[發(fā)明專利]放射線攝像裝置、放射線攝像顯示系統(tǒng)以及晶體管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110405694.3
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102593164A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山田泰弘;田中勉;高德真人
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L29/43
• 分類號: H01L29/43;H01L27/146;H04N5/32
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;武玉琴

相關(guān)申請的交叉參考

本申請包含與2011年1月12日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP?2011-003742所公開的內(nèi)容相關(guān)的主題，因此將該日本優(yōu)先權(quán)申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及適合于例如醫(yī)療用和非破壞檢查用的X射線照相術(shù)的放射線攝像裝置以及放射線攝像顯示系統(tǒng)，并且還涉及在這種放射線攝像裝置中使用的晶體管。

背景技術(shù)

近年來，對于獲取圖像以作為電信號的技術(shù)(采用了光電轉(zhuǎn)換的攝像技術(shù))而言，已經(jīng)成為主流的是使用電荷耦合器件(Charge?Coupled?Device；CCD)圖像傳感器或者互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor；CMOS)圖像傳感器的技術(shù)。這些圖像傳感器中的攝像區(qū)域受到晶體基板(硅晶片)的尺寸的限制。然而，特別是在使用X射線進(jìn)行攝像的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等領(lǐng)域中，期望增大攝像區(qū)域，并且對移動圖像性能的需求也日益提高。

例如，對于人體用的胸部X射線機(jī)器而言，使用了下述的放射線攝像裝置：這種裝置不借助射線照相膠片(radiographic?film)的媒介作用而是基于放射線來獲得作為電信號的圖像。這就是所謂的間接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置，在這種裝置中，在包含諸如光電二極管等光電轉(zhuǎn)換元件和薄膜晶體管(TFT)的電路板上設(shè)置有波長轉(zhuǎn)換層。利用這樣的結(jié)構(gòu)，進(jìn)入到該裝置中的放射線在波長轉(zhuǎn)換層中被轉(zhuǎn)換成可見光，并且該可見光被光電轉(zhuǎn)換元件接收。通過包含TFT的上述電路來進(jìn)行對光電轉(zhuǎn)換元件的讀取，并且由此獲得電信號。

此外，除了如上所述的使用了波長轉(zhuǎn)換層的間接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置之外，還有一種所謂的直接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置，這種裝置設(shè)有直接將放射線轉(zhuǎn)換成電信號的功能層(例如，由a-Se或Cd-Te制成的直接轉(zhuǎn)換層)。在這種直接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置中，允許放射線進(jìn)入到直接轉(zhuǎn)換層中，并且與入射量對應(yīng)的電荷被累積到設(shè)置于電路板中的電容器中，通過晶體管來讀取上述電荷，從而獲得基于進(jìn)入的放射線量的電信號。在這些放射線攝像裝置(間接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置和直接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置)中使用的晶體管例如具有柵極絕緣體，該柵極絕緣體位于柵極電極和形成溝道的半導(dǎo)體層之間，并且該柵極絕緣體被形成得包含氧化硅膜。

這里，在使用氧化硅膜作為晶體管的柵極絕緣體的情況下(或者在使用包含氧化硅的層疊膜作為晶體管的柵極絕緣體的情況下)，當(dāng)放射線進(jìn)入這樣的柵極絕緣體時，該膜中的電子利用光電效應(yīng)、康普頓散射(Compton?scattering)或電子對生成(electron?pair?production)等而被激發(fā)。已知的是，作為該激發(fā)的結(jié)果，正空穴在界面或缺陷處被捕獲而保留下來，并且由于該正電荷的充電，使得閾值電壓(Vth)向負(fù)側(cè)偏移(例如，參見日本專利申請公開公報(bào)特開第08-8426號)。

另一方面，在如上所述的直接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置中，上述晶體管被暴露在放射線下，并且易于發(fā)生就像上面所述的那種情況下因正空穴的充電而導(dǎo)致的閾值電壓的偏移。此外，即使在間接轉(zhuǎn)換型放射線攝像裝置中，進(jìn)入波長轉(zhuǎn)換層的放射線的一部分會直接穿過該波長轉(zhuǎn)換層(沒有被轉(zhuǎn)換成可見光)。因此，可能會出現(xiàn)這樣的情況：晶體管很大程度上被暴露在放射線下，并且閾值電壓發(fā)生了偏移。

因此，為了減小閾值電壓的偏移而進(jìn)行了這樣的嘗試：通過采用把要成為溝道的半導(dǎo)體層夾在一對柵極電極之間的結(jié)構(gòu)(即所謂的雙柵極結(jié)構(gòu))，來消除光電轉(zhuǎn)換元件中所產(chǎn)生的正空穴和電子的背溝道效應(yīng)(back?channel?effect)的影響(參見日本專利申請公開公報(bào)第2004-265935號)。

然而，在如上所述的雙柵極結(jié)構(gòu)中，當(dāng)使用氧化硅膜作為柵極絕緣體時，閾值電壓的偏移量會隨著氧化硅膜的膜厚度而增大，這就使得難以保持可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是期望提供能夠抑制由于暴露于放射線下而導(dǎo)致的閾值電壓的偏移的晶體管、放射線攝像裝置和放射線攝像顯示系統(tǒng)。

本發(fā)明一個實(shí)施方式提供了一種晶體管，所述晶體管包括在基板上依次設(shè)置的第一柵極電極、第一柵極絕緣體、半導(dǎo)體層、第二柵極絕緣體和第二柵極電極，所述第一柵極絕緣體和所述第二柵極絕緣體每一者均包括一層或多層含有氧的硅化合物膜，并且所述硅化合物膜的厚度總和為65nm以下。

本發(fā)明另一實(shí)施方式提供了一種放射線攝像裝置，所述放射線攝像裝置包括像素部，所述像素部包括光電轉(zhuǎn)換元件和上述實(shí)施方式的晶體管，并且所述像素部基于放射線來獲取電信號。