專利名稱：成像設(shè)備、放射線成像設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像設(shè)備，其中分別具有開(kāi)關(guān)元件如薄膜晶體管(TFT)和用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)像素以二維方式排列，還涉及一種使用該成像設(shè)備和閃爍器的放射線成像設(shè)備。此外，本發(fā)明涉及一種使用將放射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件的放射線成像設(shè)備。另外，本發(fā)明涉及一種制造該成像設(shè)備和放射線成像設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，其中在絕緣基板上形成了作為開(kāi)關(guān)元件的TFT的TFT矩陣面板的擴(kuò)大得到了迅猛的發(fā)展。此外，利用開(kāi)關(guān)元件和傳感器元件的面?zhèn)鞲衅鞯募夹g(shù)也已付諸實(shí)施。在作為成像設(shè)備使用的面?zhèn)鞲衅髦?，像素按照矩陣形式排列，在每個(gè)像素中TFT和作為光電轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換元件配成一對(duì)。在面?zhèn)鞲衅饔米鞣派渚€成像設(shè)備的情況下，在作為成像設(shè)備的面?zhèn)鞲衅魃显O(shè)置將放射線轉(zhuǎn)換為落入可以被光電轉(zhuǎn)換元件感測(cè)到的波長(zhǎng)帶寬中的諸如可見(jiàn)光或紅外光的光的閃爍器；由用作光電轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換元件對(duì)來(lái)自閃爍器的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。作為放射線成像設(shè)備的面?zhèn)鞲衅靼ㄊ褂肨FT和轉(zhuǎn)換元件的面?zhèn)鞲衅?，該轉(zhuǎn)換元件由將放射線直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換材料制成。
至于上述成像設(shè)備和放射線成像設(shè)備，轉(zhuǎn)換元件的靈敏度的增強(qiáng)和開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)速度也得到了提高。為了實(shí)現(xiàn)高的靈敏度和高的速度，理想地，其中將轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在開(kāi)關(guān)元件上或者與開(kāi)關(guān)元件連接的布線上的層疊結(jié)構(gòu)像素。
在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文獻(xiàn)H11-097660中描述了具有前述層疊結(jié)構(gòu)的像素的成像設(shè)備。
到此為止，在形成TFT之后形成轉(zhuǎn)換元件的層疊結(jié)構(gòu)成像設(shè)備或?qū)盈B結(jié)構(gòu)放射線成像設(shè)備中，提出了在像素中產(chǎn)生缺陷的情況下，通過(guò)激光束電隔離缺陷像素，從而在不影響周?chē)袼氐那闆r下移除該缺陷像素。
在美國(guó)專利公開(kāi)文本2004-159794(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文獻(xiàn)2004-179645)的說(shuō)明書(shū)中作為傳統(tǒng)例子公開(kāi)的成像設(shè)備或放射線成像設(shè)備中，半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在開(kāi)關(guān)元件上。此外，描述了該成像設(shè)備或放射線成像設(shè)備按照以下方式形成在激光束照射的區(qū)域內(nèi)移除轉(zhuǎn)換元件的部分電極。
此外，在對(duì)應(yīng)的TFT上為轉(zhuǎn)換元件的下部電極配備了開(kāi)口。結(jié)果在像素的轉(zhuǎn)換元件中引起缺陷的情況下，通過(guò)將激光束穿過(guò)對(duì)應(yīng)開(kāi)口照射到TFT上，將TFT與該轉(zhuǎn)換元件電隔離。
在美國(guó)專利公開(kāi)文本2004-159794(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文獻(xiàn)2004-179645)中公開(kāi)的成像設(shè)備或放射線成像設(shè)備中，配置半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換元件的下部電極和第二半導(dǎo)體層按照避開(kāi)對(duì)應(yīng)TFT的上側(cè)的方式設(shè)置。由于TFT既沒(méi)有覆蓋下部電極也沒(méi)有覆蓋第二半導(dǎo)體層，在進(jìn)行該移除時(shí)增強(qiáng)了TFT部分的可見(jiàn)性，由此可以對(duì)準(zhǔn)而不會(huì)將要移除的部分與錯(cuò)誤的部分混淆。

發(fā)明內(nèi)容
在美國(guó)專利公開(kāi)文本2004-159794(日本專利申請(qǐng)公開(kāi)文獻(xiàn)2004-179645)中公開(kāi)的配置降低了對(duì)入射到用作開(kāi)關(guān)元件的TFT的上側(cè)的光的電荷收集效率。這是因?yàn)榧词构膺M(jìn)入TFT上部的非晶硅層，由于以下原因還是會(huì)降低轉(zhuǎn)換元件的功能(1)在非晶硅層的上部和底部，施加了非晶硅耗盡電壓的區(qū)域和沒(méi)有施加非晶硅耗盡電壓的區(qū)域混雜在一起。
(2)產(chǎn)生了不能通過(guò)作為轉(zhuǎn)換元件的獨(dú)特電極工作的下部電極收集電荷的區(qū)域。
(3)此外，在移除用于開(kāi)關(guān)元件上的轉(zhuǎn)換元件的非晶硅的情況下，在該開(kāi)關(guān)元件上完全廢除光電轉(zhuǎn)換元件所擁有的功能，從而降低了靈敏度。
在這種情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)換元件的下部電極和非晶硅層層疊在開(kāi)關(guān)元件上時(shí)，極度地降低了開(kāi)關(guān)元件的可見(jiàn)性。結(jié)果在轉(zhuǎn)換元件中引起缺陷的情況下，即使為了電隔離缺陷部分而試圖通過(guò)將激光束等照射到開(kāi)關(guān)元件上來(lái)將轉(zhuǎn)換元件與對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件分隔開(kāi)，還是無(wú)法執(zhí)行穩(wěn)定的加工。因此TFT損壞，從而引起柵電極和源電極和/或漏電極之間的短路。
因此，需要這樣一種方法，即使在轉(zhuǎn)換元件中引起缺陷，也以穩(wěn)定且精確的方式將該缺陷電隔離，而不損壞對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件，同時(shí)保持轉(zhuǎn)換元件放置在TFT上并確保用于轉(zhuǎn)換元件的給定孔徑比的配置。因此，本發(fā)明的目的是提供一種可以容易地移除并具有高孔徑比的成像設(shè)備。
提供了一種按照本發(fā)明的成像設(shè)備，其中多個(gè)像素設(shè)置在絕緣基板上，所述多個(gè)像素中的每一個(gè)都包括源電極和漏電極的薄膜晶體管；設(shè)置在薄膜晶體管之上的轉(zhuǎn)換元件；以及設(shè)置在薄膜晶體管與轉(zhuǎn)換元件之間的絕緣膜，其中所述多個(gè)像素包括其中通過(guò)設(shè)置在絕緣膜中的接觸孔使薄膜晶體管的源電極或漏電極與轉(zhuǎn)換元件彼此連接的像素；以及其中與薄膜晶體管的源電極或漏電極電連接的轉(zhuǎn)換元件、絕緣膜和導(dǎo)電層被一同移除從而斷開(kāi)了薄膜晶體管與轉(zhuǎn)換元件之間的電連接的像素。
按照本發(fā)明的放射線成像設(shè)備使用該成像設(shè)備，并且其特征在于在轉(zhuǎn)換元件上設(shè)置了用于將放射線轉(zhuǎn)換為光的閃爍器。
此外，提供了一種按照本發(fā)明的放射線成像設(shè)備，其中多個(gè)像素設(shè)置在絕緣基板上，每個(gè)像素具有將放射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件和與該轉(zhuǎn)換元件連接的開(kāi)關(guān)元件；該轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在開(kāi)關(guān)元件之上，其間插入了層間絕緣膜；通過(guò)設(shè)置在層間絕緣膜中的接觸孔部分，開(kāi)關(guān)元件和轉(zhuǎn)換元件彼此連接。該放射線成像設(shè)備的特征在于，該多個(gè)像素包括其中移除了接觸孔部分從而斷開(kāi)了轉(zhuǎn)換元件與開(kāi)關(guān)元件之間的連接的像素。
此外，按照本發(fā)明的一種成像設(shè)備的制造方法，在該成像設(shè)備中，多個(gè)像素設(shè)置在絕緣基板上，每個(gè)像素具有將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件和與該轉(zhuǎn)換元件連接的開(kāi)關(guān)元件；該轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在開(kāi)關(guān)元件之上，其間插入了層間絕緣膜；通過(guò)設(shè)置在層間絕緣膜中的接觸孔部分，開(kāi)關(guān)元件和轉(zhuǎn)換元件彼此連接，該方法的特征在于，通過(guò)在該多個(gè)像素的一部分中移除每個(gè)接觸孔來(lái)斷開(kāi)轉(zhuǎn)換元件與開(kāi)關(guān)元件之間的連接。
此外，按照本發(fā)明的輻射成像系統(tǒng)的特征在于包括該放射線成像設(shè)備；信號(hào)處理裝置，用于處理來(lái)自放射線成像設(shè)備的信號(hào)；記錄裝置，用于記錄來(lái)自信號(hào)處理裝置的信號(hào)；顯示裝置，用于顯示來(lái)自信號(hào)處理裝置的信號(hào)；傳送裝置，用于傳送來(lái)自信號(hào)處理裝置的信號(hào)；以及放射線產(chǎn)生源，用于產(chǎn)生放射線。
在本申請(qǐng)中提及的放射線包括粒子射線如α射線或β射線、X射線和γ射線。
按照本發(fā)明，即使在轉(zhuǎn)換元件中引起缺陷，開(kāi)關(guān)元件和轉(zhuǎn)換元件仍然以穩(wěn)定且精確的方式彼此電隔離，同時(shí)保持用于轉(zhuǎn)換元件的給定孔徑比，由此提高了制造成像設(shè)備或放射線成像設(shè)備時(shí)的產(chǎn)出率。因此，可以便宜而穩(wěn)定地提供成像設(shè)備和放射線成像設(shè)備。
下面參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述將使本發(fā)明的其它特征變得明顯。


圖1A是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的像素在還沒(méi)有進(jìn)行通過(guò)激光束的修理的情況下的橫截面圖。
圖1B是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的像素在已經(jīng)進(jìn)行通過(guò)激光束的修理的情況下的橫截面圖。
圖2A是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的像素的平面圖。
圖2B是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的像素外觀的平面圖。
圖2C是圖1A所示像素在該像素中設(shè)置了具有大致平均膜厚度的第二絕緣層的情況下的外觀的平面圖。
圖3是用于按照本發(fā)明第一實(shí)施例的成像設(shè)備的簡(jiǎn)化等價(jià)電路圖。
圖4A是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的像素在還沒(méi)有進(jìn)行通過(guò)激光束的修理的情況下的橫截面圖。
圖4B是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的像素在已經(jīng)進(jìn)行通過(guò)激光束的修理的情況下的橫截面圖。
圖5是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的像素的橫截面圖。
圖6是示出設(shè)置按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的像素的放射線成像設(shè)備的視圖。
圖7A是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的像素的平面圖。
圖7B是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的像素外觀的平面圖。
圖8是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的像素的平面圖。
圖9A是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的僅TFT部分的平面圖，并示出了接觸孔基座部分的已移除部分。
圖9B是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的僅TFT部分的平面圖，其具有形狀不同于圖9A所示的源電極或漏電極，并示出了接觸孔基座部分的已移除部分。
圖9C是圖9A所示TFT部分在已移除接觸孔基座部分的情況下的視圖。
圖9D是圖9B所示TFT部分在已移除接觸孔基座部分的情況下的視圖。
圖10示出了說(shuō)明將按照本發(fā)明的放射線成像設(shè)備應(yīng)用于X射線診斷系統(tǒng)的例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
在下面的每一個(gè)實(shí)施例中，將著重說(shuō)明配置放射線成像設(shè)備的情況；然而，本發(fā)明不限于將放射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的放射線成像設(shè)備，而是也可以應(yīng)用于將諸如可見(jiàn)光或紅外光的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的成像設(shè)備。
首先說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1A和1B分別是作為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的成像設(shè)備的放射線成像傳感器面板的像素的橫截面圖；在該像素中，TFT、層間絕緣膜和轉(zhuǎn)換元件按照該順序?qū)盈B在基板上。圖1A是還沒(méi)有進(jìn)行激光束修理的情況下的橫截面圖；圖1B是已經(jīng)進(jìn)行了激光束修理的情況下的橫截面圖。
圖2A至2C分別示出了具有圖1A和1B的橫截面結(jié)構(gòu)的像素的頂視圖結(jié)構(gòu)。圖2A是平面圖；圖2B是通過(guò)反射型光學(xué)顯微鏡觀察具有圖1A所示的橫截面結(jié)構(gòu)的像素情況下的假想外部視圖。此外，圖2C是通過(guò)反射型光學(xué)顯微鏡觀察具有圖1A所示橫截面結(jié)構(gòu)并且用沒(méi)有扁平特性的絕緣層作第二絕緣層6的像素的假想外部視圖。在此，圖1A是該像素沿著圖2A的平面1A-1A獲得的橫截面視圖。
在按照第一實(shí)施例的放射線成像設(shè)備中使用的轉(zhuǎn)換元件是將諸如可見(jiàn)光或紅外光的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件(用作光電轉(zhuǎn)換元件)，或者將放射線如粒子射線(例如α射線和β射線、X射線或γ射線)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件。在使用不直接轉(zhuǎn)換放射線、而將光(如可見(jiàn)光)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件(光電轉(zhuǎn)換元件)的情況下，在轉(zhuǎn)換元件上設(shè)置將放射線轉(zhuǎn)換為落入可以被轉(zhuǎn)換元件感測(cè)的波長(zhǎng)帶寬中的諸如可見(jiàn)光或紅外光的光的閃爍器(未示出)。在下面的描述中，將著重說(shuō)明使用將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件(光電轉(zhuǎn)換元件)的情況。
如圖1A所示，在按照第一實(shí)施例的放射線成像設(shè)備的像素中，形成在基板上并用作開(kāi)關(guān)元件的薄膜晶體管(TFT)具有用作柵電極的第一導(dǎo)電層1、用作柵極絕緣層的第一絕緣層2和用作溝道部分的第一半導(dǎo)體層3。此外，TFT具有用作歐姆接觸層的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層4和用作源電極和漏電極的第二導(dǎo)電層5。
此外，用作光電轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換元件配置為MIS(金屬絕緣半導(dǎo)體)型元件，包括用作下部電極的第三導(dǎo)電層7、第三絕緣層8、用作光電轉(zhuǎn)換層的第二半導(dǎo)體層9、第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層10、透明并用作上部電極的第四導(dǎo)電層11、用作偏壓線的第五導(dǎo)電層12。附圖標(biāo)記13表示保護(hù)層。
在轉(zhuǎn)換元件是用于將放射線直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件的情況下，用可以將放射線直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的材料作第二半導(dǎo)體層9。此外，可以采用以雜質(zhì)半導(dǎo)體層代替第三絕緣層8的配置。此外，第四導(dǎo)電層11不必是半透明的，由此不需要使用具有比較高電阻值的透明導(dǎo)電層；因此可以省略第五導(dǎo)電層。
轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在TFT之上，其中第二絕緣層6插入它們之間，由此確保高孔徑比。通過(guò)圖2A至2C所示的接觸孔部分26，將轉(zhuǎn)換元件的下部電極與作為開(kāi)關(guān)元件的TFT的漏電極連接，其中該下部電極由第三導(dǎo)電層7形成，該漏電極由第二導(dǎo)電層5形成。
在第一實(shí)施例中，在異物侵入轉(zhuǎn)換元件或者出現(xiàn)光刻缺陷的情況下，轉(zhuǎn)換元件與開(kāi)關(guān)元件電隔離，由此防止相鄰元素受到不利影響，因此該基板可以用作均勻體。因此通過(guò)將激光束照射到激光束照射區(qū)域14上以移除膜，使轉(zhuǎn)換元件與開(kāi)關(guān)元件電隔離?？梢韵氲?，在異物侵入轉(zhuǎn)換元件或出現(xiàn)光刻缺陷的情況下，通過(guò)激光束移除作為開(kāi)關(guān)元件的TFT的源電極或漏電極。然而，在如圖1A所示的轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在TFT之上的配置中，通過(guò)該轉(zhuǎn)換元件吸收顯微鏡光；因此，不能識(shí)別源電極或漏電極的位置，由此可能置于錯(cuò)誤的加工位置。如果將TFT的高度差輪廓(level-difference contour)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)換元件上，則可以利用反射光識(shí)別源電極或漏電極的位置。然而，如果如圖1A所示第二絕緣層6是具有扁平特性的絕緣膜(通過(guò)回流工藝形成的有機(jī)扁平膜)，或者是通過(guò)CMP扁平化的膜，則TFT的高度差輪廓不轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)換元件上；因此，即使利用反射光也難以識(shí)別該位置。
與此相反，如圖1A和2B所示，當(dāng)通過(guò)顯微鏡光觀察該外部輪廓時(shí)，將轉(zhuǎn)換元件與TFT連接的接觸孔部分使得可以容易地識(shí)別該高度差部分。接觸孔部分是轉(zhuǎn)換元件和TFT之間的連接部分；因此，通過(guò)照射激光束以移除膜，可以容易地隔離電連接而不會(huì)置于錯(cuò)誤的加工位置。
圖1B是在激光束已實(shí)際上照射到圖1A所示的激光照射區(qū)域14上并且移除了膜之后的情況下的像素的橫截面視圖。如圖1B所示，可以斷開(kāi)作為開(kāi)關(guān)元件的TFT與轉(zhuǎn)換元件的連接。然而實(shí)際上，已通過(guò)激光束移除的膜可能再次粘附在處理過(guò)的橫截面上。因此，當(dāng)?shù)诙^緣層6的膜厚度很小時(shí)，再次粘附的導(dǎo)電膜可能在由第三導(dǎo)電層7形成的轉(zhuǎn)換元件的下部電極和由第二導(dǎo)電層5形成的TFT的漏電極之間產(chǎn)生短路。因此，第二絕緣層6的膜厚度越大，隔離效果就越好；因此，盡管取決于介電常數(shù)，實(shí)際上理想的是，在激光束照射區(qū)域14的附近，第二絕緣層6的膜厚度等于或大于1.0μm。此外，在轉(zhuǎn)換元件的下部電極不需要是低阻抗的情況下，可以通過(guò)將下部電極的膜厚度減小到例如0.1μm或更小而減少下部電極中要通過(guò)激光束移除的量；結(jié)果，可以減少在照射激光束之后再次粘附的膜的量，由此隔離效果更好。
在圖1A和1B中，用MIS型的轉(zhuǎn)換元件作為具有光電轉(zhuǎn)換功能的轉(zhuǎn)換元件(光電轉(zhuǎn)換元件)；然而，也可以使用PIN型的轉(zhuǎn)換元件。通過(guò)在光電轉(zhuǎn)換元件上形成用于將放射線轉(zhuǎn)換為落入可以被光電轉(zhuǎn)換元件感測(cè)的波長(zhǎng)帶寬中的諸如可見(jiàn)光和紅外光的光的閃爍器如CsI，可以配置放射線成像設(shè)備。此外，轉(zhuǎn)換元件的電隔離層8可以由雜質(zhì)半導(dǎo)體層代替，并且用于半導(dǎo)體層9的材料可以從用作光電轉(zhuǎn)換材料的非晶硅變?yōu)閷⒎派渚€直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的材料，如非晶硒、碘化鉛和碲化鎘。在這種情況下，可以在不提供任何閃爍器的情況下配置放射線成像設(shè)備。
就作為開(kāi)關(guān)元件的TFT而言，使用底部柵極、間隙蝕刻型的TFT；然而，也可以使用蝕刻阻止器型的TFT、頂部柵極型的TFT或LDD結(jié)構(gòu)多晶硅TFT。
此外，可以用具有扁平特性的有機(jī)扁平膜，如聚酰亞胺或丙烯酸膜、通過(guò)回流工藝制造的絕緣膜、通過(guò)有機(jī)硅系統(tǒng)硅氧烷材料氣體制造的CVD膜、摻雜硼磷的氧化物膜等等作第二絕緣層6。此外，可以使用非扁平膜，如通過(guò)等離子CVD形成的氮化硅膜或氧化硅膜。
圖2A是圖1A所示的像素的平面圖。TFT24和轉(zhuǎn)換元件25配成對(duì)；實(shí)踐中，以矩陣方式排列多個(gè)圖2A所示的像素。
TFT24、與TFT24連接的柵極線21和信號(hào)線22設(shè)置在轉(zhuǎn)換元件25下面。轉(zhuǎn)換元件24的上部電極與偏壓線23連接。通過(guò)將轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在TFT24和該布線之上，可以確保用于轉(zhuǎn)換元件25的、充足的孔徑比；結(jié)果，該轉(zhuǎn)換元件可以具有很高的靈敏度。
圖2B是圖1A所示的橫截面結(jié)構(gòu)的假想外部視圖。如圖2B所示，在通過(guò)反射型光學(xué)顯微鏡觀察圖1A所示的橫截面結(jié)構(gòu)的像素時(shí)，無(wú)法以光學(xué)方式識(shí)別TFT24和與TFT24連接的各布線。此外，當(dāng)如圖1A所示，用具有扁平特性的絕緣膜作第二絕緣層6時(shí)，TFT24的輪廓被絕緣膜扁平化，由此也無(wú)法識(shí)別高度差輪廓。
假定異物例如在制造過(guò)程中粘附于在上部形成的轉(zhuǎn)換元件，從而產(chǎn)生缺陷。在這種情況下，即使為了斷開(kāi)TFT24與轉(zhuǎn)換元件25的連接而需要通過(guò)激光束移除TFT24的源電極或漏電極或者布線，以電隔離缺陷部分，因?yàn)樯鲜鲈蜻€是無(wú)法確定激光束照射的位置。由于上述原因等，在按照將轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在TFT24之上的方式配置的成像設(shè)備和放射線成像設(shè)備中，需要通過(guò)激光束移除很容易從上面識(shí)別的部分。
因此，將激光束照射到圖2B的接觸孔部分26上以分隔該連接部分的方法是在加工位置提供超精度并使得TFT24和轉(zhuǎn)換元件25能夠穩(wěn)定且彼此電隔離的加工方法。
在這種情況下，如上所述，圖1A所示的第二絕緣層6的膜厚度越大，TFT24和轉(zhuǎn)換元件25就越容易彼此電隔離。此外，通過(guò)擴(kuò)大第二絕緣層6的膜厚度，可以減小在轉(zhuǎn)換元件25和TFT24之間形成的電容的容量，由此可以降低成像設(shè)備或放射線成像設(shè)備中的噪聲。此外，通過(guò)擴(kuò)大第二絕緣層6的膜厚度，可以提高接觸孔部分26在通過(guò)反射型光學(xué)顯微鏡識(shí)別的外表中的外部對(duì)比度；因此進(jìn)一步有利于在照射激光束時(shí)的位置識(shí)別。
圖2C是在第二絕緣層6不具有扁平特性的情況下通過(guò)反射型光學(xué)顯微鏡觀察的、圖1A中橫截面結(jié)構(gòu)的假想外部視圖。即使在這種情況下，由于TFT24中的高度差異，很難以光學(xué)方式識(shí)別TFT24和與TFT24連接的各布線；然而，由于該識(shí)別限于檢測(cè)導(dǎo)電層的邊緣，因此降低了檢測(cè)每一部分的位置的精度，由此激光束照射位置不穩(wěn)定。
如上所述，由于以下原因，膜厚度越大，則圖1A所示的第二絕緣層6越好(1)為了防止由于已移除的膜的重新粘附而在激光照射之后形成短路(2)為了減小在TFT24和轉(zhuǎn)換元件25之間形成的電容的容量，以提供低噪聲的轉(zhuǎn)換元件(3)為了提高通過(guò)反射型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行的位置識(shí)別的精度因此，理想地，第二絕緣層6的膜厚度等于或大于1.0μm。因此，即使在如圖2C所示第二絕緣層6不具有扁平特性的情況下，也很容易檢測(cè)具有大絕對(duì)高度差異的接觸孔部分26的位置。因此，通過(guò)用激光束移除接觸孔部分26，可以穩(wěn)定地電隔離缺陷部分。
圖3是用于成像設(shè)備的簡(jiǎn)化等價(jià)電路圖，包括分別具有圖1A的橫截面結(jié)構(gòu)的像素。
圖3是用于按照本發(fā)明的成像設(shè)備的簡(jiǎn)化等價(jià)電路圖。在基板50上，像素以矩陣形式排列，在每個(gè)像素中，用作開(kāi)關(guān)元件的TFT24和用作光電轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換元件25配成對(duì)。此外，與TFT24連接的柵極線21和信號(hào)線22以及與轉(zhuǎn)換元件25連接的偏壓線23分別與柵極驅(qū)動(dòng)電路單元52、信號(hào)處理電路單元51和公共電極驅(qū)動(dòng)電路單元53連接。通過(guò)對(duì)由柵極驅(qū)動(dòng)電路單元52控制的柵極線21施加TFT導(dǎo)通電壓，可以將振幅與在可見(jiàn)光通過(guò)未示出的閃爍器進(jìn)入成像設(shè)備時(shí)所產(chǎn)生的載波的數(shù)量成正比的信號(hào)傳送給信號(hào)處理電路單元51。按照施加恒定電位的方式控制與公共電極驅(qū)動(dòng)電路單元53連接的偏壓線23。此外，在轉(zhuǎn)換元件25是MIS型的光電轉(zhuǎn)換元件的情況下，通過(guò)控制施加到偏壓線23的電位，可以移除積累的空穴和電子。在轉(zhuǎn)換元件25是將放射線直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件的情況下，不在轉(zhuǎn)換元件上設(shè)置閃爍器。此外，轉(zhuǎn)換元件可以具有諸如蜂窩的其它形狀，而不是具有圖2A至2C所示的四邊形狀。此外，圖3示出了以矩陣方式排列、每一個(gè)都包括轉(zhuǎn)換元件和交換元件的像素；然而，該排列只需要是二維，例如，該排列可以是蜂窩形狀的。至于閃爍器，可以將諸如CsI的閃爍器材料直接設(shè)置在保護(hù)層13上，或者可以將在碳板或碳膜上設(shè)置的諸如CsI的閃爍器層粘附在如圖1A和1B所示的放射線成像傳感器面板上，其中粘附層插在它們之間。
圖6是示出放射線成像設(shè)備的例子的視圖，其中使用按照本發(fā)明的像素，在像素上設(shè)置將放射線轉(zhuǎn)換為光(如可見(jiàn)光)的閃爍器54，柵極驅(qū)動(dòng)電路單元52和信號(hào)處理電路單元51設(shè)置在像素的周?chē)糠?。未示出的公共電極驅(qū)動(dòng)電路單元53設(shè)置在放射線成像設(shè)備的、設(shè)置了信號(hào)處理電路單元51的一側(cè)。在用將放射線轉(zhuǎn)換為光(如可見(jiàn)光)的元件作為轉(zhuǎn)換元件的情況下，不需要閃爍器54。
下面說(shuō)明不同于圖1A和圖1B所示的激光束照射區(qū)域例子。
圖4A是與圖1A中的像素相同的像素的橫截面視圖，示出了激光束照射區(qū)域14小于圖1A中所示的例子；圖4A示出了激光束照射之前的橫截面視圖，而圖4B示出了激光束照射之后的橫截面視圖。圖5是示出激光束照射區(qū)域大于圖1B所示的情況下的例子的橫截面視圖。此外，用相同的附圖標(biāo)記表示與圖1中相同的組成部分，并省略其說(shuō)明。
如圖4A所示，當(dāng)激光束照射區(qū)域變窄并移除了接觸孔部分26的錐形部分上的膜時(shí)，位于已經(jīng)移除了膜的位置的TFT部分與轉(zhuǎn)換元件之間的距離D變??；因此如圖4B所示，已移除的膜可能作為重新粘附膜15而粘附。在這種情況下，可以想到，即使移除了該膜，仍然會(huì)因?yàn)橹匦抡掣侥?5而形成電短路，由此導(dǎo)致產(chǎn)出率下降。因此，理想地，使原來(lái)通過(guò)第二絕緣膜確保的、TFT與轉(zhuǎn)換元件之間的距離足夠大，而在接觸孔部分26的難以控制距離的部分、尤其是在接觸孔部分的錐形部分上不進(jìn)行激光束膜移除。如上所述，理想地，第二絕緣膜的膜厚度等于或大于1.0μm；第二絕緣膜的膜厚度越大，就越容易通過(guò)激光束膜移除來(lái)使TFT與轉(zhuǎn)換元件彼此電隔離。此外，理想地，按照要移除的接觸孔部分26包括其錐形部分的方式進(jìn)行該移除。
圖5是沿著與圖1A所示情況相同平面獲得的橫截面圖，其中激光束照射區(qū)域14比圖1A中的更寬，而且TFT漏電極的膜確實(shí)已被移除。因此，盡管通過(guò)激光束移除的膜的量增加，但是剩余漏電極的面積減少，由此即使例如產(chǎn)生已移除膜的重新粘附，也會(huì)減小在TFT與轉(zhuǎn)換元件之間形成短路的可能性，從而提高產(chǎn)出率。
如上所述，通過(guò)用激光束移除連接TFT與轉(zhuǎn)換元件的接觸孔部分26中的膜，即使在該轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生了缺陷，也能將該缺陷電隔離，從而可以在不影響相鄰的像素的情況下執(zhí)行加工。
首先，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖7A至9D分別示出了用作按照本發(fā)明第二實(shí)施例的成像設(shè)備的放射線成像傳感器面板的像素的平面圖。
圖7A和7B分別示出了按照本發(fā)明第二實(shí)施例的頂視圖結(jié)構(gòu)；圖7A是平面圖，而圖7B是具有圖7A所示的頂視圖結(jié)構(gòu)的像素在通過(guò)反射型光學(xué)顯微鏡觀察該像素的情況下的假想外部視圖。圖8是示出激光束照射區(qū)域的視圖。
圖9A至9D分別是圖7A所示像素的僅TFT部分的平面圖；圖9A是普通TFT的平面圖，而圖9B是另一例子中的TFT的平面圖。
圖7A示出了其中轉(zhuǎn)換元件25和作為開(kāi)關(guān)元件的兩個(gè)TFT34、37配成一組的像素。與第一柵極線31和信號(hào)線22連接的第一TFT34將轉(zhuǎn)換元件25中累積的電荷傳送給設(shè)置在放射線成像傳感器面板的外圍部分中的信號(hào)處理電路單元51。第二TFT37通過(guò)復(fù)位線33向轉(zhuǎn)換元件25施加復(fù)位電位。附圖標(biāo)記38表示與第二TFT37的柵電極連接的第二柵極線。轉(zhuǎn)換元件25設(shè)置在第一TFT34和第二TFT37之上，其間插有層間絕緣膜。第一接觸孔部分36連接轉(zhuǎn)換元件25與第一TFT34；第二接觸孔部分39連接轉(zhuǎn)換元件25與第二TFT37。
圖7B是圖7A所示像素在通過(guò)反射型光學(xué)顯微鏡觀察該像素的情況下的假想外部視圖。因?yàn)榭梢?jiàn)光被設(shè)置在上部的轉(zhuǎn)換元件吸收，所以無(wú)法識(shí)別第一TFT34、第二TFT37和與TFT34、37連接的各布線的位置。此外，當(dāng)用具有扁平特性的扁平膜作為設(shè)置在轉(zhuǎn)換元件25和第一、第二TFT34、37之間的層間絕緣膜時(shí)，無(wú)法識(shí)別TFT的高度差異；因此，如圖7B所示，無(wú)法識(shí)別TFT和布線的位置。
在這種情況下，當(dāng)由于異物的侵入而在轉(zhuǎn)換元件25中引起缺陷時(shí)，需要使TFT和轉(zhuǎn)換元件25彼此電隔離。為此，如圖8所示，通過(guò)將激光束照射到作為激光束照射區(qū)域14的第一和第二接觸孔部分36、39以移除配置轉(zhuǎn)換元件25和TFT的膜，可以使TFT和轉(zhuǎn)換元件25彼此電隔離。在第二實(shí)施例中，由于兩個(gè)TFT與轉(zhuǎn)換元件25連接，并且存在第一和第二接觸孔部分36、39，因此各激光束照射到兩個(gè)部分。然而在這點(diǎn)上，還可以用公共導(dǎo)電層形成第一TFT的漏電極和第二TFT的漏電極，并將該公共導(dǎo)電層在單個(gè)接觸孔部分處與轉(zhuǎn)換元件25連接；在這種情況下，只需要移除該單個(gè)接觸孔部分。
圖9A至9D分別示出了圖7A所示TFT的源電極或漏電極的形狀，以及TFT的源電極或漏電極與激光束照射部分14之間的關(guān)系。盡管在該圖中未示出，實(shí)際上光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在TFT的源電極或漏電極和激光束照射部分14之上。
圖9A是圖7A所示TFT的源電極和漏電極的形狀發(fā)生改變的圖，圖9B是該TFT的源電極或漏電極的形狀發(fā)生改變的圖。此外，圖9C和9D是圖9A和9B中的激光束照射區(qū)域14已分別被激光束加工的圖。
如圖9A所示，在這種情況下，對(duì)于激光束照射區(qū)域，移除了在接觸孔部分處連接的整個(gè)基座部分。通過(guò)移除接觸孔基座部分中的所有膜，即使已在激光束加工中移除的膜再次粘附，轉(zhuǎn)換元件和TFT也可以進(jìn)一步穩(wěn)定地彼此隔離。然而在這點(diǎn)上，只要轉(zhuǎn)換元件和TFT可以彼此隔離，可以留下接觸孔基座部分中的部分膜。
接下來(lái)，圖9B中具有與圖9A中的不同的形狀的源電極或漏電極按照這樣的方式形成在照射激光束以移除整個(gè)接觸孔基座部分之后，在已移除區(qū)域的末端暴露的金屬膜的橫截面長(zhǎng)度變短。圖9C和9D是在已經(jīng)進(jìn)行了加工的情況下的圖；在圖9D中，在加工末端部分暴露的、TFT的源電極或漏電極的橫截面長(zhǎng)度大約等于圖9C中的一半到三分之一。結(jié)果，即使在照射激光束以移除膜的情況下已被移除的膜再次粘附，也可以降低重新粘附膜在TFT和設(shè)置在上部的未示出轉(zhuǎn)換元件25之間形成短路的可能性。此外，盡管在圖中未示出，為了降低形成短路的可能性，理想地，在激光束照射區(qū)域14附近，在TFT和轉(zhuǎn)換元件25之間形成的層間絕緣膜的厚度等于或大于1.0μm。此外，理想地，按照移除包括其錐形部分的接觸孔部分26的方式進(jìn)行激光束照射。
圖10示出了按照本發(fā)明的放射線成像設(shè)備應(yīng)用于X射線診斷系統(tǒng)的例子。
如圖10所示，在用作放射線產(chǎn)生源的X射線管6050中產(chǎn)生的X射線6060穿透患者或?qū)ο?061的胸肌區(qū)6062，然后進(jìn)入在其頂部安裝有閃爍器(磷)的放射線成像設(shè)備6040。入射X射線包括患者6061的體內(nèi)信息。響應(yīng)于X射線的入射，閃爍器發(fā)射光；該光被光電轉(zhuǎn)換從而獲得電信息。該信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后由用作信號(hào)處理裝置的圖像處理器6070進(jìn)行圖像處理，由此可以在位于控制室并用作顯示器的顯示裝置6080上觀察該信息。
此外，該信息可以通過(guò)傳送裝置如電話線6090傳送到遠(yuǎn)處。此外，該信息可以在安裝于例如位于其它地方的醫(yī)生室并用作顯示器的顯示裝置6081上顯示，或者可以存儲(chǔ)在諸如光盤(pán)的記錄裝置上，由此醫(yī)生可以在遠(yuǎn)處進(jìn)行診斷。此外，該信息可以通過(guò)用作記錄裝置的膠片處理器6100記錄在用作記錄介質(zhì)的膠片6110上。
雖然參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍與最寬泛的解釋一致，從而涵蓋所有修改和等價(jià)結(jié)構(gòu)與功能。
權(quán)利要求
1.一種成像設(shè)備，包括設(shè)置在絕緣基板上的多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的每一個(gè)都包括具有源電極和漏電極的薄膜晶體管；設(shè)置在薄膜晶體管之上的轉(zhuǎn)換元件；以及設(shè)置在薄膜晶體管與轉(zhuǎn)換元件之間的絕緣膜，其中所述多個(gè)像素包括其中通過(guò)設(shè)置在絕緣膜中的接觸孔使薄膜晶體管的源電極或漏電極與轉(zhuǎn)換元件彼此連接的像素；以及其中與薄膜晶體管的源電極或漏電極電連接的轉(zhuǎn)換元件、絕緣膜和導(dǎo)電層被一同移除從而斷開(kāi)了薄膜晶體管與轉(zhuǎn)換元件之間的電連接的像素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述斷開(kāi)像素中的薄膜晶體管與轉(zhuǎn)換元件之間的電連接是通過(guò)移除所述接觸孔內(nèi)部分的至少一部分而實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，其中所述電連接斷開(kāi)的像素具有接觸孔部分，其中該接觸孔的錐形部分被移除。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，其中在所述電連接斷開(kāi)的像素中，移除了接觸孔部分和鄰接所述源電極或漏電極的接觸孔部分的至少一部分區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中所述薄膜晶體管包括信號(hào)發(fā)送薄膜晶體管，用于發(fā)送來(lái)自轉(zhuǎn)換元件的電信號(hào)；以及復(fù)位薄膜晶體管，用于復(fù)位光電轉(zhuǎn)換元件。
6.一種放射線成像設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備；以及設(shè)置在轉(zhuǎn)換元件上的閃爍器，用于將放射線轉(zhuǎn)換為光。
7.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備的放射線成像設(shè)備，其中所述光電轉(zhuǎn)換元件是用于將放射線直接轉(zhuǎn)換為電荷的元件。
8.一種成像設(shè)備制造方法，包括像素形成方法，用于形成設(shè)置在絕緣基板上的多個(gè)像素，該像素形成方法包括以下步驟形成薄膜晶體管；在薄膜晶體管上形成絕緣膜；在該絕緣膜中形成接觸孔；以及在該絕緣膜上形成轉(zhuǎn)換元件，并通過(guò)接觸孔連接該薄膜晶體管與轉(zhuǎn)換元件，缺陷像素識(shí)別步驟，用于在所述多個(gè)像素中識(shí)別缺陷像素；接觸孔識(shí)別步驟，用于在該缺陷像素中識(shí)別接觸孔；以及斷開(kāi)連接步驟，用于通過(guò)移除缺陷像素中的接觸孔的至少一部分來(lái)斷開(kāi)轉(zhuǎn)換元件與薄膜晶體管之間的連接。
9.一種放射線成像設(shè)備制造方法，包括根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像設(shè)備制造方法；以及移除所述接觸孔部分、然后在轉(zhuǎn)換元件上設(shè)置用于將放射線轉(zhuǎn)換為光的閃爍器的步驟。
10.一種放射線成像系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的放射線成像設(shè)備；信號(hào)處理裝置，用于處理來(lái)自放射線成像設(shè)備的信號(hào)；記錄裝置，用于記錄來(lái)自信號(hào)處理裝置的信號(hào)；顯示裝置，用于顯示來(lái)自信號(hào)處理裝置的信號(hào)；傳送裝置，用于傳送來(lái)自信號(hào)處理裝置的信號(hào)；以及放射線產(chǎn)生源，用于產(chǎn)生放射線。
全文摘要
提供了一種成像設(shè)備，包括以二維方式設(shè)置在絕緣基板上的多個(gè)像素，每個(gè)像素包括轉(zhuǎn)換元件和薄膜晶體管；該光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在薄膜晶體管之上，其中用作層間絕緣膜的絕緣膜插入轉(zhuǎn)換元件與薄膜晶體管之間；通過(guò)設(shè)置在絕緣膜中的接觸孔使薄膜晶體管的源電極或漏電極與光電轉(zhuǎn)換元件彼此連接。該成像設(shè)備具有其中通過(guò)激光束照射移除接觸孔部分從而斷開(kāi)了轉(zhuǎn)換元件與用作薄膜晶體管的源電極或漏電極的導(dǎo)電層之間的電連接的像素。
文檔編號(hào)H01L27/12GK101013711SQ20071000477
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月30日
發(fā)明者渡邊實(shí), 望月千織, 石井孝昌 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社