JP2010245077A - 光電変換装置、エックス線撮像装置、光電変換装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接続信頼性を高めた光電変換装置を提供する。
【解決手段】本発明の光電変換装置は、複数の層２０、２４４、２９１〜２９４からなる素子層と、素子層内に設けられた光電変換素子と、素子層内に設けられて光電変換素子から信号を読出す読出回路と、素子層の表層２９４に設けられて読出回路を外部に接続する外部接続端子２１１と、を備える。素子層は、読出回路の一部を構成する配線２１２の下地となる配線下地層２０と、表層２９４と配線下地層２０との間に配置された中間層２９１〜２９３と、を含む。中間層２９１〜２９３上に接続導電部２８２〜２８４が設けられている。配線２１２が接続導電部２８２〜２８４と導通接続されているとともに外部接続端子２１１が接続導電部２８２〜２８４と導通接続されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、光電変換装置、エックス線撮像装置、光電変換装置の製造方法に関する。

従来から、フォトダイオードに入射した光を検知してイメージを読取るイメージセンサー（光電変換装置）が提案されている。イメージセンサーにおける光の入射領域には、行列状に区画された複数の画素領域が設けられている。複数の画素領域には、それぞれフォトダイオードと薄膜トランジスター（以下、ＴＦＴと略記する）とが設けられている。フォトダイオードの一方の電極は、ＴＦＴのソース領域と導通接続されている。フォトダイオードの他方の電極は、複数の画素領域で共通の共通電極になっている。行方向に並ぶ複数のＴＦＴのドレイン領域は、一括してデータ線と導通接続されている。列方向に並ぶ複数のＴＦＴのゲート電極は、一括して走査線と導通接続されている。

このようなイメージセンサーにおいて、フォトダイオードに光が入射するとフォトダイオードに電荷が発生する。走査線駆動回路により走査線に電圧が印加されるとＴＦＴがオンになり、フォトダイオードに発生した電荷（電気信号）がデータ線に読出される。読出された電気信号は、データ線駆動回路に出力される。複数の画素領域から電荷を順に読出すことにより、イメージを読取ることが可能になっている。

近年、イメージセンサーをエックス線撮像装置に適用する試みがなされている。エックス線撮像装置の１つとして、エックス線を受けて蛍光等を発するシンチレーターをイメージセンサーに組み合わせたものがある。このようなエックス線撮像装置は、例えば医療用機器への応用が考えられている。エックス線撮像装置は、エックス線フィルム等を用いた静止画撮像装置と比較して、透視画像をリアルタイムで得られるという長所がある。また、光電子増倍管とＣＣＤ素子を組み合わせた動画撮像装置等と比較して、高解像度な透視画像が得られるという長所もある。

ところで、前記のような光電変換装置において、走査線やデータ線は、入射領域の周辺部に設けられた外部接続端子と導通接続されている。外部接続端子上には、走査線駆動回路等の外部駆動回路を含んだＩＣチップや、外部駆動回路に接続されるＦＰＣ（フレキシブル基板）が実装される。このような実装構造には、信頼性向上が求められている。実装構造の信頼性を向上させる技術として、特許文献１に開示されている技術が挙げられる。

特許文献１では、ＴＦＴを保護する保護膜と、フォトダイオードを保護する保護膜とをともに貫通するコンタクトホールを形成している。コンタクトホールは、底部から頂部に向うにつれて内径が大きくなるテーパー形状になっている。コンタクトホールの底部に走査線やデータ線等の配線を露出させ、コンタクトホールの壁面に配線と接触する導電膜を形成することにより、配線を表面に引き出している。

特開平１０−２０６２２９号公報

特許文献１の技術によれば、コンタクトホールの形状がテーパー状であるので、導電膜の段切れ等が低減されるようにも思われる。しかしながら、実際には多層膜を貫通するコンタクトホールを所望の形状で形成することは難しく、コンタクトホールを良好なテーパー状に形成することは困難である。特に、特許文献１のように多層膜が互いに異なる材質の膜からなる場合には、コンタクトホールの形状を制御することが難しく、逆テーパー状のコンタクトホールが形成されることもある。特許文献１の技術では、コンタクトホールを良好な形状にすることが難しいので、導電膜の段切れ等を生じてしまい接続信頼性が低下するおそれがある。

本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、接続信頼性を高めた光電変換装置、エックス線撮像装置を提供することを目的の１つとする。また、接続信頼性を高めた光電変換装置を効率よく製造できる製造方法を提供することを目的の１つとする。

本発明の光電変換装置は、複数の層からなる素子層と、前記素子層内に設けられた光電変換素子と、前記素子層内に設けられて前記光電変換素子から信号を読出す読出回路と、前記素子層の表層に設けられて前記読出回路を外部に接続する外部接続端子と、を備え、前記素子層は、前記読出回路の一部を構成する配線の下地となる配線下地層と、前記表層と前記配線下地層との間に配置された中間層と、を含み、前記中間層上に接続導電部が設けられており、前記配線が前記接続導電部と導通接続されているとともに前記外部接続端子が前記接続導電部と導通接続されていることを特徴とする。

このようにすれば、外部接続端子と配線との段差を、外部接続端子と接続導電部との段差、及び接続導電部と配線との段差の少なくとも２つの段差に分けて、外部接続端子を配線と導通接続することができる。したがって、外部接続端子が配線と直接的に接続される構成と比較して、互いに導通接続される構成要素間の１つあたりの段差が小さくなり、段差における接続信頼性を高めることができる。よって、外部接続端子と配線とを良好に導通接続させることができ、高信頼性の光電変換装置にすることできる。

また、前記配線は、複数のビアを介して前記外部接続端子と導通接続されており、前記接続導電部は、少なくとも２つの前記ビアと導通接続されており、該２つのビアは、前記中間層の面方向において互いに異なる位置に設けられているとよい。

このようにすれば、外部接続端子が２以上のビアを介して配線と導通接続されるので、外部接続端子が配線と１つのビアを介して接続される構成と比較して、ビアが介在する１つあたりの段差が小さくなる。したがって、ビアに段切れを生じることが低減され、接続信頼性を高めることができる。また、ビアの接続信頼性が高くなるので、接続信頼性を確保しつつビアを面方向において小型にすることもできる。これにより、複数の外部接続端子を設ける場合に、複数の外部接続端子を狭ピッチにすることが可能になる。

また、前記中間層上に前記光電変換素子又は前記読出回路の一部を構成する導電膜パターンが設けられており、前記接続導電部が前記導電膜パターンと同一の形成材料からなることが好ましい。
このようにすれば、導電膜パターンと接続導電部とを同一の工程で形成可能であるので、光電変換装置の製造コストを下げることができる。

また、前記素子層は複数の前記中間層を含み、前記複数の中間層の２以上の層の各々に、前記光電変換素子又は前記読出回路の一部を構成する導電膜パターンが設けられており、前記２以上の層の各々に、該層に形成された前記導電膜パターンと同一の形成材料からなる前記接続導電部が設けられていることが好ましい。

このようにすれば、外部接続端子と配線との段差を、外部接続端子と接続導電部との段差と、接続導電部間の段差と、接続導電部と配線との段差とに分けて、外部接続端子を導電膜パターンと導通接続することができる。したがって、互いに接続される構成要素間の１つあたりの段差が格段に小さくなり、段差における接続信頼性を格段に高めることができる。また、導電膜パターンと接続導電部とを同一の工程で形成可能であるので、光電変換装置の製造コストを下げることができる。

前記外部接続端子が、前記読出回路を駆動する外部駆動回路に接続される構成にするとよい。
前記のように本発明によれば外部接続端子と配線との接続信頼性が高められるので、外部駆動回路と読出回路との接続信頼性が高くなる。したがって、外部駆動回路により読出回路を良好に駆動させることができ、光電変換装置を良好に動作させることができる。

本発明の光電変換装置の製造方法は、光電変換素子と該光電変換素子から信号を読出す読出回路とを含み複数の層からなる素子層を形成する素子形成工程と、前記素子層の表層に、前記読出回路を外部に接続する外部接続端子を形成する端子形成工程と、を有し、前記素子形成工程は、配線下地層上に前記読出回路の一部を構成する配線を形成する処理と、前記配線が形成された配線下地層上に中間層を形成した後に、前記中間層上に、前記配線に導通接続された接続導電部と、前記光電変換素子又は前記読出回路の一部を構成する導電膜パターンと、を一括して形成する処理と、前記接続導電部が形成された中間層上に表層を形成する処理と、を含み、前記端子形成工程では、前記接続導電部に導通接続させて前記外部接続端子を形成することを特徴とする。

このようにすれば、外部接続端子と配線との段差を、外部接続端子と接続導電部との段差、及び接続導電部と配線との段差の少なくとも２つの段差に分けて、外部接続端子を配線と導通接続することができる。これにより、外部接続端子と配線との間の接続信頼性が高くなり、高信頼性の光電変換装置を良好な歩留りで製造することができる。また、導電膜パターンと接続導電部とを一括して形成するので、接続導電部を形成することによる工数の増加を最小限度にすることができ、端的には工数を増やすことなく接続導電部を形成することもできる。このように、本発明によれば、高信頼性の光電変換装置を効率よく製造することができる。

本発明のエックス線撮像装置は、前記の本発明の光電変換装置と、入射したエックス線を該エックス線よりも長波長の光に変換して該光を前記光電変換装置に向けて射出する光変換部と、を備えていることを特徴とする。
本発明の光電変換装置は高信頼性になっているので、本発明のエックス線撮像装置も高信頼性になる。

エックス線撮像装置の概略構成を示す斜視図である。 光電変換装置の回路構成を示す模式図である。 画素領域の構成を示す平面図である。 図３のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。 第１端子部の構成を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 第２端子部の構成を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 変形例の端子部の構成を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、光電変換装置の製造方法を概略して示す工程図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図８（ｅ）から続く工程図である。 （ａ）、（ｂ）は、図９（ｃ）から続く工程図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。

図１は、本実施形態に係るエックス線撮像装置１の概略構成を示す斜視図である。図１に示すようにエックス線撮像装置１は、光電変換装置２とシンチレーター（光変換部）３を含んでいる。光電変換装置２は、本発明の光電変換装置を適用したものである。

光電変換装置２は、略矩形状の光検出領域Ａ１を有している。光検出領域Ａ１は、略矩形状の複数の画素領域Ａ２に区画されている。複数の画素領域Ａ２は、行列状に配置されている。複数の画素領域Ａ２の各々に、後述する光電変換素子が配置されている。光検出領域Ａ１の一辺に沿う周辺部（額縁）には、複数の第１外部接続端子２１１が設けられている。第１外部接続端子２１１は、走査線駆動回路（外部駆動回路）２１と接続される。光検出領域Ａ１の他辺に沿う周辺部には、複数の第２外部接続端子２２１が設けられている。第２外部接続端子２２１は、データ線駆動回路（外部駆動回路）２２と接続される。エックス線撮像装置１は、概略すると以下のように動作する。

例えば、エックス線撮像装置１は医療用機器であり、撮像対象物９は人である。エックス線Ｌ１の射出源８から射出されたエックス線Ｌ１は、撮像対象物９に入射する。撮像対象物９に入射したエックス線Ｌ１の一部は、撮像対象物９で散乱・吸収される。これにより、撮像対象物９を透過したエックス線Ｌ２の強度分布は、撮像対象物９の内部組成や内部構造を反映した分布になる。撮像対象物９を透過したエックス線Ｌ２は、シンチレーター３に入射する。シンチレーター３は、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等からなる膜により構成されており、実際には光電変換装置２の光検出領域Ａ１側に当接して配置されている。シンチレーター３は、入射したエックス線Ｌ２をエックス線Ｌ２よりも長波長の蛍光Ｌ３に変換して射出する。射出された蛍光Ｌ３の強度分布は、シンチレーター３に入射するエックス線Ｌ２の強度分布を反映した分布になる。

シンチレーター３から射出された蛍光Ｌ３は、光電変換装置２の複数の画素領域Ａ２に空間的に分かれて入射する。画素領域Ａ２に入射した光は、この画素領域Ａ２に配置された光電変換素子に電荷を発生させる。この電荷は、読出回路により画素領域Ａ２ごとに読出され、撮像対象物９の透視画像を示すデータになる。詳しくは後述するが、光電変換装置２が高信頼性のものになっているので、エックス線撮像装置１も高信頼性のものになっている。以下、光電変換装置２の構成を説明する。

図２は、光電変換装置２の読出回路の構成を示す模式図であり、図３は、画素領域Ａ２の平面構成を拡大して示す平面図である。図３では、図を見やすくするために光電変換装置２のいくつかの構成要素の図示を省いている。

図２に示すように、読出回路は、互いに平行して延在する複数の走査線（配線）２１２を含んでいる、複数の走査線２１２は、走査線２１２ごとに第１外部接続端子２１１と導通接続されている。複数の走査線２１２は、第１外部接続端子２１１を介して走査線駆動回路２１と電気的に接続される。

走査線２１２と略直交する方向に沿って、複数のデータ線（配線）２２２が延設されている。複数のデータ線２２２は、データ線２２２ごとに第２外部接続端子２２１と導通接続されている。複数のデータ線２２２は、第２外部接続端子２２１を介してデータ線駆動回路２２と電気的に接続される。

走査線駆動回路２１、データ線駆動回路２２は、それぞれシフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチ等を含んでいる。走査線駆動回路２１、データ線駆動回路２２は、実際にはＩＣチップ（図示略）内等に形成されている。ＩＣチップは、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１を外部接続端子として実装される。また、走査線駆動回路２１、データ線駆動回路２２等の外部駆動回路と接続されるＦＰＣが外部接続端子に実装される場合もある。

走査線２１２と略平行な方向に沿って、複数のバイアス線（配線、導電膜パターン）２３が延設されている。複数のバイアス線２３は、図示略のグランドラインに一括して導通接続されている。

走査線２１２とデータ線２２２とにより区画される領域の各々が画素領域Ａ２になっている。図３に示すように、複数の画素領域Ａ２の各々に、フォトダイオード（光電変換素子）２５が配置されている。画素領域Ａ２において走査線２１２がデータ線２２２と交差する領域付近には、ＴＦＴ２４が配置されている。

ＴＦＴ２４のゲート電極２４１は、走査線２１２と一体に形成されている。走査線２１２において、画素領域Ａ２に張り出して形成された部分がゲート電極２４１になっている。ＴＦＴ２４のドレイン領域２４２は、データ線２２２において画素領域Ａ２に張り出して形成された部分と導通接続されている。ＴＦＴ２４のソース領域２４３は、導電部２８１と導通接続されている。フォトダイオード２５の第１電極（導電膜パターン）２５１は、コンタクトホールＨ１内に埋め込まれており、コンタクトホールＨ１内で導電部２８１と導通接続されている。フォトダイオード２５の第２電極２５２は、バイアス線２３と導通接続されている。

本実施形態の第２電極２５２は、画素領域Ａ２ごとに独立して設けられている。バイアス線２３の延在方向に並ぶ複数のフォトダイオード２５の第２電極２５２は、このバイアス線２３に一括して導通接続されている。走査線２１２やデータ線２２２は、画素領域Ａ２の間に設けられており、第２電極２５２は、走査線２１２やデータ線２２２と平面的に重なり合わないようになっている。これにより、第２電極２５２と走査線２１２との間の容量、第２電極２５２とデータ線２２２との間の容量が低減される。

フォトダイオード２５に蛍光Ｌ３が入射すると、フォトダイオード２５の光電変換層に電荷が生じる。走査線駆動回路２１から走査線２１２に走査信号が供給されると、この走査線２１２に接続された複数のＴＦＴ２４がオンになる。ＴＦＴ２４がオンになると、フォトダイオード２５に生じた電荷がＴＦＴ２４のチャネル領域を通ってデータ線２２２に流れ、この電流が電気信号としてデータ線駆動回路２２に読出される。このように、１つの走査線２１２に接続された複数のＴＦＴ２４から電気信号が並行して読出される。１つの走査線２１２に対応するＴＦＴ２４から電気信号が読出された後に、複数のデータ線２２２は放電されて所定の電位に保持される。複数のデータ線２２２が所定の電位になった後に、次の走査線２１２に走査線駆動回路２１から走査信号が供給される。同様にして複数のフォトダイオード２５に発生した電荷の各々に対応した電気信号が順に読出される。前記のように、走査線２１２やデータ線２２２と第２電極２５２との間の容量が低減されているので、走査線２１２やデータ線２２２を通る電気信号に容量に起因するノイズを生じることが低減される。

図４は、図３におけるＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。図４に示すように、光電変換装置２は、例えばガラス等からなる基板２０を基体として形成されている。基板２０は、走査線２１２に対して配線下地層になっている。基板２０上には、ＴＦＴ２４が設けられている。ＴＦＴ２４は、ゲート電極２４１、ドレイン領域２４２、ソース領域２４３、ゲート絶縁膜２４４、半導体層２４５を含んでいる。

ゲート電極２４１は、適宜選択される配線材料、例えばアルミニウム、モリブデン、チタン、銀、タンタル、クロム、タングステン等のメタル材料の単体や合金からなる。本実施形態のゲート電極２４１は、アルミニウム・モリブデンからなる。ゲート絶縁膜２４４は、ゲート電極２４１を覆って、基板２０上のほぼ全面に設けられている。ゲート絶縁膜２４４は、シリコン窒化物やシリコン酸化物等の絶縁材料からなる。ゲート絶縁膜２４４は、走査線２１２に対して中間層になっており、データ線２２２に対して配線下地層になっている。本実施形態のゲート絶縁膜２４４は、シリコン窒化物等からなり、厚みが２００〜５００ｎｍ程度のものである。

半導体層２４５は、例えばポリシリコンやアモルファスシリコン等からなる。ドレイン領域２４２、ソース領域２４３は、半導体層２４５上において、互いに離れた位置に設けられている。ドレイン領域２４２、ソース領域２４３は、例えば不純物が高濃度に注入されたアモルファスシリコンからなる。半導体層２４５においてドレイン領域２４２、ソース領域２４３間の領域が、チャネル領域として機能する。

ドレイン領域２４２に接触して、データ線２２２が設けられている。ソース領域２４３と接触して、ソース領域２４３上からゲート絶縁膜２４４上に連続して導電部２８１が設けられている。データ線２２２、導電部２８１は、例えばアルミニウム・モリブデン等の配線材料からなる。データ線２２２、導電部２８１、ゲート絶縁膜２４４等を覆って、ＴＦＴ２４を保護する第１パッシベーション膜２９１が設けられている。第１パッシベーション膜２９１は、基板２０のほぼ全面にわたって設けられている。第１パッシベーション膜２９１は、走査線２１２、データ線２２２に対して中間層になっている。第１パッシベーション膜２９１は、例えばシリコン窒化物からなり、厚みが２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度のものである。

第１パッシベーション膜２９１には、導電部２８１に通じるコンタクトホールＨ１が設けられている。コンタクトホールＨ１内と第１パッシベーション膜２９１上とに連続して、第１電極２５１が設けられている。第１電極２５１は、コンタクトホールＨ１内で導電部２８１と接触している。第１パッシベーション膜２９１上に引き出された第１電極２５１上に、ｐ型の半導体層２５３、ｉ型の半導体層２５４、ｎ型の半導体層２５５が、第１電極２５１側からこの順に配置されている。半導体層２５３〜２５５により、光電変換層が構成されている。光電変換層上には、第２電極２５２が形成されている。第２電極２５２は、光の入射側になっており、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料からなっている。

第２電極２５２の中央部を除いたフォトダイオード２５を覆って第２パッシベーション膜２９２が設けられている。ここでは、第２パッシベーション膜２９２が基板２０上のほぼ全面に設けられている。第２パッシベーション膜２９２は、走査線２１２、データ線２２２に対して中間層になっている。第２パッシベーション膜２９２は、例えばシリコン窒化物からなり、厚みが２００〜５００ｎｍ程度のものである。

フォトダイオード２５の中央部を除いた基板２０上のほぼ全面を覆って、平坦化膜２９３が設けられている。平坦化膜２９３は、バイアス線２３に対して配線下地層になっており、走査線２１２、データ線２２２に対して中間層になっている。平坦化膜２９３は、例えばポリイミド樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料からなり、厚みが１〜５μｍ程度のものである。

平坦化膜２９３の間に露出した第２電極２５２の中央部に接触して、バイアス線２３が形成されている。バイアス線２３は、画素領域Ａ２の第２電極２５２上から平坦化層２９３上を経て別の画素領域Ａ２上に延設されている。バイアス線２３は、平坦化層２９３上にてデータ線２２２と立体的に交差している。バイアス線２３は、第２電極２５２よりも導電性が高い導電材料、例えばアルミニウム・モリブデン等の配線材料からなる。

平坦化膜２９３と、平坦化膜２９３の間に露出したフォトダイオード２５と、バイアス線２３とを覆って、第３パッシベーション膜２９４が設けられている。第３パッシベーション膜２９４が基板２０上のほぼ全面に設けられている。第３パッシベーション膜２９４は、素子層の表層になっている。第３パッシベーション膜２９４は、例えばシリコン窒化物からなり、厚みが２００〜５００ｎｍ程度のものである。

次に、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１の構造について説明する。図５（ａ）は、第１外部接続端子２１１を含んだ第１端子部の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ’線矢視断面図である。図６（ａ）は、第２外部接続端子２２１を含んだ第２端子部の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＤ−Ｄ’線矢視断面図である。図５（ａ）、図６（ａ）では、図を見やすくするために、パッシベーション膜等の図示を省略している。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１端子部は、走査線２１２の端部、接続導電部２８２〜２８４、第１外部接続端子２１１を含んでいる。接続導電部２８２は、データ線２２２と同一層上（ゲート絶縁膜２４４上）に設けられており、データ線２２２と同一の形成材料からなっている。接続導電部２８２は、その一部が走査線２１２の端部と平面的に重なる位置に設けられている。接続導電部２８２が走査線２１２と重なる部分に、ゲート絶縁膜２４４を貫通してコンタクトホールＨ２が設けられている。接続導電部２８２の一部は、コンタクトホールＨ２内に埋め込まれており、ビアを構成している。ゲート絶縁膜２４４上の接続導電部２８２は、このビアを介して走査線２１２と導通接続されている。

接続導電部２８３は、第１電極２５１と同一層上（第１パッシベーション膜２９１上）に設けられており、第１電極２５１と同一の形成材料からなっている。接続導電部２８３は、その一部が接続導電部２８２の一部と平面的に重なる位置に設けられている。接続導電部２８３が接続導電部２８２と重なる部分に、第１パッシベーション膜２９１を貫通してコンタクトホールＨ３が設けられている。接続導電部２８３の一部は、コンタクトホールＨ３内に埋め込まれており、ビアを構成している。第１パッシベーション膜２９１上の接続導電部２８３は、このビアを介して接続導電部２８２と導通接続されている。

接続導電部２８４は、バイアス線２３と同一層上（平坦化膜２９３上）に設けられており、バイアス線２３と同一の形成材料からなっている。接続導電部２８３上の第２パッシベーション膜２９２には、コンタクトホールＨ４が設けられている。コンタクトホールＨ４上の平坦化膜２９３は開口されている。接続導電部２８４は、コンタクトホールＨ４内と、平坦化膜２９３の開口内と、平坦化膜２９３上とにわたって連続的に形成されている。接続導電部２８４の一部は、コンタクトホールＨ４内に埋め込まれており、ビアを構成している。平坦化膜２９３上の接続導電部２８４は、このビアを介して接続導電部２８３と導通接続されている。

平坦化膜２９３上に形成された部分の接続導電部２８４上の第３パッシベーション膜２９４にはコンタクトホールＨ５が設けられている。なお、本実施形態のコンタクトホールＨ２〜Ｈ５は、いずれもウエットエッチングを用いて形成されている。コンタクトホールＨ２〜Ｈ５の内径は、基板２０から表層に向かう方向おいて漸次拡大している。すなわち、コンタクトホールＨ２〜Ｈ５は、基板２０側を小口径とするテーパー状になっている。

コンタクトホールＨ５内と、第３パッシベーション膜２９４上とにわたって、第１外部接続端子２１１が設けられている。本実施形態の第１外部接続端子２１１は、ＩＴＯからなっており、接続導電部２８４等を腐食や酸化から保護する保護膜としても機能する。第１外部接続端子２１１には、公知の実装技術、例えば異方性導電フィルムを用いたＡＣＦ接続、バンプ電極を用いた接続等により、走査線駆動回路２１を含んだＩＣチップ（図示略）が実装される。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２端子部は、データ線２２２の端部、接続導電部２８５、２８６、第２外部接続端子２２１を含んでいる。第２端子部は、ゲート絶縁膜２４４よりも上層の構造が第１端子部とほぼ同じになっている。すなわち、接続導電部２８５は、接続導電部２８３と同様に第１電極２５１と同一層上に同一の形成材料で形成されている。接続導電部２８５は、その一部がデータ線２２２の端部と平面的に重なる位置に設けられている。接続導電部２８５がデータ線２２２と重なる部分に、第１パッシベーション膜２９１を貫通してコンタクトホールＨ６が設けられている。接続導電部２８５の一部はコンタクトホールＨ６内に埋め込まれてビアを構成している。接続導電部２８５は、このビアを介してデータ線２２２の端部と導通接続されている。

接続導電部２８６は、接続導電部２８４と同様にバイアス線と同一層上に同一の形成材料で形成されている。接続導電部２８６の一部は、コンタクトホールＨ７内に埋め込まれてビアを構成している。接続導電部２８６は、このビアを介して接続導電部２８５と導通接続されている。平坦化膜２９３上に形成された部分の接続導電部２８６上の第３パッシベーション膜２９４にはコンタクトホールＨ８が設けられている。コンタクトホールＨ６〜Ｈ８は、コンタクトホールＨ２〜Ｈ５と同様に、基板２０側を小口径とするテーパー状になっている。

コンタクトホールＨ８内と、第３パッシベーション膜２９４上とにわたって、第２外部接続端子２２１が設けられている。第２外部接続端子２２１は、第１外部接続端子２１１と同一の形成材料からなっている。第２外部接続端子２２１には、データ線駆動回路２２を含んだＩＣチップ（図示略）が実装される。

以上のような構成の光電変換装置２にあっては、走査線２１２が、接続導電部２８２〜２８４を介して第１外部接続端子２１１に導通接続されている。走査線２１２と接続導電部２８２との間、接続導電部２８２〜２８４の間、接続導電部２８４と第１外部接続端子２１１の間は、いずれもビアにより導通接続がなされている。このような本実施形態の構成を、例えば走査線が第１外部接続端子と１つビアにより導通接続される構成と比較すると、ビアが介在する１つあたりの段差（ビアの高さ）は、本実施形態の構成の方が格段に小さくなる。したがって、段差におけるビアの形成材料のカバレッジ性が良好になり、ビアに段切れを生じることが格段に低減される。よって、走査線２１２と第１外部接続端子２１１との間の接続信頼性が格段に高くなり、高信頼性の光電変換装置２になる。また、データ線２２２が、接続導電部２８５、２８６を介して第２外部接続端子２２１に導通接続されているので、走査線２１２と同様の理由により、走査線２１２と第１外部接続端子２１１との間の接続信頼性が格段に高くなり、高信頼性の光電変換装置２になる。

また、コンタクトホールＨ２〜Ｈ８がテーパー状になっているので、コンタクトホールＨ２〜Ｈ８においてビアの形成材料のカバレッジ性が良好になり、ビアに段切れを生じることがさらに低減される。また、本実施形態の構成ではビアの高さが小さくなるので、コンタクトホールＨ２〜Ｈ８の表層側における口径を小さくすることができ、第１外部接続端子２１１や第２外部接続端子２２１を狭ピッチにすることができる。これにより、走査線２１２やデータ線２２２を狭ピッチにすることが容易になり、光電変換装置２を高解像度にすることが容易になる。

また、第２電極２５２が画素領域Ａ２ごとに独立しており画素領域Ａ２の間に設けられていない。これにより、第２電極２５２とデータ線２２２が重なり合わないので、第２電極２５２とデータ線２２２との間の容量結合が低減される。複数の第２電極２５２は、バイアス線２３に一括して導通接続されており、実質的に共通電極として機能するので、駆動系が複雑になることが回避される。バイアス線２３は、データ線２２２と交差しているが、バイアス線２３が第２電極２５２よりも導電率が高い形成材料からなっているので、第２電極がベタ状に形成されてデータ線と平面的に重なる構成よりも、容量結合が低減される。このように、データ線２２２の容量結合が格段に低減されるので、データ線２２２を介して読出されるデータにノイズ等を生じることが格段に低減される。したがって、フォトダイオード２５に発生した電荷を正確に読出すことができ、高解像度の画像を得ることができる。

なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、フォトダイオード２５に生じた電荷を保持する保持容量や、電流を増幅する増幅用ＴＦＴ等を設けてもよい。バイアス線２３は、データ線２２２と略平行に延設されたものでもよい。

また、前記実施形態では、基板２０上に形成された絶縁膜（ゲート絶縁膜や第１〜第３パッシベーション膜）ごとに独立したコンタクトホールになっているが、２以上の絶縁膜を一括して貫通するコンタクトホールにしてもよい。以下、このような構成の変形例について説明する。

図７（ａ）は、第１外部接続端子２１１を含んだ変形例の第１端子部の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ’線矢視断面図である。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、変形例の第１端子部は、走査線２１２の端部、接続導電部２８４、２８７、第１外部接続端子２１１を含んでいる。変形例の第１端子部が前記実施形態と異なる点は、ゲート絶縁膜２４４上に当接して接続導電部２８２が設けられていない点である。変形例では、走査線２１２の端部上に、第１パッシベーション膜２９１とゲート絶縁膜２４４を貫通して、コンタクトホールＨ９が形成されている。コンタクトホールＨ９内と、第１パッシベーション膜２９１上とにわたって接続導電部２８７が設けられている。接続導電部２８７は、第２電極２５２と一括して形成されており、第２電極２５２と同一の形成材料からなっている。接続導電部２８７より上層の構造については、前記実施形態と同様である。

変形例のように、２以上の絶縁膜を貫通するコンタクトホールにした場合であっても、素子層を構成する絶縁膜のうちの１以上に接続導電部を設けて、この接続導電部を中継して配線と外部接続端子とを導通接続すれば、接続信頼性を高める効果が得られる。コンタクトホールの１つを設ける絶縁膜の総厚に応じて、絶縁膜ごとにコンタクトホールを設けるか、あるいは２以上の絶縁膜を貫通するコンタクトホールを設けるかを選択するとよい。例えば、複数の絶縁膜の総厚が、ビア形成材料のカバレッジ性を損なわない程度の厚みであれば、複数の絶縁膜に一括してコンタクトホールを形成してもよい。複数の絶縁膜に一括してコンタクトホールを形成する場合に、前記実施形態のように複数の絶縁膜が同一の形成材料で形成されていれば、複数の絶縁膜をエッチングする際のエッチング条件を調整することが容易になる。

次に、本発明に係る光電変換装置の製造方法を、光電変換装置２に基づいて説明する。
図８（ａ）〜（ｅ）、図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）、（ｂ）は、光電変換装置２の製造方法を概略して示す工程図である。これら工程図には、ＴＦＴ２４及びフォトダイオード２５の形成領域Ａ３、第１端子部の形成領域Ａ４、第２端子部の形成領域Ａ５を並列して図示している。工程図において、形成領域Ａ３は図４に示した断面に対応しており、形成領域Ａ４は図５（ｂ）に示した断面、形成領域Ａ５は図６（ｂ）に示した断面に対応している。これら工程図では、微細な構造の図示を省略している。

光電変換装置２を製造するには、まず、図８（ａ）に示すように基板２０上に配線材料（例えば、アルミニウム・モリブデン）を成膜した後、この膜をパターニングすることにより、走査線２１２、ゲート電極２４１を一括して形成する。

次いで、図８（ｂ）に示すように、走査線２１２上、ゲート電極２４１上にわたって、基板２０のほぼ全面に絶縁材料（例えばシリコン窒化物）を成膜してゲート絶縁膜２４４を形成する。そして、ゲート電極２４１と平面的に重なる部分のゲート絶縁膜２４４上に、例えばアモルファスシリコンからなる半導体層２４５を形成する。そして、半導体層２４５上、あるいは半導体層２４５内にドレイン領域２４２、ソース領域２４３を形成する。これにより、ＴＦＴ２４が形成される。

次いで、図８（ｃ）に示すように、走査線２１２の端部と重なる部分のゲート絶縁膜２４４にコンタクトホールＨ２を形成する。そして、コンタクトホールＨ２内と、ゲート絶縁膜２４４上とを含んで、基板２０のほぼ全面に導電材料（例えば、アルミニウム・モリブデン）を成膜する。そして、この膜をパターニングすることにより、データ線２２２、導電部２８１、接続導電部２８２を一括して形成する。

次いで、図８（ｄ）に示すように、導電部２８１、接続導電部２８２、データ線２２２を含んで基板２０のほぼ全面に絶縁材料（例えば、シリコン窒化物）を成膜し、第１パッシベーション膜２９１を形成する。そして、第１パッシベーション膜２９１をパターニングすることにより、コンタクトホールＨ１、Ｈ３、Ｈ６を一括して形成する。

次いで、図８（ｅ）に示すように、コンタクトホールＨ１、Ｈ３、Ｈ６内と第１パッシベーション膜２９１上とにわたって、基板２０のほぼ全面に導電材料（例えば、アルミニウム・モリブデン）を成膜する。そして、この膜をパターニングすることにより、第１電極２５１、接続導電部２８３、２８５を一括して形成する。

次いで、図９（ａ）に示すように、第１電極２５１上に、ｐ型の半導体層２５３、ｉ型の半導体層２５４、ｎ型の半導体層２５５を順に形成して、光電変換層を形成する。そして、光電変換層上に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる第２電極２５２を形成する。これにより、フォトダイオード２５が形成される。

次いで、図９（ｂ）に示すように、基板２０のほぼ全面に絶縁材料（例えば、シリコン窒化物）を成膜して第２パッシベーション膜２９２を形成する。そして、第２パッシベーション膜２９２をパターニングすることにより、第２電極２５２の中央部を露出させるとともに、コンタクトホールＨ４、Ｈ７を形成する。そして、基板２０のほぼ全面に樹脂材料を成膜して平坦化膜２９３を形成する。そして、平坦化膜２９３において第２電極２５２の中央部上と、コンタクトホールＨ４、Ｈ７上とを開口する。

次いで、図９（ｃ）に示すように、第２電極２５２の中央部上、コンタクトホールＨ４、Ｈ７、平坦化膜２９３上と開口内を含んで、基板２０のほぼ全面に配線材料（例えば、アルミニウム・モリブデン）を成膜する。そして、この膜をパターニングすることにより、バイアス線２３、接続導電部２８４、２８５を一括して形成する。

次いで、図１０（ａ）に示すように、基板２０のほぼ全面に絶縁材料（例えば、シリコン窒化物）を成膜して第３パッシベーション膜２９４を形成する。そして、第３パッシベーション膜２９４をパターニングすることにより、コンタクトホールＨ５、Ｈ８を一括して形成する。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、コンタクトホールＨ５、Ｈ８内を含んで基板２０のほぼ全面に導電材料（例えば、ＩＴＯ）を成膜する。そして、この膜をパターニングすることにより、第１外部接続端子２１１、第２外部接続端子２２１を一括して形成する。以上のようにして、電変換装置２が得られる。さらに、光電変換装置２の光検出領域Ａ１に対応させてシンチレーター３を設けることにより、エックス線撮像装置１が得られる。

本実施形態の製造方法にあっては、走査線（配線）２１２と第１外部接続端子（外部接続端子）２１１との間、及びデータ線（配線）２２２と第２外部接続端子（外部接続端子）２２１との間を、それぞれ複数段の階段状にして導通接続している。したがって、１つあたりの段差が小さくなり、段差に介在するビアに段切れを生じることが格段に低減される。よって、配線と外部接続端子との間の接続信頼性が高くなり、良好な歩留りで光電変換装置２を製造することができる。

また、データ線２２２と接続導電部２８２とを一括して形成し、また第１電極２５１と接続導電部２８３、２８５とを一括して形成しており、さらにバイアス線２３と接続導電部２８４、２８６とを一括形成している。このように、データ線２２２やバイアス線２３等の配線、第１電極２５１等の導電膜パターンを形成する工程とプロセスを共通させて接続導電部２８２〜２８６を形成しているので、接続導電部を形成するための独立した工程を簡略化あるいは省略することができ、光電変換装置を効率よく製造することができる。

１・・・エックス線撮像装置、２・・・光電変換装置、３・・・シンチレーター、２３・・・バイアス線（配線）、２５・・・フォトダイオード（光電変換素子）、２１１・・・第１外部接続端子（外部接続端子）、２２１・・・第２外部接続端子（外部接続端子）、２１２・・・走査線（配線）、２２２・・・データ線（配線）、２４１・・・ゲート電極、２５１・・・第１電極（導電膜パターン）、Ａ１・・・光検出領域、Ａ２・・・画素領域

Claims (7)

1. 複数の層からなる素子層と、
   前記素子層内に設けられた光電変換素子と、
   前記素子層内に設けられて前記光電変換素子から信号を読出す読出回路と、
   前記素子層の表層に設けられて前記読出回路を外部に接続する外部接続端子と、を備え、
   前記素子層は、前記読出回路の一部を構成する配線の下地となる配線下地層と、前記表層と前記配線下地層との間に配置された中間層と、を含み、
   前記中間層上に接続導電部が設けられており、前記配線が前記接続導電部と導通接続されているとともに前記外部接続端子が前記接続導電部と導通接続されていることを特徴とする光電変換装置。
2. 前記配線は、複数のビアを介して前記外部接続端子と導通接続されており、
   前記接続導電部は、少なくとも２つの前記ビアと導通接続されており、該２つのビアは、前記中間層の面方向において互いに異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
3. 前記中間層上に前記光電変換素子又は前記読出回路の一部を構成する導電膜パターンが設けられており、
   前記接続導電部が前記導電膜パターンと同一の形成材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
4. 前記素子層は複数の前記中間層を含み、
   前記複数の中間層の２以上の層の各々に、前記光電変換素子又は前記読出回路の一部を構成する導電膜パターンが設けられており、
   前記２以上の層の各々に、該層に形成された前記導電膜パターンと同一の形成材料からなる前記接続導電部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
5. 前記外部接続端子が、前記読出回路を駆動する外部駆動回路に接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電変換装置。
6. 光電変換素子と該光電変換素子から信号を読出す読出回路とを含み複数の層からなる素子層を形成する素子形成工程と、
   前記素子層の表層に、前記読出回路を外部に接続する外部接続端子を形成する端子形成工程と、を有し、
   前記素子形成工程は、
   配線下地層上に前記読出回路の一部を構成する配線を形成する処理と、
   前記配線が形成された配線下地層上に中間層を形成した後に、前記中間層上に、前記配線に導通接続された接続導電部と、前記光電変換素子又は前記読出回路の一部を構成する導電膜パターンと、を一括して形成する処理と、
   前記接続導電部が形成された中間層上に表層を形成する処理と、を含み、
   前記端子形成工程では、前記接続導電部に導通接続させて前記外部接続端子を形成することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
7. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
   入射したエックス線を該エックス線よりも長波長の光に変換して該光を前記光電変換装置に向けて射出する光変換部と、を備えていることを特徴とするエックス線撮像装置。

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