放射線攝像裝置和放射線攝像顯示系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及例如基于放射線獲得圖像的放射線攝像裝置以及包括該放射線攝像裝置的放射線攝像顯示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)提出一種例如基于諸如X射線的放射線獲得圖像信號的放射線攝像裝置(例如參見專利文獻(xiàn)1和2)。
[0003]參考文獻(xiàn)列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本未審查的專利申請公開N0.2008-252074
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本未審查的專利申請公開N0.2004-265935

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在上述放射線攝像裝置中，薄膜晶體管(TFT)用作基于放射線從每一個像素讀出信號電荷的開關(guān)器件。在這個TFT中，期望的是實現(xiàn)關(guān)于放射線具有高可靠性的器件結(jié)構(gòu)。
[0008]因此，期望的是提供一種可以實現(xiàn)具有高可靠性的器件結(jié)構(gòu)的放射線攝像裝置以及包括這樣的放射線攝像裝置的放射線攝像顯示系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)本公開的放射線攝像裝置包括:多個像素，其基于放射線產(chǎn)生信號電荷；和場效應(yīng)晶體管，其用于從所述多個像素讀出所述信號電荷，所述晶體管包括:從襯底側(cè)依次堆疊的第一氧化硅膜、包括有源層的半導(dǎo)體層、和第二氧化硅膜，和設(shè)置為中間隔著所述第一和第二氧化硅膜之一面對所述半導(dǎo)體層的第一柵電極。所述第二氧化硅膜的厚度等于或者大于所述第一氧化硅膜的厚度。
[0010]根據(jù)本公開的放射線攝像顯示系統(tǒng)包括本公開的上述放射線攝像裝置和顯示單元，所述顯示單元配置為基于所述放射線攝像裝置獲得的攝像信號顯示圖像。
[0011]在根據(jù)本公開的各個實施例的放射線攝像裝置和放射線攝像顯示系統(tǒng)中，用于從每一像素讀出信號電荷的晶體管包括從襯底側(cè)依次堆疊的第一氧化硅膜、半導(dǎo)體層和第二氧化硅膜、以及設(shè)置為中間隔著第一和第二氧化硅膜面對所述半導(dǎo)體層的第一柵電極。第二氧化硅膜的厚度等于或者大于第一氧化硅膜的厚度，這可以在制造過程中抑制半導(dǎo)體層的第二氧化硅膜上的界面劣化，并且使得晶體管特性是有利的。
[0012]在根據(jù)本公開的各個實施例的放射線攝像裝置和放射線攝像顯示系統(tǒng)中，用于從每一像素讀出基于放射線的信號電荷的晶體管包括從襯底側(cè)依次堆疊的第一氧化硅膜、半導(dǎo)體層和第二氧化硅膜、以及設(shè)置為中間隔著第一和第二氧化硅膜面對所述半導(dǎo)體層的第一柵電極。這里，因為第二氧化硅膜的厚度等于或者大于第一氧化硅膜的厚度，使得晶體管特性制造是有利的。這使得可以實現(xiàn)具有高可靠性的器件結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0013]圖1是圖示了根據(jù)本公開的實施例的放射線攝像裝置的整體配置的框圖。
[0014]圖2A是圖示了在間接變換型的情況下的像素部的示意性配置的示意圖。
[0015]圖2B是圖示了在直接變換型的情況下的像素部的示意性配置的示意圖。
[0016]圖3是如圖1所示的像素和其他部件的具體配置示例的電路圖。
[0017]圖4是圖示了如圖2所示的晶體管的配置的截面圖。
[0018]圖5A是用于描述氧化硅膜的膜厚的TEM(透射電子顯微鏡)照片(對應(yīng)于如圖12所示的配置)。
[0019]圖5B是示意性地圖示了圖5A的一部分的截面圖。
[0020]圖6是圖示了圖1所示的列選擇部的具體配置示例的方框圖。
[0021]圖7A是用于描述X射線對晶體管的電流電壓特性的影響的特征圖。
[0022]圖7B是用于描述包括形成半導(dǎo)體層的步驟的制造步驟的剖視圖。
[0023]圖7C是圖示了圖7B之后的步驟的剖視圖。
[0024]圖7D是圖示了圖7C之后的步驟的剖視圖。
[0025]圖7E是圖示了圖7D之后的步驟的剖視圖。
[0026]圖7F是圖示氧化硅膜的總膜厚和閾值電壓的漂移之間的關(guān)系的特征圖。
[0027]圖8是圖示根據(jù)變型例1的晶體管的配置的剖視圖。
[0028]圖9A是圖示X射線施加到根據(jù)示例1的晶體管前后的電流電壓特性的圖。
[0029]圖9B是圖示X射線施加到根據(jù)示例2的晶體管前后的電流電壓特性的圖。
[0030]圖10是圖示了示例1和2中的閾值電壓漂移量的特征圖。
[0031]圖11是圖示根據(jù)變型例2的晶體管的配置的剖視圖。
[0032]圖12是圖示根據(jù)變型例3-1的晶體管的配置的剖視圖。
[0033]圖13是圖示根據(jù)變型例3-2的晶體管的配置的剖視圖。
[0034]圖14是圖示根據(jù)變型例4的像素及其他部件的配置的電路圖。
[0035]圖15是圖示根據(jù)變型例5的像素及其他部件的配置的電路圖。
[0036]圖16是圖示根據(jù)變型例6-1的像素及其他部件的配置的電路圖。
[0037]圖17是圖示根據(jù)變型例6-2的像素及其他部件的配置的電路圖。
[0038]圖18是圖示根據(jù)應(yīng)用例的攝像顯示系統(tǒng)的示意配置的示意圖。
【具體實施方式】
[0039]下面參照附圖詳細(xì)地描述本公開的一些實施例。應(yīng)當(dāng)注意，說明書將以如下順序給出。
[0040]1.實施例(包括頂柵TFT的放射線攝像裝置的示例，其中，與半導(dǎo)體層的頂側(cè)鄰接的氧化硅膜的厚度大于與半導(dǎo)體層的底側(cè)鄰接的氧化硅膜的厚度)
[0041]2.變型例1 (頂柵晶體管的另一個示例)
[0042]3.變型例2 (底柵晶體管的一個示例)
[0043]4.變型例3-1 (雙柵晶體管的一個示例)
[0044]5.變型例3-2 (雙柵晶體管的另一個示例)
[0045]6.變型例4 (另一個無源像素電路的示例)
[0046]7.變型例5 (另一個無源像素電路的示例)
[0047]8.變型例6-1和6-2 (有源像素電路的示例)
[0048]9.應(yīng)用例(放射線攝像顯示系統(tǒng)的示例)
[0049](實施例)
[0050][配置]
[0051]圖1圖示了根據(jù)本公開的實施例的整個放射線攝像裝置(放射線攝像裝置1)的方框配置。放射線攝像裝置1例如可以基于進(jìn)入的放射線Rrad(例如α射線、β射線、γ射線和X射線)讀取物體的信息(拍攝物體的圖像)。放射線攝像裝置1包括像素部11，還包括作為像素部11的驅(qū)動電路的行掃描部13、A/D變換部14、列掃描部15和系統(tǒng)控制部16。
[0052](像素部11)
[0053]像素部11包括基于放射線產(chǎn)生信號電荷的多個像素(攝像像素或者單位像素)20。像素20以二維方式布置為陣列(成為矩陣)。應(yīng)當(dāng)注意，如圖1所示，在下文中，像素部11中的水平方向(行方向)和垂直方向(列方向)分別地稱為“Η”方向和“V”方向。放射線攝像裝置1可以是所謂的間接變換類型和所謂的直接變換類型，只要放射線攝像裝置1將后述的晶體管22用作用于讀出來自于像素部11的信號電荷的開關(guān)裝置。圖2Α圖示了間接變換類型的像素部11的配置，并且圖2Β圖示了直接變換類型的像素部11的配置。
[0054]在間接變換類型中(見圖2Α)，像素部11在光電變換層111Α上(光接收表面?zhèn)?包括波長變換層112。波長變換層112配置為將放射線Rrad變換為處于光電變換層111的敏感區(qū)域的波長(例如可見光)的放射線。波長變換層112例如可以配置為由將例如X射線變換為可見光的熒光體(例如諸如Csl (加添Tl)、Gd202S、BaFX(其中，X是Cl、Br、I或者任何其它元素)、NaI和0&&的閃爍器)。這樣的波長變換層112可以隔著由例如有機(jī)材料或者旋涂玻璃材料制成的平坦化膜而形成于光電變換層111上。光電變換層111A可以包括例如光電二極管的光電變換器件(后述的光電變換器件21)。
[0055]在直接變換類型中(見圖2B)，像素部11可以包括吸收進(jìn)入的放射線Rrad以產(chǎn)生電信號(空穴和電子)的變換層(直接變換層111B)。直接變換層111B可以例如由非晶砸(a-Se)半導(dǎo)體或者鎘碲(CdTe)半導(dǎo)體制成。
[0056]雖然放射線攝像裝置1可以是間接變換類型和直接變換類型，在如下的實施例及其他如下示例中，將主要以間接變換類型作為示例描述。換言之，如后所詳述，在像素部11中，放射線Rrad在波長變換層112中變換為可見光，其后可見光在光電變換層111A(光電變換器件21)中變換為電信號，并且電信號被讀出為信號電荷。
[0057]圖3圖示了像素20的電路配置(所謂的無源電路配置)以及A/D變換部14中的后述的電荷放大電路171的電路配置的示例。這個無源像素20包括一個光電變換器件21和一個晶體管22。沿著Η方向延伸的讀出控制線Lread和沿著V方向延伸的信號線Lsig耦合至像素20。
[0058]光電變換器件21可以由例如PIN(PositivelntrinsicNegative)光電二極管或者M(jìn)IS (Metal-1nsulator-Semiconductor)傳感器制成，并且產(chǎn)生對應(yīng)于如上所述