平面檢測型固體攝像裝置的製作方法
2023-07-07 09:28:36
專利名稱：平面檢測型固體攝像裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及例如醫療用X射線診斷裝置等使用的將光電變換像素排列成矩陣狀的平面檢測型的固體攝像裝置。
背景技術：
近年來，為了迅速而可靠地進行治療，正在向將患者的醫療數據實現資料庫化的方向前進。對X射線攝影的圖像數據也有實現資料庫化的要求，迫切希望實現X射線攝影圖像的數位化。但是，在先有的醫療用X射線診斷裝置中，是使用銀鹽膠捲進行攝影的，所以，為了使其實現數位化，在將拍攝的膠捲顯影之後，必須再次用掃描儀等掃描變換為電信號，進行數字處理，需要一定的處理手續和時間。因此，近年來，使用約1英寸的CCD(電荷耦合器件)攝像裝置，直接使圖像實現數位化的方式已實用化了。
然而，例如在拍攝作為被檢測體的肺時，進行拍攝所需要的區域約為40cm×40cm，所以，需要用於將該區域全體的光集聚到CCD攝像裝置上的光學裝置，從而裝置的大型化將成為問題。作為解決該問題的方式，已提案了平面檢測型的固體攝像裝置。作為該裝置的一例，有稱為X射線平面檢測器的X射線攝像裝置(例如，參照專利文獻1)。
上述平面檢測型的固體攝像裝置的特徵在於光電變換像素的控制元件使用a-SiTFT(非晶矽薄膜電晶體)。下面，簡單說明該裝置的結構。
該裝置使用了由玻璃材料構成的平面基板。在該基板上，利用氧化矽膜形成絕緣層，在該絕緣層上，由電容元件、TFT、X射線電荷變換膜構成的光電變換像素形成矩陣狀。此外，形成用於將開關控制信號供給排列在行方向的各像素的TFT的掃描線的配線圖形和用於順續傳送從排列在列方向的各像素讀出的累積電荷的信號線的配線圖形。該基板稱為TFT陣列基板。
在上述結構的裝置中，各像素中通過電容線將偏壓加到電容元件形成部上，使由X射線電荷變換膜發生的電荷累積在電容元件上。通過按行單位形成的掃描線順序將各像素的TFT進行開關驅動，將像素電容的累積電荷順序導出到按列單位形成的信號線上。將導出到各信號線上的各像素的累積電荷放大，並數字輸出。這樣，便可得到全像素的圖像數據。
在上述TFT陣列基板中，在掃描線、信號線、電容線的各終端，形成用於與在該基板之外另外準備的驅動電路、放大電路、電源電路等電路裝置連接的端子。這些端子分別按指定個數單位集中(將各端子稱為PAD，將端子群(PAD的集合)稱為PAD群)，以例如端子寬度60μm、端子間距100μm的高密度配置。
各端子與電路裝置的連接，使用稱為TAB(載帶自動鍵合)連接的方法。TAB連接是通過利用熱硬化型的各向異性導電粘接薄膜(ACFAnisotropic Conductive Film)將TFT陣列基板上的PAD區域與裝配了稱為載帶封裝(TCPTape Carrier Package)的電路裝置的撓性基板(以下，稱為TCP)側的焊盤(PAD)區域進行熱壓處理而實現高密度配置的端子間電氣連接的方法。
TFT陣列基板的價格非常貴，在發生與TCP的連接錯誤時，則要求進行修復處理。這時的修複方法是將熱固定的TCP從TFT陣列基板上剝離，在利用溶劑等將固定在表面上的ACF剝離之後，再次通過ACF將基板與TCP進行熱壓處理。因此，在先有的裝置中，包含端子形成部分的配線圖形全體用在進行TCP的剝離時和ACF的剝離時難以從基板上剝離的材料例如電容線使用的MoW形成。另外，在端子形成區域上，作為保護層，疊層氧化銦錫(ITOindium tin oxide)等透明導電膜。
然而，對上述平面檢測型的固體攝像裝置，要求高精細的圖像和降低圖像噪音。為了滿足該要求，成為圖像噪音的原因的信號線必須低電阻化以及降低對信號線的寄生電容。要降低信號線的寄生電容，最好使與信號線正交的掃描線的線寬變細，作為滿足指定的驅動速度並且使掃描線寬細化的方法，可以使用低電阻的材料。為了實現掃描線和信號線的低電阻化，最好使用例如鋁合金。
但是，鋁合金等材料與氧化矽膜的結合度弱。由於在形成掃描線、信號線的配線圖形的終端形成了TAB連接用的端子，所以，配線圖形的材料使用鋁合金時，在剝離ACF時將剝離到配線層。因此，從修復的容易性和改善攝像裝置特性的角度考慮，要求新的TFT陣列基板的端子結構。
在專利文獻2中，提示了對排列成矩陣狀的元件的配線材料使用鋁合金的技術。該文獻中提示了以下的技術。
為了實現伴隨高密度化的掃描驅動速度的高速化，使用鋁合金形成對各發光顯示元件的掃描線和信號線的配線圖形。配線圖形的終端採用與外部電路裝置連接的端子形狀。除了端子部分，將全體進行密封封裝。這時，端子部分露出鋁合金時，將會由於氧化而被腐蝕，所以，端子部分用鉬等材料形成的保護膜進行覆蓋。
上述文獻所示的技術，由於涉及發光顯示器，技術領域與本發明的平面型固體攝像裝置不同。假如用上述文獻所示的端子部分進行TAB連接，在剝離ACF時，由於端子部分是鋁合金，所以，將剝離到配線層。這樣，在上述文獻的技術中，顯然不能實現同時滿足修復的容易性和改善特性的本發明的目的。
專利文獻1USP4689487號公報專利文獻2特開2000-243558號公報發明內容如上所述，在先有的平面檢測型的固體攝像裝置中，特別是圖像噪音是很大的問題，強烈要求降低圖像噪音，因此，最好實現配線圖形的低電阻化，但是，由於端子結構的制約，難於使用低電阻的材料。
本發明的目的旨在提供利用配線圖形的低電阻化提高動作速度、實現降低圖像噪音並且具有可以簡單地進行與外部電路裝置的修復作業的端子結構的平面檢測型固體攝像裝置。
為了解決上述問題，本發明的平面檢測型固體攝像裝置的特徵在於具有平面基板、在上述平面基板上形成的用於將入射光或入射放射線變換為電荷而進行累積的多個變換像素、包括將控制信號供給上述變換像素的第1配線圖形群和傳送從上述變換像素讀出的電荷的第2配線群的陣列結構體、在上述平面基板上形成的包括與上述第1和第2配線圖形群中的某一個配線圖形的終端連接的TAB(TapeAutomted Bonding)連接用端子圖形的端子結構體，上述端子圖形使用與TAB的結合度比上述配線圖形的材料高的第1材料，上述配線圖形使用電阻比上述第1材料低的第2材料。
按照本發明的結構，可以使信號線或掃描線或者兩種材料的選擇實現最佳化，從而可以實現低電阻化，這樣，便可降低攝像裝置的噪音，從而可以改善驅動速度。並且，端子結構可以與以往相同，所以，修復的容易性也很優異。
圖1是表示作為本發明的平面檢測型的固體攝像裝置的1個實施例的X射線平面檢測器的概略結構的電路圖。
圖2是表示上述X射線平面檢測器的TFT陣列中的1個像素的概略結構的圖形配線圖和剖面圖。
圖3是表示上述X射線平面檢測器的TAB連接結構的斜視圖和剖面圖。
圖4是表示作為本發明實施例1的上述X射線平面檢測器的TFT陣列基板中的端子形成部分的結構的剖面圖。
圖5是表示作為本發明實施例2的上述X射線平面檢測器的TFT陣列基板中的端子形成部分的結構的圖形配線圖和剖面圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細說明本發明的實施例。
圖1是表示作為本發明的平面檢測型的固體攝像裝置的實施例的X射線平面檢測器(X射線攝像裝置)的概略結構的電路圖。在圖1中，100是安裝攝像部的基板。構成攝像部的2000×2000個放射線-電荷變換像素ei，j(i＝1～2000，j＝1～2000)排列成矩陣狀。變換像素ei，j分別由a-SiTFT101、X射線電荷變換膜102和電容元件103構成(以下，將該像素形成區域稱為TFT陣列)。在TFT陣列上，按行單位設置掃描線105，按列單位設置信號線106。
偏壓通過端子TA1～TA2000由電源電路104加到上述X射線電荷變換膜102和電容元件103上。上述a-SiTFT101的柵極與掃描線105連接、漏極與信號線106連接，源極與X射線電荷變換膜102和電容元件103的像素電極連接。
上述掃描線105的終端通過端子TB1～TB2000與掃描線驅動用的移位寄存器107連接。上述信號線106的終端通過端子TC1～TC2000與信號檢測用的放大器108連接。上述a-SiTFT101由移位寄存器107的通/斷控制信號進行開關控制，根據導通信號將像素電極與信號線106連接。
在上述結構的X射線平面檢測器中，光(X射線)入射時，在各X射線電荷變換膜102上發生電荷。該電荷累積在電容元件103上。移位寄存器107使驅動電流從j＝1～j＝2000順序流過按行單位設置的掃描線105。這時，與各掃描線105連接的所有的a-SiTFT101同時導通，在像素電容103上累積的電荷導出到信號線106上。因此，電容元件103的累積電荷從j＝1的像素按排列順序導出到信號線106上，向放大器108傳送。隨入射到X射線電荷變換膜102上的光的量而發生的電荷量不同，所以，放大器108的輸出振幅按像素單位而變化。通過將放大器108的輸出信號進行A/D變換，可以直接成為數字圖像。
如上所述，在各像素的控制元件使用a-SiTFT的X射線平面檢測器中，除了將入射的X射線用螢光體變換為可見光並將變換後的光用各像素的電荷變換膜變換為電荷的間接變換方式外，還有將入射到像素上的X射線直接變換為電荷的直接變換方式。在直接變換方式的X射線平面檢測器和間接變換方式的X射線平面檢測器中，電荷變換膜的種類不同。作為直接變換方式的電荷變換膜，可以使用a-Se、a-Te、PbI2、HgI2等。
這裡，上述X射線平面檢測器的TFT陣列中的1個像素的概略結構示於圖2。圖2(a)是表示其平面結構的圖形圖，圖2(b)是圖2(a)的A-A的剖面圖。關於該TFT陣列的1個像素的具體的結構已在特開平11-274446號公報中詳細說明了，所以，這裡僅簡單地說明。
在圖2(a)和圖2(b)中，在玻璃基板201上，形成由MoW構成的電容線(包含電容元件區域)202，在其上層形成由氧化矽膜(SiOX)構成的第1絕緣層203。但是，關於電壓供給線(圖中未示出)的接觸部等，除去了絕緣層203。在第1絕緣層203上，形成讀出用a-SiTFT的柵極204和掃描線205，進而同時也形成圖中未示出的引出用端子。在它們的上層，形成由氧化矽膜(SiOX)構成的柵極絕緣用的第2絕緣層206。但是，關於引出用端子部分等，除去了第2絕緣層206。
在第2絕緣層206上，在除去了讀出用a-SiTFT的像素內形成由ITO膜構成的像素電極207。在讀出用a-SiTFT的形成部分，在第2絕緣層206的上層形成由a-Si膜構成的溝道形成層208、蝕刻阻擋層用的SiNX膜209、源極211和漏極212。在源極211和漏極212的形成工序的同時，形成上述像素電極207、信號線213、引出用焊盤(圖中未示出)、電壓供給線(圖中未示出)等。此外，在上層側，形成鈍化膜、X射線電荷變換膜和上部電極等，但是，在圖中省略了。
在本例中，通過將電容線202與信號線213平行地配置，可以降低電容線202引起的雜散電容，抑制信號線213與電容線交叉而引起的耦合的影響，從而可以降低信號線213發生的噪音。
從上述掃描線、信號線、電容線分別引出的端子群(焊盤)通過TAB連接法分別與對應的電路裝置連接。圖3(a)和圖3(b)表示其具體例。
在圖3(a)中，301是TFT陣列基板，在該陣列形成面上，排列著大量的從TFT陣列區域引出的端子群構成的焊盤(以下，稱為焊盤區域A)。另外，302是TCP，在其背面端部，形成以與基板301側的焊盤區域A中各端子寬、端子間間距相同的寬度、間距排列的焊盤區域B。
將TFT陣列基板301側的焊盤區域A與TCP302側的焊盤區域B連接時，如圖3(b)所示的那樣，將ACF303夾在中間使各端子a-b間相對配置，並施加熱和壓力。ACF303是將導電粒子混入粘接材料中而形成的，通過熱壓接，使相鄰的端子間部分的導電粒子相互連結，這樣，就完成了高密度配置的端子間的電氣連接。
實施例1.
下面，就上述結構的X射線平面檢測器說明作為本發明實施例1的端子形成部分的結構。
圖4是表示從上述掃描線引出的端子形成部分的結構的剖面圖。在圖4中，對於與圖2(b)相同的部分標以相同的符號。
在圖4中，在玻璃基板201上形成由SiOX構成的第1絕緣層203，由鋁或鋁合金構成的掃描線205設置在其上。並且，層疊由鉬合金構成的端子圖形216，使其一部分與掃描線終端部分重疊。再在其上，除去端子形成部分，形成由SiOX構成的第2絕緣層206、由SiNX構成的鈍化膜(保護層)214，在端子形成部分，形成ITO膜215。該結構可以用相同的處理工序實現，所以，對於在信號線和電容線的各終端形成的端子也一樣。
如前所述，在上述掃描線、信號線、電容線的各終端形成的端子分別按指定個數單位集中地高密度配置，各端子與電路裝置的對應的端子的連接使用TAB連接法，在發生了端子連接錯誤時，採用在剝離後再次進行TAB連接的修複方法。因此，限定端子形成材料，在剝離TCP時和剝離ACF時端子形成膜不會從TFT陣列基板上被剝離。
另一方面，從提高掃描驅動速度和降低信號線電阻引起的圖像噪音的目的考慮，掃描線和信號線最好使用例如鋁或鋁合金。但是，鋁合金等低電阻材料與氧化矽膜的結合度弱。
因此，在本實施例中，形成掃描線和信號線的配線圖形的材料使用鋁或鋁合金，形成端子圖形的材料使用與氧化矽膜的結合度比鋁或鋁合金高的鉬合金，在該端子圖形上層疊ITO膜，用以實現TCP剝離時和ACF剝離時的保護和增加強度。作為鉬合金，可以利用與電容線相同的材料即MoW。
在先有的TFT陣列X射線平面檢測器中，由於掃描線的電阻的影響，TFT驅動速度有限制，此外，由於信號線電阻的影響，圖像噪音大，並且由於端子製造的制約，難於使用低電阻的材料，但是，按照上述實施例的端子結構，通過掃描線和信號線的低電阻化，可以提高動作速度、降低圖像噪音，並且可以簡便地進行與外部電路裝置的修復作業。
實施例2.
圖5(a)和圖5(b)作為本發明的實施例2，表示上述TFT陣列基板的端子形成部分的結構，圖5(a)是表示其平面結構的圖形配線圖，圖5(b)是圖5(a)的端子形成部分的B-B』剖面圖。在圖5(a)和圖5(b)中，對於與圖2(a)和圖2(b)相同的部分標以相同的符號，這裡，僅說明不同的部分。
在本實施例中，特別應注意的是，掃描線和信號線使用電阻比MoW低的鋁合金，端子形成部分使用與氧化矽膜的結合度高的MoW。
圖5(a)的B-B』部分是掃描線終端的端子形成部。在該端子形成部的B-B』部分，如圖5(b)所示，在玻璃基板201上的端子形成部分形成由MoW層構成的端子圖形216。形成該端子圖形216的MoW層與電容線202是同一層。該端子圖形216的端部從端子區域延伸出去。
其次，在整個基板上形成由SiOX構成的第1絕緣層203。這時，利用掩蔽處理等，在端子圖形216的焊盤區域及其延伸部分的一部分形成接觸區域，而不形成第1絕緣層203。
然後，在第1絕緣層203上形成由鋁合金構成的掃描線205。掃描線205的終端與端子圖形216的延伸端部接近。並在其上形成由SiOX構成的第2絕緣層206和由SiNX構成的保護層214，但是，這時和第1絕緣層203一樣，在端子圖形216的端子區域及其延伸部分的一部分形成接觸區域，而不形成第2絕緣層206和保護層214。同時，在掃描線205的終端部分的一部分也形成接觸區域而不形成第2絕緣層206和保護層214。
在上述端子圖形216的端子區域及其延伸部分的一部分，層疊ITO膜215。同時，在掃描線205的終端部分的各接觸區域部分也層疊ITO膜215。
圖5(b)是圖5(a)的B-B』線剖面圖，該所示的信號線終端的電壓輸出端子形成部分的C-C』線剖面也以相同結構形成。
通過採用上述結構，可以使用和電容線201相同的MoW作為端子用基材。即，作為端子的基部的端子圖形216使用和電容線201相同的MoW層形成，信號線213、掃描線205分別延伸到端子圖形216的附近，通過與像素電極相同的基材的ITO膜215使與由MoW構成的端子圖形216導通。這時，在端子區域也層疊與像素電極相同的基材的ITO膜215。這樣，便可增加端子強度，並且使修復容易性與以往相同。
因此，按照上述實施例，利用信號線、掃描線的低電阻化，可以降低攝像信號的噪音，從而可以進一步提高驅動速度，同時，可以將端子材料選定最佳的材料，所以，可以維持修復的容易性與以往相同。
在上述實施例中，作為掃描線和信號線使用的金屬，可以考慮Al、Al合金(特別是Al-Zr、Al-Nd、Al-Y合金)。另外，作為電容線和端子使用的材料，除MoW外，從修復的容易性考慮，最好是MoTa。
作為柵極絕緣膜，可以考慮SiO2、SiNX、SiOXNY，也可以是它們的層疊結構。作為鈍化膜和層間絕緣膜，可以使用作為無機絕緣膜的例如SiO2膜或SiNX膜，但是，也可以使用它們的層疊結構。另外，作為TFT，除了逆交錯型的蝕刻阻擋層型之外，也可以使用背溝道切斷(back channel cut)型的等。作為形成TFT的Si，除了非晶矽外，也可以使用多晶矽。使用多晶矽時，可以將周邊電路在相同的玻璃基板上形成。從供給驅動電路的電壓供給端子結構的角度考慮，這時也可以使用本發明。
另外，在例如僅使信號線實現低電阻化時，通過不僅電容線而且掃描線材料也使用MoW或MoTa等，可以使用與掃描線的同一層形成信號線側的電壓輸出端子。僅使掃描線實現低電阻化時也一樣。
另外，本發明不限於X射線平面檢測器，也可以應用於使用光電變換元件的一般的平面檢測型的固體攝像裝置，並且可以得到同樣的效果。
如上所述，按照本發明，可以提供利用配線圖形的低電阻化而提高動作速度、降低圖像噪音、並且具有可以簡便地進行與外部電路裝置的修復作業的端子結構的平面檢測型固體攝像裝置。
權利要求
1.平面檢測型固體攝像裝置，具備平面基板、包括在上述平面基板上形成的用於將入射光或入射放射線變換為電荷而進行累積的多個變換像素和將控制信號供給上述變換像素的第1配線圖形群以及傳送從上述變換像素讀出的電荷的第2配線群的陣列結構體、包括在上述平面基板上形成的與上述第1和第2配線圖形群中的某一個配線圖形的終端連接的TAB連接用端子圖形的端子結構體，上述端子圖形使用與TAB的結合度比上述配線圖形的材料高的第1材料，上述配線圖形使用電阻比上述第1材料低的第2材料。
2.按權利要求1所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述陣列結構體進而包括利用上述第1材料形成的將偏壓供給上述變換像素的第3配線圖形群。
3.按權利要求1所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述變換像素具有用於積蓄上述第1材料的上述電荷的電容元件，上述端子圖形在與上述電容元件相同的層中形成。
4.按權利要求1所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述第1材料是鉬合金。
5.按權利要求3所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述鉬合金是MoW或MoTa。
6.按權利要求1所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述第2材料是鋁或鋁合金。
7.按權利要求1所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於進而具有在上述端子圖形的上部層疊的由氧化銦錫構成的保護層。
8.平面檢測型固體攝像裝置，具備平面基板、包括在上述平面基板上形成的用於將入射光或入射放射線變換為電荷而進行累積的多個變換像素和將控制信號供給上述變換像素的第1配線圖形群以及傳送從上述變換像素讀出的電荷的第2配線群的陣列結構體、包括在上述平面基板上形成的在與上述第1和第2配線圖形群中的某一個配線圖形的終端相鄰的位置形成的TAB連接用端子圖形的端子結構體、包括在上述平面基板上形成的上述端子圖形的端部與上述配線圖形的終端分別在上部部分重疊地層疊用於使兩者電氣連接的導電圖形的連接結構體，上述端子圖形使用與TAB的結合度比上述配線圖形的材料高的第1材料，上述配線圖形使用電阻比上述第1材料低的第2材料。
9.按權利要求8所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述陣列結構體包括利用上述第1材料形成的將偏壓供給上述變換像素的第3配線圖形群。
10.按權利要求8所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述變換像素具有用於積蓄上述第1材料的上述電荷的電容元件，上述端子圖形在與上述電容元件相同的層中形成。
11.按權利要求8所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述第1材料是鉬合金。
12.按權利要求11所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述鉬合金是MoW或MoTa。
13.按權利要求8所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述第2材料是鋁或鋁合金。
14.按權利要求8所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於進而具有在上述端子圖形的上部層疊的由氧化銦錫構成的保護層。
15.按權利要求14所述的平面檢測型固體攝像裝置，其特徵在於上述導電圖形是與上述保護層相同的材料。
全文摘要
利用掃描線和信號線的低電阻化提高動作速度、降低圖像噪音，並且使修復的容易性與以往相同。在玻璃基板201上的TFT陣列部使用鋁合金(掃描線也一樣)形成信號線205的配線圖形，用以提高動作速度、降低圖像噪音。在上述玻璃基板上，在上述配線圖形的終端附近形成端子部。該端子部具有用與TFT陣列部的電容線相同的MoW層形成的端子圖形216。信號線、掃描線的配線圖形分別延伸到上述端子圖形的附近，通過與像素電極相同基材的ITO膜215與上述端子圖形電氣連接。這時，在端子形成部分也層疊與像素電極相同基材的ITO膜進行保護。端子圖形與配線圖形分離，所以，修復處理與以往同等容易。
文檔編號H01L31/06GK1437266SQ0310231
公開日2003年8月20日 申請日期2003年1月30日 優先權日2002年2月6日
發明者冢本昭, 田中學 申請人:株式會社東芝