(57)【要約】【課題】水分による下部電極の腐食を抑制することができる、半導体素子、放射線検出器、及び半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】層間絶縁膜２３及びＴＦＴ保護層３０を一括してエッチングされたコンタクトホールを埋めつつ、ゲートパッド４０及びデータパッド５０が形成されるため、下部電極１１を介さずに、データパッド５０と第２信号配線層５２が接続されると共に、ゲートパッド４０と第１信号配線層４２とが接続される。従って、保護層３４の開口部には下部電極１１が設けられておらず、水分が侵入した場合でも腐食が発生する恐れが少なく、下部電極１１の腐食を抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光に応じた電荷を発生する光電変換層と、
前記光電変換層で発生した電荷を収集する下部電極と、
前記下部電極で収集された電荷を、制御信号に応じて読み出して出力するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子により読み出された電荷が出力される信号配線、及び前記スイッチング素子に前記制御信号を供給する制御配線の少なくとも一方を形成する配線層と、
前記配線層と前記下部電極を介さずに接続され、前記配線層を外部に接続するための外部接続端子と、
を備えた半導体素子。
【請求項２】
前記配線層上に形成された前記光電変換層上に、前記光電変換層にバイアス電圧を印加するバイアス配線を備え、
前記外部接続端子は、前記バイアス配線と同層である、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
照射された放射線を光に変換する波長変換層と、
前記波長変換層で変換された光が照射される前記請求項１または前記請求項２に記載の半導体素子と、
を備えた放射線検出器。
【請求項４】
基板上に配線層を形成する工程と、
前記配線層上に第一絶縁膜を形成する工程と、
前記第一絶縁膜上に光電変換層を形成する工程と、
前記光電変換層上に第二絶縁膜を形成する工程と、
前記第一絶縁膜及び前記第二絶縁膜をエッチングして前記第一絶縁膜及び前記第二絶縁膜を貫通するコンタクトホールを一括形成する工程と、
前記第二絶縁膜上に、前記コンタクトホールを埋めて前記配線層を外部に接続するための外部接続端子を形成する工程と、
を備えた前記請求項１または前記請求項２に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、放射線検出器、及び半導体素子の製造方法に係り、特に外部接続端子を有する半導体素子、放射線検出器、及び半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療診断等を目的とした放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が知られている。当該放射線画像撮影装置は、放射線照射装置から照射され、被検体を透過した放射線を方放射線検出器で検出して放射線画像を撮影する。当該放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じて発生した電荷を収集して読み出すことにより放射線画像の撮影を行う。
【０００３】
このような放射線画像撮影装置は、放射線を検出する放射線検出器を備えている。当該検放射線出器は、照射された放射線を光に変換する波長変換層と、波長変換層で変換された光が照射されることにより電荷を発生する光電変換層を備えており、光電変換層で発生した電荷は光電変換層の下部に設けられた下部電極により収集される。下部電極により収集された電荷は、スイッチング素子により読み出されて、当該電荷に応じた電気信号が出力される。
【０００４】
このような放射線検出器では、各画素から電荷を読み出すためにスイッチング素子をオン／オフさせるための制御信号を供給するための複数の制御配線、及び各画素から読み出された電荷が出力される複数の信号配線を備えている。制御配線及び信号配線の各々は、外部接続端子（パッド）を介して外部の回路等に電気的に接続されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、スイッチ素子の上部に光電変換素子が形成されている積層型の放射線検出パネルにおいて、外部接続端子に相当するゲート駆動用の駆動回路接続手段とゲート線とを接続する構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３３８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に、従来の放射線検出器では、基板上に、スイッチング素子が形成されている。基板上には、制御配線が形成され、さらにその上に信号配線が形成されている。これらの上層に、下部電極が形成され、下部電極上に光電変換層が形成される。また、光電変換層上には上部電極が形成され、上部電極上には、上部電極にバイアス電圧を印加するバイアス配線が形成される。さらに、これらの上層に、放射線検出器を覆うように、保護層が形成されている。
【０００８】
一般的にこのような従来の放射線検出器では、放射線検出器の端部において、最上層の保護層が開口しており、開口部に、外部接続端子が形成されている。外部接続端子は、下部電極を中継用の電極として用いることにより、下部電極を介して信号配線、またはさらに信号配線を介して制御配線に接続されている（図９、図１１参照）。
【０００９】
光電変換層を形成する際に、光電変換層をパターンニングし、ドライエッチ、もしくはウェットエッチによりエッチングするが、中継用の電極として用いられる下部電極は、このエッチングの際に、ダメージを受ける場合がある。
【００１０】
上述のように、外部接続端子は、保護層の開口部に設けられているため、外部接続端子が保護層に覆われておらず、湿気等の水分が侵入しやすい構造となっている。侵入した水分が、ダメージを受けた下部電極に到達すると、電気化学的腐蝕（腐食）である、いわゆる電触が発生するという問題が生じる懸念がある。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、水分による下部電極の腐食を抑制することができる、半導体素子、放射線検出器、及び半導体素子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】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の半導体素子は、受光した光に応じた電荷を発生する光電変換層と、前記光電変換層で発生した電荷を収集する下部電極と、前記下部電極で収集された電荷を、制御信号に応じて読み出して出力するスイッチング素子と、前記スイッチング素子により読み出された電荷が出力される信号配線、及び前記スイッチング素子に前記制御信号を供給する制御配線の少なくとも一方を形成する配線層と、前記配線層と前記下部電極を介さずに接続され、前記配線層を外部に接続するための外部接続端子と、を備える。
【００１３】
また、本発明は、請求項２に記載の半導体素子のように、前記配線層上に形成された前記光電変換層上に、前記光電変換層にバイアス電圧を印加するバイアス配線を備え、前記外部接続端子は、前記バイアス配線と同層であることが好ましい。
【００１４】
また、請求項３に記載の放射線検出器は、照射された放射線を光に変換する波長変換層と、前記波長変換層で変換された光が照射される前記請求項１または前記請求項２に記載の半導体素子と、を備える。
【００１５】
また、請求項４に記載の半導体素子の製造方法は、基板上に配線層を形成する工程と、前記配線層上に第一絶縁膜を形成する工程と、前記第一絶縁膜上に光電変換層を形成する工程と、前記光電変換層上に第二絶縁膜を形成する工程と、前記第一絶縁膜及び前記第二絶縁膜をエッチングして前記第一絶縁膜及び前記第二絶縁膜を貫通するコンタクトホールを一括形成する工程と、前記第二絶縁膜上に、前記コンタクトホールを埋めて前記配線層を外部に接続するための外部接続端子を形成する工程と、を備える。
【００１６】
一般的な半導体素子の製造方法では、基板上に配線層を形成し、配線層上に第一絶縁膜を形成し、第一絶縁膜を貫通するコンタクトホールを形成し、第一絶縁膜上に光電変換層を形成し、光電変換層上に第二絶縁膜を形成し、第二絶縁膜を貫通するコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールを埋めて下部電極を介して配線層を外部に接続するための外部接続端子を形成する。
【００１７】
一般に光電変換層は、第一絶縁膜上に成膜された光電変換膜をパターニングし、エッチングする処理を含む工程により形成される。当該エッチングの際に第一絶縁膜を貫通するコンタクトホール内の配線層はダメージを受ける場合がある。
【００１８】
そのため、本発明では、光電変換層上に第二絶縁膜を形成した後、第一絶縁膜及び第二絶縁膜をエッチングして第一絶縁膜及び第二絶縁膜を貫通するコンタクトホールを一括形成し、第二絶縁膜上に、当該コンタクトホールを埋めて配線層を外部に接続するための外部接続端子を形成する。これにより、光電変換層の形成工程におけるエッチングによるダメージを抑えることができ、その結果、水分による腐食を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、水分による下部電極の腐食を抑制することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。
【図２】本実施の形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す平面図である。
【図３】図２に示した本実施の形態に係る放射線検出器の画素の一例の断面図である。
【図４】本実施の形態に係るデータパッドの構成の一例を示す平面図である。
【図５】図４に示した本実施の形態に係るデータパッドの一例の断面図である。
【図６】本実施の形態に係るデータパッドの製造工程を説明する説明図である。
【図７】本実施の形態に係るゲートパッドの構成の一例を示す平面図である。
【図８】図７に示した本実施の形態に係るゲートパッドの一例の断面図である。
【図９】従来の放射線検出器におけるゲートパッドの一例の断面図である。
【図１０】従来のゲートパッドの製造工程を説明する説明図である。
【図１１】従来の放射線検出器におけるゲートパッドの一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。
【００２２】
まず、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の概略構成について説明する。図１に、本実施の形態の放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す。本実施の形態では、Ｘ線等の放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出器１０に本発明を適用した場合について説明する。本実施の形態では、放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出器１０を備えて構成されている。なお、図１では、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
【００２３】
放射線検出器１０には、光を受けて電荷を発生し、発生した電荷を蓄積するセンサ部１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子であるＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が複数、マトリックス状に配置されている。本実施の形態では、シンチレータによって変換された光が照射されることにより、センサ部１０３で電荷が発生する。
【００２４】
画素２０は、一方向（図１の横方向、以下「行方向」ともいう）及び当該行方向に対する交差方向（図１の縦方向、以下「列方向」ともいう）にマトリックス状に複数配置されている。図１では、画素２０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素２０は行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている。
【００２５】
また、放射線検出器１０には、基板１（図２参照）上に、ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の制御配線である走査配線１０１と、上記センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。本実施の形態では、一方向の各画素列に信号配線３が１本ずつ設けられ、交差方向の各画素列に走査配線１０１が１本ずつ設けられており、例えば、画素２０が行向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている場合、信号配線３及び走査配線１０１は１０２４本ずつ設けられている。
【００２６】
さらに、放射線検出器１０には、各信号配線３と並列にバイアス配線２５が設けられている。バイアス配線２５は、一端及び他端が並列に接続されており、一端が所定のバイアス電圧を供給するバイアス電源１１０に接続されている。センサ部１０３はバイアス配線２５に接続されており、バイアス配線２５を介してバイアス電圧が印加されている。
【００２７】
走査配線１０１には、各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングするためのスキャン信号が流れる。このようにスキャン信号が各走査配線１０１に流れることによって、各ＴＦＴスイッチ４がスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）される。
【００２８】
信号配線３には、各画素２０のＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて、各画素２０に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる。より具体的には、各信号配線３には、当該信号配線３に接続された画素２０の何れかのＴＦＴスイッチ４がＯＮされることにより蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。
【００２９】
放射線検出器１０の各信号配線３には、外部接続端子であるデータパッド５０を介して、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されている。また、放射線検出器１０の各走査配線１０１には、外部接続端子であるゲートパッド４０を介して、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御回路１０４が接続されている。図２では、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を１つに簡略化して示しているが、例えば、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を複数設けて所定本（例えば、２５６本）毎に信号配線３又は走査配線１０１を接続する。例えば、信号配線３及び走査配線１０１が１０２４本ずつ設けられている場合、スキャン信号制御回路１０４を４個設けて２５６本ずつ走査配線１０１を接続し、信号検出回路１０５も４個設けて２５６本ずつ信号配線３を接続する。
【００３０】
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路（図示省略）を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅し、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）によりデジタル信号へ変換する。
【００３１】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４には、信号検出回路１０５において変換されたデジタル信号に対してノイズ除去等の所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御回路１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する制御部１０６が接続されている。
【００３２】
本実施の形態の制御部１０６は、マイクロコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭおよびＲＡＭ、フラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部を備えている。制御部１０６は、信号検出回路１０５から入力された電荷情報を示す電気信号に基づいて、照射された放射線が示す画像を生成して出力する。
【００３３】
次に、本実施の形態の画素２０、ゲートパッド４０、及びデータパッド５０の構成について具体的一例を挙げて説明する。まず、画素２０について説明する。図２に、本実施形態に係る間接変換方式の放射線検出器１０の２画素×２画素分の構造を示す平面図を示す。また、図３には、図２の画素２０のＡ−Ａ線断面図を示す。
【００３４】
図３に示すように、画素２０は、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１（図２参照）、ゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図２参照）。この走査配線１０１、ゲート電極２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層４２」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
【００３５】
この第１信号配線層４２上には、一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）成膜により形成される。
【００３６】
絶縁膜１５上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００３７】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている（図２参照。）。ソース電極９、ドレイン電極１３、及び信号配線３が形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層５２」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。当該ソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（図示省略）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。なお、ＴＦＴスイッチ４は後述する下部電極１１により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極９とドレイン電極１３が逆となる。
【００３８】
これら第２信号配線層５２を覆い、基板１上の画素２０が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴスイッチ４や信号配線３を保護するために、ＴＦＴ保護膜層３０が形成されている。このＴＦＴ保護膜層３０は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００３９】
このＴＦＴ保護膜層３０上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料等）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。
【００４０】
本実施の形態に係る放射線検出器１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。本実施の形態に係る放射線検出器１０では、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層３０のドレイン電極１３と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００４１】
層間絶縁膜１２上には、コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されており、この下部電極１１は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。この下部電極１１は、後述する半導体層２１が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどなく、例えば、Ａｌ系材料等導電性の金属を用いて形成される。
【００４２】
下部電極１１上には、フォトダイオードとして機能する半導体層２１が形成されている。本実施の形態では、半導体層２１として、ｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層（ｎ＋アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、ｐ＋アモルファスシリコン）を積層したＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃを順に積層して形成する。ｉ層２１Ｂは、光が照射されることにより電荷（一対の自由電子と自由正孔）が発生する。ｎ＋層２１Ａ及びｐ＋層２１Ｃは、コンタクト層として機能し、下部電極１１及び後述する上部電極２２とｉ層２１Ｂをと電気的に接続する。
【００４３】
各半導体層２１上には、それぞれ個別に上部電極２２が形成されている。この上部電極２２には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）等の光透過性の高い材料を用いている。本実施の形態に係る放射線検出器１０では、上部電極２２や半導体層２１、下部電極１１を含んでセンサ部１０３が構成されている。
【００４４】
層間絶縁膜１２、半導体層２１及び上部電極２２上には、上部電極２２に対応する一部で開口２７Ａを持ち、各半導体層２１を覆うように、塗布型の層間絶縁膜２３が形成されている。層間絶縁膜２３は、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、０．２〜０．６μｍの膜厚でＣＶＤ成膜により形成されている。
【００４５】
この層間絶縁膜２３上には、バイアス配線２５が形成されている。バイアス配線２５は、透明導電体、ＡｌもしくはＣｕ、またはＡｌもしくはＣｕを主体とした合金、あるいは積層膜が好ましく、特に、透明導電体であることが好ましい。透明導電体としては、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）等の光透過性の高い導電体が好ましい。バイアス配線２５は、開口２７Ａ付近にコンタクトパッド２７が形成され、層間絶縁膜２３の開口２７Ａを介して上部電極２２と電気的に接続される。
【００４６】
さらに層間絶縁膜２３及びバイアス配線２５（コンタクトパッド２７）の上には、表面を平坦化するための平坦化層３２が形成されている。平坦化層３２は、絶縁層であり、例えば、層間絶縁膜１２と同様に、有機材料により１〜４μｍの膜厚で形成されている。また、平坦化層３２の上には、放射線検出器１０の表面を保護するための保護層３４が形成されている。
【００４７】
このように形成された画素２０上には、必要に応じてさらに光吸収性の低い絶縁性の材料により保護膜が形成されて、その表面に光吸収性の低い接着樹脂を用いてまたは、直接蒸着によりＧＯＳやＣｓＩ等からなるシンチレータが貼り付けられる。
【００４８】
次に、本実施の形態のデータパッド５０について説明する。図４に、本実施の形態に係るデータパッド５０が配置された放射線検出器１０の端部の構造の一例を示す平面図を示す。また、図５には、データパッド５０が配置された放射線検出器１０の端部の一例の断面図を示す。
【００４９】
図５に示すように、基板１上に、絶縁膜１５が形成されている。また、絶縁膜１５の上には、第２信号配線層５２（信号配線３、ソース電極９、及びドレイン電極１３を含む配線層）が形成されており、絶縁膜１５及び第２信号配線層５２の上には、ＴＦＴ保護層３０が形成されている
また、放射線検出器１０のデータパッド５０が設けられた端部では、ＴＦＴ保護層３０の上には、層間絶縁膜２３が形成されている。また、層間絶縁膜２３の上には、データパッド５０が形成される領域に開口部を有する保護層３４が形成されている。層間絶縁膜２３の上の、保護層３４の開口部には、データパッド５０が形成されており、データパッド５０と第２信号配線層５２とは、層間絶縁膜２３及びＴＦＴ保護層３０を貫通するコンタクトホール３６により電気的に直接接続されている。
【００５０】
本実施の形態のデータパッド５０の製造工程について、図６を参照して説明する。
【００５１】
まず、放射線検出器１０では、基板１上に、第２信号配線層５２線層として、ゲート電極２、走査配線１０１を形成する。この第１信号配線層４２は、Ａｌ、Ａｌ合金等の低抵抗金属、もしくは高融点金属からなるバリアメタル層との積層膜からなり、膜厚が１００〜６００ｎｍ前後でスパッタリング法にて基板１上に堆積される。その後、フォトリソグラフィー技術にてレジスト膜のパターンニングを行う。その後、Ａｌ用のエッチャントによるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて金属膜をパターンニングする。その後、レジストを除去することにより第１信号配線層４２が完成する。次に、第１信号配線層４２上に、絶縁膜１５、半導体活性層８、コンタクト層を順次堆積する。絶縁膜１５はＳｉＮｘからなり膜厚は２００〜６００ｎｍ、半導体活性層８はアモルファスシリコンからなり膜厚２０〜２００ｎｍ前後、コンタクト層は不純物添加アモルファスシリコンからなり膜厚１０〜１００ｎｍ前後で、Ｐ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にて堆積する。その後、第１信号配線層４２と同様に、フォトリソグラフィー技術によりレジストのパターンニングを行う。その後、半導体活性層８と不純物添加半導体によるコンタクト層を絶縁膜１５に対し選択的にドライエッチングすることにより半導体活性領域を形成する。なお、データパッド５０が設けられた放射線検出器１０の端部には、絶縁膜１５及び第１信号配線層４２が積層されていないため図６に示したデータパッド５０の製造工程には、図示していない。
【００５２】
次に、図６（Ａ）に示すように、絶縁膜１５、及び半導体活性層８の上層、放射線検出器１０の端部においては基板１上に、第２信号配線層５２として、信号配線３、ソース電極９、ドレイン電極１３を形成する。この第２信号配線層５２は、第１信号配線層４２と同様に、Ａｌ、Ａｌ合金等の低抵抗金属、もしくは高融点金属からなるバリアメタル層との積層膜、またはＭｏ等の高融点金属膜単層からなり、膜厚が１００〜６００ｎｍ前後である。第１信号配線層４２と同様に、フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、Ａｌ用のエッチャントによるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて金属膜をパターンニングする。ドライエッチ法にて、コンタクト層と半導体活性層８の一部を除去しＴＦＴスイッチ４のチャネル領域を形成する。
【００５３】
次に、図６（Ａ）に示すように、基板１及び上記のように形成された第２信号配線層５２の上層に、ＴＦＴ保護層３０及び層間絶縁膜１２を順次形成する。なお、層間絶縁膜１２は、データパッド５０が設けられた放射線検出器１０の端部には積層されていないため図６（Ａ）には図示していない。ＴＦＴ保護層３０及び層間絶縁膜１２は無機材料単体の場合や、無機材料からなる保護絶縁膜と有機系材料からなる層間絶縁膜の積層により形成する場合や、有機系からなる層間絶縁膜単層により形成する場合がある。本実施の形態では、例えば、ＣＶＤ成膜によりＴＦＴ保護膜層３０を形成し、塗布系材料である感光性の層間絶縁膜１２材料を塗布、プリベーク後、露光、現像のステップを通過後、焼成を行なって各層を形成する。次に、フォトリソグラフィー技術によりＴＦＴ保護膜層３０をパターンニングする。
【００５４】
さらに、放射線検出器１０では、層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護層３０の上に下部電極１１及び半導体層２１、及び上部電極２２を形成する。なお、これらの各層は、データパッド５０が設けられた放射線検出器１０の端部には積層されていないため図６には図示していない。下部電極は、Ａｌ系材料の金属材料をスパッタリング法により膜厚が２０〜５００ｎｍ前後になるように堆積し、フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、メタル用のエッチャント等によるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にてパターンニングして形成する。光電変換層である半導体層２１は、有機光電変換材料である場合は、例えば、ＣＶＤ法により形成すればよい。膜厚は３０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは、５０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下、特に好ましくは８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である。また、無機光電変換材料である場合は、ＣＶＤ法で下層より順にｎ＋層２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃの各層を堆積して半導体層２１を形成する。膜厚は、例えばそれぞれｎ＋層１０〜５００ｎｍ、ｉ層０．２〜２μｍ、ｐ＋層１０〜５００ｎｍである。半導体層２１は各層を順に積層してフォトリソグラフィー技術により、半導体層２１をパターンニングし、ドライエッチ、もしくはウェットエッチによる下層の層間絶縁膜１２との選択エッチすることにより完成する。なお、ｎ＋層２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃの順で積層するのではなく、ｐ＋層２１Ｃ、ｉ層２１Ｂ、ｎ＋層２１Ａの順で積層し、ＰＩＮダイオードとしてもかまわない。上部電極２２は、ＩＴＯ等の透明電極材料をスパッタリング法により膜厚が２０〜２００ｎｍ前後になるように堆積し、フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、ＩＴＯ用のエッチャント等によるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にてパターンニングして形成する。
【００５５】
次に、図６（Ｂ）に示すように、ＳｉＮｘ膜からなる層間絶縁膜２３を堆積する。ここでは、一例としてＣＶＤ成膜のＳｉＮｘを記載したが、絶縁材料であれば適用でき、ＳｉＮｘに限定するものではない。
【００５６】
さらにデータパッド５０を形成するために、図６（Ｃ）に示すように、絶縁膜用のウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて層間絶縁膜２３及びＴＦＴ保護層３０を貫通するコンタクトホール３６を一括形成する。
【００５７】
さらに、図６（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜２３上に、Ａｌ系材料もしくはＩＴＯ等の金属材料をスパッタリング法により堆積させ、フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、メタル用のエッチャント等によるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にてパターンニングしてデータパッド５０を形成する。
【００５８】
さらに、図６（Ｅ）に示すように、データパッド５０をマスキングして、データパッド５０が形成される領域に開口部を有するように、絶縁膜である保護層３４を例えば、ＣＶＤ成膜により形成する。本実施の形態の放射線検出器１０では、このようにして、データパッド５０が形成される。
【００５９】
一方、ここで従来の放射線検出器におけるデータパッドについて説明する。図９には、従来のデータパッド５００が設けられた放射線検出器１０００の端部の断面図が示されている。
【００６０】
図９に示すように、従来の放射線検出器１０００では、基板１上に、絶縁膜１５が形成されている。また、絶縁膜１５の上には、第２信号配線層５２（信号配線３、ソース電極９、及びドレイン電極１３を含む配線層）が形成されており、絶縁膜１５及び第２信号配線層５２の上には、ＴＦＴ保護層３０が形成されている
また、第２信号配線層５２の端部付近の上層には、開口部が形成されており、当該開口部を覆うように、ＴＦＴ保護層３０上に中継用の電極となる下部電極１１が形成されている。さらに、ＴＦＴ保護層３０及び下部電極１１の上には、層間絶縁膜２３が形成されている。また、層間絶縁膜２３の上には、データパッド５００が形成される領域に開口部を有する保護層３４が形成されている。層間絶縁膜２３の上の、保護層３４の開口部には、データパッド５００が形成されており、データパッド５００と下部電極１１とは、層間絶縁膜２３を貫通するコンタクトホール５０１により電気的に直接接続されている。このように従来の放射線検出器１０００では、下部電極１１を介してデータパッド５００と第２信号配線層５２とが接続されている。
【００６１】
このような従来の放射線検出器１０００のデータパッド５００の製造工程について、図１０を参照して説明する。なお、上述の図６に示した本実施の形態の放射線検出器１０のデータパッド５０の製造工程と略同様の肯定については、その旨を記し詳細な説明を省略する。
【００６２】
まず、図１０（Ａ１）は、上述の図６（Ａ）に対応しており、基板１の上に第２信号配線層５２及びＴＦＴ保護層３０を形成する。さらに、図１０（Ａ２）に示すように、ＴＦＴ保護層３０をエッチングしてコンタクトホールを形成し、図１０（Ａ３）では、コンタクトホールを埋めつつ、中継用の電極となる下部電極１１を形成する。
【００６３】
さらに、図１０（Ｂ）は、上述の図６（Ｂ）に対応しており、ここでは、ＴＦＴ保護層３０及び下部電極１１の上に層間絶縁膜２３を形成する。さらに、図１０（Ｃ）は、上述の図６（Ｃ）に対応しているが、ここでは、層間絶縁膜２３のみを下部電極１１に至るまでエッチングしてコンタクトホールを形成する。次の図１０（Ｄ）は、上述の図６（Ｄ）に対応しており、層間絶縁膜２３に形成されたコンタクトホールを埋めつつ、層間絶縁膜２３の上にデータパッド５００を形成する。さらに、図１０（Ｅ）は、上述の図６（Ｅ）に対応しており保護層３４を形成することにより従来の放射線検出器１０００では、データパッド５００が形成される。
【００６４】
上述したように本実施の形態のデータパッド５０は、層間絶縁膜２３及びＴＦＴ保護層３０を一括してエッチングしてコンタクトホール３６を形成し、当該コンタクトホール３６を埋めつつデータパッド５０を形成することにより、第２信号配線層５２と直接接続されている。すなわち、データパッド５０と第２信号配線層５２とが下部電極１１を介さずに接続されている。
【００６５】
一方、従来のデータパッド５００では、下部電極１１を介してデータパッド５０と第２信号配線層５２とが接続されている。
【００６６】
下部電極１１は、上述の半導体層２１を形成する場合、半導体層２１の膜厚が厚いためエッチング条件のコントロールが難しく、半導体層２１のエッチングの際にダメージを受ける場合がある。一方、データパッド５００（本実施の形態ではデータパッド５０）は、保護層３４の開口部に形成されておりその表面が保護層３４により覆われていないため、湿気等の水分が侵入しやすい構造となっている。従来のデータパッド５００のように、開口部に下部電極１１が設けられていると、侵入した水分が、ダメージを受けた下部電極１１に到達して電気化学的腐蝕（腐食）である、いわゆる電触が発生すると場合がある。しかしながら、本実施の形態のデータパッド５０では、下部電極１１を介さずにデータパッド５０と第２信号配線層５２とが接続され、保護層３４の開口部には下部電極１１が設けられていないため、下部電極１１はエッチングの際のダメージを受けず、水分が侵入した場合でも上述のような腐食が発生する恐れが少ない。従って、本実施の形態では、下部電極１１の腐食を抑制することができる。
【００６７】
次に、本実施の形態のゲートパッド４０について説明する。図７に、本実施の形態に係るゲートパッド４０が配置された放射線検出器１０の端部の構造の一例を示す平面図を示す。また、図８には、ゲートパッド４０が配置された放射線検出器１０の端部の一例の断面図を示す。
【００６８】
図８に示すように、基板１上に、第１信号配線層４２（ゲート電極２及び走査配線１０１を含む配線層）と、絶縁膜１５とが形成されている。また、絶縁膜１５の上には、第２信号配線層５２（信号配線３、ソース電極９、及びドレイン電極１３を含む配線層）が形成されており、第１信号配線層４２と第２信号配線層５２とは、コンタクトホール３７を介して電気的に接続されている。また、第２信号配線層５２及び絶縁膜１５の上には、ＴＦＴ保護層３０が形成されている。
【００６９】
また、放射線検出器１０のゲートパッド４０が設けられた端部では、ＴＦＴ保護層３０の上には、層間絶縁膜２３が形成されている。また、層間絶縁膜２３の上には、ゲートパッド４０が形成される領域に開口部を有する保護層３４が形成されている。層間絶縁膜２３の上の、保護層３４の開口部には、ゲートパッド４０が形成されており、ゲートパッド４０と第２信号配線層５２とは、層間絶縁膜２３及びＴＦＴ保護層３０を貫通するコンタクトホール３８により電気的に直接接続されている。
【００７０】
ゲートパッド４０の製造工程については、上述の本実施の形態のデータパッド５０の製造工程と略同様の肯定であるため、ここでは説明を省略する。なお、ゲートパッド４０を製造する場合においても、ＴＦＴ保護層３０及び層間絶縁膜２３を一括してエッチングしてコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールを埋めつつゲートパッド４０を形成することにより、下部電極１１を介することなく、第２信号配線層５２を介して第１信号配線層４２とゲートパッド４０とが電気的に接続される。
【００７１】
一方、ここで従来の放射線検出器におけるゲートパッドについて説明する。図１１には、データパッド５００が設けられた放射線検出器１０００の端部の断面図が示されている。
【００７２】
図１１に示すように、従来の放射線検出器１０００では、基板１上に、第１信号配線層４２が形成されている。第１信号配線層４２及び基板１の上には絶縁膜１５が形成されている。また、絶縁膜１５には、第２信号コンタクトホールが形成されており、絶縁膜１５の上には、配線層５２（信号配線３、ソース電極９、及びドレイン電極１３を含む配線層）が形成されている。絶縁膜１５及び第２信号配線層５２の上には、ＴＦＴ保護層３０が形成されている
また、ＴＦＴ保護層３０には、第２信号配線層５２に至るまで開口部が形成されており、当該開口部を覆うようにＴＦＴ保護層３０の上に中継用の電極となる下部電極１１が形成されている。さらに、下部電極１１及びＴＦＴ保護層３０の上には、層間絶縁膜２３が形成されている。また、層間絶縁膜２３の上には、ゲートパッド４００が形成される領域に開口部を有する保護層３４が形成されている。層間絶縁膜２３の上の、保護層３４の開口部には、ゲートパッド４００が形成されており、ゲートパッド４００と下部電極１１とは、層間絶縁膜２３を貫通するコンタクトホール４０１により電気的に直接接続されている。このように従来の放射線検出器１０００では、下部電極１１を介してゲートパッド４００と第２信号配線層５２とが接続されている。
【００７３】
上述したように本実施の形態のゲートパッド４０は、層間絶縁膜２３及びＴＦＴ保護層３０を一括してエッチングしてコンタクトホール３８を形成し、当該コンタクトホール３８を埋めつつゲートパッド４０を形成することにより、第２信号配線層５２を介して第１信号配線層４２と接続されている。すなわち、ゲートパッド４０と第１信号配線層４２とが下部電極１１を介さずに接続されている。
【００７４】
一方、従来のゲートパッド４００では、下部電極１１を介してゲートパッド４００と第２信号配線層５２とが接続されている。そのため、データパッド５０において上述したように、保護層３４の開口部に下部電極１１が設けられているため、下部電極１１が腐食する恐れがある。一方、本実施の形態のゲートパッド４０では、保護層３４の開口部には下部電極１１が設けられていないため、下部電極１１はエッチングの際のダメージを受けず、水分が侵入した場合でも上述のような腐食が発生する恐れが少ない。従って、本実施の形態では、下部電極１１の腐食を抑制することができる。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００では、層間絶縁膜２３及びＴＦＴ保護層３０を一括してエッチングされたコンタクトホールを埋めつつ、ゲートパッド４０及びデータパッド５０が形成されるため、下部電極１１を介さずに、データパッド５０と第２信号配線層５２が接続されると共に、ゲートパッド４０と第１信号配線層４２とが接続される。従って、保護層３４の開口部には下部電極１１が設けられておらず、水分が侵入した場合でも腐食が発生する恐れが少なく、下部電極１１の腐食を抑制することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００、放射線検出器１０、ゲートパッド４０及びデータパッド５０等の構成、動作等は一例であり、保護層３４の開口部の下において、下部電極１１を介さずにデータパッド５０と第２信号配線層５２が接続されると共に、ゲートパッド４０と第１信号配線層４２とが接続されるという、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【００７７】
また、本実施の形態では、ＴＦＴスイッチ４がゲート絶縁膜の下側にゲート電極が配置され、ゲート絶縁膜の上側に活性層が形成されたボトムゲート構造である場合について説明したがこれに限らず、ゲート絶縁膜の上側にゲート電極が配置され、ゲート絶縁膜の下側に活性層が形成されたトップゲート構造等、他のＴＦＴ構造を有する外部接続端子に適用できることはいうまでもない。
【００７８】
また、本実施の形態では、本発明の放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。
【００７９】
また、本実施の形態では、放射線検出器１０の外部接続端子であるゲートパッド４０及びデータパッド５０について説明したがこれに限らず、他の半導体素子の信号配線を外部に接続するための外部接続端子に本発明が適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８０】
４  ＴＦＴスイッチ
１０  放射線検出器
２０  画素
４０  ゲートパッド
４２  第１信号配線層
５０  データパッド
５２  第２信号配線層
１００  放射線画像撮影装置
【図１】
2013077788.tif 000003
【図２】
2013077788.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】
2013077788.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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