放射線撮像装置、放射線撮像表示システムおよびトランジスタ
【課題】被曝量による閾値電圧のシフトを抑制するが可能なトランジスタを提供する。
【解決手段】放射線撮像装置１は、フォトダイオードとトランジスタ１１１Ｂとを含む光電変換層を有する。トランジスタ１１１Ｂは、基板１１上に、第１ゲート電極１２０Ａ、第１ゲート絶縁膜１２９、半導体層１２６、第２ゲート絶縁膜１３０および第２ゲート電極１２０Ｂをこの順に有し、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０におけるＳｉＯ2膜の総和が６５ｎｍ以下となっている。トランジスタが被曝すると、ゲート絶縁膜におけるＳｉＯ2膜に正孔がチャージされ、閾値電圧がシフトし易くなるが、上記のようなＳｉＯ2膜厚の最適化により、閾値電圧シフトが効果的に抑制される。
【解決手段】放射線撮像装置１は、フォトダイオードとトランジスタ１１１Ｂとを含む光電変換層を有する。トランジスタ１１１Ｂは、基板１１上に、第１ゲート電極１２０Ａ、第１ゲート絶縁膜１２９、半導体層１２６、第２ゲート絶縁膜１３０および第２ゲート電極１２０Ｂをこの順に有し、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０におけるＳｉＯ2膜の総和が６５ｎｍ以下となっている。トランジスタが被曝すると、ゲート絶縁膜におけるＳｉＯ2膜に正孔がチャージされ、閾値電圧がシフトし易くなるが、上記のようなＳｉＯ2膜厚の最適化により、閾値電圧シフトが効果的に抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば医療用や非破壊検査用のＸ線撮影に好適な放射線撮像装置、放射線撮像表示システムおよびそのような放射線撮像装置に用いられるトランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像を電気信号として取得する手法（光電変換による撮像手法）として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いた手法が主流となっている。これらのイメージセンサでの撮像エリアは、結晶基板（シリコンウェハ）のサイズに制限されることとなる。ところが、特にＸ線を使用して撮像を行う医療分野等では、撮像エリアの大面積化が要求されており、また動画性能に対する需要も高まりつつある。
【０００３】
例えば、人体の胸部Ｘ線撮影装置として、放射線写真フィルムを介さずに、放射線に基づく画像を電気信号として得る次のような放射線撮像装置が用いられている。即ち、フォトダイオード等の光電変換素子および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む回路基板上に波長変換層を設けた、いわゆる間接変換型の放射線撮像装置である。このような構成により、装置へ入射した放射線は波長変換層において可視光に変換され、この可視光が光電変換素子において受光される。ＴＦＴを含む回路により光電変換素子の読み出しがなされ、電気信号が得られるようになっている。
【０００４】
また、上記のような波長変換層を用いた間接変換型の放射線撮像装置の他にも、放射線を電気信号に直接変換する機能層（例えばａ−ＳｅまたはＣｄ−Ｔｅよりなる直接変換層）を設けた、いわゆる直接変換型の放射線撮像装置も挙げられる。この直接変換型の放射線撮像装置では、放射線を直接変換層に入射させ、その入射量に応じた電荷を回路基板に設けた容量に蓄積して、トランジスタにより読み出すことで、入射した放射線量に基づく電気信号を取得する。これらの放射線撮像装置（間接変換型、直接変換型）に使用されるトランジスタは、例えばゲート電極とチャネルを形成する半導体層との間にゲート絶縁膜を有しており、ゲート絶縁膜は酸化シリコン膜を含んで形成されている。
【０００５】
ここで、トランジスタのゲート絶縁膜として酸化シリコン膜を用いた場合（あるいは、酸化シリコンを含む積層膜を用いた場合）、そのようなゲート絶縁膜中に放射線が取り込まれると、光電効果、コンプトン散乱あるいは電子対生成等により膜中の電子が励起される。その結果、正孔が界面や欠陥にトラップされて残存し、この正電荷のチャージによって、閾値電圧（Ｖth）が負にシフトしてしまうことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方で、上記のような直接変換型の放射線撮像装置では、トランジスタが被曝し、上記のような正孔のチャージによる閾値電圧のシフトが生じ易い。また、間接変換型の放射線撮像装置においても、波長変換層へ入射する放射線の中には、波長変換層をそのまま（可視光へ変換されずに）透過するものが生じる。従って、トランジスタが少なからず被曝し、閾値電圧シフトを生じることがある。
【０００７】
そこで、チャネルとなる半導体層を一対のゲート電極で挟み込んだ構造、いわゆるデュアルゲート構造を採用することにより、光電変換素子において発生した正孔と電子のバックチャネル効果による影響をなくし、閾値電圧のシフトを軽減する試みがなされている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−８４２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６５９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記のようなデュアルゲート構造において、ゲート絶縁膜として酸化シリコン膜を用いた場合、その酸化シリコン膜の膜厚によっては閾値電圧のシフト量が増大し、信頼性を維持することが困難となる。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、被曝による閾値電圧のシフトを抑制することが可能なトランジスタおよび放射線撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のトランジスタは、基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、第１および第２のゲート絶縁膜はそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含み、かつそれらのシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下であるものである。
【００１２】
本発明の放射線撮像装置は、上記本発明のトランジスタを含み、放射線に基づく電気信号を取得する画素部を備えたものである。
【００１３】
本発明のトランジスタおよび放射線撮像装置では、基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、第１および第２のゲート絶縁膜がそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含んでいる。このような第１および第２のゲート絶縁膜では、放射線が入射すると、正孔がチャージされて閾値電圧が負側へシフトするという傾向がある。このシフト量は、酸素を含むシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下では微小であるが、Ｓ値の変化等の影響により６５ｎｍを超えると急激に増大する。即ち、シリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下であることにより、そのような閾値電圧のシフトが軽減される。
【００１４】
本発明の放射線撮像表示システムは、放射線に基づく画像を取得する撮像装置（上記本発明の放射線撮像装置）と、この撮像装置により取得された画像を表示する表示装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のトランジスタおよび放射線撮像装置によれば、基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に設け、第１および第２のゲート絶縁膜がそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含んでいる。このような構成において、上記シリコン化合物膜の厚みの総和を６５ｎｍ以下とすることにより、閾値電圧のシフトを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る放射線撮像装置の全体構成を表す機能ブロック図である。
【図２】図１に示した画素部（間接変換型）の断面構造を表す模式図である。
【図３】図２に示した光電変換部における画素駆動回路（アクティブ駆動回路）の一例である。
【図４】図３に示したトランジスタの断面構造を表す模式図である。
【図５】図４に示したトランジスタの半導体層近傍の積層構造を説明するための模式図である。
【図６】図４に示したトランジスタの作製方法を工程順に説明するための断面模式図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面図である。
【図１０】図３に示したフォトダイオードの断面構造を表す模式図である。
【図１１】比較例に係るトランジスタにおける正孔のチャージ量について説明するための模式図である。
【図１２】放射線照射によるトランジスタ特性の劣化について説明するための特性図である。
【図１３】図５に示したトランジスタにおける正孔のチャージ量について説明するための模式図である。
【図１４】実施例１〜５および比較例１〜３における膜厚条件を示す図である。
【図１５】実施例１〜５および比較例１〜３における閾値電圧シフト量を表す特性図である。
【図１６】実施例１〜５および比較例１〜３におけるＸ線照射量と電流電圧特性との関係について示す特性図である。
【図１７】実施例１〜５および比較例１〜３の電流電圧特製におけるＳ値を示したものである。
【図１８】変形例１に係る画素駆動回路（パッシブ駆動回路）の一例である。
【図１９】変形例２に係る直接変換型の放射線撮像装置を説明するための模式図である。
【図２０】適用例に係る放射線撮像表示システムの全体構成を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（ゲート絶縁膜における酸化シリコン膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下のトランジスタを含む間接変換型の放射線撮像装置の例）
２．変形例１（画素駆動回路をパッシブ駆動回路とした例）
３．変形例２（直接変換型の放射線撮像装置の例）
４．適用例（放射線撮像表示システムの例）
【００１８】
＜実施の形態＞
［放射線撮像装置の全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る放射線撮像装置（放射線撮像装置１）の全体構成を表すものである。放射線撮像装置１は、いわゆる間接変換型ＦＰＤ（Flat Panel Detector）であり、α線、β線、γ線、Ｘ線に代表される放射線を波長変換後に受光し、放射線に基づく画像情報を読み取るものである。この放射線撮像装置１は、医療用をはじめ、手荷物検査等のその他の非破壊検査用のＸ線撮像装置として好適に用いられるものである。
【００１９】
放射線撮像装置１は、基板１１上に画素部１２を有し、この画素部１２の周囲には、例えば行走査部１３、水平選択部１４、列走査部１５およびシステム制御部１６からなる周辺回路（駆動回路）が設けられている。
【００２０】
画素部１２は、放射線撮像装置１における撮像エリアとなるものである。この画素部１２には、入射光の光量に応じた電荷量の光電荷を発生して内部に蓄積する光電変換部（後述の光電変換層１１２）を含む単位画素１２ａ（以下、単に「画素」と記述する場合もある）が行列状に２次元配置されている。単位画素１２ａには、画素駆動線１７として例えば２本の配線（具体的には行選択線およびリセット制御線）が画素行ごとに設けられている。
【００２１】
画素部１２には更に、行列状の画素配列に対して画素行ごとに画素駆動線１７が行方向（画素行の画素の配列方向）に沿って配線され、画素列ごとに垂直信号線１８が列方向（画素列の画素の配列方向）に沿って配線されている。画素駆動線１７は、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。図１では、画素駆動線１７について１本の配線として示しているが、１本に限られるものではない。画素駆動線１７の一端は、行走査部１３の各行に対応した出力端に接続されている。この画素部１２の構成については後述する。
【００２２】
行走査部１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１２の各画素１２ａを、例えば行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、垂直信号線１８の各々を通して水平選択部１４に供給される。水平選択部１４は、垂直信号線１８ごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【００２３】
列走査部１５は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１４の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動する。この列走査部１５による選択走査により、垂直信号線１８の各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１９に出力され、当該水平信号線１９を通して基板１１の外部へ伝送される。
【００２４】
行走査部１３、水平選択部１４、列走査部１５および水平信号線１９からなる回路部分は、基板１１上に直に形成された回路であってもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【００２５】
システム制御部１６は、基板１１の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータなどを受け取り、また、放射線撮像装置１の内部情報などのデータを出力する。システム制御部１６はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３、水平選択部１４および列走査部１５などの周辺回路の駆動制御を行う。
【００２６】
［画素部１２の詳細構成］
図２は、画素部１２の断面構造を表したものである。画素部１２は、基板１１上に、後述のフォトダイオード１１１Ａおよびトランジスタ１１１Ｂを含む光電変換層１１２を有し、これらの光電変換層１１２上に、層間絶縁膜等よりなる絶縁膜１１２が形成されている。この光電変換層１１２上には、例えば平坦化膜１１３が設けられている。尚、平坦化膜１１３上には、図示しない保護膜が設けられていてもよいし、平坦化膜１１３が保護膜を兼ねていてもよい。
【００２７】
平坦化膜１１３上には、シンチレータ層１１４（波長変換層）が配置され、このシンチレータ層１１４は、保護膜１１５により覆われている。以下、画素部１２の要部の詳細構成について説明する。
【００２８】
（光電変換層１１２における画素回路構成）
図３は、光電変換層１１２における単位画素１２ａの回路構成の一例である。単位画素１２ａは、フォトダイオード１１１Ａ（光電変換素子）と、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３（後述のトランジスタ１１１Ｂに相当）と、前述の垂直信号線１８と、画素駆動線１７としての行選択線１７１およびリセット制御線１７２とを含むものである。
【００２９】
フォトダイオード１１１Ａは、例えばＰＩＮ(Positive Intrinsic Negative Diode) フォトダイオードであり、例えばその感度域が可視域である（受光波長帯域が可視域である）。このフォトダイオード１１１Ａは、カソード（端子１３３）に基準電位Ｖxrefが印加されることで、入射光の光量（受光量）に応じた電荷量の信号電荷を発生するものである。フォトダイオード１１１Ａのアノードは蓄積ノードＮに接続されている。蓄積ノードＮには容量成分１３６が存在し、フォトダイオード１１１Ａで発生した信号電荷は蓄積ノードＮに蓄積される。尚、フォトダイオード１１１Ａを蓄積ノードＮとグランド（ＧＮＤ）との間に接続した構成としてもよい。このフォトダイオードの断面構造については後述する。
【００３０】
トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３はいずれも、例えばＮチャネル型の電界効果トランジスタであり、チャネルを形成する半導体層（後述の半導体層１２６）が例えば非結晶シリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン等のシリコン系半導体、望ましくは低温多結晶シリコンにより構成されている。あるいは、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の酸化物半導体により構成されていてもよい。
【００３１】
トランジスタＴｒ１は、リセットトランジスタであり、参照電位Ｖrefが与えられる端子１３７と蓄積ノードＮとの間に接続されている。このトランジスタＴｒ１は、リセット信号Ｖrstに応答してオンすることによって蓄積ノードＮの電位を参照電位Ｖrefにリセットするものである。トランジスタＴｒ２は、読出トランジスタであり、ゲートが蓄積ノードＮに、端子１３４（ドレイン）が電源ＶＤＤにそれぞれ接続されている。このトランジスタＴｒ２は、フォトダイオード１１１Ａで発生した信号電荷をゲートで受け、当該信号電荷に応じた信号電圧を出力する。トランジスタＴｒ３は、行選択トランジスタであり、トランジスタＴｒ２のソースと垂直信号線１８との間に接続されており、行走査信号Ｖreadに応答してオンすることにより、トランジスタＴｒ２から出力される信号を垂直信号線１８に出力する。このトランジスタＴｒ３については、トランジスタＴｒ２のドレインと電源ＶＤＤとの間に接続する構成を採ることも可能である。以下、これらのトランジスタ（総称してトランジスタ１１１Ｂとする）の断面構造について説明する。
【００３２】
（トランジスタ１１１Ｂの断面構造）
図４は、トランジスタ１１１Ｂの断面構成例であり、光電変換層１１２の断面構造の一部に相当するものである。図５は、図４における半導体層１２６近傍の積層構造を模式的に表したものである。
【００３３】
トランジスタ１１１Ｂは、半導体層１２６を挟むようにして２つのゲート電極を設けた、いわゆるデュアルゲート構造を有している。具体的には、トランジスタ１１１Ｂは、基板１１上に、第１ゲート電極１２０Ａと、この第１ゲート電極１２０Ａを覆うように形成された第１ゲート絶縁膜１２９を有している。第１ゲート絶縁膜１２９上には、チャネル層１２６ａ，ＬＤＤ(Lightly Doped Drain)層１２６ｂおよびＮ+層１２６ｃを含む半導体層１２６が設けられている。この半導体層１２６を覆うように、第２ゲート絶縁膜１３０が形成され、この第２ゲート絶縁膜１３０上の第１ゲート電極１２０Ａに対向する領域に、第２ゲート電極１２０Ｂが配設されている。
【００３４】
第２ゲート電極１２０Ｂ上には、第１層間絶縁膜１３１が形成されており、この第１層間絶縁膜１３１に形成されたコンタクトホールＨ１を埋め込むようにソース・ドレイン電極１２８が形成されている。これらの第１層間絶縁膜１３１およびソース・ドレイン電極１２８上には、第２層間絶縁膜１３２が設けられている。以下、トランジスタ１１１Ｂにおける要部の詳細構成について説明する。
【００３５】
第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂはそれぞれ、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ等のいずれかよりなる単層膜またはそれらの積層膜よりなる。これらの第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂは、上述のように第１ゲート絶縁膜１２９、半導体層１２６および第２ゲート絶縁膜１３０を挟み込むようにして、互いに対向して設けられている。第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂの厚みはそれぞれ例えば３０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、例えば第１ゲート電極１２０Ａが６５ｎｍ、第２ゲート電極１２０Ｂが９０ｎｍとなっている。
【００３６】
第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０は、酸素を含むシリコン化合物膜、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜等の単層膜であるか、あるいはこのような酸素を含むシリコン化合物膜と、窒化シリコン（ＳｉＮX）膜とを有する積層膜である。ここでは、図５に示したように、第１ゲート絶縁膜１２９は、基板１１側から順に窒化シリコン膜１２９Ａおよび酸化シリコン膜１２９Ｂを積層したものであり、第２ゲート絶縁膜１３０は、基板１１側から順に、酸化シリコン膜１３０Ａ、窒化シリコン膜１３０Ｂおよび酸化シリコン膜１３０Ｃを積層したものである。このように、半導体層１２６の近傍には、半導体層１２６を挟み込むようにして、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａが設けられる。これは、半導体層１２６が界面準位の影響を受け、閾値電圧シフトが生じないようにするためである。
【００３７】
このように第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０にはそれぞれ、酸化シリコン膜（１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃ）が含まれるが、本実施の形態では、これらの酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃの膜厚の総和が６５ｎｍ以下となっている。
【００３８】
但し、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃの各膜厚の大小関係（膜厚の組み合わせ）は任意である（詳細は後述の実施例参照）。また、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０のそれぞれに含まれる酸化シリコン膜の膜数（層数）は、１層であってもよいし２層以上であってもよい。更に、酸素を含むシリコン化合物膜として、例えば酸窒化シリコン膜を有する場合には、この酸窒化シリコン膜の膜厚も含めて総和が６５ｎｍ以下となるように設定されればよい。
【００３９】
また、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０には、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃ以外の層（窒化シリコン膜１２９Ａ，１３０Ｂ）が存在するが、上記のような膜厚設定は、これらの窒化シリコン膜１２９Ａ，１３０Ｂの膜厚や層数に依存することなくなされる。但し、第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂ間に形成される容量は、その間に積層される絶縁膜の材料や膜厚等により決まるので、所望の容量が形成されるように、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃおよび窒化シリコン膜１２９Ａ，１３０Ｂの各膜厚が設定される。換言すると、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃの膜厚の総和が６５ｎｍ以下となるように設定された構造において、窒化シリコン膜１２９Ａ，１３０Ｂの各膜厚が、第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂ間において必要な容量を形成し得るように設定されていればよい。
【００４０】
半導体層１２６は、例えば多結晶シリコン、低温多結晶シリコン、微結晶シリコンまたは非結晶シリコンにより構成され、望ましくは低温多結晶シリコンにより構成されている。あるいは、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体により構成されていてもよい。この半導体層１２６では、チャネル層１２６ａとＮ+層１２６ｃとの間に、リーク電流を低減する目的でＬＤＤ層１２６ｂが形成されている。ソース・ドレイン電極１２８は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ等からなる単層膜またはこれらの積層膜からなり、信号読み出しのための配線に接続されている。
【００４１】
第１層間絶縁膜１３１および第２層間絶縁膜１３２は、例えば酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜および窒化シリコン膜のうちの単層膜またはこれらの積層膜により構成されている。ここでは、第１層間絶縁膜１３１は、基板１１側から順に酸化シリコン膜１３１ａおよび窒化シリコン膜１３１ｂを積層したものであり、第２層間絶縁膜１３２は、酸化シリコン膜となっている。
【００４２】
（トランジスタ１１１Ｂの作製方法）
上記のようなトランジスタ１１１Ｂは、例えば次のようにして作製することができる。図６〜９は、トランジスタ１１１Ｂの作製方法を工程順に説明するための断面図である。
【００４３】
まず、図６（Ａ）に示したように、基板１１上に第１ゲート電極１２０Ａを形成する。具体的には、例えばＭｏ等の高融点金属を基板１１上に例えばスパッタ法により成膜した後、例えばフォトリソグラフィ法を用いて島状（アイランド状）にパターニングする。
【００４４】
この後、図６（Ｂ）に示したように、第１ゲート絶縁膜１２９を形成する。具体的には、基板１１上の第１ゲート電極１２０Ａを覆うように、窒化シリコン膜１２９Ａおよび酸化シリコン膜１２９Ｂをこの順に、例えばＣＶＤ法により所定の膜厚で連続成膜する。続いて、形成した第１ゲート絶縁膜１２９上に、半導体層１２６となるアモルファスシリコン層（α−Ｓｉ層）１２６０を、例えばＣＶＤ法により成膜する。
【００４５】
次いで、図６（Ｃ）に示したように、形成したα−Ｓｉ層１２６０を多結晶化することにより、半導体層１２６を形成する。具体的には、まずα−Ｓｉ層１２６０を例えば４００℃〜４５０℃の温度下において、水素含有量が１％以下となるように脱水素処理（アニール）を行う。続いて、例えばエキシマレーザ（ＥＬＡ）により例えば波長３０８ｎｍのレーザ光を照射することにより、α−Ｓｉ層１２６０を多結晶化する。この後、例えばボロンをドープすることにより閾値電圧を調整することにより、半導体層１２６を形成する。
【００４６】
続いて、図７（Ａ）に示したように、多結晶化した半導体層１２６の所定の領域に、イオン注入により、ＬＤＤ層１２６ｂおよびＮ+層１２６ｃをそれぞれ形成する。
【００４７】
次いで、図７（Ｂ）に示したように、第２ゲート絶縁膜１３０を形成する。具体的には、半導体層１２６を覆うように、酸化シリコン膜１３０Ａ、窒化シリコン膜１３０Ｂおよび酸化シリコン膜１３０Ｃをこの順に、例えばＣＶＤ法により所定の膜厚で連続成膜する。尚、これらの酸化シリコン膜１３０Ａ，１３０Ｃと、上述の第１ゲート絶縁膜１２９における酸化シリコン膜１２９Ｂとの合計の膜厚が、６５ｎｍ以下となるように、各層の膜厚を設定する。尚、この第３ゲート絶縁膜１３０を形成後、図示はしないが、上記第１ゲート電極１２０Ａと、後の工程で形成する第２ゲート電極１２０Ｂとを電気的に接続するためのコンタクトホールを形成しておく。
【００４８】
続いて、図７（Ｃ）に示したように、第２ゲート絶縁膜１３０上に第２ゲート電極１２０Ｂを形成する。具体的には、例えばＭｏ等の高融点金属を、第２ゲート絶縁膜１３０上に例えばスパッタ法により成膜した後、例えばフォトリソグラフィ法を用いて島状にパターニングする。
【００４９】
次いで、図８（Ａ）に示したように、酸化シリコン膜１３１ａおよび窒化シリコン膜１３１ｂをこの順に、例えばＣＶＤ法により連続成膜することにより、第１層間絶縁膜１３１を形成する。
【００５０】
続いて、図８（Ｂ）に示したように、形成した第１層間絶縁膜１３１および第２ゲート絶縁膜１３０を貫通するコンタクトホールＨ１を、例えばドライエッチングにより形成する。
【００５１】
この後、図９に示したように、コンタクトホールＨ１を埋め込むように、ソース・ドレイン電極１２８を例えばスパッタ法により成膜し、所定の形状にパターニングする。最後に、このソース・ドレイン電極１２８および第１層間絶縁膜１３１上に、第２層間絶縁膜１３２として、例えば酸化シリコン膜をＣＶＤ法により成膜することにより、図４に示したトランジスタ１１１Ｂを完成する。
【００５２】
（フォトダイオード１１１Ａの断面構成）
図１０は、フォトダイオード１１１Ａの断面構成例であり、図２に示した光電変換層１１２の一部に相当するものである。このフォトダイオード１１１Ａは、上記トランジスタ１１１Ｂと共に基板１１上に設けられ、その積層構造の一部がトランジスタ１１１Ｂと共通し、同一の薄膜プロセスによって形成されるものである。以下、フォトダイオード１１１Ａの詳細構成について説明する。
【００５３】
フォトダイオード１１１Ａは、基板１１上の選択的な領域に、ゲート絶縁膜１２１ａを介してｐ型半導体層１２２を有している。基板１１上（詳細にはゲート絶縁膜１２１ａ上）には、そのｐ型半導体層１２２に対向してコンタクトホールＨ２を有する第１層間絶縁膜１２１ｂが設けられている。第１層間絶縁膜１２１ｂのコンタクトホールＨ２内のｐ型半導体層１２２上には、ｉ型半導体層１２３が設けられており、このｉ型半導体層１２３上にｎ型半導体層１２４が形成されている。ｎ型半導体層１２４には、コンタクトホールＨ３を有する第２層間絶縁膜１２１ｃが設けられており、そのコンタクトホールＨ３を介してｎ型半導体層１２４と上部電極１２５とが接続されている。
【００５４】
尚、ここでは、基板側（下部側）にｐ型半導体層１２２、上部側にｎ型半導体層１６をそれぞれ設けた例を挙げたが、これと逆の構造、即ち下部側（基板側）をｎ型、上部側をｐ型とした構造であってもよい。また、上記ゲート絶縁膜１２１ａ，第１層間絶縁膜１２１ｂおよび第２層間絶縁膜１２１ｃは、それらの一部または全部において、トランジスタ１１１Ｂにおける第１ゲート絶縁膜１２９、第２ゲート絶縁膜１３０および第１層間絶縁膜１３１の各層と同一の層構造を有する。このフォトダイオード１１１Ａはトランジスタ１１１Ｂと同一の薄膜プロセスにより形成可能である。
【００５５】
ｐ型半導体層１２２は、例えば多結晶シリコン（ポリシリコン）等に、例えばボロン（Ｂ）がドープされてなるｐ＋領域であり、厚みは例えば４０ｎｍ〜５０ｎｍである。このｐ型半導体層１２２は、例えば信号電荷を読み出すための下部電極（アノード）を兼ねており、前述の蓄積ノードＮ（図３）に接続されている（あるいは、ｐ型半導体層１２２が蓄積ノードＮとなって、電荷を蓄積させるようになっている）。
【００５６】
ｉ型半導体層１２３は、ｐ型とｎ型の中間の導電性を示す半導体層、例えばノンドープの真性半導体層であり、例えば非結晶シリコン（アモルファスシリコン）により構成されている。ｉ型半導体層１２３の厚みは、例えば４００ｎｍ〜１０００ｎｍであるが、厚みが大きい程、光感度を高めることができる。ｎ型半導体層１２４は、例えば非結晶シリコン（アモルファスシリコン）により構成され、ｎ＋領域を形成するものである。このｎ型半導体層１２４の厚みは例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００５７】
上部電極１２５（カソード）は、光電変換のための基準電位を供給するための電極であり、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜により構成されている。この上部電極１２５には、この上部電極１２５に電圧を供給するための電源配線１２７が接続されている。電源配線１２７は上部電極１２５よりも低抵抗の材料、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ等によって構成されている。
【００５８】
（平坦化膜１１３）
上記のようなフォトダイオード１１１Ａおよびトランジスタ１１１Ｂ（光電変換層１１２）が形成された基板１１上を平坦化するために形成されるものであり、有機膜により構成されている。
【００５９】
（シンチレータ層１１４）
シンチレータ層１１４は、放射線をフォトダイオード１１１Ａの感度域に波長変換するものである。このシンチレータ層１１４は、例えばＸ線を可視光に変換する蛍光体が用いられる。このような蛍光体としては、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にタリウム（Ｔｌ）を添加したもの、酸化硫黄カドミウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）にテルビウム（Ｔｂ）を添加したもの、ＢａＦＸ（ＸはＣｌ，Ｂｒ，Ｉ等）等が挙げられる。シンチレータ層１１４の厚みは１００μｍ〜６００μｍであることが望ましく、例えば６００μｍである。このようなシンチレータ層１１４は、平坦化膜１１３上に例えば真空蒸着法を用いて成膜することができる。
【００６０】
（保護膜１１５）
保護膜１１５は、例えばパリレンＣよりなる有機膜である。シンチレータ層１１４に用いられる上記のような蛍光体材料、特にＣｓＩは水分によって劣化し易いため、シンチレータ層１１４上には、水分バリア層としての保護膜１１５が設けられていることが望ましい。
【００６１】
［作用・効果］
本実施の形態の作用、効果について、図１〜図５および図１０〜図１３を参照して説明する。放射線撮像装置１では、図示しない放射線（例えばＸ線）照射源から照射され、被写体（検出体）を透過した放射線を取り込み、この放射線を波長変換した後に光電変換することによって、被写体の画像を電気信号として取得する。詳細には、放射線撮像装置１に入射した放射線は、まず、画素部１２上に設けられたシンチレータ層１１４において、フォトダイオード１１１Ａの感度域（ここでは可視域）の波長に変換される。そして、この波長変換後の光は、シンチレータ層１１４を出射すると、平坦化層１１３を透過し、光電変換層１１２へ入射する。
【００６２】
光電変換層１１２では、フォトダイオード１１１Ａに、図示しない電源配線から上部電極１２５を介して所定の電位が印加されると、上部電極１２５の側から入射した光が、その受光量に応じた電荷量の信号電荷に変換される（光電変換がなされる）。この光電変換によって発生した信号電荷は、ｐ型半導体層１２２の側から光電流として取り出される。
【００６３】
詳細には、フォトダイオード１１１Ａにおける光電変換によって発生した電荷は、蓄積層（ｐ型半導体層１２２，蓄積ノードＮ）により収集され、この蓄積層から電流として読み出され、トランジスタＴｒ２（読出トランジスタ）のゲートに与えられる。トランジスタＴｒ２は当該信号電荷に応じた信号電圧を出力する。トランジスタＴｒ２から出力される信号は、行走査信号Ｖreadに応答してトランジスタＴｒ３がオンすると、垂直信号線１８に出力される（読み出される）。読み出された信号は、垂直信号線１８を介して画素列ごとに、水平選択部１４へ出力される。
【００６４】
本実施の形態では、上記のようにして、入射した放射線（Ｘ線）の波長変換および光電変換により電気信号（撮像データ）が取得されるが、この一方で、シンチレータ層１１４において波長変換されずに、シンチレータ層１１４を透過してしまう光が存在する。このような放射線が、光電変換層１１２へ入射すると、特にトランジスタ１１１Ｂにおいて次のような不具合が生じる。即ち、トランジスタ１１１Ｂは、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０に酸化シリコン膜を有するが、このような酸素が含む膜を有する場合、そこへ放射線が入射すると、光電効果、コンプトン散乱あるいは電子対生成等により膜中の電子が励起される。その結果、正孔が界面や欠陥にトラップされて残存し（チャージされ）、この「正」のチャージによって、閾値電圧（Ｖth）が負側にシフトしてしまう。
【００６５】
（比較例）
ここで、本実施の形態の比較例に係るトランジスタ（トランジスタ１００）の断面構造を、図１１に示す。トランジスタ１００は、基板１０１上に、ゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１０３、チャネル層１０４ａを含む半導体層１０４および第１層間絶縁膜１０５がこの順に設けられている。第１層間絶縁膜１０５には、コンタクトホールが設けられ、このコンタクトホールを介してソース・ドレイン電極１０６が半導体層１０４に接続されている。ソース・ドレイン電極１０６および第１層間絶縁膜１０５上には第２層間絶縁膜１０７が形成されている。このような構成において、ゲート絶縁膜１０３は、基板１０１側から順に窒化シリコン膜１０３Ａおよび酸化シリコン膜１０３Ｂを積層したものである。第１層間絶縁膜１０５は、基板１１側から順に、酸化シリコン膜１０５Ａ、窒化シリコン膜１０５Ｂおよび酸化シリコン膜１５Ｃを積層したものである。
【００６６】
即ち、この比較例のトランジスタ１００では、本実施の形態のようなデュアルゲート構造ではなく、１つのゲート電極１０２によりゲート電圧が印加される、いわゆるボトムゲート構造となっている。このような構成では、酸化シリコン層１０３Ｂ，１０５Ａ，１０５Ｃの広範囲にわたって正孔がチャージされ（チャージ量が多く）、チャネル層１０４ａに及ぼす影響も大きなものとなる。従って、閾値電圧は大きく負側へシフトしてしまう。
【００６７】
図１２に、低温ポリシリコンを用いたトランジスタへ放射線を照射した場合の、ゲート電圧に対するドレイン電流の関係（電流電圧特性）について示す。このように、放射線を照射した場合、閾値電圧が負側にシフトし、照射量が、０Ｇｙ，４６Ｇｙ，３９７Ｇｙ，６３９Ｇｙと増大するに従って、閾値電圧のシフト量が大きくなることがわかる。また、照射量が増すと（３９７Ｇｙ，６３９Ｇｙ）、Ｓ（サブスレッショルドスウィング）値が悪化していることもわかる。また、このシフト量の増加は、オフ電流およびオン電流の変化を引き起こす。例えば、オフ電流が増して電流リークが生じたり、オン電流が減少して読み出し不能になる等、トランジスタの信頼性を維持することが困難となる。
【００６８】
これに対し、本実施の形態では、デュアルゲート構造を有し、半導体層１２６を挟み込む第１ゲート絶縁膜１２９と第２ゲート絶縁膜１３０とにおいて、酸化シリコン膜の膜厚の総和が６５ｎｍ以下となるように設計されている。これにより、酸化シリコン膜の膜厚が最適化され、例えば図１３に示したように、Ｘ線が入射した場合において、チャネル層１２６ａに影響を及ぼす領域が、第１ゲート電極１２０Ａと第２ゲート電極１２０Ｂとによって挟まれた狭小な範囲となる。この結果、正孔のチャージ量が軽減され、閾値電圧のシフトが抑制される。尚、膜厚６５ｎｍ付近がシフト量変化の変曲点となるが、これは、膜厚の増加と共にＳ値が悪化（増大）することも大きく影響している。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態では、トランジスタ１１１Ｂが、基板１１上に第１ゲート電極１２０Ａ、第１ゲート絶縁膜１２９、半導体層１２６、第２ゲート絶縁膜１３０および第２ゲート電極１２０Ｂをこの順に有し、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０における各ＳｉＯ2膜の総和（合計）が６５ｎｍ以下となるように設計されている。このようなＳｉＯ2膜厚の最適化により、正孔のチャージ量を効果的に軽減して、被曝による閾値電圧のシフトを抑制することが可能となる。
【００７０】
（実施例）
ここで、実施例として、図４に示したトランジスタ構造において、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０の各層の膜厚を変化させて閾値電圧のシフト量（ΔＶth）について測定した。具体的には、図１４に示したように、実施例１〜５として、ＳｉＯ2膜の膜厚の総和（ＳｉＯ2合計）を、１０ｎｍ，４０ｎｍ，５５ｎｍ，６５ｎｍとした場合についてそれぞれ閾値電圧を測定した。
【００７１】
詳細には、実施例１では、第１ゲート絶縁膜１２９におけるＳｉＯ2膜１２９Ｂを５ｎｍ、第２ゲート絶縁膜１３０におけるＳｉＯ2膜１３０Ａを５ｎｍ、ＳｉＯ2膜１３０Ｃを０ｎｍとした。実施例２では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，５ｎｍ，０ｎｍとした。実施例３，４では、いずれもＳｉＯ2膜の総和は５５ｎｍとしたが、各膜の内訳を変えて測定した。実施例３では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ５ｎｍ，３０ｎｍ，２０ｎｍとし、実施例４では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，２０ｎｍ，０ｎｍとした。実施例５では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ５ｎｍ，４０ｎｍ，２０ｎｍとした。
【００７２】
尚、ゲート電極１２０Ａとして膜厚６５ｎｍのＭｏ、ゲート電極１２０Ｂとして膜厚９０ｎｍまたは１２０ｎｍのＭｏ、チャネル層１２６ａを膜厚４３ｎｍの低温ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）をそれぞれ用いた。また、上記測定の際には、管電圧を１４０ｋＶとし、Ｘ線の照射量を１８０Ｇｙとした。閾値電圧のシフト量ΔＶthとしては、Ｘ線照射量が０Ｇｙの場合を基準として、ドレイン電流Ｉds（Ａ）が１Ｅ−１０Ａのときのゲート電圧Ｖg（Ｖ）の負側への変化量を記載した。
【００７３】
また、上記実施例１〜５の比較例（比較例１〜３）として、ＳｉＯ2膜の膜厚の総和を、７０ｎｍ，８５ｎｍ，９５ｎｍとした各場合についても、膜厚以外の条件は同様にして閾値電圧を測定した。比較例１では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，２０ｎｍ，１５ｎｍとした。また、比較例２では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，３０ｎｍ，２０ｎｍとし、比較例３では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，４０ｎｍ，２０ｎｍとした。
【００７４】
その結果、閾値電圧のシフト量ΔＶthは、ＳｉＯ2膜厚の総和が６５ｎｍ以下の実施例１〜５ではそれぞれ、１．０７、１．２０、１．４１、１．４１、１．３４となった。一方、比較例１〜３ではそれぞれ１．４９、２．７４、２．８８となった。これらの膜厚の総和とシフト量ΔＶthの関係を図１５に示す。
【００７５】
図１５に示したように、合計膜厚６５ｎｍ以下では、シフト量ΔＶthが比較的小さく、また合計膜厚が増えてもシフト量ΔＶthはさほど変化しないことがわかる。ところが、合計膜厚が６５ｎｍを超えると、急激にシフト量ΔＶthが増大する。この結果より、合計膜厚６５ｎｍを変曲点（境界）Ｐとして、閾値電圧が大きく変化することがわかる。即ち、ゲート絶縁膜における最適なＳｉＯ2膜厚合計の範囲が見出され、この膜厚範囲を満たすことで閾値電圧シフトの効果的な抑制が可能となることがわかる。
【００７６】
尚、これらの閾値電圧のシフト抑制は、上記ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃの総和が６５ｎｍ以下であれば達成され、各膜の内訳（比率）は特に問わない。これは、ゲート絶縁膜中に設けられた全ＳｉＯ2膜のトータルの正孔チャージ量に起因して閾値電圧シフトが生じるためである。また、このことは、実施例３，４の結果（合計膜厚が同一の場合（５５ｎｍ）に、各ＳｉＯ2膜の内訳を変えてもシフト量が同等（１．４１）となること）からも明らかである。
【００７７】
また、図１６には、上記実施例１〜５および比較例１〜３の各場合における電流電圧特性（Ｘ線照射量：１８０Ｇｙ）について示す。尚、初期値として０Ｇｙ（Ｘ線照射なし）の場合についても示す。図１７には、上記実施例１〜５および比較例１〜３の各場合におけるＳ値（ここでは、ドレイン電流１Ｅ−１０Ａと１Ｅ−９Ａにおけるゲート電圧Ｖgの差分）についてプロットしたものを示す。図１６および図１７に示したように、膜厚が６５ｎｍ以下となる実施例１〜５では、比較例１〜３に比べ、Ｓ値の悪化が低減されていることがわかる。このような膜厚６５ｎｍの前後におけるＳ値の変化も、上述の閾値電圧シフトにおける変曲点Ｐの形成に少なからず影響している。
【００７８】
＜変形例１＞
上記実施の形態では画素の駆動回路をアクティブ駆動回路により構成した例について説明したが、図１８に示したようなパッシブ駆動回路であってもよい。尚、上記実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。本変形例では、単位画素Ｐが、フォトダイオード１１１Ａ、容量成分１３８およびトランジスタＴｒ（読出し用のトランジスタＴｒ３に相当）を含んで構成されている。トランジスタＴｒは、蓄積ノードＮと垂直信号線１８との間に接続されており、行走査信号Ｖreadに応答してオンすることにより、フォトダイオード１１１Ａにおける受光量に基づいて蓄積ノードＮに蓄積された信号電荷を垂直信号線１８へ出力する。このように、画素の駆動方式は、上記実施の形態で述べたアククティブ駆動方式に限らず、本変形例のようなパッシブ駆動方式であってもよい。
【００７９】
＜変形例２＞
上記実施の形態では、放射線撮像装置として、画素部１２上にシンチレータ層１１４を設けた間接変換型ＦＰＤを例に挙げたが、本発明の放射線撮像装置は、直接変換型ＦＰＤにも適用可能である。即ち、放射線から可視光への波長変換を行うシンチレータ層１１４（および保護膜１１５）を有さず、画素部１２が、放射線を電気信号へ直接変換する機能を有していてもよい。図１９にその一例（ここでは、上記変形例１において説明したパッシブ駆動回路を用いた画素部の例を挙げる）を示す。本変形例では、画素部１２が、光電変換素子１１１Ｃ、容量成分１４１およびトランジスタＴｒ（読出し用のトランジスタＴｒ３に相当）を含み、光電変換素子１１１Ｃにおいて放射線から電気信号への変換がなされるようになっている。光電変換素子１１１Ｃは、例えば上部電極１３９Ａと画素電極１３９Ｂとの間に、直接変換層１４０を有し、この直接変換層１４０は、例えばアモルファスセレン半導体（ａ−Ｓｅ），カドミウムテルル半導体（ＣｄＴｅ）により構成されている。
【００８０】
このような直接変換型ＦＰＤにおいても、上記実施の形態と同様、トランジスタにおいてデュアルゲート構造を採用し、かつゲート絶縁膜におけるＳｉＯ2膜の総和を６５ｎｍ以下とすることにより、正孔のチャージ量を軽減して、閾値電圧シフトを抑制することができる。よって、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。特に、本変形例では、上記実施の形態と異なり、画素部１２に直接放射線を入射させることとなるので、上記実施の形態よりもトランジスタが被曝し易い。従って、上述のような被曝による閾値電圧シフト抑制の効果は、本変形例のような直接変換型の放射線撮像装置において特に有効である。
【００８１】
＜適用例＞
上記実施の形態および変形例１，２において説明した放射線撮像装置１は、例えば図２０に示したような放射線撮像表示システム２に適用可能である。放射線撮像表示システム２は、放射線撮像装置１と、画像処理部２５と、表示装置２８とを備えている。このような構成により、放射線撮像表示システム２では、放射線撮像装置１が、Ｘ線源２６から被写体２７に向けて照射された放射線に基づき、被写体２７の画像データＤoutを取得し、画像処理部２５へ出力する。画像処理部２５は、入力された画像データＤoutに対して所定の画像処理を施し、その画像処理後の画像データ（表示データＤ１）を表示装置２８へ出力する。表示装置２８は、モニタ画面２８ａを有しており、そのモニタ画面２８ａに、画像処理部２５から入力された表示データＤ１に基づく画像を表示する。
【００８２】
このように、放射線撮像表示システム２では、放射線撮像装置１において、被写体２７の画像を電気信号として取得可能であるため、取得した電気信号を表示装置２８へ伝送することで、画像表示を行うことができる。即ち、放射線写真フィルムを用いることなく、被写体２７の画像を観察可能となり、また、動画撮影および動画表示にも対応可能となる。
【００８３】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態等で説明したシンチレータ層１１４に用いられる波長変換材料は、上述のものに限定されず、他の様々な蛍光体材料を使用することができる。
【００８４】
加えて、上記実施の形態では、フォトダイオード１１１Ａを、基板側から、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層の順に積層した構造としたが、基板側から、ｎ型半導体層、ｉ型半導体層およびｐ型半導体層の順に積層してもよい。
【００８５】
また、本発明の放射線撮像装置は、上記実施の形態で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。例えば、上部電極１２５上に更に、ＳｉＮ等からなる保護膜が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１…放射線撮像装置、１１…第１基板、１２…画素部、１２ａ…単位画素、１３…行走査部、１４…水平選択部、１５…列走査部、１６…システム制御部、１１２…光電変換層１１２Ａ…フォトダイオード、１１１Ｂ…トランジスタ、１１３…平坦化膜、１１４…シンチレータ層、１１５…保護膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば医療用や非破壊検査用のＸ線撮影に好適な放射線撮像装置、放射線撮像表示システムおよびそのような放射線撮像装置に用いられるトランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像を電気信号として取得する手法（光電変換による撮像手法）として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いた手法が主流となっている。これらのイメージセンサでの撮像エリアは、結晶基板（シリコンウェハ）のサイズに制限されることとなる。ところが、特にＸ線を使用して撮像を行う医療分野等では、撮像エリアの大面積化が要求されており、また動画性能に対する需要も高まりつつある。
【０００３】
例えば、人体の胸部Ｘ線撮影装置として、放射線写真フィルムを介さずに、放射線に基づく画像を電気信号として得る次のような放射線撮像装置が用いられている。即ち、フォトダイオード等の光電変換素子および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む回路基板上に波長変換層を設けた、いわゆる間接変換型の放射線撮像装置である。このような構成により、装置へ入射した放射線は波長変換層において可視光に変換され、この可視光が光電変換素子において受光される。ＴＦＴを含む回路により光電変換素子の読み出しがなされ、電気信号が得られるようになっている。
【０００４】
また、上記のような波長変換層を用いた間接変換型の放射線撮像装置の他にも、放射線を電気信号に直接変換する機能層（例えばａ−ＳｅまたはＣｄ−Ｔｅよりなる直接変換層）を設けた、いわゆる直接変換型の放射線撮像装置も挙げられる。この直接変換型の放射線撮像装置では、放射線を直接変換層に入射させ、その入射量に応じた電荷を回路基板に設けた容量に蓄積して、トランジスタにより読み出すことで、入射した放射線量に基づく電気信号を取得する。これらの放射線撮像装置（間接変換型、直接変換型）に使用されるトランジスタは、例えばゲート電極とチャネルを形成する半導体層との間にゲート絶縁膜を有しており、ゲート絶縁膜は酸化シリコン膜を含んで形成されている。
【０００５】
ここで、トランジスタのゲート絶縁膜として酸化シリコン膜を用いた場合（あるいは、酸化シリコンを含む積層膜を用いた場合）、そのようなゲート絶縁膜中に放射線が取り込まれると、光電効果、コンプトン散乱あるいは電子対生成等により膜中の電子が励起される。その結果、正孔が界面や欠陥にトラップされて残存し、この正電荷のチャージによって、閾値電圧（Ｖth）が負にシフトしてしまうことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方で、上記のような直接変換型の放射線撮像装置では、トランジスタが被曝し、上記のような正孔のチャージによる閾値電圧のシフトが生じ易い。また、間接変換型の放射線撮像装置においても、波長変換層へ入射する放射線の中には、波長変換層をそのまま（可視光へ変換されずに）透過するものが生じる。従って、トランジスタが少なからず被曝し、閾値電圧シフトを生じることがある。
【０００７】
そこで、チャネルとなる半導体層を一対のゲート電極で挟み込んだ構造、いわゆるデュアルゲート構造を採用することにより、光電変換素子において発生した正孔と電子のバックチャネル効果による影響をなくし、閾値電圧のシフトを軽減する試みがなされている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−８４２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６５９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記のようなデュアルゲート構造において、ゲート絶縁膜として酸化シリコン膜を用いた場合、その酸化シリコン膜の膜厚によっては閾値電圧のシフト量が増大し、信頼性を維持することが困難となる。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、被曝による閾値電圧のシフトを抑制することが可能なトランジスタおよび放射線撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のトランジスタは、基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、第１および第２のゲート絶縁膜はそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含み、かつそれらのシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下であるものである。
【００１２】
本発明の放射線撮像装置は、上記本発明のトランジスタを含み、放射線に基づく電気信号を取得する画素部を備えたものである。
【００１３】
本発明のトランジスタおよび放射線撮像装置では、基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、第１および第２のゲート絶縁膜がそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含んでいる。このような第１および第２のゲート絶縁膜では、放射線が入射すると、正孔がチャージされて閾値電圧が負側へシフトするという傾向がある。このシフト量は、酸素を含むシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下では微小であるが、Ｓ値の変化等の影響により６５ｎｍを超えると急激に増大する。即ち、シリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下であることにより、そのような閾値電圧のシフトが軽減される。
【００１４】
本発明の放射線撮像表示システムは、放射線に基づく画像を取得する撮像装置（上記本発明の放射線撮像装置）と、この撮像装置により取得された画像を表示する表示装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のトランジスタおよび放射線撮像装置によれば、基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に設け、第１および第２のゲート絶縁膜がそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含んでいる。このような構成において、上記シリコン化合物膜の厚みの総和を６５ｎｍ以下とすることにより、閾値電圧のシフトを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る放射線撮像装置の全体構成を表す機能ブロック図である。
【図２】図１に示した画素部（間接変換型）の断面構造を表す模式図である。
【図３】図２に示した光電変換部における画素駆動回路（アクティブ駆動回路）の一例である。
【図４】図３に示したトランジスタの断面構造を表す模式図である。
【図５】図４に示したトランジスタの半導体層近傍の積層構造を説明するための模式図である。
【図６】図４に示したトランジスタの作製方法を工程順に説明するための断面模式図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面図である。
【図１０】図３に示したフォトダイオードの断面構造を表す模式図である。
【図１１】比較例に係るトランジスタにおける正孔のチャージ量について説明するための模式図である。
【図１２】放射線照射によるトランジスタ特性の劣化について説明するための特性図である。
【図１３】図５に示したトランジスタにおける正孔のチャージ量について説明するための模式図である。
【図１４】実施例１〜５および比較例１〜３における膜厚条件を示す図である。
【図１５】実施例１〜５および比較例１〜３における閾値電圧シフト量を表す特性図である。
【図１６】実施例１〜５および比較例１〜３におけるＸ線照射量と電流電圧特性との関係について示す特性図である。
【図１７】実施例１〜５および比較例１〜３の電流電圧特製におけるＳ値を示したものである。
【図１８】変形例１に係る画素駆動回路（パッシブ駆動回路）の一例である。
【図１９】変形例２に係る直接変換型の放射線撮像装置を説明するための模式図である。
【図２０】適用例に係る放射線撮像表示システムの全体構成を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（ゲート絶縁膜における酸化シリコン膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下のトランジスタを含む間接変換型の放射線撮像装置の例）
２．変形例１（画素駆動回路をパッシブ駆動回路とした例）
３．変形例２（直接変換型の放射線撮像装置の例）
４．適用例（放射線撮像表示システムの例）
【００１８】
＜実施の形態＞
［放射線撮像装置の全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る放射線撮像装置（放射線撮像装置１）の全体構成を表すものである。放射線撮像装置１は、いわゆる間接変換型ＦＰＤ（Flat Panel Detector）であり、α線、β線、γ線、Ｘ線に代表される放射線を波長変換後に受光し、放射線に基づく画像情報を読み取るものである。この放射線撮像装置１は、医療用をはじめ、手荷物検査等のその他の非破壊検査用のＸ線撮像装置として好適に用いられるものである。
【００１９】
放射線撮像装置１は、基板１１上に画素部１２を有し、この画素部１２の周囲には、例えば行走査部１３、水平選択部１４、列走査部１５およびシステム制御部１６からなる周辺回路（駆動回路）が設けられている。
【００２０】
画素部１２は、放射線撮像装置１における撮像エリアとなるものである。この画素部１２には、入射光の光量に応じた電荷量の光電荷を発生して内部に蓄積する光電変換部（後述の光電変換層１１２）を含む単位画素１２ａ（以下、単に「画素」と記述する場合もある）が行列状に２次元配置されている。単位画素１２ａには、画素駆動線１７として例えば２本の配線（具体的には行選択線およびリセット制御線）が画素行ごとに設けられている。
【００２１】
画素部１２には更に、行列状の画素配列に対して画素行ごとに画素駆動線１７が行方向（画素行の画素の配列方向）に沿って配線され、画素列ごとに垂直信号線１８が列方向（画素列の画素の配列方向）に沿って配線されている。画素駆動線１７は、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。図１では、画素駆動線１７について１本の配線として示しているが、１本に限られるものではない。画素駆動線１７の一端は、行走査部１３の各行に対応した出力端に接続されている。この画素部１２の構成については後述する。
【００２２】
行走査部１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１２の各画素１２ａを、例えば行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、垂直信号線１８の各々を通して水平選択部１４に供給される。水平選択部１４は、垂直信号線１８ごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【００２３】
列走査部１５は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１４の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動する。この列走査部１５による選択走査により、垂直信号線１８の各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１９に出力され、当該水平信号線１９を通して基板１１の外部へ伝送される。
【００２４】
行走査部１３、水平選択部１４、列走査部１５および水平信号線１９からなる回路部分は、基板１１上に直に形成された回路であってもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【００２５】
システム制御部１６は、基板１１の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータなどを受け取り、また、放射線撮像装置１の内部情報などのデータを出力する。システム制御部１６はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３、水平選択部１４および列走査部１５などの周辺回路の駆動制御を行う。
【００２６】
［画素部１２の詳細構成］
図２は、画素部１２の断面構造を表したものである。画素部１２は、基板１１上に、後述のフォトダイオード１１１Ａおよびトランジスタ１１１Ｂを含む光電変換層１１２を有し、これらの光電変換層１１２上に、層間絶縁膜等よりなる絶縁膜１１２が形成されている。この光電変換層１１２上には、例えば平坦化膜１１３が設けられている。尚、平坦化膜１１３上には、図示しない保護膜が設けられていてもよいし、平坦化膜１１３が保護膜を兼ねていてもよい。
【００２７】
平坦化膜１１３上には、シンチレータ層１１４（波長変換層）が配置され、このシンチレータ層１１４は、保護膜１１５により覆われている。以下、画素部１２の要部の詳細構成について説明する。
【００２８】
（光電変換層１１２における画素回路構成）
図３は、光電変換層１１２における単位画素１２ａの回路構成の一例である。単位画素１２ａは、フォトダイオード１１１Ａ（光電変換素子）と、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３（後述のトランジスタ１１１Ｂに相当）と、前述の垂直信号線１８と、画素駆動線１７としての行選択線１７１およびリセット制御線１７２とを含むものである。
【００２９】
フォトダイオード１１１Ａは、例えばＰＩＮ(Positive Intrinsic Negative Diode) フォトダイオードであり、例えばその感度域が可視域である（受光波長帯域が可視域である）。このフォトダイオード１１１Ａは、カソード（端子１３３）に基準電位Ｖxrefが印加されることで、入射光の光量（受光量）に応じた電荷量の信号電荷を発生するものである。フォトダイオード１１１Ａのアノードは蓄積ノードＮに接続されている。蓄積ノードＮには容量成分１３６が存在し、フォトダイオード１１１Ａで発生した信号電荷は蓄積ノードＮに蓄積される。尚、フォトダイオード１１１Ａを蓄積ノードＮとグランド（ＧＮＤ）との間に接続した構成としてもよい。このフォトダイオードの断面構造については後述する。
【００３０】
トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３はいずれも、例えばＮチャネル型の電界効果トランジスタであり、チャネルを形成する半導体層（後述の半導体層１２６）が例えば非結晶シリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン等のシリコン系半導体、望ましくは低温多結晶シリコンにより構成されている。あるいは、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の酸化物半導体により構成されていてもよい。
【００３１】
トランジスタＴｒ１は、リセットトランジスタであり、参照電位Ｖrefが与えられる端子１３７と蓄積ノードＮとの間に接続されている。このトランジスタＴｒ１は、リセット信号Ｖrstに応答してオンすることによって蓄積ノードＮの電位を参照電位Ｖrefにリセットするものである。トランジスタＴｒ２は、読出トランジスタであり、ゲートが蓄積ノードＮに、端子１３４（ドレイン）が電源ＶＤＤにそれぞれ接続されている。このトランジスタＴｒ２は、フォトダイオード１１１Ａで発生した信号電荷をゲートで受け、当該信号電荷に応じた信号電圧を出力する。トランジスタＴｒ３は、行選択トランジスタであり、トランジスタＴｒ２のソースと垂直信号線１８との間に接続されており、行走査信号Ｖreadに応答してオンすることにより、トランジスタＴｒ２から出力される信号を垂直信号線１８に出力する。このトランジスタＴｒ３については、トランジスタＴｒ２のドレインと電源ＶＤＤとの間に接続する構成を採ることも可能である。以下、これらのトランジスタ（総称してトランジスタ１１１Ｂとする）の断面構造について説明する。
【００３２】
（トランジスタ１１１Ｂの断面構造）
図４は、トランジスタ１１１Ｂの断面構成例であり、光電変換層１１２の断面構造の一部に相当するものである。図５は、図４における半導体層１２６近傍の積層構造を模式的に表したものである。
【００３３】
トランジスタ１１１Ｂは、半導体層１２６を挟むようにして２つのゲート電極を設けた、いわゆるデュアルゲート構造を有している。具体的には、トランジスタ１１１Ｂは、基板１１上に、第１ゲート電極１２０Ａと、この第１ゲート電極１２０Ａを覆うように形成された第１ゲート絶縁膜１２９を有している。第１ゲート絶縁膜１２９上には、チャネル層１２６ａ，ＬＤＤ(Lightly Doped Drain)層１２６ｂおよびＮ+層１２６ｃを含む半導体層１２６が設けられている。この半導体層１２６を覆うように、第２ゲート絶縁膜１３０が形成され、この第２ゲート絶縁膜１３０上の第１ゲート電極１２０Ａに対向する領域に、第２ゲート電極１２０Ｂが配設されている。
【００３４】
第２ゲート電極１２０Ｂ上には、第１層間絶縁膜１３１が形成されており、この第１層間絶縁膜１３１に形成されたコンタクトホールＨ１を埋め込むようにソース・ドレイン電極１２８が形成されている。これらの第１層間絶縁膜１３１およびソース・ドレイン電極１２８上には、第２層間絶縁膜１３２が設けられている。以下、トランジスタ１１１Ｂにおける要部の詳細構成について説明する。
【００３５】
第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂはそれぞれ、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ等のいずれかよりなる単層膜またはそれらの積層膜よりなる。これらの第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂは、上述のように第１ゲート絶縁膜１２９、半導体層１２６および第２ゲート絶縁膜１３０を挟み込むようにして、互いに対向して設けられている。第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂの厚みはそれぞれ例えば３０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、例えば第１ゲート電極１２０Ａが６５ｎｍ、第２ゲート電極１２０Ｂが９０ｎｍとなっている。
【００３６】
第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０は、酸素を含むシリコン化合物膜、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜等の単層膜であるか、あるいはこのような酸素を含むシリコン化合物膜と、窒化シリコン（ＳｉＮX）膜とを有する積層膜である。ここでは、図５に示したように、第１ゲート絶縁膜１２９は、基板１１側から順に窒化シリコン膜１２９Ａおよび酸化シリコン膜１２９Ｂを積層したものであり、第２ゲート絶縁膜１３０は、基板１１側から順に、酸化シリコン膜１３０Ａ、窒化シリコン膜１３０Ｂおよび酸化シリコン膜１３０Ｃを積層したものである。このように、半導体層１２６の近傍には、半導体層１２６を挟み込むようにして、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａが設けられる。これは、半導体層１２６が界面準位の影響を受け、閾値電圧シフトが生じないようにするためである。
【００３７】
このように第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０にはそれぞれ、酸化シリコン膜（１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃ）が含まれるが、本実施の形態では、これらの酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃの膜厚の総和が６５ｎｍ以下となっている。
【００３８】
但し、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃの各膜厚の大小関係（膜厚の組み合わせ）は任意である（詳細は後述の実施例参照）。また、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０のそれぞれに含まれる酸化シリコン膜の膜数（層数）は、１層であってもよいし２層以上であってもよい。更に、酸素を含むシリコン化合物膜として、例えば酸窒化シリコン膜を有する場合には、この酸窒化シリコン膜の膜厚も含めて総和が６５ｎｍ以下となるように設定されればよい。
【００３９】
また、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０には、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃ以外の層（窒化シリコン膜１２９Ａ，１３０Ｂ）が存在するが、上記のような膜厚設定は、これらの窒化シリコン膜１２９Ａ，１３０Ｂの膜厚や層数に依存することなくなされる。但し、第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂ間に形成される容量は、その間に積層される絶縁膜の材料や膜厚等により決まるので、所望の容量が形成されるように、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃおよび窒化シリコン膜１２９Ａ，１３０Ｂの各膜厚が設定される。換言すると、酸化シリコン膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃの膜厚の総和が６５ｎｍ以下となるように設定された構造において、窒化シリコン膜１２９Ａ，１３０Ｂの各膜厚が、第１ゲート電極１２０Ａおよび第２ゲート電極１２０Ｂ間において必要な容量を形成し得るように設定されていればよい。
【００４０】
半導体層１２６は、例えば多結晶シリコン、低温多結晶シリコン、微結晶シリコンまたは非結晶シリコンにより構成され、望ましくは低温多結晶シリコンにより構成されている。あるいは、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体により構成されていてもよい。この半導体層１２６では、チャネル層１２６ａとＮ+層１２６ｃとの間に、リーク電流を低減する目的でＬＤＤ層１２６ｂが形成されている。ソース・ドレイン電極１２８は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ等からなる単層膜またはこれらの積層膜からなり、信号読み出しのための配線に接続されている。
【００４１】
第１層間絶縁膜１３１および第２層間絶縁膜１３２は、例えば酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜および窒化シリコン膜のうちの単層膜またはこれらの積層膜により構成されている。ここでは、第１層間絶縁膜１３１は、基板１１側から順に酸化シリコン膜１３１ａおよび窒化シリコン膜１３１ｂを積層したものであり、第２層間絶縁膜１３２は、酸化シリコン膜となっている。
【００４２】
（トランジスタ１１１Ｂの作製方法）
上記のようなトランジスタ１１１Ｂは、例えば次のようにして作製することができる。図６〜９は、トランジスタ１１１Ｂの作製方法を工程順に説明するための断面図である。
【００４３】
まず、図６（Ａ）に示したように、基板１１上に第１ゲート電極１２０Ａを形成する。具体的には、例えばＭｏ等の高融点金属を基板１１上に例えばスパッタ法により成膜した後、例えばフォトリソグラフィ法を用いて島状（アイランド状）にパターニングする。
【００４４】
この後、図６（Ｂ）に示したように、第１ゲート絶縁膜１２９を形成する。具体的には、基板１１上の第１ゲート電極１２０Ａを覆うように、窒化シリコン膜１２９Ａおよび酸化シリコン膜１２９Ｂをこの順に、例えばＣＶＤ法により所定の膜厚で連続成膜する。続いて、形成した第１ゲート絶縁膜１２９上に、半導体層１２６となるアモルファスシリコン層（α−Ｓｉ層）１２６０を、例えばＣＶＤ法により成膜する。
【００４５】
次いで、図６（Ｃ）に示したように、形成したα−Ｓｉ層１２６０を多結晶化することにより、半導体層１２６を形成する。具体的には、まずα−Ｓｉ層１２６０を例えば４００℃〜４５０℃の温度下において、水素含有量が１％以下となるように脱水素処理（アニール）を行う。続いて、例えばエキシマレーザ（ＥＬＡ）により例えば波長３０８ｎｍのレーザ光を照射することにより、α−Ｓｉ層１２６０を多結晶化する。この後、例えばボロンをドープすることにより閾値電圧を調整することにより、半導体層１２６を形成する。
【００４６】
続いて、図７（Ａ）に示したように、多結晶化した半導体層１２６の所定の領域に、イオン注入により、ＬＤＤ層１２６ｂおよびＮ+層１２６ｃをそれぞれ形成する。
【００４７】
次いで、図７（Ｂ）に示したように、第２ゲート絶縁膜１３０を形成する。具体的には、半導体層１２６を覆うように、酸化シリコン膜１３０Ａ、窒化シリコン膜１３０Ｂおよび酸化シリコン膜１３０Ｃをこの順に、例えばＣＶＤ法により所定の膜厚で連続成膜する。尚、これらの酸化シリコン膜１３０Ａ，１３０Ｃと、上述の第１ゲート絶縁膜１２９における酸化シリコン膜１２９Ｂとの合計の膜厚が、６５ｎｍ以下となるように、各層の膜厚を設定する。尚、この第３ゲート絶縁膜１３０を形成後、図示はしないが、上記第１ゲート電極１２０Ａと、後の工程で形成する第２ゲート電極１２０Ｂとを電気的に接続するためのコンタクトホールを形成しておく。
【００４８】
続いて、図７（Ｃ）に示したように、第２ゲート絶縁膜１３０上に第２ゲート電極１２０Ｂを形成する。具体的には、例えばＭｏ等の高融点金属を、第２ゲート絶縁膜１３０上に例えばスパッタ法により成膜した後、例えばフォトリソグラフィ法を用いて島状にパターニングする。
【００４９】
次いで、図８（Ａ）に示したように、酸化シリコン膜１３１ａおよび窒化シリコン膜１３１ｂをこの順に、例えばＣＶＤ法により連続成膜することにより、第１層間絶縁膜１３１を形成する。
【００５０】
続いて、図８（Ｂ）に示したように、形成した第１層間絶縁膜１３１および第２ゲート絶縁膜１３０を貫通するコンタクトホールＨ１を、例えばドライエッチングにより形成する。
【００５１】
この後、図９に示したように、コンタクトホールＨ１を埋め込むように、ソース・ドレイン電極１２８を例えばスパッタ法により成膜し、所定の形状にパターニングする。最後に、このソース・ドレイン電極１２８および第１層間絶縁膜１３１上に、第２層間絶縁膜１３２として、例えば酸化シリコン膜をＣＶＤ法により成膜することにより、図４に示したトランジスタ１１１Ｂを完成する。
【００５２】
（フォトダイオード１１１Ａの断面構成）
図１０は、フォトダイオード１１１Ａの断面構成例であり、図２に示した光電変換層１１２の一部に相当するものである。このフォトダイオード１１１Ａは、上記トランジスタ１１１Ｂと共に基板１１上に設けられ、その積層構造の一部がトランジスタ１１１Ｂと共通し、同一の薄膜プロセスによって形成されるものである。以下、フォトダイオード１１１Ａの詳細構成について説明する。
【００５３】
フォトダイオード１１１Ａは、基板１１上の選択的な領域に、ゲート絶縁膜１２１ａを介してｐ型半導体層１２２を有している。基板１１上（詳細にはゲート絶縁膜１２１ａ上）には、そのｐ型半導体層１２２に対向してコンタクトホールＨ２を有する第１層間絶縁膜１２１ｂが設けられている。第１層間絶縁膜１２１ｂのコンタクトホールＨ２内のｐ型半導体層１２２上には、ｉ型半導体層１２３が設けられており、このｉ型半導体層１２３上にｎ型半導体層１２４が形成されている。ｎ型半導体層１２４には、コンタクトホールＨ３を有する第２層間絶縁膜１２１ｃが設けられており、そのコンタクトホールＨ３を介してｎ型半導体層１２４と上部電極１２５とが接続されている。
【００５４】
尚、ここでは、基板側（下部側）にｐ型半導体層１２２、上部側にｎ型半導体層１６をそれぞれ設けた例を挙げたが、これと逆の構造、即ち下部側（基板側）をｎ型、上部側をｐ型とした構造であってもよい。また、上記ゲート絶縁膜１２１ａ，第１層間絶縁膜１２１ｂおよび第２層間絶縁膜１２１ｃは、それらの一部または全部において、トランジスタ１１１Ｂにおける第１ゲート絶縁膜１２９、第２ゲート絶縁膜１３０および第１層間絶縁膜１３１の各層と同一の層構造を有する。このフォトダイオード１１１Ａはトランジスタ１１１Ｂと同一の薄膜プロセスにより形成可能である。
【００５５】
ｐ型半導体層１２２は、例えば多結晶シリコン（ポリシリコン）等に、例えばボロン（Ｂ）がドープされてなるｐ＋領域であり、厚みは例えば４０ｎｍ〜５０ｎｍである。このｐ型半導体層１２２は、例えば信号電荷を読み出すための下部電極（アノード）を兼ねており、前述の蓄積ノードＮ（図３）に接続されている（あるいは、ｐ型半導体層１２２が蓄積ノードＮとなって、電荷を蓄積させるようになっている）。
【００５６】
ｉ型半導体層１２３は、ｐ型とｎ型の中間の導電性を示す半導体層、例えばノンドープの真性半導体層であり、例えば非結晶シリコン（アモルファスシリコン）により構成されている。ｉ型半導体層１２３の厚みは、例えば４００ｎｍ〜１０００ｎｍであるが、厚みが大きい程、光感度を高めることができる。ｎ型半導体層１２４は、例えば非結晶シリコン（アモルファスシリコン）により構成され、ｎ＋領域を形成するものである。このｎ型半導体層１２４の厚みは例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００５７】
上部電極１２５（カソード）は、光電変換のための基準電位を供給するための電極であり、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜により構成されている。この上部電極１２５には、この上部電極１２５に電圧を供給するための電源配線１２７が接続されている。電源配線１２７は上部電極１２５よりも低抵抗の材料、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ等によって構成されている。
【００５８】
（平坦化膜１１３）
上記のようなフォトダイオード１１１Ａおよびトランジスタ１１１Ｂ（光電変換層１１２）が形成された基板１１上を平坦化するために形成されるものであり、有機膜により構成されている。
【００５９】
（シンチレータ層１１４）
シンチレータ層１１４は、放射線をフォトダイオード１１１Ａの感度域に波長変換するものである。このシンチレータ層１１４は、例えばＸ線を可視光に変換する蛍光体が用いられる。このような蛍光体としては、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にタリウム（Ｔｌ）を添加したもの、酸化硫黄カドミウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）にテルビウム（Ｔｂ）を添加したもの、ＢａＦＸ（ＸはＣｌ，Ｂｒ，Ｉ等）等が挙げられる。シンチレータ層１１４の厚みは１００μｍ〜６００μｍであることが望ましく、例えば６００μｍである。このようなシンチレータ層１１４は、平坦化膜１１３上に例えば真空蒸着法を用いて成膜することができる。
【００６０】
（保護膜１１５）
保護膜１１５は、例えばパリレンＣよりなる有機膜である。シンチレータ層１１４に用いられる上記のような蛍光体材料、特にＣｓＩは水分によって劣化し易いため、シンチレータ層１１４上には、水分バリア層としての保護膜１１５が設けられていることが望ましい。
【００６１】
［作用・効果］
本実施の形態の作用、効果について、図１〜図５および図１０〜図１３を参照して説明する。放射線撮像装置１では、図示しない放射線（例えばＸ線）照射源から照射され、被写体（検出体）を透過した放射線を取り込み、この放射線を波長変換した後に光電変換することによって、被写体の画像を電気信号として取得する。詳細には、放射線撮像装置１に入射した放射線は、まず、画素部１２上に設けられたシンチレータ層１１４において、フォトダイオード１１１Ａの感度域（ここでは可視域）の波長に変換される。そして、この波長変換後の光は、シンチレータ層１１４を出射すると、平坦化層１１３を透過し、光電変換層１１２へ入射する。
【００６２】
光電変換層１１２では、フォトダイオード１１１Ａに、図示しない電源配線から上部電極１２５を介して所定の電位が印加されると、上部電極１２５の側から入射した光が、その受光量に応じた電荷量の信号電荷に変換される（光電変換がなされる）。この光電変換によって発生した信号電荷は、ｐ型半導体層１２２の側から光電流として取り出される。
【００６３】
詳細には、フォトダイオード１１１Ａにおける光電変換によって発生した電荷は、蓄積層（ｐ型半導体層１２２，蓄積ノードＮ）により収集され、この蓄積層から電流として読み出され、トランジスタＴｒ２（読出トランジスタ）のゲートに与えられる。トランジスタＴｒ２は当該信号電荷に応じた信号電圧を出力する。トランジスタＴｒ２から出力される信号は、行走査信号Ｖreadに応答してトランジスタＴｒ３がオンすると、垂直信号線１８に出力される（読み出される）。読み出された信号は、垂直信号線１８を介して画素列ごとに、水平選択部１４へ出力される。
【００６４】
本実施の形態では、上記のようにして、入射した放射線（Ｘ線）の波長変換および光電変換により電気信号（撮像データ）が取得されるが、この一方で、シンチレータ層１１４において波長変換されずに、シンチレータ層１１４を透過してしまう光が存在する。このような放射線が、光電変換層１１２へ入射すると、特にトランジスタ１１１Ｂにおいて次のような不具合が生じる。即ち、トランジスタ１１１Ｂは、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０に酸化シリコン膜を有するが、このような酸素が含む膜を有する場合、そこへ放射線が入射すると、光電効果、コンプトン散乱あるいは電子対生成等により膜中の電子が励起される。その結果、正孔が界面や欠陥にトラップされて残存し（チャージされ）、この「正」のチャージによって、閾値電圧（Ｖth）が負側にシフトしてしまう。
【００６５】
（比較例）
ここで、本実施の形態の比較例に係るトランジスタ（トランジスタ１００）の断面構造を、図１１に示す。トランジスタ１００は、基板１０１上に、ゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１０３、チャネル層１０４ａを含む半導体層１０４および第１層間絶縁膜１０５がこの順に設けられている。第１層間絶縁膜１０５には、コンタクトホールが設けられ、このコンタクトホールを介してソース・ドレイン電極１０６が半導体層１０４に接続されている。ソース・ドレイン電極１０６および第１層間絶縁膜１０５上には第２層間絶縁膜１０７が形成されている。このような構成において、ゲート絶縁膜１０３は、基板１０１側から順に窒化シリコン膜１０３Ａおよび酸化シリコン膜１０３Ｂを積層したものである。第１層間絶縁膜１０５は、基板１１側から順に、酸化シリコン膜１０５Ａ、窒化シリコン膜１０５Ｂおよび酸化シリコン膜１５Ｃを積層したものである。
【００６６】
即ち、この比較例のトランジスタ１００では、本実施の形態のようなデュアルゲート構造ではなく、１つのゲート電極１０２によりゲート電圧が印加される、いわゆるボトムゲート構造となっている。このような構成では、酸化シリコン層１０３Ｂ，１０５Ａ，１０５Ｃの広範囲にわたって正孔がチャージされ（チャージ量が多く）、チャネル層１０４ａに及ぼす影響も大きなものとなる。従って、閾値電圧は大きく負側へシフトしてしまう。
【００６７】
図１２に、低温ポリシリコンを用いたトランジスタへ放射線を照射した場合の、ゲート電圧に対するドレイン電流の関係（電流電圧特性）について示す。このように、放射線を照射した場合、閾値電圧が負側にシフトし、照射量が、０Ｇｙ，４６Ｇｙ，３９７Ｇｙ，６３９Ｇｙと増大するに従って、閾値電圧のシフト量が大きくなることがわかる。また、照射量が増すと（３９７Ｇｙ，６３９Ｇｙ）、Ｓ（サブスレッショルドスウィング）値が悪化していることもわかる。また、このシフト量の増加は、オフ電流およびオン電流の変化を引き起こす。例えば、オフ電流が増して電流リークが生じたり、オン電流が減少して読み出し不能になる等、トランジスタの信頼性を維持することが困難となる。
【００６８】
これに対し、本実施の形態では、デュアルゲート構造を有し、半導体層１２６を挟み込む第１ゲート絶縁膜１２９と第２ゲート絶縁膜１３０とにおいて、酸化シリコン膜の膜厚の総和が６５ｎｍ以下となるように設計されている。これにより、酸化シリコン膜の膜厚が最適化され、例えば図１３に示したように、Ｘ線が入射した場合において、チャネル層１２６ａに影響を及ぼす領域が、第１ゲート電極１２０Ａと第２ゲート電極１２０Ｂとによって挟まれた狭小な範囲となる。この結果、正孔のチャージ量が軽減され、閾値電圧のシフトが抑制される。尚、膜厚６５ｎｍ付近がシフト量変化の変曲点となるが、これは、膜厚の増加と共にＳ値が悪化（増大）することも大きく影響している。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態では、トランジスタ１１１Ｂが、基板１１上に第１ゲート電極１２０Ａ、第１ゲート絶縁膜１２９、半導体層１２６、第２ゲート絶縁膜１３０および第２ゲート電極１２０Ｂをこの順に有し、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０における各ＳｉＯ2膜の総和（合計）が６５ｎｍ以下となるように設計されている。このようなＳｉＯ2膜厚の最適化により、正孔のチャージ量を効果的に軽減して、被曝による閾値電圧のシフトを抑制することが可能となる。
【００７０】
（実施例）
ここで、実施例として、図４に示したトランジスタ構造において、第１ゲート絶縁膜１２９および第２ゲート絶縁膜１３０の各層の膜厚を変化させて閾値電圧のシフト量（ΔＶth）について測定した。具体的には、図１４に示したように、実施例１〜５として、ＳｉＯ2膜の膜厚の総和（ＳｉＯ2合計）を、１０ｎｍ，４０ｎｍ，５５ｎｍ，６５ｎｍとした場合についてそれぞれ閾値電圧を測定した。
【００７１】
詳細には、実施例１では、第１ゲート絶縁膜１２９におけるＳｉＯ2膜１２９Ｂを５ｎｍ、第２ゲート絶縁膜１３０におけるＳｉＯ2膜１３０Ａを５ｎｍ、ＳｉＯ2膜１３０Ｃを０ｎｍとした。実施例２では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，５ｎｍ，０ｎｍとした。実施例３，４では、いずれもＳｉＯ2膜の総和は５５ｎｍとしたが、各膜の内訳を変えて測定した。実施例３では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ５ｎｍ，３０ｎｍ，２０ｎｍとし、実施例４では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，２０ｎｍ，０ｎｍとした。実施例５では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ５ｎｍ，４０ｎｍ，２０ｎｍとした。
【００７２】
尚、ゲート電極１２０Ａとして膜厚６５ｎｍのＭｏ、ゲート電極１２０Ｂとして膜厚９０ｎｍまたは１２０ｎｍのＭｏ、チャネル層１２６ａを膜厚４３ｎｍの低温ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）をそれぞれ用いた。また、上記測定の際には、管電圧を１４０ｋＶとし、Ｘ線の照射量を１８０Ｇｙとした。閾値電圧のシフト量ΔＶthとしては、Ｘ線照射量が０Ｇｙの場合を基準として、ドレイン電流Ｉds（Ａ）が１Ｅ−１０Ａのときのゲート電圧Ｖg（Ｖ）の負側への変化量を記載した。
【００７３】
また、上記実施例１〜５の比較例（比較例１〜３）として、ＳｉＯ2膜の膜厚の総和を、７０ｎｍ，８５ｎｍ，９５ｎｍとした各場合についても、膜厚以外の条件は同様にして閾値電圧を測定した。比較例１では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，２０ｎｍ，１５ｎｍとした。また、比較例２では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，３０ｎｍ，２０ｎｍとし、比較例３では、ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃをそれぞれ３５ｎｍ，４０ｎｍ，２０ｎｍとした。
【００７４】
その結果、閾値電圧のシフト量ΔＶthは、ＳｉＯ2膜厚の総和が６５ｎｍ以下の実施例１〜５ではそれぞれ、１．０７、１．２０、１．４１、１．４１、１．３４となった。一方、比較例１〜３ではそれぞれ１．４９、２．７４、２．８８となった。これらの膜厚の総和とシフト量ΔＶthの関係を図１５に示す。
【００７５】
図１５に示したように、合計膜厚６５ｎｍ以下では、シフト量ΔＶthが比較的小さく、また合計膜厚が増えてもシフト量ΔＶthはさほど変化しないことがわかる。ところが、合計膜厚が６５ｎｍを超えると、急激にシフト量ΔＶthが増大する。この結果より、合計膜厚６５ｎｍを変曲点（境界）Ｐとして、閾値電圧が大きく変化することがわかる。即ち、ゲート絶縁膜における最適なＳｉＯ2膜厚合計の範囲が見出され、この膜厚範囲を満たすことで閾値電圧シフトの効果的な抑制が可能となることがわかる。
【００７６】
尚、これらの閾値電圧のシフト抑制は、上記ＳｉＯ2膜１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｃの総和が６５ｎｍ以下であれば達成され、各膜の内訳（比率）は特に問わない。これは、ゲート絶縁膜中に設けられた全ＳｉＯ2膜のトータルの正孔チャージ量に起因して閾値電圧シフトが生じるためである。また、このことは、実施例３，４の結果（合計膜厚が同一の場合（５５ｎｍ）に、各ＳｉＯ2膜の内訳を変えてもシフト量が同等（１．４１）となること）からも明らかである。
【００７７】
また、図１６には、上記実施例１〜５および比較例１〜３の各場合における電流電圧特性（Ｘ線照射量：１８０Ｇｙ）について示す。尚、初期値として０Ｇｙ（Ｘ線照射なし）の場合についても示す。図１７には、上記実施例１〜５および比較例１〜３の各場合におけるＳ値（ここでは、ドレイン電流１Ｅ−１０Ａと１Ｅ−９Ａにおけるゲート電圧Ｖgの差分）についてプロットしたものを示す。図１６および図１７に示したように、膜厚が６５ｎｍ以下となる実施例１〜５では、比較例１〜３に比べ、Ｓ値の悪化が低減されていることがわかる。このような膜厚６５ｎｍの前後におけるＳ値の変化も、上述の閾値電圧シフトにおける変曲点Ｐの形成に少なからず影響している。
【００７８】
＜変形例１＞
上記実施の形態では画素の駆動回路をアクティブ駆動回路により構成した例について説明したが、図１８に示したようなパッシブ駆動回路であってもよい。尚、上記実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。本変形例では、単位画素Ｐが、フォトダイオード１１１Ａ、容量成分１３８およびトランジスタＴｒ（読出し用のトランジスタＴｒ３に相当）を含んで構成されている。トランジスタＴｒは、蓄積ノードＮと垂直信号線１８との間に接続されており、行走査信号Ｖreadに応答してオンすることにより、フォトダイオード１１１Ａにおける受光量に基づいて蓄積ノードＮに蓄積された信号電荷を垂直信号線１８へ出力する。このように、画素の駆動方式は、上記実施の形態で述べたアククティブ駆動方式に限らず、本変形例のようなパッシブ駆動方式であってもよい。
【００７９】
＜変形例２＞
上記実施の形態では、放射線撮像装置として、画素部１２上にシンチレータ層１１４を設けた間接変換型ＦＰＤを例に挙げたが、本発明の放射線撮像装置は、直接変換型ＦＰＤにも適用可能である。即ち、放射線から可視光への波長変換を行うシンチレータ層１１４（および保護膜１１５）を有さず、画素部１２が、放射線を電気信号へ直接変換する機能を有していてもよい。図１９にその一例（ここでは、上記変形例１において説明したパッシブ駆動回路を用いた画素部の例を挙げる）を示す。本変形例では、画素部１２が、光電変換素子１１１Ｃ、容量成分１４１およびトランジスタＴｒ（読出し用のトランジスタＴｒ３に相当）を含み、光電変換素子１１１Ｃにおいて放射線から電気信号への変換がなされるようになっている。光電変換素子１１１Ｃは、例えば上部電極１３９Ａと画素電極１３９Ｂとの間に、直接変換層１４０を有し、この直接変換層１４０は、例えばアモルファスセレン半導体（ａ−Ｓｅ），カドミウムテルル半導体（ＣｄＴｅ）により構成されている。
【００８０】
このような直接変換型ＦＰＤにおいても、上記実施の形態と同様、トランジスタにおいてデュアルゲート構造を採用し、かつゲート絶縁膜におけるＳｉＯ2膜の総和を６５ｎｍ以下とすることにより、正孔のチャージ量を軽減して、閾値電圧シフトを抑制することができる。よって、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。特に、本変形例では、上記実施の形態と異なり、画素部１２に直接放射線を入射させることとなるので、上記実施の形態よりもトランジスタが被曝し易い。従って、上述のような被曝による閾値電圧シフト抑制の効果は、本変形例のような直接変換型の放射線撮像装置において特に有効である。
【００８１】
＜適用例＞
上記実施の形態および変形例１，２において説明した放射線撮像装置１は、例えば図２０に示したような放射線撮像表示システム２に適用可能である。放射線撮像表示システム２は、放射線撮像装置１と、画像処理部２５と、表示装置２８とを備えている。このような構成により、放射線撮像表示システム２では、放射線撮像装置１が、Ｘ線源２６から被写体２７に向けて照射された放射線に基づき、被写体２７の画像データＤoutを取得し、画像処理部２５へ出力する。画像処理部２５は、入力された画像データＤoutに対して所定の画像処理を施し、その画像処理後の画像データ（表示データＤ１）を表示装置２８へ出力する。表示装置２８は、モニタ画面２８ａを有しており、そのモニタ画面２８ａに、画像処理部２５から入力された表示データＤ１に基づく画像を表示する。
【００８２】
このように、放射線撮像表示システム２では、放射線撮像装置１において、被写体２７の画像を電気信号として取得可能であるため、取得した電気信号を表示装置２８へ伝送することで、画像表示を行うことができる。即ち、放射線写真フィルムを用いることなく、被写体２７の画像を観察可能となり、また、動画撮影および動画表示にも対応可能となる。
【００８３】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態等で説明したシンチレータ層１１４に用いられる波長変換材料は、上述のものに限定されず、他の様々な蛍光体材料を使用することができる。
【００８４】
加えて、上記実施の形態では、フォトダイオード１１１Ａを、基板側から、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層の順に積層した構造としたが、基板側から、ｎ型半導体層、ｉ型半導体層およびｐ型半導体層の順に積層してもよい。
【００８５】
また、本発明の放射線撮像装置は、上記実施の形態で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。例えば、上部電極１２５上に更に、ＳｉＮ等からなる保護膜が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１…放射線撮像装置、１１…第１基板、１２…画素部、１２ａ…単位画素、１３…行走査部、１４…水平選択部、１５…列走査部、１６…システム制御部、１１２…光電変換層１１２Ａ…フォトダイオード、１１１Ｂ…トランジスタ、１１３…平坦化膜、１１４…シンチレータ層、１１５…保護膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、
前記第１および第２のゲート絶縁膜がそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含み、かつそれらのシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下である
トランジスタ。
【請求項２】
前記シリコン化合物膜が酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜である
請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項３】
前記第１のゲート絶縁膜は、前記基板側から順に窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を積層したものであり、
前記第２のゲート絶縁膜は、前記第１のゲート電極側から順に、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を積層したものである
請求項２に記載のトランジスタ。
【請求項４】
前記半導体層は、多結晶シリコン、微結晶シリコン、非結晶シリコンまたは酸化物半導体からなる
請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項５】
前記半導体層は、低温多結晶シリコンからなる
請求項４に記載のトランジスタ。
【請求項６】
トランジスタおよび光電変換素子を含む画素部を備え、
前記トランジスタは、
基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、
前記第１および第２のゲート絶縁膜はそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含み、かつそれらのシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下である
放射線撮像装置。
【請求項７】
前記シリコン化合物膜が酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜である
請求項６に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記第１のゲート絶縁膜は、前記基板側から順に窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を積層したものであり、
前記第２のゲート絶縁膜は、前記第１のゲート電極側から順に、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を積層したものである
請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記半導体層は、多結晶シリコン、微結晶シリコン、非結晶シリコンまたは酸化物半導体からなる
請求項６に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記半導体層は、低温多結晶シリコンからなる
請求項９に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記画素部上に、放射線の波長を前記光電変換素子の感度域の波長に変換する波長変換層を備えた
請求項６ないし請求項１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記光電変換素子が、放射線を吸収して電気信号に変換する機能を有する
請求項６ないし請求項１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
放射線に基づく画像を取得する撮像装置と、前記撮像装置により取得された画像を表示する表示装置とを備え、
前記撮像装置は、
トランジスタおよび光電変換素子を含む画素部を備え、
前記トランジスタは、
基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、
前記第１および第２のゲート絶縁膜はそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含み、かつそれらのシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下である
放射線撮像表示システム。
【請求項１】
基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、
前記第１および第２のゲート絶縁膜がそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含み、かつそれらのシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下である
トランジスタ。
【請求項２】
前記シリコン化合物膜が酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜である
請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項３】
前記第１のゲート絶縁膜は、前記基板側から順に窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を積層したものであり、
前記第２のゲート絶縁膜は、前記第１のゲート電極側から順に、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を積層したものである
請求項２に記載のトランジスタ。
【請求項４】
前記半導体層は、多結晶シリコン、微結晶シリコン、非結晶シリコンまたは酸化物半導体からなる
請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項５】
前記半導体層は、低温多結晶シリコンからなる
請求項４に記載のトランジスタ。
【請求項６】
トランジスタおよび光電変換素子を含む画素部を備え、
前記トランジスタは、
基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、
前記第１および第２のゲート絶縁膜はそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含み、かつそれらのシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下である
放射線撮像装置。
【請求項７】
前記シリコン化合物膜が酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜である
請求項６に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記第１のゲート絶縁膜は、前記基板側から順に窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を積層したものであり、
前記第２のゲート絶縁膜は、前記第１のゲート電極側から順に、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を積層したものである
請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記半導体層は、多結晶シリコン、微結晶シリコン、非結晶シリコンまたは酸化物半導体からなる
請求項６に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記半導体層は、低温多結晶シリコンからなる
請求項９に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記画素部上に、放射線の波長を前記光電変換素子の感度域の波長に変換する波長変換層を備えた
請求項６ないし請求項１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記光電変換素子が、放射線を吸収して電気信号に変換する機能を有する
請求項６ないし請求項１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
放射線に基づく画像を取得する撮像装置と、前記撮像装置により取得された画像を表示する表示装置とを備え、
前記撮像装置は、
トランジスタおよび光電変換素子を含む画素部を備え、
前記トランジスタは、
基板上に、第１のゲート電極、第１のゲート絶縁膜、半導体層、第２のゲート絶縁膜および第２のゲート電極をこの順に有し、
前記第１および第２のゲート絶縁膜はそれぞれ、酸素を有する１または複数のシリコン化合物膜を含み、かつそれらのシリコン化合物膜の厚みの総和が６５ｎｍ以下である
放射線撮像表示システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１４６８０５（Ｐ２０１２−１４６８０５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３７４２（Ｐ２０１１−３７４２）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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