TWI515881B - 放射線影像偵測裝置 - Google Patents

Description

放射線影像偵測裝置

本發明係關於一種電磁波偵測元件。特別地，本發明係關於一種包括可偵測影像之TFT主動矩陣基板之電磁波偵測元件，以及於其上設有感測器部以對應於複數掃描線及複數信號線之相交部，其中該等掃描線及該等信號線係配置成互相相交。

近年來已將諸如FPDs(平板偵測器)等輻射影像偵測裝置付諸實施，其中X射線感光層係配置在TFT(薄膜電晶體)主動矩陣基板上，以及將X射線資訊直接轉換成數位資料。相較於傳統成像板，FPD具有影像可被立即確認以及視訊影像也可被確認，並且FPDs已快速普及化等優點。

此輻射影像偵測裝置之各種類型均已被提出。例如，具有一種直接轉換式輻射影像偵測裝置，其將輻射直接轉換成電荷並累積該等電荷。此外，具有一種間接轉換式輻射影像偵測裝置，其在CsI：Tl、GOS(Gd2O2S：Tb)等閃爍體以及半導體層處將輻射轉換成光，且將已轉換的光轉換成電荷並累積該等電荷(例如，參照日本專利申請公開案(JP-A)第2000-137080號)。

作為例示，如第13圖中所示，其顯示一電磁波偵測元件10’之一像素單元的結構之平面視圖，其中該電磁波偵測元件係被用在一間接轉換式輻射影像偵測裝置中。此外，第14圖係顯示沿著第13圖之線A-A的部面視圖。

如第13圖中所示，於該電磁波偵測元件10’處設置多個感測器部，用以對應複數掃描線101’與複數信號線3’之各個相交部，其中該等掃描線與該等信號線係配置成彼此相交。

如第14圖中所示，該等感測器部包括：半導體層6’，於其上由於照射光而產生複數電荷；上電極7’，於被光照射之該半導體層6’之照射表面側上，藉由可傳送光之電氣傳導構件來形成，並且其施加偏壓至該半導體層6’；以及下電極14’，其係在該半導體層6’之非照射表面側上形成，並且聚集在該半導體層6’處所產生之電荷。

在該電磁波偵測元件10’，於該半導體層6’之上層處配置供應偏壓至該上電極7’之共同電極線25’。該共同電極線25’之電阻必須被作成低電阻以供應電荷。因此，該共同電極線25’係藉由使用Al或Cu或者主要為Al或Cu之低電阻配線材料來形成。

美國專利第5,777,355號係揭露一種連接各個上電極的技術，其中該上電極係以透明的電氣傳導構件來形成，以便亦具有作為共同電極線的功能。

然而，如第14圖中所示，若該等共同電極線25’配置在該半導體層6’之照射表面側上，光線即無法照射至該等共同電極線25’下方之該半導體層6’之部分上，以及會降低光利用率。

因此，考慮到電磁波偵測元件，其藉由使用美國專利第5,777,355號所揭露之技術，連接至以透明的電氣傳導構件所形成之該等各個上電極7’，並使其等也具有共同電極線之功能。

然而，一般來說，透明的電氣傳導構件的電阻係數非常大，並且為低電阻配線材料的50到200倍。因此，若該上電極7’係各自連接且也被作成具有共同電極線的功能，則增加該等共同電極線的配線負載(電阻，容量)，並且無法實現期望的響應。因此，該等上電極7’無法各自連接並作成具有共同電極線的功能。

須注意的是，在上述說明中，因為光線為該半導體層6’的偵測目標，故提到光的利用率。然而，在該偵測目標為任何類型之電磁波(諸如紫外線或紅外線)的情況下也會產生此等問題。

本發明係提供一種電磁波偵測元件，其雖然配置有共同電極線，但可防止在感測器部上利用電磁波的效率降低。

本發明之第一態樣為電磁波偵測元件，其包括複數感測器部以及共同電極線，該等感測器部具有：半導體層，其被設置來對應於複數掃描線及複數信號線 之各個相交部，其中該等掃描線及該等信號線係配置成互相相交，該半導體層藉由照射表示為偵測目標之影像的電磁波來產生電荷；多個第一電極，由電氣傳導構件所形成，該電氣傳導構件在該半導體層之被照射電磁波之照射表面側上相對於該等電磁波具有透射率，該等第一電極施加偏壓至該半導體層；以及多個第二電極，形成於相對於該等電磁波之該半導體層之無照射表面側上，該等第二電極聚集於該半導體層上所產生之該等電荷；該等共同電極線形成於該等感測器部之電磁波下行側上，經由各個接觸孔連接至該等第一電極，以及供應該偏壓。

依據上述態樣，本發明之該電磁波偵測元件為感測器部，其因照射電磁波而產生多個電荷。具有該半導體層之該等感測器部係被設置來對應於該等掃描線與該等信號線之各個相交部，其中於該半導體層之電磁波輻射表面側上形成該等第一電極，以及於其電磁波非輻射表面側上形成該等第二電極。

依據上述態樣，藉由形成比該等感測器部更加朝向該電磁波下行側之該共同電極線，經由各個接觸孔施加偏壓至該等第一電極。

在此方式下，於本發明上述態樣之該電磁波偵測元件中，供應偏壓至該等第一電極之該共同電極線係被形成以比該等感測器部更加朝向該等電磁波之下行側。因此，可消除照射至該半導體層上之該等電磁波被該共同電極線所屏蔽。因此，即使本發明上述態樣之該 電磁波偵測元件設有一共同電極線，其仍可防止在該等感測器部上利用電磁波之效率降低。

在本發明之第二態樣中，於上述態樣內，該共同電極線相較於形成該等第一電極之該等電氣傳導構件來說可具有低電阻。

在本發明之第三態樣中，於上述態樣內，該共同電極線可為Al或Cu，或者可為包括Al或Cu之合金或分層薄膜。

在本發明之第四態樣中，上述態樣可更包括：第一絕緣薄膜，設在該等複數感測器部與該共同電極線之間，以及使該等感測器部與該共同電極線絕緣，該等複數接觸孔係形成於該第一絕緣薄膜中；以及複數接點，其各自的一端係分別經由該等接觸孔而連接至該等第一電極，以及其另一端係連接至該共同電極線。

在本發明之第五態樣中，於上述態樣內，該等掃描線可藉由在電磁波下行側上所形成之配線層，經由形成該共同電極線的配線層之第二絕緣薄膜而形成，以及多個接觸孔可在形成該等掃描線之區域的照射表面側之位置處，於該第一絕緣薄膜中形成。

在本發明之第六態樣中，於上述態樣內，該第一絕緣薄膜可為中間層絕緣薄膜，其薄膜厚度係大於或等於1μm。此外，在本發明之第七態樣中，於上述態樣內，該第一絕緣薄膜可為中間層絕緣薄膜，其介電常數為2到4。

在本發明之第八態樣中，上述態樣可更包括：第三絕緣薄膜，其至少覆蓋該等複數感測器部之外部周圍，以及其中形成複數接觸孔，其中複數接點之一端係經由分別形成於該第一絕緣薄膜與該第三絕緣薄膜之該等接觸孔而連接至該等第一電極，以及該等複數接點之另一端係連接至該共同電極線。

在本發明之第九態樣中，於上述態樣內，該第三絕緣薄膜可為中間層絕緣薄膜，其薄膜厚度係比該等感測器部之薄膜厚度還厚。

在本發明之第十態樣中，上述態樣可更包括：以無機材料來形成以及覆蓋該第三絕緣薄膜、該等接點以及該等第一電極之防護絕緣薄膜。此外，在本發明之第十一態樣中，上述態樣可更包括：於該第一絕緣薄膜與該第三絕緣薄膜之間以無機材料來形成之防護絕緣薄膜。

在本發明之第十二態樣中，於上述態樣內，該防護絕緣薄膜可為SiNx或SiOx薄膜。

在本發明之第十三態樣中，於上述態樣內，該等接點可以IZO或ITO來形成。此外，在本發明之第十匹態樣中，於上述態樣內，該等接點可以相同於該等第一電極之構件來形成。

在本發明之第十五態樣中，於上述態樣內，該等第一電極可經由連接區域而電氣連接至其它相鄰之第一電極。

在本發明之第十六態樣中，於上述態樣內，該等連接區域可以相對於該等電磁波具有透射率的電氣傳導構件來形成。

在本發明之第十七態樣中，於上述態樣內，該等第一電極可被連接至沿著該信號線而相鄰之其它第一電極。此外，在本發明之第十八態樣中，於上述態樣內，該等第一電極可被連接至沿著該掃描線而相鄰之其它第一電極。

在此，該等電磁波意指主要於該等感測器部上偵測之電磁波。例如，在電磁波偵測元件係用於間接轉換式輻射影像偵測裝置中的情況下，該光線係藉由相當於該等電磁波之閃爍體(scintillator)來發射。因此，面向該閃爍體的該半導體層之側面為該電磁波照射面。另一方面，相反於該閃爍體之側面為該電磁波非照射面。此外，對於其它配線層及類似層來說，該閃爍體側稱為該上行側，以及其相反側稱為該下行側。

在此方式下，依據本發明，該共同電極線(其供應偏壓至該等第一電極，且以屏蔽光線之低電阻配線材料來形成)係形成於該等感測器部之該電磁波下行側上。因此，雖然配置共同電極線，卻仍可設置電磁波偵測元件，其可防止在感測器部上利用電磁波之效率降低。

1‧‧‧基板

2‧‧‧閘極

3’、3‧‧‧信號線

4‧‧‧TFT開關

10’、10‧‧‧電磁波偵測元件

6’、6‧‧‧半導體層

7’、7‧‧‧上電極

8‧‧‧半導體主動層

9‧‧‧源極

11‧‧‧TFT防護薄膜層

11A‧‧‧第一TFT防護薄膜層

11B‧‧‧第二TFT防護薄膜層

12‧‧‧塗布式中間層絕緣薄膜

13‧‧‧汲極

14’、14‧‧‧下電極

15‧‧‧絕緣薄膜

16、22A、22B、22C、40‧‧‧接觸孔

17‧‧‧防護絕緣薄膜

18‧‧‧中間層絕緣薄膜

19‧‧‧防護絕緣薄膜

24、24A、24B、38‧‧‧接觸墊

25’、25‧‧‧共同電極線

26‧‧‧電氣傳導構件

28‧‧‧黏著樹脂

30‧‧‧閃爍體

100‧‧‧輻射影像偵測裝置

101’、101‧‧‧掃描線

103‧‧‧感測器部

104‧‧‧掃描線控制裝置

105‧‧‧信號偵測電路

106‧‧‧信號處理裝置

第1圖為顯示關於第一及第二例示實施例之輻射影像偵測裝置之整體結構的結構圖； 第2圖為顯示關於第三例示實施例之電磁波偵測元件之一個像素單元的結構之平面視圖；第3A及3B圖為關於第一例示實施例之電磁波偵測元件之線剖面視圖；第4圖為關於第一例示實施例之固定閃爍體之電磁波偵測元件之線剖面視圖；第5A到5I圖為說明製造關於第一例示實施例之電磁波偵測元件之製程的圖式；第6圖為顯示關於第二例示實施例之電磁波偵測元件之一個像素單元的結構之平面視圖；第7A及7B圖為關於第二例示實施例之電磁波偵測元件之線剖面視圖；第8圖為關於第二例示實施例之固定閃爍體之電磁波偵測元件之線剖面視圖；第9A到9J圖為說明製造關於第二例示實施例之電磁波偵測元件之製程的圖式；第10圖為顯示關於另一例示實施例之電磁波偵測元件之一個像素單元的結構之平面視圖；第11圖為顯示關於再另一例示實施例之電磁波偵測元件之一個像素單元的結構之平面視圖；第12圖為顯示關於更另一例示實施例之電磁波偵測元件之一個像素單元的結構之平面視圖；第13圖為顯示關於傳統電磁波偵測元件之一個像素單元的結構之平面視圖；第14圖為傳統電磁波偵測元件之線剖面視圖； 第15圖為顯示關於例示實施例之電磁波偵測元件之一個像素單元的另一結構之平面視圖；第16A及16B圖為另一結構之電磁波偵測元件之線剖面視圖；第17圖為顯示關於第三例示實施例之電磁波偵測元件之一個像素單元的結構之平面視圖；第18A及18B圖為關於第三例示實施例之電磁波偵測元件之線剖面視圖；第19A到19I圖為說明製造關於第三例示實施例之電磁波偵測元件之製程的圖式；及第20A及20B圖為顯示關於第三例示實施例之電磁波偵測元件之另一例示之線剖面視圖。

本發明之例示實施例將於下文中參照圖式說明。須注意的是，下文中，將說明本發明係應用至間接轉換式輻射影像偵測裝置100之案例。

[第一例示實施例]

關於第一例示實施例之該輻射影像偵測裝置100之整體結構係圖示於第1圖中。然而，並沒有圖示將輻射轉換成光之閃爍體。

如第1圖中所示，關於本例示實施例之該輻射影像偵測裝置100具有一電磁波偵測元件10。

該電磁波偵測元件10具有將於稍後說明之上電極、半導體層以及下電極。架構以包括多個感測器部103與TFT開關4之大量像素係設以二維方式設置在該電 磁波偵測元件10上。該感測器部103接收由將被閃爍體轉換之已照射輻射所得到的光，以及累積電荷。該TFT開關4讀出累積於該等感測器部103中之該等電荷。

用以將該等TFT開關4切換為on及off之複數掃描線101，以及用以讀出累積於該等感測器部103中之該等電荷之複數信號線3係設在該電磁波偵測元件10上，以便彼此互相相交。

由於連接至該信號線3之該等TFT開關4之任一者為導通，故對應於累積在該等感測器部103中之電荷量的電子信號流通至該信號線3。偵測流出至該等信號線3之該等電子信號的信號偵測電路105係連接至該等各個信號線3。此外，掃描信號控制裝置104(其用以將該等TFT開關4切換為on及off之控制信號輸出至該等掃描線101)係連接至該等各條掃描線101。

該等信號偵測電路105針對該等信號線3之每一者併入一可放大經輸入之電子信號之放大電路。在該等信號偵測電路105端，自該等各個信號線3所輸入之該等電子信號係被該等放大電路所放大及偵測。該等信號偵測電路105藉以偵測累積於該等各個感測器部103中之電荷量，作為架構影像之該等各個像素的資訊。

該等信號偵測電路105及該掃描信號控制裝置104對該等信號偵測電路105上所偵測的該等電子信號進行預定處理。此外，信號處理裝置106係連接至該等信號偵測電路105與該掃描信號控制裝置104。該信號處理裝置106將表示信號偵測時序之控制信號輸出至該等信 號偵測電路105，以及將表示掃描信號輸出時序之控制信號輸出至該掃描信號控制裝置104。

接著，將參照第2及3圖進一步詳細說明關於本例示實施例之該電磁波偵測元件10。須注意的是，關於本例示實施例之該電磁波偵測元件10之一個像素單元的結構之平面視圖係顯示於第2圖中。此外，沿著第2圖之線A-A之剖面視圖係顯示於第3A圖中，以及沿著第2圖之線B-B之剖面視圖係顯示於第3B圖中。

如第3A及3B圖中所示，在該電磁波偵測元件10中，該掃描線101與閘極2係於以無鹼玻璃等所形成之絕緣基板1上形成，以及該掃描線101與該閘極2係相連接(參照第2圖)。於其上形成該等掃描線101與該等閘極2之配線層(此後，此配線層也稱為”第一信號配線層”)係藉由使用Al或Cu，或者主要以Al或Cu所形成之分層薄膜來形成。然而，該配線層之形成並不限於此。

絕緣薄膜15係形成於該掃描線101與該閘極2之整體表面上，以便覆蓋該掃描線101與該閘極2。位在該閘極2上方之該絕緣薄膜15之區域用來作為該TFT開關4上的閘極絕緣薄膜。該絕緣薄膜15係例如以SiNX或類似物來形成。該絕緣薄膜15係例如藉由CVD(化學氣相沈積)來形成。

半導體主動層8係形成為該閘極2之絕緣薄膜15上的島。該半導體主動層8為該TFT開關4之通道部。該半導體主動層8係例如以非晶矽薄膜來形成。

源極9及汲極13係於其上層上形成。該信號線3以及平行於該信號線3之共同電極線25，連同該等源極9與該汲極13一起於形成該源極9與該汲極13之該配線層上形成。該源極9係連接至該信號線3。於其中形成該等信號線3、該等源極9以及該等共同電極線25之該配線層(此後，此配線層也稱為”第二信號配線層”)係藉由使用Al或Cu，或者主要以Al或Cu所形成之分層薄膜來形成。然而，該配線層之形成不限於此。

一方面，接觸層(沒有顯示)形成於該源極9與該汲極13之間，另一方面，形成該半導體主動層8。此接觸層係以外加雜質(諸如非晶矽等外加雜質)之半導體來形成。用於切換之該TFT開關4係如上述來架構。

TFT防護薄膜層11係形成於設有該等像素之該基板1之區域的大體上整個表面(大體上整個區域)上，以便覆蓋該半導體主動層8、該等源極9、該等汲極13、該等信號線3以及該等共同電極線25。該TFT防護薄膜層11係例如以SiNX或類似物來形成。該TFT防護薄膜層11係例如藉由CVD來形成。

塗布式中間層絕緣薄膜12係形成於該TFT防護薄膜層11上。該中間層絕緣薄膜12係以1至4μm的薄膜厚度、以具有低電容率(介電常數εr=2到4)之感光有機材料(例如，正型感光丙烯酸樹脂：為將二疊氮基萘醌(naphthoquinonediazide)正型感光劑與以甲基丙烯酸及甲基丙烯酸環氧丙酯之共聚物所形成之鹼聚合物一起混合之材料或類似物)來形成。在關於本例示實施例之該電 磁波偵測元件10中，配置於該中間層絕緣薄膜12之上層與下層上之該等金屬間的容量，因該中間層絕緣薄膜12而保持低容量。此外，一般而言，此材料也作用為一平坦薄膜，以及也具有平坦化該下層之階梯性之功效。因配置於該上層上之半導體層6之形狀而被平坦化，故可抑制因該半導體層6之不平坦而造成吸收效能的減少以及漏電流的增加。接觸孔16以及接觸孔22A係在相對於該等汲極13之位置以及在形成該等掃描線101之該等區域的照射表面側上的位置處，分別於該中間層絕緣薄膜12與該TFT防護薄膜層11中形成。

該感測器部103之下電極14係於該中間層絕緣薄膜12上形成，以便覆蓋該像素區域同時填滿該接觸孔16。該TFT開關4之汲極13係連接至該下電極14。若該半導體層6(其將於稍後說明)以厚且約1μm的厚度形成，則該下電極14之材料不限於為可電氣傳導的材料。因此，該下電極14可藉由使用諸如Al類型材料之可電氣傳導金屬、ITO(氧化錫銦)或類似材料來形成。

另一方面，若該半導體層6之薄膜厚度為薄的(約0.2至0.5μm)，則在該半導體層6上的光吸收性會不足。因此，為了防止因在該TFT開關4上之光照射而造成漏電流的增加，可較佳的使該半導體層6為一合金或主要由屏蔽光線之金屬所形成之分層薄膜。

作用為光二極體之該半導體層6係形成於該下電極14上。在本例示實施例中，使用PIN結構之光二極體作為該半導體層6。該光二極體係自該下層藉由依序分 層的n+層、i層以及p+層來形成。須注意的是，在本例示實施例中，該下電極14係作成大於該半導體層6。此外，若該半導體層6之薄膜厚度為薄的(例如，小於或等於0.5m)，則為防止光入射至該TFT開關4上，其可較佳的設置一屏蔽光之金屬以覆蓋該TFT開關4。

此外，為了抑制因該裝置內部的不規則反射光而使光提前入射至該TFT開關4，確保自該TFT開關4之通道部至以屏蔽光之金屬所形成之該下電極14之末端部之間的間隔要大於或等於5μm。

防護絕緣薄膜17係形成於該中間層絕緣薄膜12以及該半導體層6上，以便於該等各個半導體層6之部分上具有開口。上電極7係形成於該半導體層6以及該防護絕緣薄膜17上，以便至少覆蓋該防護絕緣薄膜17之開口部。使用具有高光透射率之材料(諸如，例如ITO或IZO(氧化銦鋅)等)作為該等上電極7。該等上電極7也用作電氣傳導構件，其係連接至配置在該下層上以提供偏壓給該等上電極7之該等共同電極線25。如第3B圖中所示，該共同電極線25係連接至接觸墊24，其中該接觸墊係經由設在該第一中間層絕緣薄膜12中之該接觸孔22A而形成於該下電極14之層中。此外，該上電極7與該共同電極線25係藉由設在被該上電極7所覆蓋之該防護絕緣薄膜17中之接觸孔22B而作電氣連接。

在此，連接該等上電極7與該等共同電極線25之該電氣傳導構件可以另一金屬層來形成。例如，在第15及16圖中所示之該電磁波偵測元件10的另一結構例示 中，該上電極7與該半導體層6一體形成，以減少該半導體層6與該上電極7之間的接觸電阻。因此，如第16A與16B圖中所示，該半導體層6與該上電極7為相同形狀。此外，連接至該共同電極線25之電氣傳導構件26係配置在將該上電極7分開的層上之該防護絕緣薄膜17之開口部上。如同該等上電極7之方式，使用具有高光透射率之材料(諸如，例如ITO或IZO(氧化銦鋅)等)作為此電氣傳導構件26。

如第4圖中所示，由GOS等形成之閃爍體30係藉由使用具有低光吸收性之黏著樹脂28或類似物而固定至以此方式所形成之該電磁波偵測元件10上。

接著，將參照第5A至5I圖說明關於製造第一例示實施例之該電磁波偵測元件10之製程的範例。

首先，該等閘極2與該等掃描線101係形成於該基板1上，作為該第一信號配線層(第5A圖)。此第一信號配線層係以諸如Al、Al合金等低電阻金屬，或者以具有高熔點金屬所形成之障壁金屬層之分層薄膜來形成。該第一信號配線層係藉由濺鍍約100到300nm的薄膜厚度而沈積在該基板1上。之後，藉由微影技術實施光阻薄膜之圖案化。之後，藉由使用針對Al的蝕刻劑之濕式蝕刻或乾式蝕刻來圖案化該金屬薄膜。之後移除該光阻而製成該第一信號配線層。

接著，該絕緣薄膜15，該半導體主動層8及該接觸層(沒有顯示)(第5B圖)連續該第一信號配線層上。該絕緣薄膜15係以SiNx形成，以及其薄膜厚度為200 到600nm。該半導體主動層8係以非晶矽來形成，以及其薄膜厚度為20到200nm。此外，該等接觸層係以外加雜質之非晶矽來形成，以及其薄膜厚度約為10到100nm。這些層係藉由P-CVD(電漿-化學氣相沈積)來沈積。之後，如同該第一信號配線層之方式，藉由微影技術實施該光阻之圖案化。之後，藉由選擇性乾式蝕刻來形成關於由外加雜質之半導體所形成之該絕緣薄膜15、該半導體主動層8以及該接觸層之該等半導體主動區域。

接著，於該絕緣薄膜15與該半導體主動層8之頂層上形成該等信號線3、該等源極9、該等汲極13以及該等共同電極線25，作為該第二信號配線層(第5C圖)。如同該第一信號配線層之形成方式，以諸如Al、Al合金等所形成之低電阻金屬，或者以具有高熔點金屬所形成之障壁金屬層之分層薄膜，或者以諸如Mo等高熔點金屬薄膜之單層來形成該第二信號配線層，以及其薄膜厚度為約100到300nm。如同該第一信號配線層之形成方式，藉由微影技術實施圖案化，以及藉由使用針對Al的蝕刻劑之濕式蝕刻或乾式蝕刻來圖案化該金屬薄膜。在此時，選擇性實施之該蝕刻方法不會移除該絕緣薄膜15。在乾式蝕刻中，移除該等接觸層及該半導體主動層8之部分，以及形成多個通道區域。

接著，依序於如上所述而形成之該等層之上層處形成該TFT防護薄膜層11以及該中間層絕緣薄膜12(第5D圖)。具有在該TFT防護薄膜層11以及該中間層絕緣薄膜12為無機材料之單一主體的案例，及該等層為藉 由以無機材料所形成之防護絕緣薄膜與以有機材料所形成之中間層絕緣薄膜而分層形成的案例，以及該等層為藉由有機之中間層絕緣薄膜的單層來形成的案例。在本例示實施例中，為了穩定該等TFT開關4之特性以及抑制該下層上該等下電極14與該等共同電極線25之間的靜電容量，具有為感光層之該中間層絕緣薄膜12以及由無機材料所形成之該TFT防護薄膜層11之分層結構。因此，例如，該TFT防護薄膜層11係藉由CVD來形成，該中間層絕緣薄膜12所塗布之材料為具有感光性的並且為一塗布材料，以及在預烤後，實施曝光及顯影步驟，以及其後，實施烘烤以形成該等各層。

接著，藉由微影技術圖案化該TFT防護薄膜層11(第5E圖)。須注意的是，此步驟於沒有設置該TFT防護薄膜層11之情況下不需此步驟。

接著，藉由濺鍍而將Al類材料或諸如ITO等之金屬材料於上述層之頂層上沈積約20至200nm之薄膜厚度。接著，藉由微影技術實施圖案化，以及藉由使用針對金屬或類似物的蝕刻劑之濕式蝕刻或乾式蝕刻來實施圖案化，以便形成該等下電極14(第5F圖)。

接著，藉由使用CVD，依序自該下層沈積n+，i，p+各層，以便形成該半導體層6(參照第5G圖)。該n+層之薄膜厚度為50到500nm，該i層之薄膜厚度為0.2到2μm，以及該p+層之薄膜厚度為50到500nm。該等各層係依序分層以及該半導體層6係藉由微影技術圖案化，並藉由乾式蝕刻或濕式蝕刻於該下層上選擇性蝕刻該中間層絕緣薄膜12以製成該半導體層6。

在此，該半導體層6係藉由依序分層n+，i，p+層來形成。然而，該半導體層6可為依序以n+，i，p+分層之PIN二極體。

接著，以SiNx薄膜所形成之該防護絕緣薄膜17係藉由CVD等方式來沈積，以便覆蓋該半導體層6。該防護絕緣薄膜17之薄膜厚度約為100到300nm。藉由微影技術實施圖案化，以及藉由乾式蝕刻實施圖案化並形成開口部(第5H圖)。在此，使用SiNx作為該CVD薄膜的範例。然而，該防護絕緣薄膜17不限於SiNx，而其它材料若其為絕緣材料也可被應用。

接著，形成該等上電極7與該等共同電極線25之連接區域(第5I圖)。該等上電極7與該等共同電極線25之連接區域係藉由沈積、濺鍍諸如ITO等透明電極材料於上述所形成之該等層之頂層上而形成。該等連接區域之薄膜厚度約為20到200nm。該等連接區域係藉由微影技術實行圖案化，以及藉由使用針對ITO等之蝕刻劑之濕式蝕刻或藉由乾式蝕刻來圖案化該等上電極7而形成。此時所應用之選擇性蝕刻不會損害到該下層處之該防護絕緣薄膜17。

最後，藉由使用黏著樹脂28或類似物固定以GOS所形成之該閃爍體30，形成如第4圖中所示之該電磁波偵測元件10。

接著說明上述結構之輻射影像偵測裝置100之操作原理。

當X射線自第4圖上方照射時，照射的X射線被該閃爍體30所吸收以及轉換成可見光。該X射線可被自第4圖下方照射。同樣在此情況下，X射線可被該閃爍體30所吸收以及被轉換成可見光。自該閃爍體30所產生的光量於傳統醫學診斷之X射線為0.5到2 μW/cm2。此所產生之光通過該層黏著樹脂28，並照射至以陣列方式配置於該TFT陣列基板上之該等感測部103之該半導體層6上。

在該電磁波偵測元件10設置該半導體層6，以便分成各個像素單元。自該上電極7經由該共同電極線25施加預定偏壓至該半導體層6，以及當照射光線時，於該半導體層6之內部產生電荷。例如，在該半導體層6具有以n+-i-p+(n+為非晶矽、i為非晶矽、p+為非晶矽)之次序的分層PIN結構的情況下，施加負偏壓至該上電極7。若該i層之薄膜厚度約為1μm，則所施加的偏壓約為-5到-10V。當沒有照射光時，僅小於或等於數pA/mm2到數10pA/mm2的電流流至該半導體層6。另一方面，當照射光(100μW/cm2)時，該半導體層6產生約0.3μA/mm2之電流的光。所產生的電荷係藉由該下電極14來收集。該下電極14係連接至該TFT開關4之該汲極13。此外，該TFT開關4之該源極9係連接至該信號線3。在影像偵測時，施加負偏壓至該TFT開關4之閘極2並且該TFT開關4係維持在off狀態，以及累積由該下電極14所收集之該等電荷。

在讀出該影像時，導通(on)信號(+10到20V)係經由該等掃描線101而連續施加至該等TFT開關4之閘 極2。由於該等TFT開關4係被連續導通，故對應於累積在該等下電極14中之電荷量的電子信號流至該等信號線3。基於流至該等信號線3之電子信號，該等信號偵測電路105偵測累積於該等各個感測器部103中之電荷量作為形成影像之該等各個像素之資訊。由照射於該電磁波偵測元件10上之X射線所表示之影像資訊可藉此獲得。

關於本例示實施例之該電磁波偵測元件10，該等共同電極線25係關於該等感測器部103而在該閃爍體30之可見光所沒有照射之表面側(該可見光的下行側)形成。此外，關於本例示實施例之該電磁波偵測元件10，偏壓係經由該等接觸孔22A、22B而供應至該上電極7。

因此，可消除該等共同電極線25對於被該閃爍體30所轉換成可見光並照射至該半導體層6上之光線的屏蔽。因此，可防止該等感測器部103上的光利用率的降低。

[第二例示實施例]

在該電磁波偵測元件10之相同配線層上形成不同類型之線路的情況下，容易於因不佳的圖案化而在該等線路之間增加漏電流。

因此，第二例示實施例係說明以不同配線層來形成該等掃描線101、該等信號線3、以及該等共同電極線25之情況。

關於第二例示實施例之該電磁波偵測元件10之一個像素單元的結構平面視圖係顯示於第6圖中。此外，沿著第6圖之線A-A的剖面視圖係顯示於第7A圖中， 以及沿著第6圖之線B-B的剖面視圖係顯示於第7B圖中。省略第6及7圖中相同於第2及3圖之部分說明。

如第7A及7B圖中所示，在該電磁波偵測元件10中，該掃描線101與該閘極2係形成於該基板1上，以及該掃描線101與該閘極2相連接(參照第6圖)。

該絕緣薄膜15係形成於該掃描線101與該閘極2之整體表面上，以便覆蓋該掃描線101與該閘極2。位在該閘極2上之該絕緣薄膜15之區域係作用為該TFT開關4之閘極絕緣薄膜。

該半導體主動層8係形成作為該絕緣薄膜15之該閘極2上的島。

於該絕緣薄膜15之上層形成平行於該信號線3之共同電極線25，其中該源極9以及該汲極13係在該半導體主動層8之上層處形成。

於設有該等像素之基板1上之區域的大體上整體表面上，將第一TFT防護薄膜層11A形成於該源極9、該汲極13以及該共同電極線25上，以便覆蓋該源極9、該汲極13以及該共同電極線25。

該信號線3、接觸墊24A以及接觸墊38係形成於該第一TFT防護薄膜層11A上。該信號線3係經由一接觸孔36而連接至該源極9(參照第6圖)。該信號線3係經由該接觸墊24A以及該接觸孔22A而連接至該等共同電極線25。此外，該接觸墊38係經由接觸孔40而連接至該汲極13。

於設有該等像素之基板1上之區域的大體上整體表面上，將第二TFT防護薄膜層11B形成於該等信號線3、該等接觸墊24A以及該等接觸墊38上，以便覆蓋該等信號線3、該等接觸墊24A以及該等接觸墊38。此外，塗布式中間層絕緣薄膜12係形成於該第二TFT防護薄膜層11B上。

接觸孔22C以及該接觸孔16係在相對於該等接觸墊24A的位置以及其中配置有形成該掃描線101之區域的照明表面側之接觸墊38位置處，分別形成於該第二TFT防護薄膜層11B與該中間層絕緣薄膜12中。

如同該第一例示實施例之方式，將該感測器部103之該下電極14，該半導體層6及該上電極7、以及該防護絕緣薄膜17形成於該中間層絕緣薄膜12上。該接觸墊24A係經由設在該中間層絕緣薄膜12中之該接觸孔22C而連接至形成於該下電極14之層中之該接觸墊24B。此外，藉由以該上電極7覆蓋設在該防護絕緣薄膜17中之該接觸孔22B的頂部，使該上電極7與該共同電極線25作電氣連接。

接著，如第8圖中所示，藉由使用具有低光吸收性之黏著樹脂28或類似物，將以GOS等所形成之閃爍體30固定至以此方式所形成之該電磁波偵測元件10上。

接著，將參照第9A至9J圖說明關於製造第二例示實施例之該電磁波偵測元件10之製程的範例。須注意的是，第9圖中之部分說明係相同於第5圖而被省略。此外，關於該等材料、薄膜厚度以及形成各層的方法，省略相同於第一例示實施例中之部分說明。

首先，該等閘極2與該等掃描線101係形成於該基板1上。接著，形成該絕緣薄膜15於整體表面上，以便覆蓋該等閘極2與該等掃描線101。接著，形成該半導體主動層8以及該等接觸層(沒有顯示)於該絕緣薄膜15上(第9A圖)。

接著，形成該等源極9與該等汲極13於該半導體主動層8之頂層處。之後，形成該等共同電極線25於該絕緣薄膜15上(第9B圖)。

接著，形成該第一TFT防護薄膜層11A於大致整體表面上，以便覆蓋該等源極9、該等汲極13以及該等共同電極線25。之後，藉由微影技術圖案化該第一TFT防護薄膜層11A(第9C圖)。

接著，形成該等信號線3、該等接觸墊24A以及該等接觸墊38於該第一TFT防護薄膜層11A上(第9D圖)。

之後，於上述所形成之該等層之頂部表面上接續形成該第二TFT防護薄膜層11B以及該中間層絕緣薄膜12(第9E圖)。

接著，藉由微影技術圖案化該第二TFT防護薄膜層11B(第9F圖)。

接著，利用濺鍍於前述層之頂層上沈積Al類型材料或諸如ITO等金屬材料，以及藉由圖案化形成該等下電極14(第9G圖)。

之後，以類似於第一例示實施例之結構，於該中間層絕緣薄膜12上形成該半導體層6(第9H圖)。此 外，形成該防護絕緣薄膜17(第9I圖)。之後，形成該等上電極7與該等共同電極線25之連接區域(第9J圖)。

在此方式下，關於本例示實施例之該電磁波偵測元件10中，該等掃描線101、該等信號線3以及該等共同電極線25係在不同配線層上形成。

因此，即使在形成該等共同電極線25時產生劣化圖案以及殘留電氣傳導材料之薄膜，仍不會產生該等掃描線101以及該等信號線3之漏電流缺陷。

[第三例示實施例]

在第一及第二例示實施例中，該等上電極7與該等共同電極線25之連接區域係形成於該防護絕緣薄膜17上。然而，其存有因該等連接區域於下層之該防護絕緣薄膜17上以陡峭角度改變而造成分離或破裂等情況。

因此，第三例示實施例係說明一中間層絕緣薄膜18進一步在該各個半導體層6之周圍處形成之案例。

關於第三例示實施例之電磁波偵測元件10之一個像素單元的結構之平面視圖係顯示於第17圖中。此外，沿著第17圖之線A-A之剖面視圖係顯示於第18A圖中，以及沿著第17圖之線B-B之剖面視圖係顯示於第18B圖中。省略相同於第2及3圖而於第17與18圖中之部分說明。

如第18A及18B圖中所示，在該電磁波偵測元件10中，該塗布式中間層絕緣薄膜18係形成於該中間層絕緣薄膜12上，以便覆蓋該各個半導體層6之外部周圍， 同時於該各個半導體層6之部分具有多個開口。如同該中間層絕緣薄膜12之方式，該中間層絕緣薄膜18係以具有低電容率之感光有機材料來形成，以及其比該等感測器部103之該半導體層6還厚，並且所形成的薄膜厚度為1到4μm。

該等接觸孔22B係分別在該等接觸墊24之位置處形成於該中間層絕緣薄膜18中。須注意的是，在本例示實施例中，該接觸孔22B係以圓錐形(逐漸尖細的形狀)來形成，其中直徑隨著厚度方向而變得較小。如第18B圖中所示，形成該接觸孔22B使用關於該圓錐軸之內部表面的角度θ小於或等於60°，以及大於關於該半導體層6之邊緣的周圍方向之角度。

該等上電極7係形成於該半導體層6以及該中間層絕緣薄膜18上，以便至少覆蓋該中間層絕緣薄膜18之開口部。該等上電極7也作為連接至該等共同電極線25(其係配置在該下層處，用以提供偏壓至該等上電極7)之電氣傳導構件。經由設在該第一中間層絕緣薄膜12中之該等接觸孔22A，將該等共同電極線25連接至於該等下電極14之層上所形成之該等接觸墊24。此外，該等上電極7以及該等共同電極線25係藉由覆蓋該等接觸孔22B而作電氣連接，其中該等接觸孔係藉由該等上電極7而設在該中間層絕緣薄膜18中。

此外，該防護絕緣薄膜17係於該中間層絕緣薄膜18以及該等上電極7之大體上整個表面上來形成。

以GOS等所形成之閃爍體30係藉由使用具有低光吸收性之黏著樹脂28或類似物而固定至於此方式下所形成之該電磁波偵測元件10。

接著，將參照第19A至19I圖說明關於製造第三例示實施例之該電磁波偵測元件10之製程的範例。須注意的是，因為第19A到19G圖為相同於第5A到5G圖之部分，故省略其說明。此外，關於該等材料、薄膜厚度以及形成各層的方法，省略相同於第一例示實施例中之部分說明。

該中間層絕緣薄膜18接連形成於該中間層絕緣薄膜12上(第19H圖)。如同形成該中間層絕緣薄膜12時之方式，該中間層絕緣薄膜18係藉由塗布為可感光且為塗布材料之材料，以及在預烤熱、實施曝光與顯影步驟後，以及之後實施烘烤而形成，並且也形成該等接觸孔22B。

之後，如同第一例示實施例之結構的方式，該等上電極7與該等共同電極線25之連接區域係形成於該中間層絕緣薄膜18上。之後，於該等上電極7之大體上整體表面上形成該防護絕緣薄膜17(第19I圖)。

藉由於本例示實施例中進一步設置該中間層絕緣薄膜18，該等接觸孔22B之內部表面的角度 可被作成如同第18B圖中所示般平緩。因此，可抑制該等上電極7與該等共同電極線25之連接部分的分離等情況發生。特別地，在使用IZO或ITO作為該等上電極7之情況下，其容易因以陡峭角度改變而產生分離、破裂等。因此，利用諸如本第三例示實施例之結構是有效的。

此外，若濕氣導磁係數高且空氣中之濕氣滲入、其中時，則會增加該半導體層6之漏電流，並且該電磁波偵測元件10之裝置特性會改變。如本第三例示實施例藉由將該防護絕緣薄膜17覆蓋該中間層絕緣薄膜18，可抑制滲入該中間層絕緣薄膜18之空氣內的濕氣。

該第三例示實施例說明該中間層絕緣薄膜18係設在該各個半導體層6之周圍處之案例。然而，可設置該中間層絕緣薄膜18以便覆蓋該各個半導體層6之頂部表面，以及可在該各個半導體層6之頂部表面上形成多個接觸孔。

此外，在上述第三例示實施例中，防護絕緣薄膜19可如第20A與20B圖中所示，形成於該中間層絕緣薄膜12與該中間層絕緣薄膜18之間。此情況可藉由形成例如以CVD用無機材料所形成之該防護絕緣薄膜19於第19G圖之製程中所形成之該中間層絕緣薄膜12以及該半導體層6上，以及之後，實行上述第19H圖之製程以便形成該中間層絕緣薄膜18，以及藉由微影技術圖案化在接觸孔22B部分以及連接該等上電極7之部分處的該防護絕緣薄膜19來實現。基於此，在將該等接觸孔22B形成於該中間層絕緣薄膜18中時，於該等接觸孔22B內所產生之殘留物會在圖案化該防護絕緣薄膜19時被移除。

此外，依據上述各個例示實施例，連接該等上電極7與該等共同電極線25之該等接觸孔(第一與第三例示實施例中之該等接觸孔22A、22B，以及第二例示實施例中之該等接觸孔22A、22B、22C)係配置在鄰近的感 測器部103之間。因此，可防止該等感測器部103之接收光區域(填滿因子)的表面積減少。

通常，該等感測器部103在該等信號線3與該等掃描線101之部分處是分開的，用以減少該等信號線3與該等掃描線101之配線負擔。因此，該等接觸孔係配置在該等信號線3上或該等掃描線101上。然而，為了減少影像偵測雜訊，可較佳的將該等接觸孔配置在該等掃描線101上。

依據上述各個例示實施例，該等共同電極線25係經由該等絕緣薄膜(第一及第三例示實施例中之該TFT防護薄膜層11與該中間層絕緣薄膜12，以及第二例示實施例中之該等TFT防護薄膜層11A、11B與該中間層絕緣薄膜12)於該下電極14之無照射表面側上形成。因此，減少該等下電極14與該等共同電極線25之間的容量，以及可降低該等TFT開關4之切換雜訊。亦即，該切換雜訊成比例增加該容量。例如，在該絕緣薄膜為SiNx等之情況下，介電常數被限制至7且約為0.5μm的薄膜厚度。因此，該下電極14與該共同電極線25之間的容量是大的。故，藉由本例示實施例所提供之該中間層絕緣薄膜12(例如，電容率為3.5，薄膜厚度為2μm)，該容量可變為例如1/8。因此，相較於該等感測器部103之容量，該容量為小的，並且可忽略相當程度的切換雜訊。

此外，依據上述各個例示實施例，該等共同電極線25係以平行於該等信號線3之方式來形成。因此，該等信號線3不會與該等共同電極線25相交。由於可防止 該等信號線3與該等共同電極線25相交，故增加該等線之靜電量。因此，可降低在該等信號線3上所產生之電子雜訊。

此外，依據上述各個例示實施例，該上電極7之部分係沿著該信號線3延伸，以及連接至沿著該信號線3而相鄰之其它像素的上電極7，以便延長該共同電極線25。因此，即使在連接該上電極7與該共同電極線25之接觸孔上發生不良接觸的情況，仍可自該等相鄰像素施加偏壓至該上電極7。因此，可防止該感測器部103之不良操作。

須注意的是，上述各個例示實施例係說明該上電極7沿著該信號線3而連接至相鄰之該等其它像素之該等上電極7的案例。然而，本發明並不限於此。例如，如第10圖中所示，該上電極7也可沿著該掃描線101而被連接至相鄰之其它像素之該等上電極7。因此，可抑制沿著該掃描線101方向由電極電位分布所造成之製品的產生。須注意的是，該上電極將可沿著該掃描線101而僅被連接至相鄰之其它像素之該等上電極7。

此外，如第11圖中所示，該上電極7可被獨立製成且沒有連接到其它像素之上電極7。

上述各個例示實施例說明該等共同電極線25係以平行於該等信號線3之方式來形成之案例。然而，本發明不限於此。例如，如第12圖中所示，該等共同電極線25可以平行於該等掃描線101的方式來形成。

此外，上述各個例示實施例係說明本發明為應用於間接轉換式電磁波偵測元件10之案例，其既將輻射在閃爍體30處轉換為光，而且也將經轉換的光轉換為該半導體層6之電荷，並累積該等電荷。然而，本發明不限於此，且例如可被應用至直接轉換式電磁波偵測元件，其直接將輻射轉換為非晶矽等之半導體層之電荷，並累積該等電荷。

在間接轉換式電磁波偵測元件10中，輻射係在閃爍體30處被轉換為光，接收在該閃爍體30上所轉換的光，以及累積於該等感測器部103上。因此，在間接轉換式電磁波偵測元件之情況下，表示為本發明之該等感測器部之偵測目標之影像的該等電磁波為光線。此外，關於本例示實施例之電磁波偵測元件10，即使在輻射係從該基板1側照射，該輻射仍在該閃爍體30處被轉換為光，經轉換的光係照射至該感測器部103上，以及電荷係在該半導體層6上產生。因此，即使在輻射係從該基板側照射之情況下，該半導體層6之照射表面側(於其上照射為偵測目標之該等電磁波)仍為該閃爍體30側，以及非照射表面側仍為基板1側。

另一方面，在直接轉換式電磁波偵測元件中，輻射係在半導體層處直接轉換為電荷。因此，在直接轉換式電磁波偵測元件中，表示為本發明之該感測器部之偵測目標之影像的該等電磁波為輻射。此外，在直接轉換式電磁波偵測元件之情況下，該輻射係在該半導體層處直接轉換為電荷。因此，該半導體層之該照射表 面側(於其上照射該等電磁波)為照射輻射側，以及非照射表面側為無照射輻射側。例如，若輻射係自該基板側照射，則該半導體層之照射表面側為該基板側，以及無照射表面側為其相反於設置該基板之側面的該半導體層側。

此外，上述各個例示實施例說明本發明係應用於該輻射影像偵測裝置100之案例，其中該輻射影像偵測裝置係藉由偵測作為偵測目標之該等電磁波的X射線來偵測影像。然而，本發明不限於此。偵測目標之該等電磁波可為例如可見光、紫外線、紅外線等任一者。

此外，於各個例示實施例中所述之該輻射影像偵測裝置100之結構(參照第1圖)以及該等電磁波偵測元件10之結構(第2圖到第12圖)均為範例，以及其在不脫離本發明之要點的範圍內可作適當改變。

2‧‧‧閘極

3‧‧‧信號線

6‧‧‧半導體層

7‧‧‧上電極

9‧‧‧源極

13‧‧‧汲極

14‧‧‧下電極

16、22A、22B‧‧‧接觸孔

25‧‧‧共同電極線

101‧‧‧掃描線

Claims (4)

1. 一種放射線影像偵測裝置，包含：基板；閃爍體(scintillator)，將照射的放射線轉換成可見光；複數個像素，以二維的形式設置，每一像素包含：半導體層，因來自該閃爍體的光之照明而產生電荷；第1電極，施加偏壓至該半導體層；第2電極，收集在該半導體層產生的電荷；及開關元件，讀出在該第2電極收集的電荷；複數個掃描線，配置成相互平行；複數個信號線，設置成與該等掃描線相交；及複數個共同電極線，形成在比該半導體層於該光之下游側，且共同地供應該偏壓至該半導體層，每一共同電極線係設置成與該複數個掃描線平行，且每一共同電極線係連接至該第1電極，其中該複數個掃描線、該複數個信號線及該複數個共同電極線分別形成在不同的金屬層，而絕緣膜設置在該等不同的金屬層中的兩相鄰者之間。
2. 如申請專利範圍第1項之放射線影像偵測裝置，其中該開關元件係薄膜電晶體，包含源極電極、汲極電極及閘極電極，且其中：第1金屬層、由一層或多層所形成的絕緣層、第2金屬層、由一層或多層所形成的TFT保護膜層及該複數個信號線係以此順序配置在該基板， 該第1金屬層係形成該等掃描線並形成該等薄膜電晶體的閘極電極；該第2金屬層係形成該等薄膜電晶體的源極電極與汲極電極以及該等共同電極線；每一信號線係經由形成在該等TFT保護膜層的接觸孔而與該等源極電極連接。
3. 如申請專利範圍第2項之放射線影像偵測裝置，其中由一層或多層所形成且配置該複數個信號線上的層間絕緣層、形成該等第2電極的第4金屬層、該等半導體層及該等第1電極係以此順序配置。
4. 如申請專利範圍第1項之放射線影像偵測裝置，其中該等共同電極線係經由各自的接觸孔連接至該等第1電極。