(57)【要約】【課題】  薄膜トランジスタのソース・ドレイン間のＯＮ抵抗を低下することができる光マトリックスデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】  凹凸パターンが形成された転写型に真空中にて半導体膜６を形成し、半導体膜６が形成された転写型に真空中にて連続してゲート絶縁膜７を形成する。そして、基板１上に予め形成されたゲート線２上に接着用樹脂４を介して前記ゲート絶縁膜７および前記半導体膜６を転写する。そして、基板１上に転写された前記半導体膜６に水素イオンをドープする処理を行う。それにより、半導体膜６の抵抗率を低下させることができるので、薄膜トランジスタのゲートがＯＮ状態のときのソース・ドレイン間の接続抵抗を低下させることができる。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタを備えた光に関する素子を基板上に２次元マトリックス状に配列して構成された光マトリックスデバイスの製造方法であって、
凹凸パターンが形成された転写型に真空中にて半導体膜を形成する半導体膜形成ステップと、
前記半導体膜が形成された前記転写型に真空中にて連続してゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成ステップと、
基板上に予め形成されたゲート配線上に接着用樹脂を介して前記ゲート絶縁膜および前記半導体膜を転写する転写ステップと、
転写ステップの後で、基板上に転写された前記半導体膜に水素イオンをドープする処理を行う水素イオンドープステップと、
を備えたことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
前記水素イオンをドープする処理は、不活性ガスと水素ガスを供給して行われるプラズマ処理であることを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
前記水素イオンをドープする処理は、水蒸気および水素のいずれか一方を供給して紫外線を照射して行われる紫外線照射処理であることを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
前記転写ステップの後、基板上に転写された前記半導体膜上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成ステップと、
基板上に形成された前記ゲート配線をマスクとして、基板を挟んで前記レジスト膜の反対側から露光する露光ステップと、
露光されたレジスト膜を現像する現像ステップと、を備え、
前記水素イオンドープステップは、前記現像ステップの後に行われることを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
前記水素イオンをドープする処理は、大気圧にて行われることを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
前記光マトリックスデバイスは、放射線検出器であることを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
前記光マトリックスデバイスは、画像表示装置であることを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビやパーソナルコンピュータのモニタとして用いられる薄型画像表示装置、あるいは医療分野や、非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査を含む産業分野などに用いられる放射線撮像装置に備わる放射線検出器など、表示素子または受光素子で形成される画素を二次元マトリックス状に配列した構造を有する光マトリックスデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等で形成されるアクティブ素子とコンデンサとを備えた光に関する素子を二次元マトリックス状に配列した光マトリックスデバイスが汎用されている。光に関する素子として、受光素子と表示素子とが挙げられる。また、この光マトリックスデバイスを大別すると、受光素子で構成されたデバイスと表示素子で構成されたデバイスとに分けられる。受光素子で構成されたデバイスとしては、光撮像センサや、医療分野または産業分野などで用いられる放射線撮像センサなどがある。表示素子で構成されたデバイスとしては、透過光の強度を調節する素子を備えた液晶型や、発光素子を備えたＥＬ型などの、テレビやパーソナルコンピュータのモニタとして用いられる画像ディスプレイがある。ここで光とは、赤外線、可視光線、紫外線、放射線（Ｘ線）、γ線等をいう。
【０００３】
近年、こうした光マトリックスデバイスに備わるアクティブマトリックス基板の配線等の形成方法として、インクジェット法を用いる方法が盛んに研究されている。アクティブマトリックス基板のゲート線やデータ線等の配線だけにとどまらず、ゲートチャネルなどの半導体膜もインクジェット法により形成することができる。従来のフォトリソグラフィ法と違って局所的に印刷形成でき、マスクを必要としないことで非常に有用である。このような理由により大面積のアクティブマトリックス基板を形成する技術として期待されている。
【０００４】
インクジェット印刷技術によれば、半導体、絶縁体、または導電性微粒子を含有する液滴（インク）を印刷塗布することで、半導体膜、絶縁体膜、または導線を形成することができる。インクジェットノズルから射出される液滴は、半導体、絶縁体、または導電性微粒子のいずれかを有機溶媒に溶解または分散させて、溶液またはコロイド状態に保たれている。そして、この液滴を印刷塗布した後、加熱処理を行うことで有機溶媒を揮発させ、半導体膜、絶縁体膜、または導線（配線）を形成する。
【０００５】
例えば、特許文献１では、ボトムゲート型の薄膜トランジスタを、インクジェット法により形成する薄膜トランジスタの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４‐３４９５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、インクジェット法で形成された薄膜トランジスタは、真空中にてスパッタリング法等で形成されたものに比べて、薄膜トランジスタの半導体膜とゲート絶縁膜との界面の接続状態が良いものではなく、ゲートＯＦＦ時の漏れ電流値、ＯＮ／ＯＦＦ電流比、モビリティー等の特性が劣化したものであった。
【０００８】
そこで、上記の問題を解決するために、所定のパターンの凹凸が形成された転写型に、真空中にて連続して半導体膜、ゲート絶縁膜を積層して形成し、その転写型に形成された半導体膜とゲート絶縁膜を、予め基板上に形成されたゲート線上に転写して薄膜トランジスタを形成する光マトリックスデバイスの製造方法が本出願人により提案されている（国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０７３１１３参照）。それにより、半導体膜とゲート絶縁膜との界面の欠陥密度を低下できるので、特性が良好な薄膜トランジスタを形成することができる。
【０００９】
しかしながら、基板上に転写して形成された半導体膜上に、ソース・ドレイン用の配線を形成したとき、そのままでは、ゲートがＯＮ状態のときのソース・ドレイン間の接続抵抗が高いという問題点があった。このソース・ドレイン間の接続抵抗が高いと、例えば、予想以上に信号の読み出しに時間を要したり、または消費電力が多くかかってしまったり等の問題が生じる。
【００１０】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、薄膜トランジスタのソース・ドレイン間のＯＮ抵抗を低下することができる光マトリックスデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、薄膜トランジスタを備えた光に関する素子を基板上に２次元マトリックス状に配列して構成された光マトリックスデバイスの製造方法であって、凹凸パターンが形成された転写型に真空中にて半導体膜を形成する半導体膜形成ステップと、前記半導体膜が形成された前記転写型に真空中にて連続してゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成ステップと、基板上に予め形成されたゲート配線上に接着用樹脂を介して前記ゲート絶縁膜および前記半導体膜を転写する転写ステップと、転写ステップの後で、基板上に転写された前記半導体膜に水素イオンをドープする処理を行う水素イオンドープステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、基板上に転写された半導体膜内に水素イオンをドープする処理を行う。これにより、半導体膜の抵抗率を低くすることができるので、薄膜トランジスタのゲートをＯＮ状態にしたときのソース・ドレイン間の接続抵抗を低下させることができる。
【００１３】
また、本発明において、前記水素イオンをドープする処理は、不活性ガスと水素ガスを供給して行われるプラズマ処理であることが好ましい（請求項２）。不活性ガスと水素ガスは、電磁波を印加することによりプラズマ化される。不活性ガスがプラズマ化されてイオン化されたものは、半導体膜表面の有機物等の汚れを除去し、水素ガスがプラズマ化されてイオン化された水素イオンは、半導体膜内にドナーとしてドープされる。これにより、半導体膜表面を洗浄することができるとともに、半導体膜の抵抗率を低下することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記水素イオンをドープする処理は、水蒸気および水素のいずれか一方を供給して紫外線を照射して行われる紫外線照射処理であることが好ましい（請求項３）。水蒸気および水素を供給して紫外線を照射すると、水蒸気では、水分子や大気中の酸素および二酸化炭素等が、水素では、水素と大気中の酸素および二酸化炭素等が紫外線のエネルギーを吸収して励起し、オゾンや原子状酸素等の酸素ラジカルと、水素イオンが生成される。酸素ラジカルは、半導体膜表面の有機物等の汚れを除去し、水素イオンは、半導体膜内にドナーとしてドープされる。これにより、半導体膜表面を洗浄することができるとともに、半導体膜の抵抗率を低下することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記転写ステップの後、基板上に転写された前記半導体膜上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成ステップと、基板上に形成された前記配線をマスクとして、基板を挟んで前記レジスト膜の反対側から露光する露光ステップと、露光されたレジスト膜を現像する現像ステップと、を備え、前記水素イオンドープステップは、前記現像ステップの後に行われることが好ましい（請求項４）。基板上に転写された半導体膜上にレジスト膜を形成し、ゲート線をマスクとして基板を挟んでレジスト膜が形成されている反対側から露光して現像する。それにより、ゲート線でマスクされた部分にのみ、半導体膜上にレジスト膜を形成することができるので、水素イオンをドープする処理を半導体膜上のソース・ドレイン部分に選択して行うことができる。
【００１６】
また、本発明において、前記水素イオンをドープする処理は、大気圧にて行われることが好ましい（請求項５）。水素イオンをドープする処理を大気圧で行うことで、基板が収容される大型の真空チャンバーを必要とせずに処理を行うことができる。
【００１７】
また、本発明において、前記光マトリックスデバイスは、放射線検出器であることが好ましい（請求項６）。放射線検出器に形成された各薄膜トランジスタのゲートをＯＮ状態にしたときのソース・ドレイン間の接続抵抗が低下することにより、信号の読み出しが早く行えるようになるので、応答性のよい放射線検出器を製造することができる。
【００１８】
また、本発明において、前記光マトリックスデバイスは、画像表示装置であることが好ましい（請求項７）。画像表示装置に形成された各薄膜トランジスタのソース・ドレイン間の接続抵抗が低下することにより、データ信号の書き込みが早く行えるようになるので、応答性のよい画像表示装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る光マトリックスデバイスの製造方法によれば、半導体膜内に水素イオンをドープする処理を行うので、半導体膜の抵抗率を低下することができる。それにより、薄膜トランジスタのゲートをＯＮ状態にしたときのソース・ドレイン間の接続抵抗を低下することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】実施例１に係るステップＳ０１の説明に供する縦断面図である。
【図３】実施例１に係るステップＳ０１の説明に供する平面図である。
【図４】実施例１に係るステップＳ０２の説明に供する縦断面図である。
【図５】実施例１に係る転写型の概略斜視図である。
【図６】実施例１に係るステップＳ１１の説明に供する縦断面図である。
【図７】実施例１に係るステップＳ１２の説明に供する縦断面図である。
【図８】実施例１に係るステップＳ２１の説明に供する縦断面図である。
【図９】実施例１に係るステップＳ２１の説明に供する縦断面図である。
【図１０】実施例１に係るステップＳ２１の説明に供する平面図である。
【図１１】実施例１に係るステップＳ２３，Ｓ２４の説明に供する縦断面図である。
【図１２】実施例１に係るステップＳ２５の説明に供する縦断面図である。
【図１３】実施例１に係るステップＳ２６の説明に供する縦断面図である。
【図１４】実施例１に係るステップＳ２７の説明に供する縦断面図である。
【図１５】実施例１に係るステップＳ２８の説明に供する縦断面図である。
【図１６】実施例１に係るステップＳ２８の説明に供する平面図である。
【図１７】実施例１に係るステップＳ２９〜Ｓ３１の説明に供する縦断面図である。
【図１８】実施例１に係るステップＳ３２，Ｓ３３の説明に供する縦断面図である。
【図１９】実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器に備わるアクティブマトリックス基板および周辺回路の構成を示す回路図である。
【図２０】実施例２に係るステップＳ２７´の説明に供する縦断面図である。
【実施例１】
【００２１】
＜フラットパネル型Ｘ線検出器製造方法＞
以下、図面を参照して本発明の光マトリックスデバイスの一例として、フラットパネル型Ｘ線検出器（以下、ＦＰＤと称す）の製造方法を説明する。図１は実施例１に係るＦＰＤの製造工程を示すフローチャート図であり、図２から図１９までは実施例１に係る各ステップの説明に供する図である。なお、図２は図３のＡ−Ａ視縦断面図であり、図９は図１０のＡ−Ａ視縦断面図であり、図１５は図１６のＡ−Ａ視縦断面図である。
【００２２】
図１を参照する。本実施例１におけるＦＰＤの製造方法として、大別して２つの工程がある。１つは、基板上にアクティブマトリックス基板および放射線変換層などを形成する工程（ステップＳ０１，Ｓ０２、およびステップＳ２１〜Ｓ３３）であり、もう１つは薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）の半導体膜およびゲート絶縁膜を形成する工程（ステップＳ１１，Ｓ１２）である。
【００２３】
なお、本実施例１におけるＦＰＤの製造方法の説明は、図１のフローチャートに沿って行い、必要に応じて各ステップの工程を示す図２〜図１９を参照する。
【００２４】
（ステップＳ０１）ゲート線・グランド線の形成
図２および図３に示すように、基板１の表面上にゲート線２およびグランド線３を形成する。基板１は、ガラスや合成樹脂など、紫外線等の光を透過する透明なものが好ましい。例えば、合成樹脂の場合、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）や、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等が挙げられるが、耐熱性に優れたＰＩが好ましい。ゲート線２およびグランド線３は、インクジェット法により基板１上に所定の配線パターンが形成される。なお、ゲート線２・グランド線３は、凸版印刷法、凹版印刷法、ロール・ツー・ロール法等で形成してもよい。
【００２５】
（ステップＳ０２）接着用樹脂の形成
図４に示すように、基板１上に形成されたゲート線２およびグランド線３をおおうように、接着用樹脂４を形成する。接着用樹脂４の形成は、インクジェット法、ディスペンサ法、またはスピンコート法により形成する。厚みは０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内であることが好ましい。接着用樹脂４の材料としては、例えば、アクリル系の樹脂やＰＩなどの合成樹脂が挙げられる。接着用樹脂４の硬化は、使用する合成樹脂に応じて加熱して、または紫外線（ＵＶ）を照射して行うが、接着用樹脂４の形成後に直ぐには硬化を行わない。それは後述する、転写型に積層して形成された半導体膜とゲート絶縁膜を基板１側に転写する際に、基板１側に転写するための粘着力を持たせるためである。この粘着力を利用することにより、ゲート絶縁膜および前記半導体膜を転写型から容易に離型させることができる。接着用樹脂４の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ〜５０００ｍＰａ・ｓの範囲内であることが好ましい。また、硬化後の接着用樹脂４は、絶縁膜として機能する。
【００２６】
なお、接着用樹脂４の形成は、図４では全面に形成されているが、製造方法によっては、薄膜トランジスタ等が形成される近傍のみに形成してもよい。また後述する、転写型に積層して形成する半導体膜およびゲート絶縁膜の、ゲート絶縁膜上に接着用樹脂４を形成して、基板１上に転写してもよい。
【００２７】
次に、上記ステップＳ０１，Ｓ０２とは別工程の、半導体膜およびゲート絶縁膜を形成する工程について説明する。
【００２８】
なお、半導体膜およびゲート絶縁膜の形成は、転写型を使用して転写型上に形成する。図５に示すように、転写型５は、所定の凹凸パターンが形成されており、２次元マトリックス状に形成されるＴＦＴのゲート電極の位置に転写するようにパターンが形成されている。転写型５の材料としては、例えば、金属であればＮｉ（ニッケル）、無機物であればＳｉ（シリコン）、ＳｉＯ２（酸化シリコン）やＳｉＣ（炭化ケイ素）、そして、合成樹脂であれば、ＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）やＰＭＭＡ（Poly methyl methacrylate)が挙げられる。転写型５の凹凸パターンは、ナノインプリント法またはフォトリソグラフィ法で形成される。
【００２９】
（ステップＳ１１）半導体膜の形成
図６に示すように、転写型５に真空中にて半導体膜６を形成する。半導体膜６の形成は、チャンバー内に転写型５を収容して行う。チャンバー内の真空度は、約１Ｐａ以下が好ましい。あるいは、約０．１Ｐａ以下に真空引きした後、Ａｒ（アルゴン）、Ｏ２（酸素）、Ｎ２（窒素）などのガスを別途供給することで、約１Ｐａ以下の減圧雰囲気にするものであってもよい。形成方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＰＥＣＶＤ法等が挙げられる。半導体膜６の材料としては、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）の少なくとも一つを有する酸化物半導体、例えば、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＩｎＧａＺｎＯ４（ガリウム・インジウム酸化亜鉛）等が挙げられる。
【００３０】
（ステップＳ１２）ゲート絶縁膜の形成
図７に示すように、半導体膜６が形成された転写型５に真空中にて連続してゲート絶縁膜７を形成する。ゲート絶縁膜７の形成は、引き続きチャンバー内に転写型５を収容した状態で行う。チャンバー内の真空度は、約１Ｐａ以下が好ましい。あるいは、約０．１Ｐａ以下に真空引きした後、Ａｒ、Ｏ２、Ｎ２などのガスを別途供給することで、約１Ｐａ以下の減圧雰囲気にするものであってもよい。形成方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＰＥＣＶＤ法等が挙げられる。ゲート絶縁膜７の材料としては、有機物であればＰＩやアクリル系樹脂、無機物であればＡｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＳｉＯ２やＳｉＮＸ（窒化シリコン）が挙げられる。
【００３１】
上述のように、転写型５をチャンバー内に収容し、チャンバー内を真空にして転写型５に連続して半導体膜６とゲート絶縁膜７を形成している。それにより、半導体膜６とゲート絶縁膜７との界面に有機物等の汚れが付着することで生じる界面の欠陥の欠陥密度を低下させることができる。
【００３２】
次に、ステップＳ１１，Ｓ１２により転写型５に積層して形成した半導体膜６とゲート絶縁膜７を、ステップＳ０１，Ｓ０２後の基板１上に転写する工程、以降のＦＰＤの製造方法について説明する。
【００３３】
（ステップＳ２１）転写
図８に示すように、基板１上に予め形成されたゲート線２上に接着用樹脂４を介して半導体膜６およびゲート絶縁膜７を転写する。半導体膜６とゲート絶縁膜７が積層して形成された転写型５を、ゲート線２上の所定の位置に位置合わせしてから押圧する。接着用樹脂４に押圧された半導体膜６とゲート絶縁膜７は、ゲート絶縁膜７が接着用樹脂４に粘着し、離型する際に、接着用樹脂４の粘着力により、転写型５と半導体膜６との界面で剥離して転写される。それにより、基板１のゲート線２上に、接着用樹脂４を介して、ゲート絶縁膜７と半導体膜６が形成される。なお、転写後の状態を図９および図１０に示す。
【００３４】
なお、半導体膜６とゲート絶縁膜７の転写方法は、基板１全面に一括して転写するものであってもよいし、小領域に分けて繰り返し転写するものであってもよい。
【００３５】
（ステップＳ２２）接着用樹脂の硬化
基板１上に半導体膜６とゲート絶縁膜７を転写した後、接着用樹脂４を硬化させる。接着用樹脂４の硬化は、加熱して、または紫外線（ＵＶ）を照射して行う。なお、接着用樹脂４の硬化は、半導体膜６とゲート絶縁膜７の転写中、すなわち、半導体膜６とゲート絶縁膜７を未硬化の接着用樹脂４に押圧中に行ってもよい。また、半導体膜６とゲート絶縁膜７を接着用樹脂４に押圧して所定の高さで保持した状態で行ってもよい。
【００３６】
（ステップＳ２３）レジスト膜の形成
図１１に示すように、基板１上に転写された半導体膜６上にレジスト膜８を形成する。レジスト膜８の形成は、インクジェット法やディスペンサ法を用いることにより、半導体膜６近傍をおおうように形成する。
【００３７】
なお、レジスト膜８をスピンコート法により基板１全面に形成する場合は、ステップＳ０１において、ＴＦＴが形成される部分（ゲート電極）以外のグランド線３およびゲート線２を、透明な導電性材料、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）で形成することが好ましい。それにより、基板１全面にレジスト膜８をおおった場合でも、後述する現像により、所定のパターンに形成することができる。
【００３８】
（ステップＳ２４）露光
図１１に示すように、レジスト膜８を形成した後、基板１を挟んでレジスト膜８の反対側から紫外線（ＵＶ）を照射して露光を行う。すると、ゲート線２がマスクとなり、ゲート線２がないところではレジスト膜８に紫外線が照射され、ゲート線２があるところではゲート線２により紫外線が遮られ、レジスト膜８には紫外線が照射されない。なお、半導体膜６、ゲート絶縁膜７および接着用樹脂４は、紫外線が透過する材料を使用し、または紫外線が透過するように厚みが調整されている。それにより、基板１を挟んでレジスト膜８の反対側から、露光することができる。
【００３９】
（ステップＳ２５）現像
図１２に示すように、露光されたレジスト膜８を現像する。これにより、ゲート線２でマスクされた部分を除いてレジスト膜８が除去される。現像方法としては、パドル式、ディップ式、またはシャワー式が挙げられる。パドル式では、スピン機構上で現像、洗浄、乾燥を一か所で行うことができる。
【００４０】
（ステップＳ２６）絶縁膜の形成
図１３に示すように、現像された後、半導体膜６およびレジスト膜８以外の接着用樹脂上４に絶縁膜９を形成する。絶縁膜９の形成はインクジェット法で行うのが好ましい。これにより、グランド線３上に絶縁体を形成することができるとともに、半導体膜６およびゲート絶縁膜７の転写で生じた基板１上の段差を解消する。
【００４１】
（ステップＳ２７）水素イオンのドープ処理
図１４に示すように、半導体膜６に水素イオン（Ｈ+）をドープする処理を行う。水素イオンのドープする処理は、Ａｒ（アルゴン）ガスなどの不活性ガスと、Ｈ２（水素）ガスとを供給してプラズマ処理して行われる。ＡｒガスとＨ２ガスを供給して電磁波を印加することにより、ＡｒとＨ２が励起されプラズマ状態になり、Ａｒイオンと水素イオンが生成される。Ａｒイオンは、半導体膜６の表面に衝突することで半導体膜６表面上の有機物等の汚れを除去することができる。一方、水素イオンは、電子を供給するドナーとして半導体膜６内にドープされる。そのため、酸化物半導体である半導体膜６の抵抗率を低下させることができる。すなわち、半導体膜６表面を洗浄することができるとともに、半導体膜６の抵抗率を低下させることができる。
【００４２】
なお、図１４に示すように、半導体膜６は、レジスト膜８によりマスクされて、水素イオンのドープする上述の処理がされていない部分（ゲートチャネルに相当する）を未処理部分６ａとして示し、上述の処理がされて低抵抗化された部分（ソース・ドレイン部分に相当する）を処理部分６ｂとして示す。これら、未処理部分６ａと処理部分６ｂを特に区別しないで説明するときは、半導体膜６として説明する。
【００４３】
水素イオンのドープする処理は、ゲート線２の直上に形成されたレジスト膜８により、半導体膜６内のチャネル部分はマスクされ、ソース・ドレイン部分にのみ選択的に行われる。なお、ＡｒガスとＨ２ガスは、同時に供給してプラズマ化して処理してもよいし、Ａｒガスを供給してプラズマ化して処理した後に、Ｈ２ガスを供給してプラズマ化して処理してもよい。
【００４４】
なお、上述のＡｒガスとＨ２ガスのプラズマ処理よる水素イオンをドープする処理は、基板１をチャンバー内に収容して所定の圧力にし、ＡｒガスとＨ２ガスを供給してプラズマ状態にして行ってもよい。また、大気圧中でＡｒガスとＨ２ガスを供給してプラズマ状態にしたものを照射して行ってもよい。これにより、大きな真空チャンバーが必要なくなり、装置の設置スペースを抑えることができる等の効果がある。
【００４５】
（ステップＳ２８）データ線・容量電極の形成
図１５および図１６に示すように、水素イオンをドープする処理がされた半導体膜６上に、ゲート線２を挟んで、データ線１０と容量電極１１を形成する。また、容量電極１１は、接着用樹脂４と絶縁膜９を挟んでグランド線３と対向するように形成する。
【００４６】
なお、半導体膜６に対向する部分のゲート線２と、半導体膜６に接続する部分のデータ線１０と、半導体膜６に接続する部分の容量電極１１と、半導体膜６と、ゲート絶縁膜７と、を備えたＴＦＴ１２を構成する。また、容量電極１１と、グランド線３と、容量電極１１とグランド線３との間に介在する接着用樹脂４および絶縁膜９と、を備えたコンデンサ１３を構成する。これにより、基板１、ゲート線２、グランド線３、接着用樹脂４、半導体膜６、ゲート絶縁膜７、レジスト膜８、絶縁膜９、データ線１０、容量電極１１、ＴＦＴ１２およびコンデンサ１３を備えたアクティブマトリックス基板１４を構成する。
【００４７】
なお、データ線１０と容量電極１１の形成後、ゲート線２直上のレジスト膜８は、除去してもよいし、除去せずにそのまま封止用のキャップとしてもよい。
【００４８】
（ステップＳ２９）絶縁膜の形成
図１７に示すように、データ線１０、容量電極１１、レジスト膜８、および絶縁膜９上に、絶縁膜１５を形成する。この後、形成する画素電極と接続するために、容量電極１１上の中央部を除き、容量電極１１上の外周部まで絶縁膜１５を形成する。絶縁膜１５はＴＦＴ１２のパッシべーション膜としても機能する。
【００４９】
（ステップＳ３０）画素電極の形成
図１７に示すように、容量電極１１および絶縁膜１５上に画素電極１６を形成する。これにより、画素電極１６は、容量電極１１と電気的に接続される。
【００５０】
（ステップＳ３１）絶縁膜の形成
図１７に示すように、画素電極１６および絶縁膜１５上に絶縁膜１７を形成する。この後、形成するＸ線変換層によって生成されたキャリアを画素電極１６に収集するために、Ｘ線変換層と直接に接触すべく画素電極１６の中央部には絶縁膜１７を形成せずに、画素電極１６の外周部まで絶縁膜１７を形成する。
【００５１】
なお、絶縁膜１５，１７の形成方法は、インクジェット法が好ましい。また、このほかにも、凸版印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等により形成してもよい。
【００５２】
（ステップＳ３２）Ｘ線変換層の形成
図１８に示すように、画素電極１６および絶縁膜１７上にＸ線変換層１８を形成する。実施例１の場合、受光素子であるＸ線変換層１８としてアモルファスセレン（ａ‐Ｓｅ）を積層するので、真空蒸着法等を用いる。Ｘ線変換層１８にどのような半導体を用いるかで形成方法を変えてもよい。
【００５３】
（ステップＳ３３）電圧印加電極の形成
図１８に示すように、Ｘ線変換層１８上に電圧印加電極１９を形成する。この後、図１９に示すように、ゲート駆動回路２０、電荷‐電圧変換器群２１およびマルチプレクサ２２等の周辺回路を接続することでＦＰＤ２３の一連の製造を終了する。
【００５４】
＜フラットパネル型Ｘ線検出器＞
以上のようにして製造されたＦＰＤ２３は、図１８および図１９に示すように、Ｘ線が入射されるＸ線検出部ＳＣには、ＸＹ方向に２次元マトリックス状にＸ線検出素子ＤＵが配列されている。Ｘ線検出素子ＤＵは、入射されたＸ線に感応して電荷信号を画素ごとに出力するものである。なお、説明の都合上、図１９では、Ｘ線検出素子ＤＵが３×３画素分の２次元状マトリックス構成としているが、実際のＸ線検出部ＳＣにはＸ線検出素子ＤＵが、例えば、４０９６×４０９６画素分程度に、ＦＰＤ２３の画素数に合わせたマトリックス構成としている。なお、Ｘ線検出素子ＤＵは本発明における光に関する素子に相当する。
【００５５】
また、Ｘ線検出素子ＤＵは、図１８に示されるように、バイアス電圧が印加される電圧印加電極１９の下層に、Ｘ線の入射によりキャリア（電子・正孔対）を生成するＸ線変換層１８が形成されている。そして、Ｘ線変換層１８の下層には、画素ごとにキャリアを収集する画素電極１６が形成され、さらに、画素電極１６に収集されたキャリアにより発生した電荷を蓄積するコンデンサ１３と、コンデンサ１３と電気的に接続されたＴＦＴ１２と、ＴＦＴ１２へスイッチ作用の信号を送るゲート線２と、ＴＦＴ１２を通してコンデンサ１３に蓄積された電荷をＸ線検出信号として読み出すデータ線１０と、それらを支持する基板１とを備えるアクティブマトリックス基板１４が形成されている。このアクティブマトリックス基板１４によりＸ線変換層１８にて生成したキャリアからＸ線検出信号を画素ごとに読み出すことができる。このように、各Ｘ線検出素子ＤＵには、Ｘ線変換層１８と、画素電極１６と、コンデンサ１３と、ＴＦＴ１２とが備えられている。
【００５６】
Ｘ線変換層１８は、Ｘ線感応型半導体からなり、例えば、非晶質のアモルファスセレン（ａ‐Ｓｅ）膜で形成されている。また、Ｘ線変換層１８にＸ線が入射すると、このＸ線のエネルギーに比例した所定の個数のキャリアが直接生成される構成（直接変換型）となっている。このａ‐Ｓｅ膜は特に検出エリアの大面積化を容易にすることができる。Ｘ線変換層１８として、上記以外にも他の半導体膜６、例えば、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）等の多結晶半導体膜でもよい。
【００５７】
このように、本実施例１のＦＰＤ２３は、Ｘ線検出画素である検出素子ＤＵがＸ，Ｙ方向に沿って多数配列された２次元アレイ構成のフラットパネル型Ｘ線センサとなっているので、検出素子ＤＵごとに局所的なＸ線検出を行うことができ、Ｘ線強度の２次元分布測定が可能となる。
【００５８】
本実施例１のＦＰＤ２３によるＸ線検出動作は以下の通りである。
すなわち、被検体にＸ線を照射してＸ線撮像を行う場合には、被検体を透過した放射線像がａ‐Ｓｅ膜上に投影されて、像の濃淡に比例したキャリアがａ‐Ｓｅ膜内に発生する。発生したキャリアは、バイアス電圧が生じる電界により画素電極１６に収集され、キャリアの生成した数に相応して電荷がコンデンサ１３に誘起されて所定時間蓄積される。その後、ゲート駆動回路２０からゲート線２を介して送られるゲート電圧により、ＴＦＴ１２は、スイッチング作用をして、コンデンサ１３に蓄積された電荷が、ＴＦＴ１２を経由し、データ線１０を介して電荷‐電圧変換器群２１で電圧信号に変換され、マルチプレクサ２２によりＸ線検出信号として順に外部に読み出される。
【００５９】
上述したＦＰＤ２３におけるデータ線１０、ゲート線２、グランド線３、画素電極１６、容量電極１１および電圧印加電極１９を形成する導電体は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属をペースト状にした金属インクで形成したものでもよいし、ＩＴＯインクや、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などに代表される光電導性の有機物インクを印刷することで形成してもよい。また、ＩＴＯとＡｕ薄膜などの構成でもよい。
【００６０】
以上のような各工程を備えた光マトリックスデバイスの製造方法によれば、基板１上に転写して形成された半導体膜６に対して、Ａｒガス等の不活性ガスとＨ２ガスを供給して、電磁波を印加してプラズマ化することにより、不活性ガスがＡｒの場合はＡｒイオンと水素イオンが生成される。Ａｒイオンは、半導体膜表面に衝突して、半導体膜表面上の有機物等の汚れを除去する。また、水素イオンは、半導体膜内にドナーとしてドープされる。そのため、半導体膜の抵抗率が低下する。これにより、薄膜トランジスタのゲートをＯＮ状態にしたときのソース・ドレイン間の抵抗を低下させることができるとともに、半導体膜表面を洗浄することができる。
【００６１】
また、半導体膜６上にレジスト膜８を形成し、基板１を挟んでレジスト膜８が形成されている反対側から紫外線を照射して露光することで、基板上に形成されたゲート線２をマスクして機能し、紫外線が照射されたレジスト膜８は現像により除去される。そのため、フォトマスクを使用せずにレジスト膜８のパターン形状を形成できる。それにより、半導体膜８のソース・ドレイン部分に選択的に、上述のＡｒガスとＨ２ガスのプラズマ処理よる水素イオンをドープする処理を行うことができる。すなわち、半導体膜６は、ゲート配線と対向するゲートチャネルである未処理部分６ａの抵抗率を維持させつつ、ソース・ドレイン部分である処理部分６ｂの抵抗率を低減させることができる。
【００６２】
また、半導体膜６上のソース・ドレイン電極として使用される部分をＡｒガスとＨ２ガスのプラズマ処理よる水素イオンをドープする処理を行うことにより、半導体膜６上のソース・ドレイン部分にデータ線１０と容量電極１１を形成したときに、界面が良好に接続され、接触抵抗を低く抑えることができる。
【実施例２】
【００６３】
次に、図面を参照してこの発明の実施例２について説明する。なお、図２０は、実施例２に係るステップＳ２７´の説明に供する図である。
【００６４】
ＦＰＤの製造方法において、実施例２は、実施例１のステップＳ０１，Ｓ０２、ステップＳ１１，Ｓ１２、そして、ステップＳ２１〜Ｓ２６，Ｓ２８〜Ｓ３３のステップが同じであり、ステップ２７の水素イオンをドープする処理が異なる。ステップＳ２７の代わりに以下のステップＳ２７´が実施される。
【００６５】
（ステップＳ２７´）水素イオンのドープ処理
図２０に示すように、レジスト膜８でマスクされた半導体膜６上に水素イオン（Ｈ＋）をドープする処理を行う。水素イオンをドープする処理は、水蒸気を供給して、低圧水銀ランプ等で紫外線（ＵＶ）を照射して行われる。紫外線を照射すると、水蒸気中の水分子、または大気中の酸素（Ｏ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）等が紫外線のエネルギーを吸収して励起して、オゾン（Ｏ３）や原子状酸素等の酸素ラジカルおよび水素イオンが生成される。生成された酸素ラジカルは、半導体膜６上の有機物の汚れの、紫外線の照射により分子結合が切断された箇所に直ちに反応するので、半導体膜６表面から有機物の汚れを除去することができる。一方、生成された水素イオンは、半導体膜６内にドナーとしてドープされる。そのため、半導体膜６の抵抗率を低下させることができる。すなわち、半導体膜６表面を洗浄することができるとともに、半導体膜６内の抵抗率を低下させることができる。なお、図２０において、半導体膜６は、レジスト膜８によりマスクされて、水素イオンをドープする上述の処理がされていない部分を未処理の部分６ａとして示し、上述の処理がされて低抵抗化された部分を処理部分６ｃとして示す。
【００６６】
なお、紫外線を照射して生成されたラジカルとイオンによる処理は、大気中で行ってもよく、チャンバー内で行ってもよい。また、チャンバー内で行う場合は、水蒸気雰囲気中で行ってもよい。
【００６７】
また、紫外線に照射するガスは、水蒸気に限らず、Ｈ２ガスを供給してもよい。この場合、大気中に含まれるＯ２、ＣＯ２から、酸素ラジカルが生成され、Ｈ２ガスから水素イオンが生成される。
【００６８】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００６９】
（１）上述した各実施例では、Ｘ線変換層１８はＸ線によりキャリアを生成するものであったが、Ｘ線に限らず、γ線等の放射線に感応する放射線変換層や光に感応する光変換層を用いてもよい。また、光変換層の代わりにフォトダイオードを用いてもよい。こうすれば、同じ構造でありながら放射線検出器および光検出器を製造することができる。
【００７０】
（２）上述した各実施例では、本発明の光マトリックスデバイスの一例として、受光素子で構成されたデバイスとしてフラットパネル型Ｘ線検出器の製造方法を説明したが、これに限らす、表示素子で構成されるデバイスとして、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の画像表示装置の製造方法に適用してもよい。
【００７１】
（３）上述した各実施例では、転写型５に半導体膜６を形成し、その上に絶縁膜８を形成していたが、転写型からの離型性があまり良くない場合は、剥離層を設けてもよい。剥離層としては、フッ素プラズマ処理を施して形成されるものであってもよいし、例えば８０℃程度に加熱すると粘着性が低下する樹脂や紫外線が照射されると粘着性が低下する樹脂であってもよい。また、フッ素系、あるいはシリコン系の剥離剤を塗布するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１   …基板
２   …ゲート線
３   …グランド線
４   …接着用樹脂
５   …転写型
６   …半導体膜
６ａ …未処理部分
６ｂ，６ｃ  …処理部分
７   …ゲート絶縁膜
８   …レジスト膜
１０ …データ線
１１ …容量電極
１２ …薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１３ …コンデンサ
１４ …アクティブマトリックス基板
２３ …フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
ＤＵ …Ｘ線検出素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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