УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК H01L27/144 H01L31/18 

Уровень техники изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству обнаружения, способу его изготовления и системе обнаружения.

Описание предшествующего уровня техники

Обычно применялся плоскопанельный детектор, в котором фотодиоды, служащие преобразующими элементами, и тонкопленочные транзисторы (ТПТ), служащие в качестве переключающих элементов, сформированы в одном и том же слое. Однако эта компоновка достигла предела увеличения относительного отверстия. В связи с этой проблемой в публикации № 2003/0226974 заявки на патент США предложен способ увеличения относительного отверстия путем электрического соединения нижнего электрода каждого фотодиода с одним из двух основных электродов соответствующего ТПТ и укладки фотодиода и ТПТ стопой друг на друга. Когда каждый фотодиод и соответствующий ТПТ уложены стопой друг на друга, между нижним электродом фотодиода и сигнальной шиной, электрически соединенной с другим из двух основных электродов ТПТ, образуется паразитная емкость. Паразитная емкость также образуется между нижним электродом фотодиода и другим из двух основных электродов ТПТ. Кроме того, паразитные емкости образуются между нижним электродом фотодиода и управляющим электродом ТПТ и между нижним электродом фотодиода и управляющей шиной, электрически соединенной с управляющим электродом ТПТ. Это увеличивает постоянные времени, связанные с управляющим электродом, управляющей шиной, другим из двух основных электродов ТПТ и сигнальной шиной, приводя к негативному влиянию на считывание электрических сигналов, идущих по сигнальной шине. В связи с этой проблемой, в публикации № 2003/0226974 заявки на патент США предложено использование бензоциклобутена, имеющего малую диэлектрическую постоянную, для межслойного изолирующего слоя между каждым фотодиодом и соответствующим ТПТ.

Сущность изобретения

Когда диод и ТПТ укладывают стопой друг на друга, предпочтительно уменьшать интервал между фотодиодом и ТПТ с учетом простоты процесса и механического напряжения в межслойном изолирующем слое. Вместе с тем, когда уменьшают интервал между фотодиодом и ТПТ, влияние вышеописанных паразитных емкостей возрастает. По этой причине желательным оказывается дальнейшее уменьшение электрической постоянной между фотодиодом и ТПТ, Поэтому, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, в устройстве обнаружения, включающем в себя переключающие элементы и проводящие шины между подложкой и преобразующими элементами, паразитные емкости, образовавшиеся между преобразующими элементами и переключающими элементами или проводящими шинами, уменьшены.

В первом аспекте настоящего изобретения предложено устройство обнаружения, содержащее: подложку; переключающий элемент, расположенный поверх подложки и включающий в себя множество электродов; проводящую шину, расположенную поверх подложки и электрически соединенную с первым электродом из множества электродов переключающего элемента; и преобразующий элемент, включающий в себя полупроводниковый слой, расположенный поверх переключающего элемента и проводящей шины и расположенный между двумя электродами, причем один электрод из двух электродов электрически соединен со вторым электродом из множества электродов переключающего элемента, а второй электрод отличается от первого электрода, причем упомянутый один электрод преобразующего элемента расположен поверх переключающего элемента и проводящей шины через промежуток, образованный между упомянутым одним электродом и первым электродом переключающего элемента, или между упомянутым одним электродом и проводящей шиной.

Во втором аспекте настоящего изобретения предложена система обнаружения, содержащая: устройство обнаружения, описанное выше; и блок обработки сигналов, выполненный с возможностью обработки сигнала, получаемого устройством обнаружения.

В третьем аспекте настоящего изобретения предложен способ изготовления устройства обнаружения, заключающийся в том, что: формируют первую пленку, покрывающую переключающий элемент и проводящую шину, расположенные поверх подложки, причем переключающий элемент включает в себя множество электродов, а проводящая шина электрически соединена с первым электродом из множества электродов; формируют преобразующий элемент поверх переключающего элемента и проводящей шины через посредство пленки, причем преобразующий элемент включает в себя полупроводниковый слой между двумя электродами, и один электрод из двух электродов электрически соединен со вторым электродом из множества электродов переключающего элемента, а второй электрод отличается от первого электрода; и формируют промежуток между упомянутым одним электродом преобразующего элемента и первым электродом переключающего элемента или между упомянутым одним электродом преобразующего элемента и проводящей шиной путем удаления, по меньшей мере, части пленки.

Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания возможных вариантов осуществления, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1А-1Е представлены виды, которые поясняют возможную компоновку устройства 100 обнаружения в соответствии с первым вариантом осуществления;

на фиг.2А-2С представлены виды, которые поясняют возможный способ изготовления устройства 100 обнаружения в соответствии с первым вариантом осуществления;

на фиг.3А и 3В представлены виды, которые поясняют модификацию устройства 100 обнаружения в соответствии с первым вариантом осуществления;

на фиг.4 представлен вид, который поясняет модификацию устройства 100 обнаружения в соответствии с первым вариантом осуществления;

на фиг.5 представлен вид, который поясняет модификацию устройства 100 обнаружения в соответствии с первым вариантом осуществления;

на фиг.6 представлен вид, который поясняет пример компоновки устройства 600 обнаружения в соответствии со вторым вариантом осуществления;

на фиг.7А-7С представлены виды, которые поясняют возможную компоновку устройства 700 обнаружения в соответствии с третьим вариантом осуществления;

на фиг.8А и 8В представлены виды, которые поясняют возможную компоновку устройства 800 обнаружения в соответствии с четвертым вариантом осуществления;

на фиг.9 представлен вид, который поясняет возможную компоновку устройства 900 обнаружения в соответствии с пятым вариантом осуществления; и

на фиг.10 представлен вид, который поясняет возможную систему обнаружения, включающую в себя устройство обнаружения в соответствии с каждым вариантом осуществления.

Описание вариантов осуществления

Ниже, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут описаны варианты осуществления.

Первый вариант осуществления

Этот вариант осуществления является примером случая, в котором данное изобретение применимо к фотоэлектрическому преобразующему элементу, где используется p-i-n-фотодиод. Пример компоновки устройства 100 обнаружения в соответствии с этим вариантом осуществления будет описан со ссылками на фиг.1A-1E. На фиг.1А представлен вид в плане устройства 100 обнаружения, включающего в себя множество пикселей, причем внимание уделяется одному пикселю. На фиг.1В представлено схематическое сечение, проведенное по линии А-А. На фиг.1С представлено схематическое сечение, проведенное по линии В-В. На фиг.1D представлено схематическое сечение пикселя, проведенное по линии С-С. На фиг.1Е представлено схематическое сечение, проведенное по линии D-D. Из соображений удобства рассмотрения на фиг.1А представлены только конкретные компоненты.

Устройство 100 обнаружения включает в себя транзисторы 109 в качестве переключающих элементов и фотоэлектрические преобразующие элементы 117 в качестве преобразующих элементов. Каждый транзистор 109 сформирован поверх подложки 101 и расположен между соответствующим фотоэлектрическим преобразующим элементом 117 и подложкой 101. Транзистор 109 включает в себя электрод 102 затвора (управляющий электрод), изолирующую пленку 104 затвора, первый полупроводниковый слой 105, электрод 106 истока (один из основных электродов) и электрод 107 стока (другой из основных электродов). Фотоэлектрический преобразующий элемент 117 включает в себя нижний электрод 114 (один электрод), второй полупроводниковый слой 115 p-i-n-типа и верхний электрод 116 (другой электрод). Нижний электрод 114 электрически соединен с электродом 106 истока. Электрод 102 затвора электрически соединен с шиной 103 затвора (управляющей шиной). Электрод 107 стока электрически соединен с сигнальной шиной 108. Верхний электрод 116 электрически соединен с шиной смешения (не показана). Во втором полупроводниковом слое 115 падающий свет преобразуется в заряд. Когда к электроду 102 затвора через посредство шины 103 затвора прикладывается напряжение, в сигнальную шину 108 через транзистор 109 выдается электрический сигнал. Транзистор 109, шина 103 затвора и сигнальная шина 108 находятся в положениях, где они перекрывают фотоэлектрический преобразующий элемент 117. То есть, фотоэлектрический преобразующий элемент 117 находится поверх подложки 101 и располагается поверх шины 103 затвора, сигнальной шины 108 и транзистора 109.

Первая защитная пленка 110 покрывает транзистор 109 за исключением участка, соединенного с нижним электродом 114. Верхняя поверхность второй защитной пленки 112 находится в контакте с нижней поверхностью фотоэлектрического преобразующего элемента 117, за исключением участка, соединенного с транзистором 109. Третья защитная пенка 118 покрывает верхнюю и боковую поверхности фотоэлектрического преобразующего элемента 117. Первая и вторая защитные пленки 110 и 112 находятся в контакте друг с другом вокруг подсоединенного участка между нижним электродом 114 и электродом 106 истока. Вторая и третья защитные пленки 112 и 118 находятся в контакте друг с другом вокруг боковых поверхностей фотоэлектрического преобразующего элемента 117. То есть, транзистор 109 и фотоэлектрический преобразующий элемент 117 заключены в первой, второй и третьей защитных пленках 110, 112 и 118 охватывают.

Между первой защитной пленкой 110 и второй защитной пленкой 112 образован промежуток 120. Промежуток 120 образован главным образом слоем воздуха, но воздух может быть смешан с газом, обычно вырабатываемым в процессе изготовления устройства 100 обнаружения, или промежуток может быть вакуумным. При этой компоновке промежуток 120 в устройстве 100 обнаружения существует, по меньшей мере, в части интервалом между нижним электродом 114 и шиной 103 затвора и между нижним электродом 114 и сигнальной шиной 108. Кроме того, промежуток 120 существует, по меньшей мере, в части интервалов между нижним электродом 114 и электродом 102 затвора и между нижним электродом 114 и электродом 107 стока. То есть, нижний электрод 114 расположен поверх транзистора 109 и сигнальной шины 108 через промежуток 120 между нижним электродом 114 и электродом 107 стока или сигнальной шиной 108. Нижний электрод 114 расположен поверх транзистора 109 и шины 103 затвора через промежуток 120 между нижним электродом 114 и электродом 102 затвора или шиной 103 затвора. Это дает возможность уменьшить паразитные емкости между нижним электродом 114 и электродами транзистора 109 (электродами затвора и стока на фиг.1A-1E) и между нижним электродом 114 и проводящими шинами (шиной затвора и сигнальной шиной на фиг.1A-1E).

Далее, со ссылками на фиг.2А-2С, будет описан пример способа изготовления устройства 100 обнаружения в соответствии с этим вариантом осуществления. Хотя фиг.2А-2С поясняют этапы изготовления применительно к схематическому сечению, проведенному вдоль линии А-А, показанной на фиг.1А, на тех же этапах изготавливаются и другие пиксели.

Прежде всего, как показано на фиг.2А, на подложке 101 осаждают тонкую металлическую пленку и формируют на ней рисунок способом фотолитографии или аналогичным способом, чтобы сформировать электрод 102 затвора и шину 103 затвора. Подложку 101 формируют, например, из стекла, а тонкую металлическую пленку формируют, например, из Al. После этого, на электрод 102 затвора формируют изолирующую пленку затвора способом плазменно-химического осаждения из паровой фазы (ПХОПФ) или аналогичным способом. Эту изолирующую пленку 104 затвора формируют, например, из нитрида кремния. После этого формируют первый полупроводниковый слой 105, покрывающий электрод 102 затвора, способом ПХОПФ или аналогичным способом. Первый полупроводниковый слой формируют, например, из аморфного кремния. Затем на первом полупроводниковом слое 105 осаждают тонкую металлическую пленку и формируют на ней рисунок способом фотолитографии или аналогичным способом, чтобы сформировать электрод 106 истока, электрод 107 стока и сигнальную шину 108. Посредством вышеописанного процесса и формируется транзистор 109.

После этого на электроде 106 истока, электроде 107 стока и сигнальной шине 108 осаждают первую защитную пленку 110 способом ПХОПФ или аналогичным способом. Первую защитную пленку 110 формируют, например, из нитрида кремния. Толщина первой защитной пленки 110 может составлять, например, 300 нм или более. На первой защитной пленке 110 формируют межслойную изолирующую пленку 111, нанося ее как покрытие, полученное способом распыления, или покрытие, полученное способом центрифугирования. С помощью этого процесса формируют межслойную изолирующую пленку 111, покрывающую шину 103 затвора, сигнальную шину 108 и транзистор 109. Межслойную изолирующую пленку 111 формируют из органической смолы, такой, как акриловая смола, которая имеет температуру теплостойкости 200°C. Толщина межслойной изолирующей пленки 111 может составлять, например, 300 нм или более. Толщина межслойной изолирующей пленки 111 может составлять, например, 10 мкм или менее, либо 6 мкм или менее. После этого на межслойной изолирующей пленке формируют рисунок, раскрывая часть первой защитной пленки 110 на электроде 106 истока. Поскольку первую защитную пленку 110 и межслойную изолирующую пленку 111 формируют из разных материалов, можно удалять лишь часть межслойной изолирующей пленки 111 на первой защитной пленке 110, не удаляя первую защитную пленку 110. Затем на оставшейся структуре осаждают вторую защитную пленку 112. Вторую защитную пленку 112 формируют, например, из нитрида кремния. Толщина второй защитной пленки 112 может составлять, например, 100 нм или более. В результате, первая защитная пленка 110 вступает в контакт со второй защитной пленкой 112 поверх электрода 106 истока. После этого часть электрода 106 истока раскрывают, формируя сплошной рисунок в части области 121, где первая защитная пленка 110 находится в контакте со второй защитной пленкой 112. Это приводит к формированию контактного отверстия 113. Поскольку первую защитную пленку 110 и вторую защитную пленку 112 формируют из одного и того же материала, можно формировать сплошной рисунок на этих пленках. Это формирование рисунка осуществляют, оставляя внешний наружной участок области 121, где первая защитная пленка 110 находится в контакте со второй защитной пленкой 112. Это оставляет часть области 121, где первая защитная пленка 110 находится в контакте со второй защитной пленкой 112, вокруг контактного отверстия 113. То есть, межслойная изолирующая пленка 111 оказывается «упакованной» вокруг контактного отверстия 113.

После этого, как показано на фиг.2В, на второй защитной пленке 112 и контактном отверстии 113 осаждают тонкую металлическую пленку методом способом напыления или аналогичным способом и формируют рисунок способом фотолитографии или аналогичным способом, чтобы сформировать нижний электрод 114. Это формирование рисунка приводит к формированию нижнего электрода 114, разделенного для каждого пикселя устройства 100 обнаружения. В результате раскрывается часть второй защитной ленки 112 между нижним электродом 114 одного пикселя и нижним электродом соседнего пикселя. После этого способом ПХОПФ или аналогичным способом формируют второй полупроводниковый слой 115 p-n-p-типа, так что нижний электрод 114 оказывается изнутри от него. Если охват ступеньки применительно к нижнему электроду 114 оказывается хорошим, то второй полупроводниковый слой 115 может выступать от нижнего электрода 114. Кроме того, на втором полупроводниковом слое 115 осаждают тонкую металлическую пленку способом напыления или аналогичным способом и формируют на ней рисунок, чтобы второй полупроводниковый слой 115 оказался изнутри от нее, тем самым формируя верхний электрод 116. Посредством вышеописанного процесса и формируется фотоэлектрический преобразующий элемент 117. После этого, на фотоэлектрическом преобразующем элементе 117 осаждают третью защитную пленку 118 способом напыления или аналогичным способом. Третью защитную пленку 118 формируют, например, из нитрида кремния. Толщина третьей защитной пленки 118 может составлять, например, 500 нм или более. В результате, вторая защитная пленка 112 оказывается в контакте с третьей защитной пленкой 118 между соседними пикселями. То есть, в этой структуре межслойная изолирующая пленка 111 «упакована» между ними.

Как показано на фиг.2С, межслойная изолирующая пленка 111 раскрыта путем формирования сплошного рисунка в части области 122, где вторая защитная пленка 112 находится в контакте с третьей защитной пленкой 118. Поскольку вторую защитную пленку 112 и третью защитную пленку 118 формируют из одного и того же материала, появляется возможность формирования сплошного рисунка на этих защитных пленках. Это формирование рисунка осуществляют, оставляя внешний наружной участок области 122, где вторая защитная пленка 112 находится в контакте с третьей защитной пленкой 118. Это оставляет часть области 122, где вторая защитная пленка 112 находится в контакте с третьей защитной пленкой 118, вокруг боковых поверхностей фотоэлектрического преобразующего элемента 117. После этого межслойную изолирующую пленку 113 удаляют, проводя изотропное травление, такое как сухое травление, на раскрытой межслойной изолирующей пленке 111 и тем самым формируя промежуток 120. Посредством вышеописанного процесса и изготавливают устройство 100 обнаружения в соответствии с этим вариантом осуществления. При сухом травлении межслойной изолирующей пленки 111 используют, например, O₂. При сухом травлении на каждой защитной пленке используют, например, газ на основе фтора, такой, как CF₄+O₂. Травильный газ выбирают в соответствии со скоростью травления, необходимой для формирования каждой пленки, и необходимой формой каждой пленки после травления.

В соответствии с устройством 100 обнаружения согласно этому варианту осуществления уменьшается паразитная емкость между фотоэлектрическим преобразующим элементом 117 и транзистором 109. Кроме того, уменьшается паразитная емкость между фотоэлектрическим преобразующим элементом 117, шиной затвора и сигнальной шиной.

Устройство 100 обнаружения в соответствии с этим вариантом осуществления может иметь следующие компоновки. В качестве модификаций будут описаны устройство 300 обнаружения, показанное на фиг.3А и 3B, и устройство 400 обнаружения, показанное на фиг.4. Те же позиции обозначают те же части, что и в устройстве 100 обнаружения, описанном со ссылками на фиг.1А-1Е, а их описание будет опущено.

В устройстве 300 обнаружения, показанном на фиг.3А и 3B, межслойная изолирующая пленка 111 удалена не полностью, а оставлена ее часть. Обращаясь к фиг.3А, отмечаем. что травление заканчивается, когда, по меньшей мере, в части интервалов между нижним электродом 114 и электродом 103 затвора и между нижним электродом 114 и сигнальной шиной 108 образуется промежуток 120. Это дает возможность уменьшить паразитную емкость с шиной 103 затвора и сигнальной шиной 108 и сделать межслойную изолирующую пленку 111, оставленную без удаления, опорой для фотоэлектрического преобразующего элемента 117. Обращаясь к фиг.3В, отмечаем, что травление заканчивается, когда, по меньшей мере, в части интервалов между нижним электродом 114 и электродом 103 затвора, между нижним электродом 114 и каналом тонкопленочного транзистора (ТПТ), а также между нижним электродом 114 и сигнальной шиной 108 образуется промежуток 120. Это дает возможность уменьшить паразитную емкость с шиной 103 затвора, каналом ТПТ и сигнальной шиной 108 и сделать межслойную изолирующую пленку 111, оставленную без удаления, опорой для фотоэлектрического преобразующего элемента 117.

В устройстве 400 обнаружения не используется вторая защитная пленка 112. То есть, нижний электрод 114 находится в контакте с промежутком 120. Это может упростить процесс изготовления. Нижний электрод 114 устройства 400 обнаружения может быть сформирован из материала, стабильного в окружающей среде. Например, нижний электрод 114 формируют из оксида индия-олова (ITO). Кроме того, устройству 400 обнаружения также можно придать конфигурацию, обеспечивающую оставление части межслойной изолирующей пленки 111, описанный со ссылками на фиг.3А и 3В.

Подобно устройству 500 обнаружения, показанному на фиг.5, в каждом варианте осуществления возможна укладка стопой сцинтилляционного слоя на фотоэлектрическом преобразующем элементе 117 каждого пикселя. В случае CsI, легированного Tl, на фотоэлектрическом преобразующем элементе 117 осаждают столбчатый кристалл 501. Четвертая защитная пленка 502 покрывает столбчатый кристалл.

Хотя выше описан способ образования промежутка 120 путем удаления межслойной изолирующей пленки 111, данное изобретение этим не ограничивается. Можно использовать пленку любого типа, например проводящую пленку, в той мере, в какой ее можно избирательно удалять после формирования фотоэлектрического преобразующего элемента 117. Например, можно использовать проводящую пленку в структуре, в которой эта пленка «упакована» первой и второй защитными пленками 110 и 112 вокруг контактного отверстия 113. Кроме того, можно удалять проводящую пленку между нижним электродом 114 и электродом 102 затвора, шиной 103 затвора, электродом 107 стока, сигнальной шиной 108 и каналом. И наоборот, можно оставлять проводящую пленку между электродом стока и нижним электродом 114. С учетом простоты процесса, паразитной емкости и механического напряжения во всем устройстве, можно выбрать межслойную изолирующую пленку, в которой применяется органическая смола.

Второй вариант осуществления

Этот вариант осуществления является примером случая, в котором данное изобретение применимо к фотоэлектрическому преобразующему элементу, в качестве которого фотоэлектрический преобразующий элемент типа структуры «металл - диэлектрик - полупроводник» (МДП-структуры). Пример компоновки устройства 600 обнаружения в соответствии с этим вариантом осуществления будет описан со ссылками на фиг.6. Фиг.6 соответствует фиг.1В, описанной в связи с первым вариантом осуществления. Те же позиции обозначают те же части, а их описание будет опущено.

Фотоэлектрический преобразующий элемент 604 типа МДП-структуры включает в себя нижний электрод 601, изолирующий слой 602 и второй полупроводниковый слой 603. Нижний электрод 601 контактирует с электродом 106 стока. Электрический сигнал, преобразованный фотоэлектрическим преобразующим элементом 604 типа МДП-структуры, выдается в сигнальную шину 108 через транзистор 109. Изолирующий слой 602 контактирует с третьей защитной пленкой 118 вокруг боковых поверхностей второго полупроводникового слоя 603.

В этом варианте осуществления тоже существует промежуток 120, по меньшей мере, в части интервалов между нижним электродом 601 и шиной 103 затвора и между нижним электродом 601 и сигнальной шиной 108. Кроме того, промежуток 120 существует, по меньшей мере, в части интервалов между нижним электродом 601 и электродом 102 затвора и между нижним электродом 601 и электродом 107 стока. Это дает возможность уменьшить паразитные емкости между нижним электродом 601 и электродами транзистора 109 и между нижним электродом 601 и проводящими шинами.

Кроме того, каждая модификация, описанная в первом варианте осуществления, применима к устройству 600 обнаружения, описанному во втором варианте осуществления.

Третий вариант осуществления

Теперь, со ссылками на фиг.7А-7С, будет описан пример компоновки устройства 700 обнаружения в соответствии с этим вариантом осуществления, которое включает в себя множество пикселей, каждый из которых включает в себя фотоэлектрическим преобразующим элементом 604 типа МДП-структуры в качестве фотоэлектрического преобразующего элемента и транзистор в качестве переключающего элемента. Каждый пиксель на фиг.7А-7С соответствует пикселю на фиг.6, описанной в связи со вторым вариантом осуществления. Те же позиции обозначают те же части, а их описание будет опущено. Расположение шины 103 затвора и сигнальной шины 108 является таким же, как показанное на фиг.1А.

На фиг.7А представлен вид в плане согласно этому варианту осуществления. На фиг.7В представлено сечение, проведенное по линии E-E, показанной на фиг.7A. На фиг.7С представлено сечение, проведенное по линии F-F, показанной на фиг.7A. На фиг.7А в качестве примера множества пикселей показана группа пикселей 3×3. Отметим, что на практике предусматриваются компоновки из многих пикселей, например 2000×2000 пикселей.

Как показано на фиг.7А и 7В, фотоэлектрический преобразующий элемент каждого пикселя частично связан с другими пикселями, а изолирующие слои 602 и полупроводниковые слои 603 частично простираются по множеству пикселей. Третья защитная пленка 118 покрывает все пиксели множества. С помощью вышеописанной структуры повышается механическая прочность устройства обнаружения в соответствии с этим вариантом осуществления, а значит, повышается и надежность.

В этом варианте осуществления промежуток 120 также существует, по меньшей мере, в части интервалов между нижним электродом 601 и шиной 103 затвора и между нижним электродом 601 и сигнальной шиной 108. Кроме того, промежуток 120 существует, по меньшей мере, в части интервалов между нижним электродом 601 и электродом 102 затвора и между нижним электродом 601 и электродом 107 стока. Это дает возможность уменьшить паразитные емкости между нижним электродом 601 и электродами транзистора 109 и между нижним электродом 601 и проводящими шинами.

Кроме того, каждая модификация, описанная в первом варианте осуществления, применима к устройству 700 обнаружения, описанному в третьем варианте осуществления.

Четвертый вариант осуществления

Этот вариант осуществления является модификацией устройства обнаружения в соответствии с третьим вариантом осуществления. Теперь, со ссылками на фиг.8А и 8С, будет описан пример компоновки устройства 800 обнаружения в соответствии с этим вариантом осуществления, которое включает в себя множество пикселей, каждый из которых включает в себя фотоэлектрический преобразующий элемент типа МДП-структуры в качестве фотоэлектрического преобразующего элемента и транзистор в качестве переключающего элемента. На фиг.8А представлено сечение, проведенное по линии E-E, показанной на фиг.7A. На фиг.8В представлено сечение, проведенное по линии G-G, показанной на фиг.7A.

Как показано на фиг.8А и 8В, сигнальная шина 108 расположена в промежутке 120 между фотоэлектрическим преобразующим элементом и транзистором 109 и имеет опорный участок, соединенный с проводящим участком 801, частично выступающим из транзистора 109. Промежуток 120 существует, по меньшей мере, в части каждого из интервалов между нижним электродом 601, шиной 103 затвора и сигнальной шиной 108. Промежуток 120 также существует, по меньшей мере, в части интервалов между нижним электродом 601 и электродом 102 затвора и между нижним электродом 601 и электродом 107 стока. Это дает возможность уменьшить паразитные емкости между нижним электродом 601 и электродами транзистора 109 и между нижним электродом 601 и проводящими шинами. Это может уменьшить и паразитные емкости между проводящими шинами, т.е. шиной 103 затвора и сигнальной шиной 108.

Ниже приводится описание процесса соединения транзистора с фотоэлектрическим преобразующим элементом при осуществлении способа изготовления устройства 800 обнаружения, который отличается от вышеописанного способа изготовления. После формирования транзистора 109 формируют первую защитную пленку 110 и формируют первую межслойную изолирующую пленку (не показана). В первой защитной пленке 110 и первой межслойной изолирующей пленке формируют контактное отверстие. Формируют проводящий участок для соединения сигнальной шины 108, нижнего электрода фотоэлектрического преобразующего элемента и транзистора 109. На первой межслойной изолирующей пленке и проводящем участке формируют вторую межслойную изолирующую пленку (не показана). Во вторую межслойной изолирующей пленке формируют контактное отверстие. Как показано на фиг.8А и 8В, тот процесс приводит к формированию двухуровневых контактных участков для соединения транзистора с фотоэлектрическим преобразующим элементом.

Кроме того, третья защитная пленка 118, покрывающая фотоэлектрический преобразующий элемент, повышает надежность. Размещая вторую защитную пленку 112 на стороне транзистора 109 нижнего электрода 601, можно дополнительно повысить надежность. В качестве фотоэлектрического преобразующего элемента можно использовать фотоэлектрический преобразующий элемент МДП-типа или p-i-n-типа.

Каждая модификация, описанная в первом варианте осуществления, применима к устройству 800 обнаружения, описанному в четвертом варианте осуществления.

Пятый вариант осуществления

В этом варианте осуществления устройство обнаружения имеет конфигурацию, обеспечивающую протяженность каждого фотоэлектрического преобразующего элемента в направлении размещения шины смешения, что дополнительно повышает механическую прочность и уменьшает электрическое сопротивление шины смещения.

На фиг.9 представлен вид в плане устройства 900 обнаружения, включающего в себя - в качестве примера группу пикселей 3×3, в которых каждый фотоэлектрический преобразующий элемент простирается в направлении размещения шины 701 смешения. В случае фотоэлектрического преобразующего элемента МДП-типа, полупроводниковый слой и верхний электрод 116 простираются в направлении размещения шины 701 смешения. Хотя это и не показано, третья защитная пленка простирается аналогичным образом.

Эта структура может повысить механическую прочность за счет связи соответствующих пикселей и уменьшить электрическое сопротивление каждой шины смещения. Уменьшая электрическое сопротивление каждой шины смещения, можно увеличить скорость возбуждения устройства обнаружения, тем самым повышая качество изображения.

Каждая модификация, описанная в первом варианте осуществления, применима к устройству 900 обнаружения, описанному в пятом варианте осуществления.

Другие варианты осуществления

На фиг.10 представлен вид, иллюстрирующий пример применения устройства обнаружения в соответствии с данным изобретением к рентгеновской диагностической системе (системе обнаружения излучения) для обнаружения излучения. Рентгеновский луч 6060 в качестве излучения, генерируемого рентгеновской трубкой 6050 (источником излучения), передается через участок грудной клетки обследуемого субъекта или пациента 6061 и ударяется об устройство 6040 обнаружения, полученное путем размещения сцинтиллятора, включающего в себя столбчатый кристалл 501, на устройстве обнаружения согласно данному изобретению. В этом случае преобразующее устройство обнаружения, имеющее сцинтиллятор, расположенный на нем, образует устройство обнаружения, предназначенное для обнаружения излучения. Этот падающий рентгеновский луч включает в себя информацию о внутренностях тела пациента 6061. Сцинтиллятор испускает свет в ответ на падение рентгеновских лучей и осуществляет фотоэлектрическое преобразование этого света, чтобы таким образом получить электрическую информацию. Эта информация преобразуется в электрический сигнал. Процессор 6070 изображений - в качестве блока обработки сигналов - осуществляет обработку изображений согласно упомянутой информации. Оператор может наблюдать информацию на дисплее 6080 в качестве блока отображения в зале управления. Отметим, что система обнаружения излучения включает в себя, по меньшей мере, устройство обнаружения и блок обработки сигналов, предназначенный для обработки сигнала, поступающего из устройства обнаружения.

Эту информацию можно передавать в удаленное место с помощью средства передачи информации, такого как телефонная линия 6090 или аналогичное средство. Дисплей 6081, служащий в качестве блока отображения в кабинете врача в другом месте, может отображать упомянутую информацию. В альтернативном варианте, информацию может хранить средство записи, такое как оптический диск. Это позволяет врачу, находящемуся в удаленном месте, проводить диагностику. Кроме того, пленочный процессор 6100 в качестве средства записи может регистрировать информацию на пленке 6110 как носителе записи.

В вышеуказанном описании приведены примеры устройства обнаружения, в котором в качестве преобразующих элементов используются фотоэлектрические преобразующие элементы, и устройства обнаружения, предназначенного для обнаружения излучения, в котором используются блоки, каждый из которых включает в себя фотоэлектрический преобразующий элемент в качестве преобразующего элемента и сцинтиллятор. Однако данное изобретение этим не ограничивается. В устройстве обнаружения, предназначенном для обнаружения излучения, возможно использование преобразующих элементов, которые осуществляют прямое преобразование излучения в заряд. Каждый преобразующий элемент для прямого преобразования излучения в заряд может быть сформирован путем использования второго полупроводникового слоя для преобразования падающего излучения в заряд вместо второго полупроводникового слоя 115 или второго полупроводникового слоя 603, который преобразует падающий свет в заряд.

Хотя данное изобретение описано со ссылками на возможные варианты его осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается описанными возможными вариантами осуществления. Объем притязаний нижеследующей формулы изобретения следует толковать в самом широком смысле как охватывающий все такие модификации, эквивалентные конструкции и функции.

Предложено устройство обнаружения, предназначенное для обнаружения излучения, содержащее: подложку; переключающий элемент, расположенный поверх подложки и включающий в себя множество электродов; проводящую шину, расположенную поверх подложки и электрически соединенную с первым электродом из множества электродов переключающего элемента; и преобразующий элемент, включающий в себя полупроводниковый слой, расположенный поверх переключающего элемента и проводящей шины и расположенный между двумя электродами, причем один электрод из двух электродов электрически соединен со вторым электродом из множества электродов переключающего элемента. Упомянутый один электрод преобразующего элемента расположен поверх переключающего элемента и проводящей шины через промежуток, образованный между упомянутым одним электродом и первым электродом переключающего элемента, или между упомянутым одним электродом и проводящей шиной, при этом промежуток сформирован путем удаления пленки, покрывающей проводящую шину и переключающий элемент. Также предложены система обнаружения, содержащая описанное выше устройство обнаружения и способ изготовления устройства обнаружения. Изобретение обеспечивает снижение паразитных емкостей между преобразующими элементами и переключающими элементами или проводящими шинами. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство обнаружения, содержащее
подложку,
переключающий элемент, расположенный поверх подложки и включающий в себя множество электродов,
проводящую шину, расположенную поверх подложки и электрически соединенную с первым электродом из множества электродов переключающего элемента, и
преобразующий элемент, включающий в себя полупроводниковый слой, расположенный поверх переключающего элемента и проводящей шины и расположенный между двумя электродами, причем один электрод из двух электродов электрически соединен со вторым электродом из множества электродов переключающего элемента, а второй электрод отличается от первого электрода,
причем упомянутый один электрод преобразующего элемента расположен поверх переключающего элемента и проводящей шины через промежуток, образованный между упомянутым одним электродом и первым электродом переключающего элемента или между упомянутым одним электродом и проводящей шиной, и
при этом промежуток сформирован путем удаления пленки, покрывающей проводящую шину и переключающий элемент.

2. Устройство по п.1, в котором пленка включает в себя межслойную изолирующую пленку.

3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее первую защитную пленку, расположенную между промежутком и проводящей шиной, вторую защитную пленку, расположенную между упомянутым одним электродом преобразующего элемента и промежутком, и третью защитную пленку, расположенную так, что она покрывает верхнюю поверхность и боковую поверхность преобразующего элемента,
причем вторая защитная пленка и третья защитная пленка находятся в контакте друг с другом вокруг боковой поверхности преобразующего элемента.

4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее первую защитную пленку, расположенную между промежутком и проводящей шиной, причем упомянутый один электрод преобразующего элемента находится в контакте с промежутком и сформирован из оксида индия-олова (ITO).

5. Устройство по п.1, в котором преобразующий элемент включает в себя фотоэлектрический преобразующий элемент p-i-n-типа или МДП-типа.

6. Устройство по п.5, в котором преобразующий элемент включает в себя сцинтиллятор, расположенный поверх фотоэлектрического преобразующего элемента.

7. Устройство по п.1, в котором переключающий элемент содержит транзистор, первый электрод переключающего элемента содержит управляющий электрод, а проводящая шина содержит управляющую шину.

8. Устройство по п.1, в котором переключающий элемент содержит транзистор, первый электрод переключающего элемента содержит один из основных электродов транзистора, а проводящая шина содержит сигнальную шину.

9. Система обнаружения, содержащая
устройство обнаружения по п.1 и
блок обработки сигналов, выполненный с возможностью обработки сигнала, получаемого устройством обнаружения.

10. Способ изготовления устройства обнаружения, содержащий этапы, на которых:
формируют пленку, покрывающую переключающий элемент, и проводящую шину, расположенные поверх подложки, причем переключающий элемент включает в себя множество электродов, а проводящая шина электрически соединена с первым электродом из множества электродов,
формируют преобразующий элемент поверх переключающего элемента и проводящей шины через посредство пленки, причем преобразующий элемент включает в себя полупроводниковый слой между двумя электродами, и один электрод из двух электродов электрически соединен со вторым электродом из множества электродов переключающего элемента, а второй электрод отличается от первого электрода, и
формируют промежуток между упомянутым одним электродом преобразующего элемента и первым электродом переключающего элемента или между упомянутым одним электродом преобразующего элемента и проводящей шиной путем удаления, по меньшей мере, части пленки.