(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が薄膜トランジスタのソース又はドレイン電極に接続され、フォトダイオード材料および導電性酸化物から形成されたフォトダイオードのアレイを含んでいる放射撮像装置用のコンタクト・パッドにおいて、
前記アレイのフォトダイオードに使用されたものと同じフォトダイオード材料から形成され、前記アレイの縁部に近接して位置決めされた本体、
前記導電性酸化物から形成され、前記本体の少なくとも一部の上に位置していており、コンタクト区域を形成する、コンタクト層であって、前記コンタクト区域の前記導電性酸化物の少なくとも一部が露出して、頂部コンタクト表面を形成し、該頂部コンタクト表面を介して前記アレイへの外部電気接続を可能にする、前記コンタクト層と、
前記薄膜トランジスタのソースおよびドレイン電極材料から形成され、前記コンタクト層と電気接続される導電性金属であって、前記頂部コンタクト表面の少なくとも一部及び前記本体と接触して配置される前記導電性金属と、
誘電体材料で構成され、前記頂部コンタクト表面の少なくとも一部と、前記導電性金属の全体を覆う障壁層と、
を有していることを特徴とする放射撮像装置用のコンタクト・パッド。
【請求項２】
前記フォトダイオード材料が非晶質シリコンで構成され、前記導電性酸化物が酸化インジウム錫で構成されている請求項１記載のコンタクト・パッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に光検出素子のアレイを有する放射撮像装置（ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｉｍａｇｅｒ）用のコンタクト・パッドに関するものであり、更に詳しくは処理工程の数を減らして形成し得るコンタクト・パッド構造に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
光検出素子アレイを有する放射撮像装置は、Ｘ線撮像装置およびファクシミリ装置のような撮像用途に通常使用されている。アレイの光検出素子、典型的にはフォトダイオードは入射する放射エネルギを電荷に変換し、電荷は所定の電圧に維持された共通電極によって全てのフォトダイオードに逆バイアスを維持することによりフォトダイオード内で分離される。画素がマトリクス形式に配置され、行および列のアドレス線が画素をアドレス指定して読出しを行えるように配置される。各々の画素は典型的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のソース（またはドレイン）コンタクトに接続されたフォトダイオードを有する。行に沿った方向のアドレス線は、走査線と呼ばれ、典型的にはＴＦＴに使用されたものと同じゲート金属から形成される。特定の行が呼び出されたとき、該行内のフォトダイオードに蓄積された電荷は、行と直角の列に配置されたデータ線に送られる。データ線は典型的にはＴＦＴのソース／ドレイン・コンタクト材料と同じ材料から形成される。
【０００３】
撮像装置は典型的にはガラスのような大面積の基板上に形成される。薄膜の堆積、写真平版法によるパターン形成および薄膜エッチングを含む一連の処理工程により、撮像装置構造が基板上に形成される。フォトダイオードおよびＴＦＴは共に、例えばプラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）により堆積された非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）で構成するのが好ましい。
【０００４】
アレイを形成する際に基板上にコンタクト・フィンガも形成される。これらのコンタクト・フィンガは、アレイから基板の周縁近くまで延在する走査線およびデータ線並びに共通電極線の延長部であり、アレイを外部回路に接続できるようにする。コンタクト・フィンガの一端にコンタクト・パッドがあり、コンタクト・パッドは必然的にその表面の少なくとも一部にわたって頂部層として導電材料を有する。アレイ上の走査線およびデータ線の数は数千にもなるので、駆動および読出し回路からの外部コンタクトは典型的には可撓性のコネクタで作られ、これらのコネクタはコンタクト・パッドの表面に接触するように押し付けられ又は接着される。
【０００５】
処理工程の数を減らして撮像装置を製造するための構造および方法が、米国特許第５，３９９，８４４号、同第５，４３５，６０８号、同第５，４８０，８１０号に記載されている。アレイの製造の際、導電金属の堆積の数は、例えばゲート金属の堆積およびソース／ドレイン金属の堆積の数まで低減するのが望ましい。共通電極は、写真平版法によるパターン形成工程中に、別個の材料ではなくソース／ドレイン金属と同じ材料から形成することが出来る。
【０００６】
コンタクト・パッドは、可撓性コネクタと接触させることが必要であるために湿気への露出を防止するように容易に封止することが出来ないので、特に水分の腐食作用を受けやすい。光検出素子アレイの他の領域は無機誘電体障壁層によって適当に保護することが出来る。ゲートおよびソース／ドレイン金属として使用される金属、例えばＣｒ、Ｔｉ、ＭｏおよびＡｌは、良好な接触を妨げる表面酸化物を形成する傾向があり、或いは、程度は変わるが、腐食を受けやすい。好ましいコンタクト・パッド表面材料は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）または上記の問題を起こしにくい関連する導電性酸化物材料である。
【０００７】
しかしながら、ＩＴＯはその直ぐ下に位置する金属の腐食に対する障壁としては不十分であることが判っている。湿気が比較的薄い多結晶質のＩＴＯ内を拡散して、その下に位置する金属と反応する。
従って、ソース／ドレイン金属またはゲート金属をコンタクト・パッド表面材料として選択することにより、別個の導電材料を必要としなくて済むが、これらの金属は腐食または接触の問題を生じて、撮像装置の性能および寿命を悪化させる恐れがある。
【０００８】
このため、撮像装置のアレイにおいて、付加的な製造処理工程を必要とせず、過大な腐食および接触信頼性の問題を生じないコンタクト・パッド構造を有することが望ましい。
また本発明の別の目的は、フォトマスク形成工程の数を減らすような放射撮像装置用コンタクト・パッドを提供することである。
【０００９】
【発明の概要】
本発明によれば、簡略化された放射撮像装置用コンタクト・パッド複数を放射撮像装置のアレイの残りの部分と同時に製造して、アレイを製造するために使用される処理工程以外の処理工程が必要とされないようにする。フォトダイオード材料のコンタクト・パッド本体がコンタクト・パッド区域内に、アレイのフォトダイオードの形成と同時に形成される。フォトダイオードはその頂部に、外部電気接触させるための最上面を成すＩＴＯ層を有する。その後のＴＦＴのソースおよびドレイン電極のパターン形成の際に、ソースおよびドレイン電極材料が、フォトダイオード材料の頂部表面に部分的にオーバーラップし、コンタクト・フィンガに電気接触してコンタクト・フィンガの一部を形成するようにパターン形成される。無機誘電体障壁をパターン形成して、ソースおよびドレイン電極材料が何ら周囲環境に露出されず、コンタクト・パッドの頂部のＩＴＯが露出された状態にする。走査線およびデータ線の両方のコンタクト・パッドは構造上および処理上の複雑さを低減するように作られる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、フォトダイオード材料および導電性酸化物から形成されたフォトダイオードのアレイを含んでいる放射撮像装置用のコンタクト・パッドが提供される。このコンタクト・パッドは、アレイのフォトダイオードに使用されたものと同じフォトダイオード材料から形成されて、アレイの縁部に近接して位置決めされたコンタクト・パッド本体、および該コンタクト・パッド本体の少なくとも一部の上に位置していて、アレイへの外部電気接続を可能にするコンタクト区域を構成する導電性酸化物の頂部層を有する。アレイへの外部電気接続のための前記コンタクト区域の一部として導電性酸化物の頂部層の少なくとも一部の上に金属のコンタクト面が設けられる。一実施態様では、フォトダイオード材料は非晶質シリコンで構成され、導電性酸化物は酸化インジウム錫で構成される。
本発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に具体的に記載してあるが、本発明自体の構成、作用並びにその他の目的および利点は、添付の図面を参照した以下の説明から最も良く理解されよう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１および１１を参照して説明すると、放射撮像装置１は絶縁基板８上に光検出素子アレイ２を含み、アレイは水平の走査線９および直交する垂直なデータ線７の交差部分の間に画素３（図１１）のような画素を含む。
各々の画素３は、フォトダイオード３１のような光検出素子および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スイッチ３２を含む。アレイの各々の画素内の光検出素子すなわちフォトダイオード３１は、入射する光子に応答して電荷を蓄積する。一行内の各々のフォトダイオードは、行内のそれぞれのＴＦＴのゲートに結合された走査線９をバイアスして、各々のＴＦＴを導通させることによってアドレス指定され、これによってフォトダイオードに蓄積されていた電荷を、列内のそれぞれのＴＦＴのソース（またはドレイン）電極に結合されている出力データ線７から選択的に読み出すことが出来る。バイアス・ゲート電圧は、光検出素子アレイ２の外側の縁に沿って配置されたコンタクト・パッドコンタクト・パッド１５のようなコンタクト・パッドを介して、外部電圧源（図示していない）から印加される。コンタクト・パッド１５は（前掲の米国特許に記載されているように）コンタクト・フィンガ１９に電気接続されており、コンタクト・フィンガ１９は走査線９およびデータ線７に接続されている。放射撮像装置１は更に、静電荷保護を行うために光検出素子アレイ２の周囲に配置されたアース・リング１７を有する。コンタクト・パッド１５は典型的にはアース・リング１７より内側で絶縁基板８上に配置される。
【００１２】
図２乃至６を参照して説明すると、本発明の一実施態様では、コンタクト・フィンガ１９のコンタクト・パッド端におけるコンタクト・パッド１５のゲート金属１０が絶縁基板８上に形成され、次いでフォトダイオード本体２２がゲート金属１０の上に形成される。ゲート金属はアレイおよびコンタクト・パッド区域において前にパターン形成されている。ゲート金属１０はコンタクト・パッド１５においてフォトダイオード材料２２の下に位置する必要はないが、絶縁基板８上に直接堆積する場合に比べてフォトダイオード材料２２の付着性を改善する。フォトダイオード材料２２は次いでパターン形成されエッチングされて、複数のフォトダイオード本体を形成する。光検出素子アレイ２の各々の画素内にフォトダイオード本体（図１および１１参照）が形成されると同時に、コンタクト・パッド１５の区域においてフォトダイオード材料２２がまたパターン形成されてアイランドを形成する（図３および４参照）。このアイランドのフォトダイオード材料は光検出素子として使用されず、コンタクト・フィンガのパッド構造の一部となる。コンタクト・パッド１５のフォトダイオード材料２２は、不純物添加した非晶質シリコン層および不純物添加しない非晶質シリコン層で構成され、全体の厚さはほぼ０．５乃至２．０ミクロンである。その上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の頂部層１８が設けられ、その厚さはほぼ０．１ミクロンであり、ほぼ０．０５乃至０．２ミクロンの範囲内にある。
【００１３】
各々の画素３（図１１参照）内では、薄いＩＴＯ層１８の目的は、頂部ダイオード層の導電度を高めて、性能を改善し且つフォトダイオード３１の頂部に対する共通電極３４の信頼性のある接触を確実なものとすることである。各々のコンタクト・パッド１５においては、ＩＴＯ層１８はコンタクト・パッドの頂部コンタクト面（接触面）を形成する。ＩＴＯは、化学的に安定で耐腐食性であり、絶縁酸化物を形成し難いので、望ましい材料である。ＩＴＯ層１８は、具体的なパターン形成およびエッチング処理に応じて、フォトダイオード材料２２とほぼ一致するか、それより僅かに小さくすることが出来る。撮像装置の光検出素子アレイ２の製造処理の次の工程で、アレイ内のＴＦＴ３２の誘電体層の形成の際に誘電体層が配置される。誘電体層２４はパターン形成されされて、図５および６に示すようにコンタクト・パッド区域２５の頂部からエッチングされる。誘電体層２４はプラズマ化学蒸着法により堆積されたシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）およびシリコン酸化物の組合せであってよく、全体の厚さはほぼ０．１５乃至０．５ミクロンである。
【００１４】
次の処理工程では、ソースおよびドレイン金属２６（図７および８参照）が堆積され、パターン形成およびエッチングされて、ＩＴＯ層１８とその下に位置するゲート金属１０またはコンタクト・フィンガ１９内のソースおよびドレイン・コンタクトとの間を電気接続して、ＩＴＯ層１８と走査線９およびデータ線７（図１参照）との間に連続的に接続するようにする。ソースおよびドレイン金属２６は、コンタクト・パッド１５の少なくとも一部分を露出させるようにエッチングされる。ソースおよびドレイン金属２６は例えばＭｏまたはＣｒ、或いはそれらの組合せで構成し、厚さをほぼ０．１乃至１．０ミクロンにし得る。図面の各図は、層の高さが約２ミクロンであるのに対して、露出されたＩＴＯコンタクト領域が約１５０ミクロンであるので、特に垂直方向において等分に拡大図示されていないことに留意されたい。
【００１５】
最終工程において、光検出素子アレイ２、コンタクト・フィンガ１９およびコンタクト・パッド１５が保護用の誘電体障壁層２８で被覆される。誘電体障壁層２８はパターン形成およびエッチングされて、図９および１０に示されているようにコンタクト・パッド１５の殆どから除去される。誘電体障壁層２８は、ソースおよびドレイン金属２６がＩＴＯ層１８と接触する区域を含めて、ソースおよびドレイン金属２６全体を覆う。これにより、ソースおよびドレイン金属２６並びにＩＴＯ層１８に対する化学的腐食および損傷を防止する。
【００１６】
フォトダイオード３１の共通電極コンタクトが、ＴＦＴ３２のソースおよびドレイン電極並びにデータ線７を形成するために使用された同じ層（および材料）から形成される。共通電極線が隣り合うデータ線７の間の中間に位置決めされて、コンタクト・パッド１５内のダイオード・アイランド２２を使用することによって、放射撮像装置１の縁部で接続した垂直な線によりソースおよびドレイン金属２６から共通電極３４（図１１参照）を有効に作る。１つ以上のコンタクト・パッド３５が共通電極３４に対して外部接続を行うために設けられる。
【００１７】
ソースおよびドレイン金属２６並びに共通電極層３４の各々は、例えばＭｏまたはＣｒで構成される。他の金属または多層の金属を使用できるが、Ａｌの存在は問題がある。というのは、湿式エッチング（例えば、図７および８参照）の際、露出したＩＴＯ層１８の腐食が起こりうるからである。もし電気雑音のためにソースおよびドレイン金属２６としてＡｌが必要な場合、典型的には、コンタクト・パッド１５の頂部でコンタクト・フィンガ１９をＩＴＯ層１８に接続する付加的な金属層（図示していない）が堆積される。
【００１８】
コンタクト・パッド構造中にダイオード・アイランド材料を配置したことにより、コンタクトのためにＩＴＯ層１８をダイオード・アイランド材料上に使用することができ、これにより付加的なコンタクト層およびそれに関連するマスク工程を設ける必要が無くなる。
本発明では、ＴＦＴ３２のソースおよびドレイン電極に使用されるソースおよびドレイン金属２６がまたデータ線７および共通電極線３４にも使用され、これらの全ては同じ処理工程により同時に形成されることに注意されたい。同様に、ＴＦＴ３２のゲート電極金属および走査線９が同じ金属で同じ処理工程によって同時に形成される。コンタクト・フィンガ１９の断面は、それらが電気接続される光検出素子アレイ２内の線の断面と同じで無くて良く、またコンタクト・フィンガは互いに断面が異なっていても良い。
【００１９】
更に、ソースおよびドレイン金属並びに共通電極層の組合せを利用する本発明が、コンタクト・パッドの製造に必要なフォトマスク処理工程の数を減らし、付加的な処理工程が必要であった場合に起こりうる製造時間、製造コストおよび種々の問題または欠陥を低減することに注意されたい。本発明の処理はわずか３つの導電層の堆積（並びにそれに関連するフォトマスクおよびエッチング処理工程）しか必要とせず、それらは次のように記載の順序で配置、すなわちゲート金属１０、フォトダイオード材料２２上のＩＴＯ層１８、およびソースおよびドレイン金属２６（これはまたフォトダイオードを横切って延在し且つフォトダイオードの頂部を接続する共通電極線をも形成する）が順次配置される。ＴＦＴ３２のアイランドに対して、典型的には１０乃至５ナノメートルのＭｏの薄い金属キャップ層を設けてもよい。しかし、その層は本質的にＴＦＴ３２のアイランド製造の一部として設けられ、コンタクト・パッド製造の一部を構成しない。
【００２０】
本発明を特定の実施態様について詳述したが、当業者には種々の変更および変形をなし得よう。従って、特許請求の範囲が本発明の真の精神および趣旨の範囲内にあるこの様な全ての変更および変形を包含するものとして記載してあることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って製造した放射撮像装置の簡略平面図である。
【図２】本発明に従ったコンタクト・パッドおよび関連するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の内の一工程を示す断面図である。
【図３】本発明に従ったコンタクト・パッドおよび関連するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の内の別の一工程を示す平面図である。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿って取った断面図で、非常に薄い層を見易くするために垂直方向の寸法は特に著しく拡大して示してある。
【図５】本発明に従ったコンタクト・パッドおよび関連するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の内の別の一工程を示す平面図である。
【図６】図５の線Ａ−Ａに沿って取った断面図で、非常に薄い層を見易くするために垂直方向の寸法は特に著しく拡大して示してある。
【図７】本発明に従ったコンタクト・パッドおよび関連するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の内の別の一工程を示す平面図である。
【図８】図７の線Ａ−Ａに沿って取った断面図で、非常に薄い層を見易くするために垂直方向の寸法は特に著しく拡大して示してある。
【図９】本発明に従ったコンタクト・パッドおよび関連するコンタクト・フィンガを製造する際の一連の工程の内の別の一工程を示す平面図である。
【図１０】図９の線Ａ−Ａに沿って取った断面図で、非常に薄い層を見易くするために垂直方向の寸法は特に著しく拡大して示してある。
【図１１】図１の一部分の簡略拡大図である。
【符号の説明】
１    放射撮像装置
２    光検出素子アレイ
３    画素
７    データ線
８    絶縁基板
９    走査線
１０    ゲート金属
１５    コンタクト・パッド
１７    アース・リング
１８    酸化インジウム錫の頂部層
１９    コンタクト・フィンガ
２２    フォトダイオード材料
２４    誘電体層
２５    コンタクト・パッド区域
２６    ソースおよびドレイン金属
２８    誘電体障壁層
３１    フォトダイオード
３２    薄膜トランジスタ・スイッチ
３４    共通電極
【図１】
0003964017.tif 000002
【図２】
0003964017.tif 000003
【図３】
0003964017.tif 000004
【図４】
0003964017.tif 000005
【図５】
0003964017.tif 000006
【図６】
0003964017.tif 000007
【図７】
0003964017.tif 000008
【図８】
0003964017.tif 000009
【図９】
0003964017.tif 000010
【図１０】
0003964017.tif 000011
【図１１】
0003964017.tif 000012