JPH10214954A - 放射撮像装置 - Google Patents

放射撮像装置

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JPH10214954A
JPH10214954A JP9287500A JP28750097A JPH10214954A JP H10214954 A JPH10214954 A JP H10214954A JP 9287500 A JP9287500 A JP 9287500A JP 28750097 A JP28750097 A JP 28750097A JP H10214954 A JPH10214954 A JP H10214954A
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JP
Japan
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photodiode
common electrode
photodiodes
adjacent
islands
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Withdrawn
Application number
JP9287500A
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English (en)
Inventor
George Edward Possin
ジョージ・エドワード・ポシン
Robert Forrest Kwasnick
ロバート・フォレスト・クワスニック
Jianqiang Liu
ジャンキアン・リュウ
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80Constructional details of image sensors
    • H10F39/805Coatings
    • H10F39/8057Optical shielding

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のフォトダイオード・アイランドの上に
位置する共通電極を含んでいる放射撮像装置において、
フォトダイオードの漏洩を低減し、共通電極とその下の
導電層との間の短絡部の数を低減し、層内での湿気の伝
搬に対して保護を行う。 【解決手段】 隣り合うフォトダイオード(12、11
2、212、312、412)の間に配置されていると
共に、該隣り合うフォトダイオードの少なくとも一部分
の上に配置されているフォトダイオード不動態化層(2
2)、および前記フォトダイオード不動態化層の上に配
置されていて、前記隣り合うフォトダイオードの間に延
在する前記共通電極の部分の下に位置している複数のポ
リマーブリッジ部材(24)を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に複数の光検
出素子を有する放射撮像装置(radiation i
mager)に関するものであり、更に詳しくは頂部の
共通電極コンタクト層とそれぞれの光検出素子アイラン
ドとの間に2つの不動態化層を設けた放射撮像装置に関
するものである。
【0002】
【発明の背景】入射する放射エネルギを電気信号に変換
する光検出素子アレイは、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。非晶
質シリコン(a−Si)の有利な特性および製造が比較
的容易なことにより、光検出素子の製造には水素化非晶
質シリコンおよび非晶質シリコン合金が通常使用されて
いる。特に、フォトダイオードのような光検出素子は、
比較的大きな面積のアレイにおいて、薄膜トランジスタ
(TFT)のような必要な制御またはスイッチング素子
と共に形成することが出来る。
【0003】フォトダイオードは、典型的には、非晶質
シリコンのような光検出材料のアイランドまたは本体を
含み、フォトダイオード本体の対向する面には2つの電
極が電気結合されている。入射する放射エネルギが非晶
質シリコンに吸収されたとき、正孔と電子が発生され、
これらは電極によって設定された電界に応じてフォトダ
イオードの上面または下面へ向かって移動する。電極に
収集される電荷の量は、入射する光のエネルギ束の関数
である。入射する放射エネルギに応答して発生された電
気信号を処理するために、フォトダイオードに収集され
た電荷の周期的な測定と、既知の電荷状態へフォトダイ
オードのリセットが使用されている。
【0004】電荷の漏洩はフォトダイオードの性能にお
いて重要な因子である。サンプリング・サイクル中にお
ける電荷の損失はフォトダイオードの感度を低下させ、
直線性を劣化させ、また雑音を増加させる。電荷漏洩の
重大な2つの成分は面積漏洩と側壁漏洩である。特に側
壁の面積がフォトダイオード全体の面積に対して比較的
大きい小形のフォトダイオードでは、側壁漏洩が漏洩の
主な源を構成する。湿気に対する露出による劣化がある
と、殆ど全ての大きさのフォトダイオードにおいて側壁
漏洩が重大な漏洩源となる。従って、電荷漏洩を制限す
るために不動態化層でフォトダイオード本体を覆うこと
が望ましい。例えば、米国特許第5,233,181号
には、電荷漏洩の問題が詳細に検討されて、障壁を使用
することが記載されている。障壁は、電気層が光検出素
子アイランドと接触する場所を除いて、光検出素子の上
面を覆う無機材料の防湿層およびその上のポリイミド層
で構成されている。ポリイミドを利用しない他の従来の
撮像装置はしばしば、共通電極とその下の導電層との間
にピンホールおよび短絡部がある点で完全さが劣ってい
る。酸化インジウム錫(ITO)や金属などの共通電極
は普通、撮像装置の上に延在する複数の線や条体の形に
パターン形成されている。フォトダイオード相互間およ
びフォトダイオードの一部の上にポリマー層を設ける
と、共通電極とその下の導電層との間のピンホールおよ
び短絡部に関してアレイの完全さが改善されることが判
明したが、漏洩のあるフォトダイオードの問題が共通電
極の上に配置される障壁層中の避けられない欠陥によっ
て生じる。これらの欠陥のために湿気がポリイミドに浸
入して、隣接または近隣のフォトダイオードへ広がり、
しばしば欠陥のある区域で側壁漏洩に悪影響を及ぼす。
【0005】従って、放射撮像装置が、フォトダイオー
ドの漏洩を低減し、共通電極とその下の導電層との間の
短絡部の数を低減し、層内での湿気の伝搬に対して保護
を行うフォトダイオード誘電体層を有することが望まし
い。
【0006】
【発明の概要】本発明によれば、複数の離間したフォト
ダイオードおよびこれらのフォトダイオードの上に位置
する共通電極を含む放射撮像装置において、複数のポリ
マーブリッジ部材が共通電極とフォトダイオードとの間
に配置される。これらのポリマーブリッジ部材は、隣り
合うフォトダイオードの間の共通電極の部分の下に位置
していているが、各々のポリマーブリッジ部材が一対の
隣り合うフォトダイオードの間だけに延在して該一対の
フォトダイオードの間にブリッジ・アイランドを形成す
るように他のダイオードから分離されている。結果とし
て、湿気や不純物により生じるような漏洩欠陥がポリマ
ーブリッジ部材中にある場合、此の漏洩欠陥は該一対の
フォトダイオード(各々のフォトダイオードはそれぞれ
の1つの画素内に配置されている)に影響を及ぼすだけ
である。更に、ポリマーブリッジ部材は典型的には互い
から隔離されていて、このため1つのブリッジ・アイラ
ンドにおける漏洩は他のフォトダイオード対に対して悪
影響を及ぼさない。
【0007】更に具体的に述べると、ポリマーブリッジ
部材はダイオード不動態化底部層の上に位置し、従って
ダイオード不動態化頂部層を構成する。各々のポリマー
ブリッジ部材はまた、該部材が橋渡しする隣り合うダイ
オードの一部分にのみオーバーラップする。パターン形
成された共通電極が各々のフォトダイオードの中央部分
の上に位置し、また隣り合うダイオードの間のポリマー
ブリッジ部材の中央領域の上に位置するように該領域へ
向かってだけフォトダイオードの縁部へ延在する。共通
電極は典型的には酸化インジウム錫で構成される。ダイ
オード不動態化底部層は典型的にはプラズマ化学蒸着に
よるシリコン窒化物、シリコン酸化物またはシリコン・
オキシナイトライド、或いはこれらの種々の組合せで構
成される。ポリマーブリッジ部材は通常、約0.5乃至
2.5ミクロンの厚さを持つ予イミド化ポリイミド層で
構成される。
【0008】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。
【0009】
【発明の実施の形態】図1および2を参照して本発明に
よる放射撮像装置を説明する。図1に最も良く示されて
いるように、放射撮像装置10の一部分は複数のフォト
ダイオード12、112、212、312および412
を含んでいる。各々のフォトダイオードは、図2に最も
良く示されているように、基板20または基板上の別の
誘電体層材料(図示していない)の上に配置された金属
のダイオード底部コンタクト14を含んでいる。それぞ
れのダイオード底部コンタクト14は、各々のフォトダ
イオードの半導体材料、例えばダイオード13および1
13の下に配置されている。隣り合うダイオード底部コ
ンタクト14の間でフォトダイオード・アレイの上に
は、ゲート誘電体層18が配置されている。ダイオード
不動態化底部層22が、隣り合うフォトダイオード12
および112の半導体材料(シリコン)の端部区域の間
およびその上に配置されている。ポリマーブリッジ部材
24が、放射撮像装置10のフォトダイオード12およ
び112のような隣り合うフォトダイオードの一部分の
間およびその上に配置されて、その上に共通電極28が
配置されるブリッジ(または台)を形成する(共通電極
28は、アレイ内の各々のフォトダイオード上のそれぞ
れの上部コンタクト点との間に接触部を作るようにアレ
イ内に配置される)。この構成では、共通電極28はポ
リマーブリッジ部材24によってダイオード不動態化底
部層22から分離されている。ここで放射撮像装置10
内のフォトダイオードに関して本書で使用する「隣り合
う」という用語は、マトリクス形式に配列されたフォト
ダイオードの内の互いに近接して配置されたフォトダイ
オードが対を成し、その対のフォトダイオードの間には
他のフォトダイオードが存在していないことを表す。ポ
リマーブリッジ部材24は典型的には予イミド化ポリイ
ミドで構成され、これは例えばオーシージー・マイクロ
エレクトロニック・マテリアルズ社からプロブロミド2
86(ProBromide286)の商品名で販売さ
れている。
【0010】図1に最も良く示されているように、ポリ
マーブリッジ部材24およびその上に位置する共通電極
28は共に、以下に述べるようにパターン形成されて、
本発明の利点を提供する。ポリマーブリッジ部材24は
フォトダイオード12および112のような隣り合うフ
ォトダイオードの間に延在すると共に、隣り合う対のフ
ォトダイオードの各々のフォトダイオードの境界区域す
なわち縁部区域25(図2)の上に延在する。従って、
それぞれのポリマーブリッジ部材24は、フォトダイオ
ード12および112、12および212、12および
312、並びに12および412のような隣り合うフォ
トダイオードの間を橋渡しするブリッジ・アイランドと
して配置される。
【0011】誘電体材料のダイオード不動態化底部層2
2は、好ましくは、プラズマ化学蒸着によるシリコン窒
化物(SiNx)で構成し、フォトダイオードの頂部に
於ける開口を除いて、放射撮像装置10のアレイ領域に
連続したシートとして配置される。ポリマー材料は、典
型的には、スピンまたはメニスカス・コーティングによ
って堆積される。ポリマーブリッジ部材24は、典型的
には、標準的な写真平版法およびエッチングによりパタ
ーン形成して、図2に最も良く示されているように、フ
ォトダイオード12および112のような隣り合うフォ
トダイオードの縁部を通り、ダイオード不動態化底部層
22を通って、隣り合うダイオード・アイランド13の
縁部区域25まで延在するようにする。これにより、共
通電極28が、ダイオード不動態化底部層22の縁部よ
りもむしろポリマーブリッジ部材24のパターン形成さ
れた縁部を横切ることによって、ダイオード13の頂部
に対する一層信頼性のある電気コンタクトを形成するこ
とができる。
【0012】共通電極28は、典型的には、スパッタリ
ング等によって通常のように堆積された、厚さがほぼ5
0nm乃至300nmの酸化インジウム錫(ITO)で
構成される。共通電極28のための代わりの材料として
は、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛が挙げられる。
共通電極28を光透過性でない材料で構成する場合、光
がフォトダイオードに達するのを妨害しないためにフォ
トダイオードの頂部表面が殆ど被覆されないないように
パターン形成が行われる。
【0013】共通電極28は、典型的には、フォトダイ
オード12、112、212、312および412のよ
うなフォトダイオードの中央区域の上、およびポリマー
ブリッジ部材24の上にのみ延在するが、しかしダイオ
ードの上面の境界縁内に配置され、またポリマーブリッ
ジ部材24がフォトダイオード12および112の間に
延在している区域内でポリマーブリッジ部材24の縁部
の内側に配置される。ポリマーブリッジ部材24の上に
共通電極28を配置することにより良好な誘電体絶縁が
得られ、また隣り合うフォトダイオードの間の共通電極
の下にポリイミド層が位置していることにより共通電極
とその下のアドレス線との間の短絡部の数が減少する。
【0014】アレイのフォトダイオード、例えばフォト
ダイオード12および112の上に障壁層50が配置さ
れ、障壁層50は典型的にはプラズマ化学蒸着により堆
積されたシリコン窒化物、シリコン酸化物またはシリコ
ン・オキシナイトライド、或いはこれらの種々の組合せ
で構成され、厚さは約0.5乃至2.5ミクロンであ
る。フォトダイオードの本体13を構成する半導体材料
はの厚さは、ほぼ0.5乃至2.0ミクロンである。
【0015】ポリマーブリッジ部材24の全体の数は、
図1に破線で示すブリッジ・アイランド41によって隣
り合うダイオード・アイランド13のかど29、30、
31および32のような隣り合う4つのかどを相互接続
または橋渡しすることによって少なくすることが出来
る。隣り合うダイオードの対角線上の反対側のかども同
様にして相互接続される。かど31の対角線上の反対側
のかど36は、図1に破線で示すブリッジ・アイランド
43によってその隣り合うダイオード・アイランド13
に相互接続される。図示のブリッジ・アイランド43は
隣り合う4つのダイオードのかど33、34、35およ
び36を相互接続する。ブリッジ部材24によって側部
を橋渡しする代わりにかどのブリッジ部材41および4
3をすることによって、1つのダイオード・アイランド
13に対するブリッジ・アイランドの数を半分に減らす
ことが出来る。
【0016】本発明を特定の実施態様について詳述した
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って製造した放射撮像装置の一部分
の上面図である。
【図2】図1の線2−2に沿って取った断面図である。
【符号の説明】
10 放射撮像装置 12、112、212、312 フォトダイオード 13、113 ダイオード 14 金属のダイオード底部コンタクト 18 ゲート誘電体層 20 基板 22 ダイオード不動態化底部層 24 ポリマーブリッジ部材 25 縁部区域 28 共通電極 50 障壁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャンキアン・リュウ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、ロイヤル・オーク・ドライ ブ、23番

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のフォトダイオード・アイランド、
    およびこれらのフォトダイオード・アイランドの各々の
    一部分の上に位置すると共に、前記フォトダイオード・
    アイランド相互間の区域の上に位置する共通電極を含ん
    でいる放射撮像装置において、 隣り合うフォトダイオード・アイランドの間に配置され
    ていると共に、該隣り合うフォトダイオード・アイラン
    ドの少なくとも一部分の上に配置されているフォトダイ
    オード不動態化層、および前記フォトダイオード不動態
    化層の上に配置されていて、前記隣り合うフォトダイオ
    ード・アイランドの間に延在する前記共通電極の部分の
    下に位置している複数のポリマーブリッジ部材を有して
    いることを特徴とする放射撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記の各々のポリマーブリッジ部材が4
    つまでの隣り合うフォトダイオード・アイランドの間に
    延在している請求項1記載の放射撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記の各々のポリマーブリッジ部材が2
    つの隣り合うフォトダイオード・アイランドの間に延在
    する矩形のアイランドの形である請求項1記載の放射撮
    像装置。
JP9287500A 1996-12-23 1997-10-21 放射撮像装置 Withdrawn JPH10214954A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US08/772446 1996-12-23
US08/772,446 US5777355A (en) 1996-12-23 1996-12-23 Radiation imager with discontinuous dielectric

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EP (1) EP0838860A3 (ja)
JP (1) JPH10214954A (ja)

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