[发明专利]图像传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器，涉及例如具有作为开关元件的氧化物半导体的图像传感器。

背景技术

使用X射线透射图像以非破坏方式检查样本的内部的技术在医疗和工业的非破坏检查的领域中必不可少。特别是，将X射线透射图像直接获取作为电子数据的平板探测器(FPD)由于其图像采集的迅速性、通过图像处理而有助于解读射线照片等而广泛使用。如日本专利申请特开No.H4－206573号中公开的，FPD中使用的图像传感器具有其中至少包括光电转换元件和开关元件的像素配置成阵列状的结构。在当前最常用的X射线图像传感器中，采用非晶硅(a-Si)光电二极管(PD)作为光电转换元件，采用非晶硅(a-Si)薄膜晶体管(TFT)作为开关元件。

近年来，在医疗服务的领域中，强烈期望进行高精度的X射线透视的手段(用于获得X射线视频图像的手段)。这是因为，在导管治疗中，需要准确且实时地确认导管的位置。在X射线透视中经常使用的图像增强器(I.I.)原理上仅能够获得不充分的空间分辨率。而且，当前的X射线图像传感器不能轻易地高速运作。因此，X射线图像传感器难以在高帧速率下进行透视。当前的X射线图像传感器不能高速运作是因为作为开关元件的a-Si TFT的电流驱动能力低。同时，作为使开关元件高速运作的手段，日本专利申请特开No.2006－165530公开了使用氧化物半导体TFT作为开关元件的方法。这里公开的氧化物半导体包括例如含In、Ga、Zn的非晶氧化物。

但是，在为了使图像传感器高速化而使用氧化物半导体的TFT作为开关元件的情况下，产生在制造图像传感器时氧化物半导体TFT的特性大幅改变的问题。发明人对该问题进行分析发现，由于包含在形成a-Si PD时使用的大量的氢的原料气体，或者由于该过程中的温度，氧化物半导体改变其性质，由此TFT的特性改变。

为了解决这一点，发明人在日本特开No.2015－90957中提出了其中在氧化物半导体TFT和a-Si PD之间配置抑制氢的透过的阻挡层的结构。同样的方法在日本专利申请特开No.2015－170859号公报中也被公开。

图25是示出在相关技术的具有氧化物半导体TFT的图像传感器的结构的剖视图。将参照图25对日本专利申请特开2015－170859号公报中公开的例子进行说明。在该例中，氧化物半导体TFT 11上配置有氢阻挡介电层37。接触孔设置于所述氢阻挡介电层37中。通过该接触孔，氧化物半导体TFT 11的源极/漏极层19电连接到光敏元件31的底部二极管接触部32。在此，底部二极管接触部32是包含Cr、Ti、W、Mo、Al、Nd掺杂的Al、Ta或它们的组合的金属层。氢阻挡介电层37是包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝，氮氧化铝、氧化钛、氧化钽、氮化钛、氮化钽或它们的组合的介电层。该底部二极管接触部32和氢阻挡介电层37用于防止形成光敏元件31时的氢向氧化物半导体TFT 11扩散。

发明内容

然而，发明人进行了与a-Si PD的原料气体中包含的氢到氧化物半导体的扩散、以及相关联的的氧化物半导体TFT的特性变动相关的详细实验，之后发现，日本专利申请特开No.2015-170859中公开的结构不能充分抑制氧化物半导体TFT的特性变动。

本发明是鉴于上述的问题而做出的，其目的是提供如下的图像传感器的结构及其制造方法，所述图像传感器抑制在具有由层叠在基板上的氧化物半导体TFT形成的开关元件以及a-Si PD的图像传感器中沉积a-Si层时，a-Si层的原料气体中包含的氢在氧化物半导体层中扩散导致氧化物半导体TFT的特性改变，并在高帧速率下实现高精度的FPD。

根据本发明的一个方面的图像传感器包括：包含氧化物半导体TFT的开关元件、气体阻隔膜、包含具有非晶硅的光电二极管的光电转换元件、以及保护膜，这些部件依次层叠在基板上，图像传感器还包括连接布线，所述连接布线配置在覆盖所述光电转换元件的保护膜上并且将所述开关元件的漏极电极经由接触孔电连接到所述光电转换元件的一个端子。

根据本发明的一个方面，能够抑制氧化物半导体TFT的特性的改变。

上面的和进一步的目标和特征通过下面参照附图的详细说明将更明显。

应该理解的是，上述的概述和下面的详述是示例性的和解释性的，而不旨在限制本发明。

附图说明

图1是示出根据实施方式1的图像传感器的结构的电路图；

图2是示出根据实施方式1的图像传感器中的一个像素的电路结构的电路图；

图3是根据实施方式1的图像传感器中的一个像素的布局图；