フォトセンサーおよびその製造方法
【課題】 Ｘ線撮像表示装置等に用いられるフォトセンサーの出力を安定化させる為には、フォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板におけるゲート配線およびデータ線、バイアス線の抵抗を低くする必要がある。またその後の絶縁膜形成に用いるプラズマＣＶＤの熱履歴に耐える為に耐熱性が必要、およびコンタクト特性に優れた材料が必要である。
【解決手段】 この発明にかかるフラットパネルのフォトセンサーにおいては、データ線およびバイアス線を低抵抗で耐熱性が良く、他の導電性膜とのコンタクト特性に優れたＮｉを含むＡｌ合金を含む単層あるいは積層膜で形成する。
【解決手段】 この発明にかかるフラットパネルのフォトセンサーにおいては、データ線およびバイアス線を低抵抗で耐熱性が良く、他の導電性膜とのコンタクト特性に優れたＮｉを含むＡｌ合金を含む単層あるいは積層膜で形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光を電荷へ変換するフォトダイオードとスイッチング素子に用いる薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴと呼ぶ）をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス型のＴＦＴアレイ基板を備えたフラットパネルであるフォトセンサーとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可視光を光電変換するフォトダイオードとＴＦＴとを配置したＴＦＴアレイ基板を備えたフラットパネルであるフォトセンサーは、密着イメージセンサーやＸ線撮像表示装置などに適用され広く用いられている。特に、ＴＦＴアレイ基板上にＸ線を可視光に変換するシンチレーターを設けることにより構成されるフラットパネルＸ線撮像表示装置（以後、ＦＰＤと呼ぶ）は医療産業等への適用が有望な装置である。
【０００３】
X線画像診断の分野では精密画像（静止画）とリアルタイム画像観察（動画）が使い分けられている。静止画の撮影には主にＸ線フィルムが今尚使用されている。一方、動画の撮影には光電子増倍管とＣＣＤを組み合わせた撮像管（イメージインテンシファイア）が使用されている。Ｘ線フィルムは空間分解能が高い反面、感度が低く静止画しか撮影できない、撮影後に現像処理を必要とし、即時性に欠けるといった欠点がある。一方、撮像管は感度が高く動画の撮影が可能である反面、空間分解能が低い、真空デバイスであるため大型化に限界があるといった欠点がある。
【０００４】
ＦＰＤにはＣｓＩなどのシンチレーターによってＸ線を光に変換後、フォトダイオードにより電荷へ変換する間接変換方式と、Ｓｅを代表とするＸ線検出素子によりＸ線を直接電荷へ変換する直接変換方式がある。間接変換方式の方が量子効率が高く、シグナル／ノイズ比に優れ、少ない被爆線量で透視、撮影が可能である。間接変換方式のＦＰＤのアレイ基板に関する構造や製造方法については従来から開示がなされている。（例えば、特許文献１〜３参照）
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６３６６０号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８２０２号公報
【特許文献３】特開２００４−２２８５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フォトセンサーの出力を安定化させる為には、ゲート配線およびデータ線、バイアス線の抵抗を低くする必要がある。またその後の絶縁膜形成に用いるプラズマＣＶＤの熱履歴に耐える為にヒロック等が出ない耐熱性が必要であるのはもちろん、さらには他の導電性膜とのコンタクト特性に優れた材料が必要である。特に、配線を半導体膜や透明な酸化物導電膜と接続させる場合、低抵抗と高耐熱性とを兼ね備えた配線材料との界面における反応により、コンタクト抵抗が増大するという問題があった。そのため、コンタクト抵抗を下げるためだけに、例えば高融点金属膜を界面に形成するという方法も知られているが、これには生産工程やコストの増大を引き起こすという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかるフラットパネルのフォトセンサーは、ゲート電極、データ線およびバイアス線を低抵抗で耐熱性が良く、他の導電性膜とのコンタクト特性に優れたＮｉを含むＡｌ合金、すなわちＡｌ−Ｎｉ合金を含む単層あるいは積層膜で形成する。
【発明の効果】
【０００８】
ゲート配線、データ配線及びバイアス配線に少なくともＮｉを含むＡｌ合金、すなわちＡｌ−Ｎｉ合金を含む層を用いることで、多くの熱履歴を経るフラットパネルのフォトダイオード製造工程においても、熱による不良を防止できる為、後発生するヒロックによるショート等の欠陥のない製品を得ることが出来る。また、他の導電性膜とのコンタクト特性に優れるので安定したコンタクト性能が得られ十分な信頼性を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本実施の形態にかかるフォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の平面図を示したものである。図２は、図１においてＡ−Ａで示された個所における断面図である。
【００１０】
ガラス基板１上に形成されたＡｌＮｉＮｄ、ＡｌＮｉＳｉ、ＡｌＮｉＭｇ等のＡｌ−Ｎｉ合金を含むゲート電極２を覆うように形成されるゲート絶縁膜３上に、ゲート電極２と対向するように半導体層４が形成されている。この半導体層４上に形成されるｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈのオーミックコンタクト層５を介して半導体層４と接続するソース電極６とドレイン電極７とがあり、これらを覆うようにして第一のパッシベーション膜８が形成されている。
【００１１】
第一のパッシベーション膜８に開口したコンタクトホールＣＨ１を介してドレイン電極７と接続するように、Ｐドープしたアモルファスシリコン膜９とその上層のイントリンシックのアモルファスシリコン膜１０とＢドープしたアモルファスシリコン膜１１との３層積層構造が形成されており、さらにその上層には透明な導電性酸化物からなる透明電極１２が形成されている。これらを覆うように形成される第二のパッシベーション膜１３はコンタクトホールＣＨ２、ＣＨ３を有し、第二のパッシベーション膜１３上のデータ線１４はコンタクトホールＣＨ２を介してソース電極６と接続され、第二のパッシベーション膜１３上のバイアス線１５はコンタクトホールＣＨ３を介して透明電極１２と接続するように形成されている。
【００１２】
なお、ここでデータ線１４とバイアス線１５は、少なくともその最上層もしくは最下層にＡｌ−Ｎｉ合金膜を有している。Ａｌ−Ｎｉ合金膜の単層でもよい。最上層にＡｌ−Ｎｉ合金膜がある場合、さらに表面を窒化層としてもよい。また、図示しないが、データ線１４は３層積層構造において変換された電荷を読み出すための配線であり、バイアス線１５は３層積層構造の電荷をリセット等するための配線である。さらに、第二のパッシベーション膜１３上には遮光層１６も形成されている。そして、これらを覆うようにして第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８が形成されている。ここで、第四のパッシベーション膜１８は表面が平坦な膜であり、例えば有機樹脂などからなる。
【００１３】
次に、図３、図４を参照して端子部に関する説明を以下に行う。図３は、ゲート電極２から延在してなるゲート配線の端部に形成される端子部の断面図である。図４は、データ線１４もしくはバイアス線１５から延在されてなる配線の端部に形成される端子部の断面図である。
【００１４】
図３において、ガラス基板１上にゲート電極２と同時に形成されるゲート配線の端部２０が形成されている。その上層には、ゲート絶縁膜３と第一のパッシベーション膜８と第二のパッシベーション膜１３とが積層されており、さらにその上層には、データ線１４と同時に形成された導電パターン２１が形成されている。導電パターン２１はコンタクトホールＣＨ４を介してゲート配線の端部２０と接続されている。ここで、ＣＨ４はＣＨ２やＣＨ３と同じエッチング工程において形成してもよい。また、ＣＨ４をテーパー形状とすることにより導電パターン２１の被覆性が向上するので断線を防止できる。
【００１５】
また、導電パターン２１の上層には第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８が形成されている。第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８上に形成される端子引き出し電極２２と、導電パターン２１とは第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８に開口されたコンタクトホールＣＨ５を介して接続されている。なお、端子引き出し電極２２は透明な導電性酸化物からなるが、下層に高融点金属膜が形成された積層膜でもよい。
【００１６】
図４において、ガラス基板１上にゲート電極２と同時に形成されるショートリング配線２３が形成されている。その上層には、ゲート絶縁膜３と第一のパッシベーション膜８と第二のパッシベーション膜１３とが積層されており、さらにその上層には、データ線１４もしくはバイアス線１５から延在されてなる配線の端部２４が形成されている。配線の端部２４はコンタクトホールＣＨ６を介してショートリング配線２３と接続されている。ここで、ＣＨ６はＣＨ２やＣＨ３と同じエッチング工程において形成してもよい。また、ＣＨ６をテーパー形状とすることにより配線の端部２４の被覆性が向上するので断線を防止できる。
【００１７】
また、配線の端部２４の上層には第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８が形成されている。第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８上に形成される端子引き出し電極２２と、配線の端部２４とは第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８に開口されたコンタクトホールＣＨ７を介して接続されている。なお、端子引き出し電極２２は例えば透明な導電性酸化物からなる上層と高融点金属からなる下層との積層であってもよい。
【００１８】
図１、２に示すＴＦＴアレイ基板を用いて、公知の方法によりＸ線撮像装置などのようなフォトセンサーを製造することも可能である。図示しないが図２に示す第四のパッシベーション膜１８の上に例えばＣｓＩからなるＸ線を可視光に変換するシンチレーターを蒸着し、低ノイズアンプとＡ／Ｄコンバーターなどを有するデジタルボード、ＴＦＴを駆動するドライバーボード、および電荷を読み出す読み出しボードを接続することにより、Ｘ線撮像装置を作成することが出来る。
【００１９】
本実施の形態にかかるフォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板では、データ線１４やバイアス線１５の少なくとも最上層もしくは最下層にＡｌ−Ｎｉ合金膜が形成されていることを特徴としている。最上層に形成された場合はコンタクトホールＣＨ５、ＣＨ７を介した端子引き出し電極２２との接続抵抗を低減できる。また、最下層に形成した場合は、コンタクトホールＣＨ３を介した透明電極１２との接続抵抗を低減できる。これはＡｌとＩＴＯやＩＺＯとの界面での酸化反応が、添加元素であるＮｉにより一部阻害される現象による効果である。なお、データ線１４やバイアス線１５をＡｌ−Ｎｉ合金膜の単層で形成してもよい。さらに、ゲート電極２やゲート配線の端部２０をＡｌ−Ｎｉ合金で形成してもよい。
【００２０】
次に、図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）（ｂ）を用いて本実施の形態にかかるフォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の製造方法について説明する。なお、図５、図６とも、図２に対応する個所における工程ごとの断面図である。
【００２１】
最初にガラス基板１上に第一の導電性薄膜としてＮｉを含むＡｌ合金、例えばＡｌＮｉＮｄをスパッタリング法により形成する。成膜条件は、圧力０．２〜０．５Ｐａ、ＤＣパワー１．０〜２．５ｋＷ パワー密度で言うなれば０．１７〜０．４３Ｗ／ｃｍ２、成膜温度は室温〜１８０℃ぐらいまでの範囲を適用する。膜厚は１５０〜３００ｎｍ形成する。また、現像液との反応を抑えるためにＡｌＮｉＮｄの上に窒化したＡｌＮｉＮｄＮ層を形成しても良い。ＡｌＮｉＮｄの代わりにＡｌＮｉＳｉやＡｌＮｉＭｇなどを使用しても良い。さらに、データ線１４やバイアス線１５と同じ材料を用いてもよく、その場合は生産効率が向上する。
【００２２】
次に第一のフォトリソ工程でゲート電極形状のレジストを形成し、エッチング工程で例えば燐酸・硝酸・酢酸の混酸を用いて第一の導電性薄膜をパターニングしてゲート電極２を形成する。尚、ゲート電極の断面形状をテーパー形状にすると、後続の膜形成における断線などの不良を低減できる。さらに、エッチングは燐酸と硝酸と酢酸との混酸を挙げたがエッチング液の種類はこの限りではない。また、ドライエッチを用いても良い。
【００２３】
次にゲート絶縁膜３を２００〜４００ｎｍ、ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素原子が添加されたアモルファスシリコン）半導体層４を１００〜２００ｎｍ、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈのオーミックコンタクト層５を２０〜５０ｎｍの膜厚でプラズマＣＶＤ法で積層する。なお、フォトセンサーは高い電荷読み出し効率が求められ駆動能力の高いトランジスタが求められる為、ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層４を２ステップに分割して成膜してトランジスタの高性能化を図っても良い。その場合の成膜条件として、1層目はデポレートが５０〜２００Å／分の低速レートで良質な膜を形成し、その後の残りを３００Å／分以上のデポレートで成膜する。また、ゲート絶縁膜３、ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素原子が添加されたアモルファスシリコン）半導体層４、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈのオーミックコンタクト層５を成膜温度が２５０〜３５０℃で成膜する。
【００２４】
次に第二のフォトリソ工程でチャネル形状のレジストを形成しエッチング工程で半導体層４とオーミックコンタクト層５を、チャネルを形成する部分を残すようにアイランド状にパターニングする。エッチングでは例えばＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを用いたプラズマを用いて行う。尚、チャネルの断面形状をテーパー形状にすると、後続の膜形成における断線などの不良を低減できる。さらに、エッチングガスとしてＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを挙げたがガス種はこの限りではない。
【００２５】
次に第二の導電性薄膜を成膜する。第二の導電性薄膜の形成は、例えばスパッタリング法を用いて、少なくともＮｉを添加したＡｌ合金を成膜することにより行う。スパッタ成膜には、少なくともＮｉを添加したＡｌ合金のターゲットを用い、成膜条件は、圧力０．２〜０．５Ｐａ、ＤＣパワー１．０〜２．５ｋＷ、パワー密度で言うなれば０．１７〜０．４３Ｗ／ｃｍ2、成膜温度は室温〜１８０℃ぐらいまでの範囲を適用する。膜厚は１５０〜３００ｎｍ形成する。また、現像液との反応を抑えるためにＡｌＮｉＮｄの上に窒化したＡｌＮｉＮｄＮを形成しても良い。ＡｌＮｉＮｄの代わりにＡｌＮｉＳｉやＡｌＮｉＭｇなどを使用しても良い。
【００２６】
次に第三のフォトリソ工程でソース電極とドレイン電極に対応するレジスト（図示せず）を形成しエッチング工程例えば硝酸セリウムアンモニウムと硝酸の混酸を用いて第二の導電性薄膜をパターニングしてソース電極６、ドレイン電極７を形成する。その後、形成した電極をマスクにして、例えばＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを用いたプラズマを用いてオーミックコンタクト層５をエッチングして薄膜トランジスタを形成する。ここまでの工程で３枚のマスクを使用しているが、シリコンアイランド化とソース電極６、ドレイン電極７およびオーミックコンタクト層５の形成という第二、第三のフォトリソ工程における形成をグレートーンマスク等を利用した処理工程を行う１枚のマスク工程で形成する方法を用いても良い。また、ソース電極６とドレイン電極７の形成のエッチング液として硝酸セリウムアンモニウムと硝酸の混酸を挙げ、オーミックコンタクト層５のエッチングガスとしてＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを挙げたがこの限りではない。この状態の断面図を図５（ａ）に示す。薄膜トランジスタの特性を向上させるために、この後、パッシベーション膜８を形成する前に水素ガスを用いたプラズマ処理を行い、バックチャネル側、すなわち半導体層４の表面を荒らしてもよい。
【００２７】
次にプラズマＣＶＤ等の方法で第一のパッシベーション膜８を形成し、第四のフォトリソ工程でドレイン電極７とＰドープしたアモルファスシリコン膜９とのコンタクトをとるためのコンタクトホールＣＨ１をレジスト（図示せず）にて形成する。例えばＣＦ４とＯ２の混合ガスのプラズマを用いて第一のパッシベーション膜８をエッチングしてパターニングする。この状態の断面図を図５（ｂ）に示す。第一のパッシベーション膜８としては、誘電率の低い酸化珪素（ＳｉＯ２）膜を膜厚２００〜４００ｎｍで形成する。酸化珪素膜の成膜条件はＳｉＨ４流量が１０〜５０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏ流量が２００〜５００ｓｃｃｍ、成膜圧力は５０Ｐａ、ＲＦパワーが５０〜２００Ｗ、パワー密度で言うなれば０．０１５〜０．６７Ｗ／ｃｍ２、成膜温度は２００〜３００℃とした。尚、エッチングガスにＣＦ４とＯ２の混合ガスを挙げたがこの限りでは無い。さらには、第一のパッシベーション膜８として酸化珪素を挙げたがこの限りでは無い。ＳｉＮやＳｉＯＮでもよく、この場合は、上記ガスに水素、窒素、ＮＨ３を加えて形成する。
【００２８】
次にプラズマＣＶＤ法でフォトダイオードを形成する為のＰドープしたアモルファスシリコン膜９、イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０、Ｂドープしたアモルファスシリコン膜１１を一度も真空を破らずに同一成膜室で順番に成膜する。この時の膜厚はＰドープしたアモルファスシリコン膜９の膜厚が３０〜８０ｎｍ、イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０の膜厚が０．５〜２．０μｍ、Ｂドープしたアモルファスシリコン膜１１の膜厚が３０〜８０ｎｍである。イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０は例えばＳｉＨ４流量が１００〜２００ｓｃｃｍ、Ｈ２流量が１００〜３００ｓｃｃｍ、成膜圧力は１００〜３００Ｐａ、ＲＦパワーが３０〜１５０Ｗ、パワー密度で言うなれば０．０１〜０．０５Ｗ／ｃｍ２、成膜温度は２００〜３００℃で成膜する。ＰあるいはＢのドープトシリコンはそれぞれ０．２〜１．０％のＰＨ３あるいはＢ２Ｈ６を上記成膜条件のガスに混合した成膜ガスで成膜する。
【００２９】
Ｂドープしたアモルファスシリコン膜１１は、イオンシャワードーピング方法またはイオン注入方法により、イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０の上層部にＢを注入して形成しても良い。尚、イオン注入を用いてＢドープしたアモルファスシリコン膜１１を形成する場合、それに先立ってイントリンシックのアモルファスシリコン膜１０の表面に膜厚５〜４０ｎｍのＳｉＯ２膜を形成してもよい。これは、Ｂを注入する際のダメージを軽減させるためである。その場合、イオン注入後にＳｉＯ２膜をＢＨＦ等により除去してもよい。
【００３０】
次に例えばＩＺＯ、ＩＴＺＯ、ＩＴＳＯ等の非結晶透明導電膜を成膜する。成膜条件は０．３〜０．６Ｐａ、ＤＣパワーは３〜１０ｋＷ、パワー密度で言うなれば０．６５〜２．３Ｗ／ｃｍ２、Ａｒ流量５０〜１５０ｓｃｃｍ、酸素流量１〜２ｓｃｃｍ、成膜温度は室温から１８０℃くらいまでで成膜する。非結晶透明導電膜の成膜後、第五のフォトリソ工程でレジスト（図示せず）を形成し例えばシュウ酸を用いてエッチングを行い、パターニングし、透明電極１２を形成する。この状態の断面図を図５（ｃ）に示す。尚、エッチング液としてシュウ酸を挙げたがこの限りではない。
【００３１】
次に第六のフォトリソ工程で透明電極１２のパターンより一回り大きいレジストパターンを形成し、次に例えばＳＦ６とＨＣｌの混合ガスのプラズマを用いてアモルファスシリコン層すなわち、Ｐドープしたアモルファスシリコン膜９、イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０、Ｂドープしたアモルファスシリコン膜１１の３層をパターニングする。これにより、３層構造からなるフォトダイオードが形成される。この状態の断面図を図６（ａ）に示す。尚、エッチングガスとしてＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを挙げたがこの限りではない。
【００３２】
次に、フォトダイオードを保護する為の第二のパッシベーション膜１３を成膜した後、第七のフォトリソ工程でソース電極６とデータ配線１４とを接続するコンタクトホールＣＨ２、およびフォトダイオードの透明電極１２とバイアス線１５とを接続するコンタクトホールＣＨ３に対応するレジストパターン（図示せず）を形成し、ＣＦ４とＡｒの混合ガスを用いたプラズマを用いてコンタクトホールをパターニングする。この時、ゲート配線の端部２０と導電パターン２１とを接続するコンタクトホールＣＨ４やコンタクトホールＣＨ６を開口してもよい。第二のパッシベーション膜１３はデータ配線１４とバイアス線１５にかかる付加容量を小さくする為に誘電率の低い酸化珪素膜を０．５〜１．５μｍの厚膜で成膜する。酸化珪素膜の成膜条件はＳｉＨ４流量が１０〜５０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏ流量が２００〜５００ｓｃｃｍ、成膜圧力は５０Ｐａ、ＲＦパワーが５０〜２００Ｗ、パワー密度で言うなれば０．０１５〜０．６７W／ｃｍ２、成膜温度は２００〜３００℃とした。尚、第二のパッシベーション膜１３の材料として酸化珪素膜を挙げたがこの限りではない。ＳｉＮ等でもよい。また、コンタクトホールの開口の際には、その断面がテーパー形状となるように加工すると上層の被覆性が向上し、断線等を低減できる。
【００３３】
次に、データ線１４、バイアス線１５、および遮光層１６を形成する為に、第三の導電性薄膜を成膜する。第三の導電性薄膜としては、抵抗が低く、かつ耐熱性に優れ、かつ透明導電膜とのコンタクト特性に優れたＮｉを含むＡｌ合金で例えばＡｌＮｉＮｄを膜厚０．５〜１．５μｍで成膜する。データ線１４、およびバイアス線１５はＡｌＮｉＮｄ単層でも良く、ＡｌＮｉＮｄとＭｏやＭｏ合金、あるいはＣｒなどの高融点金属との積層でも良く、また、現像液との反応を抑えるためにＡｌＮｉＮｄの上に窒化したＡｌＮｉＮｄＮを形成しても良い。例えばスパッタリング法により下地をＭｏ合金、その上にＡｌＮｉＮｄを連続成膜する。成膜条件は圧力０．２〜０．５Ｐａ、ＤＣパワー１．０〜２．５ｋＷ、パワー密度で言うなれば０．１７〜０．４３Ｗ／ｃｍ２、成膜温度は室温から１８０℃ぐらいまでの範囲で行う。
【００３４】
次に、第八のフォトリソ工程でデータ線１４、バイアス線１５、および遮光層１６に対応するレジストを形成し、ＡｌＮｉＮｄとＭｏの積層膜の場合は例えば燐酸、硝酸、酢酸の混酸を用いてパターニングする。この状態の断面図を図６（ｂ）に示す。なお、エッチング液としては燐酸と硝酸と酢酸の混酸を挙げたがエッチング液の種類はこの限りではない。
【００３５】
次に、データ線１４、およびバイアス線１５を保護する為に第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８を形成する。例えば、第三のパッシベーション膜１７にＳｉＮを用い、第四のパッシベーション膜１８に平坦化膜を用いる。
【００３６】
第九のフォトリソ工程で、端子との接続を取る為のコンタクトホールＣＨ５やＣＨ７をレジストにて形成し、ＣＦ４とＯ２の混合ガスのプラズマを用いてパターニングする。エッチングガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを挙げたがこの限りでは無い。なお、第四のパッシベーション膜１８として感光性を持つ平坦化膜を用いることにより、第９のフォトリソ工程における第四のパッシベーション膜１８のパターニングは、露光と現像処理によって行ってもよい。
【００３７】
次に端子引き出し電極２２となる導電膜を成膜する。電極材料は信頼性を確保する為に例えばアモルファスＩＴＯなどの透明導電膜を成膜する。次に第１０のフォトリソ工程にて端子形状のレジストを形成し、例えばシュウ酸を用いてエッチングして端子引き出し電極２２を形成する。その後、アニールによりＩＴＯを結晶化する。ここで、端子引き出し電極２２は、図３、４に示すように、コンタクトホールＣＨ５やＣＨ７を介して、導電パターン２１や配線の端部２４と接続される。
【００３８】
尚、本実施例のＴＦＴはアモルファスシリコンを用いた、逆スタガ型のチャネルエッチタイプについて記述したが、ポリシリコンＴＦＴやクリスタルシリコンを用いたＭＯＳを用いても良く、さらにはスイッチング機能をもつ素子とフォトダイオードを組み合わせても良い。
【００３９】
上記の様に得られるアレイ基板を用いて、公知の方法によりＸ線撮像装置などのようなフォトセンサーを製造することも可能である。図示しないが図２に示すパッシベーション膜１７の上に例えばＣｓＩからなるＸ線を可視光に変換するシンチレーターを蒸着により形成し、低ノイズアンプとＡ／Ｄコンバーターなどを有するデジタルボード、ＴＦＴを駆動するドライバーボード、および電荷を読み出す読み出しボードを接続し、Ｘ線撮像装置を作成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】フォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の平面図
【図２】フォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の断面図
【図３】端子部の断面図
【図４】端子部の断面図
【図５】フォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の断面図
【図６】フォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の断面図
【符号の説明】
【００４１】
１ ガラス基板
２ ゲート電極
３ ゲート絶縁膜
４ 半導体層
５ オーミックコンタクト層
６ ソース電極
７ ドレイン電極
８ 第一のパッシベーション膜
９ Pドープしたアモルファスシリコン膜
１０ アモルファスシリコン膜
１１ Bドープしたアモルファスシリコン膜
１２ 透明電極
１３ 第二のパッシベーション膜
１４ データ線
１５ バイアス線
１６ 遮光層
１７ 第三のパッシベーション膜
１８ 第四のパッシベーション膜
２０ 配線の端部、２１ 導電パターン
２２ 端子引き出し電極、２３ ショートリング配線
２４ 配線の端部
ＣＨ１〜ＣＨ７ コンタクトホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光を電荷へ変換するフォトダイオードとスイッチング素子に用いる薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴと呼ぶ）をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス型のＴＦＴアレイ基板を備えたフラットパネルであるフォトセンサーとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可視光を光電変換するフォトダイオードとＴＦＴとを配置したＴＦＴアレイ基板を備えたフラットパネルであるフォトセンサーは、密着イメージセンサーやＸ線撮像表示装置などに適用され広く用いられている。特に、ＴＦＴアレイ基板上にＸ線を可視光に変換するシンチレーターを設けることにより構成されるフラットパネルＸ線撮像表示装置（以後、ＦＰＤと呼ぶ）は医療産業等への適用が有望な装置である。
【０００３】
X線画像診断の分野では精密画像（静止画）とリアルタイム画像観察（動画）が使い分けられている。静止画の撮影には主にＸ線フィルムが今尚使用されている。一方、動画の撮影には光電子増倍管とＣＣＤを組み合わせた撮像管（イメージインテンシファイア）が使用されている。Ｘ線フィルムは空間分解能が高い反面、感度が低く静止画しか撮影できない、撮影後に現像処理を必要とし、即時性に欠けるといった欠点がある。一方、撮像管は感度が高く動画の撮影が可能である反面、空間分解能が低い、真空デバイスであるため大型化に限界があるといった欠点がある。
【０００４】
ＦＰＤにはＣｓＩなどのシンチレーターによってＸ線を光に変換後、フォトダイオードにより電荷へ変換する間接変換方式と、Ｓｅを代表とするＸ線検出素子によりＸ線を直接電荷へ変換する直接変換方式がある。間接変換方式の方が量子効率が高く、シグナル／ノイズ比に優れ、少ない被爆線量で透視、撮影が可能である。間接変換方式のＦＰＤのアレイ基板に関する構造や製造方法については従来から開示がなされている。（例えば、特許文献１〜３参照）
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６３６６０号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８２０２号公報
【特許文献３】特開２００４−２２８５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フォトセンサーの出力を安定化させる為には、ゲート配線およびデータ線、バイアス線の抵抗を低くする必要がある。またその後の絶縁膜形成に用いるプラズマＣＶＤの熱履歴に耐える為にヒロック等が出ない耐熱性が必要であるのはもちろん、さらには他の導電性膜とのコンタクト特性に優れた材料が必要である。特に、配線を半導体膜や透明な酸化物導電膜と接続させる場合、低抵抗と高耐熱性とを兼ね備えた配線材料との界面における反応により、コンタクト抵抗が増大するという問題があった。そのため、コンタクト抵抗を下げるためだけに、例えば高融点金属膜を界面に形成するという方法も知られているが、これには生産工程やコストの増大を引き起こすという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかるフラットパネルのフォトセンサーは、ゲート電極、データ線およびバイアス線を低抵抗で耐熱性が良く、他の導電性膜とのコンタクト特性に優れたＮｉを含むＡｌ合金、すなわちＡｌ−Ｎｉ合金を含む単層あるいは積層膜で形成する。
【発明の効果】
【０００８】
ゲート配線、データ配線及びバイアス配線に少なくともＮｉを含むＡｌ合金、すなわちＡｌ−Ｎｉ合金を含む層を用いることで、多くの熱履歴を経るフラットパネルのフォトダイオード製造工程においても、熱による不良を防止できる為、後発生するヒロックによるショート等の欠陥のない製品を得ることが出来る。また、他の導電性膜とのコンタクト特性に優れるので安定したコンタクト性能が得られ十分な信頼性を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本実施の形態にかかるフォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の平面図を示したものである。図２は、図１においてＡ−Ａで示された個所における断面図である。
【００１０】
ガラス基板１上に形成されたＡｌＮｉＮｄ、ＡｌＮｉＳｉ、ＡｌＮｉＭｇ等のＡｌ−Ｎｉ合金を含むゲート電極２を覆うように形成されるゲート絶縁膜３上に、ゲート電極２と対向するように半導体層４が形成されている。この半導体層４上に形成されるｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈのオーミックコンタクト層５を介して半導体層４と接続するソース電極６とドレイン電極７とがあり、これらを覆うようにして第一のパッシベーション膜８が形成されている。
【００１１】
第一のパッシベーション膜８に開口したコンタクトホールＣＨ１を介してドレイン電極７と接続するように、Ｐドープしたアモルファスシリコン膜９とその上層のイントリンシックのアモルファスシリコン膜１０とＢドープしたアモルファスシリコン膜１１との３層積層構造が形成されており、さらにその上層には透明な導電性酸化物からなる透明電極１２が形成されている。これらを覆うように形成される第二のパッシベーション膜１３はコンタクトホールＣＨ２、ＣＨ３を有し、第二のパッシベーション膜１３上のデータ線１４はコンタクトホールＣＨ２を介してソース電極６と接続され、第二のパッシベーション膜１３上のバイアス線１５はコンタクトホールＣＨ３を介して透明電極１２と接続するように形成されている。
【００１２】
なお、ここでデータ線１４とバイアス線１５は、少なくともその最上層もしくは最下層にＡｌ−Ｎｉ合金膜を有している。Ａｌ−Ｎｉ合金膜の単層でもよい。最上層にＡｌ−Ｎｉ合金膜がある場合、さらに表面を窒化層としてもよい。また、図示しないが、データ線１４は３層積層構造において変換された電荷を読み出すための配線であり、バイアス線１５は３層積層構造の電荷をリセット等するための配線である。さらに、第二のパッシベーション膜１３上には遮光層１６も形成されている。そして、これらを覆うようにして第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８が形成されている。ここで、第四のパッシベーション膜１８は表面が平坦な膜であり、例えば有機樹脂などからなる。
【００１３】
次に、図３、図４を参照して端子部に関する説明を以下に行う。図３は、ゲート電極２から延在してなるゲート配線の端部に形成される端子部の断面図である。図４は、データ線１４もしくはバイアス線１５から延在されてなる配線の端部に形成される端子部の断面図である。
【００１４】
図３において、ガラス基板１上にゲート電極２と同時に形成されるゲート配線の端部２０が形成されている。その上層には、ゲート絶縁膜３と第一のパッシベーション膜８と第二のパッシベーション膜１３とが積層されており、さらにその上層には、データ線１４と同時に形成された導電パターン２１が形成されている。導電パターン２１はコンタクトホールＣＨ４を介してゲート配線の端部２０と接続されている。ここで、ＣＨ４はＣＨ２やＣＨ３と同じエッチング工程において形成してもよい。また、ＣＨ４をテーパー形状とすることにより導電パターン２１の被覆性が向上するので断線を防止できる。
【００１５】
また、導電パターン２１の上層には第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８が形成されている。第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８上に形成される端子引き出し電極２２と、導電パターン２１とは第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８に開口されたコンタクトホールＣＨ５を介して接続されている。なお、端子引き出し電極２２は透明な導電性酸化物からなるが、下層に高融点金属膜が形成された積層膜でもよい。
【００１６】
図４において、ガラス基板１上にゲート電極２と同時に形成されるショートリング配線２３が形成されている。その上層には、ゲート絶縁膜３と第一のパッシベーション膜８と第二のパッシベーション膜１３とが積層されており、さらにその上層には、データ線１４もしくはバイアス線１５から延在されてなる配線の端部２４が形成されている。配線の端部２４はコンタクトホールＣＨ６を介してショートリング配線２３と接続されている。ここで、ＣＨ６はＣＨ２やＣＨ３と同じエッチング工程において形成してもよい。また、ＣＨ６をテーパー形状とすることにより配線の端部２４の被覆性が向上するので断線を防止できる。
【００１７】
また、配線の端部２４の上層には第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８が形成されている。第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８上に形成される端子引き出し電極２２と、配線の端部２４とは第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８に開口されたコンタクトホールＣＨ７を介して接続されている。なお、端子引き出し電極２２は例えば透明な導電性酸化物からなる上層と高融点金属からなる下層との積層であってもよい。
【００１８】
図１、２に示すＴＦＴアレイ基板を用いて、公知の方法によりＸ線撮像装置などのようなフォトセンサーを製造することも可能である。図示しないが図２に示す第四のパッシベーション膜１８の上に例えばＣｓＩからなるＸ線を可視光に変換するシンチレーターを蒸着し、低ノイズアンプとＡ／Ｄコンバーターなどを有するデジタルボード、ＴＦＴを駆動するドライバーボード、および電荷を読み出す読み出しボードを接続することにより、Ｘ線撮像装置を作成することが出来る。
【００１９】
本実施の形態にかかるフォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板では、データ線１４やバイアス線１５の少なくとも最上層もしくは最下層にＡｌ−Ｎｉ合金膜が形成されていることを特徴としている。最上層に形成された場合はコンタクトホールＣＨ５、ＣＨ７を介した端子引き出し電極２２との接続抵抗を低減できる。また、最下層に形成した場合は、コンタクトホールＣＨ３を介した透明電極１２との接続抵抗を低減できる。これはＡｌとＩＴＯやＩＺＯとの界面での酸化反応が、添加元素であるＮｉにより一部阻害される現象による効果である。なお、データ線１４やバイアス線１５をＡｌ−Ｎｉ合金膜の単層で形成してもよい。さらに、ゲート電極２やゲート配線の端部２０をＡｌ−Ｎｉ合金で形成してもよい。
【００２０】
次に、図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）（ｂ）を用いて本実施の形態にかかるフォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の製造方法について説明する。なお、図５、図６とも、図２に対応する個所における工程ごとの断面図である。
【００２１】
最初にガラス基板１上に第一の導電性薄膜としてＮｉを含むＡｌ合金、例えばＡｌＮｉＮｄをスパッタリング法により形成する。成膜条件は、圧力０．２〜０．５Ｐａ、ＤＣパワー１．０〜２．５ｋＷ パワー密度で言うなれば０．１７〜０．４３Ｗ／ｃｍ２、成膜温度は室温〜１８０℃ぐらいまでの範囲を適用する。膜厚は１５０〜３００ｎｍ形成する。また、現像液との反応を抑えるためにＡｌＮｉＮｄの上に窒化したＡｌＮｉＮｄＮ層を形成しても良い。ＡｌＮｉＮｄの代わりにＡｌＮｉＳｉやＡｌＮｉＭｇなどを使用しても良い。さらに、データ線１４やバイアス線１５と同じ材料を用いてもよく、その場合は生産効率が向上する。
【００２２】
次に第一のフォトリソ工程でゲート電極形状のレジストを形成し、エッチング工程で例えば燐酸・硝酸・酢酸の混酸を用いて第一の導電性薄膜をパターニングしてゲート電極２を形成する。尚、ゲート電極の断面形状をテーパー形状にすると、後続の膜形成における断線などの不良を低減できる。さらに、エッチングは燐酸と硝酸と酢酸との混酸を挙げたがエッチング液の種類はこの限りではない。また、ドライエッチを用いても良い。
【００２３】
次にゲート絶縁膜３を２００〜４００ｎｍ、ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素原子が添加されたアモルファスシリコン）半導体層４を１００〜２００ｎｍ、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈのオーミックコンタクト層５を２０〜５０ｎｍの膜厚でプラズマＣＶＤ法で積層する。なお、フォトセンサーは高い電荷読み出し効率が求められ駆動能力の高いトランジスタが求められる為、ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層４を２ステップに分割して成膜してトランジスタの高性能化を図っても良い。その場合の成膜条件として、1層目はデポレートが５０〜２００Å／分の低速レートで良質な膜を形成し、その後の残りを３００Å／分以上のデポレートで成膜する。また、ゲート絶縁膜３、ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素原子が添加されたアモルファスシリコン）半導体層４、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈのオーミックコンタクト層５を成膜温度が２５０〜３５０℃で成膜する。
【００２４】
次に第二のフォトリソ工程でチャネル形状のレジストを形成しエッチング工程で半導体層４とオーミックコンタクト層５を、チャネルを形成する部分を残すようにアイランド状にパターニングする。エッチングでは例えばＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを用いたプラズマを用いて行う。尚、チャネルの断面形状をテーパー形状にすると、後続の膜形成における断線などの不良を低減できる。さらに、エッチングガスとしてＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを挙げたがガス種はこの限りではない。
【００２５】
次に第二の導電性薄膜を成膜する。第二の導電性薄膜の形成は、例えばスパッタリング法を用いて、少なくともＮｉを添加したＡｌ合金を成膜することにより行う。スパッタ成膜には、少なくともＮｉを添加したＡｌ合金のターゲットを用い、成膜条件は、圧力０．２〜０．５Ｐａ、ＤＣパワー１．０〜２．５ｋＷ、パワー密度で言うなれば０．１７〜０．４３Ｗ／ｃｍ2、成膜温度は室温〜１８０℃ぐらいまでの範囲を適用する。膜厚は１５０〜３００ｎｍ形成する。また、現像液との反応を抑えるためにＡｌＮｉＮｄの上に窒化したＡｌＮｉＮｄＮを形成しても良い。ＡｌＮｉＮｄの代わりにＡｌＮｉＳｉやＡｌＮｉＭｇなどを使用しても良い。
【００２６】
次に第三のフォトリソ工程でソース電極とドレイン電極に対応するレジスト（図示せず）を形成しエッチング工程例えば硝酸セリウムアンモニウムと硝酸の混酸を用いて第二の導電性薄膜をパターニングしてソース電極６、ドレイン電極７を形成する。その後、形成した電極をマスクにして、例えばＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを用いたプラズマを用いてオーミックコンタクト層５をエッチングして薄膜トランジスタを形成する。ここまでの工程で３枚のマスクを使用しているが、シリコンアイランド化とソース電極６、ドレイン電極７およびオーミックコンタクト層５の形成という第二、第三のフォトリソ工程における形成をグレートーンマスク等を利用した処理工程を行う１枚のマスク工程で形成する方法を用いても良い。また、ソース電極６とドレイン電極７の形成のエッチング液として硝酸セリウムアンモニウムと硝酸の混酸を挙げ、オーミックコンタクト層５のエッチングガスとしてＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを挙げたがこの限りではない。この状態の断面図を図５（ａ）に示す。薄膜トランジスタの特性を向上させるために、この後、パッシベーション膜８を形成する前に水素ガスを用いたプラズマ処理を行い、バックチャネル側、すなわち半導体層４の表面を荒らしてもよい。
【００２７】
次にプラズマＣＶＤ等の方法で第一のパッシベーション膜８を形成し、第四のフォトリソ工程でドレイン電極７とＰドープしたアモルファスシリコン膜９とのコンタクトをとるためのコンタクトホールＣＨ１をレジスト（図示せず）にて形成する。例えばＣＦ４とＯ２の混合ガスのプラズマを用いて第一のパッシベーション膜８をエッチングしてパターニングする。この状態の断面図を図５（ｂ）に示す。第一のパッシベーション膜８としては、誘電率の低い酸化珪素（ＳｉＯ２）膜を膜厚２００〜４００ｎｍで形成する。酸化珪素膜の成膜条件はＳｉＨ４流量が１０〜５０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏ流量が２００〜５００ｓｃｃｍ、成膜圧力は５０Ｐａ、ＲＦパワーが５０〜２００Ｗ、パワー密度で言うなれば０．０１５〜０．６７Ｗ／ｃｍ２、成膜温度は２００〜３００℃とした。尚、エッチングガスにＣＦ４とＯ２の混合ガスを挙げたがこの限りでは無い。さらには、第一のパッシベーション膜８として酸化珪素を挙げたがこの限りでは無い。ＳｉＮやＳｉＯＮでもよく、この場合は、上記ガスに水素、窒素、ＮＨ３を加えて形成する。
【００２８】
次にプラズマＣＶＤ法でフォトダイオードを形成する為のＰドープしたアモルファスシリコン膜９、イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０、Ｂドープしたアモルファスシリコン膜１１を一度も真空を破らずに同一成膜室で順番に成膜する。この時の膜厚はＰドープしたアモルファスシリコン膜９の膜厚が３０〜８０ｎｍ、イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０の膜厚が０．５〜２．０μｍ、Ｂドープしたアモルファスシリコン膜１１の膜厚が３０〜８０ｎｍである。イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０は例えばＳｉＨ４流量が１００〜２００ｓｃｃｍ、Ｈ２流量が１００〜３００ｓｃｃｍ、成膜圧力は１００〜３００Ｐａ、ＲＦパワーが３０〜１５０Ｗ、パワー密度で言うなれば０．０１〜０．０５Ｗ／ｃｍ２、成膜温度は２００〜３００℃で成膜する。ＰあるいはＢのドープトシリコンはそれぞれ０．２〜１．０％のＰＨ３あるいはＢ２Ｈ６を上記成膜条件のガスに混合した成膜ガスで成膜する。
【００２９】
Ｂドープしたアモルファスシリコン膜１１は、イオンシャワードーピング方法またはイオン注入方法により、イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０の上層部にＢを注入して形成しても良い。尚、イオン注入を用いてＢドープしたアモルファスシリコン膜１１を形成する場合、それに先立ってイントリンシックのアモルファスシリコン膜１０の表面に膜厚５〜４０ｎｍのＳｉＯ２膜を形成してもよい。これは、Ｂを注入する際のダメージを軽減させるためである。その場合、イオン注入後にＳｉＯ２膜をＢＨＦ等により除去してもよい。
【００３０】
次に例えばＩＺＯ、ＩＴＺＯ、ＩＴＳＯ等の非結晶透明導電膜を成膜する。成膜条件は０．３〜０．６Ｐａ、ＤＣパワーは３〜１０ｋＷ、パワー密度で言うなれば０．６５〜２．３Ｗ／ｃｍ２、Ａｒ流量５０〜１５０ｓｃｃｍ、酸素流量１〜２ｓｃｃｍ、成膜温度は室温から１８０℃くらいまでで成膜する。非結晶透明導電膜の成膜後、第五のフォトリソ工程でレジスト（図示せず）を形成し例えばシュウ酸を用いてエッチングを行い、パターニングし、透明電極１２を形成する。この状態の断面図を図５（ｃ）に示す。尚、エッチング液としてシュウ酸を挙げたがこの限りではない。
【００３１】
次に第六のフォトリソ工程で透明電極１２のパターンより一回り大きいレジストパターンを形成し、次に例えばＳＦ６とＨＣｌの混合ガスのプラズマを用いてアモルファスシリコン層すなわち、Ｐドープしたアモルファスシリコン膜９、イントリンシックのアモルファスシリコン膜１０、Ｂドープしたアモルファスシリコン膜１１の３層をパターニングする。これにより、３層構造からなるフォトダイオードが形成される。この状態の断面図を図６（ａ）に示す。尚、エッチングガスとしてＳＦ６とＨＣｌの混合ガスを挙げたがこの限りではない。
【００３２】
次に、フォトダイオードを保護する為の第二のパッシベーション膜１３を成膜した後、第七のフォトリソ工程でソース電極６とデータ配線１４とを接続するコンタクトホールＣＨ２、およびフォトダイオードの透明電極１２とバイアス線１５とを接続するコンタクトホールＣＨ３に対応するレジストパターン（図示せず）を形成し、ＣＦ４とＡｒの混合ガスを用いたプラズマを用いてコンタクトホールをパターニングする。この時、ゲート配線の端部２０と導電パターン２１とを接続するコンタクトホールＣＨ４やコンタクトホールＣＨ６を開口してもよい。第二のパッシベーション膜１３はデータ配線１４とバイアス線１５にかかる付加容量を小さくする為に誘電率の低い酸化珪素膜を０．５〜１．５μｍの厚膜で成膜する。酸化珪素膜の成膜条件はＳｉＨ４流量が１０〜５０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏ流量が２００〜５００ｓｃｃｍ、成膜圧力は５０Ｐａ、ＲＦパワーが５０〜２００Ｗ、パワー密度で言うなれば０．０１５〜０．６７W／ｃｍ２、成膜温度は２００〜３００℃とした。尚、第二のパッシベーション膜１３の材料として酸化珪素膜を挙げたがこの限りではない。ＳｉＮ等でもよい。また、コンタクトホールの開口の際には、その断面がテーパー形状となるように加工すると上層の被覆性が向上し、断線等を低減できる。
【００３３】
次に、データ線１４、バイアス線１５、および遮光層１６を形成する為に、第三の導電性薄膜を成膜する。第三の導電性薄膜としては、抵抗が低く、かつ耐熱性に優れ、かつ透明導電膜とのコンタクト特性に優れたＮｉを含むＡｌ合金で例えばＡｌＮｉＮｄを膜厚０．５〜１．５μｍで成膜する。データ線１４、およびバイアス線１５はＡｌＮｉＮｄ単層でも良く、ＡｌＮｉＮｄとＭｏやＭｏ合金、あるいはＣｒなどの高融点金属との積層でも良く、また、現像液との反応を抑えるためにＡｌＮｉＮｄの上に窒化したＡｌＮｉＮｄＮを形成しても良い。例えばスパッタリング法により下地をＭｏ合金、その上にＡｌＮｉＮｄを連続成膜する。成膜条件は圧力０．２〜０．５Ｐａ、ＤＣパワー１．０〜２．５ｋＷ、パワー密度で言うなれば０．１７〜０．４３Ｗ／ｃｍ２、成膜温度は室温から１８０℃ぐらいまでの範囲で行う。
【００３４】
次に、第八のフォトリソ工程でデータ線１４、バイアス線１５、および遮光層１６に対応するレジストを形成し、ＡｌＮｉＮｄとＭｏの積層膜の場合は例えば燐酸、硝酸、酢酸の混酸を用いてパターニングする。この状態の断面図を図６（ｂ）に示す。なお、エッチング液としては燐酸と硝酸と酢酸の混酸を挙げたがエッチング液の種類はこの限りではない。
【００３５】
次に、データ線１４、およびバイアス線１５を保護する為に第三のパッシベーション膜１７、第四のパッシベーション膜１８を形成する。例えば、第三のパッシベーション膜１７にＳｉＮを用い、第四のパッシベーション膜１８に平坦化膜を用いる。
【００３６】
第九のフォトリソ工程で、端子との接続を取る為のコンタクトホールＣＨ５やＣＨ７をレジストにて形成し、ＣＦ４とＯ２の混合ガスのプラズマを用いてパターニングする。エッチングガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを挙げたがこの限りでは無い。なお、第四のパッシベーション膜１８として感光性を持つ平坦化膜を用いることにより、第９のフォトリソ工程における第四のパッシベーション膜１８のパターニングは、露光と現像処理によって行ってもよい。
【００３７】
次に端子引き出し電極２２となる導電膜を成膜する。電極材料は信頼性を確保する為に例えばアモルファスＩＴＯなどの透明導電膜を成膜する。次に第１０のフォトリソ工程にて端子形状のレジストを形成し、例えばシュウ酸を用いてエッチングして端子引き出し電極２２を形成する。その後、アニールによりＩＴＯを結晶化する。ここで、端子引き出し電極２２は、図３、４に示すように、コンタクトホールＣＨ５やＣＨ７を介して、導電パターン２１や配線の端部２４と接続される。
【００３８】
尚、本実施例のＴＦＴはアモルファスシリコンを用いた、逆スタガ型のチャネルエッチタイプについて記述したが、ポリシリコンＴＦＴやクリスタルシリコンを用いたＭＯＳを用いても良く、さらにはスイッチング機能をもつ素子とフォトダイオードを組み合わせても良い。
【００３９】
上記の様に得られるアレイ基板を用いて、公知の方法によりＸ線撮像装置などのようなフォトセンサーを製造することも可能である。図示しないが図２に示すパッシベーション膜１７の上に例えばＣｓＩからなるＸ線を可視光に変換するシンチレーターを蒸着により形成し、低ノイズアンプとＡ／Ｄコンバーターなどを有するデジタルボード、ＴＦＴを駆動するドライバーボード、および電荷を読み出す読み出しボードを接続し、Ｘ線撮像装置を作成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】フォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の平面図
【図２】フォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の断面図
【図３】端子部の断面図
【図４】端子部の断面図
【図５】フォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の断面図
【図６】フォトセンサーに備えられるＴＦＴアレイ基板の断面図
【符号の説明】
【００４１】
１ ガラス基板
２ ゲート電極
３ ゲート絶縁膜
４ 半導体層
５ オーミックコンタクト層
６ ソース電極
７ ドレイン電極
８ 第一のパッシベーション膜
９ Pドープしたアモルファスシリコン膜
１０ アモルファスシリコン膜
１１ Bドープしたアモルファスシリコン膜
１２ 透明電極
１３ 第二のパッシベーション膜
１４ データ線
１５ バイアス線
１６ 遮光層
１７ 第三のパッシベーション膜
１８ 第四のパッシベーション膜
２０ 配線の端部、２１ 導電パターン
２２ 端子引き出し電極、２３ ショートリング配線
２４ 配線の端部
ＣＨ１〜ＣＨ７ コンタクトホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードと薄膜トランジスタをマトリクス状に配置したアクティブマトリクス型のＴＦＴアレイ基板を備えたフォトセンサーであって、
前記薄膜トランジスタは、ゲート電極を有する複数本のゲート配線、前記ゲート電極にゲート絶縁膜を介して設けられた半導体層、前記半導体層に接続するソース電極およびドレイン電極とを備えており、
前記ＴＦＴアレイ基板は、前記薄膜トランジスタと、前記ドレイン電極と接続されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードの上層に設けられた透明電極と、前記透明電極と接続するバイアス線と、前記ソース電極と接続するデータ線とを備えており、
前記透明電極は酸化物導電性材料からなり、前記バイアス線と前記データ線とは、Ｎｉを含むＡｌ合金からなる層を含むことを特徴とするフォトセンサー。
【請求項２】
前記データ線と前記バイアス線との上層に形成されたパッシベーション膜と、前記パッシベーション膜上に設けられた端子引き出し電極と、前記パッシベーション膜に設けられたコンタクトホールとをさらに備え、
前記端子引き出し電極は透明な導電性酸化物を含み、前記コンタクトホールを介して前記データ線または前記バイアス線と接続することを特徴とする請求項１に記載のフォトセンサー。
【請求項３】
前記Ｎｉを含むＡｌ合金は、ＡｌＮｉＮｄ、ＡｌＮｉＳｉ、ＡｌＮｉＭｇのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトセンサー。
【請求項４】
前記ゲート電極と、前記ゲート配線とは、Ｎｉを含むＡｌ合金からなる層を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフォトセンサー。
【請求項５】
前記パッシベーション膜の上層にシンチレーターが形成されており、少なくとも低ノイズアンプとＡ／Ｄコンバーターを有するデジタルボード、前記薄膜トランジスタを駆動するドライバーボード、および電荷を読み出す読み出しボードが接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のフォトセンサー。
【請求項６】
Ｘ線を前記シンチレーターにより可視光に変換することによりＸ線撮像表示を行う機能を有することを特徴とする請求項５に記載のフォトセンサー。
【請求項７】
フォトダイオードと薄膜トランジスタをマトリクス状に配置したアクティブマトリクス型のＴＦＴアレイ基板を備えたフォトセンサーの製造方法であって、
絶縁性基板上に第一の導電性薄膜を成膜してゲート電極、ゲート配線を形成する工程と、
前記ゲート電極と前記ゲート配線と接するようにゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向するように半導体層を形成する工程と、前記半導体層上にオーミックコンタクト層を形成する工程と、
第二の導電性薄膜を形成する工程と、
前記オーミックコンタクト層を介して前記半導体層と接するように、前記第二の導電性薄膜をソース電極とドレイン電極とに形成する工程と、
前記ドレイン電極と接続するようにＢドープしたアモルファスシリコン層と、イントリンシックのアモルファスシリコン層と、Ｐドープしたアモルファスシリコン層とを積層したフォトダイオードを形成する工程と、
前記Ｐドープしたアモルファスシリコン層上に透明電極を形成する工程と、
第三の導電性薄膜を成膜する工程と、
前記第三の導電性薄膜をパターニングすることにより、前記透明電極と接続するようにバイアス線を形成し、前記ソース電極と接続するようにソース配線を形成する工程とを備え、
前記第三の導電性薄膜を成膜する工程は、Ｎｉを含むＡｌ合金からなる層を成膜する工程を含むことを特徴とするフォトセンサーの製造方法。
【請求項８】
前記データ線と前記バイアス線との上層にコンタクトホールを備えたパッシベーション膜を形成する工程と、前記パッシベーション膜上に端子引き出し電極を形成する工程とをさらに備え、
前記端子引き出し電極を形成する工程においては、前記端子引き出し電極は前記コンタクトホールを介して、前記データ線と前記バイアス線と接続するように形成することを特徴とする請求項７に記載のフォトセンサーの製造方法。
【請求項１】
フォトダイオードと薄膜トランジスタをマトリクス状に配置したアクティブマトリクス型のＴＦＴアレイ基板を備えたフォトセンサーであって、
前記薄膜トランジスタは、ゲート電極を有する複数本のゲート配線、前記ゲート電極にゲート絶縁膜を介して設けられた半導体層、前記半導体層に接続するソース電極およびドレイン電極とを備えており、
前記ＴＦＴアレイ基板は、前記薄膜トランジスタと、前記ドレイン電極と接続されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードの上層に設けられた透明電極と、前記透明電極と接続するバイアス線と、前記ソース電極と接続するデータ線とを備えており、
前記透明電極は酸化物導電性材料からなり、前記バイアス線と前記データ線とは、Ｎｉを含むＡｌ合金からなる層を含むことを特徴とするフォトセンサー。
【請求項２】
前記データ線と前記バイアス線との上層に形成されたパッシベーション膜と、前記パッシベーション膜上に設けられた端子引き出し電極と、前記パッシベーション膜に設けられたコンタクトホールとをさらに備え、
前記端子引き出し電極は透明な導電性酸化物を含み、前記コンタクトホールを介して前記データ線または前記バイアス線と接続することを特徴とする請求項１に記載のフォトセンサー。
【請求項３】
前記Ｎｉを含むＡｌ合金は、ＡｌＮｉＮｄ、ＡｌＮｉＳｉ、ＡｌＮｉＭｇのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトセンサー。
【請求項４】
前記ゲート電極と、前記ゲート配線とは、Ｎｉを含むＡｌ合金からなる層を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフォトセンサー。
【請求項５】
前記パッシベーション膜の上層にシンチレーターが形成されており、少なくとも低ノイズアンプとＡ／Ｄコンバーターを有するデジタルボード、前記薄膜トランジスタを駆動するドライバーボード、および電荷を読み出す読み出しボードが接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のフォトセンサー。
【請求項６】
Ｘ線を前記シンチレーターにより可視光に変換することによりＸ線撮像表示を行う機能を有することを特徴とする請求項５に記載のフォトセンサー。
【請求項７】
フォトダイオードと薄膜トランジスタをマトリクス状に配置したアクティブマトリクス型のＴＦＴアレイ基板を備えたフォトセンサーの製造方法であって、
絶縁性基板上に第一の導電性薄膜を成膜してゲート電極、ゲート配線を形成する工程と、
前記ゲート電極と前記ゲート配線と接するようにゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向するように半導体層を形成する工程と、前記半導体層上にオーミックコンタクト層を形成する工程と、
第二の導電性薄膜を形成する工程と、
前記オーミックコンタクト層を介して前記半導体層と接するように、前記第二の導電性薄膜をソース電極とドレイン電極とに形成する工程と、
前記ドレイン電極と接続するようにＢドープしたアモルファスシリコン層と、イントリンシックのアモルファスシリコン層と、Ｐドープしたアモルファスシリコン層とを積層したフォトダイオードを形成する工程と、
前記Ｐドープしたアモルファスシリコン層上に透明電極を形成する工程と、
第三の導電性薄膜を成膜する工程と、
前記第三の導電性薄膜をパターニングすることにより、前記透明電極と接続するようにバイアス線を形成し、前記ソース電極と接続するようにソース配線を形成する工程とを備え、
前記第三の導電性薄膜を成膜する工程は、Ｎｉを含むＡｌ合金からなる層を成膜する工程を含むことを特徴とするフォトセンサーの製造方法。
【請求項８】
前記データ線と前記バイアス線との上層にコンタクトホールを備えたパッシベーション膜を形成する工程と、前記パッシベーション膜上に端子引き出し電極を形成する工程とをさらに備え、
前記端子引き出し電極を形成する工程においては、前記端子引き出し電極は前記コンタクトホールを介して、前記データ線と前記バイアス線と接続するように形成することを特徴とする請求項７に記載のフォトセンサーの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２５１６０９（Ｐ２００８−２５１６０９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８７６８５（Ｐ２００７−８７６８５）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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