(57)【要約】【課題】容量結合が低減された光電変換装置を提供する。【解決手段】本発明の光電変換装置は、複数の画素領域に区画された光検出領域と、複数の画素領域の各々に配置され、第１電極２５１と第２電極２５２とに挟持された光電変換層を有する、光電変換素子２５と、第１電極２５１と電気的に接続され、第１方向に延設された第１配線２２２と、第２電極２５２と電気的に接続され、光電変換層の厚み方向において第１配線２５１から離れた位置に配置されており、第１方向と交差する第２方向に延設された第２配線２３と、を備える。第１配線２２２は、第１方向と第２方向とが交差する交差部２６において分断されてなる。第１配線２２２を含んだ通電経路は、交差部２６の厚み方向において第１配線２２２よりも第２配線２３から離れた位置に設けられた接続導電部２６１を含んでいる。【選択図】図３
2010245076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素領域に区画された光検出領域と、
前記複数の画素領域の各々に配置され、第１電極と第２電極とに挟持された光電変換層を有する、光電変換素子と、
前記第１電極と電気的に接続され、第１方向に延設された第１配線と、
前記第２電極と電気的に接続され、前記光電変換層の厚み方向において前記第１配線から離れた位置に配置されており、前記第１方向と交差する第２方向に延設された第２配線と、を備え、
前記第１配線は、前記第１方向と前記第２方向とが交差する交差部において分断されてなり、
前記第１配線を含んだ通電経路は、前記交差部の前記厚み方向において前記第１配線よりも前記第２配線から離れた位置に設けられた接続導電部を含んでいることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第２電極が前記光電変換素子における光の入射側に配置されており、
該第２電極が透明導電材料からなっているとともに、前記第２配線が前記透明導電材料よりも導電率が高いメタル材料からなっていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第２電極が前記第１配線と前記厚み方向において重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
ゲート電極と、前記ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設けられたチャネル領域と、を含んだ電界効果トランジスターを備え、
前記第１電極と前記第１配線とが前記チャネル領域を介して電気的に接続されており、
前記ゲート電極が、前記接続導電部と同一の形成材料で同一層上に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１配線上と前記光電変換素子上と前記第２配線上とにわたって設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して前記第２配線と電気的に接続された外部接続端子と、を備え、
前記接続導電部が、前記外部接続端子と同一の形成材料で同一層上に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第２配線が前記交差部において分断されているとともに、該第２配線を含んだ第２の通電経路は、前記交差部の前記厚み方向において該第２配線よりも前記第１配線から離れた位置に設けられた第２の接続導電部を含んでいることを特徴とする請求項１〜４に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１配線上と前記光電変換素子上と前記第２配線上とにわたって設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して前記第２配線と電気的に接続された外部接続端子と、を備え、
前記第２の接続導電部が、前記外部接続端子と同一の形成材料で同一層上に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
基板上にゲート電極と、第１方向に延在する接続導電部とを一括して形成する工程と、
前記ゲート電極上と前記接続導電部上とにわたってゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にチャネル領域を含んだ半導体層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜に少なくとも２つの第１貫通孔を形成して、前記第１方向において互いに離れた少なくとも２つの領域の前記接続導電部を前記第１貫通孔内に露出させる工程と、
前記チャネル領域と電気的に接続されるとともに前記２つの第１貫通孔の間で分断されかつ前記２つの第１貫通孔内の各々で前記接続導電部と導通接続された第１配線を形成する工程と、
前記チャネル領域を介して前記第１配線と電気的に接続される第１電極を形成し、前記第１電極上に光電変換層を形成する工程と、
前記第１方向と交差する第２方向に延在するとともに前記第１方向との交差部において分断された第２配線を形成し、該第２配線に導通接続される第２電極とを形成する工程と、
前記第２電極と前記第２配線線と前記第１配線とを覆って絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に、第２貫通孔を形成して前記第２貫通孔内に前記第１配線の一部を露出させるとともに、少なくとも２つの第３貫通孔を形成して、前記第２方向において互いに離れた少なくとも２つの領域の前記第２配線を前記第３貫通孔内に露出させる工程と、
前記第２配線と電気的に接続される外部接続端子を前記第２貫通孔内と前記絶縁膜上とにわたって形成するとともに、前記第２配線と導通接続される第２の接続導電部を前記絶縁膜上と前記２つの第３貫通孔内の各々とにわたって前記外部接続端子と一括して形成する工程と、を有することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
入射したエックス線を該エックス線よりも長波長の光に変換して該光を前記光電変換装置に向けて射出する光変換部と、を備えていることを特徴とするエックス線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置、エックス線撮像装置、光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フォトダイオードに入射した光を検知してイメージを読取るイメージセンサー（光電変換装置）が提案されている。イメージセンサーは、例えば行列状に配置された複数の画素領域を含んでいる。複数の画素領域には、それぞれフォトダイオードと薄膜トランジスター（以下、ＴＦＴと略記する）とが設けられている。フォトダイオードの一方の電極は、ＴＦＴのソースと電気的に接続されている。フォトダイオードの他方の電極は、複数の画素領域で共通の共通電極になっている。行方向に並ぶ複数のＴＦＴのドレインは、一括してデータ線と電気的に接続されている。列方向に並ぶ複数のＴＦＴのゲートは、一括して走査線と電気的に接続されている。
【０００３】
このようなイメージセンサーにおいて、フォトダイオードに光が入射するとフォトダイオードに電荷が発生する。走査線に電圧が印加されるとＴＦＴがオンになり、フォトダイオードに発生した電荷（データ）がデータ線に読出される。複数の画素領域から電荷を順に読出すことにより、イメージを読取ることが可能になっている。
【０００４】
近年、イメージセンサーをエックス線撮像装置に適用する試みがなされている（例えば、特許文献１）。エックス線撮像装置の１つとして、エックス線を受けて蛍光等を発するシンチレーターをイメージセンサーに組み合わせたものが考えられている。エックス線撮像装置は、例えば医療用機器への応用が考えられている。エックス線撮像装置は、エックス線フィルム等を用いた静止画撮像装置と比較して、透視画像をリアルタイムで得られるという長所がある。また、光電子増倍管とＣＣＤ素子を組み合わせた動画撮像装置等と比較して、高解像度な透視画像が得られるという長所もある。
【０００５】
以上のような光電変換装置やエックス線撮像装置には、高感度化や高解像度化が期待されている。高感度化等を図る上で有効な方法の１つに、データ線を介して取り出されるデータの容量結合による劣化を防止する方法が挙げられる。特許文献１には、共通電極をパターニング形成することにより、共通電極においてデータ線と重なる部分の面積を低減する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】特開平９−２４７５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術によれば、画素電極とデータ線との容量結合を低減することができると考えられるが、さらに容量結合を低減する観点で改善すべき点がある。
特許文献１では、フォトダイオードの半導体層に光を入射させるために、通常と同様に共通電極がインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料で形成されている。一般に、透明導電材料は、アルミニウム等のメタルに比べて導電性が低い。したがって、特許文献１の技術によれば、共通電極をベタ状に形成する場合よりも容量結合を相対的に低減することができるが、容量結合の絶対値を十分に低減できるとは言えない。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、容量結合が低減された光電変換装置、エックス線撮像装置を提供することを目的の１つとする。また、容量結合が低減された光電変換装置を効率よく製造可能な方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光電変換装置は、複数の画素領域に区画された光検出領域と、前記複数の画素領域の各々に配置され、第１電極と第２電極とに挟持された光電変換層を有する、光電変換素子と、前記第１電極と電気的に接続され、第１方向に延設された第１配線と、前記第２電極と電気的に接続され、前記光電変換層の厚み方向において前記第１配線から離れた位置に配置されており、前記第１方向と交差する第２方向に延設された第２配線と、を備え、前記第１配線は、前記第１方向と前記第２方向とが交差する交差部において分断されてなり、前記第１配線を含んだ通電経路は、前記交差部の前記厚み方向において前記第１配線よりも前記第２配線から離れた位置に設けられた接続導電部を含んでいることを特徴とする。
【００１０】
このようにすれば、第１配線を含んだ通電経路が、交差部において第１配線よりも第２配線から厚み方向に離れた位置に設けられた接続導電部を経由しているので、接続導電部が第１配線よりも離れている分だけ交差部における容量結合が低減される。したがって、容量結合により第１配線や第２配線を通る電気信号にノイズ等を生じることが低減され、光電変換層に発生した電荷（データ）を第１配線又は第２配線を通して正確に読出すことが可能になる。これにより、複数の画素領域の各々から光に応じた電気信号が得られるので、高解像度な画像が得られる高感度の光電変換装置になる。
【００１１】
また、前記第２電極が前記光電変換素子における光の入射側に配置されており、該第２電極が透明導電材料からなっているとともに、前記第２配線が前記透明導電材料よりも導電率が高いメタル材料からなっているとよい。この場合には、前記第２電極が前記第１配線と前記厚み方向において重ならない位置に設けられていることが好ましい。
【００１２】
このようにすれば、第２配線が透明導電材料よりも導電率が高いメタル材料からなっているので、第２電極を第２配線により実質的に低抵抗化することができ、第２電極と第１配線との間の容量結合を低減することができる。さらに、第２電極が第１配線と厚み方向において重ならない位置に設けられていれば、第２電極と第１配線との間の容量結合を格段に低減することができる。
【００１３】
また、ゲート電極と、前記ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設けられたチャネル領域と、を含んだ電界効果トランジスターを備え、前記第１電極と前記第１配線とが前記チャネル領域を介して電気的に接続されており、前記ゲート電極が、前記接続導電部と同一の形成材料で同一層上に形成されていてもよい。
このようにすれば、接続導電部をゲート電極と同一の工程で形成可能であるので、低コストの光電変換装置にすることができる。
【００１４】
また、前記第１配線上と前記光電変換素子上と前記第２配線上とにわたって設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して前記第２配線と電気的に接続された外部接続端子と、を備え、前記接続導電部が、前記外部接続端子と同一の形成材料で同一層上に形成されていてもよい。
このようにすれば、接続導電部を外部接続端子と同一の工程で形成可能であるので、低コストの光電変換装置にすることができる。
【００１５】
また、前記第２配線が前記交差部において分断されているとともに、該第２配線を含んだ第２の通電経路は、前記交差部の前記厚み方向において該第２配線よりも前記第１配線から離れた位置に設けられた第２の接続導電部を含んでいることが好ましい。この場合には、前記第１配線上と前記光電変換素子上と前記第２配線上とにわたって設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して前記第２配線と電気的に接続された外部接続端子と、を備え、前記第２の接続導電部が、前記外部接続端子と同一の形成材料で同一層上に形成されているとよい。
【００１６】
このようにすれば、第２配線を含んだ第２の通電経路が、交差部において第２配線よりも第１配線から厚み方向に離れた位置に設けられた第２の接続導電部を経由しているので、第２の接続導電部が第２配線よりも離れている分だけ交差部における容量結合が低減される。したがって、接続導電部が第１配線よりも離れている分と第２の接続導電部が第２配線よりも離れている分とで容量結合を低減することができ、格段に容量結合を低減することができる。
【００１７】
本発明の光電変換装置の製造方法は、基板上にゲート電極と、第１方向に延在する接続導電部とを一括して形成する工程と、前記ゲート電極上と前記接続導電部上とにわたってゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にチャネル領域を含んだ半導体層を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜に少なくとも２つの第１貫通孔を形成して、前記第１方向において互いに離れた少なくとも２つの領域の前記接続導電部を前記第１貫通孔内に露出させる工程と、前記チャネル領域と電気的に接続されるとともに前記２つの第１貫通孔の間で分断されかつ前記２つの第１貫通孔内の各々で前記接続導電部と導通接続された第１配線を形成する工程と、前記チャネル領域を介して前記第１配線と電気的に接続される第１電極を形成し、前記第１電極上に光電変換層を形成する工程と、前記光電変換層上に、前記第１方向と交差する第２方向に延在するとともに前記第１方向との交差部において分断された第２配線を形成し、該第２配線に導通接続される第２電極とを形成する工程と、前記第２電極と前記第２配線線と前記第１配線とを覆って絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に、第２貫通孔を形成して前記第２貫通孔内に前記第１配線の一部を露出させるとともに、少なくとも２つの第３貫通孔を形成して、前記第２方向において互いに離れた少なくとも２つの領域の前記第２配線を前記第３貫通孔内に露出させる工程と、前記第２配線と電気的に接続される外部接続端子を前記第２貫通孔内と前記絶縁膜上とにわたって形成するとともに、前記第２配線と導通接続される第２の接続導電部を前記絶縁膜上と前記２つの第３貫通孔内の各々とにわたって前記外部接続端子と一括して形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
このようにすれば、交差部において第１配線を含んだ通電経路と、第２配線を含んだ第２の通電経路との間隔が、接続導電部と第２接続導電部との間隔になる。したがって、交差部において分断されていない第１配線、第２配線を形成する場合に比べて、通電経路の間隔がゲート絶縁膜の厚みと絶縁膜の厚みの総厚分だけ大きくなり、通電経路間の容量結合が格段に低減される。また、ゲート電極と接続導電部とを一括して形成し、また外部接続端子と第２の接続導電部とを一括して形成するので、接続導電部を形成することによる工数の増加を最小限度にすることができ、端的には工数を増やすことなく接続導電部を形成することもできる。以上のように、本発明によれば、容量結合が格段に低減された光電変換装置を効率よく製造することができる。
【００１９】
本発明のエックス線撮像装置は、前記の本発明の光電変換装置と、入射したエックス線を該エックス線よりも長波長の光に変換して該光を前記光電変換装置に向けて射出する光変換部と、を備えていることを特徴とする。
本発明の光電変換装置によれば高解像度な画像が得られるので、本発明のエックス線撮像装置は高解像度な透視画像が得られる。また、透視画像の解像度をある程度以上に確保しつつエックス線の照射量を減らすことができ、被写体に対するエックス線の負荷を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】エックス線撮像装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】光電変換装置の回路構成を示す模式図である。
【図３】画素領域の構成を示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）は図３のＣ−Ｃ’線断面図、（ｂ）は図３のＤ−Ｄ’線断面図である。
【図６】第１外部接続端子の、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】第２外部接続端子の、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、光電変換装置の製造方法を概略して示す工程図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、図８（ｅ）から続く工程図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、図９（ｃ）から続く工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００２２】
図１は、本実施形態に係るエックス線撮像装置１の概略構成を示す斜視図である。図１に示すようにエックス線撮像装置１は、光電変換装置２とシンチレーター（光変換部）３を含んでいる。光電変換装置２は、本発明の光電変換装置を適用したものである。
【００２３】
光電変換装置２は、略矩形状の光検出領域Ａ１を有している。光検出領域Ａ１は、略矩形状の複数の画素領域Ａ２に区画されている。複数の画素領域Ａ２は、行列状に配置されている。複数の画素領域Ａ２域の各々に、後述する光電変換素子が配置されている。光検出領域Ａ１の一辺に沿う周辺部（額縁）には、複数の第１外部接続端子２１１が設けられている。第１外部接続端子２１１は、走査線駆動回路２１と接続されている。光検出領域Ａ１の他辺に沿う周辺部には、複数の第２外部接続端子２２１が設けられている。第２外部接続端子２２１は、データ線駆動回路２２と接続されている。エックス線撮像装置１は、概略すると以下のように動作する。
【００２４】
例えば、エックス線撮像装置１は医療用機器であり、撮像対象物９は人である。エックス線Ｌ１の射出源８から射出されたエックス線Ｌ１は、撮像対象物９に入射する。撮像対象物９に入射したエックス線Ｌ１の一部は、撮像対象物９で散乱・吸収される。これにより、撮像対象物９を透過したエックス線Ｌ２の強度分布は、撮像対象物９の内部組成や内部構造を反映した分布になる。撮像対象物９を透過したエックス線Ｌ２は、シンチレーター３に入射する。シンチレーター３は、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等からなる膜により構成されており、実際には光電変換装置２の光検出領域Ａ１側に当接して配置されている。シンチレーター３は、入射したエックス線Ｌ２をエックス線Ｌ２よりも長波長の蛍光Ｌ３に変換して射出する。射出された蛍光Ｌ３の強度分布は、シンチレーター３に入射するエックス線Ｌ２の強度分布を反映した分布になる。
【００２５】
シンチレーター３から射出された蛍光Ｌ３は、光電変換装置２の複数の画素領域Ａ２に空間的に分かれて入射する。画素領域Ａ２に入射した光は、この画素領域Ａ２に配置された光電変換素子に電荷を発生させる。この電荷は、後述する読出回路により画素領域Ａ２ごとに読出され、撮像対象物９の透視画像を示すデータになる。以下、光電変換装置２の構成を説明する。
【００２６】
図２は、光電変換装置２の読出回路の構成を示す模式図であり、図３は、画素領域Ａ２の平面構成を拡大して示す平面図である。図３では、図を見やすくするために光電変換装置２のいくつかの構成要素の図示を省いている。
【００２７】
図２に示すように、読出回路は、互いに平行して延在する複数の走査線２１２を含んでいる、複数の走査線２１２は、走査線２１２ごとに第１外部接続端子２１１と電気的に接続されている。すなわち、複数の走査線２１２は、第１外部接続端子２１１を介して走査線駆動回路２１と電気的に接続されている。
【００２８】
走査線２１２と略直交する第１方向に沿って、複数のデータ線（第１配線）２２２が延設されている。複数のデータ線２２２は、データ線２２２ごとに第２外部接続端子２２１と電気的に接続されている。すなわち、複数のデータ線２２２は、第２外部接続端子２２１を介してデータ線駆動回路２２と電気的に接続されている。
【００２９】
走査線駆動回路２１、データ線駆動回路２２は、それぞれシフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチ等を含んでいる。走査線駆動回路２１、データ線駆動回路２２は、実際にはＩＣチップ（図示略）内に形成されている。ＩＣチップは、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１を接続部として実装されている。
【００３０】
走査線２１２と略平行な第２方向に沿って、複数のバイアス線（第２配線）２３が延設されている。図３に示すように、データ線２２２、バイアス線２３は、それぞれ断続的に延在している。データ線２２２は、交差部２６において分断されており、接続導電部２６１を介して連続した通電経路を構成している。バイアス線２３は、交差部２６において分断されており、第２の接続導電部２６２を介して、連続した第２の通電経路を構成している。交差部２６の詳細な構造については後述する。複数のバイアス線２３は、図示略のグランドラインに一括して接続されている。
【００３１】
走査線２１２とデータ線２２２とにより区画される領域の各々が画素領域Ａ２になっている。複数の画素領域Ａ２の各々に、フォトダイオード（光電変換素子）２５が配置されている。画素領域Ａ２において走査線２１２がデータ線２２２と交差する領域付近には、ＴＦＴ２４が配置されている。
【００３２】
ＴＦＴ２４のゲート電極２４１は、走査線２１２と一体に形成されている。走査線２１２において、画素領域Ａ２に張り出して形成された部分がゲート電極２４１になっている。ＴＦＴ２４のドレイン領域２４２は、データ線２２２において画素領域Ａ２に張り出して形成された部分と導通接続されている。ＴＦＴ２４のソース領域２４３は、導電部２８１と導通接続されている。フォトダイオード２５の第１電極（画素電極）２５１は、コンタクトホールＨ１内に埋め込まれており、コンタクトホールＨ１内で導電部２８１と導通接続されている。フォトダイオード２５の透明電極２５２は、バイアス線２３と導通接続されている。本実施形態の透明電極２５２は、画素領域Ａ２ごとに独立して設けられている。走査線２１２やデータ線２２２は、画素領域Ａ２の間に設けられており、透明電極２５２は、走査線２１２やデータ線２２２と平面的に重なり合わないようになっている。
【００３３】
フォトダイオード２５に蛍光Ｌ３が入射すると、フォトダイオード２５に電荷が生じる。走査線駆動回路２１から走査線２１２に走査信号が供給されると、この走査線２１２に接続された複数のＴＦＴ２４がオンになる。ＴＦＴ２４がオンになると、フォトダイオード２５に生じた電荷がＴＦＴ２４のチャネル領域を通ってデータ線２２２に流れ、この電流が電気信号としてデータ線駆動回路２２に読出される。このように、１つの走査線２１２に接続された複数のＴＦＴ２４から電気信号が並行して読出される。１つの走査線２１２に対応するＴＦＴ２４から電気信号が読出された後に、複数のデータ線２２２は放電されて所定の電位に保持される。複数のデータ線２２２が所定の電位になった後に、次の走査線２１２に走査線駆動回路２１から走査信号が供給される。以下、同様にして複数のフォトダイオード２５に発生した電荷の各々に対応した電気信号が順に読出される。
【００３４】
図４は、図３におけるＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。図４に示すように、光電変換装置２は、基板２０を基体として形成されている。基板２０上には、ＴＦＴ２４が設けられている。ＴＦＴ２４は、ゲート電極２４１、ドレイン領域２４２、ソース領域２４３、ゲート絶縁膜２４４、半導体層２４５を含んでいる。
【００３５】
ゲート電極２４１は、適宜選択される導電材料、例えばアルミニウム、モリブデン、チタン、銀、タンタル、クロム、タングステン等の単体や合金からなる。本実施形態のゲート電極２４１は、アルミニウム・モリブデンからなる。ゲート絶縁膜２４４は、ゲート電極２４１を覆って設けられており、ここでは基板２０上のほぼ全面に設けられている。ゲート絶縁膜２４４は、シリコン窒化物やシリコン酸化物等の絶縁材料からなる。本実施形態のゲート絶縁膜２４４は、シリコン窒化物等からなり、厚みが２００〜５００ｎｍ程度のものである。半導体層２４５は、例えばポリシリコンやアモルファスシリコン等からなる。ドレイン領域２４２、ソース領域２４３は、半導体層２４５上において、互いに離れた位置に設けられている。ドレイン領域２４２、ソース領域２４３は、例えば不純物が高濃度に注入されたアモルファスシリコンからなる。半導体層２４５においてドレイン領域２４２、ソース領域２４３間の領域が、チャネル領域として機能する。
【００３６】
ドレイン領域２４２に接触して、データ線２２２が設けられている。ソース領域２４３上からゲート絶縁膜２４４上に連続し、ソース領域２４３と接触して導電部２８１が設けられている。データ線２２２、導電部２８１は、例えばアルミニウム・モリブデンからなる。データ線２２２、導電部２８１、ゲート絶縁膜２４４等を覆って、ＴＦＴ２４を保護する第１パッシベーション膜２９１が設けられている。第１パッシベーション膜２９１が基板２０のほぼ全面にわたって設けられている。第１パッシベーション膜２９１は、例えばシリコン窒化物からなり、厚みが２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度のものである。
【００３７】
第１パッシベーション膜２９１には、導電部２８１に通じるコンタクトホールＨ１が設けられている。コンタクトホールＨ１内と第１パッシベーション膜２９１上とに連続して、画素電極２５１が設けられている。画素電極２５１は、コンタクトホールＨ１内で導電部２８１と接触している。第１パッシベーション膜２９１上に引き出された画素電極２５１上に、ｐ型の半導体層２５３、ｉ型の半導体層２５４、ｎ型の半導体層２５５が、画素電極２５１側からこの順に配置されている。半導体層２５３〜２５５により、光電変換層が構成されている。光電変換層上には、第２電極（透明電極）２５２が形成されている。透明電極２５２は、光の入射側になっており、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料からなっている。
【００３８】
透明電極２５２の中央部を除いたフォトダイオード２５を覆って第２パッシベーション膜２９２が設けられている。ここでは、第２パッシベーション膜２９２が基板２０上のほぼ全面に設けられている。第２パッシベーション膜２９２は、例えばシリコン窒化物からなり、厚みが２００〜５００ｎｍ程度のものである。フォトダイオード２５の中央部を除いた基板２０上のほぼ全面を覆って、樹脂材料等からなる平坦化膜２９３が設けられている。
【００３９】
平坦化膜２９３の間に露出した透明電極２５２の中央部に接触して、バイアス線２３が形成されている。バイアス線２３は、透明電極２５２よりも導電性が高い導電材料、例えばアルミニウム・モリブデンからなる。
【００４０】
平坦化膜２９３と、平坦化膜２９３の間に露出したフォトダイオード２５と、バイアス線２３とを覆って、第３パッシベーション膜（絶縁膜）２９４が設けられている。第３パッシベーション膜２９４が基板２０上のほぼ全面に設けられている。第３パッシベーション膜２９４は、例えばシリコン窒化物からなり、厚みが２００〜５００ｎｍ程度のものである。
【００４１】
次に、図５（ａ）、（ｂ）を参照しつつ交差部２６の構造を説明する。図５（ａ）は、図３のＣ−Ｃ’線に沿う断面図であり、図５（ｂ）は、図３のＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、データ線２２２は交差部２６で分断されており、バイアス線２３も交差部２６で分断されている。
【００４２】
基板２０上において、分断されたデータ線２２２の２つの端部と平面的に重なる部分に、接続導電部２６１が設けられている。接続導電部２６１とデータ線２２２との間には、ゲート絶縁膜２４４が設けられている。ゲート絶縁膜２４４には、２つのコンタクトホール（第１貫通孔）Ｈ２、Ｈ３が設けられている。コンタクトホールＨ２は、データ線２２２の一方の端部と接続導電部２６１とに通じている。コンタクトホールＨ３は、データ線２２２の他方の端部と接続導電部２６１とに通じている。コンタクトホールＨ２、Ｈ３内には、データ線２２２の一部が埋め込まれている。データ線２２２の一方の端部、他方の端部は、それぞれコンタクトホールＨ２、Ｈ３内で接続導電部２６１と接触している。すなわち、データ線２２２は、分断された２つの部分が接続導電部２６１により橋渡しされた構造になっている。
接続導電部２６１は、ゲート電極２４１と一括して形成されたものである。接続導電部２４１は、ゲート電極２４１と同一層上（基板２０上）に設けられており、ゲート電極２４１と同一の形成材料からなっている。
【００４３】
バイアス線２３もデータ線２２２と同様に、分断された部分が第２の接続導電部２６２に繋ぎかえられており、２つの部分が接続導電部２６１により橋渡しされた構造になっている。具体的には、図５（ｂ）に示すようにバイアス線２３は、第３パッシベーション膜２９４に覆われている。第３パッシベーション膜２９４には、コンタクトホール（第３貫通孔）Ｈ４、Ｈ５が設けられている。コンタクトホールＨ４、Ｈ５は、分断されたバイアス線２３の一方の端部、他方の端部に通じている。コンタクトホールＨ４、Ｈ５内と、第３パッシベーション膜２９４上とに連続して第２の接続導電部２６２が設けられている。
【００４４】
第２の接続導電部２６２は、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１と一括して形成されたものである。第２の接続導電部２６２は、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１と同一層上（第３パッシベーション膜２９４上）に設けられており、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１と同一の形成材料からなっている。
【００４５】
次に、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１の構造について説明する。図６（ａ）は、第１外部接続端子２１１を含んだ第１端子部の平面図であり、図６（ｂ）は、第１端子部の断面図である。図７（ａ）は、第２外部接続端子２２１を含んだ第２端子部の平面図であり、図７（ｂ）は、第２端子部の断面図である。図６（ａ）、図７（ａ）では、図を見やすくするために、絶縁膜等の図示を省略している。
【００４６】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１端子部は、走査線２１２の端部、導電部２８２〜２８４、第１外部接続端子２１１を含んでいる。導電部２８２は、データ線２２２と同一層上（ゲート絶縁膜２４４上）に設けられており、データ線２２２と同一の形成材料からなっている。導電部２８２は、その一部が走査線２１２の端部と平面的に重なる位置に設けられている。導電部２８２の一部は、ゲート絶縁膜２４４に設けられたコンタクトホールＨ６内に埋め込まれており、コンタクトホールＨ６内で走査線２１２と接触して導通している。
【００４７】
導電部２８３は、画素電極２５１と同一層上（第１パッシベーション膜２９１上）に設けられており、画素電極２５１と同一の形成材料からなっている。導電部２８３は、その一部が導電部２８２の一部と平面的に重なる位置に設けられている。導電部２８３の一部は、第１パッシベーション膜２９１に設けられたコンタクトホール（第２貫通孔）Ｈ７内に埋め込まれており、コンタクトホールＨ７内で導電部２８２と接触して導通している。
【００４８】
導電部２８４は、バイアス線２３と同一層上（平坦化膜２９３上）に設けられており、バイアス線２３と同一の形成材料からなっている。導電部２８３上の第２パッシベーション膜２９２には、コンタクトホールＨ８が設けられている。コンタクトホールＨ８上の平坦化膜２９３は開口されている。導電部２８４は、コンタクトホールＨ８内と、平坦化膜２９３の開口内と、平坦化膜２９３上とにわたって連続的に形成されている。導電部２８４の一部は、コンタクトホールＨ８内で導電部２８３と接触して導通している。
【００４９】
平坦化膜２９３上に形成された部分の導電部２８４上の第３パッシベーション膜２９４にはコンタクトホールＨ９が設けられている。コンタクトホールＨ９内と、第３パッシベーション膜２９４上とにわたって、第１外部接続端子２１１が設けられている。本実施形態の第１外部接続端子２１１は、ＩＴＯからなっており、導電部２８４等を腐食や酸化から保護する保護膜としても機能する。第１外部接続端子２１１には、公知の実装技術、例えば異方性導電フィルムを用いたＡＣＦ接続等により、走査線駆動回路２１を含んだドライバーＩＣ（図示略）が実装されている。
【００５０】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第２端子部は、データ線２２２の端部、導電部２８５、２８６、第２外部接続端子２２１を含んでいる。第２端子部は、ゲート絶縁膜２４４条の構造が第１端子部とほぼ同じになっている。すなわち、導電部２８５は、導電部２８３と同様に画素電極２５１と同一層上に同一の形成材料で形成されており、コンタクトホールＨ１０内でデータ線２２２と接触して導通している。導電部２８６は、導電部２８４と同様にバイアス線と同一層上に同一の形成材料で形成されており、コンタクトホールＨ１１内で導電部２８５と接触して導通している。平坦化膜２９３上に形成された部分の導電部２８６上の第３パッシベーション膜２９４にはコンタクトホール（第２貫通孔）Ｈ１２が設けられている。コンタクトホールＨ１２内と、第３パッシベーション膜２９４上とにわたって、第２外部接続端子２２１が設けられている。第２外部接続端子２２１は、第１外部接続端子２１１と同一の形成材料からなっている。第２外部接続端子２２１には、データ線駆動回路２２を含んだドライバーＩＣ（図示略）が実装されている。
【００５１】
以上のような構成の光電変換装置２にあっては、透明電極２５２が画素領域Ａ２ごとに独立しており画素領域Ａ２の間に設けられていない。これにより、透明電極２５２とデータ線２２２が重なり合わないので、透明電極２５２とデータ線２２２との間の容量結合が低減される。
【００５２】
複数の透明電極２５２は、バイアス線２３に一括して接続されており、実質的に共通電極として機能するので、駆動系が複雑になることが回避される。バイアス線２３を含んだ第２の通電経路は、データ線２２２を含んだ通電経路と交差部２６で交差している。バイアス線２３が透明電極２５２よりも導電率が高い形成材料からなっているので、バイアス線２３の代わりに透明電極がデータ線と平面的に重なる構成よりも、容量結合が低減される。
【００５３】
交差部２６において、バイアス線２３を含んだ第２の通電経路が第２の接続導電部２６２を経て、データ線２２２からバイアス線２３よりも離れた位置に迂回している。また、データ線２２２を含んだ通電経路が接続導電部２６１を経て、バイアス線２３からデータ線２２２よりも離れた位置に迂回している。したがって、交差部２６における通電経路と第２の通電経路との間隔が、ゲート絶縁膜２４４の厚みと第３パッシベーション膜２９４の厚みとの総厚分だけ広くなり、通電経路を迂回させない構成よりも通電経路間の容量結合が低減される。
【００５４】
以上のように、光電変換装置２にあっては、データ線２２２の容量結合が格段に低減されるので、データ線２２２を介して読出されるデータにノイズ等を生じることが格段に低減される。したがって、フォトダイオード２５に発生した電荷を正確に読出すことができ、高解像度の画像を得ることができる。
【００５５】
また、エックス線撮像装置１にあっては、シンチレーター３から射出された蛍光Ｌ３を光電変換装置２により検出するので、蛍光Ｌ３を高感度で検出することができる。したがって、高解像度の透視画像が得られるとともに、透視画像の品質を確保しつつエックス線Ｌ１の強度を弱めることが可能になる。これにより、エックス線Ｌ１により撮像対象物９が受ける負荷を低減することができる。
【００５６】
なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば前記実施形態では、２つの通電経路をともに、互いに離れる方向に迂回させているが、一方のみを迂回させる構成にしてもよい。また、必要に応じて、フォトダイオード２５に生じた電荷を保持する保持容量や、電流を増幅する増幅用ＴＦＴ等を設けてもよい。保持容量を構成する容量線がバイアス線と交差する場合には、この交差部で容量線を分断するとともに、データ線と同様に接続導電部を介して分断部を繋ぐとよい。
【００５７】
次に、本発明に係る光電変換装置の製造方法を、光電変換装置２に基づいて説明する。
図８（ａ）〜（ｅ）、図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）、（ｂ）は、光電変換装置２の製造方法を概略して示す工程図である。これら工程図には、ＴＦＴ２４及びフォトダイオード２５の形成領域Ａ３、交差部２６に対応する接続導電部２６１、２６２の形成領域Ａ４、第１端子部の形成領域Ａ５、第２端子部の形成領域Ａ６を並列して図示している。工程図において、形成領域Ａ３は図４に示した断面に対応しており、形成領域Ａ５は図６（ｂ）に示した断面、形成領域Ａ６は図７（ｂ）に示した断面に対応している。形成領域Ａ４については、接続導電部２６１を形成する工程（図８（ａ）〜（ｅ））においては図５（ａ）に対応する断面を図示しており、接続導電部２６１の形成後の工程（図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）、（ｂ））においては図５（ｂ）に対応する断面を図示している。これら工程図では、微細な構造の図示を省略している。
【００５８】
光電変換装置２を製造するには、まず、図８（ａ）に示すように基板２０上に導電材料（例えば、アルミニウム・モリブデン）を成膜した後、この膜をパターニングすることにより、走査線２１２、ゲート電極２４１、接続導電部２６１を一括して形成する。
【００５９】
次いで、図８（ｂ）に示すように、走査線２１２上、ゲート電極２４１上、接続導電部２６１上にわたって、基板２０のほぼ全面に絶縁材料（例えばシリコン窒化物）を成膜してゲート絶縁膜２４４を形成する。そして、ゲート電極２４１と平面的に重なる部分のゲート絶縁膜２４４上に、例えばアモルファスシリコンからなる半導体層２４５を形成する。そして、半導体層２４５上、あるいは半導体層２４５内にドレイン領域２４２、ソース領域２４３を形成する。これにより、ＴＦＴ２４が形成される。
【００６０】
次いで、図８（ｃ）に示すように、接続導電部２６１と重なる部分のゲート絶縁膜２４４にコンタクトホールＨ２、Ｈ３を形成し、これと一括して形成領域Ａ５において、走査線２１２の一部を露出させるコンタクトホールＨ６を形成する。そして、コンタクトホールＨ２、Ｈ３、Ｈ６内と、ゲート絶縁膜２４４上とを含んで、基板２０のほぼ全面に導電材料（例えば、アルミニウム・モリブデン）を成膜する。そして、この膜をパターニングすることにより、データ線２２２、導電部２８１、２８２を一括して形成する。
【００６１】
次いで、図８（ｄ）に示すように、導電部２８２、データ線２２２を含んで基板２０のほぼ全面に絶縁材料（例えば、シリコン窒化物）を成膜し、第１パッシベーション膜２９１を形成する。そして、第１パッシベーション膜２９１をパターニングすることにより、コンタクトホールＨ１、Ｈ７、Ｈ１０を一括して形成する。
【００６２】
次いで、図８（ｅ）に示すように、コンタクトホールＨ１、Ｈ７、Ｈ１０内と第１パッシベーション膜２９１上とにわたって、基板２０のほぼ全面に導電材料（例えば、アルミニウム・モリブデン）を成膜する。そして、この膜をパターニングすることにより、画素電極２５１、導電部２８３、２８５を一括して形成する。
【００６３】
次いで、図９（ａ）に示すように、画素電極２５１上に、ｐ型の半導体層２５３、ｉ型の半導体層２５４、ｎ型の半導体層２５５を順に形成して、光電変換層を形成する。そして、光電変換層上に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる透明電極２５２を形成する。これにより、フォトダイオード２５が形成される。
【００６４】
次いで、図９（ｂ）に示すように、基板２０のほぼ全面に絶縁材料（例えば、シリコン窒化物）を成膜して第２パッシベーション膜２９２を形成する。そして、第２パッシベーション膜２９２をパターニングすることにより、透明電極２５２の中央部を露出させるとともに、コンタクトホールＨ８、Ｈ１１を形成する。そして、基板２０のほぼ全面に樹脂材料を成膜して平坦化膜２９３を形成する。そして、平坦化膜２９３において透明電極２５２の中央部上と、コンタクトホールＨ８、Ｈ１１上とを開口する。
【００６５】
次いで、図９（ｃ）に示すように、透明電極２５２の中央部上、コンタクトホールＨ８、Ｈ１１、平坦化膜２９３上と開口内を含んで、基板２０のほぼ全面に導電材料（例えば、アルミニウム・モリブデン）を成膜する。そして、この膜をパターニングすることにより、バイアス線２３、導電部２８４、２８５を一括して形成する。
【００６６】
次いで、図１０（ａ）に示すように、基板２０のほぼ全面に絶縁材料（例えば、シリコン窒化物）を成膜して第３パッシベーション膜２９４を形成する。そして、第３パッシベーション膜２９４をパターニングすることにより、コンタクトホールＨ４、Ｈ５、Ｈ９、Ｈ１２を一括して形成する。
【００６７】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、コンタクトホールＨ４、Ｈ５、Ｈ９、Ｈ１２内を含んで基板２０のほぼ全面に導電材料（例えば、ＩＴＯ）を成膜する。そして、この膜をパターニングすることにより、第２の導電部２６２、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１を一括して形成する。走査線駆動回路２１やデータ線駆動回路２２を実装すること等により光電変換装置２が得られる。さらに、光電変換装置２の光検出領域Ａ１に対応させてシンチレーター３を設けることにより、エックス線撮像装置１が得られる。
【００６８】
本実施形態の製造方法にあっては、ゲート電極２４１と接続導電部２６１を一括して形成し、またコンタクトホールＨ２、Ｈ３、Ｈ６と一括して形成している。したがって、ＴＦＴ２４を形成する工程や第１外部接続端子を形成する工程によりデータ線２２２と導通接続された接続導電部２６１を形成することができ、接続導電部２６１を形成するための独立した工程を必要としない。
また、コンタクトホールＨ４、Ｈ５、Ｈ９、Ｈ１２を一括して形成しており、また第２の接続導電部２６２を第１、第２外部接続端子２１１、２２１と一括して形成している。したがって、第１、第２端子部を形成する工程によりバイアス線２３と導通接続された第２の接続導電部２６１を形成することができ、第２の接続導電部２６２を形成するための独立した工程を必要としない。
以上のように、本実施形態の製造方法によれば接続導電部２６１、２６２を形成するための独立した工程を簡略化あるいは省略することができ、データ線２２２の容量結合が格段に低減された光電変換装置２を効率よく製造することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・エックス線撮像装置、２・・・光電変換装置、３・・・シンチレーター、２３・・・バイアス線（第２配線）、２５・・・フォトダイオード、２６・・・交差部、２１１・・・第１外部接続端子（外部接続端子）、２２１・・・第２外部接続端子（外部接続端子）、２２２・・・データ線（第１配線）、２４１・・・ゲート電極、２５１・・・画素電極（第１電極）、２５２・・・透明電極（第２電極）、２６１・・・接続導電部、２６２・・・第２の接続導電部、２９４・・・第３パッシベーション膜（絶縁膜）、Ａ１・・・光検出領域、Ａ２・・・画素領域、Ｈ２、Ｈ３・・・コンタクトホール（第１貫通孔）、Ｈ４、Ｈ５・・・コンタクトホール（第３貫通孔）、Ｈ７、Ｈ１２・・・コンタクトホール（第２貫通孔）
【図１】
2010245076.tif 000003
【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】
2010245076.tif 000010
【図９】
2010245076.tif 000011
【図１０】
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