[发明专利]图像传感器及传感器装置

说明书

本发明涉及一种图像传感器及传感器装置。该图像传感器包括以矩阵设置的多个像素，每个像素包括：第一TFT，该第一TFT具有设置在衬底上的第一栅电极和第二栅电极；第二TFT；以及光电转换元件，该光电转换元件具有电连接到a‑Si薄膜的第一表面和第一TFT的第二栅电极的第一电极、以及连接到第二控制线的第二电极，并且光电转换元件以在层叠方向上叠置在第一TFT上的方式设置在第一TFT上方。设置气体阻隔膜，其位于第一TFT、第二TFT与光电转换元件之间，并防止氢气渗透到第一TFT和第二TFT，第一电极和第二栅电极由同一层构成，在各像素中气体阻隔膜上未设置开口。

技术领域

本发明涉及图像传感器及包括该图像传感器的传感器装置。

背景技术

近年来，用于进行循环器官透视放射摄影的X射线成像设备已被广泛使用。循环器官透视放射摄影通过将导管插入血管内并用造影剂拍摄血管的路径来进行。在这种X射线成像设备中，旨在用于运动特别快的心血管的造影成像的设备强烈要求高帧速率和高分辨率的摄影。用于X射线摄影设备的传感器装置是采用图像增强器(I.I.)或者非晶硅(a-Si)薄膜晶体管(TFT)的X射线图像传感器。I.I.由于其结构而具有低空间分辨率，使其难以提供高分辨率。采用a-Si TFT的X射线图像传感器具有a-Si TFT的电流驱动能力低因而不能以高帧速率进行操作的问题。另外，在如导管检查及导管治疗那样长时间段进行X射线透视的情况下，为了减少患者和执业医师受到的辐射量，强烈要求将X射线的照射剂量抑制得较低。因此，X射线图像传感器所需要的技术规范是即使信号量少也能够提供高信噪比(SN比)。

作为实现具有高帧速率的X射线图像传感器的手段，可以想到具有高电流驱动能力的氧化物半导体TFT。然而，氧化物半导体TFT具有这样的问题：氧化物半导体可能由于形成光电二极管(下文中称为PD，其用作光电转换元件)的氢化非晶硅(a-Si：H)薄膜的原料气体中包含的氢而变质。氧化物半导体的退化引起TFT特性的退化。作为对策，发明人已提出了日本特开专利申请No.2015-90957中公开的X射线图像传感器。图18是示出日本特开专利申请No.2015-90957中公开的图像传感器的结构的剖视图。如图18所示，日本特开专利申请No.2015-90957中公开的图像传感器具有如下结构：在衬底700上依次形成由氢化a-Si制成的PD 400和氧化物半导体TFT 300。图像传感器具有用于防止氢气渗透的气体阻隔膜730配置在PD 400和氧化物半导体TFT 300之间的结构。在该结构中，形成a-Si PD 400，然后在其上形成氧化物半导体TFT。这使得氧化物半导体TFT受氢化a-Si的原料气体中含有的氢的影响较小。此外，气体阻隔膜730防止在形成氧化物半导体TFT 300时由于热处理而使a-Si PD400中含有的氢气扩散到氧化物半导体TFT 300。由此，可以抑制氧化物半导体TFT 300的特性变化。

另一方面，提高图像传感器的SN比的技术包括应用于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的有源像素传感器(APS)。该技术通过为各像素设置放大器电路、放大来自光电转换元件的信号并输出放大的信号来实现SN比的增加。