Brevet FR2843488A1 — publié le 20040213

CONTEXTE DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne une structure de 5 dispositif de commutation pour un capteur à rayons X utilisé dans un panneau d'imagerie numérique à rayons X pour montrer une image par rayons X du corps humain, et plus particulièrement une structure qui empêche la distorsion des caractéristiques de transistor à couches 10 minces qui est causée par un champ électrique formé sur la surface d'une couche protectrice prévue sur le transistor, ainsi qu'un procédé pour fabriquer le transistor à couches minces. 2. Description de l'art antérieur En règle générale, un dispositif d'imagerie numérique à rayons X utilise un panneau dans lequel sont formés des groupements de transistors à couches minces. Le brevet U.S. n 5.895.936 divulgue une structure de 20 transistor à couches minces qui est formée dans un panneau de transistors à couches minces utilisé dans un dispositif d'imagerie à rayons X. La structure de transistor à couches minces de la technologie connue est représentée sur la vue de dessus de 25 la figure 1 et sur une coupe transversale de la figure 2, réalisée suivant la ligne A-A' de la figure 1. Le transistor à couches minces 12 qui est formé sur un substrat transparent 1 comprend une électrode de grille 3, une couche semiconductrice 5 que l'on forme en intercalant 30 une couche isolante 4 sur ladite électrode de grille et qui a la forme d'un îlot, ainsi qu'une source 6a et un drain 6b qui sont formés dans la zone des deux extrémités de la couche semi-conductrice. Une électrode pixel 7 est reliée au drain 6b du 35 transistor à couches minces, et une première couche isolante protectrice 8 est posée sur l'électrode pixel pour former une électrode pixel supplémentaire 9b. Un trou de contact est formé dans la première couche isolante protectrice 8, et une borne de connexion formée d'une seule pièce avec l'électrode pixel supplémentaire 9b réalise un contact électrique avec l'électrode pixel. Plus spécialement, l'électrode pixel supplémentaire 9b a une forme annulaire le long de la partie du bord de l'électrode pixel 7, comme le montre la zone hachurée sur la figure 1, et une partie de ladite électrode pixel supplémentaire 9b forme un blindage pour la zone du 10 transistor à couches minces. Une couche photoconductrice 10 composée de sélénium et présentant une épaisseur prédéterminée est prévue sur l'électrode pixel, et une électrode commune 11 est prévue sur la couche photoconductrice. Par ailleurs, une électrode de capacité de mémoire 2 est prévue sur la partie inférieure de l'électrode pixel, qui est reliée à un fil de terre (non représenté). Le transistor à couches minces 12 est couvert par l'électrode pixel supplémentaire 9b pour empêcher qu'un 20 champ électrique élevé influe sur ledit transistor quand une tension élevée est appliquée à l'électrode commune 11. Quand on relie une partie de l'électrode pixel supplémentaire 9b à l'électrode pixel 7 en posant la première couche isolante protectrice 8, une couche isolante 25 organique telle qu'une couche de BCB, une couche acrylique à constante diélectrique basse est utilisée comme première isolation protectrice pour empêcher le champ électrique élevé d'influer sur le transistor à couches minces. Toutefois, dans les cas o la première couche isolante 30 protectrice 8 est formée à l'aide de la couche isolante organique, étant donné que la propriété d'adhérence entre la couche isolante organique et l'électrode pixel supplémentaire n'est pas bonne, cela entraine la séparation de la couche qui constitue l'électrode pixel supplémentaire 35 et une moins bonne qualité des motifs, ce qui réduit nettement le rendement de la fabrication. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a été conçue pour résoudre le problème mentionné précédemment, et elle a donc pour but de 5 proposer une structure qui empêche la distorsion des caractéristiques de transistor à couches minces qui est causée par un champ électrique élevé formé sur la surface d'une couche protectrice prévue sur ledit transistor, ainsi qu'un procédé pour fabriquer le transistor à couches 10 minces. Ce but est atteint avec un dispositif de commutation d'un capteur à rayons X, grâce au fait qu'il comprend un transistor à couches minces prévu sur -un substrat transparent, une première couche isolante qui couvre ledit 15 transistor, des électrodes de capacité de mémoire qui sont reliées à un fil de terre sur une partie inférieure de la première couche isolante protectrice, une seconde couche isolante protectrice qui couvre les électrodes de capacité de mémoire formées sur la première couche isolante 20 protectrice, et une électrode pixel qui est reliée à une borne du transistor sur la seconde couche isolante protectrice, une partie au moins des électrodes de capacité de mémoire blindant la zone du transistor. Selon l'invention, le fil de terre est relié par un 25 trou de contact qui est formé sur une partie inférieure de la première couche isolante protectrice et qui traverse celle-ci. L'invention prévoit que l'électrode pixel soit reliée à une borne du transistor à couches minces grâce à un trou de 30 contact qui traverse la première couche isolante protectrice et la seconde couche isolante protectrice. La première couche isolante protectrice et la seconde couche isolante protectrice se composent d'une couche isolante inorganique. En ce qui concerne le procédé de fabrication, le but de l'invention est atteint avec un procédé pour fabriquer un dispositif de commutation d'un capteur à rayons X, grâce au fait qu'il consiste à former un transistor à couches minces et un fil de terre sur un substrat transparent; à former une première couche isolante protectrice qui couvre ledit transistor et le fil de terre; à former un premier trou de 5 contact sur la section de fil de terre, et à former suivant un certain motif des électrodes de capacité de mémoire reliées au fil de terre sur la première couche isolante protectrice; à former une seconde couche isolante protectrice sur la première couche isolante protectrice 10 grâce au motif défini par les électrodes de capacité de mémoire; et à former un second trou de contact sur une partie de borne du transistor et à former une électrode pixel reliée à une borne du transistor sur la seconde couche isolante protectrice. Selon l'invention, le trou de contact est formé de telle sorte qu'une partie d'une borne soit en même temps exposée lorsque le premier trou de contact est formé, et que l'électrode pixel réalise un contact avec une borne du transistor grâce au trou de contact et au second trou de 20 contact. D'une manière avantageuse, une partie des électrodes de capacité de mémoire blindent la zone du transistor à couches minces. La première couche isolante protectrice et la seconde 25 couche isolante protectrice se composent d'une couche isolante inorganique. DESCRIPTION SUCCINCTE DES DESSINS Les buts et avantages de la présente invention qui ont été présentés précédemment, et d'autres encore, ressortiront clairement de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation de celle-ci, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue de dessus d'un transistor à couches minces utilisé comme dispositif de commutation d'un capteur à rayons X classique, la figure 2 est une coupe transversale réalisée suivant la ligne A-A' de la figure 1, la figure 3 est une vue de dessus d'un transistor à couches minces utilisé comme dispositif de commutation pour un capteur à rayons X selon la présente invention, la figure 4 est une coupe transversale réalisée suivant la ligne B-B' de la figure 4, les figures 5a à 5c sont des coupes transversales qui illustrent un procédé pour fabriquer le transistor à 10 couches minces d'un capteur à rayons X de la présente invention, la figure 6a est un graphique qui montre les caractéristiques de transfert d'un transistor à couches minces standard, la figure 6b est un graphique qui montre les caractéristiques de transfert d'un transistor à couches minces dans une structure qui couvre le transistor à couches minces avec une électrode pixel classique, et la figure 6c est un graphique qui montre les 20 caractéristiques du transistor à couches minces de la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE On va maintenant décrire en détail le procédé de fabrication, la structure et le fonctionnement d'un transistor à couches minces d'un capteur à rayons X de la présente invention, en référence aux figures 3 à 6. Selon le procédé de fabrication du transistor à 30 couches minces du capteur à rayons X de la présente invention, une électrode de grille 103 composée de couches métalliques par exemple en Cr et Al est posée suivant un certain motif sur un substrat transparent 101 comme on l'a représenté sur les figures 3 à 5. Une couche isolante de 35 grille 104 composée d'une couche isolante inorganique de SiNx, Si02 et SiON est formée de manière à couvrir l'électrode de grille 103. Une couche semi-conductrice 105, par exemple une couche de Si amorphe, est formée sur une couche isolante de grille d'une section d'électrode de grille de manière à avoir la forme d'un îlot. Une source 106a et un drain 106b composés par exemple de couches de 5 métal en Cr et/ou Al sont formés de manière à être reliés aux deux extrémités de la couche semi-conductrice 105. On forme la source 106a et le drain 106b en même temps qu'on forme le motif d'une ligne de bus de données 106. On forme en même temps le motif d'un fil de terre 102 sur la zone 10 dans laquelle est formée une électrode pixel. Par conséquent, le fil de terre 102 est disposé sur la couche isolante de grille 104 de manière à être parallèle à la ligne de bus de données. Puis une première couche isolante protectrice 108 15 composée d'une couche isolante inorganique de SiNx, SiO2 et SiON est formée sur un substrat transparent dans lequel sont formés un dispositif de commutation et un fil de terre 102. Un trou de contact est formé sur la première couche isolante protectrice 108 de telle sorte qu'un drain 106b du 20 transistor à couches minces et une partie du fil de terre 102 soient exposés. On pose suivant un certain motif une couche d'oxyde d'étain dopé à l'indium, ce qui forme des électrodes de capacité de mémoire 109a et 109c, l'électrode de capacité 109b étant tracée de manière à blinder la zone 25 du transistor à couches minces 112. La couche d'oxyde d'étain dopée à l'indium 109b qui réalise un contact avec la section de drain du transistor 112 est tracée de manière à être séparée de l'oxyde d'étain dopé à l'indium qui forme les électrodes de capacité 109a et 109c, et elle fonctionne 30 comme une borne de connexion d'une électrode pixel 107. Puis, comme le montre la figure 5c, une seconde couche isolante protectrice 115 composée d'une couche isolante inorganique de SiNx, SiO2 et SiON est formée sur un substrat dans lequel sont formées les électrodes de 35 capacité 109a et 109c et la borne de connexion 109b de l'électrode pixel 107. Un trou de contact est formé dans la seconde couche isolante protectrice 115 de telle sorte que la borne de connexion 109b qui réalise un contact avec le drain 106b du transistor 112 soit exposée, et on pose l'oxyde d'étain dopé à l'indium par-dessus suivant un certain motif, pour former une électrode pixel. On obtient 5 en effet une forme carrée pour l'électrode pixel 107 et les électrodes 109a et 109c en intercalant la seconde couche isolante protectrice 115, et l'électrode de capacité reliée au fil de terre 102 blinde en même temps la zone de transistor à couches minces. Avec le transistor à couches minces et l'électrode pixel présentant la structure mentionnée précédemment, même si on utilise une couche isolante inorganique comme seconde couche isolante protectrice à la -place de la couche isolante organique, les caractéristiques du transistor ne 15 sont pas déformées sérieusement, comme le montre la figure 6c, et les avantages de la couche isolante inorganique peuvent être utilisés dans la structure de transistor à couches minces de la présente invention. En conséquence, la couche photoconductrice 110 en 20 sélénium est formée sur le substrat dans lequel l'électrode pixel 107 est formée comme le montre la figure 4, et une électrode commune 111 est formée sur la couche conductrice optique. Les caractéristiques de transfert du transistor à 25 couches minces de l'invention sont similaires indépendamment de la couche isolante protectrice qui constitue la couche isolante organique ou la couche isolante inorganique, comme le montre la figure 6c, et elles présentent une bonne courbe par rapport aux 30 caractéristiques de transfert idéales de transistor à couches minces de la figure 6a. D'autre part, dans le transistor à couches minces classique dans lequel on utilise une couche isolante inorganique comme couche isolante protectrice et ledit 35 transistor est couvert par l'électrode pixel, les caractéristiques du transistor sont sérieusement déformées par rapport à celles du transistor à couches minces qui utilise la couche isolante organique comme couche isolante protectrice. Selon la présente invention, grâce au fait qu'on pose la première couche isolante protectrice composée de la 5 couche isolante inorganique, l'électrode de capacité de mémoire reliée au fil de terre 102 blinde la zone du transistor à couches minces. Par conséquent, le transistor à couches minces est protégé efficacement du champ électrique élevé provoqué par l'accumulation de charge ou 10 par la tension élevée appliquée à l'électrode commune 11. De plus, même quand la tension de l'électrode pixel augmente, la tension n'influe pas sur le transistor à couches minces. En outre, étant donné que les première et seconde 15 couches isolantes peuvent être constituées par un diélectrique inorganique, le rendement de fabrication de la série de transistors à couches minces est plus élevé. Bien que la description précédente ait porté sur un mode de réalisation préféré de la présente invention, il est 20 entendu que celle-ci ne se limite pas à l'exemple décrit, mais que l'homme de l'art pourra lui apporter différents changements et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation d'un capteur à rayons X, caractérisé en ce qu'il comprend un transistor à couches minces (112) prévu sur un substrat transparent (101), une 5 première couche isolante protectrice (108) recouvrant ledit transistor (112), des électrodes de capacité de mémoire (109a, 109c) reliées à un fil de terre (102) et situées sur la première couche isolante protectrice (108), une seconde couche isolante protectrice (115) recouvrant les électrodes 10 de capacité de mémoire (109a, 109c) et formée sur la première couche isolante protectrice (108), et une électrode de pixel (107) reliée à l'une des bornes du transistor (112) et située sur la seconde couche isolante protectrice (115), une partie au moins des électrodes de capacité (109a, 109c) 15 protégeant la zone du transistor (112). 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil de terre (102) est relié à l'une (109a) des électrodes de capacité par un trou de contact formé au niveau d'une partie inférieure de la 20 première couche isolante protectrice (108) et traversant celle- ci. 3. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode de pixel (107) est reliée à l'une des bornes du transistor à couches minces 25 (112) par l'intermédiaire d'un trou de contact qui traverse la première couche isolante protectrice (108) et la seconde couche isolante protectrice (115). 4. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche isolante 30 protectrice (108) et la seconde couche isolante protectrice (115) se composent d'une couche isolante inorganique. 5. Procédé pour fabriquer un dispositif de commutation d'un capteur à rayons X, caractérisé en ce qu'il consiste: - à former un transistor à couches minces (112) et un fil de terre (102) sur un substrat transparent (101); - à former un premier trou de contact dans la première couche isolante (108) pour exposer une partie du fil de terre (102) et à réaliser sur ladite première couche isolante protectrice (108) un motif d'électrodes de 5 capacité de mémoire (109a, 109c) reliées au fil de terre (102); - à former une seconde couche isolante protectrice (115) sur la première couche isolante protectrice (108) portant le motif d'électrodes de capacité de mémoire (109a, 109c); 10 et - à former un second trou de contact dans la seconde couche isolante (115) au niveau d'une partie de l'une des bornes du transistor (112) et à réaliser une électrode de pixel (107) reliée à ladite borne du transistor (112). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier trou de contact est formé de façon qu'une partie de l'une des bornes du transistor à couches minces (112) soit exposée simultanément, et que l'électrode de pixel (107) établisse un contact avec la borne du transistor 20 par l'intermédiaire du premier trou de contact et du second trou de contact. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une partie des électrodes de capacité de mémoire (109a, 109c) protègent la zone du transistor à couches 25 minces (112). 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première couche isolante protectrice (108) et la seconde couche isolante protectrice (115) se composent d'une couche isolante inorganique.