Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству обнаружения излучения, включающему в себя преобразовательный элемент, преобразующий излучение или свет в носители электрического тока, и тонкопленочный транзистор (ТПТ), являющийся переключающим элементом в пикселе.
Устройство обнаружения излучения используют главным образом соответственно в качестве устройства обнаружения излучения, обнаруживающего излучение, и используют в качестве медицинского диагностического устройства, устройства для неразрушающего контроля, устройства анализа с использованием излучения и т.п. Вследствие этого в настоящем описании предполагается, что видимый свет или аналогичный, без ограничения альфа-лучам, бета-лучам, гамма-лучам и т.п., которые представляют собой пучки, создаваемые частицами (включая фотоны), испускаемыми при радиоактивном распаде, а также пучки, имеющие энергию, выраженную такой же степенью интенсивности, как пучки частиц, создающих, например, рентгеновское излучение, корпускулярное излучение, космическое излучение и т.п., включены в понятие «излучение».
Уровень техники
В последнее время быстро происходит увеличение размеров матричных панелей на тонкопленочных транзисторах, которые формируют на изолирующих подложках, и повышение скорости возбуждения матричных панелей на тонкопленочных транзисторах. Технологии изготовления жидкокристаллических панелей используют для двумерного датчика (например, устройства обнаружения излучения), включающего в себя полупроводниковые преобразовательные элементы, каждый из которых преобразует излучение, такое как рентгеновское излучение, в электрический сигнал. Как таковой полупроводниковый преобразовательный элемент представляет собой, например, полупроводниковый преобразовательный элемент, имеющий преобразующий длину волны слой (например, люминофорный слой), осуществляющий преобразование длины волны излучения, такого как рентгеновское излучение, в свет, такой как видимый свет, на поверхности полупроводникового преобразовательного элемента, и выполняющий фотоэлектрическое преобразование света, полупроводниковый преобразовательный элемент с использованием полупроводникового преобразующего материала, осуществляющего непосредственное преобразование излучения в электрический сигнал, и т.п.
На подложке, на которой в виде двумерной структуры расположены такие полупроводниковые преобразовательные элементы и тонкопленочные транзисторы для считывания электрических сигналов с полупроводниковых преобразовательных элементов, для считывания дозы облучения излучением осуществляется обнаружение дозы облучения излучением каждого пиксела или количества света, преобразованного из излучения. Хотя можно получить очень чувствительное устройство обнаружения излучения путем обнаружения дополнительных доз, но при этом необходимо размещать полупроводниковые преобразовательные элементы, эффективно используя все пространство при сохранении характеристик тонкопленочных транзисторов.
Поэтому в предшествующем уровне техники было предложено после образования матрицы тонкопленочных транзисторов наслаивать полупроводниковые преобразовательные элементы на матрицу тонкопленочных транзисторов для предотвращения ухудшения апертурных показателей тонкопленочных транзисторов и для повышения чувствительности. Например, в выложенной патентной заявке Японии №2004-15002 описаны полупроводниковые преобразовательные элементы, расположенные поверх тонкопленочных транзисторов.
Выравнивающий слой формируют на электроде истока и электроде стока тонкопленочного транзистора, а полупроводниковый преобразовательный элемент формируют поверх выравнивающего слоя. Выравнивающий слой обеспечивает уменьшение емкостной связи между тонкопленочным транзистором и полупроводниковым преобразовательным элементом и, следовательно, становится возможным формирование полупроводникового преобразовательного элемента на тонкопленочном транзисторе и каждой разводке. Благодаря принятию такой конфигурации апертурный показатель полупроводникового преобразовательного элемента возрастает.
Раскрытие изобретения
Однако, поскольку радиографию осуществляют в области, в которой доза облучения излучением является очень малой, например, с помощью радиографического датчика движущихся изображений устройства обнаружения излучения, то необходимо точно считывать очень небольшой сигнал с полупроводникового преобразовательного элемента. В таком случае необходимо, помимо всего прочего, повышать отношение сигнала к шуму устройства обнаружения излучения. Это может быть сделано путем использования, например, выравнивающего слоя и путем размещения полупроводникового преобразовательного элемента на выравнивающем слое для повышения апертурного показателя полупроводникового преобразовательного элемента и для повышения чувствительности полупроводникового преобразовательного элемента. Поэтому, помимо всего прочего, необходимо снижать шумы для повышения отношения сигнала к шуму. Ради этого необходимо уменьшать емкости сигнальной разводки и затворной разводки.
Настоящее изобретение направлено на повышение чувствительности и снижение шумов путем уменьшения паразитной емкости между сигнальной разводкой и затворной разводкой в двумерным образом расположенных пикселах устройства обнаружения излучения, каждый из которых состоит из связанных преобразовательного элемента, преобразующего излучение, исключая свет, или свет в носители электрического тока, и переключающего элемента. Кроме того, целью настоящего изобретения является повышение чувствительности и снижение шумов путем уменьшения паразитной емкости между преобразовательным элементом и разводкой. Кроме того, настоящим изобретением предоставляется устройство преобразования с высоким отношением сигнала к шуму, способное регистрировать качественное изображение, даже если уровень падающего излучения или падающего света является небольшим, в случае осуществления возбуждения с высокой скоростью при высокоскоростной радиографии или наличия движущегося изображения.
Для решения упомянутых выше задач устройство обнаружения излучения согласно настоящему изобретению включает в себя: пикселы, включающие в себя переключающие элементы, расположенные на изолирующей подложке, и преобразовательные элементы, расположенные над переключающими элементами, для преобразования излучения в носители электрического тока, при этом переключающие элементы и преобразовательные элементы соединены друг с другом, пикселы расположены двумерным образом на изолирующей подложке с образованием матрицы; затворную разводку, обычно соединенную с каждым из переключающих элементов, расположенных по направлению строк на изолирующей подложке; сигнальную разводку, обычно соединенную с каждым из переключающих элементов, расположенных по направлению столбцов; и множество изолирующих пленок, расположенных между переключающими элементами и преобразовательными элементами, при этом по меньшей мере одна из затворной разводки и сигнальной разводки расположена так, что находится между множеством изолирующих пленок.
Согласно настоящему изобретению одна из сигнальной разводки и затворной разводки расположена между двумя изолирующими слоями, в результате чего обеспечивается устройство обнаружения излучения с пониженной емкостью разводки, компактной компоновкой и малыми шумами. Поэтому даже в случае большого числа сигнальных разводок и затворных разводок, которые возбуждаются одновременно, большое число сигналов может быть считано одновременно. В результате во время обработки движущегося с большой скоростью изображения, даже в случае небольшой дозы падающего излучения, например, при ограничении на дозу излучения, при индикации может быть получена точная информация об изображении.
Кроме того, в настоящем описании преобразовательный элемент, преобразующий излучение в носители электрического тока, означает элемент, принимающий свет, такой как видимый свет, инфракрасный свет и т.п., и излучение, такое как рентгеновское излучение, альфа-лучи, бета-лучи, гамма-лучи и т.п., для преобразования получаемого света и получаемого излучения в носители электрического тока. Преобразовательный элемент включает в себя фотоэлектрический преобразовательный элемент, преобразующий свет, такой как видимый свет, инфракрасный свет и т.п., в носители электрического тока, и элемент, выполненный из аморфного селена или аналогичного материала, в качестве полупроводникового слоя для непосредственного преобразования излучения, такого как рентгеновское излучение и аналогичное, в носители электрического тока.
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидными из нижеследующего описания, выполненного в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых одинаковыми позициями обозначены одинаковые или подобные детали на всех фигурах.
Краткое описание чертежей
Сопровождающие чертежи, которые включены в состав заявки и образуют часть ее, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с описанием служат для пояснения принципов изобретения.
На чертежах:
фиг.1 - вид сверху, иллюстрирующий пикселы устройства обнаружения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - сечение, полученное по линии 2-2 на фиг.1;
фиг.3 - упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.4 - вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.5 - сечение, полученное по линии 5-5 на фиг.4;
фиг.6 - упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения настоящего изобретения, показанного на фигурах 4 и 5;
фиг.7 - еще один вид сверху, иллюстрирующий пикселы устройства обнаружения излучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, причем этот вид отличается от вида, показанного на фиг.4;
фиг.8 - сечение, полученное вдоль линии 8-8 на фиг.7;
фиг.9 - дополнительный вид сверху, иллюстрирующий пикселы устройства обнаружения излучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, причем этот вид отличается от вида, показанного на фигурах 4 и 7;
фиг.10 - упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения, показанного на фиг.9;
фиг.11 - вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.12 - сечение, полученное по линии 12-12 на фиг.11;
фиг.13 - упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.14 - сечение пиксела устройства обнаружения излучения согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, полученное по линии, соответствующей линии 2-2, показанной на фиг.1;
фиг.15 - сечение, иллюстрирующее пограничную часть области, где первая и вторая изолирующие пленки, показанные на фиг.14, расположены, и области, где они не расположены;
фиг.16 - вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.17 - сечение, полученное по линии 17-17 на фиг.16;
фиг.18 - упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.19 - концептуальная схема, иллюстрирующая взаимосвязь между пикселной областью на подложке и периферийными схемами устройства изображения излучения согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.20 - еще одна упрощенная эквивалентная схема соединений устройства обнаружения излучения согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения, и эта схема отличается от схемы, показанной на фиг.13;
фиг.21 - вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.22 - сечение, полученное по линии 22-22 на фиг.16;
фигуры 23А и 23В - схематические виды конфигураций, иллюстрирующие пример монтажа в корпусе устройства формирования изображения излучения (рентгеновского) согласно настоящему изобретению, при этом на фиг.23А представлен вид сверху, на фиг.23В представлено сечение;
фиг.24 - вид, иллюстрирующий пример применения устройства формирования изображения излучения согласно настоящему изобретению в системе формирования изображения излучения;
фиг.25 - вид сверху, иллюстрирующий пикселы устройства обнаружения излучения согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг.26 - сечение, полученное по линии 26-26 на фиг.25.
Осуществление изобретения
Ниже со ссылками на приложенные чертежи будут описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Хотя нижеследующие варианты осуществления будут описаны применительно к случаям построения устройства обнаружения излучения, но устройство обнаружения излучения настоящего изобретения не ограничено устройством обнаружения излучения, преобразующим излучение, такое как рентгеновское излучение, альфа-лучи, гамма-лучи и т.п., в носители электрического тока, а также может быть использовано в качестве фотоэлектрического преобразовательного устройства, преобразующего свет, такой как видимый свет, инфракрасный свет и т.п., в электрический сигнал. Кроме того, устройство формирования изображения излучения представляет собой устройство, включающее в себя подложку чувствительных элементов и периферийные схемы, которые могут восприниматься как устройство обнаружения излучения.
(Первый вариант осуществления)
Сначала описывается первый вариант осуществления настоящего изобретения.
На фигурах 1-3 представлены соответственно вид сверху, сечение пикселов устройства обнаружения излучения и упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что множество изолирующих пленок располагают между переключающими элементами и преобразовательными элементами, и в том, что по меньшей мере одну из затворной разводки и сигнальной разводки располагают в области, находящейся между изолирующими пленками. Более того, это касается всех вариантов осуществления.
На фиг.1 представлен вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.1 представлен схематический вид сверху, иллюстрирующий пикселную часть, состоящую из двух строк и двух столбцов эффективной пикселной области, где пикселы, в каждом из которых имеется связь преобразовательного элемента, преобразующего излучение в электрический сигнал (носители электрического тока), с переключающим элементом, расположены на изолирующей подложке с образованием матрицы.
Преобразовательный элемент согласно настоящему варианту осуществления представляет собой полупроводниковый преобразовательный элемент, выполненный, например, из гидрогенизированного аморфного кремния, который преобразует свет, такой как видимый свет, инфракрасный свет и т.п., и излучение, такое как рентгеновское излучение, гамма-лучи и т.п., в носители электрического тока. Например, когда фотоэлектрический преобразовательный элемент, который преобразует свет, такой как видимый свет и т.п., в электрический сигнал, но непосредственно не преобразует никаких излучений, таких как рентгеновское излучение и т.п., используют в качестве полупроводникового преобразовательного элемента, то на фотоэлектрическом преобразовательном элементе располагают люминофорный слой в качестве преобразующего длину волны слоя (сцинтиллятора), осуществляющего преобразование излучения в свет, такой как видимый свет, который может быть преобразован фотоэлектрическим способом.
На фиг.1 тонкопленочный транзистор, который представляет собой переключающий элемент, имеет три электрода, один электрод 123 (электрод истока), другой электрод 124 (электрод стока) и электрод 136 затвора. Сигнальная разводка 121, соединенная с блоком схем обработки сигналов, осуществляющим процесс считывания накопленных носителей электрического тока, соединена с электродом 123 истока тонкопленочного транзистора. Кроме того, затворная разводка 122, соединенная с блоком схем возбудителей затворов, осуществляющим управление включением или выключением тонкопленочного транзистора, соединена с электродом 136 затвора тонкопленочного транзистора. Канальный участок 125 тонкопленочного транзистора находится между электродом 123 истока и электродом 124 стока, и прохождением или прекращением движения носителей электрического тока через канальный участок 125 можно управлять путем регулирования напряжения электрода 136 затвора.
Затворная разводка 122 обычно соединена с тонкопленочными транзисторами множества пикселов, расположенных по направлению строк, а сигнальная разводка 121 обычно соединена с тонкопленочными транзисторами множества пикселов, расположенных по направлению столбцов.
В данном случае «направление строк» и «направление столбцов» представляют собой выражения, относящиеся к размещению множества пикселов с образованием двумерной матрицы, и с этой точки зрения строка и столбец могут быть взаимно заменены. А именно: направление затворной разводки 122 может рассматриваться как направление столбцов, а направление сигнальной разводки может рассматриваться как направление строк.
Полупроводниковый преобразовательный элемент состоит из нижнего электрода 126, светоприемной области 128, области разводки 127 смещения и расположен на верхней поверхности тонкопленочного транзистора. Нижний электрод 126 соединен с электродом 124 стока через сквозное отверстие.
Сигнальная разводка 121 расположена под нижним электродом 126 и соединена с электродом 123 истока, расположенным на дополнительной нижней части по отношению к сигнальной разводке 121, через сквозное отверстие. Однако нет необходимости в том, чтобы нижний электрод 126 полупроводникового преобразовательного элемента и сигнальная разводка 121 двумерным образом перекрывали друг друга, как показано на фиг.1, и если возникнет необходимость, они могут быть расположены без перекрытия друг друга. Сигнальная разводка 121 расположена так, что находится между изолирующей пленкой, расположенной под нижним электродом 126, и изолирующей пленкой, покрывающей участок тонкопленочного транзистора, состоящий из электрода истока, электрода стока и т.п.
На фиг.2 представлено сечение, полученное по линии 2-2 на фиг.2. В верхней части его показан полупроводниковый преобразовательный элемент, а в нижней части его показан тонкопленочный транзистор. На фиг.2 показан пример расположения разводки в области, находящейся для уменьшения емкости сигнальной разводки между первой изолирующей пленкой и второй изолирующей пленкой над электродом истока или электродом стока.
Полупроводниковый преобразовательный элемент в верхней части представляет собой полупроводниковый преобразовательный элемент со структурой металл-диэлектрик-полупроводник, состоящий из четвертого слоя 108 металлизации, изолирующей пленки 110 полупроводникового преобразовательного элемента, второго полупроводникового слоя 111 с высоким сопротивлением, второго примесного полупроводникового слоя 112, который является омическим контактным слоем, и прозрачного электродного слоя 113. Полупроводниковый преобразовательный элемент может осуществлять фотоэлектрическое преобразование света, такого как видимый свет и т.п.. Тонкопленочный транзистор в нижней части состоит из следующих компонентов: первого слоя 101 металлизации, расположенного на изолирующей подложке, изолирующей пленки 102 затвора, расположенной поверх первого слоя 101 металлизации, первого полупроводникового слоя 103 с высоким сопротивлением, расположенного поверх изолирующей пленки 102 затвора, первых примесных полупроводниковых слоев 104, расположенных поверх первого полупроводникового слоя 103 с высоким сопротивлением, и вторых слоев 105 металлизации, расположенных поверх первых примесных полупроводниковых слоев. Первая изолирующая пленка 106 и вторая изолирующая пленка 109 расположены между участком тонкопленочного транзистора и полупроводниковым преобразовательным элементом, а третьи слои 107 металлизации расположены поверх вторых слоев 105 металлизации. Люминофорный слой 116 расположен поверх защитного слоя 117.
Прозрачный электродный слой 113, выполненный, например, из оксида индия и олова или аналогичного материала, расположен поверх второго примесного полупроводникового слоя 112. Когда второй примесный полупроводниковый слой 112 имеет низкое сопротивление, то второй примесный полупроводниковый слой 112 может быть также использован в качестве электродного слоя, и прозрачный электродный слой 113 не является необходимым. Пятые слои 114 металлизации являются разводкой смещения, предназначенной для приложения напряжения к прозрачному электродному слою 113 и соединенной с общим возбудителем электродов, расположенным вне подложки. Вследствие этого, хотя пятые слои 114 металлизации расположены поверх прозрачного электродного слоя 113, касаясь электрода 113, пятые слои 114 металлизации могут быть расположены так, что будут покрываться прозрачным электродным слоем 113. Кроме того, разводка смещения может быть расположена в пикселе где угодно. Однако в случае полупроводникового преобразовательного элемента, преобразующего излучение в видимый свет с целью преобразования видимого света в носители электрического тока вторым полупроводниковым слоем 111 с высоким сопротивлением, свет может приниматься всей поверхностью области, в которой носители электрического тока легко собираются при нахождении разводки смещения в области, где не расположен четвертый слой 108 металлизации, который является нижним электродом полупроводникового преобразовательного элемента. Вследствие этого полупроводниковый преобразовательный элемент является еще более предпочтительным.
Сигнальная разводка 121, показанная на фиг.1, образована из третьего слоя 107 металлизации, показанного на фиг.2, и расположена в области, находящейся между первой изолирующей пленкой 106 и второй изолирующей пленкой 109. Вследствие этого, когда, например, пленку, имеющую толщину тонкой пленки и высокую относительную диэлектрическую постоянную, используют в качестве первой изолирующей пленки 106 или второй изолирующей пленки 109, то пленка образует большую емкость с нижним электродом полупроводникового преобразовательного элемента, выполненного из четвертого слоя металлизации, расположенного в верхней части. Кроме того, пленка образует большую емкость с затворной разводкой (непоказанной), соединенной с электродом затвора, выполненным из первого слоя 101 металлизации, на участке пересечения с затворной разводкой. Поэтому предпочтительно, чтобы первую изолирующую пленку 106 и вторую изолирующую пленку 109 можно было формировать имеющими большую толщину и низкую диэлектрическую постоянную. В настоящем варианте осуществления использована изолирующая пленка, выполненная из органического материала, имеющего низкую относительную диэлектрическую постоянную. В качестве органического материала является предпочтительным такой материал, как полиимидная смола, акриловая смола или аналогичные, который имеет хорошую характеристику теплового сопротивления. Кроме того, является предпочтительным материал, имеющий относительную диэлектрическую постоянную в пределах диапазона от около 2,5 до около 4. Предпочтительно, чтобы толщина слоя для изолирующей пленки, выполненной из органического материала, была 1 мкм или больше даже в области, где толщина пленки является небольшой. Однако, например, в качестве толстых пленок могут быть образованы пленка оксида кремния, имеющая относительную диэлектрическую постоянную в пределах диапазона от около 3,5 до около 4,5, и пленка нитрида кремния, которая имеет относительную диэлектрическую постоянную в пределах диапазона от около 5,5 до около 7,5 и хорошую изоляционную способность, причем эти пленки имеют сравнительно низкие относительные диэлектрические постоянные среди неорганических материалов. Тем самым становится возможным уменьшение емкости затворной разводки, пересекающейся с сигнальной разводкой, и емкости полупроводникового преобразовательного элемента, расположенного в верхней части, и сигнальной разводки.
В то же время, поскольку изолирующая пленка, имеющая толщину 1 мкм или больше и выполненная, например, из органического материала, упомянутого выше, расположена на участке пересечения сигнальной разводки и затворной разводки, емкость может быть значительно снижена. Кроме того, имеется сигнальная разводка 121, которая расположена в области, находящейся между первой изолирующей пленкой 106 и второй изолирующей пленкой 109. Даже при условии, что имеется затворная разводка 122, показанная на фиг.1, емкость, образованная затворной разводкой 122 и сигнальной разводкой 121, может быть уменьшена, и также может быть уменьшена емкость относительно полупроводникового преобразовательного элемента. В случае, когда затворная разводка 122 расположена, как и третий слой 107 металлизации, в области, находящейся между первой изолирующей пленкой 106 и второй изолирующей пленкой 109, то затворная разводка 122 образована из первого слоя 101 металлизации, проходящего через сквозное отверстие. Но в то же время сигнальная разводка 121 образована из того же самого слоя металлизации, что и электрод истока и электрод стока тонкопленочного транзистора.
В случае использования изолирующей пленки, выполненной из органического материала, изолирующая пленка может быть легко образована в случае использования, например, фоточувствительной полиимидной смолы или фоточувствительной акриловой смолы и применения технологических операций (1) формирования изолирующей пленки из органического материала, (2) экспонирования, (3) проявления и удаления и (4) отжига. Кроме того, для верхней части может быть использован способ структурирования путем использования фотолитографического метода с использованием фоточувствительного резиста и осуществления удаления его, например, сухим травлением.
Кроме того, хотя полупроводниковый преобразовательный элемент в верхней части описан как полупроводниковый преобразовательный элемент со структурой металл-диэлектрик-полупроводник, показанный на фиг.2, может быть использован полупроводниковый преобразовательный элемент p-i-n-типа, состоящий из полупроводникового слоя n-типа, второго полупроводникового слоя с высоким сопротивлением и полупроводникового слоя р-типа. В то же время в случае полупроводникового преобразовательного элемента p-i-n-типа, когда сопротивления полупроводникового слоя р-типа и полупроводникового слоя n-типа небольшие, аналогичным образом полупроводниковый слой р-типа и полупроводниковый слой n-типа также можно использовать в качестве электродных слоев. Кроме того, в качестве полупроводникового преобразовательного элемента могут быть использованы аморфный селен, теллурид кадмия и т.п., которые осуществляют непосредственное преобразование излучения и которые непосредственно преобразуют излучение в носители электрического тока.
На фиг.3 представлена упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения, показанного на фигурах 1 и 2.
Устройство формирования изображения излучения является примером устройства формирования изображения излучения, состоящего из пикселов, расположенных с образованием матрицы, подложки, включающей в себя затворную разводку или сигнальную разводку, при этом каждая включает в себя ряд шин, соответствующих строкам и столбцам соответственно, блок схем обработки сигналов, блок схем возбудителей затворов и блок схем общего возбудителя электродов, каждый из которых расположен вблизи подложки. Каждый пиксел образован парой из полупроводникового преобразовательного элемента и тонкопленочного транзистора.
На подложке 160 с образованием матрицы расположены пикселы, в каждом из которых участок 152 тонкопленочного транзистора и участок 153 полупроводникового преобразовательного элемента связаны друг с другом. Затворная разводка 154 и сигнальная разводка 155 соединены с участком 152 тонкопленочных транзисторов, а разводка 157 смещения от блока 156 схем общего возбудителя электродов соединена с участком 153 полупроводниковых преобразовательных элементов.
Сигнальная разводка 155 соединена с S1-S6 блока 150 схем обработки сигналов, расположенного вне подложки 160, а изображение формируется путем считывания носителей электрического тока, образуемых на участке 153 полупроводниковых преобразовательных элементов, с помощью блока 152 тонкопленочных транзисторов. Затворная разводка 154 соединена с блоком 151 схем возбудителей затвором, расположенным аналогичным образом вне подложки 160, а напряжения на электродах затворов регулируются с помощью G1-G6 для осуществления управления включением/выключением блоков 152 тонкопленочных транзисторов. Блок 156 схем общего возбудителя электродов регулирует напряжения, подаваемые на полупроводниковые преобразовательные элементы, и, в частности, обеспечивает напряжения на полупроводниковых слоях с высоким сопротивлением в полупроводниковых преобразовательных элементах. В то же время, например, можно выбирать смещение для осуществления обеднения носителями и смещение для осуществления накопления носителей и регулировать величину подаваемых напряжений, чтобы регулировать напряженность электрического поля. В частности, в случае использования полупроводникового преобразовательного элемента со структурой металл-диэлектрик-полупроводник необходимо регулировать напряжение для выведения дырок или электронов на границе раздела изолирующей пленки и полупроводникового слоя с высоким сопротивлением после считывания носителей электрического тока, и регулирование напряжения осуществляется посредством блока 156 схем общего возбудителя электродов.
Хотя на фиг.3 каждая шина разводки 157 смещения расположена в центре каждого из блоков 153 полупроводниковых преобразовательных элементов, можно считать, что на самом деле шины находятся в областях, где не располагаются четвертые слои 108 металлизации, которые являются нижними электродами полупроводниковых преобразовательных элементов.
Два блока 150 схем обработки сигналов и два блока 151 схем возбудителей затворов могут быть расположены на верхней и нижней сторонах и на левой и правой сторонах соответственно. В случае расположения блоков 150 схем обработки сигналов на верхней и нижней сторонах сигнальная разводка 121 может быть разделена в центре на две части, например для регулирования сигналов верхней половины посредством блоков схем обработки сигналов на верхней стороне и для регулирования сигналов нижней половины посредством блоков схем обработки сигналов на нижней стороне. В случае, когда блоки 151 схем возбудителей затворов расположены на правой и левой сторонах, затворная разводка 122 может быть разделена в центре на две части или затворная разводка 122 может быть присоединена на левой стороне.
(Второй вариант осуществления)
Описывается второй вариант осуществления настоящего изобретения.
На фигурах с 4 по 10 представлены виды сверху и сечения устройства обнаружения излучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения и упрощенные эквивалентные схемы соединений устройства обнаружения излучения.
Сущность настоящего варианта осуществления заключается в том, что множество шин сигнальной разводки подводят ко множеству пикселов одного столбца, и в том, что множество пикселов одного столбца распределяют к каждой шине сигнальной разводки для того, чтобы каждая шина сигнальной разводки была соединена с тонкопленочными транзисторами распределенных пикселов.
На фиг.4 представлен вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.4 представлен схематический вид сверху, иллюстрирующий пикселную часть, состоящую из двух строк и двух столбцов в эффективной пикселной области, где пикселы, в каждом из которых связаны преобразовательный элемент, преобразующий излучение в электрический сигнал, и переключающий элемент, расположены на изолирующей подложке с образованием матрицы. Размещены четыре шины сигнальной разводки. Пикселы одного столбца распределены по два по порядку и соответствуют шинам сигнальной разводки двух систем.
Полупроводниковые преобразовательные элементы согласно настоящему варианту осуществления также являются полупроводниковыми преобразовательными элементами, преобразующими излучение в электрические сигналы. В случае использования фотоэлектрических преобразовательных элементов, преобразующих свет, такой как видимый свет, в электрические сигналы, люминофорный слой расположен поверх фотоэлектрических преобразовательных элементов.
Описываются тонкопленочные транзисторы, которые являются переключающими элементами. Каждый из одной группы их представляет собой тонкопленочный транзистор, который состоит из трех электродов, первого электрода 131 истока, первого электрода 132 стока и первого электрода 138 затвора, которые расположены на изолирующей подложке. Каждый из другой группы их представляет собой тонкопленочный транзистор, который состоит из трех электродов, второго электрода 133 истока, второго электрода 134 стока и второго электрода 139 затвора. Тонкопленочные транзисторы подразделены на эти две системы тонкопленочных транзисторов. Пикселы каждого столбца распределены в две группы по порядку, и две шины сигнальной разводки, соединенные с блоком 150 схем обработки сигналов, осуществляющим процесс считывания накопленных носителей электрического тока, расположены в каждом столбце. А именно, шины сигнальной разводки подразделены на первую сигнальную разводку 129, соединенную с первым электродом 131 истока, и вторую сигнальную разводку 130, соединенную со вторым электродом 133 истока. Кроме того, блок 151 схем возбуждения затворов, который управляет включением или выключением тонкопленочных транзисторов, соединен с первой затворной разводкой 140, соединенной с первым электродом 138 затвора, и со второй затворной разводкой 141, соединенной со вторым электродом 139 затвора. Канальный участок 125 тонкопленочного транзистора имеется между каждым электродом истока и каждым электродом стока, и можно управлять прохождением носителей электрического тока через канальную часть 125 и прекращать прохождение путем регулирования напряжения каждого электрода затвора.
Полупроводниковый преобразовательный элемент состоит из нижнего электрода 126, светоприемной области 128 и разводки 127 смещения и расположен поверх верхних поверхностей тонкопленочного транзистора. Из числа нижних электродов 126 два нижних электрода, расположенных на верхней стороне вида, соединены с первыми электродами 132 стоков через сквозные отверстия, а два нижних электрода, расположенных на нижней стороне вида, соединены со вторыми электродами 134 стоков через сквозные отверстия.
После того как осуществилось облучение излучением, а носители электрического тока накопились в пикселах в соответствии с дозой облучения, информация передается через тонкопленочные транзисторы в блок 150 схем обработки сигналов. В данном случае для увеличения числа сигналов, которые могут быть переданы одновременно, шины сигнальной разводки разделены на две системы. На фиг.4 сигнальная разводка, соединенная с первыми электродами 131 истоков тонкопленочных транзисторов, соединенных с первой затворной разводкой 140, определена как первая сигнальная разводка 129. Сигнальная разводка, соединенная со вторыми электродами 133 истоков тонкопленочных транзисторов, соединенных со второй затворной разводкой 141, определена как вторая сигнальная разводка 130. Первая затворная разводка 140 и вторая затворная разводка 141 соединены друг с другом на подложке до блока 151 схем возбудителей затворов, а части затворных разводок 140 и 141 выполнены так, что возбуждение может передаваться одновременно. Когда напряжение, включающее тонкопленочные транзисторы, одновременно прикладывается к обеим частям затворных разводок 140 и 141, четыре тонкопленочных транзистора, показанных на фиг.4, включаются одновременно, и носители электрического тока могут быть полностью считаны с четырех шин сигнальной разводки, как первой сигнальной разводки 129, так и второй сигнальной разводки 130.
На представленном виде каждая сигнальная разводка расположена под нижними электродами 126 и соединена с каждым из электродов 131 и 133 истоков, расположенных еще ниже каждой из сигнальных разводок 129 и 130, через сквозные отверстия. Каждая из сигнальных разводок 129 и 130 расположена так, что она находится между изолирующей пленкой, расположенной под нижними электродами 126, и изолирующей пленкой, покрывающей участки тонкопленочных транзисторов, такие как каждый из электродов 131 и 133 истоков и каждый из электродов 132 и 134 стоков.
На фиг.5 представлено сечение, полученное по линии 5-5 на фиг.4. В верхней части его показан полупроводниковый преобразовательный элемент, а в нижней части его показан тонкопленочный транзистор. На фиг.5 показан пример, в котором разводка расположена в области, находящейся между первой изолирующей пленкой и второй изолирующей пленкой над электродом истока или электродом стока, посредством чего уменьшается емкость сигнальной разводки.
Описание, касающееся участков, таких же, как участки, показанные на фиг.2, опускается.
Полупроводниковый преобразовательный элемент в верхней части представляет собой полупроводниковый преобразовательный элемент со структурой металл-диэлектрик-полупроводник, состоящий из четвертого слоя 108 металлизации, изолирующей пленки 110 полупроводникового преобразовательного элемента, второго полупроводникового слоя 111 с высоким сопротивлением, второго примесного полупроводникового слоя 112, который является омическим контактным слоем, и прозрачного электродного слоя 113. Полупроводниковый преобразовательный элемент может осуществлять фотоэлектрическое преобразование света, такого как видимый свет. Пятые слои 114 металлизации являются разводкой смещения, предназначенной для приложения напряжения к прозрачному электродному слою 113, и она соединена с общим возбудителем 156 электродов, расположенным вне подложки.
Каждая из сигнальных разводок 129 и 130, показанных на фиг.4, образована из третьих слоев 107 металлизации, показанных на фиг.5, и расположена в области, находящейся между первой изолирующей пленкой 106 и второй изолирующей пленкой 109. Вследствие этого предпочтительно, чтобы каждая из первой изолирующей пленки 106 и второй изолирующей пленки 109 имела толщину толстой пленки и низкую диэлектрическую постоянную, и чтобы в настоящем варианте осуществления использовалась изолирующая пленка, выполненная из органического материала, имеющего низкую относительную диэлектрическую постоянную. Предпочтительно, чтобы органический материал был одним из имеющих хорошую характеристику теплового сопротивления, таким как полиимидная смола, акриловая смола или аналогичные, и предпочтительно, чтобы относительная диэлектрическая постоянная была низкой, находящейся в пределах от около 2,5 до около 4. Предпочтительно, чтобы толщины слоев каждой из изолирующих пленок 106 и 109, выполненных из органического материала, составляли 1 мкм или больше.
Посредством этого, даже если сигнальная разводка разделена на две системы, и в ней имеется двойное число шин по сравнению с числом для обычного случая компоновки, показанной на фиг.4, можно предотвратить возрастание емкости между сигнальной разводкой и каждой шиной затворной разводки, пересекающейся с сигнальной разводкой, и емкости между полупроводниковыми преобразовательными элементами, расположенными в верхней части, и каждой шиной сигнальной разводки. В результате можно увеличить число сигналов, которые можно получать одновременно, как описано выше, без повышения постоянной времени затворной разводки, которая определяется емкостью и сопротивлением затворной разводки, и, следовательно, может быть получено устройство формирования изображения излучения, которое может быть возбуждено с более высокой скоростью.
Кроме того, хотя полупроводниковый преобразовательный элемент в верхней части описан как полупроводниковый преобразовательный элемент со структурой металл-диэлектрик-полупроводник, показанный на фиг.5, аналогичным образом может быть использован полупроводниковый преобразовательный элемент p-i-n-типа, или в качестве полупроводникового преобразовательного элемента могут быть использованы аморфный селен, теллурид кадмия или аналогичные материалы, которые осуществляют непосредственное преобразование излучения.
На фиг.6 представлена упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения, показанного на фигурах 4 и 5.
На фиг.6. показан пример устройства формирования изображения излучения, состоящего из подложки, на которой расположены пикселы с образованием матрицы, затворная разводка, число шин которой эквивалентно числу строк, и сигнальная разводка, число шин которой в два раза больше числа столбцов; блока схем обработки сигналов; блока схем возбудителей затворов; и блока схем общего возбудителя электродов, при этом эти блоки схем расположены вблизи подложки. Каждый из пикселов состоит из полупроводникового преобразовательного элемента и тонкопленочного транзистора, при этом оба связаны друг с другом.
На подложке 160 расположены с образованием матрицы пикселы, каждый из которых состоит из участка 152 тонкопленочного транзистора и участка 153 полупроводникового преобразовательного элемента, при этом оба связаны друг с другом. Затворная разводка 154 и сигнальная разводка 155 соединены с участком 152 тонкопленочного транзистора, а шина 157 смещения от блока 156 схем общего возбудителя электродов соединена с участком 153 полупроводникового преобразовательного элемента 153. Шины g11 и g12, шины g21 и g22, и шины g31 и g32 затворной разводки 154 индивидуально взаимно соединены, и каждая из шин g11, g12, g21, g22, g31 и g32 может находиться под управлением блока 151 схем возбудителей затворов посредством трех частей разводки G1-G3. Например, когда напряжение включения тонкопленочного транзистора прикладывается к разводке G1, то напряжение включения тонкопленочного транзистора одновременно прикладывается к шинам g11 и g12 затворной разводки 154. В этом случае носители электрического тока могут быть считаны одновременно с обеих групп шин s12, s22, s32, ... сигнальной разводки, которые соединены с тонкопленочными транзисторами, соединенными с шиной g11, и шин s11, s21, s31, ... сигнальной разводки, которые соединены с тонкопленочными транзисторами, соединенными с шиной g12, посредством блока 150 схем обработки сигналов. Вследствие этого можно осуществлять возбуждение с высокой скоростью.
На фиг.7 представлен вид сверху, иллюстрирующий пикселы устройства обнаружения излучения согласно второму варианту осуществления, и он является схематическим видом сверху, иллюстрирующим пикселы из примера, отличного от примера, показанного на фиг.4.
Устройство обнаружения излучения отличается от устройства обнаружения излучения, показанного на фиг.4, в том отношении, что светоприемные области полупроводниковых преобразовательных элементов, находящиеся в верхней части, расположены так, что исключается по меньшей мере часть электродов истоков, электродов стоков и электродов затворов тонкопленочных транзисторов и канальных участков.
Например, устройство обнаружения излучения отличается от устройства обнаружения излучения, показанного на фиг.4, тем, что в нем образованы апертурные участки 137 светоприемных областей, и тем, что каждый из электродов истоков и каждый из электродов стока индивидуально образованы большего размера. В процессе производства тонкопленочного транзистора с определенной вероятностью возникают дефекты. В этом случае можно устранить влияние пикселов, включающих в себя дефекты, путем испарения участков тонкопленочных транзисторов посредством, например, лазерного излучения для отделения электрическим способом пикселов, включающих в себя дефекты. В этом случае информация пикселов, включающих в себя дефекты, может быть исключена путем осуществления коррекции при использовании информации в окружении пикселов. В этом случае необходимо заблаговременно удалять светоприемную область, которая легко поглощает свет, чтобы быстро обнаруживать дефектные участки и вскрывать каждый электрод истока и каждый электрод стока для их испарения.
На фиг.8 представлено сечение, полученное по линии 8-8 на фиг.7.
На фиг.8 показаны полупроводниковый преобразовательный элемент в верхней части ее и тонкопленочный транзистор в нижней части ее. На фиг.8 показан пример, в котором каждая часть сигнальной разводки 129 и 130 расположена в области, находящейся между первой изолирующей пленкой 106 и второй изолирующей пленкой 109 над электродом 131 истока и электродом 132 стока, и в котором для уменьшения емкости сигнальной разводки светоприемная область открыта над тонкопленочным транзистором.
Описание участков, таких же, как участки, показанные на фиг.5, опускается.
Второй полупроводниковый слой 111 с высоким сопротивлением, который расположен над тонкопленочным транзистором и особенно легко поглощает свет, удален только на участке, находящемся непосредственно над тонкопленочным транзистором. Хотя здесь изолирующая пленка 110 полупроводникового преобразовательного элемента на самом деле оставлена, а не удалена, изолирующая пленка 110 может быть удалена одновременно с удалением второго полупроводникового слоя 111 с высоким сопротивлением. При принятии такой конфигурации становится возможным до размещения люминофорного слоя испарение дефектных участков лазерным излучением для формирования впоследствии люминофорного слоя на защитном слое 117 и для обеспечения высокого выхода годной продукции.
Кроме того, как показано на фиг.5, когда второй полупроводниковый слой 111 с высоким сопротивлением расположен поверх всей поверхности, испарение участка лазерным излучением для устранения дефекта создает дефект во втором полупроводниковом слое 111 с высоким сопротивлением, оказывающий воздействие на окружение дефекта. Поэтому необходимо удалять второй полупроводниковый слой 111 во всех областях, где производится облучение лазерным излучением. Такая конфигурация может быть применена не только для полупроводникового преобразовательного элемента со структурой металл-диэлектрик-полупроводник, но также и для полупроводникового преобразовательного элемента p-i-n-типа, упомянутого выше, и также может быть применена в случае, когда используют непосредственно преобразующий материал. Кроме того, хотя второй полупроводниковый слой 111 с высоким сопротивлением удаляется почти в той же самой области, что и участок, где расположен электрод затвора, выполненный из первого слоя 101 металлизации, показанного на фиг.8, предпочтительно, чтобы полупроводниковый слой 111 с высоким сопротивлением был открыт в несколько более широкой области, чем первый слой 101 металлизации, чтобы облучение лазерным излучением было стабильным.
На фиг.9 представлен вид сверху, иллюстрирующий пикселы устройства обнаружения излучения согласно второму варианту осуществления.
На фиг.9 представлен схематический вид сверху, иллюстрирующий пример пикселов, отличающихся от пикселов, показанных на фигурах 4 и 7. На фиг.9 показана пикселная часть, состоящая из трех строк и двух столбцов в эффективной пикселной области, в которой пикселы, каждый из которых включает тонкопленочный транзистор и полупроводниковый преобразовательный элемент, связанный с тонкопленочным транзистором, расположены с образованием матрицы. Что касается отличия от пикселной части, показанной на фиг.4, то оно заключается в размещении шести шин сигнальной разводки. Пикселы в одной строке распределены по порядку по трем участкам и соответствуют трем системам шин сигнальной разводки.
Пикселная часть отличается от пикселной части, показанной на фигурах 4 и 7 тем, что три шины первой сигнальной разводки 129, второй сигнальной разводки 130 и третьей сигнальной разводки 135 расположены в одном столбце, и, следовательно, тем, что шесть шин сигнальной разводки предусмотрены в пикселах, расположенных с образованием матрицы, состоящей из трех строк и двух столбцов. Кроме того, размещены три шины первой затворной разводки 140, второй затворной разводки 141 и третьей затворной разводки 142. Каждая сигнальная разводка, показанная на фиг.9, расположена в области, находящейся между органическими материалами, имеющими индивидуально низкую относительную диэлектрическую постоянную, и, следовательно, может быть уменьшена емкость, образующаяся между сигнальной разводкой и разводкой в окрестности или полупроводниковыми преобразовательными элементами в верхней части. Посредством этого, даже если сигнальная разводка разделена на три системы, а число размещенных шин в три раза больше, чем в обычном случае, может быть предотвращено повышение емкости каждой затворной разводки, пересекающейся с этими шинами сигнальной разводки. Кроме того, что касается сигнальной разводки, то, поскольку число тонкопленочных транзисторов, соединенных с одной шиной сигнальной разводки, уменьшается, емкости, образуемые между электродами истоков и электродами затворов на участках тонкопленочных транзисторов становятся меньше, и суммарная емкость сигнальной разводки также может быть сделана небольшой.
В результате степень свободы способа образования рисунка вокруг каждой разводки возрастает и становится возможным образование рисунка вокруг множества шин в пикселах, расположенных в одну строку или один столбец. И одновременно, как упоминалось выше, может быть увеличено число сигналов, которые могут быть получены без возрастания постоянной времени затворной разводки, которая образована емкостью и сопротивлением затворной разводки. Следовательно, может быть получено устройство обнаружения излучения, возбуждение которого может осуществляться с более высокой скоростью. Хотя число размещаемых шин сигнальной разводки в три раза больше по сравнению с обычным случаем, показанным на фиг.9, число размещаемых сигнальных разводок может быть во много раз больше, например, в четыре раза больше, в пять раз больше и т.п. Кроме того, когда емкость между затворной разводкой и сигнальной разводкой образуется на большой части участка тонкопленочных транзисторов, то в такой конфигурации уменьшается число тонкопленочных транзисторов, соединенных с одной шиной затворной разводки или одной шиной сигнальной разводки, до 1/4, 1/5 и так далее. Следовательно, такая конфигурация приводит к дальнейшему уменьшению емкости каждой шины.
На фиг.10 представлена концептуальная упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения, показанного на фиг.9, и его периферийных схем.
На фиг.10 показан пример устройства формирования изображения излучения, состоящего из подложки, включающей в себя пикселы, расположенные с образованием матрицы, затворную разводку, соответствующую числу строк, и сигнальную разводку, число шин которой в три раза больше числа столбцов; блока схем обработки сигналов; блока схем возбудителей затворов; и блока схем общего возбудителя электродов, при этом блоки схем расположены в окрестности. В пикселе связаны полупроводниковый преобразовательный элемент и тонкопленочный транзистор.
На подложке 160 пикселы, в каждом из которых участок 152 тонкопленочного транзистора и участок 153 полупроводникового преобразовательного элемента связаны друг с другом, расположены с образованием матрицы. Затворная разводка 154 и сигнальная разводка 155 соединены с участками 152 тонкопленочных транзисторов, а разводка 157 смещения от блока 156 схем общего возбудителя электродов соединена с участками 153 полупроводниковых преобразовательных элементов. Три шины g11-g13 и три шины g21-g23 затворной разводки 154 соединены взаимно в каждой группе, и управление ими может осуществляться посредством блока 151 схем возбудителей затворов по двум шинам G1 и G2. Например, когда включающее напряжение тонкопленочного транзистора прикладывается к шине G1, то одновременно включающее напряжение тонкопленочного транзистора прикладывается к шинам g11, g12 и g13 затворной разводки 154. В этом случае носители электрического тока в трех строках могут быть считаны одновременно. Носители электрического тока первой строки считываются с шин s12, s22, s32, ... сигнальной разводки, которые через тонкопленочные транзисторы соединены с шиной g11. Носители электрического тока второй строки считываются с шин s11, s21, s31, ... сигнальной разводки, которые через тонкопленочные транзисторы соединены с шиной g12. В таком случае носители электрического тока третьей строки считываются с шин s13, s23, s33, ... сигнальной разводки, которые через тонкопленочные транзисторы соединены с шиной g13. Схема 150 обработки сигналов может одновременно считывать носители электрического тока со всех шин сигнальной разводки. Следовательно, становится возможным осуществление возбуждения с высокой скоростью.
Кроме того, в устройстве обнаружения излучения такой конфигурации путем размещения сигнальной разводки в области, находящейся между первой изолирующей пленкой 106 и второй изолирующей пленкой 109, упомянутыми выше, возрастание емкости может быть сделано небольшим. Следовательно, вокруг разводки становится возможным рисунок с высокой степенью свободы, и способ создания рисунка вокруг разводки может быть изменен, чтобы сделать возможным получение устройства обнаружения излучения, способного обрабатывать изображение, движущееся с большой скоростью, при небольших шумах.
(Третий вариант осуществления)
На фигурах с 11 по 13 представлены вид сверху и сечение, иллюстрирующие пикселы устройства обнаружения излучения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, и упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения.
Согласно третьему варианту осуществления предусмотрено устройство обнаружения излучения, включающее в себя два транзистора в пикселе для обеспечения возможности возбуждения с высокой скоростью и обеспечения возможности радиографии движущегося изображения. Сущность настоящего варианта осуществления заключается в том, что пикселы, каждый из которых включает в себя один полупроводниковый преобразовательный элемент и два тонкопленочных транзистора, связанных с полупроводниковым преобразовательным элементом, размещены двумерным способом, и в том, что два тонкопленочных транзистора использованы с целью, например, передачи носителей электрического тока одним из них и сброса другим. Согласно настоящему варианту осуществления становится возможным, например, осуществление сброса пикселов, передача носителей электрического тока которых завершена, в то же самое время, когда носители электрического тока определенного пиксела передаются.
При образовании пикселов, имеющих такую конфигурацию, необходимо, чтобы число шин затворной разводки, соединенных с тонкопленочными транзисторами, было в два раза больше, чем число шин в случае, когда тонкопленочные транзисторы для сброса не предусмотрены, и структура пикселов реализована в обычной конфигурации. Следовательно, число шин затворной разводки, пересекающейся с сигнальной разводкой, возрастает, и происходит увеличение емкости сигнальной разводки. В случае регистрации движущегося изображения путем возбуждения устройства обнаружения излучения с высокой скоростью необходимо уменьшать показатель экспозиции при излучении до нижнего предела, чтобы снизить дозу облучения человека. Однако при повышении емкости сигнальной разводки возрастают шумы устройства обнаружения, ухудшающие качество изображения при низких интенсивностях излучения. В результате, это приводит к необходимости повышения показателя экспозиции при излучении.
Кроме того, поскольку не только сигнальная разводка, но также и разводка сброса пересекается с каждой шиной затворной разводки, когда разводка пересекается с каждой шиной затворной разводки, то число шин, пересекающихся с каждой шиной затворной разводки, возрастает, приводя к увеличению емкости затворной разводки. В результате постоянная времени затворной разводки становится больше, что делает невозможным повышение скорости возбуждения.
В соответствии с этим описание приводится для конфигурации с размещением двух тонкопленочных транзисторов с целью осуществления возбуждения с высокой скоростью применительно к движущемуся изображению согласно настоящему варианту осуществления. В настоящем варианте осуществления принята конфигурация, дающая возможность получать устройство обнаружения излучения, обеспечивающее возможность радиографии движущегося изображения, при высокой скорости возбуждения и небольших шумах, со значительным уменьшением емкости между каждой шиной затворной разводки и сигнальной разводки или разводки сброса в случае конфигурации с размещением двух тонкопленочных транзисторов.
На фиг.11 представлен вид сверху, иллюстрирующий настоящий вариант осуществления, и на нем показаны пикселы, в каждом из которых два тонкопленочных транзистора, которые являются переключающими элементами, и полупроводниковый преобразовательный элемент связаны друг с другом. Сигнальная разводка 155, соединенная с блоком схем обработки сигналов, соединена с первыми тонкопленочными транзисторами 170. Кроме того, разводка сброса для сброса носителей электрического тока, накопленных в пикселах, соединена со вторыми тонкопленочными транзисторами 171. Кроме того, первая затворная разводка 172, соединенная с первой схемой 175 возбудителей затворов, которая управляет первыми тонкопленочными транзисторами 170, соединена с первым электродом затвора. Вторая затворная разводка 173, соединенная со второй схемой 176 возбудителей затворов, которой управляются вторые тонкопленочные транзисторы 171, соединена со вторым электродом затвора. Кроме того, полупроводниковые преобразовательные элементы соединены как с первыми тонкопленочными транзисторами 170, так и со вторыми тонкопленочными транзисторами 171. Путем использования таких пикселов, показанных на виде сверху, становится возможным одновременное осуществление операции передачи носителей электрического тока из полупроводниковых преобразовательных элементов в схему обработки сигналов через сигнальную разводку 155 и операции сброса оставшихся носителей электрического тока, накопленных в пикселах, передача носителей электрического тока которых завершена. Например, настоящий вариант осуществления выполнен так, что можно осуществлять сброс оставшихся носителей электрического тока полупроводниковых преобразовательных элементов, считывание носителей электрического тока, накопление которых завершено, посредством разводки 174 сброса на нижней стороне фиг.11, наряду со считыванием носителей электрического тока, накопленных в полупроводниковых преобразовательных элементах, на верхней стороне фиг.11. В результате становится возможным одновременно осуществлять считывание и операцию сброса и, следовательно, становится возможным достижение возбуждения с высокой скоростью.
Это делается для ослабления возрастания емкости каждой разводки, что становится проблемой в случае применения конфигурации пикселов, каждый из которых имеет два тонкопленочных транзистора. Например, число пересечений сигнальной разводки 155 с затворной разводкой возрастает в два раза, поскольку число шин затворной разводки удваивается. В результате емкость сигнальной разводки 155 повышается, и это приводит к увеличение шумов чувствительных элементов.
Кроме того, из вида затворной разводки также следует, что число пересечений разводки возрастает в два раза, поскольку затворная разводка пересекает не только сигнальную разводку, но также и разводку 174 сброса. В результате постоянная времени затворной разводки возрастает в большей степени, чем постоянная времени в конфигурации, снабженной одним тонкопленочным транзистором на пиксел, и становится необходимо понижать скорость возбуждения схемы возбудителей.
В соответствии с этим конфигурация пикселей, снабженная двумя тонкопленочными транзисторами на пиксел, может быть получена без повышения емкости между сигнальной разводкой и каждой шиной затворной разводки путем формирования, как показано на фиг.12, изолирующих пленок для снижения емкостей пересекающихся участков, каждая из которых имеет толщину толстой пленки на участках пересечений между каждой разводкой. Следовательно, может быть получено устройство формирования изображения излучения, в котором можно осуществлять возбуждение с высокой скоростью при небольших шумах.
На фиг.12 представлено сечение, иллюстрирующее участок по линии 12-12 на фиг.11. Тонкопленочным транзистором на правой стороне фиг.12 отражен первый тонкопленочный транзистор 170, а тонкопленочным транзистором на левой стороне на фиг.12 отражен второй тонкопленочный транзистор 171. Как показано на представленном виде, сигнальная разводка, выполненная из третьих слоев 107 металлизации, расположена в верхней части вместе с толстой изолирующей пленкой, находящейся между сигнальной разводкой и тонкопленочными транзисторами. Кроме того, аналогичную конфигурацию также имеет разводка сброса. В результате затворная разводка и сигнальная разводка могут быть расположены на расстоянии друг от друга, и становится возможным уменьшение до минимума емкостей, образующихся на участках пересечений разводок. Что касается толстой изолирующей пленки, то является желательным материал, обеспечивающий возможность формирования толстой пленки и имеющий небольшую диэлектрическую постоянную. Например, в случае использования неорганического материала предпочтительно формировать пленку оксида кремния или пленку нитрида кремния, имеющую толщину от около 1,0 мкм до около 4,0 мкм. В случае использования органического материала предпочтительно формировать пленку, имеющую толщину, например, от около 3,0 мкм до около 10,0 мкм.
На фиг.13 представлена упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения, включающего в себя пикселы, каждый из которых имеет два тонкопленочных транзистора и один полупроводниковый преобразовательный элемент, которые связаны друг с другом. Первая схема 175 возбудителей затворов, управляющая первыми тонкопленочными транзисторами 170 для передачи носителей электрического тока, и вторая схема 176 возбудителей затворов, управляющая вторыми тонкопленочными транзисторами 171 для сброса пикселов, расположены в окрестности подложки. Кроме того, размещены: схема 150 обработки сигналов, соединенная с сигнальной разводкой 155, блок 177 схем управления сбросом, соединенный с разводкой 174 сброса, и блок 156 схем общего возбудителя электродов, соединенный с разводкой 157 смещения. Что касается пикселов, то хотя пикселы показаны просто в виде матрицы из пяти строк и четырех столбцов, в действительности, пикселы состоят, например, из 1000 строк и 1000 столбцов.
Путем принятия конфигурации, указанной выше, может быть реализовано устройство формирования изображения излучения, включающее в себя пикселы, каждый из которых снабжен двумя тонкопленочными транзисторами и одним полупроводниковым преобразовательным элементом, связанным с двумя тонкопленочными транзисторами, и обеспечивающее возможность осуществления возбуждения с высокой скоростью при небольших шумах.
(Четвертый вариант осуществления)
Описывается четвертый вариант осуществления настоящего изобретения.
Сущность настоящего варианта осуществления заключается в том, что изолирующую пленку, выполненную из органического материала, имеющего низкую относительную диэлектрическую постоянную, используют в качестве подходящего материала для образования изолирующих пленок, и в дополнение к первому, второму и третьему вариантам осуществления с контролем толщины пленок.
Что касается органического материала, то является желательным такой материал, как полиимидная смола, акриловая смола или аналогичные, имеющий хорошую характеристику теплового сопротивления, и при этом материал, имеющий относительную диэлектрическую постоянную в пределах диапазона от около 2,5 до около 4, является предпочтительным, если иметь в виду относительную диэлектрическую постоянную. Предпочтительно, чтобы толщина слоя изолирующей пленки, выполненной из органического материала, была 1 мкм или больше, даже в области, где толщина пленки небольшая.
Чем больше суммарная толщина слоя изолирующей пленки, выполненной из органического материала, тем меньшей может быть сделана емкость. Однако, чем больше становится суммарная толщина слоя изолирующей пленки, тем более трудной во время формирования разводки фотолитографическим методом становится обработка разводки, расположенной в области, находящейся между полупроводниковым преобразующим слоем, располагаемым над изолирующей пленкой после формирования изолирующей пленки, и изолирующей пленкой. Например, когда суммарная толщина слоя изолирующей пленки становится большой, превышающей 20 мкм, образуется область, в которой адгезионная способность фоточувствительного фоторезиста является плохой вследствие образования большой ступеньки во время нанесения фоторезиста. Кроме того, толщина пленки резиста становится большей только на части углубленного участка ступеньки, и фоторезист не может быть полностью экспонирован во время экспонирования, а при последующем процессе проявления образуется остаток рисунка. Эта ситуация также является справедливой для пикселов, но, например, на границе между областью, где изолирующая пленка расположена, и областью, где изолирующая пленка не расположена, в области за пределами пикселной области, толщина пленки резиста становится больше только на граничной части, и остаток рисунка образуется вдоль границы. Например, когда такой остаток рисунка образуется во время выполнения структурирования металлической пленки и прозрачного электрода, между шинами возникает короткое замыкание в рисунке. Следовательно, становится трудно осуществлять стабильное изготовление с помощью процесса фотолитографии. Поэтому необходимо осуществлять размещение, контролируя толщину пленки, чтобы в зависимости от применения изолирующей пленки она была толстой в необходимой степени, и чтобы она не была тонкой в чрезмерной степени. Кроме того, необходимо делать суммарную толщину слоя изолирующей пленки 20 мкм или меньше.
На фиг.14 показан случай, когда в настоящем варианте осуществления изолирующая пленка, выполненная из органического материала, использована в качестве первой изолирующей пленки 106 и второй изолирующей пленки 109. Как показано на фиг.14, толщина слоя второй изолирующей пленки 109 сделана большей, чем толщина слоя первой изолирующей пленки 106. Например, толщину слоя первой изолирующей пленки 106 делают от около 1 мкм до около 3 мкм, а толщину слоя второй изолирующей пленки 109 делают от около 2 мкм до около 10 мкм. Это делается для предотвращения образования большой емкости между нижним электродом полупроводникового преобразовательного элемента, выполненного из четвертого слоя 108 металлизации, и сигнальной разводкой, выполненной из третьего слоя 107 металлизации, расположенного непосредственно под нижним электродом, поскольку площадь нижнего электрода является большой. Поэтому емкость, образующаяся между сигнальной разводкой и нижним электродом, может быть уменьшена путем увеличения толщины слоя второй изолирующей пленки 109, расположенной между сигнальной разводкой и нижним электродом. Кроме того, причина, по которой толщину слоя первой изолирующей пленки 106 делают небольшой, заключается в том, что площадь участка, где сигнальная разводка и затворная разводка (непоказанная), соединенная с затвором электрода, выполненная из первого слоя металлизации, перекрываются друг с другом, намного меньше, чем площадь участка, где сигнальная разводка перекрывается с нижним электродом, как показано на фиг.1.
Поскольку емкость может быть безусловно снижена путем увеличения толщины пленки, даже если площадь является небольшой, то, собственно говоря, чем больше толщина слоя первой изолирующей пленки 106, тем меньше емкость. Однако, когда, например, толщины слоев первой изолирующей пленки 106 и второй изолирующей пленки 109 делают равными 10 мкм, то ступенька рисунка между областью, в которой расположены обе изолирующие пленки, и областью, в которой обе изолирующие пленки не расположены, становится до 20 мкм. В результате, когда полупроводниковые преобразовательные элементы формируют, используя фотолитографический метод, после формирования изолирующих пленок 106 и 109 образуется остаток рисунка на пограничном участке, где изолирующие пленки 106 и 109 структурируют. Например, остаются электропроводная пленка, такая как разводка смещения, выполненная из пятого слоя металлизации, верхний электрод полупроводникового преобразовательного элемента, выполненный из прозрачного электродного слоя 113, и т.п., и, следовательно, между разводкой образуется короткозамкнутая цепь, и становится невозможно изготовить устройство обнаружения излучения со стабильными характеристиками.
В соответствии с этим согласно настоящему варианту осуществления производится уменьшение толщины слоя первой изолирующей пленки 106, расположенной между затворной разводкой и сигнальной разводкой, которые образуют небольшие емкости, чтобы уменьшить ступеньку на границе области, в которой расположены изолирующие пленки 106 и 109, и области, в которой изолирующие пленки 106 и 109 не расположены. Вследствие этого более предпочтительно формировать первую изолирующую пленку 106 и вторую изолирующую пленку 109 так, чтобы они были задерживающими свет элементами, такими как черный резист, который не пропускает видимый свет.
На фиг.15 представлено сечение, иллюстрирующее пограничный участок области, где расположены первая изолирующая пленка 106 и вторая изолирующая пленка 109, показанные на фиг.14, и области, где они не расположены.
Граничные положения концов каждой из множества изолирующих пленок 106 и 109 отличаются друг от друга, и суммарная толщина пленки изменяется ступенчатым образом. То есть положения границ области, в которой расположена каждая из изолирующих пленок 106 и 109, и области, в которой каждая из изолирующих пленок 106 и 109 не расположена, являются различными в промежутке от области, в которой расположено все множество изолирующих пленок 106 и 109, до области, в которой никакая из изолирующих пленок 106 и 109 не расположена.
Как описывалось выше, устройство формирования изображения излучения может быть изготовлено со стабильными характеристиками при уменьшении толщины слоя изолирующей пленки в области, где образующаяся емкость должна быть небольшой. Однако необходимо выполнять структурирование первой изолирующей пленки 106 и второй изолирующей пленки 109, показанные на фиг.14, при различных положениях, чтобы исключать ступеньку положений для большей стабильности процесса изготовления. В соответствии с этим, как показано на фиг.15, путем смещения мест структурирования первой изолирующей пленки 106 и второй изолирующей пленки 109 с целью изменения суммарной толщины пленки при ступенчатом рисунке процесс изготовления может быть сделан более стабильным. Предпочтительно, чтобы расстояние Т между концами изолирующих пленок 106 и 109, показанное на виде, было равно по меньшей мере толщине слоя второй изолирующей пленки 109 или было больше. Кроме того, вторая изолирующая пленка 109 может быть образована так, чтобы она покрывала конец рисунка первой изолирующей пленки 106, показанной на фиг.15. В этом случае во время структурирования путем использования фотолитографического метода вторая изолирующая пленка 109 находится под сильным влиянием толщины слоя первой изолирующей пленки 106, и поэтому предпочтительно, чтобы расстояние Т между концами изолирующих пленок 106 и 109 было по меньшей мере равно толщине слоя первой изолирующей пленки 106 или было больше.
(Пятый вариант осуществления)
Сначала описывается пятый вариант осуществления настоящего изобретения.
На фигурах 16 и 17 представлены вид сверху и сечение пикселов устройства обнаружения излучения согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Сущность настоящего варианта осуществления заключается в том, что множество изолирующих пленок равно трем или большему количеству, и в том, что существует две или больше областей, находящихся между изолирующими пленками, и также в том, что разводки образуют из слоев металлизации, отличающихся друг от друга.
На фиг.16 представлен вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.16 представлен схематический вид сверху, иллюстрирующий пикселную часть, состоящую из двух строк и двух столбцов эффективной пикселной области, при этом пикселы, включающие в себя преобразовательные элементы, индивидуально преобразующие излучение или свет в электрический сигнал, и переключающие элементы, которые индивидуально связаны с каждым из преобразовательных элементов, расположены на изолирующей подложке с образованием матрицы.
Настоящий вариант осуществления отличается от варианта осуществления, показанного на фиг.4, тем, что первая сигнальная разводка 129 и вторая сигнальная разводка 130 образованы из слоев металлизации, отличающихся друг от друга, и тем, что обе разводки 129 и 130 образованы из слоев металлизации, каждый из которых находится между изолирующими пленками, расположенными между участками тонкопленочных транзисторов и участками полупроводниковых преобразовательных элементов.
На фиг.17 представлено сечение, полученное по линии 17-17 на фиг.16, и показан пример случая формирования сигнальной разводки путем использования одних и тех же слоев металлизации электродов истоков и электродов стоков тонкопленочных транзисторов.
Описание участков, таких же, как участки, показанные на фиг.5, опускается.
В верхней части показан полупроводниковый преобразовательный элемент, а в нижней части показан тонкопленочный транзистор. Полупроводниковый преобразовательный элемент в верхней части представляет собой полупроводниковый преобразовательный элемент со структурой металл-диэлектрик-полупроводник, состоящий из пятого слоя 114 металлизации, изолирующей пленки 110 полупроводникового преобразовательного элемента, второго полупроводникового слоя 111 с высоким сопротивлением, второго примесного полупроводникового слоя 112, который является омическим контактным слоем, и прозрачного электродного слоя 113. Свет, например, видимый свет, может быть преобразован фотоэлектрическим способом. Шестые слои 118 металлизации являются разводкой смещения, предназначенной для подачи напряжения на прозрачный электродный слой 113, и они соединены с общим возбудителем электродов, расположенным вне подложки.
Первая сигнальная разводка 129, показанная на фиг.16, образована из третьего слоя 107 металлизации, показанного на фиг.17, и расположена в области, находящейся между первой изолирующей пленкой 106 и второй изолирующей пленкой 109. Кроме того, вторая сигнальная разводка 130, показанная на фиг.16, образована из четвертого слоя 108 металлизации, показанного на фиг.17, и расположена в области, находящейся между второй изолирующей пленкой 109 и третьей изолирующей пленкой 115.
Вследствие этого для получения первой изолирующей пленки 106, второй изолирующей пленки 109 и третьей изолирующей пленки 115 индивидуально использована изолирующая пленка, выполненная из органического материала. Что касается органического материала, то являются предпочтительными такие материалы, как полиимидная смола, акриловая смола и т.п., имеющие хорошую характеристику сопротивления, а что касается относительной диэлектрической постоянной, то является предпочтительной небольшая постоянная от около 2,5 до 4. Предпочтительно, чтобы толщина слоя каждой из изолирующих пленок 106, 109 и 115, выполненных из органического материала, составляла 1 мкм или больше.
Посредством этого, даже если сигнальная разводка разделена на системы, а число размещенных шин в два раза больше, чем шин в обычном случае, показанном на фиг.4, может быть предотвращено повышение емкости, образующейся между полупроводниковым преобразовательным элементом, расположенным в верхней части, и сигнальными разводками 129 и 130. Кроме того, степень свободы рисунка вокруг разводки возрастает, и, например, емкость, образующаяся между первой сигнальной разводкой 129 и второй сигнальной разводкой 130, также может быть уменьшена путем изменения мест расположения, чтобы обеспечить возможность получения устройства формирования изображения излучения с небольшими шумами, пригодного для движущегося с большой скоростью изображения. Кроме того, в случае, когда ширины шин разводки делают более толстыми для уменьшения сопротивления разводки, и в случае устройства обнаружения излучения, посредством которого можно получать изображение с высокой четкостью, имеющее шаг пикселов, например, от 50 мкм до 160 мкм, эффект от снижения емкости является значительным, если две части сигнальной разводки выполнены из слоев металлизации, отличающихся друг от друга.
То есть получается конфигурация устройства обнаружения излучения, в которой при увеличении числа шин становится возможным размещение множества защитных пленок для избирательного размещения разводки в защитных пленках и в которой можно уменьшить емкость разводки. Кроме того, возможен случай, когда после размещения первой изолирующей пленки 106 и второй изолирующей пленки 109, которые выполнены из органического материала, подложка не подвергается высокотемпературной обработке, например, при 300°С или выше. В этом случае затворная разводка может быть расположена в области, находящейся между первой изолирующей пленкой 106 и второй изолирующей пленкой 109, а сигнальная разводка может быть расположена в области, находящейся между второй изолирующей пленкой 109 и третьей изолирующей пленкой 115. В этом случае в качестве затворной разводки предпочтительно использовать алюминий, который имеет небольшое удельное сопротивление.
(Шестой вариант осуществления)
Сначала дается описание шестого варианта осуществления настоящего изобретения.
На фигурах с 18 по 22 представлены упрощенные эквивалентные схемы соединений устройства формирования изображения излучения согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения, вид сверху и сечение пикселов.
Сущность настоящего варианта осуществления заключается в том, что множество шин сигнальной разводки образуют к множеству пикселов одного столбца, и в том, что множество последовательных пикселов в одном столбце соотносят с каждой шиной сигнальной разводки, и также в том, что каждую шину сигнальной разводки соединяют с тонкопленочным транзистором соотнесенного пиксела.
На фиг.18 представлена упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
Пикселная область разделена на две зоны, и отдельно размещены первая сигнальная разводка для считывания данных об изображении из зоны, состоящей из трех строк и шести столбцов, в верхней части и вторая сигнальная разводка для считывания данных об изображении из зоны, состоящей из трех строк и шести столбцов, в нижней части. Кроме того, на фиг.18 показана структура управления, осуществляемого блоком схем обработки сигналов и блоком схем возбудителей затворов, которые расположены на одной и той же стороне.
На подложке 160 с образованием матрицы расположены пикселы, в каждом из которых участок 152 тонкопленочного транзистора и участок 153 полупроводникового преобразовательного элемента связаны друг с другом. Затворная разводка 154, первая сигнальная разводка 129 и вторая сигнальная разводка 130 соединены с участками 152 тонкопленочных транзисторов, а разводка 157 смещения от блока 156 схем общего возбудителя электродов соединена с участками 153 полупроводниковых преобразовательных элементов.
Шестой вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления, показанного на фиг.3, тем, что сигнальная разводка разделена на две части, состоящие из первой сигнальной разводки 129 и второй сигнальной разводки 130. Первая сигнальная разводка 129 соединена с участками 152 тонкопленочных транзисторов, соединенных с участками 153 полупроводниковых преобразовательных элементов, состоящих из трех строк и шести столбцов, расположенных в верхней части, а вторая сигнальная разводка 130 соединена с участками 152 тонкопленочных транзисторов, соединенных с участками 153 полупроводниковых преобразовательных элементов, состоящих из трех строк и шести столбцов, расположенных в нижней части. Вторая сигнальная разводка 130 соединена с еще одним слоем металлизации через сквозные отверстия 161, расположенные в центральной части подложки, и протянута к блоку 150 схем обработки сигналов, расположенному вне подложки.
В результате сигнал от полупроводникового преобразовательного элемента, расположенного в зоне, отдаленной от блока 150 схем обработки сигналов, может быть передан в блок 150 схем обработки сигналов, расположенный на одной определенной стороне от подложки 160. В то же время путем разделения сигнальной разводки на множество зон может быть, например, уменьшено число тонкопленочных транзисторов, соединяемых с одной шиной сигнальной разводки, и число участков, пересекающихся с затворной разводкой, а также может быть уменьшена суммарная емкость сигнальной разводки. Кроме того, путем одновременного возбуждения затворной разводки, расположенной в зонах верхней части и нижней части, может быть одновременно считано множество сигналов, и становится возможным осуществление возбуждения с высокой скоростью.
На фиг.19 представлена концептуальная схема, иллюстрирующая взаимосвязь между пикселной областью на подложке и периферийными схемами устройства формирования изображения излучения согласно шестому варианту осуществления изобретения.
На фиг.19 показано состояние соединения области, в которой полупроводниковые преобразовательные элементы расположены на подложке вместе с блоками схем обработки сигналов и блоками схем возбудителей затворов, расположенными в окрестности. На фиг.19 показан пример компоновки, иллюстрирующий еще одну конфигурацию устройства обнаружения излучения, в которой полупроводниковые преобразовательные элементы распределены по множеству зон, и, как показано на фиг.18, специально выделенная сигнальная разводка расположена в каждой зоне.
На фиг.19 полупроводниковые преобразовательные элементы, расположенные на подложке, распределены по четырем зонам, зонам 1-4, и специально выделенная разводка расположена в каждой зоне. Первый блок 162 схем обработки сигналов, способный принимать сигналы, формируемые в двух зонах верхней части, и второй блок 163 схем обработки сигналов, способный принимать сигналы, формируемые в двух зонах нижней части, расположены вне подложки. Кроме того, размещены первый блок 164 схем возбудителей затворов и второй блок 165 схем возбудителей затворов, которые управляют электродами затворов, расположенными в каждой зоне. Хотя это и не показано на схеме, но блок схем общего возбудителя электродов или источник питания, предназначенный для приложения напряжения к полупроводниковым преобразовательным элементам, расположен в блоке 162 или 163 схем обработки сигналов или блоке 164, или 165 схем возбудителей затворов, упомянутых выше.
Грубо говоря, путем разделения пикселной области на четыре число тонкопленочных транзисторов, соединенных с одной шиной сигнальной разводки, может быть уменьшено до 1/4. В результате емкости, образующиеся между электродами истоков и электродами затворов участков тонкопленочных транзисторов, существенно уменьшаются, и, следовательно, суммарная емкость сигнальной разводки может быть уменьшена. Например, в этом случае образующаяся емкость разводки, протянутой из зоны 2 к первой схеме 162 обработки сигналов, может быть уменьшена путем размещения органических материалов, которые являются изолирующими пленками, на верхней части и нижней части разводки, на по меньшей мере местах, пересекающих зону 1, даже в случае, когда, например, полупроводниковые преобразовательные элементы расположены над разводкой. Следовательно, можно сделать суммарную емкость сигнальной разводки небольшой при сохранении больших апертурных показателей полупроводниковых преобразовательных элементов. Кроме того, путем одновременного возбуждения четырех шин затворной разводки, каждая одна из которых выбрана из каждой зоны, для передачи сигналов к схемам обработки сигналов в одно и то же время также можно осуществлять возбуждение с высокой скоростью.
Что касается затворной разводки, то первый блок 164 схем возбудителей затворов и второй блок 165 схем возбудителей затворов могут быть совместно соединены с затворной разводкой, расположенной на подложке, или могут быть отделены друг от друга в центре к левой стороне и к правой стороне.
На фиг.20 представлена упрощенная эквивалентная схема соединений устройства формирования изображения излучения согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения, и она представляет собой схему, иллюстрирующую другой пример, отличающийся от примера, показанного на фиг.18.
Пример отличается от примера, показанного на фиг.18, тем, что первая сигнальная разводка 129 протянута до зоны из трех строк и шести столбцов в нижней части, в которой первая сигнальная разводка 129 не соединена с тонкопленочными транзисторами. Это сделано для того, чтобы сделать постоянные времени и суммарные емкости первой сигнальной разводки 129 и второй сигнальной разводки 130 по возможности одинаковыми. Путем принятия конфигурации с размещением органических материалов на разводке и под ней образование емкости с окружением может быть ослаблено так, что она будет небольшой, но образование емкости не может быть исключено полностью. Следовательно, когда длина разводки изменяется или число пересечений изменяется, суммарная емкость, относящаяся к разводке, изменяется. Отклонение суммарной емкости приводит к изменению постоянной времени разводки и шумов разводки, а информация об изображении от полупроводниковых преобразовательных элементов имеет особый характер в каждой зоне.
Вследствие этого является предпочтительной конфигурация, в которой первая сигнальная разводка 129, считывающая сигналы из верхней зоны, в нижней части относительно сквозных отверстий 161 помещена между органическими материалами, которые слабо подвергаются воздействию окружения и образуют небольшие емкости. Кроме того, принимают конфигурацию, в которой вторая сигнальная разводка 130, считывающая сигналы из нижней зоны, в верхней части относительно сквозных отверстий 161 в центральной части помещена между органическими материалами, которые слабо подвергаются воздействию окружения и образуют небольшие емкости, и, кроме того, конфигурация является такой же, как используемая для первой сигнальной разводки 129 в нижней зоне. То есть слои металлизации первой сигнальной разводки 129 и второй сигнальной разводки 130 меняются местами в верхней и нижней зонах относительно сквозных отверстий 161 как границы.
В результате суммарные емкости первой сигнальной разводки 129 и второй сигнальной разводки 130 становятся равными друг другу, и, например, постоянные времени разводки и шумы разводки могут быть одинаковыми в каждой зоне. Следовательно, когда излучение преобразуется в изображение, восприятие несоответствия изображений будет различным по свойствам в каждой зоне, и, вероятно, может быть исключено.
На фиг.21 представлен вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.21 представлен схематический вид сверху, иллюстрирующий пикселную часть из 2 строк и 2 столбцов эффективной пикселной области, в которой пикселы расположены с образованием матрицы, при этом в каждом из них полупроводниковый преобразовательный элемент, преобразующий излучение в электрический сигнал, и тонкопленочный транзистор связаны друг с другом.
Все электроды 123 истоков четырех тонкопленочных транзисторов, расположенных в зоне, состоящей из двух строк и двух столбцов, соединены с первой сигнальной разводкой 129, а вторая сигнальная разводка 130 соединена с электродами истоков тонкопленочных транзисторов, расположенных в других зонах. Для данного случая первую сигнальную разводку 129 образуют в то же самое время, когда осуществляют образование электродов 123 истоков. Вторую сигнальную разводку 130, которая не соединена с тонкопленочными транзисторами в зонах, показанных на фиг.21, образуют, используя другой слой металлизации, расположенный над первой сигнальной разводкой 129.
На фиг.22 представлено сечение, полученное по линии 22-22 на фиг.21, и показан пример для случая, когда сигнальная разводка образована путем использования тех же самых слоев металлизации, что и слои металлизации электрода истока и электрода стока тонкопленочного транзистора.
Описание, относящееся к участкам, таким же, как участки, показанные на фиг.5, опускается.
В верхней части показан полупроводниковый преобразовательный элемент, а в нижней части показан тонкопленочный транзистор. Полупроводниковый преобразовательный элемент в верхней части представляет собой полупроводниковый преобразовательный элемент со структурой металл-диэлектрик-полупроводник, состоящий из четвертого слоя 108 металлизации, изолирующей пленки 110 полупроводникового преобразовательного элемента, второго полупроводникового слоя 111 с высоким сопротивлением, второго примесного полупроводникового слоя 112, который является омическим контактным слоем, и прозрачного электродного слоя 113. Полупроводниковый преобразовательный элемент может осуществлять фотоэлектрическое преобразование света, такого как видимый свет. Пятые слои 114 металлизации являются разводкой смещения, предназначенной для приложения напряжения к прозрачному электродному слою 113, и разводка соединена с блоком схем общего возбудителя электродов, расположенным вне подложки.
Первая сигнальная разводка 129, показанная на фиг.21, образована из второго слоя 105 металлизации, показанного на фиг.22, и расположена в области, находящейся между изолирующей пленкой 102 затвора и первой изолирующей пленкой 106. Вторая сигнальная разводка 130 образована из третьего слоя 107 металлизации, показанного на фиг.22, и расположена в области, находящейся между первой изолирующей пленкой 106 и второй изолирующей пленкой 109. Как показано на упрощенной эквивалентной схеме соединений на фиг.20, шины первой сигнальной разводки 129 и второй сигнальной разводки 130 протянуты с таким расположением, при котором емкости первой сигнальной разводки 129 и второй сигнальной разводки делаются одинаковыми. В этом случае вторая сигнальная разводка 130 соединена с электродами истоков тонкопленочных транзисторов пикселов в иных областях, а не в тех, которые показаны на фиг.21, и образована из второго слоя 105 металлизации. А в областях, показанных на фиг.21, вторая сигнальная разводка 130 не соединена с тонкопленочными транзисторами и образована из третьего слоя 107 металлизации.
(Седьмой вариант осуществления)
Согласно седьмому варианту осуществления предложено устройство обнаружения излучения, обеспечивающее получение движущегося изображения и включающее в себя два транзистора на пиксел, что делает возможным возбуждение с высокой скоростью. Сущность настоящего варианта осуществления заключается в том, что пикселы, каждый из которых включает в себя один полупроводниковый преобразовательный элемент и два тонкопленочных транзистора, связанных с полупроводниковым преобразовательным элементом, располагают двумерным образом, при этом, например, тонкопленочные транзисторы используют способом, в котором один тонкопленочный транзистор предназначен для передачи носителей электрического тока, а другой тонкопленочный транзистор предназначен для сброса. Согласно настоящему варианту осуществления конфигурация выполнена так, чтобы можно было получать изображение с высокой скоростью и иметь возможность осуществлять сброс. В качестве материала тонкопленочных транзисторов предпочтительно использовать поликристаллический кремний, позволяющий осуществлять передачу с высокой скоростью, поскольку в этом случае передача носителей электрического тока и сброс носителей электрического тока могут быть выполнены одновременно. В то же время в случае, когда затворную разводку тонкопленочных транзисторов выполняют из тугоплавкого металла, такого как хром, титан, тантал и аналогичный материал, сопротивление разводки является высоким. Следовательно, когда ширину разводки делают большой, емкость разводки становится большой. Поэтому затворную разводку располагают над тонкопленочным транзистором, при этом изолирующую пленку помещают между затворной разводкой и тонкопленочным транзистором, и посредством этого могут быть использованы материалы, имеющие небольшое удельное сопротивление, такие как алюминий, медь и т.п. В таком случае сигнальную разводку соединяют с электродами истоков или электродами стоков участков тонкопленочных транзисторов, или, кроме того, разводку сброса располагают над затворной разводкой с изолирующей пленкой между ними. Кроме того, полупроводниковые преобразовательные элементы располагают над этими участками разводки с изолирующей пленкой между ними. То есть формируют электроды затворов, электроды истоков и электроды стоков участков тонкопленочных транзисторов. Затем формируют изолирующую пленку. После этого формируют одну из частей затворной разводки и сигнальной разводки, а после формирования изолирующей пленки также формируют другую часть затворной разводки и сигнальной разводки. Затем после того, как изолирующая пленка сформирована, располагают полупроводниковые преобразовательные элементы, и посредством этого могут быть уменьшены сопротивление разводки и емкость разводки. Следовательно, может быть получено малошумное устройство формирования изображения излучения, которое можно возбуждать с высокой скоростью. Вследствие этого изолирующая пленка, имеющая низкую диэлектрическую постоянную и толщину толстой пленки, является предпочтительной для трех изолирующих пленок. Например, в случае использования органических изолирующих пленок могут быть уменьшены емкости между участками тонкопленочных транзисторов, затворной разводкой, сигнальной разводкой, разводкой сброса и полупроводниковыми преобразовательными элементами и может быть получено устройство формирования изображения излучения, имеющее небольшие шумы, которое можно возбуждать с высокой скоростью.
(Восьмой вариант осуществления)
Дальше дается описание восьмого варианта осуществления настоящего изобретения.
На фигурах 25 и 26 представлены соответственно вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения и их сечение.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что число, определяющее множество изолирующих пленок, равно трем или более, и в том, что число областей, каждая из которых находится между изолирующими пленками, равно двум или более, а также в том, что каждую образуют из иного слоя металлизации.
На фиг.25 представлен вид сверху пикселов устройства обнаружения излучения согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.25 представлен схематический вид сверху, иллюстрирующий пикселную часть, состоящую из двух строк и двух столбцов эффективной пикселной области, включающей в себя пикселы, расположенные поверх подложки с образованием матрицы, каждый из которых включает в себя преобразовательный элемент, преобразующий излучение в электрический сигнал, и переключающий элемент, связанный с преобразовательным элементом.
Настоящий вариант осуществления отличается от варианта осуществления, показанного на фиг.1, тем, что электрод 136 затвора и затворная разводка 122 образованы из различных слоев металлизации и соединены друг с другом в каждом пикселе через сквозные отверстия 138.
На фиг.26 представлено сечение, полученное по линии 26-26 на фиг.25. В верхней части показан полупроводниковый преобразовательный элемент, а в нижней части показан тонкопленочный транзистор. На фиг.26 показан пример случая, когда сигнальная разводка образована путем использования того же самого слоя металлизации, что и для электрода истока и электрода стока тонкопленочного транзистора.
Полупроводниковый преобразовательный элемент в верхней части представляет собой полупроводниковый преобразовательный элемент со структурой металл-диэлектрик-полупроводник, состоящий из пятого слоя 114 металлизации, второй изолирующей пленки 110, второго полупроводникового слоя 111 с высоким сопротивлением, второго примесного полупроводникового слоя 112, который является омическим контактным слоем, и прозрачного электродного слоя 113. Полупроводниковый преобразовательный элемент может осуществлять преобразование света, такого как видимый свет. Шестые слои 118 металлизации являются разводкой смещения, предназначенной для приложения напряжения к прозрачному электродному слою 113, и она соединена с общим возбудителем электродов, расположенным вне подложки.
Сигнальная разводка 121, показанная на фиг.25, образована из четвертого слоя 108 металлизации, показанного на фиг.26, и расположена в области, находящейся между второй изолирующей пленкой 109 и третьей изолирующей пленкой 115. Кроме того, электрод 136 затвора, показанный на фиг.25, образован из первого слоя 101 металлизации, показанного на фиг.26, а затворная разводка 122 образована из третьего слоя 107 металлизации (на участке, показанном на виде пунктирной линией во второй изолирующей пленке 109). Кроме того, электрод 136 затвора и затворная разводка 122 соединены через сквозное отверстие (на участке, показанном на чертеже пунктирной линией в первой изолирующей пленке 106). Вследствие этого индивидуально в качестве первой изолирующей пленки 106, второй изолирующей пленки 109 и третьей изолирующей пленки 115 использована изолирующая пленка, выполненная из органического материала. Что касается органического материала, то является предпочтительным материал, имеющий хорошую характеристику теплового сопротивления, такой как полиимидная смола, акриловая смола или аналогичные, и имеющий небольшую относительную диэлектрическую постоянную в пределах диапазона от около 2,5 до около 4. Такая конфигурация является предпочтительной, например, в случае, когда изолирующую пленку 102 затвора, которая является изолирующей пленкой участка тонкопленочного транзистора, образуют из высокотемпературного неорганического материала при температуре, например, в пределах диапазона от 300°С до 350°С с целью получения тонкопленочного транзистора, имеющего высокую надежность, тогда как затворную разводку образуют в виде алюминиевой разводки, имеющей низкое удельное сопротивление.
В данном случае предполагается, что толщина слоя и относительная диэлектрическая постоянная первой изолирующей пленки 106 составляют Т1 и ε1 соответственно и что толщина слоя и относительная диэлектрическая постоянная второй изолирующей пленки 109 составляют Т2 и ε2 соответственно и также, что толщина слоя и относительная диэлектрическая постоянная третьего изолирующего слоя 115 составляют Т3 и ε3 соответственно. Как видно из фиг.25, максимальной площадью из числа площадей пересекающихся участков электропроводных металлических пленок является площадь между затворной разводкой 122 и нижним электродом 126 (площадь S1), а следующей является площадь между сигнальной разводкой 121 и нижним электродом 126 (площадь S2), и затем последней является площадь между сигнальной разводкой 121 и затворной разводкой 122 (площадь S3). То есть емкости C1, C2 и С3 на единицу площади, образующиеся на каждом пересекающемся участке предполагаются такими, что, когда соотношение S1>S2>S3 является справедливым, то может быть справедливым соотношение С1<С2<С3.
Когда толщины слоев и относительные диэлектрические постоянные изолирующих пленок делают такими, как упомянутые выше, становится возможным уменьшение емкостей, образуемых слоями металлизации, в то время как изолирующие пленки формируют с как можно меньшими толщинами.
Выше были описаны варианты осуществления настоящего изобретения с первого по восьмой. Ниже приводится описание примера монтажа в корпусе устройства формирования изображения излучения с использованием устройства обнаружения излучения настоящего изобретения и примера применения устройства формирования изображения излучения в системе формирования изображения излучения.
На фигурах 23А и 23В представлены схематические виды конфигураций, иллюстрирующие пример монтажа в корпусе устройства формирования изображения излучения с использованием устройства обнаружения излучения (устройства обнаружения рентгеновского излучения) настоящего изобретения. На фиг.23А представлен вид сверху, а на фиг.23В представлено сечение.
Множество полупроводниковых преобразовательных элементов, которые представляют собой фотоэлектрические преобразовательные элементы, и множество тонкопленочных транзисторов образованы на подложке 6011, и с ними соединена гибкая подложка 6010 схем, на которой установлены регистры SR сдвига и интегральные схемы 1C обнаружения. Противоположная сторона гибкой подложки 6010 схем соединена с подложками схем, РСВ1 и РСВ2. Множество подложек 6011 чувствительных элементов наклеено на основание 6012 для образования преобразующего устройства большого размера. Свинцовая пластина 6013, предназначенная для защиты от рентгеновского излучения запоминающих устройств 6014 и схемного элемента 6019 в схеме 6018 обработки, установлена под основанием 6012. Сцинтиллятор (люминофорный слой) 6030, предназначенный для преобразования рентгеновского излучения в видимый свет, например CsI, осажден на подложку 6011 чувствительных элементов. Как показано на фиг.23В, все это заключено в корпус 6020, выполненный из углеродного волокна.
На фиг.24 представлен вид, иллюстрирующий пример применения устройства формирования изображения излучения с использованием устройства обнаружения излучения настоящего изобретения в системе формирования изображения излучения.
Рентгеновское излучение 6060, которое создается рентгеновской трубкой 6050, передается к грудной клетке пациента или человека 6061 и проходит на устройство 6040 формирования изображения излучения, оснащенное сцинтиллятором (люминофорным слоем). Информация о внутренних структурах тела пациента 6061 заключена в проходящем рентгеновском излучении. Сцинтиллятор излучает свет в соответствии с проходящим рентгеновским излучением, а преобразованный фотоэлектрическим способом свет регистрируется в виде электрической информации. Эта информация преобразуется в цифровую информацию, а получение изображения на основании цифровой информации осуществляется процессором 6070 изображений, который представляет собой средство обработки сигналов. Обработанная информация может наблюдаться на дисплее 6080, который установлен в аппаратной и представляет собой средство отображения.
Кроме того, информация может быть передана в удаленное место посредством средства передачи и обработки, такого как телефонная линия 6090. Информация может быть отображена на дисплее 6081, который является средством отображения, находящемся в другом месте, таком как кабинет врача, и может быть сохранена на средстве регистрации, таком как оптический диск. Тем самым доктор в удаленном месте может поставить диагноз. Кроме того, информация может быть зарегистрирована на пленке, которая является регистрирующей средой, с помощью проявочной машины 6100, которая является регистрирующим средством.
Поскольку многочисленные, несомненно совершенно разные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены без отступления от сущности и объема изобретения, то должно быть понятно, что объем изобретения не ограничен конкретными вариантами изобретения и определяется только формулой изобретения.
Настоящее изобретение может быть применено в устройствах обнаружения рентгеновского излучения для медицинского применения или неразрушающего контроля. Кроме того, настоящее изобретение может быть применено в устройстве обнаружения излучения, преобразующем свет, такой как видимый свет и т.п., в частности в устройстве обнаружения излучения, включающем в себя участок фотоэлектрического преобразования большой площади.
Предложенное изобретение относится к устройству обнаружения излучения, включающему в себя преобразовательный элемент, преобразующий излучение или свет в носители электрического тока, и тонкопленочный транзистор, являющийся переключающим элементом в пикселе. Данное изобретение позволяет считывать очень небольшой сигнал с полупроводникового преобразовательного элемента путем повышения отношения сигнала к шуму устройства обнаружения излучения. Устройство формирования изображения излучения, содержит: устройство обнаружения излучения, в свою очередь содержащее: пикселы, включающие в себя переключающие элементы, расположенные на изолирующей подложке; преобразовательные элементы, расположенные над указанными переключающими элементами; затворную разводку, соединенную с каждым из переключающих элементов, расположенных по направлению строк на указанной изолирующей подложке; сигнальную разводку, соединенную с каждым из переключающих элементов, расположенных по направлению столбцов; множество изолирующих пленок, расположенных между указанными переключающими элементами и указанными преобразовательными элементами; причем указанная сигнальная разводка расположена вплотную к позициям указанных пикселов, присоединенных на наибольшем расстоянии от указанной схемы обработки сигналов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 26 ил.
устройство обнаружения излучения, содержащее:
пикселы, включающие в себя переключающие элементы, расположенные на изолирующей подложке, и преобразовательные элементы, расположенные над указанными переключающими элементами, для преобразования излучения в носители электрического тока, при этом указанные переключающие элементы и указанные преобразовательные элементы соединены друг с другом, а указанные пикселы расположены двумерным образом на указанной изолирующей подложке с образованием матрицы;
затворную разводку, по существу соединенную с каждым из переключающих элементов, расположенных по направлению строк на указанной изолирующей подложке;
сигнальную разводку, по существу соединенную с каждым из переключающих элементов, расположенных по направлению столбцов; и
множество изолирующих пленок, расположенных между указанными переключающими элементами и указанными преобразовательными элементами, при этом по меньшей мере одна из указанной затворной разводки и указанной сигнальной разводки расположена так, что находится между указанным множеством изолирующих пленок;
причем множество шин указанной сигнальной разводки расположено для указанного множества переключающих элементов на одном столбце, и по существу такое же количество указанных переключающих элементов соединено с каждой из указанного множества шин указанной сигнальной разводки на одном столбце;
причем по существу такое же количество указанных переключающих элементов представляет указанные переключающие элементы в областях, разделенных в каждом из множества пикселов, последовательных по направлению столбцов;
при этом, упомянутое устройство формирования изображения излучения дополнительно содержит схему обработки сигналов, соединенную с указанной сигнальной разводкой, при этом, указанная сигнальная разводка расположена вплотную к позициям указанных пикселов, присоединенных на наибольшем расстоянии от указанной схемы обработки сигналов.
указанное устройство обнаружения излучения дополнительно содержит:
переключающие элементы сброса, соединенные с указанными преобразовательными элементами, при этом, множество указанных переключающих элементов сброса одной строки по существу соединено со второй затворной разводкой, при этом, один электрод переключающего элемента сброса соединен с разводкой сброса, другой электрод переключающего элемента сброса соединен с преобразовательным элементом, и электрод затвора соединен со второй затворной разводкой; а
разводка сброса по существу соединена со множеством переключающих элементов сброса по направлению строк или направлению столбцов.
устройство формирования изображения излучения по п.8 или 9;
средство обработки сигналов для обработки сигнала от указанного устройства обнаружения изображения излучения;
регистрирующее средство для регистрации сигнала от указанного средства обработки сигналов;
дисплейное средство для отображения сигнала от указанного средства обработки сигналов;
передающее и обрабатывающее средство для передачи сигнала от указанного средства обработки сигналов; и
источник излучения для создания излучения.
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| Способ приготовления мыла | 1923 |
|
SU2004A1 |
| Способ обработки целлюлозных материалов, с целью тонкого измельчения или переведения в коллоидальный раствор | 1923 |
|
SU2005A1 |
| EP 1566841 A1, 24.08.2005 | |||
| Перекатываемый затвор для водоемов | 1922 |
|
SU2001A1 |
| Походная разборная печь для варки пищи и печения хлеба | 1920 |
|
SU11A1 |
