光传感器的制作方法

专利名称：光传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及平板的光传感器，其具有矩阵状地配置有将可见光转换
为电荷的光电二极管和开关元件所使用的薄膜晶体管(以后称为TFT) 的有源矩阵型的TFT阵列衬底。
背景技术：
作为具有TFT阵列衬底的平板的光传感器被应用于紧密接触图像 传感器或X射线摄像显示装置等并广泛使用，该TFT阵列衬底配置有 对可见光进行光电转换的光电二极管与TFT。特别是，在TFT阵列衬底 上设置将X射线转换为可见光的闪烁器而构成的平板X射线摄像显示 装置(以后称为FPD)是有希望应用于医疗产业等的装置。
在X射线图像诊断的领域，分开使用精密图像(静止图像)和实时 图像观察(活动图像)。在静止图像的摄影中，目前仍主要使用X射线 胶片。另一方面，在活动图像的摄影中，使用组合有光电倍增管和CCD 的摄像管(图像增强器)。对于X射线胶片来说，空间分辨率较高，另 一方面，存在如下缺点灵敏度(sensitivity)较低，只能对静止图像进 行摄影，摄影后需要进行显影处理，即时性不足。另一方面，对于摄像 管来说，能够灵敏度较高地对活动图像进行摄影，另一方面，空间分辨 率较低并且是真空装置，因此存在在大型化上有限制的缺点。
FPD具有如下转换方式间接转换方式，利用CsI等闪烁器将X射 线转换为光之后，利用光电二极管转换为电荷；直接转换方式，利用以 Se为代表的X射线检测元件直接将X射线转换为电荷。对于间接转换 方式来说，量子效率较高，在信/噪比上优良，能够以较少的爆光量进行 透视、摄影。以往未公开与间接转换方式的FPD的阵列村底相关的结构 或制造方法。(例如，参照专利文献1~3)。
专利文献1 特开2004-63660号公报(图9)
专利文献2 特开2004-48000号公报(图4 )
专利文献3 特开2003-158253号公报(图1 )在FPD的阵列衬底中，对光传感器的灵敏度或噪声等产生影响的光 电二极管的形成很重要。光传感器由在电极上形成的非晶硅层构成，但 是，例如，如专利文献l所示，在由与薄膜晶体管的栅电极相同的层所 构成的阴极电极上形成光传感器时，产生如下问题。即，以与栅电极层 相同的材料形成光电二极管的下部的电极609的情况下，与栅电极层相 同地，位于最下层，因此，由干法刻蚀所导致的损伤或由源电极层605、 漏电极层606的形成所导致的损伤进一步增加。这涉及到如下问题使 其产生凹凸，导致光电二极管的漏电流的增大。为了避免该问题，例如， 需要以高熔点金属等形成光电二极管的下部的电极609，但是，在该情 况下，产生如下问题作为栅电极或栅极布线材料，不能使用低电阻的 铝合金膜。此外，在源电极层605和阴极电极层609的连接中，也存在 开口尺寸的容限减少这样的问题。为了避免这样的问题，如专利文献2 或3所示，对于形成在光传感器的下部的电极来说，形成在以与薄膜晶 体管的源电极或漏电极相同的层构成的电极上。
但是，在提高光传感器的输出性能的一个方法中，存在如下方法 使一个传感器结构要素的面积中所占的成为光电二极管的Si层的面积 的比例增大。因此，在现有结构中，例如，如专利文献2或专利文献3 所示，光电二极管成为包括作为二极管、底部接点开口的接触孔的形状。 即，构成光电二极管的Si层跨过接触孔的边缘而形成。但是，根据评价 判明在这样的情况下，当使边缘的长度的加长后的开口边缘长度、即 接触孔的开口周围的长度增大时，与此相随，电流的漏泄成分增大。认 为是因为，在构成光电二极管的Si层的形成区域，当存在由接触孔等所 导致的台阶差时，Si成膜时在台阶差部不均匀地生长，或者在台阶差部， 在Si层中产生膜应力。漏电流的增大使光电二极管的灵敏度下降，因此， 漏电流的抑制是不可缺少的。

发明内容
本发明的平板的光传感器的其特征在于，具有TFT阵列衬底，该 TFT阵列衬底在形成在漏电极的上层并且形成由Si层构成的光电二极 管的区域不存在台阶差。
不需要考虑源电极和栅电极的连接用的开口尺寸的容限，在构成光 传感器所具有的光电二极管的Si层的形成区域，排除由接触孔所导致的台阶差，由此，消除台阶差部的Si成膜的不均匀的生长，并且，能够防 止由台阶差所导致的膜应力的发生，因此，构成光电二极管的Si层为均
匀膜质，能够抑制光传感器的漏电流。


图l是实施方式l的光传感器所具有的TFT阵列衬底的平面图。 图2是实施方式1的光传感器所具有的TFT阵列衬底的剖面图。 图3是实施方式1的端子部的剖面图。 图4为实施方式1的端子部的剖面图。
图5是实施方式1的光传感器所具有的TFT阵列衬底的剖面图。 图6是实施方式1的光传感器所具有的TFT阵列衬底的剖面图。 图7是实施方式1的不同例子的TFT阵列衬底的平面图。 图8是实施方式1的不同例子的TFT阵列衬底的剖面图。 图9是实施方式2的光传感器所具有的TFT阵列衬底的平面图。 图10是实施方式2的光传感器所具有的TFT阵列衬底的剖面图。 图11是实施方式3的光传感器所具有的TFT阵列衬底的平面图。 图12是实施方式3的光传感器所具有的TFT阵列衬底的剖面图。 图13是实施方式4的光传感器所具有的TFT阵列衬底的平面图。 图14是实施方式4的光传感器所具有的TFT阵列衬底的剖面图。 图15是实施方式4的不同例子的光传感器所具有的TFT阵列衬底 的平面图。
图16是实施方式4的不同例子的光传感器所具有的TFT阵列衬底 的剖面图。
图17是实施方式5的光传感器所具有的TFT阵列衬底的平面图。 图18是实施方式5的光传感器所具有的TFT阵列衬底的剖面图。 图19是表示本发明的TFT阵列村底的概要情况的平面图。 图20是表示本发明的X射线摄像装置的概要情况的平面图。
具体实施方式
实施方式1
以下，根据所示的附图具体地说明本发明的实施方式。图l示出本 实施方式的光传感器所具有的TFT阵列衬底200的平面图。图2是在图1中以A-A示出的位置的剖面图。
在作为绝缘衬底的玻璃衬底1上，形成含有将铝作为主要成分的金 属的栅电极2。作为以铝为主要成分的金属，使用AlNiNd、 AlNiSi、 AlNiMg等含有Ni的Al合金，即A1-Ni合金，但是，也可以是其他铝 合金。此外，除了A1以外，作为低电阻金属材料，也可以使用Cu。并 且，也可以层叠金属膜而构成栅电极2。在以覆盖栅电极2的方式形成 的栅极绝缘膜3上，以与栅电极2对置的方式形成半导体层4。隔着形 成在该半导体层4上的n+a-Si: H的欧姆接触层5，存在与半导体层4 连接的源电极6和漏电极7，以覆盖这些的方式形成第一钝化膜8。
以通过在第一钝化膜8上开口的接触孔CH1与漏电极7连接的方 式，形成由进行P (Phosphorous)掺杂后的非晶硅膜9、其上层的本征 非晶硅膜10、进行B (Boron)掺杂后的非晶硅膜11的三层层叠结构构 成的光电二极管100。光电二极管100是光传感器的一例。即，符号100 也表示光传感器。并且，作为光传感器，使用光电晶体管、光IC、光电 管等。并且，在光电二极管100的上层形成由IZO、 ITZO、 ITSO等构 成的透明电极12。而且，本发明的实施方式的特征在于，接触孔CH1 以包含光电二极管100的边缘这样的形状进行开口。换言之，光电二极 管100形成在接触孔CH1的开口边缘的内部，光电二极管100以不跨过 接触孔CH1的开口边缘的方式配置。并且，光电二极管100也包含在漏 电极7的图形内。即，光电二极管100形成区域的下层是平坦的。换言 之，在形成光电二极管100的区域不存在台阶差。因此，在构成光电二 极管100的非晶硅层叠膜中，不存在越过接触孔CH1的开口边缘部或漏 电极7的台阶差的区域，因此能够形成漏电流较少的良好的光电二极管。 而且，此处所谓开口边缘是图1中以大致四角形表示的接触孔CH1的开 口周围的线状区域，在将接触孔CH1作成锥形形状的情况下，特别地指 其底部。此外，在漏电极7上，为了方便，将半导体层4上的区域和形 成二极管100的区域之间连接二者的区域称为连接部分7a。
以覆盖这些的方式所形成的第二钝化膜13具有接触孔CH2、 CH3, 第二钝化膜13上的数椐线14通过接触孔CH2与源电极6连接，第二钝 化膜13上的偏置线(bias line) 15以通过接触孔CH3与透明电极12连 接的方式形成。而且，此处，对于数据线14和偏置线15来说，至少在 其最上层或最下层具有Al - Ni合金膜。也可以是Al-Ni合金膜的单层。在最上层存在Al-Ni合金膜的情况下，也可以进一步将表面作成氮化 层。此外，虽未图示，但是，数据线14是用于读取在由三层层叠结构 构成的光电二极管100内进行转换后的电荷的布线，偏置线15是为了 在光照射不到时成为off状态而向由三层层叠结构构成的光电二极管施 加反偏压的布线。并且，还在第二钝化膜13上形成遮光层16。并且， 以覆盖这些的方式形成第三钝化膜17、第四钝化膜18。此处，第四钝 化膜18是表面平坦的膜，例如，由有机树脂等构成。
然后，以下参照图3、图4进行与端子部相关的说明。图3是在从 栅电极2延伸而成的栅极布线的端部所形成的端子部的剖面图。图4是 在从数据线14或偏置线15延伸而成的布线的端部所形成的端子部的剖 面图。
在图3中，在玻璃衬底1上形成与栅电极2同时形成的栅极布线的 端部20。在其上层，层叠有栅极绝缘膜3、第一钝化膜8和第二钝化膜 13，并且，在其上层形成与数据线14同时形成的导电图形21。导电图 形21通过接触孔CH4与栅极布线的端部20连接。此处，CH4也可以 在与CH2或CH3相同的刻蚀步骤中形成。此外，将CH4作成锥形形状， 由此，导电图形21的覆盖性提高，所以，能够防止断线。
此外，在导电图形21的上层形成第三钝化膜17、第四钝化膜18。 形成在第三钝化膜17、第四钝化膜18上的端子引出电极22、导电图形 21通过在第三钝化膜17、第四钝化膜18上开口的接触孔CH5进行连接。 而且，端子引出电极22由透明的导电性氧化物构成，但是，也可以是 在下层形成有高熔点金属膜的层叠膜。
在图4中，在玻璃衬底1上形成与栅电极2同时形成的短路环(short ring)布线23。在其上层，层叠有栅极绝缘膜3、第一钝化膜8和第二 钝化膜13，并且，在其上层形成从数据线14或偏置线15延伸而成的布 线的端部24。布线的端部24通过接触孔CH6与短路环布线23连接。 此处，CH6也可以在与CH2或CH3相同的刻蚀步骤中形成。此外，将 CH6作成锥形形状，由此，布线的端部24的覆盖性提高，因此，能够 防止断线。
此外，在布线的端部24的上层形成第三钝化膜17、第四钝化膜18。 形成在第三钝化膜17、第四钝化膜18上的端子引出电极22和布线的端 部24通过在第三钝化膜17、第四钝化膜18上开口的接触孔CH7进行连接。而且，端子引出电极22例如可以是由透明的导电性氧化物构成 的上层和由高熔点金属构成的下层的叠层。
使用图l、图2所示的TFT阵列衬底200，利用公知的方法，也能 够制造图20所示的如X射线摄像装置等光传感器。虽未图示，但是， 在图1所示的第四钝化膜18上，例如蒸镀由CsI构成的将X射线转换 为可见光的闪烁器，如图19所示，对具有低噪声放大器和A/D转换器 等的数字板(digital board)、驱动TFT的驱动器板以及读取电荷的读取 板进行连接，从而能够制作X射线摄像装置。
本实施方式的光传感器所具有的TFT阵列衬底中，在构成光电二极 管的Si层的形成区域，消除由接触孔引起的台阶差，由此，消除台阶差 部的Si成膜的不均匀的生长，并且，可防止由台阶差所引起的膜应力的 产生，因此，构成光电二极管的Si层成为均匀的膜质，能够抑制漏电流。 并且，本实施方式的光传感器所具有的TFT阵列衬底上，形成薄膜晶体 管的源电极、漏电极和在光电二极管的下部所形成的电极时，与栅极布 线相同的层的图形未露出，因此，作为栅极布线，能够使用如铝或铜这 样的低电阻的金属合金，能够实现大型的光传感器。
其次，使用图5(a) ~ (c)、图6(a) 、 (b)对本实施方式的光 传感器所具有的TFT阵列衬底的制造方法进行说明。而且，图5、图6 都是每个与图2对应的位置的步骤等的剖面图。
首先，在玻璃衬底l上，作为第一导电性薄膜，利用溅射法形成以 铝为主要成分的含有金属例如Ni的Al合金，例如AlNiNd。成膜条件 为压力为0.2~0.5Pa、 DC功率为1.0 ~ 2.5kW，如果以功率密度来说， 为0.17~0.43W/cm2、成膜温度在室温~ 180口左右的范围。形成150~ 300nm的膜厚。为了抑制与显影液的反应，也可以在AlNiNd上形成氮 化后的AlNiNdN层。也可以使用AlNiSi或AlNiMg等来代替AlNiNd。 并且，数据线14或偏置线15也可以使用相同的材料，在此情况下，生 产效率提高。此外，除了A1以外，作为低电阻金属材料，能够使用Cu 或Cu合金，在此情况下，也与A1同样地，能够以溅射法成膜。并且， 金属膜也可以形成叠层。
然后，在第一光刻步骤中，形成栅电极形状的抗蚀剂，在刻蚀步骤 中，例如，使用磷酸、硝酸、醋酸的混合酸对第一导电性薄膜进行构图， 形成栅电极2。此外，当将栅电极的剖面形状作成锥形形状时，能够降低后续的膜形成中的断线等不良。并且，对于刻蚀来说，列举了磷酸、 硝酸和醋酸的混合酸，但是，刻蚀液的种类不限于此。此外，也可以使
用干法刻蚀。在本实施方式中，在形成光电二极管时，成为栅电极2未 露出的结构，因此，作为栅电极2，能够使用耐损伤不那样强的铝或铜 作为主要成分的金属。因此，能够形成低电阻的布线，因此，能够形成 大型的光传感器。
然后，利用等离子体CVD法，以200~400nm的膜厚层叠栅极绝缘 膜3、以100~200nm的膜厚层叠a-Si:H(添加有氪原子的非晶硅)半导体 层4、以20- 50nm的膜厚层叠n+a-Si:H的欧姆接触层5。而且，光传感 器要求较高的电荷读取效率，要求驱动能力较高的晶体管，所以，可以 分为两步形成a-Si:H半导体层4，谋求晶体管的高性能化。作为此时的 成膜条件，对于第一层来说，以沉积速度(成膜速度)为50 200A/分 的低速率形成优质的膜，以300A/分以上的沉积速度将之后的剩余部分 进行成膜。此外，以成膜温度为250 350。C形成栅极绝缘膜3、 a-Si:H (添加有氢原子的非晶硅)半导体层4、 n+a-Si:H的欧姆接触层5。
然后，在第二光刻步骤中形成沟道形状的抗蚀剂，在刻蚀步骤中， 将半导体层4和欧姆接触层5构图为岛状，使形成沟道的部分残留。在 刻蚀中，应用使用了例如SF6和HC1的混合气体的等离子体来进行。而 且，当将沟道的剖面形状作成锥形形状时，能够降低后续的膜形成中的 断线等的不良。并且，作为刻蚀气体，列举了 SF6和HC1的混合气体， 但是，气体种类不限于此。
然后，形成第二导电性薄膜。例如，使用溅射法，形成Cr等高熔 点金属膜，由此，进行第二导电性薄膜的形成。形成50 300nm的膜厚。
然后，在第三光刻步骤中，形成与源电极和漏电极对应的抗蚀剂(未 图示)，在刻蚀步骤中，例如，使用硝酸铈铵和硝酸的混合酸，对第二 导电性薄膜进行构图，形成源电极6、漏电极7。之后，将所形成的电 极作为掩模，例如，应用使用了 SF6和HC1的混合气体的等离子体对欧 姆接触层5进行刻蚀，形成薄膜晶体管(TFT)。
至此的步骤中使用3个掩模，但是，在硅岛化和源电极6、漏电极 7以及欧姆接触层5的形成的第二、第三光刻步骤的形成中，也可以使 用以进行利用了灰色调掩模(gray tone mask)等处理步骤的1个掩模步 骤来形成的方法。此外，作为形成源电极6和漏电极7的刻蚀液，列举了硝酸铈铵和硝酸的混合酸，作为欧姆接触层5的刻蚀气体，列举了 SF6 和HC1的混合气体，但不限于此。并且，对在本实施方式中使用Cr的 情况进行了说明，但除了Cr以外，也可以是能够获得与Si的欧姆接触 的金属。图5(a)中示出该状态的剖面图。为了提高薄膜晶体管(TFT) 的特性，其后，在形成钝化膜8之前，进行使用了氢气的等离子体处理， 也可以使背沟道(back channel)側即半导体层4的表面粗糙。
然后，以等离子体CVD等方法形成第一钝化膜8，在第四光刻步骤 中，以抗蚀剂(未图示)形成取得漏电极7和进行P掺杂后的非晶硅膜 9的接触用的接触孔CH1。例如，使用CF4和02的混合气体的等离子体 刻蚀第一钝化膜8，进行构图。图5(b)示出该状态的剖面图。
作为第一钝化膜8,以膜厚为200~400nm形成介电常数较低的氧 化硅(Si02 )膜。对于氧化硅膜的成膜条件来说，SiH4流量为10 ~ 50sccm、 N20流量为200~500sccm、成膜压力为50Pa、 RF功率为50~200W, 若以功率密度来说为0.015 0.67W/cm、成膜温度为200 ~ 300。C。此夕卜， 对于刻蚀气体列举了 CF4和02的混合气体，但不限于此。并且，作为第 一钝化膜8，列举了氧化硅，但不限于此。也可以是SiN或SiON,此时， 在上述气体中添加氢气、氮气、NH3来形成。此外，在第四光刻步骤中， 利用配置在比漏电极7与二极管100连接的区域的边缘更靠外侧的掩 模，形成接触孔CH1的开口边缘。
然后，利用等离子体CVD法， 一次也不破坏真空地在同一成膜室 内依次形成用于形成光电二极管100的进行P掺杂后的非晶硅膜9、本 征非晶硅膜10、进行B掺杂后的非晶硅膜11。对于此时所得到的硅层 叠膜的各膜厚来说，进行P掺杂后的非晶硅膜9的膜厚为30~ 80nm、 本征非晶硅膜10的膜厚为0.5~2.(Him、进行B掺杂后的非晶硅膜11的 膜厚为30~ 80nm。对于本征非晶硅膜10来说，以如下条件下进行成膜 例如，SiH4流量为100~200sccm、 H2流量为100~300sccm、成膜压力 为100~ 300Pa、 RF功率为30 ~ 150W、以功率密度来说为0.01 ~ 0.05W/cm2、成膜温度为200~ 300°C。以分别在上述成膜条件的气体中 混合0.2~ 1.0%的PH3或B2H6后的成膜气体，形成掺杂P或B的硅。
也可以利用离子淋浴掺杂(ion shower doping)方法或离子注入方 法，向本征非晶硅膜10的上层部注入B，形成进行B掺杂后的非晶硅 膜ll。此外，在使用离子注入形成进行B掺杂后的非晶硅膜11的情况下，在其之前，也可以在本征非晶硅膜10的表面形成膜厚为5~40nm 的Si02膜。这是为了减轻注入B时的损伤。在此情况下，也可以在离 子注入后，利用BHF等除去Si02膜。
然后，利用例如使用了IZO、 ITZO、 ITSO的任意一种靶的溅射法， 形成非晶透明导电膜。成膜条件为0.3~0.6Pa、 DC功率为3 10kW、 以功率密度来说为0.65~2.3W/cm2、 Ar流量为50~ 150sccm、氧流量为 l-2sccm、成膜温度为从室温到180。C左右。形成非晶透明导电膜后， 在第五光刻步骤中，形成抗蚀剂(未图示)，例如使用硝酸进行刻蚀并 进行构图，形成透明电极12。图5 (c)示出该状态的剖面图。
此外，作为刻蚀液，列举了草酸，但不限于此。在本实施方式中， 作为透明电极12，使用含有IZO、 ITZO、 ITSO的任意一种的膜，因此， 能够在几乎不含有微小的晶粒的非结晶状态下，在下层的进行B掺杂后 的非晶硅膜11上进行成膜。因此，起到不产生刻蚀残渣这一效果。并 且，透明电极12也可以使用混合了上述材料的膜，也可以是层叠由各 材料构成的膜的结构，也可以层叠混合后的膜。
然后，在第六光刻步骤中，形成比透明电极12的图形大一圈并且 以与接触孔CH1的开口边缘相比为内侧的抗蚀剂图形，然后，使用例如 SF6和HC1的混合气体的等离子体，对非晶硅层即进行P掺杂后的非晶 硅膜9、本征非晶硅膜10、进行B掺杂后的非晶硅膜U这三层进行构 图。而且，作为刻蚀气体，列举了 SF6和HC1的混合气体，但不限于此。 由此，形成由三层层叠结构构成的光电二极管。图6(a)中示出该状态 的剖面图。
由进行P掺杂后的非晶硅膜9、本征非晶硅膜10、进行B掺杂后的 非晶硅膜11这三层构成的光电二极管与接触孔CH1的开口边缘相比形 成在内侧。因此，与漏电极7的图形端部相比也形成在内側。因此，光 电二极管未跨过接触孔CH1的开口边缘或漏电极7的图形端部，所以， 能够抑制由台阶差引起的漏电流的增大。即，消除台阶差部的Si成膜的 不均匀的生长，并且，可防止由台阶差所导致的膜应力的发生，构成光 电二极管的Si层成为均匀的膜质，可抑制由开口边缘的台阶差所引起的 漏电流的增大。
然后，在形成用于保护光电二极管的第二钝化膜13之后，在第七 光刻步骤中，形成与对源电极6和数据布线14进行连接的接触孔CH2、以及对光电二极管的透明电极12和偏置线15进行连接的接触孔CH3 相对应的抗蚀剂图形(未图示)，应用使用了 CF4和Ar的混合气体的 等离子体对接触孔进行构图。此时，也可以对连接栅极布线的端部20
和导电图形21的接触孔CH4或接触孔CH6进行开口。
对于第二钝化膜13来说，为了使附加到数据布线14和偏置线15 的附加电容减小，以0.5~ 1.5pm的膜厚形成介电常数较低的氧化硅膜。 氧化硅膜的成膜条件为S识4流量为10~50sccm、 N20流量为200 ~ 500sccm、成膜压力为50Pa、 RF功率为50 ~ 200W、以功率密度来说为 0.015 ~0. 67W/cm2、成膜温度为200~ 300'C。而且，作为第二钝化膜 13的材料，列举了氧化硅膜，但不限于此。也可以是SiN等。此外，在 接触孔的开口时，当以其剖面为锥形形状的方式来进行加工时，上层的 覆盖性提高，能够防止断线等。
此外，在本实施方式中，记栽了形成第二钝化膜13之后对接触孔 CH2、 CH3进行开口的制造方法，但是，不一定限定于此。例如，也可 以对接触孔CH1进行开口时，同时预先在相当于接触孔CH2或接触孔 CH4、 CH6的位置进行开口。此时，能够除去第一钝化膜8，因此，起 到能够缩短形成第二钝化膜13后的开口的刻蚀时间的效果。
然后，为了形成数据线14、偏置线15以及遮光层16，形成第三导 电性薄膜。作为第三导电性薄膜，以膜厚为0.5~ 1.5pm形成含有电阻较 低、耐热性优良并且与透明导电膜的接触特性优良的Ni的Al合金，例 如AlNiNd。数据线14以及偏置线15可以是AlNiNd单层，也可以是 AlNiNd与Mo或Mo合金、或者Cr等高熔点金属的叠层，此外，为了 抑制与显影液的反应，可以在AlNiNd的表面形成氮化后的AlNiNdN。 例如，利用溅射法，以基底为Mo合金膜，在其上连续形成AlNiNd膜。 成膜条件为压力0.2 0.5Pa、 DC功率1.0 ~ 2.5kW、以功率密度来说 为0.17~0.43W/cm2、成膜温度为室温到18(TC左右的范围。
然后，在第八光刻步骤中，形成与数据线14、偏置线15以及遮光 层16对应的抗蚀剂，在AlNiNd和Mo的层叠膜的情况下，例如，使用 磷酸、硝酸、醋酸的混合酸进行构图。图6(b)中示出该状态.的剖面图。 而且，作为刻蚀液，列举了磷酸、硝酸和醋酸的混合酸，但刻蚀液的种 类不限于此。此处，数据线14通过CH2与源电极6连接，偏置线15 通过CH3与透明电极12连接。作为偏置线15,如前所述，最下层使用含有Ni的Al合金、或者高熔点金属，因此，与下层的透明电极12之 间的接触电阻较低，能够得到良好的连接。
然后，为了保护数据线14及偏置线15,形成第三钝化膜17、第四 钝化膜18。例如，第三钝化膜17使用SiN,第四钝化膜18使用平坦化 膜。
在第九光刻步骤中，以抗蚀剂形成取得与端子的连接用的接触孔 CH5或CH7，使用CF4和02的混合气体的等离子体进行构图。作为刻 蚀气体，列举了 CF4和02的混合气体，但不限于此。而且，作为笫四钝 化膜18,使用具有感光性的平坦化膜，由此，也可以利用咏光和显影处 理进行第九光刻步骤中的第四钝化膜18的构图。
然后，形成成为端子引出电极22的导电膜。对于电极材料来说， 为了确保可靠性，例如，形成非晶ITO等透明导电膜。然后，在第10 光刻步骤中形成端子形状的抗蚀剂，例如，使用草酸进行刻蚀，形成端 子引出电极22。之后，利用退火使ITO结晶。此处，对于端子引出电极 22来说，如图3、 4所示，通过接触孔CH5或CH7与导电图形21或布 线的端部24连接。
而且，在本实施方式的说明中，对于接触孔CH1的开口边缘来说， 如图1或图5(b)所示，成为由漏电极7的图形端部包围的配置。但是， 其大小关系相反也可以。在图7、图8中分别示出这样形成的TFT阵列 衬底200的平面图和剖面图。图8是图7中以A-A示出的位置的剖面图。
在图7、图8中，成为接触孔CH1的开口边缘包含漏电极7的配置。 在此种情况下，包括进行P掺杂后的非晶硅膜9、本征非晶硅膜IO、进 行B掺杂后的非晶硅膜11的光电二极管以未跨过由接触孔CH1或漏电 极7所导致的台阶差部的方式形成，因此，同样地能够得到本发明的效 果。关于制造方法，除了对接触孔CH1进行开口时的掩模尺寸以外，与 已经说明的内容几乎重复，因此省略，但是，对于接触孔CH1开口时的 刻蚀来说，优选在具有与基底的栅极绝缘膜3的选择性的刻蚀条件下进 行。
实施方式2
在本实施方式l中，存在如下情况形成对成为光电二极管100的 下部电极的漏电极7和非晶硅膜9进行连接的接触孔CH1时，根据刻蚀 条件，刻蚀气体的成分形成聚合物，再次附着在漏电极7上。在这样的状态下，在形成构成光电二极管的进行P掺杂后的非晶硅膜9、本征非 晶硅膜10、进行B掺杂后的非晶硅膜11时，与漏电极7的粘合性恶化， 有时非晶硅膜的膜会产生剥离。
在本实施方式2中，以下，基于图9、图10，对抑制光电二极管100 的漏电流并且防止非晶硅膜的膜剥离的实施方式进行说明。图9是示出 本实施方式的光传感器所具有的TFT阵列衬底200的平面图。图10是 图9中以A-A表示的位置的剖面图。而且，为了明确，在图9中，以虛 线表示接触孔CH1。
在本实施方式2中，由图9、 IO可知，其特征在于，以覆盖接触孔 CH1的方式形成光电二极管100的下部电极25，光电二极管100以与下 部电极25连接的方式形成在其上部。即，光电二极管100通过下部电 极25与漏电极7连接。并且，具有如下特征以在接触孔CH1开口边 缘附近，不跨过下部电极25覆盖钝化膜8的区域(图IO中的虛线的区 域26)的方式配置光电二极管100。因此，与实施方式l相同地，构成 光电二极管IOO的非晶硅层叠膜不存在跨越台阶差的区域，因此，能够 形成漏电流较少的良好的光电二极管100。
然后，对制造方法进行说明。利用第四光刻步骤形成接触孔CH1 之前，以与实施方式1相同的制造方法形成，因此，省略说明。在本实 施方式2中，形成接触孔CH1之后，形成成为光电二极管100的下部电 极25的第四导电性薄膜。例如，使用溅射法形成Cr等高熔点金属膜， 由此，形成第四导电性薄膜。
然后，在光刻步骤中，以覆盖接触孔CH1的方式形成光电二极管的 下部电极25，然后，形成进行P掺杂后的非晶硅膜9、本征非晶硅膜10、 进行B掺杂后的非晶硅膜11。形成接触孔CH1之后形成下部电极25， 在下部电极25的表面难以残留表面污染，与非晶硅层叠膜的粘合力较 好，因此，能够防止膜剥离。而且，存在在漏电极7和下部电极25的 界面残留由刻蚀气体所导致的聚合物而污染界面的情况，但是，从与光 电二极管的接触电阻来看时，漏电极7与下部电极25的接触电阻的增 大是微小的，不存在问题。
关于形成非晶硅层叠膜以后的制造方法，以与实施方式1相同的方 法来形成，因此省略，但是，如上所述，在本实施方式2中，具有如下 特征以在接触孔CH1开口边缘附近，不跨过下部电极25覆盖钝化膜8的区域(图10中的虚线的区域26)的方式配置光电二极管100。因此， 与实施方式1相同地，构成光电二极管100的非晶硅层叠膜上不存在跨 越台阶差的区域，因此能够形成漏电流较少的良好的光电二极管100。 并且，形成下部电极25，在其上部形成光电二极管100,由此，能够防 止对接触孔CH1进行开口时所附着的聚合物引起的非晶硅膜的剥离。 实施方式3
在实施方式2中，以完全覆盖接触孔CH1的方式形成下部电极25 的图形端部。其存在以下背景。即，当下部电极25比接触孔CH1小时， 在对下部电极25进行加工时，基底的漏电极7露出，因此，在漏电极7 与下部电极25没有刻蚀选择性的情况下，基底的漏电极7也被刻蚀。 特别是，在漏电极7的连接部7a发生的情况下，引起薄膜晶体管和光 电二极管100的断线。因此，作为下部电极25的材料，要求与漏电极7 的选择性，存在选择的宽度变窄这一问题，因此，通常将下部电极25 形成得比接触孔CH1大。即，下部电极25以覆盖接触孔CH1的方式形 成。
但是，当将下部电极25形成得过大时，与数椐布线14接近，布线 间的电容增大，因此，为了使布线间电容降低，优选将下部电极25作 成小型。与其相伴，需要使光电二极管100的面积也缩小，但是，关系 到光传感器的灵敏度下降，因此这是困难的。因此，在如上所述的状况 下，以尽量与成为接触孔CH1的边缘开口部接近的方式形成下部电极 25。此处，在产生图形的对准偏离的情况下，产生下部电极25的图形 端部进入接触孔CH1的内侧的状况。在该种情况下，也产生先前所述的 下部电极25的材料的选择性这一问题。本实施方式3用于解决这样的 问题。
图11、图12中分别示出本实施方式3的TFT阵列衬底200的平面 图和剖面图。图12是图11中以A-A示出的位置的剖面图。在图12中， 在接触孔CH1开口边缘附近，作为下部电极25覆盖钝化膜8的区域， 除了实施方式2所示的区域26,同时示出区域27。本实施方式3的特 征在于，在区域26,下部电极25和钝化膜8重叠的区域、即重叠量W1 比区域27的下部电极25和钝化膜8重叠的重叠量W2大。
如图11所示，区域26是与TFT和光电二极管100的连接部分7a 对应的区域。因此，对图12的重叠量的大小关系改变说法时，可以说在本实施方式3所示的TFT阵列衬底200中，连接部7a的重叠量Wl 以比连接部7a以外的区域的重叠量W2大的方式形成。因此，能够将与 数据布线14的电容的增大抑制为最小限度，在进行制造时，例如，在 产生对准偏离等不良的情况下，也起到难以产生连接部7a的断线这一 效果。特别是，例如在为了提高生产能力而使下部电极25为与漏电极7 相同的材料的情况下，或者在刻蚀时不得不使用不能取得充分的选择比 的电极材料的情况下，效果较好。而且，关于本实施方式3的TFT阵列 衬底200的制造方法，仅下部电极25和接触孔CH1的构图步骤中的掩 模图形与实施方式2不同，因此省略说明。
此外，在本实施方式3中，包括进行P掺杂后的非晶硅膜9、本征 非晶硅膜10、进行B掺杂后的非晶硅膜11的光电二极管以未跨过由接 触孔CH1或漏电极7、下部电极25所导致的台阶差部的方式形成，因 此，同样地也能够得到实施方式1的效果。此外，与实施方式2相同地， 能够得到防止进行P掺杂后的非晶硅膜9、本征非晶硅膜IO、进行B掺 杂后的非晶硅膜11成膜时的膜浮起的效果。
实施方式4
在实施方式3中，对如下方式进行了说明例如，为了防止产生对 准错误时所产生的连接部分7a的断线，与连接部分7a以外的区域相比， 使连接部分7a的重叠量增大。与实施方式3相比较，本实施方式4的 特征在于在连接部分7a以外的区域，下部电极25的图形端部包括位 于比接触孔CH1更靠近内側的部位。根据该结构，起到能够进一步降低 数据布线14之间的电容的效果。
在图13、图14中分别示出本实施方式4的TFT阵列衬底200的平 面图和剖面图。图14是图13中以A-A示出的位置的剖面图。在图13 中，在连接部分7a以外的全部区域，下部电极25的图形端部与接触孔 CH1相比位于内側，但是，当然不限于该方式。
即，在连接部分7a以外的区域，部分地使接触孔CH1和下部电极 25的大小关系混合存在，也可以使下部电极25和钝化膜8重叠的区域 和不重叠的区域混合存在。例如，也可以仅在与数据布线14这样的布 线接近的区域，以将下部电极25的图形端部位于接触孔CH1内的方式 配置。而且，关于制造方法，仅下部电极25和接触孔CH1的构图步骤 中的掩模图形与实施方式2不同，因此省略说明，但是，如先前所述，下部电极25的刻蚀加工时，漏电极7露出，因此，作为下部电极25, 优选使用与漏电极7存在刻蚀选择性的材料。
并且，在本实施方式的说明中，成为由漏电极7的图形端部包围接 触孔CH1的开口边缘的配置。但是，即使其大小关系相反也没有关系。 在图15、图16中分别示出这样形成的TFT阵列衬底200的平面图和剖 面图。图16是图15中以A-A示出的位置的剖面图。在图15中，成为 接触孔CH1的开口边缘包含漏电极7的配置。此外，对于下部电极25 来说，成为与漏电极7相同尺寸或者包含在内的配置。在此种情况下， 包括进行P掺杂后的非晶硅膜9、本征非晶硅膜IO、进行B掺杂后的非 晶硅膜ll的光电二极管100，以不跨过由接触孔CH1或漏电极7或下 部电极25所导致的台阶差部的方式形成，因此同样地可以得到本发明 的效果。此外，能够得到防止进行P掺杂后的非晶硅膜9、本征非晶硅 膜10、进行B掺杂后的非晶硅膜U成膜时的膜浮起的效果。关于制造 方法，对接触孔CH1进行开口时的掩模尺寸以外，与已经说明的内容几 乎重复，因此省略说明，但是，优选在具有与基底的栅极绝缘膜3的选 择性的刻蚀条件下进行对接触孔CH1开口时的刻蚀。
实施方式5
为了得到漏电流较少的良好的光电二极管，在实施方式l中，成为 光电二极管包含在接触孔CH1的开口边缘内和漏电极7内的配置。此夕卜， 在实施方式2~4中，成为光电二极管100包含在下部电极25内的配置， 但是，以在接触孔CH1的开口边缘内的配置为前提。但是，如上所述， 为了配置光电二极管，在光刻步骤中，至少需要考虑接触孔CH1和漏电 极7的对准容限、接触孔CH1和光电二极管的对准容限这两种的对准容 限、和接触孔CH1、漏电极7、光电二极管IOO这三种的完成偏差来进 行设计，因此也存在光电二极管的面积减少而带来开口率下降的情况。
以下，根据图17、图18对能够抑制光电二极管的漏电流并且不使 开口率下降、防止非晶硅膜的膜剥离的实施方式进行说明。图17示出 本实施方式的光传感器所具有的TFT阵列衬底200的平面图。图18是 图17中以A-A示出的位置的剖面图。
关于制造方法，除了漏电极7的形成、接触孔CH1的开口位置、形 成下部电极25时的掩才莫尺寸以外，以与实施方式2相同的方法来形成， 因此省略说明。在图17中，其特征在于，不包含形成光电二极管100的非晶硅层叠膜，漏电极7和下部电极25的接触孔CH1形成在与光电 二极管不同位置上。此外，构成光电二极管100的非晶硅层叠膜以包含 在下部电极25的方式配置，由于不存在跨越由漏电极7或接触孔CH1 或下部电极25所形成的台阶差部的区域，因此，能够形成漏电流较少 的良好的光电二极管。在上述的配置中，在光电二极管100的光刻步骤 中，仅确保光电二极管100和下部电极25的对准容限即可，与实施方 式1或实施方式2相比，能够使对准容限较小，能够提高开口率。此外， 在下部电极25上层叠非晶硅膜，因此也可以防止非晶硅膜的膜剥离。
此外，本实施例的TFT对使用了非晶硅的反交错型的沟道刻蚀型进 行了记载，但也可以应用使用了多晶硅TFT或结晶硅的MOS，并且也 可以组合具有开关功能的元件和光电二极管。
使用如上所述而获得的阵列衬底，利用公知方法，也能够制造如图 20所示的X射线摄像装置等光传感器。虽未图示，但是，在图2所示 的第四钝化膜18或者其上层，例如，利用蒸镀形成由Csl构成的将X 射线转换为可见光的闪烁器，如图19所示，对具有低噪声放大器和A/D 转换器等数字板、驱动TFT的驱动板以及读取电荷的读取板进行连接， 可制造X射线摄像装置。
权利要求
1.一种光传感器，具有矩阵状地配置有光电二极管和薄膜晶体管的有源矩阵型的TFT阵列衬底，其特征在于，所述薄膜晶体管具有具有栅电极的多条栅极布线；隔着栅极绝缘膜设置在所述栅电极上的半导体层；与所述半导体层连接的源电极以及漏电极，所述TFT阵列衬底具有钝化膜，设置在所述薄膜晶体管、所述源电极和所述漏电极的上部；在所述钝化膜上开口的接触孔；光电二极管，通过所述接触孔与所述漏电极连接，所述光电二极管以如下方式形成，即，比所述接触孔的开口边缘更靠近内侧并且比所述漏电极的图形更靠近内侧，所述光电二极管的形成区域的下层平坦。
2. 如权利要求l的光传感器，其特征在于，还具有以通过所述接触孔与所述漏电极连接的方式形成的下部电极，所述光电二极管以通过所述下部电极与所述漏电极连接的方式形成。
3. 如权利要求2的光传感器，其特征在于， 所述下部电极以覆盖所述接触孔的开口边缘的方式形成。
4. 如权利要求2的光传感器，其特征在于，所述漏电极具有位于所述半导体层上的区域和形成所述光电二极 管的区域之间并连接这两个区域的连接部分，在所述连接部分，所述下部电极覆盖所述接触孔的重叠量比在所述 连接部分以外所述下部电极覆盖所迷接触孔的重叠量大。
5. 如权利要求2的光传感器，其特征在于，所述漏电极具有位于所述半导体层上的区域和形成所述光电二极 管的区域之间并连接这两个区域的连接部分，在所述连接部分以外的区 域，包括所述下部电极比所述接触孔的开口边缘更靠近内侧的部位。
6. 如权利要求1的光传感器，其特征在于， 在形成所述光电二极管的区域不存在台阶差.。
7. 如权利要求1的光传感器，其特征在于， 形成所述栅电极的金属包含将铝或者铜作为主要成分的金属。
8. 如权利要求7的光传感器，其特征在于，所述将铝作为主要成分的金属是AlNiNd、 AlNiSi、 AlNiMg的任意 一种。
9. 如权利要求1的光传感器，其特征在于， 在所迷钝化膜的上层形成闪烁器，至少连接有具有低噪声放大器和A/D转换器的数字板、对所述薄膜 晶体管进行驱动的驱动板以及读取电荷的读取板。
10. 如权利要求9的光传感器，其特征在于， 具有如下功能，即，利用所述闪烁器将X射线转换为可见光，从而进行X射线摄像显示。
11. 一种光传感器，具有矩阵状地配置有光电二极管和薄膜晶体管 的有源矩阵型的TFT阵列衬底，其特征在于，所述薄膜晶体管具有具有栅电极的多条栅极布线；隔着栅极绝缘 膜设置在所述栅电极上的半导体层；与所述半导体层连接的源电极以及 漏电极，所述TFT阵列衬底，具有钝化膜，设置在所述薄膜晶体管、所述 源电极和所述漏电极的上部；在所述钝化膜上开口的接触孔;下部电极， 以通过所述接触孔与所述漏极连接方式形成；光电二极管，以通过所述 下部电极与所述漏极连接的方式形成，所述接触孔形成在与所述光电二极管不同的位置。
12. 如权利要求U的光传感器，其特征在于， 形成所述栅电极的金属包括将铝或铜作为主要成分的金属。
13. 如权利要求12的光传感器，其特征在于， 所述将铝作为主要成分的金属是AlNiNd、 AlNiSi、 AlNiMg中的任意一种。
14. 如权利要求11的光传感器，其特征在于， 在所述钝化膜的上层形成闪烁器，至少连接有具有低噪声放大器和A/D转换器的数字板、对所述薄膜 晶体管进行驱动的驱动板以及读取电荷的读取板。
15. 如权利要求14的光传感器，其特征在于， 具有如下功能，即，利用所述闪烁器将X射线转换为可见光，从而进行X射线摄像显示。
全文摘要
本发明提供一种光传感器。为了提高在X射线摄像显示装置等中所使用的光传感器的输出性能，需要增加在一个传感器结构要素的面积中光电二极管的面积所占的比例。因此，跨过接触孔的开口边缘形成光电二极管，但是，判明依赖于边缘长度的漏电流增大。由于漏电流使光传感器的灵敏度下降，因此漏电流的控制不可缺少。本发明提供一种具有在漏电极(7)上形成的接触孔(CH1)的开口边缘包含光电二极管(100)的边缘的配置关系的光传感器的阵列衬底。
文档编号G01T1/20GK101308856SQ20081009712
公开日2008年11月19日 申请日期2008年5月14日 优先权日2007年5月14日
发明者宫山隆, 村井博之, 林正美 申请人:三菱电机株式会社