攝像裝置和攝像顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了攝像裝置和攝像顯示系統(tǒng)。所述攝像裝置包括：像素部，所述像素部包括多個(gè)像素，各所述像素分別被配置為產(chǎn)生與放射線對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷；設(shè)置在所述像素部中的場效應(yīng)型的第一晶體管；以及設(shè)置在所述像素部的周邊電路部中的場效應(yīng)型的第二晶體管。所述第一晶體管的閾值電壓與所述第二晶體管的閾值電壓彼此不同。所述攝像顯示系統(tǒng)設(shè)置有上述攝像裝置和顯示器，所述顯示器被配置為進(jìn)行與由上述攝像裝置獲得的攝像信號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像顯示。本發(fā)明可以通過減輕由晶體管的閾值電壓的漂移造成的影響而實(shí)現(xiàn)高可靠性。
【專利說明】攝像裝直和攝像顯不系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括光電轉(zhuǎn)換元件的攝像裝置和包括這種攝像裝置的攝像顯示系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，已經(jīng)提出了在各個(gè)像素(攝像像素)中都內(nèi)置有光電轉(zhuǎn)換元件這一類型的各種攝像裝置。這類攝像裝置的一個(gè)示例例如可包括所謂的光學(xué)式觸摸面板和放射線攝像裝置等(例如，參見日本未審查的專利申請(qǐng)公開公報(bào)N0.2011-135561 )。
[0003]雖然在上述的這類攝像裝置中使用了薄膜晶體管(TFT:Thin Film Transistor)作為適用于從各個(gè)像素讀出信號(hào)電荷的開關(guān)元件，但由于TFT的閾值電壓的漂移，因而可能產(chǎn)生可靠性降低的缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種攝像裝置，該攝像裝置可以通過減輕由晶體管的閾值電壓的漂移造成的影響而實(shí)現(xiàn)高可靠性，本發(fā)明的目的還在于提供包括這種攝像裝置的攝像顯示系統(tǒng)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種攝像裝置，它包括:像素部，所述像素部包括多個(gè)像素，各個(gè)所述像素分別被配置為產(chǎn)生與放射線對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷；設(shè)置在所述像素部中的場效應(yīng)型的第一晶體管；以及設(shè)置在所述像素部的周邊電路部中的場效應(yīng)型的第二晶體管。所述第一晶體管的閾值電壓與所述第二晶體管的閾值電壓彼此不同。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種攝像顯示系統(tǒng)，所述攝像顯示系統(tǒng)設(shè)有攝像裝置和顯示器，所述顯示器被配置為進(jìn)行與由所述攝像裝置獲得的攝像信號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像顯示。所述攝像裝置包括:像素部，所述像素部包括多個(gè)像素，各個(gè)所述像素分別被配置為產(chǎn)生與放射線對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷；設(shè)置在所述像素部中的場效應(yīng)型的第一晶體管；以及設(shè)置在所述像素部的周邊電路部中的場效應(yīng)型的第二晶體管。所述第一晶體管的閾值電壓與所述第二晶體管的閾值電壓彼此不同。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明上述各實(shí)施例的攝像裝置和攝像顯示系統(tǒng)中，使設(shè)置于像素部(該像素部包括多個(gè)像素，且各個(gè)像素產(chǎn)生與放射線對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷)中的第一晶體管的閾值電壓不同于設(shè)置于該像素部的周邊電路部中的第二晶體管的閾值電壓。因此，可以當(dāng)預(yù)知例如在像素部中比在周邊電路部中將會(huì)更易于發(fā)生晶體管的閾值電壓漂移時(shí)設(shè)定第一晶體管和第二晶體管各自的閾值電壓，且因此提高了晶體管的壽命特性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明上述各實(shí)施例中的攝像裝置和攝像顯示系統(tǒng)，使設(shè)置于像素部(該像素部包括多個(gè)像素，且各個(gè)像素產(chǎn)生與放射線對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷)中的第一晶體管的閾值電壓不同于設(shè)置于該像素部的周邊電路部中的第二晶體管的閾值電壓。因此，可以當(dāng)預(yù)知例如在像素部中比在周邊電路部中將會(huì)更易于發(fā)生晶體管的閾值電壓漂移時(shí)設(shè)定第一晶體管和第二晶體管各自的閾值電壓，且可以提高晶體管的壽命特性。所以，通過減輕由晶體管的閾值電壓的漂移造成的影響，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性。
[0009]應(yīng)當(dāng)理解的是，前面的總體說明和后面的詳細(xì)說明都是示例性的，旨在為本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)提供進(jìn)一步的解釋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]本發(fā)明所包含的附圖為本技術(shù)的內(nèi)容提供了進(jìn)一步的理解，這些附圖并入在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖中圖示了各實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本技術(shù)的原理。
[0011]圖1是圖示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的攝像裝置的一個(gè)總體結(jié)構(gòu)示例的框圖。
[0012]圖2是圖示了圖1所示的像素等的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)示例的電路圖。
[0013]圖3是圖示了圖2所示的光電轉(zhuǎn)換元件和晶體管的一個(gè)示意性結(jié)構(gòu)示例的剖面圖。
[0014]圖4是圖示了圖1所示的行掃描部的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)示例的框圖。
[0015]圖5是圖示了圖1所示的列選擇部的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)示例的框圖。
[0016]圖6A是圖示了像素部中的晶體管和周邊電路部中的晶體管的電流-電壓特性的一個(gè)示例的特性圖。
[0017]圖6B是說明了 P溝道型晶體管的操作點(diǎn)的一個(gè)示例的特性圖。
[0018]圖7A是說明了像素部中的晶體管和周邊電路部中的晶體管的操作點(diǎn)的設(shè)定方法的一個(gè)示例的剖面圖。
[0019]圖7B是說明了跟在圖7A所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0020]圖7C是說明了跟在圖7B所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0021]圖7D是說明了跟在圖7C所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0022]圖7E是說明了跟在圖7D所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0023]圖7F是說明了跟在圖7E所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0024]圖7G是說明了跟在圖7F所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0025]圖8是說明了由X射線照射引起的閾值電壓漂移的一個(gè)示例的電流-電壓特性圖。
[0026]圖9是圖示了 X射線累積照射量(劑量)與閾值電壓漂移量之間關(guān)系的一個(gè)示例的特性圖。
[0027]圖1OA是說明了本發(fā)明變形例I的晶體管的操作點(diǎn)的設(shè)定方法的一個(gè)示例的剖面圖。
[0028]圖1OB是說明了跟在圖1OA所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0029]圖1OC是說明了跟在圖1OB所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0030]圖1OD是說明了跟在圖1OC所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0031]圖1OE是說明了跟在圖1OD所示步驟后面的步驟的一個(gè)示例的剖面圖。
[0032]圖11是圖示了本發(fā)明變形例2的晶體管的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的剖面圖。
[0033]圖12是圖示了本發(fā)明變形例3的像素等的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的電路圖。
[0034]圖13是圖示了本發(fā)明變形例4-1的像素等的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的電路圖。
[0035]圖14是圖示了本發(fā)明變形例4-2的像素等的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的電路圖。
[0036]圖15A是說明了變形例5-1的攝像裝置的一個(gè)示例的示意圖。
[0037]圖15B是說明了變形例5-2的攝像裝置的一個(gè)示例的示意圖。
[0038]圖16A是說明了另一變形例的晶體管的優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)示例的剖面圖。
[0039]圖16B是說明了上述另一變形例的晶體管的優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)示例的剖面圖。
[0040]圖16C是說明了上述另一變形例的晶體管的優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)示例的剖面圖。
[0041]圖16D是說明了上述另一變形例的晶體管的優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)示例的剖面圖。
[0042]圖16E是說明了上述另一變形例的晶體管的優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)示例的剖面圖。
[0043]圖17是圖示了本發(fā)明應(yīng)用例的攝像顯示系統(tǒng)的一個(gè)示意性結(jié)構(gòu)示例的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044]下面將參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的一些實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，將按照下列順序進(jìn)行說明:
[0045]1、實(shí)施例(攝像裝置的一個(gè)示例，該攝像裝置中，像素部的晶體管的閾值電壓被設(shè)定為相對(duì)于周邊電路部的晶體管的閾值電壓的值向正側(cè)漂移的值)
[0046]2、變形例I (閾值電壓設(shè)定方法的另一個(gè)示例)
[0047]3、變形例2 (雙柵極型晶體管的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例)
[0048]4、變形例3 (另一種無源型像素電路的一個(gè)示例)
[0049]5、變形例4-1和4-2 (有源型像素電路的示例)
[0050]6、變形例5-1和5-2 (間接轉(zhuǎn)換型和直接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置的示例)
[0051]7、應(yīng)用例(攝像顯示系統(tǒng)的一個(gè)示例)
[0052]實(shí)施例
[0053][攝像裝置I的總體結(jié)構(gòu)]
[0054]圖1是圖示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的攝像裝置(攝像裝置I)的一個(gè)總體結(jié)構(gòu)示例的框圖。攝像裝置I可適用于根據(jù)諸如放射線等入射光(攝像光)來讀出被攝物體的信息(攝取被攝物體的圖像)。攝像裝置I包括像素部11A，并且還包括作為像素部IlA的周邊電路部IlB的行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14、列掃描部15和系統(tǒng)控制部16。在攝像裝置I中，可以在與周邊電路部IlB對(duì)應(yīng)的區(qū)域(例如,邊框區(qū)域(bezel reg1n))中設(shè)置用于遮斷放射線的遮蔽層，亦即可以由例如鉛(Pb)和/或鎢(W)等制成的金屬遮蔽層。
[0055](像素部11A)
[0056]像素部IIA適用于產(chǎn)生與入射光(攝像光)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。在像素部IlA中，像素(攝像像素或單位像素)20以行X列的形式(以矩陣形式)呈二維地布置著，并且各個(gè)像素20都包括產(chǎn)生光電荷(信號(hào)電荷)的光電轉(zhuǎn)換兀件(稍后說明的光電轉(zhuǎn)換兀件21),該光電荷的電荷量對(duì)應(yīng)于入射光的光量(受光量)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在下文中，如圖1中所示，像素部IIA中的水平方向(行方向)和豎直方向(列方向)將被分別作為“H”方向和“V”方向來進(jìn)行說明。
[0057]圖2是圖示了像素20的電路結(jié)構(gòu)(所謂的無源型電路結(jié)構(gòu))的一個(gè)示例以及A/D轉(zhuǎn)換部14中的稍后說明的列選擇部17的一個(gè)電路結(jié)構(gòu)示例的圖。無源型像素20包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件21和一個(gè)晶體管22。此外，沿H方向延伸的讀出控制線Lread和沿V方向延伸的信號(hào)線Lsig與像素20相連。
[0058]光電轉(zhuǎn)換兀件21可以由例如PIN(正-本征-負(fù):Positive Intrinsic Negative)型光電二極管或者M(jìn)IS (金屬_絕緣體_半導(dǎo)體:Metal-1nsulator_Semiconductor)型傳感器構(gòu)成，并且如上所述，光電轉(zhuǎn)換元件21適用于產(chǎn)生信號(hào)電荷，該信號(hào)電荷的電荷量對(duì)應(yīng)于入射光量。應(yīng)當(dāng)注意的是，在圖2所示的示例中，光電轉(zhuǎn)換元件21的陰極與累積節(jié)點(diǎn)N相連。
[0059]晶體管22是這樣一種晶體管(讀出晶體管):其根據(jù)從讀出控制線Lread提供過來的行掃描信號(hào)而被接通，從而將由光電轉(zhuǎn)換兀件21得到的信號(hào)電荷(輸入電壓Vin)輸出至信號(hào)線Lsig。在圖2的示例中，晶體管22由N溝道型(N型)場效應(yīng)晶體管(FET:Field-effect Transistor)構(gòu)成?？商鎿Q地，晶體管22可以由P溝道型(P型)FET等構(gòu)成。
[0060]圖3圖示了光電轉(zhuǎn)換元件21和晶體管22的一個(gè)剖面結(jié)構(gòu)示例。光電轉(zhuǎn)換元件21包括通過柵極絕緣膜121而被設(shè)置于基板110上的選定區(qū)域中的P型半導(dǎo)體層122A，該基板110可以由玻璃等制成。包括接觸孔(通孔)H的層間絕緣膜125被設(shè)置在基板110上(更具體地，在柵極絕緣膜121上)，且接觸孔H面對(duì)著P型半導(dǎo)體層122A。i型半導(dǎo)體層122B被嵌入至層間絕緣膜125中的接觸孔H中，并且i型半導(dǎo)體層122B與p型半導(dǎo)體層122A接觸。在i型半導(dǎo)體層122B上形成有η型半導(dǎo)體層122C。在η型半導(dǎo)體層122C上形成有層間絕緣膜127，并且上部電極123通過層間絕緣膜127的接觸孔Hl與η型半導(dǎo)體層122C電連接。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然在這里給出的一個(gè)示例中，P型半導(dǎo)體層122Α和η型半導(dǎo)體層122C已經(jīng)被分別設(shè)置于基板側(cè)(下側(cè))和上側(cè)，但也可以是相反的結(jié)構(gòu)，亦即η型半導(dǎo)體層設(shè)置于下側(cè)(基板側(cè))且P型半導(dǎo)體層設(shè)置于上側(cè)的結(jié)構(gòu)。
[0061]柵極絕緣膜121可被形成為與例如稍后說明的晶體管22的柵極絕緣膜具有同一層結(jié)構(gòu)的薄膜。柵極絕緣膜121可以是由例如氧化硅膜(S1x)、氮化硅膜(SiNx)和氮氧化硅膜(S1N)等中的任一種構(gòu)成的單層膜，或者可以是由上述這幾種膜中的兩種以上構(gòu)成的層疊膜。
[0062]P型半導(dǎo)體層122Α可以是ρ+區(qū)域，該ρ+區(qū)域可以通過將例如硼⑶摻雜到例如多晶娃(poly-silicon)或微晶娃中來構(gòu)成，并且ρ型半導(dǎo)體層122Α可以具有例如約40nm至約50nm (包括兩個(gè)端點(diǎn))的厚度。P型半導(dǎo)體層122A還可以用作適用于讀出例如信號(hào)電荷的下部電極(例如陽極)。
[0063]各個(gè)層間絕緣膜125和127可以是由例如氧化硅膜、氮化硅膜和氮氧化硅膜等中的任一種構(gòu)成的單層膜，或者可以是上述這幾種膜中的兩種以上構(gòu)成的層疊膜。層間絕緣膜125可以被形成為延伸至例如形成有晶體管22的區(qū)域。
[0064]i型半導(dǎo)體層122B可以是例如非摻雜本征半導(dǎo)體層，并且可以由例如非晶硅(無定形硅)構(gòu)成。雖然i型半導(dǎo)體層122B的厚度可以是例如約400nm至約100nm (包括兩個(gè)端點(diǎn))，但其厚度越厚，就越能夠增加光敏度。η型半導(dǎo)體層122C可以由例如非晶硅(無定形娃)構(gòu)成，并且可以形成η+區(qū)域。η型半導(dǎo)體層122C的厚度可以是例如約1nm至約50nm(包括兩個(gè)端點(diǎn))。
[0065]上部電極123 (陰極)可以由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成，該透明導(dǎo)電膜由例如ITO (銦錫氧化物:Indium Tin Oxide)等制成。在圖3的示例中，上部電極123可以通過例如累積節(jié)點(diǎn)N與晶體管22電連接。
[0066]在晶體管22中，可以在基板110上的選定區(qū)域中形成柵極電極120，柵極電極120可以由例如鑰(Mo)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鎢(W)和/或鉻(Cr)等制成，并且在柵極電極120上形成有從形成有上述光電轉(zhuǎn)換元件21的區(qū)域中延伸過來的柵極絕緣膜121。在柵極絕緣膜121上的與柵極電極120面對(duì)的區(qū)域中形成有半導(dǎo)體層126。
[0067]半導(dǎo)體層126形成溝道區(qū)域，并且與用作源極或漏極的源漏電極128電連接。半導(dǎo)體層126可以由例如非晶娃(無定形娃)、微晶娃和/或多晶娃(poly-silicon)等娃基半導(dǎo)體來構(gòu)成，并且較佳地可以由低溫多晶娃(LTPS:Low Temperature Poly-silicon)來構(gòu)成?？商鎿Q地，半導(dǎo)體層126可以由諸如銦鎵鋅氧化物(InGaZnO)和/或氧化鋅(ZnO)等氧化物半導(dǎo)體來構(gòu)成。源漏電極128可以由例如鈦(Ti)、鋁(Al)、鑰(Mo)、鎢(W)和/或鉻(Cr)等制成。
[0068]在本實(shí)施例中，設(shè)置于包括上述光電轉(zhuǎn)換元件21的像素20 (像素部11A)中的晶體管22 (第一晶體管)的閾值電壓與設(shè)置于周邊電路部IlB中的晶體管(具體來說，周邊電路部IlB中的那些晶體管之中的與晶體管22具有相同元件結(jié)構(gòu)的晶體管，即圖3中未圖示的第二晶體管)的閾值電壓彼此不同。換句話說，晶體管的操作點(diǎn)在像素部IlA和周邊電路部IlB 二者之間是彼此不同的，具體來說，用來使晶體管在斷開(OFF)狀態(tài)和接通(ON)狀態(tài)之間切換的脈沖電壓(接通電壓和斷開電壓)彼此不同。稍后將說明晶體管22的操作點(diǎn)的設(shè)定方法。
[0069](行掃描部13)
[0070]行掃描部13是包括稍后說明的移位寄存器電路和預(yù)定的邏輯電路等的像素驅(qū)動(dòng)部(行掃描電路)，并且適用于對(duì)像素部IlA中的多個(gè)像素20進(jìn)行逐行(以水平線為單位)驅(qū)動(dòng)(線序掃描)。具體地，可以通過例如線序掃描，來進(jìn)行要對(duì)各個(gè)像素20執(zhí)行的諸如讀出操作、復(fù)位操作等攝像操作。應(yīng)當(dāng)注意的是，通過將前述的行掃描信號(hào)經(jīng)由讀出控制線Lread提供至各個(gè)像素20，來進(jìn)行線序掃描。
[0071]圖4是圖示了行掃描部13的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的框圖。行掃描部13包括沿V方向延伸的多個(gè)單位電路130。應(yīng)當(dāng)注意的是，在圖4所示的示例中，與該圖中所示的四個(gè)單位電路130相連的八根讀出控制線Lread從頂部到底部依次由Lread(I)至Lread(8)表示。
[0072]各單位電路130例如均可包括:一列或多列(這里是兩列)移位寄存器電路131和132 (為方便起見，在該圖的框中被縮寫為“S/R”，下文中同樣如此)；四個(gè)AND電路(邏輯積電路)133A?133D ;兩個(gè)OR電路(邏輯和電路)134A和134B ；以及兩個(gè)緩沖電路135A和135B。雖然將會(huì)以這里的示例的方式來說明包括兩列移位寄存器電路的結(jié)構(gòu)，但該單位電路可以由一列移位寄存器電路構(gòu)成。然而，雖然沒有詳細(xì)說明，但是通過設(shè)置兩列以上的移位寄存器電路，就能夠在一幀期間中進(jìn)行多次復(fù)位操作。
[0073]移位寄存器電路131是這樣的電路:其適用于根據(jù)從系統(tǒng)控制部16提供過來的起始脈沖VSTl和時(shí)鐘信號(hào)CLKl來產(chǎn)生脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于使多個(gè)單位電路130作為整體在V方向上依次移位。同樣，移位寄存器電路132是這樣的電路:其適用于根據(jù)從系統(tǒng)控制部16提供過來的起始脈沖VST2和時(shí)鐘信號(hào)CLK2來產(chǎn)生脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于使多個(gè)單位電路130作為整體在V方向上依次移位。因此，例如，移位寄存器電路131可產(chǎn)生用于第一復(fù)位驅(qū)動(dòng)的脈沖信號(hào)，并且移位寄存器電路132可產(chǎn)生用于第二復(fù)位驅(qū)動(dòng)的脈沖信號(hào)。
[0074]四個(gè)使能信號(hào)ENl?EN4分別被輸入至AND電路133A?133D，這四個(gè)使能信號(hào)用于控制(限定)從移位寄存器電路131和132輸出的各個(gè)脈沖信號(hào)(各個(gè)輸出信號(hào))的有效期間。具體地，來自移位寄存器電路132的脈沖信號(hào)被輸入至AND電路133A中的一個(gè)輸入端子，且使能信號(hào)ENl被輸入至AND電路133A中的另一個(gè)輸入端子。來自移位寄存器電路131的脈沖信號(hào)被輸入至AND電路133B中的一個(gè)輸入端子，且使能信號(hào)EN2被輸入至AND電路133B中的另一個(gè)輸入端子。來自移位寄存器電路132的脈沖信號(hào)被輸入至AND電路133C中的一個(gè)輸入端子，且使能信號(hào)EN3被輸入至AND電路133C中的另一個(gè)輸入端子。來自移位寄存器電路131的脈沖信號(hào)被輸入至AND電路133D中的一個(gè)輸入端子,且使能信號(hào)EN4被輸入至AND電路133D中的另一個(gè)輸入端子。
[0075]OR電路134A是這樣的電路:其適用于產(chǎn)生從AND電路133A輸出的輸出信號(hào)與從AND電路133B輸出的輸出信號(hào)的邏輯和信號(hào)(0R信號(hào))。同樣，OR電路134B是這樣的電路:其適用于產(chǎn)生從AND電路133C輸出的輸出信號(hào)與從AND電路133D輸出的輸出信號(hào)的邏輯和信號(hào)(0R信號(hào))。在控制各個(gè)輸出信號(hào)的有效期間的同時(shí)，以上述方式通過上述AND電路133A?133D以及OR電路134A和134B產(chǎn)生了從移位寄存器電路131和132輸出的輸出信號(hào)(脈沖信號(hào))的邏輯和信號(hào)。因此，可以限定例如當(dāng)要進(jìn)行多次復(fù)位驅(qū)動(dòng)時(shí)的各個(gè)驅(qū)動(dòng)時(shí)序等。
[0076]緩沖電路135A是用作針對(duì)于從OR電路134A輸出的輸出信號(hào)(脈沖信號(hào))的緩沖器的電路，并且緩沖電路135B是用作針對(duì)于從OR電路134B輸出的輸出信號(hào)(脈沖信號(hào))的緩沖器的電路。由緩沖電路135A和135B進(jìn)行這樣緩沖后的脈沖信號(hào)(行掃描信號(hào))經(jīng)由讀出控制線Lread而被輸出至像素部IlA中的各個(gè)像素20。
[0077](A/D 轉(zhuǎn)換部 14)
[0078]A/D轉(zhuǎn)換部14包括多個(gè)列選擇部17，且對(duì)于每多根(這里是每四根)信號(hào)線Lsig設(shè)置了一個(gè)列選擇部17，并且A/D轉(zhuǎn)換部14適用于根據(jù)經(jīng)由信號(hào)線Lsig輸入過來的信號(hào)電壓(與各個(gè)信號(hào)電荷對(duì)應(yīng)的電壓)來進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換)。因此，生成了由數(shù)字信號(hào)構(gòu)成的輸出數(shù)據(jù)Dout (攝像信號(hào))，并且該輸出數(shù)據(jù)Dout被輸出至外部。
[0079]例如，如圖2和圖5所示，各個(gè)列選擇部17均包括電荷放大器172、電容器(諸如反饋電容器等)Cl、開關(guān)SW1、采樣/保持(S/Η)電路173、含有四個(gè)開關(guān)SW2的多路復(fù)用器電路(選擇電路)174、以及A/D轉(zhuǎn)換器175。在上述這些構(gòu)成元件中，對(duì)于每根信號(hào)線Lsig都設(shè)置了電荷放大器172、電容器Cl、開關(guān)SW1、S/Η電路173和開關(guān)SW2，并且對(duì)于每個(gè)列選擇部17都設(shè)置了多路復(fù)用器電路174和A/D轉(zhuǎn)換器175。
[0080]電荷放大器172是適用于將從信號(hào)線Lsig讀出的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換(Q_V轉(zhuǎn)換)為電壓的放大器。電荷放大器172被配置為使得信號(hào)線Lsig的一端與負(fù)側(cè)(_側(cè))輸入端子相連，且使得預(yù)定的復(fù)位電壓Vrst被輸入至正側(cè)(+側(cè))輸入端子。電荷放大器172的輸出端子和負(fù)側(cè)輸入端子通過由并聯(lián)連接的電容器Cl和開關(guān)SWl構(gòu)成的電路而被彼此反饋連接(feedback-connected)。也就是說，電容器Cl的一個(gè)端子與電荷放大器172的負(fù)側(cè)輸入端子相連，并且電容器Cl的另一個(gè)端子與電荷放大器172的輸出端子相連。同樣，開關(guān)SWl的一個(gè)端子與電荷放大器172的負(fù)側(cè)輸入端子相連,并且開關(guān)SWl的另一個(gè)端子與電荷放大器172的輸出端子相連。應(yīng)當(dāng)注意的是，通過經(jīng)由放大器復(fù)位控制線Lcarst從系統(tǒng)控制部16提供過來的控制信號(hào)(放大器復(fù)位控制信號(hào))來控制該開關(guān)SWl的接通/斷開狀態(tài)。
[0081]S/Η電路173被設(shè)置在電荷放大器172和多路復(fù)用器電路174 (開關(guān)SW2)之間，并且是適用于暫時(shí)地保持來自電荷放大器172的輸出電壓Vca的電路。
[0082]多路復(fù)用器電路174是這樣的電路:其適用于根據(jù)由列掃描部15進(jìn)行的掃描驅(qū)動(dòng)，通過一個(gè)接一個(gè)地依次接通四個(gè)開關(guān)SW2，來選擇性地在各個(gè)S/Η電路173與A/D轉(zhuǎn)換器175之間建立連接或切斷連接。
[0083]A/D轉(zhuǎn)換器175是這樣的電路:其適用于通過對(duì)已從S/Η電路173輸出的且經(jīng)由開關(guān)SW2而被輸入至A/D轉(zhuǎn)換器175的輸出電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，來生成和輸出上述輸出數(shù)據(jù) Dout。
[0084](列掃描部15)
[0085]列掃描部15可以包括例如未圖示的移位寄存器和地址解碼器等，并適用于在掃描上述列選擇部17中的開關(guān)SW2的同時(shí)依次驅(qū)動(dòng)各個(gè)開關(guān)SW2。已經(jīng)經(jīng)由各根信號(hào)線Lsig從各個(gè)像素20讀出的信號(hào)(上述輸出數(shù)據(jù)Dout)通過上述的由列掃描部15進(jìn)行的這種選擇性掃描而被依次輸出到外部。
[0086](系統(tǒng)控制部16)
[0087]系統(tǒng)控制部16適用于控制行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14和列掃描部15各自的操作。具體地，系統(tǒng)控制部16包括用于生成前述各種時(shí)序信號(hào)(控制信號(hào))的時(shí)序發(fā)生器，并根據(jù)由該時(shí)序發(fā)生器生成的各種時(shí)序信號(hào)，來控制行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14、列掃描部15和偏壓(bias voltage)校正部18的驅(qū)動(dòng)。攝像裝置I被配置為使得行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14和列掃描部15各者均根據(jù)系統(tǒng)控制部16的控制來對(duì)像素部IlA內(nèi)的多個(gè)像素20進(jìn)行攝像驅(qū)動(dòng)(線序攝像驅(qū)動(dòng))，以獲取來自像素部IlA的輸出數(shù)據(jù)Dout。
[0088](晶體管操作點(diǎn)的設(shè)定)
[0089]在本實(shí)施例中，如上所述，使晶體管的操作點(diǎn)(閾值電壓)在像素部IlA和周邊電路部IlB之間彼此不同。應(yīng)當(dāng)注意的是，在下文中，為了方便說明，將會(huì)把設(shè)置在像素部IlA中的晶體管22稱為“晶體管TrA”，并且將會(huì)把設(shè)置在周邊電路部IlB中的晶體管22稱為“晶體管TrB”。在本實(shí)施例中，像素20 (像素部11A)中的晶體管TrA是圖3中所示的所謂的底柵極型晶體管，并且周邊電路部IlB中的晶體管TrB可以類似地被配置為例如底柵極型晶體管。然而，晶體管TrA和TrB各者并不局限于底柵極型晶體管，也可被配置為例如頂柵極型晶體管或者所謂的雙(雙邊)柵極型晶體管(稍后將詳細(xì)說明)，在該雙柵極型晶體管中，設(shè)有兩個(gè)柵極電極并且在這兩個(gè)柵極電極之間夾著半導(dǎo)體層126。此外，晶體管TrA和TrB的這樣的元件結(jié)構(gòu)(底柵極型、頂柵極型或雙柵極型元件結(jié)構(gòu))可以彼此相同或彼此不同。例如，在本實(shí)施例中，晶體管TrA和TrB可以都是底柵極型，或者這兩個(gè)晶體管可以都是頂柵極型或雙柵極型。
[0090]此外，例如，當(dāng)晶體管TrA和TrB的元件結(jié)構(gòu)彼此不同時(shí)，可能較佳的是，例如晶體管TrA是雙柵極型且晶體管TrB是頂柵極型或底柵極型。在像素部IlA中比在周邊電路部IlB中更要求X射線耐受性(X-ray resistivity),而雙柵極型元件結(jié)構(gòu)比頂柵極型和底柵極型元件結(jié)構(gòu)具有更高的X射線耐受性。另一方面，在雙柵極型元件結(jié)構(gòu)中比在頂柵極型和底柵極型元件結(jié)構(gòu)中更容易發(fā)生圖案不良(pattern failure)(在形成電極、布線等時(shí)的圖案不良)。因此，優(yōu)選的是，在與像素部IlA相比不是很要求X射線耐受性的周邊電路部IlB中采用頂柵極型或底柵極型元件結(jié)構(gòu)。
[0091]在這點(diǎn)上，當(dāng)在具有雙柵極型元件結(jié)構(gòu)的晶體管中發(fā)生上述這種圖案不良時(shí)，有時(shí)可能會(huì)發(fā)生由該圖案不良引起的所謂的線缺陷。在用X射線攝取圖像的FPD (平板顯示器:flat panel display)的標(biāo)準(zhǔn)中，雖然對(duì)于點(diǎn)缺陷的標(biāo)準(zhǔn)是寬容的，但線缺陷被列為不良項(xiàng)目(delinquent item)。此外，雖然可以通過進(jìn)行圖像插值處理等來補(bǔ)償一個(gè)線缺陷(當(dāng)該線缺陷單獨(dú)存在時(shí))，但難以對(duì)兩個(gè)以上的線缺陷(當(dāng)這兩個(gè)以上的線缺陷相鄰地存在時(shí))進(jìn)行插值處理。由于在像素部IlA中即使因采用雙柵極型元件結(jié)構(gòu)而發(fā)生了線缺陷也可以進(jìn)行修復(fù)處理，因此，可以通過進(jìn)行該修復(fù)處理來抑制由線缺陷造成的影響。
[0092]圖6A圖示了像素部IlA的晶體管TrA和周邊電路部IlB的晶體管TrB的IV特性(源漏電流Ids(A:安培)和柵極電壓Vg(V:伏特)之間的關(guān)系:電流-電壓特性)的一個(gè)示例。如該圖所示，像素部IlA的晶體管TrA呈現(xiàn)出相對(duì)于周邊電路部IlB的晶體管TrB的IV特性向正側(cè)(+側(cè))漂移的IV特性。也就是說，在本實(shí)施例中，使用晶體管TrB的電壓為基準(zhǔn)來設(shè)定閾值電壓(例如當(dāng)電流Ids可能約為1.0X 10_13A時(shí)所得到的電壓Vg ;下文中被稱為閾值電壓VthO)。晶體管TrA的閾值電壓(稱為閾值電壓Vthl)被設(shè)定為相對(duì)于晶體管TrB的閾值電壓VthO的值向正側(cè)漂移的值。根據(jù)各種參數(shù)(諸如所期望的向像素部IlA的X射線累積照射量(劑量)和/或柵極絕緣膜121 (氧化硅膜)的厚度等)，將閾值電壓Vthl相對(duì)于閾值電壓VthO的漂移量設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?。在本示例中，可設(shè)定例如約+ (正)IV的漂移量。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然圖6A示出了晶體管TrA和TrB是N溝道型晶體管的示例，但例如如圖6B中所示，即使當(dāng)晶體管TrA是P溝道型晶體管時(shí)，與N溝道型晶體管的情況一樣，閾值電壓VthO可能會(huì)根據(jù)X射線累積照射量向負(fù)側(cè)漂移。因此，在P溝道型晶體管的情況下，晶體管TrA的閾值電壓Vthl (在該圖中以虛線表示)也可被設(shè)定為相對(duì)于閾值電壓VthO的值向正側(cè)漂移的值。至于圖6B的示例中的晶體管TrA的操作點(diǎn)，其接通操作點(diǎn)被設(shè)定為-7V，并且斷開操作點(diǎn)被設(shè)定為+4V。
[0093]上述晶體管TrA和TrB的閾值電壓VthO和Vthl例如可按照下面的方法來設(shè)定。圖7A?圖7G按照要被執(zhí)行的步驟的順序圖示了閾值電壓的設(shè)定方法。上述閾值電壓VthO和Vthl例如可在像素部IlA的晶體管和周邊電路部IlB的晶體管的形成過程中予以設(shè)定。具體地，通過改變半導(dǎo)體層126的雜質(zhì)濃度，可使閾值電壓漂移。
[0094]也就是說，首先，如圖7A所示，在像素部IlA和周邊電路部IlB各者中在基板110上的選定區(qū)域中形成柵極電極120。然后，如圖7B所示，在基板110上形成柵極絕緣膜121，以覆蓋柵極電極120。作為柵極絕緣膜121，可使用例如可以由氮化硅膜121A和氧化硅膜121B構(gòu)成的層疊膜。可通過例如CVD (化學(xué)氣相沉積:Chemical Vapor Deposit1n)法來形成氮化硅膜12IA和氧化硅膜121B。
[0095]接著，如圖7C所示，形成可以包含例如多晶硅的半導(dǎo)體層126a。然后，如圖7D所示，通過所謂的離子注入(第一離子注入(Pl))對(duì)半導(dǎo)體層126a進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散。因此，在像素部IlA和周邊電路部IlB的全部區(qū)域上形成了具有預(yù)定的雜質(zhì)濃度的半導(dǎo)體層126al。
[0096]接著，如圖7E所示，僅對(duì)像素部IlA和周邊電路部IlB之中的周邊電路部IlB進(jìn)行選擇性地掩蓋。例如，在基板110的整個(gè)表面上形成光致抗蝕劑膜以后，通過選擇性的曝光來進(jìn)行圖形化，就可僅在周邊電路部IlB中形成光致抗蝕劑膜210。
[0097]然后，如圖7F所示，通過第二離子注入(P2)來對(duì)半導(dǎo)體層126al進(jìn)行進(jìn)一步的雜質(zhì)擴(kuò)散。因此，雜質(zhì)被摻雜到半導(dǎo)體層126al的與像素部IlA對(duì)應(yīng)的選定部分中。結(jié)果，就能夠在像素部IlA中形成這樣的半導(dǎo)體層126a2:該半導(dǎo)體層126a2的雜質(zhì)濃度與半導(dǎo)體層126al的雜質(zhì)濃度不同(比半導(dǎo)體層126al的雜質(zhì)濃度高)。應(yīng)當(dāng)注意的是，半導(dǎo)體層126al和126a2相當(dāng)于上述晶體管22的半導(dǎo)體層126。
[0098]最后，如圖7G所示，除去光致抗蝕劑膜210。通過這種方式，使得像素部IlA(晶體管TrA)的半導(dǎo)體層126a2的雜質(zhì)濃度高于周邊電路部IlB (晶體管TrB)的半導(dǎo)體層126al的雜質(zhì)濃度。以此方式，通過進(jìn)行兩次雜質(zhì)擴(kuò)散步驟，就能夠形成分別具有上述閾值電壓VthO和Vthl的晶體管TrA和TrB。應(yīng)當(dāng)注意的是，在形成上述半導(dǎo)體層126al和126a2(半導(dǎo)體層126)以后，通過形成層間絕緣膜125和源漏電極128，從而形成了底柵極型晶體管TrA 和 TrB0
[0099][功能和效果]
[0100]在本實(shí)施例的攝像裝置I中，例如當(dāng)放射線或基于放射線的光入射到像素部IlA上時(shí)，在各個(gè)像素20內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換元件21中產(chǎn)生了與入射光對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷(進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換)。具體來說，在那時(shí)通過在累積節(jié)點(diǎn)中累積由光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號(hào)電荷，發(fā)生了與節(jié)點(diǎn)電容對(duì)應(yīng)的電壓變化。根據(jù)上述的這種電壓變化，輸入電壓Vin(與信號(hào)電荷對(duì)應(yīng)的電壓)被提供至晶體管22的漏極。然后，當(dāng)晶體管22根據(jù)從讀出控制線Lread提供過來的行掃描信號(hào)而接通時(shí)，上述信號(hào)電荷被讀出到信號(hào)線Lsig。
[0101]這樣讀出的信號(hào)電荷經(jīng)由信號(hào)線Lsig以多個(gè)(這里是四個(gè))像素列為單位被輸入到A/D轉(zhuǎn)換部14中的列選擇部17。在列選擇部17中，首先，通過由電荷放大器172等構(gòu)成的電荷放大器電路對(duì)從各根信號(hào)線Lsig輸入的每個(gè)信號(hào)電荷進(jìn)行Q-V轉(zhuǎn)換(從信號(hào)電荷至信號(hào)電壓的轉(zhuǎn)換)。接著，這樣轉(zhuǎn)換得到的每個(gè)信號(hào)電壓(來自電荷放大器172的每個(gè)輸出電壓Vca)經(jīng)由S/Η電路173和多路復(fù)用器電路174通過A/D轉(zhuǎn)換器175而被進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以生成由數(shù)字信號(hào)構(gòu)成的輸出數(shù)據(jù)Dout (攝像信號(hào))。以此方式，各條輸出數(shù)據(jù)Dout被依次從各個(gè)列選擇部17輸出，并且被傳輸?shù)酵獠?或被輸入至未圖示的內(nèi)部存儲(chǔ)器)。
[0102]在這點(diǎn)上，入射到攝像裝置I上的放射線(X射線)中的一些未經(jīng)過波長轉(zhuǎn)換就泄漏到像素部11A。當(dāng)晶體管22暴露于這樣泄漏到像素部IlA的放射線時(shí)，可能會(huì)發(fā)生下面的故障。也就是說，由于晶體管22在柵極絕緣膜121中具有氧化硅膜，當(dāng)放射線入射到這一含氧膜上時(shí)，該膜中的電子通過所謂的光電效應(yīng)、康普頓散射或電子對(duì)生成等而被激發(fā)。結(jié)果，電子空穴被俘獲且累積在柵極絕緣膜121中，并且晶體管22的閾值電壓Vth由于電子空穴的累積而向負(fù)側(cè)漂移。
[0103]圖8圖示了當(dāng)由低溫多晶硅制成的晶體管22被X射線照射時(shí)，電流Ids與電壓Vg的關(guān)系(電流-電壓特性)的一個(gè)示例。圖9圖示了累積照射量(劑量)(Gy)與閾值電壓向負(fù)側(cè)的漂移量(Λ Vth)之間關(guān)系的一個(gè)示例。如圖8所示，可以看出，當(dāng)用X射線照射晶體管22時(shí)，隨著X射線的累積照射量(劑量)從OGy增加到75Gy、100Gy、125Gy、150Gy、175Gy和275Gy，閾值電壓Vth逐漸向負(fù)側(cè)漂移。此外，隨著照射量增加，S (亞閾值擺幅:sub-threshold swing)值相應(yīng)地變劣。此外，閾值電壓Vth的漂移量的增加引起了斷開電流和接通電流的變化。例如因?yàn)閿嚅_電流的增加引起了電流泄漏，和/或因?yàn)榻油娏鞯慕档褪沟眯盘?hào)幾乎不能讀出，或因?yàn)槠渌颍噪y以保持晶體管的可靠性。特別是在使用低溫多晶硅的放射線攝像裝置中，由于暴露因而晶體管22的閾值電壓Vth向負(fù)側(cè)漂移，從而引起可靠性變劣。
[0104]也就是說，由于像素部IlA比周邊電路部IlB更容易暴露于放射線，因此像素部IlA中的晶體管22的閾值電壓Vth相應(yīng)地容易向負(fù)側(cè)漂移。
[0105]因此，本實(shí)施例的攝像裝置I被設(shè)計(jì)為使晶體管的閾值電壓在像素部IlA和周邊電路部IlB之間是彼此不同的。具體地，像素部IlA的晶體管TrA的閾值電壓Vthl被設(shè)定為相對(duì)于周邊電路部IlB的晶體管TrB的閾值電壓VthO的值向正側(cè)漂移的值。也就是說，即使當(dāng)由于像素部IlA暴露于放射線而發(fā)生閾值電壓漂移時(shí)，通過在預(yù)知上述這種閾值電壓漂移時(shí)預(yù)先設(shè)定晶體管TrA的閾值電壓Vthl，也能夠減輕它的影響(例如上述的斷開電流的增加和接通電流的降低等)。更具體來說，由于因暴露于放射線而引起的閾值電壓漂移是通過如上所述電子空穴在氧化硅膜中的累積而發(fā)生的，因此，如圖8所示，初始的(例如，當(dāng)累積照射量達(dá)到75Gy時(shí))漂移量達(dá)到相對(duì)大的值。然后，盡管累積照射量增加，漂移量也顯示出了逐漸減少的趨勢。因此，考慮到上述這種初始的漂移量等，通過將閾值電壓Vthl設(shè)定為向正側(cè)漂移的值，就能夠增加晶體管的壽命。
[0106]在本實(shí)施例中，如上所述，使晶體管的閾值電壓在像素部IlA(其包括多個(gè)像素20，且各個(gè)像素20均包括光電轉(zhuǎn)換元件21)與像素部IlA的周邊電路部IlB之間彼此不同。因此，能夠當(dāng)預(yù)知例如在像素部IlA中比在周邊電路部IlB中將會(huì)更容易發(fā)生晶體管的閾值電壓漂移時(shí)將各個(gè)晶體管的閾值電壓設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹担乙虼四軌蛴行У靥岣呔w管的壽命特性。因此，通過減輕因晶體管的閾值電壓漂移所造成的影響，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性。
[0107]在下文中，將說明上述實(shí)施例的變形例(變形例I?變形例5)。應(yīng)當(dāng)注意的是，使用了相同的符號(hào)來標(biāo)記與上述實(shí)施例中的組成元件相同的組成元件，并且適當(dāng)?shù)厥÷粤藢?duì)它們的說明。
[0108]變形例I
[0109]在上述實(shí)施例中，已經(jīng)說明了一種通過使晶體管TrA和TrB各自的半導(dǎo)體層126(126al和126a2)的雜質(zhì)濃度彼此不同來設(shè)定閾值電壓VthO和Vthl的方法。使雜質(zhì)濃度彼此不同的方法并不局限于前述的方法，也可以如同本變形例中這樣使用阻擋膜。在圖1OA?圖1OE中按照要被執(zhí)行的步驟的順序圖示了本變形例的閾值電壓的設(shè)定方法。
[0110]在本變形例中，首先，以與上述實(shí)施例相同的方式，如圖1OA所示，在基板110上依次形成了柵極電極120、柵極絕緣膜121 (氮化硅膜121A和氧化硅膜121B)及半導(dǎo)體層126a0
[0111]然后，如圖1OB所示，例如可在半導(dǎo)體層126a的整個(gè)表面上形成氧化硅膜125A，作為用于離子注入的阻擋膜。接著，如圖1OC所示，可通過使用例如光刻法進(jìn)行蝕刻，來將氧化硅膜125A圖形化。通過該蝕刻，氧化硅膜125A的與像素部IlA對(duì)應(yīng)的一部分被選擇性地除去，并且只有周邊電路部IlB被掩蓋。應(yīng)當(dāng)注意的是，氧化硅膜125A的厚度可被設(shè)定為例如約5nm至約20nm (包括兩個(gè)端點(diǎn)),并且優(yōu)選地可被設(shè)定為例如約15nm。
[0112]接著，如圖1OD所示，通過離子注入(Pl)來進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散。由于是通過在周邊電路部IlB被氧化硅膜125A掩蓋的狀態(tài)下進(jìn)行離子注入來使離子注入形貌的峰位置變化的，因此，可以通過僅進(jìn)行一次離子注入步驟來形成具有上述雜質(zhì)濃度關(guān)系的半導(dǎo)體層126al和126a20
[0113]最后，如圖1OE所示，除去氧化硅膜125A。通過這種方式，也可以設(shè)定如上所述的閾值電壓VthO和Vthl。
[0114]如本變形例中這樣，通過使用例如由氧化硅膜125A構(gòu)成的阻擋膜來進(jìn)行離子注入，與上述實(shí)施例相比，能夠減少要被執(zhí)行的離子注入步驟的數(shù)目。此外，由于在像素部IlA中減少了與半導(dǎo)體層126 (半導(dǎo)體層126a2)接觸的氧化硅膜125A的膜厚，所以能夠如上所述提高針對(duì)X射線的耐受性。
[0115]應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然已經(jīng)在上述實(shí)施例和變形例I中予以說明的閾值電壓設(shè)定方法可應(yīng)用于底柵極型、頂柵極型和雙柵極型晶體管中的任何一者，但特別是在雙柵極型晶體管的情況下，可以使例如處于稍后說明的第二柵極電極220B和半導(dǎo)體層226之間的氧化硅膜230A在像素部IlA中比在周邊電路部IlB中更薄，這有利于提高X射線耐受性。
[0116]變形例2
[0117]圖11圖示了根據(jù)變形例2的場效應(yīng)晶體管的一個(gè)剖面結(jié)構(gòu)示例。雖然在上述實(shí)施例中，已經(jīng)通過將底柵極型晶體管作為晶體管22的一個(gè)示例來進(jìn)行了說明，但晶體管也可以如同本變形例中這樣是雙柵極型。在下文中，將說明雙柵極型晶體管的具體結(jié)構(gòu)示例。
[0118]本變形例的晶體管22例如可包括基板110上的第一柵極電極220A和被形成為覆蓋第一柵極電極220A的第一柵極絕緣膜229。在第一柵極絕緣膜229上形成有半導(dǎo)體層226，該半導(dǎo)體層226包括溝道層(活性層)226a、LDD (輕摻雜漏極)層226b和N+層226c。第二柵極絕緣膜230被形成為覆蓋半導(dǎo)體層226，且第二柵極電極220B被布置在第二柵極絕緣膜230上的與第一柵極電極220A面對(duì)的區(qū)域中。在第二柵極電極220B上形成有具有接觸孔H2的第一層間絕緣膜231，源漏電極228被形成為填充接觸孔H2。在第一層間絕緣膜231和源漏電極228上形成有第二層間絕緣膜232。
[0119]半導(dǎo)體層226由與上述實(shí)施例中的半導(dǎo)體層126相同的材料制成。在半導(dǎo)體層226中，LDD層226b被形成在溝道層226a和N+層226c之間，以降低漏電流。源漏電極228的功能和構(gòu)成材料與上述實(shí)施例中的源漏電極128的功能和構(gòu)成材料相同。
[0120]第一柵極電極220A和第二柵極電極220B分別由與上述實(shí)施例中的柵極電極120相同的材料制成。第一柵極電極220A和第二柵極電極220B被布置為彼此面對(duì)，并且它們之間插入有如上所述的第一柵極絕緣膜229、半導(dǎo)體層226和第二柵極絕緣膜230。
[0121]與上述實(shí)施例中的柵極絕緣膜121相同的方式，第一柵極絕緣膜229和第二柵極絕緣膜230各者均可以是由例如氧化硅膜、氮化硅膜和氮氧化硅膜等中的任一種構(gòu)成的單層膜，或者可以是由上述這幾種膜中的兩種以上構(gòu)成的層疊膜。第一柵極絕緣膜229例如可以通過從基板110側(cè)依次層疊氮化硅膜229A和氧化硅膜229B來構(gòu)成。第二柵極絕緣膜230例如可以通過從基板110側(cè)依次層疊氧化硅膜230A、氮化硅膜230B和氧化硅膜230C來構(gòu)成。然而，當(dāng)半導(dǎo)體層226由低溫多晶硅制成時(shí)，從可制造性的觀點(diǎn)來看，可能較佳的是，在第一柵極絕緣膜229和第二柵極絕緣膜230中在與半導(dǎo)體層226 (具體來說，溝道層226a)接觸的表面上設(shè)置氧化硅膜(氧化硅膜229B和230A)。
[0122]第一層間絕緣膜231和第二層間絕緣膜232各者均可以是由例如氧化硅膜、氮化硅膜和氮氧化硅膜等中的任一種構(gòu)成的單層膜，或者可以是由上述這幾種膜中的兩種以上構(gòu)成的層疊膜。例如，可以通過從基板110側(cè)依次層疊氧化娃膜231a和氮化娃膜231b來構(gòu)成第一層間絕緣膜231，并且可以由氧化硅膜來構(gòu)成第二層間絕緣膜232。
[0123]變形例3
[0124]圖12圖示了變形例3的像素(像素20A)的一個(gè)電路結(jié)構(gòu)示例以及在上述實(shí)施例中說明的電荷放大器電路171的一個(gè)電路結(jié)構(gòu)示例。類似于上述實(shí)施例的像素20，本變形例的像素20A具有所謂的無源型電路結(jié)構(gòu)，并且包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件21和一個(gè)晶體管22。此外，沿H方向延伸的讀出控制線Lread和沿V方向延伸的信號(hào)線Lsig與像素20A相連。
[0125]然而，不同于上述實(shí)施例的像素20的是，在本變形例的像素20A中，光電轉(zhuǎn)換元件21的陽極與累積節(jié)點(diǎn)N相連，并且光電轉(zhuǎn)換元件21的陰極連接于地(接地)。如上所述，在像素20A中，累積節(jié)點(diǎn)N可以與光電轉(zhuǎn)換元件21的陽極相連，當(dāng)通過這種方式來構(gòu)成像素時(shí)，也可以得到與通過上述實(shí)施例的攝像裝置I得到的效果相同的效果。
[0126]變形例4-1和4-2
[0127]圖13圖示了變形例4-1的像素(像素20B)的一個(gè)電路結(jié)構(gòu)示例以及稍后將說明的電荷放大器電路171A的一個(gè)電路結(jié)構(gòu)示例。此外，圖14圖示了變形例4-2的像素(像素20C)的一個(gè)電路結(jié)構(gòu)示例以及電荷放大器電路171A的電路結(jié)構(gòu)示例。不同于到目前為止所說明的像素20和20A，變形例4-1的像素20B和變形例4_2的像素20C各自都包括所謂的有源型像素電路。
[0128]各有源型像素20B和20C均包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件21和三個(gè)晶體管22、23和24。沿H方向延伸的讀出控制線Lread和復(fù)位控制線Lrst以及在V方向上延伸的信號(hào)線Lsig與像素20B或20C相連。
[0129]在各個(gè)像素20B和20C中，晶體管22的柵極與讀出控制線Lread相連，其源極與信號(hào)線Lsig相連，并且其漏極與構(gòu)成源極跟隨電路的晶體管23的漏極相連。晶體管23的源極與電源VDD相連，并且其柵極經(jīng)由累積節(jié)點(diǎn)N與光電轉(zhuǎn)換元件21的陰極(圖13的示例)或陽極(圖14的示例)相連并且與作為復(fù)位用晶體管的晶體管24的漏極相連。晶體管24的柵極與復(fù)位控制線Lrst相連，并且復(fù)位電壓Vrst被施加到其源極。在變形例4_1中，光電轉(zhuǎn)換元件21的陽極接地，而在變形例4-2中，光電轉(zhuǎn)換元件21的陰極接地。
[0130]此外，取代前述電荷放大器電路171中的電荷放大器172、電容Cl和開關(guān)SW1，各變形例4-1和4-2中的電荷放大器電路171A均包括放大器176和恒定電流源177。在放大器176中，正側(cè)輸入端子與信號(hào)線Lsig相連，且負(fù)側(cè)輸入端子與輸出端子彼此連接，以形成電壓跟隨電路。應(yīng)當(dāng)注意的是，恒定電流源177的一個(gè)端子與信號(hào)線Lsig的一端側(cè)相連，并且恒定電流源177的另一個(gè)端子與電源VSS相連。
[0131]變形例5-1和5-2
[0132]圖15A和圖15B分別示意性地圖示了變形例5_1和5_2的像素部IlA的示意性結(jié)構(gòu)示例。當(dāng)上述實(shí)施例的攝像裝置I是放射線攝像裝置時(shí)，像素部IlA具有變形例5-1和5-2任一者中的結(jié)構(gòu)。
[0133]圖15A中所示的變形例5-1的像素部IlA可應(yīng)用于所謂的間接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置，并且在像素部IlA上(光接收面?zhèn)?包括波長轉(zhuǎn)換層112。波長轉(zhuǎn)換層112適用于將放射線Rrad (例如α射線、β射線、y射線和X射線等)轉(zhuǎn)換為波長在像素部IlA的光電轉(zhuǎn)換元件21的靈敏度范圍內(nèi)的光，由于設(shè)置了波長轉(zhuǎn)換層112，就使得能夠在像素部IlA中讀出與放射線Rrad對(duì)應(yīng)的信息。波長轉(zhuǎn)換層112例如可以由將諸如X射線等放射線轉(zhuǎn)換成可見光的熒光體(例如閃爍體)構(gòu)成。波長轉(zhuǎn)換層112可通過把例如有機(jī)平坦化膜或由旋涂式玻璃材料(spin-on glass material)等制成的平坦化膜與突光體膜層疊起來而形成。熒光體膜可以由例如CsI (添加有鉈(Tl))、Gd2O2S、BaFX (X可以是Cl、Br、I等)、NaI和/或CaF2等制成。
[0134]圖15B中所示的變形例5-2的像素部IlA可應(yīng)用于所謂的直接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置，并且在這種情況下，像素部IlA具有吸收入射放射線Rrad、且將這樣吸收的入射放射線Rrad轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能。本變形例的像素部IlA可以由例如非晶硒(a_Se)半導(dǎo)體、碲化鎘(CdTe)半導(dǎo)體等構(gòu)成。應(yīng)當(dāng)注意的是，直接轉(zhuǎn)換型攝像裝置的情況下的像素20的電路結(jié)構(gòu)等效于在圖2所示的各個(gè)元件中用電容器替換光電轉(zhuǎn)換元件21的結(jié)構(gòu)。
[0135]上述間接轉(zhuǎn)換型或直接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置被運(yùn)用成用于獲得與放射線Rrad對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的各種攝像裝置。該攝像裝置可應(yīng)用于例如醫(yī)療用X光攝像裝置(數(shù)字X射線照相等)、在機(jī)場等中使用的行李檢查用X光攝像裝置、工業(yè)用X光攝像裝置(例如，用于檢查容器中的危險(xiǎn)品等的裝置)等。
[0136]應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然在上述實(shí)施例和各變形例中，已經(jīng)圖示了底柵極型或雙柵極型結(jié)構(gòu)作為晶體管22的結(jié)構(gòu)示例，但其結(jié)構(gòu)可以是頂柵極型。此外，由于下面的理由，通過在像素部IlA中布置頂柵極型晶體管并在周邊電路部IlB中布置雙柵極型晶體管，可以減少掩膜的數(shù)目。也就是說，如圖16A所示，在將第一柵極電極220A僅形成在周邊電路部IlB中之后，在基板110上形成第一柵極絕緣膜121和半導(dǎo)體層126a。然后，如圖16B所示，通過第一離子注入(Pl)來進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散，從而在像素部IlA和周邊電路部IlB的全部區(qū)域上形成具有預(yù)定的雜質(zhì)濃度的半導(dǎo)體層126al。接著，如圖16C所示，僅在周邊電路部IlB中的與第一柵極電極220A面對(duì)的區(qū)域中形成光致抗蝕劑膜129。然后，如圖16D所示，進(jìn)行第二離子注入(P2)。因此，將雜質(zhì)摻雜至半導(dǎo)體層126al中的除了與第一柵極電極220A面對(duì)的區(qū)域以外的區(qū)域中，并且如圖16E所示，就可以在像素部IlA中形成雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體層126al的雜質(zhì)濃度高的半導(dǎo)體層126a2。通過這種方式可以在周邊電路部IlB中布置雙柵極型晶體管，并且在這種情況下，可以減少用于注入用掩模的數(shù)目。
[0137]應(yīng)用例
[0138]上述實(shí)施例和各變形例(變形例I?變形例5)的攝像裝置也可以應(yīng)用到下文中所說明的這種攝像顯示系統(tǒng)。
[0139]圖17示意性地圖示了應(yīng)用例的攝像顯示系統(tǒng)(攝像顯示系統(tǒng)5)的一個(gè)示意性結(jié)構(gòu)示例。攝像顯示系統(tǒng)5包括攝像裝置1、圖像處理部52和顯示器4，該攝像裝置I包括上述實(shí)施例和各變形例任一者中的像素部IlA等。在本示例中，攝像顯示系統(tǒng)5被配置為使用放射線的攝像顯示系統(tǒng)(放射線攝像顯示系統(tǒng))。
[0140]圖像處理部52適用于通過對(duì)從攝像裝置I輸出的輸出數(shù)據(jù)(攝像信號(hào))進(jìn)行預(yù)定的圖像處理來生成圖像數(shù)據(jù)Dl。顯示器4適用于在預(yù)定的監(jiān)視器屏幕40上進(jìn)行與由圖像處理部52生成的圖像數(shù)據(jù)Dl對(duì)應(yīng)的圖像顯示。
[0141]在該攝像顯示系統(tǒng)5中，攝像裝置I (這里是放射線攝像裝置)基于從光源(這里是諸如X射線源等放射線源)51向被攝物體50照射的照射光(這里是放射線)來獲得被攝物體50的圖像數(shù)據(jù)Dout (輸出數(shù)據(jù))，并將這樣獲得的數(shù)據(jù)輸出至圖像處理部52。圖像處理部52對(duì)輸入的圖像數(shù)據(jù)Dout進(jìn)行上述預(yù)定的圖像處理，并將經(jīng)過這樣圖像處理的圖像數(shù)據(jù)(顯示數(shù)據(jù))Dl輸出至顯示器4。顯示器4基于輸入的圖像數(shù)據(jù)Dl在監(jiān)視器屏幕40上顯示圖像信息(所攝取的圖像)。
[0142]由于在本應(yīng)用例的攝像顯示系統(tǒng)中，可以通過上述攝像裝置I來獲得被攝物體50的圖像以作為電信號(hào)，因此可以通過將所獲得的電信號(hào)傳輸至顯示器4來顯示圖像。也就是說，不必使用過去曾使用的放射線膠片就可以觀察被攝物體的圖像，并且可以應(yīng)對(duì)移動(dòng)圖像拍攝和移動(dòng)圖像顯不。
[0143]應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然在本申請(qǐng)中，通過以攝像裝置I被構(gòu)成為放射線攝像裝置且攝像顯示系統(tǒng)相應(yīng)地被配置為使用放射線的系統(tǒng)作為例子進(jìn)行了說明，但本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的攝像顯示系統(tǒng)也可以應(yīng)用于使用其它方式的攝像裝置的系統(tǒng)。
[0144]雖然已經(jīng)在上面說明了本發(fā)明的示例性實(shí)施例、各變形例和應(yīng)用例，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于上述實(shí)施例、各變形例和應(yīng)用例，并且可以通過多種形式來修改這樣的示例性實(shí)施例等。例如，上述實(shí)施例、各變形例和應(yīng)用例任一者中的像素部中的像素的電路結(jié)構(gòu)可以是其它的電路結(jié)構(gòu)，并非局限于上述實(shí)施例、各變形例和應(yīng)用例中所說明的電路結(jié)構(gòu)(像素20和20A?20C的電路結(jié)構(gòu))。同樣，行掃描部、列選擇部等的電路結(jié)構(gòu)可以是其它的電路結(jié)構(gòu)，并非局限于上述實(shí)施例、各變形例和應(yīng)用例中所說明的電路結(jié)構(gòu)。
[0145]此外，上述實(shí)施例、各變形例和應(yīng)用例中所說明的像素部、行掃描部、A/D轉(zhuǎn)換部(列選擇部)和列掃描部等可以被形成在例如同一基板上。具體地，例如通過使用諸如低溫多晶娃等多晶半導(dǎo)體，也可以將上述各電路部中的開關(guān)等形成在同一基板上。因此，能夠基于來自例如外部系統(tǒng)控制部的控制信號(hào)進(jìn)行同一基板上的各驅(qū)動(dòng)操作，并且當(dāng)使邊框變窄(三邊無邊框結(jié)構(gòu)(three-side-free bezel structure))和使布線連接時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性的提聞。
[0146]此外，本技術(shù)包括此處所說明的和此處所包含的各種實(shí)施例中的一些或全部實(shí)施例的任何可能的組合。
[0147]根據(jù)本發(fā)明的上述示例性實(shí)施例，可至少實(shí)現(xiàn)以下結(jié)構(gòu):
[0148](I) 一種攝像裝置，包括:
[0149]像素部，其包括多個(gè)像素，各個(gè)像素分別被配置為產(chǎn)生與放射線對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷；
[0150]場效應(yīng)型的第一晶體管，其設(shè)置在所述像素部中；以及
[0151]場效應(yīng)型的第二晶體管，其設(shè)置在所述像素部的周邊電路部中，
[0152]其中，所述第一晶體管的閾值電壓與所述第二晶體管的閾值電壓彼此不同。
[0153](2)根據(jù)(I)的攝像裝置，其中所述第一晶體管的所述閾值電壓是以所述第二晶體管的所述閾值電壓的值為基準(zhǔn)向正側(cè)或負(fù)側(cè)漂移的值。
[0154](3)根據(jù)(2)的攝像裝置，其中所述第一晶體管的所述閾值電壓被設(shè)定為比所述第二晶體管的所述閾值電壓的值更加向所述正側(cè)漂移的值。
[0155](4 )根據(jù)(I)?(3 )任一者所述的攝像裝置，其中，
[0156]所述第一晶體管包括形成溝道的第一半導(dǎo)體層，
[0157]所述第二晶體管包括形成溝道的第二半導(dǎo)體層，并且
[0158]所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度與所述第二半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度彼此不同。
[0159](5)根據(jù)(4)的攝像裝置，其中所述第一半導(dǎo)體層的所述雜質(zhì)濃度比所述第二半導(dǎo)體層的所述雜質(zhì)濃度高。
[0160]( 6 )根據(jù)(I)?(5 )任一者所述的攝像裝置，其中，
[0161]所述第一晶體管具有雙邊柵極型元件結(jié)構(gòu)，并且
[0162]所述第二晶體管具有底柵極型元件結(jié)構(gòu)或頂柵極型元件結(jié)構(gòu)。
[0163](7)根據(jù)(I)?(6)任一者所述的攝像裝置，其中所述第一晶體管和所述第二晶體管各者均具有包括氧化硅膜的柵極絕緣膜。
[0164](8)根據(jù)(4)?(7)任一者所述的攝像裝置，其中所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層各者均包括多晶硅、微晶硅、非晶硅或氧化物半導(dǎo)體。
[0165](9)根據(jù)(8)的攝像裝置，其中所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層各者均包括低溫多晶娃。
[0166](10)根據(jù)(I)?(9)任一者所述的攝像裝置，其中所述攝像裝置是間接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置。
[0167](11)根據(jù)(I)?(9)任一者所述的攝像裝置，其中所述攝像裝置是直接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置。
[0168](12)根據(jù)(I)?(11)任一者所述的攝像裝置，其中所述放射線包括X射線。
[0169](13)根據(jù)(I)?(10)和(12)任一者所述的攝像裝置，其中各所述像素包括光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件是PIN型光電二極管或MIS型傳感器。
[0170]( 14) 一種攝像顯示系統(tǒng)，其設(shè)置有攝像裝置和顯示器，所述顯示器被配置為進(jìn)行與由所述攝像裝置得到的攝像信號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像顯示，所述攝像裝置包括:
[0171]像素部，其包括多個(gè)像素，各所述像素分別被配置為產(chǎn)生與放射線對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷；
[0172]場效應(yīng)型的第一晶體管，其設(shè)置在所述像素部中；以及
[0173]場效應(yīng)型的第二晶體管，其設(shè)置在所述像素部的周邊電路部中，
[0174]其中，所述第一晶體管的閾值電壓與所述第二晶體管的閾值電壓彼此不同。
[0175]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以在本發(fā)明所附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合及改變。
[0176]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0177]本申請(qǐng)要求2013年3月27日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)案JP2013-066220的權(quán)益,且將該優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像裝置，其包括: 像素部，它包括多個(gè)像素，各所述像素分別被配置為產(chǎn)生與放射線對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷； 場效應(yīng)型的第一晶體管，它設(shè)置在所述像素部中；以及 場效應(yīng)型的第二晶體管，它設(shè)置在所述像素部的周邊電路部中， 其中，所述第一晶體管的閾值電壓與所述第二晶體管的閾值電壓彼此不同。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中所述第一晶體管的所述閾值電壓是以所述第二晶體管的所述閾值電壓的值為基準(zhǔn)向正側(cè)或負(fù)側(cè)漂移的值。
3.如權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其中所述第一晶體管的所述閾值電壓被設(shè)定為比所述第二晶體管的所述閾值電壓的值更加向所述正側(cè)漂移的值。
4.如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中， 所述第一晶體管包括形成溝道的第一半導(dǎo)體層， 所述第二晶體管包括形成溝道的第二半導(dǎo)體層，并且 所述第一半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度與所述第二半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度彼此不同。
5.如權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其中所述第一半導(dǎo)體層的所述雜質(zhì)濃度高于所述第二半導(dǎo)體層的所述雜質(zhì)濃度。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其中， 所述第一晶體管具有雙邊柵極型元件結(jié)構(gòu)，并且 所述第二晶體管具有底柵極型元件結(jié)構(gòu)或頂柵極型元件結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其中所述第一晶體管和所述第二晶體管均具有包括氧化硅膜的柵極絕緣膜。
8.如權(quán)利要求4或5所述的攝像裝置，其中所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層均包括多晶硅、微晶硅、非晶硅或氧化物半導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求8所述的攝像裝置，其中所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層均包括低溫多晶娃。
10.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其中所述攝像裝置是間接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置。
11.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其中所述攝像裝置是直接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置。
12.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其中所述放射線包括X射線。
13.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其中各所述像素包括光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件是PIN型光電二極管或MIS型傳感器。
14.一種攝像顯示系統(tǒng)，所述攝像顯示系統(tǒng)設(shè)置有攝像裝置和顯示器，所述顯示器被配置為進(jìn)行與由所述攝像裝置獲得的攝像信號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像顯示，所述攝像裝置是權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的攝像裝置。
【文檔編號(hào)】G01T1/24GK104078474SQ201410098210
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】山田泰弘, 高徳真人, 橋本誠, 桑原康人 申請(qǐng)人:索尼公司