(57)【要約】【課題】光電変換素子に水素化アモルファスシリコン層を含み、スイッチング素子にアモルファス酸化物半導体層を含む構成において、スイッチング素子の特性劣化を抑制可能なイメージセンサ及びその製造方法の提供。【解決手段】基板上に光電変換素子とスイッチング素子とを順次積層した構造を有するイメージセンサにおいて、前記光電変換素子は、水素化アモルファスシリコン層を含み、前記スイッチング素子は、アモルファス酸化物半導体層を含み、前記水素化アモルファスシリコン層と前記アモルファス酸化物半導体層との間に、前記水素化アモルファスシリコン層から離脱する水素の透過を抑制するブロッキング層を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光電変換素子とスイッチング素子とを順次積層した構造を有するイメージセンサにおいて、
前記光電変換素子は、水素化アモルファスシリコン層を含み、
前記スイッチング素子は、アモルファス酸化物半導体層を含み、
前記水素化アモルファスシリコン層と前記アモルファス酸化物半導体層との間に、前記水素化アモルファスシリコン層から離脱する水素の透過を抑制するブロッキング層を備える、
ことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
前記光電変換素子と前記スイッチング素子との間に、前記ブロッキング層が配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記ブロッキング層は、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮの中から選択される１以上の材料で構成される膜を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記基板の上部から光を入射するイメージセンサであって、
前記ブロッキング層は、前記１以上の材料で形成される膜がＳｉＮ膜で挟まれた積層構造を有している、
ことを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記光電変換素子は、前記水素化アモルファスシリコン層の上層に、水素化アモルファスシリコンカーバイトで構成される半導体層を有し、前記半導体層が前記ブロッキング層として機能する、
ことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記光電変換素子は、前記水素化アモルファスシリコン層の下層に、水素化アモルファスシリコンカーバイトで構成される半導体層を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
前記イメージセンサは、複数の画素が配列された構造であり、
前記水素化アモルファスシリコン層は画素間で連続し、前記上層の半導体層及び前記光電変換素子の上部電極は画素毎に分離されている、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のイメージセンサ。
【請求項８】
前記イメージセンサは、前記基板の裏面又は前記スイッチング素子の上層に蛍光体を備える放射線撮影装置用イメージセンサである、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のイメージセンサ。
【請求項９】
基板上に光電変換素子とスイッチング素子とを有するイメージセンサの製造方法において、
前記基板上に、水素化アモルファスシリコン層を含む前記光電変換素子を形成する光電変換素子形成工程と、
前記光電変換素子の上層に、アモルファス酸化物半導体層を含む前記スイッチング素子を形成するスイッチング素子形成工程と、をこの順に有し、
前記光電変換素子形工程と前記スイッチング素子形成工程との間に、前記水素化アモルファスシリコン層から離脱する水素の透過を抑制するブロッキング層を形成する、
ことを特徴とするイメージセンサの製造方法。
【請求項１０】
基板上に光電変換素子とスイッチング素子とを有するイメージセンサの製造方法において、
前記基板上に、水素化アモルファスシリコン層を含む前記光電変換素子を形成する光電変換素子形成工程と、
前記光電変換素子の上層に、アモルファス酸化物半導体層を含む前記スイッチング素子を形成するスイッチング素子形成工程と、をこの順に有し、
前記光電変換素子形成工程では、少なくとも前記水素化アモルファスシリコン層の上層に、前記水素化アモルファスシリコン層から離脱する水素の透過を抑制するブロッキング層として機能する水素化アモルファスシリコンカーバイト層を形成する、
ことを特徴とするイメージセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサの構造及びその製造方法に関し、特に放射線撮影装置用イメージセンサの構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線の透過像により調査対象の内部を非破壊で検査する技術は、医療、工業用非破壊検査の分野などにおいて、欠くことのできない技術となっている。特にＸ線の透過像を電子データとして直接取り込むＸ線イメージセンサは、撮影の迅速性、画像処理による読影補助、動画対応可能などの理由から、広く用いられるようになった。このＸ線イメージセンサとして主に用いられているのは、ＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）と呼ばれるデバイスである。
【０００３】
ＦＰＤとして現在良く用いられる構造として、特許文献１に記載の構造がある。図１３は、その構造を示したものであり、基板２００上にゲート電極７１０、ゲート絶縁膜７２０、ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素化アモルファスシリコン）膜７３０、ソース、ドレイン金属７４０からなるスイッチング素子７００、下部電極３１０、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜３３０、上部電極３５０からなる光電変換素子３００、パッシベーション膜７５０及び平坦化膜７６０を介して、Ｘ線を光に変換する蛍光体６００を積層した構造を有している。この構造では、検体を透過したＸ線は蛍光体６００で光に変換され、その光が光電変換素子３００で電荷に変換され、その電荷を、スイッチング素子７００を開閉することで外部に取り出し、Ｘ線の照射強度に依存した電気信号を得ている。
【０００４】
現在多く用いられているＦＰＤでは、スイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）としてａ−Ｓｉ：Ｈ  ＴＦＴが、光電変換素子としてａ−Ｓｉ：Ｈフォトダイオードが使われている。なお、この例では、基板側からスイッチング素子、光電変換素子、蛍光体という順序で積層されているが、特許文献２の第１図で開示されているように、基板、蛍光体、光電変換素子、スイッチング素子の順に積層される例もある。また、Ｘ線を電気信号に変換する別の方式のＦＰＤとして、蛍光体を用いない方式のものも有り、例えば特許文献３に記載された構造のものがある。これはＸ線を直接電荷に変換する光導電層を用いるものであり、光導電層の例としてＢｉ１２Ｇｅ２０を用いる方法が開示されている。しかし、Ｘ線を直接電荷に変換する直接型のＦＰＤでは、量子効率が蛍光体を用いる間接型に比べて低いという欠点を有している。このようにＦＰＤの構造には幾つかの例があるが、何れの場合も基板上に少なくともスイッチング素子と、光電変換素子を積層した構造を有している。
【０００５】
近年、医療の分野において、Ｘ線診断装置に対し、撮影時の高精細化と透視（動画撮影）対応が強く求められるようになってきた。高精細化はより詳細な患部の観察に不可欠であり、透視は撮影する最適な状態の確認やタイミングを探るのに必要なためである。ＦＰＤを高精細化するには、高精細化の為に増えた受光素子から高速に信号を読み出す必要が有り、透視対応するには、ある決められたフレーム周期内に全ての受光素子から信号を読み出す必要がある。つまり、高精細化されたＦＰＤで透視対応するには、従来よりも遥かに高速に信号を読み出す必要が生ずるのである。
【０００６】
ＦＰＤの信号読み出し速度を制限する主要因は、スイッチング素子のオン抵抗である。従来のＦＰＤではスイッチング素子にａ−Ｓｉ：Ｈ  ＴＦＴを用いている。このａ−Ｓｉ：Ｈの電界効果移動度は１ｃｍ２／Ｖｓ以下と低く、これがａ−Ｓｉ：Ｈ  ＴＦＴのオン抵抗が高い原因となっている。これに変わり、大面積基板に形成可能なスイッチング素子としてｐｏｌｙ−Ｓｉ（ポリシリコン）  ＴＦＴがある。このｐｏｌｙ-Ｓｉの電界効果移動度は１００ｃｍ２／Ｖｓを超えるものまで報告されており、ｐｏｌｙ-Ｓｉ  ＴＦＴのオン抵抗は極めて小さいものとなる。
【０００７】
しかしながら、ｐｏｌｙ-Ｓｉ  ＴＦＴには閾値電圧のばらつきが大きいという別の問題がある。閾値電圧のばらつきはＦＰＤの信号電荷のばらつきの原因となり、ＦＰＮ（固定パターンノイズ）を引き起こす。ＦＰＮは信号読み出し回路の工夫により補正することも可能であるが、その場合ダイナミックレンジが狭くなる、あるいは信号読み出し回路のコストが高くなるという課題が生ずる。ＦＰＮの原因となるｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴの閾値電圧ばらつきは、その結晶構造が多結晶であることに起因する本質的な問題であり、ＦＰＤには殆ど用いられていない。
【０００８】
近年、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏを代表例とするアモルファス酸化物半導体の開発が急速に行なわれている。アモルファス酸化物半導体の電界効果移動度は１０〜２０ｃｍ２／Ｖｓ程度であり、ａ−Ｓｉ：Ｈよりも１桁以上大きい。従ってアモルファス酸化物半導体によるＴＦＴのオン抵抗はａ−Ｓｉ：Ｈ  ＴＦＴよりも１桁以上小さくなる。さらに、アモルファスという構造であることから、ｐｏｌｙ-Ｓｉ  ＴＦＴのように閾値電圧が大きくばらつくという課題も生じない。
【０００９】
アモルファス酸化物半導体をイメージセンサに応用した例として特許文献４に開示された方法がある。ここで開示されているイメージセンサは、スイッチング素子と特定の波長に感度を有する光電変換部からなる受光素子を基板上に複数積層した構造であるが、基本となる１層分の受光素子の構造は図１４のようになる。これは、基板２００の上に、ゲート電極１１０、ゲート絶縁膜１２０、アモルファス酸化物半導体膜１３０、ソース、ドレイン電極１４０からなるスイッチング素子１００としてのＴＦＴと、パッシベーション膜１５０を介して、下部電極８１０、光電変換膜８２０、上部電極８３０からなる光電変換素子８００を積層したものである。このようにアモルファス酸化物半導体をイメージセンサに適用した場合、信号の高速読み出しを実現できる可能性がある。
【００１０】
このように優れた特性を有するアモルファス酸化物半導体であるが、その作製方法によっては、オフ電流を制御できなくなるなどの課題もある。この課題の原因は、特許文献５、特許文献６などに記されているように、アモルファス酸化物半導体の酸素欠損（酸素空孔）の制御が難しいためである。その対策として特許文献５では、酸化処理を行なうことで、アモルファス酸化物を挟み込むように積層される２層の絶縁膜がアモルファス酸化物半導体層と接する２つの界面のどちらかの酸素空孔濃度を、アモルファス酸化物半導体膜中の酸素空孔濃度よりも小さくする方法を開示している。また、特許文献６では、アモルファス酸化物半導体膜の上に第一絶縁膜と第二絶縁膜を積層する構造において、第二絶縁膜を積層する前に第一絶縁膜を酸化させる方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平４−２０６５７３号公報、第５図
【特許文献２】特開平６−３４２０７８号公報、第１図
【特許文献３】特開昭６２−８６８５５号公報、第２図
【特許文献４】特開２００９−１７０５７号公報、第３図
【特許文献５】特開２００８−４２０８８号公報、段落０００６、請求項１０
【特許文献６】特開２００８−６０４１９号公報、段落０００５、請求項１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１３で示したようにスイッチング素子であるＴＦＴを基板上に形成した後に、ａ−Ｓｉ：Ｈからなる光電変換素子を形成するという構造のＦＰＤで、ＴＦＴにアモルファス酸化物半導体を適用した場合、特許文献５、特許文献６などで開示された製造方法を適用しても、ＴＦＴの特性ばらつきが大きく、イメージセンサを安定に動作させることができないことを確認した。これは、ａ−Ｓｉ：Ｈからなる光電変換素子を基板上に形成し、その後にアモルファス酸化物半導体からなるＴＦＴを形成した場合でも同じであった。
【００１３】
この原因について、本願発明者らは解析を進めた結果、基板上にアモルファス酸化物半導体を形成した後にａ−Ｓｉ：Ｈを成膜すると、原料ガスに含まれる水素が酸化物半導体膜に浸透し、特性劣化を引き起こしていることを発見した。さらに、ａ−Ｓｉ：Ｈを先に形成し、その後にアモルファス酸化物半導体を形成した場合でも、アモルファス酸化物半導体膜成膜時や、ＴＦＴの上に積層する絶縁膜成膜時の温度上昇などで、光電変換素子を形成するａ−Ｓｉ：Ｈ膜から水素が離脱し、アモルファス酸化物半導体にまで浸透し、ＴＦＴの特性劣化を引き起こしていることを発見した。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、光電変換素子に水素化アモルファスシリコン層を含み、スイッチング素子にアモルファス酸化物半導体層を含む構成において、スイッチング素子の特性劣化を抑制可能なイメージセンサ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るイメージセンサは、基板上に光電変換素子とスイッチング素子とを順次積層した構造を有するイメージセンサにおいて、前記光電変換素子は、水素化アモルファスシリコン層を含み、前記スイッチング素子は、アモルファス酸化物半導体層を含み、前記水素化アモルファスシリコン層と前記アモルファス酸化物半導体層との間に、前記水素化アモルファスシリコン層から離脱する水素の透過を抑制するブロッキング層を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係るイメージセンサは、前記光電変換素子と前記スイッチング素子との間に、前記ブロッキング層が配置され、前記ブロッキング層が、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮの中から選択される１以上の材料で構成されることを特徴とする。また、前記基板の上部から光を入射するイメージセンサであって、前記ブロッキング層は、前記１以上の材料で形成される膜の上面及び下面に絶縁膜が形成された積層構造を有していることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係るイメージセンサは、前記光電変換素子は、前記水素化アモルファスシリコン層の上層、若しくは、上層及び下層に、水素化アモルファスシリコンカーバイトで構成される半導体層を有し、前記半導体層が前記ブロッキング層として機能することを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の第４の観点に係るイメージセンサは、前記イメージセンサは、前記基板の裏面又は前記スイッチング素子の上層に蛍光体を備える放射線撮影装置用イメージセンサであることを特徴とする。また、前記イメージセンサは、複数の画素が配列された構造であり、前記水素化アモルファスシリコン層は画素間で連続し、前記上層の半導体層及び前記光電変換素子の上部電極は画素毎に分離されていることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の第５の観点に係るイメージセンサは、基板上に光電変換素子とスイッチング素子とを有するイメージセンサの製造方法において、前記基板上に、水素化アモルファスシリコン層を含む前記光電変換素子を形成する光電変換素子形成工程と、前記光電変換素子の上層に、アモルファス酸化物半導体層を含む前記スイッチング素子を形成するスイッチング素子形成工程と、をこの順に有し、前記光電変換素子形工程と前記スイッチング素子形成工程との間に、前記水素化アモルファスシリコン層から離脱する水素の透過を抑制するブロッキング層を形成することを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の第６の観点に係るイメージセンサは、基板上に光電変換素子とスイッチング素子とを有するイメージセンサの製造方法において、前記基板上に、水素化アモルファスシリコン層を含む前記光電変換素子を形成する光電変換素子形成工程と、前記光電変換素子の上層に、アモルファス酸化物半導体層を含む前記スイッチング素子を形成するスイッチング素子形成工程と、有し、前記光電変換素子形成工程では、前記水素化アモルファスシリコン層の少なくとも上層に、前記水素化アモルファスシリコン層から離脱する水素の透過を抑制するブロッキング層として機能する水素化アモルファスシリコンカーバイト層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高精細のイメージセンサを高速に信号読み出しすることが可能となる。従って、Ｘ線検出に用いるＦＰＤの高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能となる。
【００２２】
その理由は、本発明のイメージセンサでは、スイッチング素子にアモルファス酸化物半導体を用いる。アモルファス酸化物半導体の電界効果移動度は１０〜２０ｃｍ２／Ｖｓ程度とａ−Ｓｉ：Ｈの１桁以上大きい。従って、高精細のイメージセンサの信号読み出しを高速に行なうことができる。
【００２３】
本発明によれば、アモルファス酸化物半導体をスイッチング素子として用いたイメージセンサの、製造時のばらつきを抑制でき、歩留を向上させることが可能となる。
【００２４】
その理由は、本発明のイメージセンサでは、光電変換素子であるａ−Ｓｉ：Ｈをスイッチング素子の形成前に形成する。従って、ａ−Ｓｉ：Ｈの原料ガスに含まれる水素が、アモルファス酸化物半導体に浸透することを防ぐことができる。さらに、本発明のイメージセンサでは、光電変換素子とスイッチング素子の間に、水素の透過を抑制するブロッキング層が配置されている。従って、スイッチング素子形成時の熱等により、ａ−Ｓｉ：Ｈ層から水素が離脱し、アモルファス酸化物半導体に浸透するのを防ぐことができる。さらにブロッキング層をＳｉＣとして、光電変換素子の一部として構成することも可能であり、製造コストの低減も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係るイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図２】本発明の実施形態２に係るイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係るイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図５】本発明の実施例３に係るイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図６】本発明の実施例４に係るイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図７】本発明の実施例５に係るイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図８】本発明の実施例５に係るイメージセンサの構造を示した平面図である。
【図９】本発明のイメージセンサの回路構成を示したブロック図である。
【図１０】本発明のイメージセンサに適用可能な信号読み出し回路の回路図である。
【図１１】本発明のイメージセンサの動作を示したタイミングチャートである。
【図１２】本発明の実施例７に係るイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図１３】従来のイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図１４】従来のイメージセンサの構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面における各構成要素の大きさや縮尺は、図の視認性を確保するために適宜変更して記載している。また、各図面におけるハッチングは、各構成要素を区別するためのものであり、必ずしも切断面を意味するものではない。
［実施形態１］ 
【００２７】
図１は本発明の実施形態１に係るイメージセンサの断面図を示したものである。本発明のイメージセンサは、基板２００上にａ−Ｓｉ：Ｈによる光電変換素子３００、アモルファス酸化物半導体ＴＦＴによるスイッチング素子１００を積層した構造を有している。光電変換素子３００とスイッチング素子１００との間には、水素の透過を抑制するブロッキング層５００が配置される。
【００２８】
光電変換素子３００は、下部電極３１０、ｐ型水素化アモルファスシリコンであるｐ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３２０、真性水素化アモルファスシリコンであるｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０、ｎ型水素化アモルファスシリコンであるｎ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３４０、上部電極３５０で構成される。この構成の場合、光は下部電極３１０側から入射することを前提としている。スイッチング素子１００は、ゲート電極１１０、ゲート絶縁膜１２０、アモルファス酸化物半導体膜１３０、チャネル保護膜１３５、ドレイン電極１４０、ソース電極１４５で構成される。光電変換素子３００の下部電極３１０は共通電極４１０に電気的に接続され、光電変換素子３００を形成した後に保護膜４２０、平坦化膜４３０を形成するのが望ましい。また、Ｘ線を検出するＦＰＤとして用いる場合は、蛍光体６００をガラス基板上の反対側に配置する。
【００２９】
次に、上記構成のイメージセンサの製造工程について説明する。基板２００上に光電変換素子３００を形成する。具体的には、基板２００の上に共通電極４１０を形成する。基板２００にはガラスなどを用いることができ、共通電極４１０には、抵抗率の比較的小さいＡｌ、Ｃｒなどを用いることができる。その上に下部電極３１０を形成する。下部電極３１０にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極を用いることができる。その後、ｐ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３２０、ｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０、ｎ−ａ−Ｓｉ：Ｈ３４０層を積層し、形成する。この際、これら３つの層は同一真空中で連続的に成膜するのが望ましい。この上に上部電極３５０を形成する。上部電極３５０にはＣｒなどを用いることができる。次に、保護膜４２０、平坦化膜４３０を成膜する。保護膜４２０にはＳｉＯ２やＳｉＮ、それらの積層膜などを用いることができ、平坦化膜４３０にはアクリル樹脂などを用いることができる。ここで、光電変換素子とスイッチング素子の平面的なレイアウトによっては、平坦化膜４３０は必ずしも設ける必要が無い場合もある。
【００３０】
次に、本発明では、この上に、ブロッキング層５００を成膜する。ブロッキング層５００には、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮなどの水素の透過を抑制する材料を用いることができる。
【００３１】
この上にスイッチング素子１００を形成する。具体的には、ゲート電極１１０を成膜、形成し、ゲート絶縁膜１２０を成膜する。ゲート電極１１０にはＡｌ、Ｃｒ、それら金属の合金などを用いることができ、ゲート絶縁膜１２０にはＳｉＯ２などを用いることができる。ここで、ブロッキング層５００の種類によっては、ゲート電極１１０の絶縁性が悪化する場合があり、その際には、ブロッキング層５００とゲート電極１１０の間に、ＳｉＯ２などの絶縁膜を配置してもよい。次に、アモルファス酸化物半導体膜１３０を成膜する。アモルファス酸化物半導体膜１３０としては、ＩｎＧａＺｎＯまたは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの少なくとも何れかを含む酸化膜を用いることができる。アモルファス酸化物半導体膜１３０を成膜した後、アニール処理を行なっても良い。その後、チャネル保護膜１３５を成膜しても良い。チャネル保護膜１３５を設ける場合には、ＳｉＯ２などを用いることができる。チャネル保護膜１３５、アモルファス酸化物半導体膜１３０の形成を行なった後、ドレイン電極１４０及びソース電極１４５となる金属膜を成膜、形成する。ドレイン電極１４０、ソース電極１４５となる金属膜には抵抗率の低い金属を用いたほうが良く、ＡｌとＭｏ及びＴｉなどの合金などを用いることができる。この上にパッシベーション膜１５０を成膜する。パッシベーション膜１５０にはＳｉＯ２およびＳｉＯ２とＳｉＮの積層膜などを用いることができる。パッシベーション膜１５０成膜後に、アニール処理を施しても良い。
【００３２】
イメージセンサをＸ線検出用ＦＰＤとして用いる場合は、基板２００の光電変換素子３００が配置される面とは反対の面に蛍光体６００を設ける。蛍光体６００にはヨウ化セシウムなどを用いることができる。
【００３３】
本発明によれば、高精細のイメージセンサを高速に信号読み出しすることが可能となる。従って、Ｘ線検出に用いるＦＰＤの高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能となる。さらに、製造時のばらつきを抑制でき、歩留を向上させることが可能となる。その理由について、以下に説明する。
【００３４】
Ｘ線検出に用いるＦＰＤのように（２０ｃｍ×２０ｃｍ以上の）大型のイメージセンサでは、スイッチング素子にａ−Ｓｉ：Ｈを用いており、このａ−Ｓｉ：Ｈの電界効果移動度が１ｃｍ２／Ｖｓ以下と小さいことが、イメージセンサの信号読み出し速度を制限していた。本発明のイメージセンサでは、スイッチング素子にアモルファス酸化物半導体を用いる。アモルファス酸化物半導体の電界効果移動度は１０〜２０ｃｍ２／Ｖｓ程度とａ−Ｓｉ：Ｈの１桁以上大きい。従って、高精細のイメージセンサの信号読み出しを高速に行なうことができる。
【００３５】
本発明のイメージセンサでは、スイッチング素子にアモルファス酸化物半導体を用いても、素子の特性ばらつきを抑制することができる。従来の構造のイメージセンサでは、スイッチング素子にアモルファス酸化物半導体によるＴＦＴを用いると、特性が不安定になると言う課題が有った。この原因は、ａ−Ｓｉ：Ｈによる光電変換素子を成膜する際に、原料ガスに含まれる水素がアモルファス酸化物半導体に浸透し、酸素欠損を引き起こすためである。光電変換素子を先に形成し、その後にアモルファス酸化物半導体を形成した場合でも、アモルファス酸化物半導体成膜時や、その他アニールなどの処理の際に基板に加わる熱の為に、ａ−Ｓｉ：Ｈから水素が離脱し、アモルファス酸化物半導体に浸透していた。本発明のイメージセンサでは、光電変換素子を基板上に先に形成し、その上に水素の透過を抑制するブロッキング層を形成してからアモルファス酸化物半導体膜を形成している。特にブロッキング層としてＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮのなどを用いた場合、その膜の水素透過係数は同じ膜厚のＳｉＯ２やＳｉＮに比べ大幅に小さい。従って、光電変換素子からの水素の浸透を抑制でき、スイッチング素子のばらつきを抑えることができる。このため、アモルファス酸化物半導体を用いたイメージセンサを高い歩留で製造することが可能になる。
［実施形態２］
【００３６】
図２は本発明の実施形態２に係るイメージセンサの断面図を示したものである。本発明のイメージセンサは、基板２００上にａ−Ｓｉ：Ｈによる光電変換素子３００、アモルファス酸化物半導体ＴＦＴによるスイッチング素子１００を積層した構造を有している。
【００３７】
スイッチング素子の構成は、実施形態１で示した構成と同じである。光電変換素子３００は、下部電極３１０、ｐ型水素化アモルファスシリコンカーバイトであるｐ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３２５、真性水素化アモルファスシリコンであるｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０、ｎ型水素化アモルファスシリコンカーバイトであるｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４５、上部電極３５０で構成される。すなわち、光電変換素子３００は、水素化アモルファスシリコンであるｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０の上層に、ブロッキング層として機能するｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４５を含んだ構成である。この構成では、光は下部電極３１０側から入射することを前提としている。また、ｐ−ａ−ＳｉＣ：Ｈに代えてｐ−ａ−Ｓｉ：Ｈを用いても良い。光電変換素子３００の下部電極３１０は共通電極４１０に電気的に接続されており、上部電極３５０の上には、保護膜４２０、平坦化膜４３０を形成するのが望ましい。また、Ｘ線を検出するＦＰＤとして用いる場合は、蛍光体６００をガラス基板上の反対側に配置する。
【００３８】
なお、上記構成のイメージセンサは、基板２００上に、水素化アモルファスシリコンであるｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０の上層にブロッキング層として機能するｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４５を含んだ構成の光電変換素子３００を形成し、この上にスイッチング素子１００を形成し、必要に応じて、基板２００の光電変換素子３００が配置される面とは反対の面に蛍光体６００を設けることによって製造することができる。
【００３９】
本発明によれば、実施形態１と同様に、高精細のイメージセンサを高速に信号読み出しすることが可能となり、Ｘ線検出に用いるＦＰＤの高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能となる。また、製造時のばらつきを抑制でき、歩留を向上させることが可能となる。さらに、イメージセンサの製造コストを低減させることが可能となる。その理由について、以下に説明する。
【００４０】
イメージセンサの信号読み出し速度を高速化できる理由は、実施形態１で説明した理由と同じである。また、製造時のばらつきを抑制でき、歩留を向上させることができる理由も、実施形態１で説明した理由と同じである。
【００４１】
製造コストを低減できる理由は、本発明では、水素の透過を抑制するブロッキング層を光電変換素子の一部で代用しているからである。シリコンカーバイトＳｉＣは水素の透過を抑制する機能を有するが、本発明ではこれを光電変換素子のｎ型半導体層（最上層の半導体層）としても用いている。そのため、実施形態１のように新たにブロッキング層を設ける必要が無い。従って、製造コストを低減することが可能となる。このＳｉＣは、不純物を変更することでｐ型半導体層としても用いることができる。Ｐ−Ｉ−Ｎ型光電変換素子では、キャリアの移動度を考慮して、Ｐ型の面から光を入射する場合が多いが、このＰ型半導体層にＳｉＣを用いると、光学的バンドギャップがａ−Ｓｉよりも広がり、量子効率を高めることができる。本発明の構造を製造するには、ブロッキング層として機能するｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４５を成膜するための原料ガス系を設けており、新たに原料ガス系を追加することなくｐ型半導体層をＳｉＣに容易に変更することが可能である。従って、量子効率の高いイメージセンサを低コストで作成することが可能となる。
【実施例１】
【００４２】
図３は本発明の実施形態１に係るイメージセンサの他の実施例の構造を示したものである。基板２００上に光電変換素子３００、ブロッキング層５００、スイッチング素子１００を積層した構造を有する事は変わらないが、Ｘ線を光に変換する蛍光体６００がスイッチング素子１００の上に形成されている点が異なる。この構造では、Ｘ線は蛍光体６００が配置されている面から照射する。蛍光体からの光が光電変換素子３００の上部側から入射するため、光電変換素子３００の構成は以下ようにするのが望ましい。下部電極３１０は、光を透過させる必要が無いため、抵抗率の小さいＡｌやＣｒなどを用いることができる。この場合、共通電極４１０と下部電極３１０とを同一の金属層で形成することができる。下部電極３１０の上にはｎ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３２１、ｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０、ｐ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３４１を積層する。このようにすることで、光電変換素子３００の光が入射される側に、ホールが移動する構造となるため、ｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０で生成したホール−エレクトロンペアを効率的に収集することができ、残像特性も良化する。また、スイッチング素子１００と蛍光体６００の間には、平坦化膜１６０を配置しても良い。
【００４３】
また、ブロッキング層５００には、実施形態１で示した材料と同じ材料であるＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮを用いることができるが、本実施例の構造では、光電変換素子３００に照射される光がブロッキング層５００を透過することになるので、ブロッキング層５００で光が吸収されたり、反射したりするのを防止する構造を用いることが望ましい。先に示したブロッキング層５００に適用可能な材料は、何れも可視光に対する吸収は殆ど無いが、屈折率はＳｉＯ２やアクリル樹脂などよりも大きい。特にＳｉＣの屈折率は２．６程度であり、ＳｉＯ２の１．４５、アクリル樹脂の１．５程度よりも遥かに大きい。そこでブロッキング層５００を、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮの積層膜にすると光の反射を大幅に低減できる。これはＳｉＮの屈折率が２程度と、ＳｉＯ２やアクリル樹脂の屈折率とＳｉＣの屈折率の中間的な値であり、ＳｉＮが反射防止膜として働くからである。尚、その他の材料の屈折率は、Ａｌ２Ｏ３：１．７程度、Ｙ２Ｏ３：１．８程度、ＡｌＮ：２．１程度であり、先に述べたＳｉＣの場合と同様に、各々適切な屈折率を有する薄膜との積層構造とすることで、反射防止の効果が得られるのは言うまでもない。
【００４４】
本発明によれば、実施形態１と同様に、高精細のイメージセンサを高速に信号読み出しすることが可能となり、Ｘ線検出に用いるＦＰＤの高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能となる。また、製造時のばらつきを抑制でき、歩留を向上させることが可能となる。さらに、イメージセンサの空間分解能を高めることができる。その理由について、以下に説明する。
【００４５】
イメージセンサの信号読み出し速度を高速化できる理由は、実施形態１で説明した理由と同じである。また、製造時のばらつきを抑制でき、歩留を向上させることができる理由も、実施形態１で説明した理由と同じである。
【００４６】
次に空間分解能を高めることができる理由について説明する。実施形態１のように蛍光体６００を、基板２００の光電変換素子３００やスイッチング素子１００が配置される面とは反対の面に配置すると、蛍光体６００から放射される光が基板２００の厚さ分を伝播し、光電変換素子３００に入射することになる。ここで、蛍光体６００から放射される光は、Ｘ線の伝播方向とは無関係に拡散して放射される。そのため、基板２００が厚いと、Ｘ線の伝播方向の直線上に位置する光電変換素子ではなく、隣接する光電変換素子へ光が到達する確率が高くなる。結果として空間分解能が低下するのである。しかしながら、本発明では蛍光体６００をスイッチング素子１００の上に配置している。光電変換素子３００と蛍光体６００の間には、保護膜４２０、平坦化膜４３０、ブロッキング層５００、ゲート絶縁膜１２０、パッシベーション膜１５０、平坦化膜１６０が配置されているが、それらの膜厚全てを合計しても１０μｍ以下で形成することが可能であり、基板２００の厚さよりも圧倒的に薄い。また、ブロッキング層５００として用いるＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮは、赤外から紫外域に亘って透過率が高い。よって量子効率を低下させることが少ない。従って、本来照射されるべき光電変換素子の周辺に光が伝播する確率を小さくすることが出来るため、空間分解能が高くなるのである。
【実施例２】
【００４７】
図４は本発明の実施形態１に係るイメージセンサの他の実施例の構造を示したものである。基板上２００上に光電変換素子３００、スイッチング素子１００を積層し、さらにその上に蛍光体６００を配置する構造を有する点は実施例１で示した構造と同じである。異なるのは、光電変換素子３００の構成である。本発明では、光電変換素子３００がショットキーダイオードとなっている。下部電極３１０の上にｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０が積層され、その上にｐ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３４１が積層され、その上に上部電極３５０が積層されている。蛍光体６００からの光は上部電極側から入射される。ショットキーダイオードのバリアハイトを適切にするには、半導体層に適した下部電極３１０となる金属の選択が重要となる。具体的には金属の仕事関数が、半導体層の電子親和力よりも高くなる組み合わせにする。半導体層としてａ−Ｓｉ：Ｈを用いた場合、例えばＣｒを用いることで、良好なショットキーダイオードをつくることができる。上部電極には、ＩＴＯなどの透明電極を用いることができる。
【００４８】
本発明によれば、実施例１と同様に、イメージセンサの高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能であり、歩留を向上が可能であり、イメージセンサの空間分解能を高めることができる。さらに製造コストの低減が可能である。その理由について、以下に説明する。
【００４９】
イメージセンサの信号読み出し速度を高速化できる理由は、実施形態１で説明した理由と同じである。また、製造時のばらつきを抑制でき、歩留を向上させることができる理由も、実施形態１で説明した理由と同じである。空間分解能を高めることができる理由は、実施例１で説明した理由と同じである。
【００５０】
本発明では、光電変換素子３００としてショットキーダイオードを用いている。この構造は既に説明したとおり、ｎ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層が無い。したがって、このｎ−ａ−Ｓｉ：Ｈの半導体層を積層しない分だけ、製造コストを低減させることができるのである。
【実施例３】
【００５１】
図５は本発明の実施形態２に係るイメージセンサの他の実施例の構造を示したものである。基板２００上に光電変換素子３００、スイッチング素子１００を積層した構造を有している点は同じである。異なるのは、蛍光体６００が、平坦化膜１６０を介して、スイッチング素子１００の上に配置されることである。さらに、光電変換素子３００の構成を、下部電極３１０、ｎ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３２１、ｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０、ｐ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４６、上部電極３５０とするのが望ましい。ただし、ｎ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３２１の代わりにｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈを用いることもできる。
【００５２】
本発明によれば、実施形態２と同様に、イメージセンサの高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能であり、歩留を向上が可能であり、且つ製造コストの低減が可能である。さらに、実施例２と同様にイメージセンサの空間分解能を高めることができる。
【００５３】
本発明のイメージセンサが、高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能であり、歩留を向上が可能であり、且つ製造コストの低減が可能である理由は、実施形態２で説明した理由と同じである。空間分解能を高めることができる理由は、実施例１で説明した理由と同じである。
【実施例４】
【００５４】
図６は本発明の実施形態２に係るイメージセンサの他の実施例の構造を示したものである。基板２００の上に、光電変換素子３００、スイッチング素子１００、蛍光体６００を積層した構造は実施例３と同じである。異なるのは光電変換素子３００の構成である。ここで用いる光電変換素子３００は、下部電極３１０、ｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０、ｐ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４７、上部電極３５０で構成される。つまり、ショットキーバリアダイオードの構成となっている。下部電極３１０に適用できる金属はその仕事関数が半導体層の電子親和力よりも大きくなるように選択する。この例では下部電極３１０としてＣｒを用いており、この場合、共通電極４１０も同じ金属で形成することも可能である。上部電極３５０には、光を透過するＩＴＯを用いることができる。
【００５５】
本発明によれば、実施例３と同様に、イメージセンサの高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能であり、歩留を向上が可能で、イメージセンサの空間分解能も高めることができる。さらに、実施例３で示したイメージセンサよりも、さらに製造コストを下げることができる。
【００５６】
本発明のイメージセンサが、高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能であり、歩留を向上が可能である理由は、実施形態２で説明した理由と同じである。空間分解能を高めることができる理由は、実施例１で説明した理由と同じである。実施例３のイメージセンサよりもさらに製造コストを下げられる理由は、光電変換素子を構成する半導体層の数が２層であり、実施例３で示した光電変換素子を構成する半導体層の３層よりも少ないからである。
【実施例５】
【００５７】
図７は、実施形態２に関わるイメージセンサの他の実施例の構造を示したものである。この構造は隣接する二つの画素の光電変換素子３００の間に、光電変換素子３００と同一層構造を有するダミーエリア３０１が配置された構造を有している。ダミーエリア３０１と光電変換素子３００とは、少なくとも上部電極および上部電極に接する不純物添加されたアモルファス半導体層が電気的に分離されている。図７の例では、光電変換素子３００の構成として、基板２００側から下部電極３１０、ｐ型水素化アモルファスシリコンカーバイトであるｐ-ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３２５、真性水素化アモルファスシリコンであるｉ-ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０、ｎ型水素化アモルファスシリコンカーバイトであるｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４５、上部電極３５０の積層構造としているので、上部電極３５０と最上層の水素化アモルファスシリコンカーバイト（ここでは、ｎ型水素化アモルファスシリコンカーバイトであるｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４５）が、画素の光電変換素子３００と絶縁エリア３０１とで電気的に分離され、少なくとも水素化アモルファスシリコン層（ここでは、ｉ-ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０とｐ-ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３２５と下部電極３１０）が画素間で連続している。
【００５８】
図８は、上部電極３５０の平面図を示したもので、ハッチング部分が、上部電極３５０の配置された領域である。図からわかるように、区画化された各画素７００の中に、光電変換素子３００とダミーエリア３０１とが配置され、その両者の間に上部電極３５０およびｎ型水素化アモルファスシリコンカーバイトであるｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４５が除去された絶縁領域３０２が配置されている。このようなレイアウトにすることで、各画素の光電変換素子３００の上部電極は、隣接する画素の光電変換素子３００の上部電極と電気的に分離される。図８には図示していないが、アモルファス酸化物半導体ＴＦＴによるスイッチング素子１００は、ダミーエリア３０１の位置に配置される。
【００５９】
ここで図７では、蛍光体を図示していないが、本実施例では、蛍光体を、実施形態１と同様に基板２００の光電変換素子３００が形成される面と反対の面に配置しても、実施例１と同様にスイッチング素子１００の上部に配置してもよい。また、絶縁領域３０２の部分において、上部電極３５０およびｎ型水素化アモルファスシリコンカーバイトであるｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４５を除去する際に、真性水素化アモルファスシリコンであるｉ-ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０が一部エッチングされても問題ない。
【００６０】
本発明によれば、実施形態２と同様に、高精細のイメージセンサを高速に信号読み出しすることが可能となり、Ｘ線検出に用いるＦＰＤの高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能となる。また、製造時のばらつきを抑制でき、歩留を向上させることが可能となり、さらに、イメージセンサの製造コストを低減させることが可能となる。
【００６１】
本発明のイメージセンサが、製造コストの低減が可能である理由は、実施形態２で説明した理由と同じである。また、本発明のイメージセンサが、高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能であり、歩留を向上することが可能である理由は、実施形態２で説明した理由に加え、アモルファス酸化物半導体ＴＦＴによるスイッチング素子１００を形成する際に、スイッチング素子１００を構成する各膜を製膜する際に基板に加わる熱、およびスイッチング素子１００をアニール処理する際に基板に加わる熱により、光電変換素子を構成する水素化アモルファスシリコンであるａ−Ｓｉ：Ｈから水素が離脱し、アモルファス酸化物半導体層に浸透するのをより抑制できるからである。それは、水素を最も多く含む真性水素化アモルファスシリコンであるｉ-ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０に断面がほとんどなく、保護膜４２０と接している面積が少なくなるからである。
【実施例６】
【００６２】
図９は、実施形態１、２、実施例１〜５で説明した構造を用いて、イメージセンサを構成した際の回路図を示したものである。イメージセンサ９００は、スイッチング素子であるＴＦＴ９１１と光電変換素子９１２とを含む画素９１０がマトリクス状に配置された構成となる。この図では、縦横に４×４の画素がマトリクス状に配置された例を示しているが、画素の数は目的に応じて変えることができるのは言うまでも無い。縦方向に整列した画素列のＴＦＴ９１１のドレイン端子は、同一のデータ線（Ｄ１〜Ｄ４）に接続され、横方向に整列した画素行のＴＦＴのゲート端子は、同一のゲート線（Ｇ１〜Ｇ４）に接続されている。一端がＴＦＴと接続された光電変換素子９１２の、もう一つの端子は、バイアス線Ｖｂに接続されている。データ線Ｄ１〜Ｄ４は、信号読み出し回路９２０に接続され、ゲート線Ｇ１〜Ｇ４はゲート駆動回路９３０に接続される。
【００６３】
信号読み出し回路９２０には、図１０に示す回路をデータ線の数だけ設けたものを用いることができる。図１０では、オペアンプ９２１、積分容量９２２、リセットスイッチ９２３で構成された積分回路を信号読み出し回路として用いる例を示している。データ線Ｄ１〜Ｄ４は信号読み出し回路９２０の中の積分回路の入力端子Ｉｎに接続される。バイアス電圧Ｖｂは、光電変換素子９１２を構成するｐ−ｉ−ｎダイオードまたはショットキーダイオードに逆バイアスが印加される電位とする。その電位は、光電変換素子９１２の等価容量とイメージセンサに照射される最大露光量とで決まり、イメージセンサに最大の光が照射された場合でも、光電変換素子９１２の内部に逆バイアス方向の電界が残る程度にするのが望ましい。
【００６４】
図１１は、イメージセンサの動作を示したタイミングチャートである。図中のＧ１〜Ｇ４は各ゲート線の電位を示しており、ＲＳＴは積分回路のリセットスイッチ９２３の動作を示している。ＲＳＴがハイレベルの際にリセットスイッチが同通する。Ｏｕｔ＿１〜Ｏｕｔ＿４は信号読み出し回路９２０の出力を示している。Ｏｕｔ＿１はデータ線Ｄ１に接続された積分回路の出力であり、同様にＯｕｔ＿２はデータ線Ｄ２、Ｏｕｔ＿３はデータ線Ｄ３、Ｏｕｔ＿４はデータ線Ｄ４に接続された積分回路の出力である。
【００６５】
まず、全ての画素の光電変換素子９１２に逆バイアスを印加しておく。その後、期間ＴｘにＸ線が照射される。すると、Ｘ線がイメージセンサの蛍光体で光に変換され、その光の量に応じて、光電変換素子９１２に蓄えられた電荷が減少する。一定の期間の後、ゲート線に順次パルスを印加する。期間Ｔ１はゲート線Ｇ１にパルスが印加される期間であり、ゲート線Ｇ１に接続された画素行のＴＦＴが同通状態となり、光電変換素子９１２で減少した電荷を再充電する方向にデータ線Ｄ１〜Ｄ４に電流が流れる。この電流を積分回路で積分することで、Ｘ線の照射量に応じた信号が得られる。信号の積分が終了した後、積分回路のリセットスイッチが信号ＲＳＴに応じて同通し、積分容量に蓄えられた電荷がリセットされる。この動作を全てのゲート線に対して行うことで、２次元のＸ線影像を得ることができる。
【実施例７】
【００６６】
図１２は、本発明の実施形態２に係るイメージセンサの他の実施例の構造を示したものである。この構造は光電変換素子３００の構成を除き、実施例３で示した構造と同じである。本発明では光電変換素子３００が、下部電極３１０、絶縁膜３６０、ｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層３３０、ｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層３４５、上部電極３５０で構成される。これは光電変換素子が、ＭＩＳ（メタル−絶縁膜−半導体）ダイオードとよばれる構造になっているものである。ここで、下部電極３１０にはＣｒ、Ａｌなどを用いることができ、上部電極３５０には透明電極であるＩＴＯなどを用いることができる。
【００６７】
本発明によれば、実施例３と同様に、イメージセンサの高精細化と、透視（動画撮影）対応が可能であり、歩留を向上が可能で、イメージセンサの空間分解能も高めることができ、製造コストを下げることができる。
【００６８】
その理由は実施例３で説明した理由と同じである。さらに、この構造の場合、半導体層を真性層と、ｐ型あるいはｎ型だけで作ることができる。つまりｐ−ｉ−ｎダイオードのように、製造時に２種類の不純物導入をする必要が無く、製造設備を簡略化できる。ただし、ＭＩＳダイオードでは、信号の読み出し時に、ダイオードに順バイアスを印加して、リセットする必要が有り、信号の読み出し速度は若干遅くなる。
【００６９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、イメージセンサの構成や製造方法は適宜変更可能である。
【００７０】
例えば、上記では、ブロッキング層の材料として、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮを例示したが、ブロッキング層は、水素の透過を抑制する機能を有する材料を含んでいればよい。
【００７１】
また、上記では、ａ−Ｓｉ：Ｈによる光電変換素子と、光電変換素子とスイッチング素子との間にブロッキング層を配置する構成と、光電変換素子の少なくとも最上層の半導体層をブロッキング層として機能させる構成とを示したが、これらを組み合わせて、少なくとも最上層の半導体層をブロッキング層として機能させる光電変換素子とスイッチング素子との間に更にブロッキング層を配置する構成とすることもでき、ブロッキング層を複数層にすることによって、水素の透過を抑制する機能を更に高めることもできる。
【００７２】
また、上記では、イメージセンサの各構成部材の厚さは特に限定していないが、各構成部材の厚さは、イメージセンサとして機能可能な任意の値（ブロッキング層は水素の透過を効果的に抑制可能な任意の値）に設定することができる。また、上記では、イメージセンサの各構成部材の形成に使用する製造装置について記載していないが、製造装置としては、スパッタリング装置、真空蒸着装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置、イオン注入装置などを適宜使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、イメージセンサ、特に放射線撮影装置用イメージセンサに利用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１００、７００  スイッチング素子
１１０、７１０  ゲート電極
１２０、７２０  ゲート絶縁膜
１３０、７３０  アモルファス酸化物半導体膜
１３５  チャネル保護膜
１４０、７４０  ドレイン電極
１４５、７４０  ソース電極
１５０、７５０  パッシベーション膜
１６０、４３０、７６０  平坦化膜
２００  基板
３００、８００、９１２  光電変換素子
３０１  ダミー領域
３０２  絶縁領域
３１０、８１０  下部電極
３２０、３４１  ｐ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層
３３０  ｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層
３４０、３２１  ｎ−ａ−Ｓｉ：Ｈ層
３４５  ｎ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層
３２５、３４６、３４７  ｐ−ａ−ＳｉＣ：Ｈ層
３５０、８３０  上部電極
４１０  共通電極
４２０  保護膜
５００  ブロッキング層
６００  蛍光体
７００  画素光電変換膜
８２０  光電変換膜
９００  イメージセンサ
９１０  画素
９１１  ＴＦＴ
９２０  信号読み出し回路
９２１  オペアンプ
９２２  積分容量
９２３  リセットスイッチ
９３０  ゲート駆動回路
【図１】
2015090957.tif 000003
【図２】
2015090957.tif 000004
【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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