JP2007158335A

JP2007158335A - イメージャ・パネル等用の薄膜トランジスタ及びダイオード・アレイ

Info

Publication number: JP2007158335A
Application number: JP2006323498A
Authority: JP
Inventors: Ching-Yeu Wei; チン−ユウ・ウェイ; Douglas Albagli; ダグラス・アルバグリ; William Hennessy; ウィリアム・ヘネシー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: DE102006056995A1; FR2894071A1; US20070122948A1; FR2894071B1; JP5155554B2; DE102006056995B4; US7759680B2

Abstract

【課題】検出器パネルの機械的な信頼性及び／又は健全性を損なわずにイメージング・システム用のＴＦＴアレイにフォトダイオード・アレイを一体化する。
【解決手段】薄膜トランジスタ・アレイには階段状構造を有する側壁を含み得る１又は複数のバイア（２００、２０２、２０４、２０６）を形成することができ、フォトダイオード（２２６）・アレイの薄膜トランジスタ・アレイへの接着力を高める。薄膜トランジスタ・アレイは、第一の金属化層（２１４）及び第二の金属化層（２１８）を含み得る。フォトダイオード（２２６）・アレイのダイオード（２２６）は、第一の金属化層（２１４）又は第二の金属化層（２１８）に直接接触せずに薄膜トランジスタ・アレイに加えられた第三の金属化層（２２２）を介して第一の金属化層（２１４）及び／又は第二の金属化層（２１８）に接触することができる。
【選択図】図２

Description

入射した放射エネルギを電気信号へ変換する感光素子は、撮像応用、例えばＸ線イメージャ及び／又はファクシミリ機形式の装置に広く用いられている。その光電特性及び／又は相対的な製造し易さから、水素化アモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）及びａ−Ｓｉの合金類が感光素子の製造に広く用いられている。具体的には、例えばＸ線イメージング・システム等用の検出器パネルを形成するための比較的大面積のアレイにおいて、フォトダイオードのような感光素子を薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような付設の制御又は切換素子と共に形成することができる。

フォトダイオードは典型的には、ａ−Ｓｉのような感光性材料の島（アイランド）又は本体を含んでいてよく、この感光性材料は、フォトダイオード本体の両面に電気的に結合された２個の電極の間に配設されている。かかるフォトダイオードは典型的には、ｐ型材料、真性型材料及びｎ型材料を含んでおり、ＰＩＮダイオード等と呼ばれている。入射した放射線がａ−Ｓｉに吸収されるつれて正孔及び電子が発生され、これらの正孔及び電子は、両電極によって確立される電界に依存してフォトダイオードの上面又は下面に向かって移動することができる。電極で収集される電荷の量は、入射光のエネルギ束の関数となる。フォトダイオードで収集された電荷の周期的な測定、及び既知の電荷状態へのダイオードのリセットを用いて、Ｘ線源から放出されてＸ線イメージング・システムの検出器パネルに入射した入射放射線例えばフォトンに応じてフォトダイオードによって発生される電気信号を処理することができる。

イメージング・システム用のＴＦＴアレイは、ダイオード・アレイを製造してＴＦＴアレイに一体化するときの工程とは異なる工程、異なる時刻、及び／又は異なる場所例えば異なる製造施設で製造されて、Ｘ線イメージング・システム等用の実用検出器パネルを製造する場合がある。かかるＴＦＴアレイは、表示器用ＴＦＴアレイと同じ及び／又は類似の工程を用いて製造され得る。しかしながら、かかる製造工程は、フォトダイオード・アレイをＴＦＴアレイに一体化するときに検出器パネルの機械的な信頼性及び／又は健全性に有害な問題を招く場合がある。かかる問題としては例えば、ダイオード・フィルムがＴＦＴアレイに堅牢に接着しないこと、ＴＦＴのソース−ドレイン（Ｓ／Ｄ）金属への接点を設けるバイア構造を形成するために酸化物及び窒化物をエッチングで除去するのに用いられるフッ化水素系（ＨＦ）湿式エッチング剤が、第二の金属層すなわちＭ２金属とも呼ばれるＳ／Ｄ金属を侵し、且つ／又はＴＦＴアレイのかかるＭ２金属はアルミニウム合金、典型的には、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ及び／若しくはＭｏ／Ａｌ（Ｎｄ）／Ｍｏを含み且つ／若しくは他の場合にはこれらで構成されている場合があるためダイオードのＭ２金属への接点について潜在的な長期信頼性を損なうこと等がある。一般に、ＴＦＴアレイの標準的な製造工程は、イメージング・システム等用の検出器パネルを形成するためにＴＦＴアレイに一体化されるフォトダイオード・アレイを製造するための工程とは完全には両立しない場合がある。

請求される発明主題は、特許請求の範囲の部分において具体的に指摘され明確に請求されている。しかしながら、本発明の構成及び／又は動作方法、並びに目的、特徴及び／又は利点のいずれに関しても、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を精読すると最も十分に理解されよう。

図面を単純化し且つ／又は見易くするために、各図面に描かれている諸要素は必ずしも縮尺通りに描写されているとは限らないことが認められよう。例えば、見易くするために、幾つかの要素の寸法を他の要素に対して誇張する場合がある。さらに、適当と看做された場合には、対応する要素又は類似の要素を示すために各図面を通して参照番号を繰り返し用いた。

以下の詳細な説明では、請求される発明主題の完全な理解を可能にするように多数の特定的な詳細について述べる。しかしながら、請求される発明主題は、これらの特定的な詳細を用いないでも実施され得ることが当業者には理解されよう。他の例では、周知の方法、手順、構成要素及び／又は回路については詳述していない。

以下の説明及び／又は特許請求の範囲では、結合される及び／又は接続される等の用語を派生語と共に用いる場合がある。特定的な実施形態では、接続されるとの用語を用いて、２以上の要素が互いに直接的に物理的に接触し且つ／又は電気的に接触していることを示す場合がある。一方、結合されるとの用語も２以上の要素が直接的に物理的に接触し且つ／又は電気的に接触していることを意味する場合がある。しかしながら、結合されるとの用語はまた、２以上の要素が互いに直接的には接触していないが、やはり依然として互いに協働し且つ／又は相互作用し得ることを意味する場合もある。さらに、「及び（且つ、並びに）／又は（若しくは）」等の用語は「及び」を意味する場合もあり、「又は」を意味する場合もあり、排他的論理和を意味する場合もあり、「一つ」を意味する場合もあり、「幾つかであるが全てではない」を意味する場合もあり、「いずれでもない」を意味する場合もあり、且つ／又は「両方である」を意味する場合もあるが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

図１を参照して、１又は複数の実施形態によるイメージング・システムのブロック図について説明する。図１に示すように、イメージング・システム１００は、画像を形成するのに適したフォトン１１２を発生して放出することが可能なＸ線源１１０を含み得る。１又は複数の代替的な実施形態では、Ｘ線源は、画像を形成するのに適した粒子又は波動を放出することが可能な任意の形式の発生源であってよく、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。フォトン１１２は目標物１１４に衝突することができ、目標物１１４は、イメージング・システム１００が医療応用に用いられる場合には例えば動物及び／又は人間の目標物であってよい。代替的には、目標物１１４は、例えば製造部品の検査時に目標物１１４の画像が望まれ得る場合には任意の適当な目標物であってよいが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。フォトン１１２の少なくとも一部が、目標物１１４の部分の密度に少なくとも部分的に対応する変化する線束レベルで目標物１１２を透過することができ、目標物１１４を透過したかかるフォトン１１２は検出器１１６によって検出され得る。検出器１１６によって検出されるフォトン１１２の変化する線束レベルに少なくとも部分的に基づいて、検出器１１６は、取得回路１１８へ出力信号を供給することができ、取得回路１１８は、この出力信号から目標物１１４の画像及び／又は画像を表わすデータを発生することが可能である。

一般的には、検出器パネル１１６は接点パッドを含むことができ、この接点パッドに対して外部サーキットリへの電気的接点を設けることができる。接点フィンガが、接点パッドを作動性ＴＦＴアレイ面域のエッジに接続し、ここで接点パッドが走査線及び／若しくはデータ線、並びに／又はＴＦＴアレイのコモン電極（１又は複数）に電気的に接続することができる。Ｘ線イメージング・システム等の検出器パネルは実質的に平坦な基材の上に形成されることができ、基材は典型的にはガラスではあるが必ずしもガラスでなくてもよい。イメージャは、フォトダイオードのような感光素子によるピクセルのアレイを含んでいてよく、感光素子は付設の切換素子例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有していてよい。動作時には、走査線の電圧、従って走査線に関連するピクセルのＴＦＴのゲートの電圧を、予め決められた順序でオンに切り換えることができ、走査されている線のフォトダイオードの電荷をデータ・アドレス線を介して読み出すことができる。走査線及びデータ・アドレス線は典型的には、垂直構成で配設され得る。アドレス線はアレイ内の領域を含んでおり、アレイ外の領域（１又は複数）は、接点フィンガ（１又は複数）、並びに保護パッド及び保護リングを含んでおり、保護パッド及び保護リングは接点パッドから電気的に絶縁されることができる。保護リングへの電気的接点は、アレイに電気的に接続されていなくてもよい別個の接点パッドを介して設けられ得る。保護リングは典型的には、動作時には接地電位に保たれている。保護リングは、例えば検出器パネル１１６の形成時及び／又は検出器パネルの外部サーキットリへの接続時の静電放電からアレイを保護するために用いられ得る。

接点パッドは、基材の表面でパッド表面に配設された伝導性材料の面域によって画定され得る。接点パッド領域は、表面接点領域、及び／又は接点フィンガの本体に表面パッドを電気的に接続する構造による任意の付加的な領域を含み得る。通常、接点パッドは接点フィンガの端部に位置し、保護リングは接点パッドの外部に配設され得る。検出器パネル１１６の１又は複数の実施形態では、アドレス線は、例えばアレイの両端に２以上の接点フィンガ及び接点パッドを有し得るが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

システム制御器１２０は、取得回路１１８によって形成された画像を受け取ることができ、イメージング・システム１００の様々な制御作用及び処理作用を果たすことができる。例えば、システム制御器１２０は、電源及び制御ユニット１２２と結合して、Ｘ線源１１０の動作を制御することができる。同様に、システム制御器１２０は取得回路１１８及び／又は検出器１１６の動作を制御することができ、また入出力（Ｉ／Ｏ）システム１２４にさらに結合されていてよい。Ｉ／Ｏシステム１２４は、操作者がイメージング・システム１００を動作させることを可能にする１若しくは複数の制御を含んでいてよく、且つ／又は検出器１１６によって捕えられた目標物１１４の画像を表示し且つ／若しくは記憶する１若しくは複数の装置に結合していてよい。例えば、Ｉ／Ｏシステム１２４は、検出器１１６によって捕えられた画像を表示する液晶表示器（図示されていない）等に結合していてよい。さらに、Ｉ／Ｏシステム１２４は、検出器１１６によって捕えられた画像を記憶するハードディスク・ドライブ又は他の形式の記憶媒体に結合していてよい。１又は複数の実施形態では、Ｉ／Ｏシステム１２４は、ネットワーク・アダプタ、モデム及び／又はルータ（図示されていない）に結合して、例えば検出器によって捕えられた画像を他の装置及び／又はネットワークのノードへ送信してよい。さらに、かかるネットワーク・アダプタ、モデム及び／又はルータは、遠隔の操作者が、検出器１１６によって捕えられた画像を例えばデータ・ファイルとして捕獲されて記憶されるものとしてダウンロードし且つ／若しくは観察することを可能にし、且つ／又は実時間若しくは近実時間でかかる画像を受け取り且つ／又は観察することを可能にし、且つ／又は他には遠隔位置例えばインターネットを介してイメージング・システム１００に結合された機械からイメージング・システム１００の動作を制御することを可能にすることができる。但し、以上に述べたことはイメージング・システム１００の制御及び／又はイメージング・システム１００との通信のための実施形態の例に過ぎず、請求される発明主題の範囲はこれらの観点に限定されない。

１又は複数の実施形態では、システム制御器１２０は、イメージング・システム１００の制御作用を実行し、イメージング・システム１００の画像捕獲工程を制御し、且つ／又は検出器１１６によって捕えられた画像の電子的処理を行なうための少なくとも１又は複数のプロセッサを含み得る。１又は複数の実施形態では、システム制御器１２０は、１又は複数のプロセッサ・コアを有する１又は複数の汎用プロセッサを含んでいてもよいし、１又は複数の実施形態では、システム制御器１２０は、例えば検出器１１６によって捕えられた画像に対し画像処理を施すディジタル信号プロセッサのような１又は複数の特殊目的プロセッサを含んでいてもよい。１又は複数の実施形態では、システム制御器１２０は、汎用コンピュータ・プラットフォーム、ワークステーション及び／又はサーバを含むことができ、また１又は複数の代替的な実施形態では、システム制御器１２０は、撮像作業向けに設計された特殊目的プラットフォームを含むことができる。但し、以上に述べたことはシステム制御器１２０の実施形態の例に過ぎず、請求される発明主題の範囲はこれらの観点に限定されない。

１又は複数の実施形態では、検出器１１６は、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）又は臭化セシウム（ＣｓＢｒ）等のようなＸ線シンチレータの層に結合しているａ−ＳｉＰＩＮフォトダイオードのアレイを含んでいてよく、上述のシンチレータはＸ線源１１０から放出されたＸ線フォトン１１２を可視フォトンへ変換することが可能であり、次いで、これらのフォトンがフォトダイオードによって検出される。かかるａ−Ｓｉフォトダイオード／ＣｓＩ検出器を間接変換型検出器と呼ぶこともでき、この場合にはＣｓＩ層がＸ線シンチレータとして作用してＸ線フォトンを可視フォトンへ変換することができ、フォトダイオードが可視フォトンを検出して目標物１１４の画像を表わす電気信号へ変換するように作用することができる。かかるアレイ状のフォトダイオード／Ｘ線シンチレータ検出器は、トランジスタ例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び他の回路から成る対応するアレイを含むことができ、かかるアレイが、フォトダイオード／Ｘ線シンチレータ検出器のアレイを制御すると共にダイオード検出器に入射したフォトン１１２の線束及び／又は強度に少なくとも部分的に基づいてダイオード検出器からの信号を読み取る。１又は複数の実施形態では、検出器１１６は、個々の電荷積分型増幅器、波形整形器、弁別器及び／又は計数回路によって提供され得る１又は複数のサブピクセルを含むピクセルのアレイを含んでいてよいが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

１又は複数の実施形態では、検出器１１６は、Ｘ線源１１０から直接放出されたＸ線フォトン１１２を検出することが可能な半導体Ｘ線シンチレータ方式の検出器１１６であってよく、例えば酸化鉛（ＰｂＯ）及びアモルファスセレン（Ｓｅ）等のような半導体層型Ｘ線シンチレータ検出器であってよい。かかる半導体Ｘ線シンチレータ方式の検出器を直接変換型検出器とも呼ぶことができ、この場合には半導体Ｘ線シンチレータがＸ線シンチレータ及びフォトダイオードの両方を兼ねた作用を果たすため、Ｘ線源１１０からのフォトン１１２を目標物１１４の画像を表わす電気信号へ直接変換することができる。かかるアレイ状の半導体Ｘ線シンチレータ検出器は、トランジスタ例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び他の回路から成る対応するアレイを含むことができ、かかるアレイが、半導体Ｘ線シンチレータ検出器のアレイを制御すると共にダイオード検出器に入射したフォトン１１２の線束及び／又は強度に少なくとも部分的に基づいてダイオード検出器からの信号を読み取る。１又は複数の実施形態では、検出器１１６は、個々の電荷積分型増幅器、波形整形器、弁別器及び／又は計数回路によって提供され得る１又は複数のサブピクセルを含むピクセルのアレイを含んでいてよいが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

図２を参照して、１又は複数の実施形態による検出器パネルの諸形式のバイア構造の図について説明する。図２に示すように、１又は複数の実施形態では、４種の形式のバイア構造２００、２０２、２０４及び／又は２０６を検出器パネル１１６に加えることができる。バイア構造２００〜２０６の少なくとも１又は複数を検出器パネル１１６に加えることにより、光検出器ダイオードの検出器パネル１１６への高められた接着力を提供することができる。かかる高められたダイオード接着力の量は少なくとも部分的には、かかるバイア構造２００〜２０６の位置（１及び／若しくは複数）、並びに／又は不動態化性窒化物層の下方に１若しくは複数の金属層が存在するか否かによって決まる。例えば、バイア構造２００は、検出器パネル１１６のピクセルのセル、接点フィンガ及び／若しくは金属格子において又はこれらの近くにおいて用いることができ、ガラス基材２１０の上に配設された１又は複数の層を含み得る。かかる接点フィンガは、幾分かの又は限定された電気的作用を有し得るが、また幾つかの非作用性面域又は領域を各フィンガの間に有し得る。１又は複数のバイアを、かかる接点フィンガに及び／又はこの近くに加えることができる。窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）の第一の層２１２がガラス基材２１０の上に配設されていてよく、一実施形態では、約２３００オングストロームの厚みを有し得る。第一の金属化層２１４が層２１２の上に配設されていてよく、一実施形態では、約３５００オングストロームの厚みを有し得る。ゲート層２１６が金属化層２１４の上に配設されていてよく、窒化ケイ素を含んでいてよく、約３５００オングストロームの厚みを有し得る。第二の金属化層２１８がゲート層２１６の上に配設されていてよく、約２６５０オングストロームの厚みを有し得る。窒化ケイ素のもう１枚の層２２０が金属化層２１８の上に配設されていてよく、約２５００オングストロームの厚みを有する窒化ケイ素を含み得る。厚みが約７００オングストロームの第三の金属化層２２２が層２２０の上に配設されていてよく、さらに約３０００オングストロームの厚みを有し得るもう１枚の窒化ケイ素の層２２４が金属化層２２２の上に配設され得る。ダイオード２２６が層２２４の上に配設されていてよく、１又は複数の実施形態では約１６，０００オングストロームの厚みを有し得るが、請求される発明主題の範囲はダイオード２２６及び／又はバイア構造２００〜２０６の他の層の如何なる特定の厚みにも限定されない。

１又は複数の実施形態では、検出器パネル１１６のトランジスタの不動態化性窒化物層にダイオード２２６を接着させることにより、例えば製造時にかかるバイア構造２００〜２０６を検出器パネル１１６に形成することができる。かかるバイア構造２００〜２０６は、例えばＴＦＴアレイ構造内でトポグラフィ的特徴が存在しないような検出器パネル１１６の位置、及び／又はＴＦＴアレイ外の１又は複数のエッジ・クリア面域（端の空き面域）に配設され得る。エッジ・クリア面域は、電気的作用を有しない本質的にダミーの面域として定義することができる。１又は複数、例えば幾つかの実施形態では数千及び／又は数十万のバイアをかかるエッジ・クリア面域に加えることができる。１又は複数の実施形態では、バイア構造２００〜２０６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の不動態化性窒化物の下方で簡単な金属が存在しているような位置に配設され得る。１又は複数のエッチング工程時に、希フッ化水素（ＨＦ）酸がダイオード形成工程時に金属化層２１８に含まれるアルミニウムを侵さないようにするために、金属化層２２２内の純粋な又は略純粋なモリブデン（Ｍｏ）及び／若しくはモリブデン−タングステン（ＭｏＷ）合金をエッチング停止層として用い、且つ／又は１若しくは複数の実施形態ではフッ化水素酸による湿式エッチングを少なくとも部分的に置き換えて乾式プラズマ・エッチングを用いる。モリブデンを含むかかる金属化層２２２をバイア構造２００〜２０６の１又は複数に用いると、アルミニウム等を含む金属化層２１８と直接接触するダイオード層２２６にアモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）・ダイオード・フィルムを有するときのあらゆる潜在的な長期信頼性の問題を軽減し且つ／又は解消することができる。かかる構成では、ダイオード２２６のアモルファス・シリコンは、少なくとも部分的にアルミニウム等を含む金属化層２１８に接触するのではなく、窒化ケイ素層２２０の上に配設されている少なくとも部分的にモリブデンを含む金属化層２２２に接触することができる。１又は複数の実施形態では、金属化層２１４をＭ１金属と呼ぶことができ、Ｍ１金属は検出器パネル１１６のＴＦＴトランジスタのゲート金属であってよく、また金属化層２１８をＭ２金属と呼ぶことができ、且つ／又は金属化層２２２をＭ３金属と呼ぶことができるが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。１又は複数の実施形態では、金属化層２２２は、ダイオード２２６を製造する原材料、典型的にはアモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）への接着力について一般的によりよい金属及び／又は金属合金を含むことができる。金属化層２２２のかかる金属は耐火性金属等、例えばモリブデン（Ｍｏ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）のようなモリブデン合金、並びに／又はチタン（Ｔｉ）及び／若しくはチタン合金等であってよい。金属化層２２２のかかる金属はまた、ダイオード２２６を形成するときの高温処理に適するものであってよい。さらに、金属化層２２２のかかる金属は、例えばアルミニウムを含み得る金属化層２１８の金属よりも、例えばフッ化水素酸（ＨＦ）に対する化学反応性が低いものであってよい。かかる金属は、ダイオード２２６との直接接触について金属化層２１８よりも適するものであり得るが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

このように、図２に示すように、バイア構造２００は、他には例えば検出器パネル１１６のピクセル用の標準的なＴＦＴトランジスタ層を含み得る検出器パネル１１６に、金属化層２２２及び／又は窒化ケイ素層２２４を加えることにより形成することができる。かかる構成は、検出器パネル１１６のピクセルのセル、接点フィンガ及び／又は金属格子に用いることができ、このときダイオード２２６は金属化層２１８ではなく金属化層２２２に接触することができる。バイア構造２０２はバイア構造２００と同様のものであり得るが、例えば検出器パネル１１６の接地リング及び／又は走査修復型構造でのように、金属化層２１８が金属化層２１４に接触し得る点が異なる。バイア構造２０４は、例えば金属格子、インターコネクト及び／又はコーナー・ショット等の間において、金属化層を含まなくてよい。バイア構造２０６は、例えばＨＳＤＩＤパッド等において単一の金属化層２１４を含み得る。バイア構造２００、２０２、２０４及び／又は２０６は、例えば層２２０のような窒化物不動態化層へのダイオード２２６のアモルファス・シリコンの接着力を高めるために検出器パネル１１６に形成され得るバイア構造の構成例に過ぎず、請求される発明主題の範囲はこれらの観点に限定されない。

１又は複数の実施形態では、バイア構造２００〜２０６は、検出器パネル１１６の作動性アレイ面域の外部のエッジ・クリア面域に配設されてもよい。一実施形態では、約１０００マイクロメートルのピッチを有するＳ／Ｄ金属格子構造が十分であり得る。１又は複数の実施形態では、１又は複数のバイア構造の１００マイクロメートルから２００マイクロメートルのアレイを格子開口に加えると、ダイオード２２６の厚みがさらに大きいときの１又は複数のエッジ・クリア面域でのガラス基材２１０からのダイオード・フィルムの剥離を軽減し且つ／又は解消するのに適当となる。１又は複数の実施形態では、検出器パネル１１６の不動態化性窒化物層の下方に金属化層２１４及び／若しくは金属化層２１８のような１若しくは複数の金属化層が存在しているような検出器パネル１１６に対し、及び／又は金属化層２１８の格子構造に対し、及び／又は各々の格子開口の内部に対し、バイア構造の１又は複数を加えることができる。１又は複数の実施形態では、バイア構造２００〜２０６の１又は複数を用いて、略あらゆる電気的作動性面域及び／又は電気的非作動性面域を適宜充填して、ダイオード２２６のダイオード・フィルム層が一時的であれ恒久的であれ検出器パネル１１６から少なくとも部分的に分離するのを軽減し且つ／又は抑えることができるが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

図３及び図４を参照して、１又は複数の実施形態による検出器パネルにおける走査接点フィンガ及びデータ接点フィンガの外階層、並びに内階層接点フィンガの断面図について説明する。図３及び図４に示すように、１又は複数の実施形態によるもう一つの観点は、１又は複数の接点フィンガの最上層にダイオード島を残すことを含み得る。図３は外側接点フィンガの構成を示し、図４は検出器パネル１１６のピクセル・アレイに隣接する内側接点フィンガの構成を示す。パネル・テスタへの信頼できる電気的接触を可能にするのに最も高い又は少なくとも十分に最も高いスポットを接点フィンガに確保するために、接点フィンガ構造を図３及び図４に示すように設計することができる。ダイオード用のバイア構造を形成した後の参照番号３００に示すようなダイオード処理の前には、金属化層２２２が最上層３０１であり得る。参照番号３０２に示すようなＨＲＣエッチングの後には、ダイオード２２６が最上層３０３であり得る。参照番号３０４に示すような遮断窒化物エッチングの後には、ダイオード２２６は、ダイオード通過層３１０及び遮断層３１２を加えた後でも最上層３０５のままであり得る。１又は複数の実施形態では、ダイオード２２６を含むダイオード島は、ガラス基材２１０から測定した場合に最も高い位置又は少なくとも十分に最も高い位置に配設され得る。１又は複数の実施形態では、フィンガのダイオード２２６を確実に最も高い点にするために、接点フィンガを包囲する誘電体を除去し、次いで、接点フィンガ開口を、金属化層２１８（Ｍ２金属）のエッジを超えた所に、選択随意でエッジ金属化層２２２（Ｍ３金属）の内部に配置することができるが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

図５を参照して、１又は複数の実施形態による検出器パネルのバイアの断面図について説明する。図５は、バイア構造５１２及び５１４の断面図を示しており、ここでは、Ｍ４金属と呼ばれるさらにもう１枚の金属化層５１０が、ダイオード２２６を含むダイオード島の最上層と、フィンガ設計においてダイオード島の下方に位置する例えば金属化層２２２（Ｍ３金属）及び／又は金属化層２１４（Ｍ１金属）のような他の金属化層との間を電気的に接続している。含アルミニウムのＭ２金属を含む金属化層２１８は一実施形態では、アルミニウム薄膜の層を含んでいてよく、バイア５１４において意図的にエッチングで除去されて、接点バイア５１４の湿式ＨＦエッチング停止のために参照番号５１６に示すような金属化層２２２と接触した金属化層２１５の堅牢なアルミニウム不含のＭ３／Ｍ１金属積層体５１６を形成することができる。金属化層５１０（Ｍ４金属）は、参照番号５１６においてかかるＭ１／Ｍ３金属積層体への接点を設けるように構成されていてよく、Ｍ１／Ｍ３金属積層体は、例えば金属化層２１８（Ｍ２金属）と金属化層２１４（Ｍ１金属）との間に予め開けられているもう１個のバイア（図示されていない）を介して金属化層２１８（Ｍ２金属）と電気的に接続されるように構成されていてよい。かかる構成では、ＨＦ湿式エッチング時に、金属化層２１８（Ｍ２金属）のアルミニウムに対するＨＦのあらゆる侵蝕を回避することができる。類似のバイア構造構成も同様に、１又は複数の他の位置において用いられ得るが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

図６を参照して、１又は複数の実施形態による付加的な窒化物層及び付加的な金属層を含むダイオードの断面図について説明する。図６に示すように、例えば７００オングストロームの厚みを有し、純粋な又は略純粋なモリブデン（Ｍｏ）等及び／又はモリブデン−タングステン（ＭｏＷ）等のようなモリブデン合金を含む金属化層２２２を、ダイオード２２６と金属化層２１８（Ｍ２金属）との間に加えて、層２２０の上に配設することができる。金属化層２２２をＭ３金属と呼ぶことができる。同様に、例えば２５００オングストロームの厚みを有する窒化ケイ素の追加層２２４を、金属化層２２２とダイオード２２６との間に配設することができる。金属化層２２２（Ｍ３金属）は、ダイオード２２６を含むダイオード島の外部に配設される図５のバイア５１４のようなもう１個のバイアを介してソース及び／又はドレイン金属層、例えば金属化層２１４に電気的に接続され得るが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。１又は複数の実施形態では、ダイオード２２６は金属化層２１８に直接接触しなくてよく、代わりに、金属化層２１８からダイオード２２６の電気的な接合へのアルミニウムの相互拡散に関連するあらゆる潜在的なダイオード信頼性の問題を回避するために、金属化層２２２を介して金属化層２１８との電気的接点を設けることができる。但し、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

図７を参照して、１又は複数の実施形態によるダイオード・バイア設計の断面図について説明する。図７に示すように、第一のダイオード・バイア７００は、金属化層２２２を露出させるように、ダイオード通過層３１０及び層２２４を通過して下方に延在する構造を含み得る。金属化層２２２の下方の層は不変に保たれ、ダイオード・バイア７００に関して全体的に平坦にしておくことができる。かかる構成では、金属化層２２２は、ダイオード・バイア７００の下方の領域においては金属化層２１８及び／又は金属化層２１４に接触しない。ダイオード・バイア７００は断面が全体的にＶ字形であって、ダイオード層を受け入れてＶ字形領域の内部にダイオード２２６を形成することができるが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

第二のダイオード・バイア７０２は、金属化層２１８を通過して下方に金属化層２１４まで延在する構造を含み得る。金属化層２２２は、金属化層２１４と接触するように配設され得るが、誘電層２２０によって金属化層２１８からは絶縁され得る。一般的には、金属化層２１４は全体的に平坦のままであってよいが、金属化層の上方の層のエッチング及び／又は堆積から、断面が全体的にＶ字形であり階段状側壁を有するダイオード・バイア７０２を生じ得る。かかる階段状側壁構造は、ダイオード２２６がダイオード・バイア７０２の内部に形成されたときにダイオード層のＴＦＴ層への高められた接着力を提供し得るが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

第三のダイオード・バイア７０４は、金属化層２１８を通過して下方に延在して層２１２に達する構造を含むことができ、層２１２は一実施形態では、対応するＴＦＴのソース及び／又はドレイン接点領域であってよい。金属化層２２２は、層２１２に接触するように配設され得るが、誘電層２２０によって金属化層２１８からは絶縁され得る。一般的には、層２１４〜２１２は全体的に平坦のままであってよいが、層２１２の上方の層のエッチング及び／又は堆積から、断面が全体的にＶ字形であり階段状側壁を有するダイオード・バイア７０４を生じ得る。ダイオード・バイア７０２の階段状側壁と同様に、ダイオード・バイア７０４のかかる階段状側壁は、ダイオード２２６がダイオード・バイア７０４の内部に形成されたときにダイオード層のＴＦＴ層への高められた接着力を提供し得るが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

１又は複数の実施形態では、図２のバイア２００〜２０６及び／又は図７のバイア７００〜７０４のようなダイオード・バイアは、ＴＦＴアレイにおいて、１又は複数の適当な位置に、且つ／又は変化するバイア密度、寸法、及び／若しくは形状で形成され得る。かかるバイアは、ダイオードのＴＦＴアレイのＦＥＴ不動態化性窒化物への接着力を高めることができる。１又は複数の実施形態では、かかるバイア構造は、アレイ内でトポグラフィ的特徴が全く又は殆ど存在しないような検出器パネル１１６の位置、及び／又はアレイ外のエッジ・クリア面域に配設され得る。さらに、１又は複数の実施形態では、かかるバイア構造は、ＦＥＴ不動態化性窒化物の下方に簡単な金属が存在しているような位置に配設され得る。希ＨＦ酸がダイオード形成工程時に金属化層２１８（Ｍ２金属）内のアルミニウムを侵さないようにするために、Ｍｏ又はＭｏＷ金属積層体５１６を含む金属化層２２２をエッチング停止層としてバイア領域に加えることができ、且つ／又は選択随意で乾式プラズマ・エッチングを用いて、適宜希ＨＦ湿式エッチング工程を置き換え且つ／又は縮小することができる。ａ−Ｓｉダイオード・フィルムの長期信頼性を高めるために、金属化層２２２は、ＦＥＴ不動態化窒化物の最上層に配設された純粋な又は略純粋なモリブデンを含むことができ、ダイオード層のａ−Ｓｉが、アルミニウムを含み得る金属化層２１８には接触しないで金属化層２２２に直接接触するようにすることができるが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

図８を参照して、１又は複数の実施形態によるＴＦＴアレイ及びダイオード・アレイを含む検出器パネルを製造する方法の流れ図について説明する。図８の方法８００は、図示よりも多い且つ／若しくは少ないブロックを含んでいてよいし、且つ／又は方法８００のブロックは１又は複数の他の順序で構成されてもよく、図８に示されている順序に必ずしも限定されない。１又は複数の実施形態によれば、ＴＦＴアレイは、ブロック８１０において、第一及び／又は第二の金属層を有するように製造され得る。例えば、かかるＴＦＴアレイは、金属化層２１４及び／又は金属化層２１８を含み得る。ブロック８１２では、接点フィンガをＴＦＴアレイに加えることができ、ここでは、接点フィンガはＴＦＴアレイの最も高い点（１又は複数）に位置し得る。ブロック８１４では、ダイオード層のＴＦＴアレイへの接着力を高めるために、様々な位置においてＴＦＴアレイにバイアを加えることができる。選択随意で、バイアは、ＨＦ酸湿式エッチングを介して形成されてもよいし、又は代替的にはプラズマ・エッチングを介して形成されてもよいが、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。ブロック８１６において、第三の金属化層２２２を、選択随意で付加的な窒化物層と共に、ＴＦＴアレイに加えることができる。１又は複数の実施形態では、第三の金属化層２２２は、ブロック８１８において、１又は複数の有利な位置において第一の金属化層２１４に選択随意で接続されてもよい。同様に、１又は複数の実施形態では、第三の金属化層は、ブロック８２０において、１又は複数の有利な位置において第二の金属化層２１８に選択随意で接続されてもよい。ブロック８２２では、ダイオード層をＴＦＴに堆積して、バイアの１又は複数にダイオードを形成することができる。ダイオードは、ブロック８２４において、第三の金属化層２２２に接続され得る。ブロック８２６では、ダイオード通過層及び／又は第四の金属化層５１０をＴＦＴアレイに加えることができる。ブロック８２８では、第四の金属化層５１０をダイオード２２６に接続することができる。選択随意で、ブロック８３０では、第四の金属化層５１０を第三の金属化層２２２に接続することができる。方法８００は、フォトダイオード・アレイを含む検出器パネル１１６をＴＦＴアレイ上に形成し得る一つの方法を記述しているが、他の様々な方法を用いてよく、請求される発明主題の範囲はこの観点に限定されない。

請求される発明主題をある程度の具体性を以て記載したが、発明主題の諸要素は、請求される発明主題の要旨及び／又は範囲から逸脱せずに当業者によって変形され得ることが認められよう。イメージャ・パネル等用の薄膜トランジスタ及びダイオード・アレイ、並びに／又はその付随する利点の多くは、以上の記載によって理解されるものと考えられ、請求される発明主題の範囲及び／若しくは要旨から逸脱せず、また発明主題の本質的な利点の全てを犠牲にせず、以上に記載した形態は発明の説明のための実施形態に過ぎないものとし、且つ／又はさらに発明主題に実質的な変更を加えずに、本発明の構成要素の形態、構築及び／又は構成に様々な変形を加え得ることは明らかであろう。特許請求の範囲はかかる変形を内包し且つ／又は包含するものとする。

１又は複数の実施形態によるイメージング・システムのブロック図である。１又は複数の実施形態による検出器パネルにおける諸形式のバイア構造の図である。１又は複数の実施形態による検出器パネルにおける走査接点フィンガ及びデータ接点フィンガの外階層の断面図である。１又は複数の実施形態による検出器パネルにおける接点フィンガの内階層の断面図である。１又は複数の実施形態による検出器パネルにおけるバイアの断面図である。１又は複数の実施形態による付加的な窒化物層及び付加的な金属層を含むダイオードの断面図である。１又は複数の実施形態によるダイオード・バイア設計の断面図である。１又は複数の実施形態によるＴＦＴアレイ及びダイオード・アレイを含む検出器パネルを製造する方法の流れ図である。

符号の説明

１００イメージング・システム
１１０Ｘ線源（「Ｘ線」）
１１２フォトン
１１４目標物（「目標物」）
１１６検出器（「検出器」）
１１８取得回路
１２０システム制御器
１２４Ｉ／Ｏシステム
２００バイア構造
２０２バイア構造
２０４バイア構造
２０６バイア構造
２１０基材
２１２層
２１４金属化層（Ｍ１）
２１６層
２１８金属化層（Ｍ２）
２２０層
２２２金属化層（Ｍ３）
２２４層
２２６ダイオード
３００工程のステップ
３０１最も高い層
３０２工程のステップ
３０３最も高い層
３０４工程のステップ
３０５最も高い層
３１０ダイオード通過層
３１２遮断層
５１０金属化層（Ｍ４）
５１２バイア構造
５１４バイア構造
５１６金属積層体
７００ダイオード・バイア
７０２ダイオード・バイア
７０４ダイオード・バイア
８００方法
８１０ブロック
８１２ブロック
８１４ブロック
８１６ブロック
８１８ブロック
８２０ブロック
８２２ブロック
８２４ブロック
８２６ブロック
８２８ブロック
８３０ブロック

Claims

基材（２１０）と、
少なくとも１又は複数の金属層、該少なくとも１又は複数の金属層（２１４、２１８、２２２）に配設された誘電体層、及び少なくとも１又は複数の前記金属層にダイオード層を結合するために前記誘電体に形成された１又は複数のバイア（２００、２０２、２０４、２０６）を含んでいる第一の面域と、
少なくとも前記基材に前記ダイオード層を接着するために前記誘電体に形成された０以上のバイア（２００、２０２、２０４、２０６）を含んでいる第二の面域と、
を備えた装置。
前記ダイオード層は、少なくとも１若しくは複数のフォトダイオード（２２６）、１若しくは複数のＰＩＮダイオード、若しくはアモルファス・シリコン、又はこれらの組み合わせを含んでいる、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１又は複数の金属層は、第一の金属化層（２１４）及び第二の金属化層（２１８）を含んでおり、前記バイアの少なくとも１又は複数は、前記ダイオード層を前記第二の金属化層には接触させずに前記第一の金属化層に接触させることが可能な構造を有する、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１又は複数の金属層は、第一の金属化層（２１４）、第二の金属化層（２１８）及び第三の金属化層（２２２）を含んでおり、前記バイアの少なくとも１又は複数は、前記ダイオード層を前記第二の金属化層には接触させずに前記第三の金属化層に接触させることが可能な構造を有する、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１又は複数の金属層は、第一の金属化層（２１４）、第二の金属化層（２１８）及び第三の金属化層（２２２）を含んでおり、前記バイアの少なくとも１又は複数は、前記ダイオード層を前記第二の金属化層には接触させずに前記第三の金属化層に接触させることが可能な構造を有し、前記ダイオード層のダイオード（２２６）は、前記第三の金属化層を介して前記第二の金属化層に接触する、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１又は複数の金属層は、第一の金属化層（２１４）、第二の金属化層（２１８）及び第三の金属化層（２２２）を含んでおり、前記バイアの少なくとも１又は複数は、前記ダイオード層を前記第二の金属化層には接触させずに前記第三の金属化層に接触させることが可能な構造を有し、前記第三の金属化層は、モリブデン、モリブデン−タングステン、モリブデン合金、チタン若しくはチタン合金の少なくとも一つ、又はこれらの組み合わせを含んでいる、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１又は複数の金属層は、第一の金属化層（２１４）、第二の金属化層（２１８）及び第三の金属化層（２２２）を含んでおり、前記バイアの少なくとも１又は複数は、前記ダイオード層を前記第二の金属化層には接触させずに前記第三の金属化層に接触させることが可能な構造を有し、前記第三の金属化層は、モリブデン、モリブデン−タングステン、モリブデン合金、チタン若しくはチタン合金の少なくとも一つ、又はこれらの組み合わせから成っている、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１又は複数の金属層は、第一の金属化層（２１４）、第二の金属化層（２１８）及び第三の金属化層（２２２）を含んでおり、前記バイアの少なくとも１又は複数は、前記ダイオード層を前記第二の金属化層には接触させずに前記第三の金属化層に接触させることが可能な構造を有し、前記第三の金属化層は、モリブデン、モリブデン−タングステン、モリブデン合金、チタン若しくはチタン合金の少なくとも一つ、又はこれらの組み合わせから本質的に成っている、請求項１に記載の装置。
前記バイア（２００、２０２、２０４、２０６）の少なくとも１又は複数は階段状側壁構造を含んでいる、請求項１に記載の装置。
前記バイア（２００、２０２、２０４、２０６）の少なくとも１又は複数は、前記ダイオード層が前記バイアの内部に受け入れられたときに前記ダイオード層を前記基材に接触させることが可能な構造を有し、前記バイアは、薄膜トランジスタ・アレイの外部のエッジ・クリア面域、前記薄膜トランジスタ・アレイの不動態化性窒化物層の下方の１若しくは複数の金属化層に近接した面域、前記薄膜トランジスタ・アレイの格子開口の内部の面域、前記薄膜トランジスタ・アレイの電気的非作動性面域、前記薄膜トランジスタ・アレイの１若しくは複数の接点フィンガに隣接する面域、前記薄膜トランジスタ・アレイの１若しくは複数の接点フィンガ上の少なくとも１箇所、又はこれらの組み合わせに配設されている、請求項１に記載の装置。