉴드전극층은 일정 전위에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 7]
실시태양 6에 있어서, 상기 쉴드전극층은 GND에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 8]
실시태양 1 내지 7의 어느 하나에 있어서, 상기 스위치소자의 각각은 TFT로 구성되고, 상기 쉴드전극층은 상기 TFT의 각각의 채널 상부를 덮도록 배치 되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 9]
상기 태양 8에 있어서, 상기 쉴드전극층은 상기 TFT의 채널폭 이하의 폭을 가지고 또한 TFT구동배선과 교차하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 10]
실시태양 1 내지 9의 어느 하나에 있어서, 상기 쉴드전극층은 고융점 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 11]
실시태양 10에 있어서, 상기 쉴드전극층은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 텅스텐(W), 또는 몰리브덴텅스텐(MoW)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 12]
실시태양 1에 있어서, 상기 쉴드전극층은 게이트전극층, 소스/드레인전극층, 센서바이어스전극층의 각각보다 얇은 전극층인 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 13]
실시태양 1에 있어서, 상기 고체촬상장치는 게이트전극층, 게이트절연층, 제 1의 아몰퍼스반도체층, 제 1 n형 반도체층, 소스/드레인전극층, 제 1층간절연층, 쉴드전극층, 제 2층간절연층, 센서하부 전극층, 절연층, 제 2의 아몰퍼스반도체층, 제 2n형 반도체층, 투명전극층, 센서바이어스전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 14]
실시태양 13에 있어서, 1개의 광전변환소자와 1개 이상의 TFT를 1화소에 배치한 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
[실시태양 15]
실시태양 1 내지 9의 어느 하나에 기재된 고체촬상장치에 있어서의 광전변환소자 상에 파장변환체를 배치한 것을 특징으로 하는 방사선촬상장치.
[실시태양 16]
실시태양 15에 있어서, 1개의 광전변환소자와 1개 이상의 스위치 소자를 1화소에 배치한 것을 특징으로 하는 방사선촬상장치.
[실시태양 17]
방사선을 직접 전하로 변환하는 방사선변환층과 복수의 스위치소자를 가지는 방사선촬상장치에 있어서, 1개 이상의 스위치소자 위에 방사선변환층이 형성되고, 상기 스위치소자와 상기 방사선변환층 사이에 쉴드전극층을 배치한 것을 특징으로 하는 방사선촬상장치.
[실시태양 18]
실시태양 17에 있어서, 상기 방사선촬상장치는 게이트전극층, 게이트절연층, 제 1의 아몰퍼스반도체층, 제 1n형 반도체층, 소스/드레인전극층, 제 1층간절연층, 쉴드전극층, 제 2층간절연층, 센서하부전극층, 방사선변환층, 센서바이어스전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선촬상장치.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 센서소자 하부에 배치된 쉴드배선에 의해, 센서소자의 개별 전극이 전위 변동을 일으켜도, 스위치소자의 누출전류의 발생에 의한 특성 변동을 억제하는 것을 가능하게 해서, 감도향상을 달성할 수 있다. 또한, 쉴드배선은 신호선과 전혀 겹치지 않기 때문에, 쉴드배선과 신호선 사이에 형성된 기생용량을 저감할 수 있어, 센서감도의 열화도 억제할 수 있다.
또, 쉴드배선과 스위치소자의 구동배선과의 교차부에서 채널폭보다 가는 폭을 가진 배선을 사용함으로써, 게이트배선용량의 저감도 가능하다.
본 발명의 명백하고 광범위하게 서로 다른 수많은 실시예를 그 정신 및 범위에서 일탈하는 일 없이 만들 수 있으며, 본 발명은 청구의 범위에서 한정된 것을 제외하고는 특정한 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다.

Claims (18)

  1. 복수의 광전변환소자와 복수의 스위치소자를 가지는 고체촬상장치에 있어서, 1개 이상의 스위치소자 위에 광전변환소자가 형성되고, 상기 스위치소자와 상기 광전변환소자 사이에 쉴드전극층을 배치한 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    1개의 광전변환소자와 1개 이상의 스위치소자를 1화소에 배치한 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광전변환소자는 광전변환층을 가지고, 상기 광전변환층은 절연층, 반도체층, 고불순물농도의 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광전변환소자는 광전변환층을 가지고, 상기 광전변환층은 제 1의 고불순물농도의 반도체층, 반도체층, 상기 제 1의 고불순물농도의 반도체층과는 반대도전형의 제 2의 고불순물농도의 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉴드전극층은 상기 스위치소자의 소스전극 및 드레인전극의 한 쪽에 접속된 신호선 상에 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉴드전극층은 일정 전위에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 쉴드전극층은 GND에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치소자의 각각은 TFT로 구성되고, 상기 쉴드전극층은 상기 TFT의 각각의 채널 상부를 덮도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 쉴드전극층은 상기 TFT의 채널폭 이하의 폭을 가지고 또한 TFT구동배선과 교차하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉴드전극층은 고융점 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 쉴드전극층은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 텅스텐(W), 또는 몰리브덴텅스텐(MoW)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 쉴드전극층은 게이트전극층, 소스/드레인전극층, 센서바이어스전극층의 각각보다 얇은 전극층인 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 고체촬상장치는 게이트전극층, 게이트절연층, 제 1의 아몰퍼스반도체층, 제 1 n형 반도체층, 소스/드레인전극층, 제 1층간절연층, 쉴드전극층, 제 2층간절연층, 센서하부전극층, 절연층, 제 2의 아몰퍼스반도체층, 제 2n형 반도체층, 투명전극층 및 센서바이어스전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    1개의 광전변환소자와 1개 이상의 TFT를 1화소에 배치한 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  15. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 고체촬상장치에 있어서의 광전변환소자 상에 파장변환체를 배치한 것을 특징으로 하는 방사선촬상장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    1개의 광전변환소자와 1개 이상의 스위치소자를 1화소에 배치한 것을 특징으로 하는 방사선촬상장치.
  17. 방사선을 직접 전하로 변환하는 방사선변환층과 복수의 스위치소자를 가지는 방사선촬상장치에 있어서, 1개 이상의 스위치소자 위에 방사선변환층이 형성되고, 상기 스위치소자와 상기 방사선변환층 사이에 쉴드전극층을 배치한 것을 특징으로 하는 방사선촬상장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 방사선촬상장치는 게이트전극층, 게이트절연층, 제 1의 아몰퍼스반도체층, 제 1 n형 반도체층, 소스/드레인전극층, 제 1층간절연층, 쉴드전극층, 제 2층간절연층, 센서하부전극층, 방사선변환층 및 센서바이어스전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선촬상장치.
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