攝像部、攝像單元及攝像顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種攝像部、包括該攝像部的攝像單元以及一種使用此種攝像單元的攝像顯示系統(tǒng)，所述攝像部包括多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的每一者包括光電轉(zhuǎn)換器件及場效應(yīng)晶體管。所述像素中的每一者在所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍區(qū)域中包括遮光層，且所述遮光層保持至預(yù)定的電位。本發(fā)明能夠減小遮光層對(duì)每一像素的電性影響并抑制光泄漏至相鄰像素中，從而減少各像素之間的串?dāng)_的發(fā)生。
【專利說明】攝像部、攝像單元及攝像顯示系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攝像部、包括該攝像部的攝像單元以及一種使用此種攝像單元的攝像顯示系統(tǒng)，本發(fā)明適用于例如醫(yī)用及非破壞性檢查應(yīng)用的X射線照相術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，已開發(fā)出在無需任何射線照相膠片的情況下基于電信號(hào)形式的輻射射線獲取圖像的攝像單元(例如人體胸部X射線照相單元)。此種攝像單元具有多個(gè)像素，其中每一像素包括光電轉(zhuǎn)換器件及場效應(yīng)薄膜晶體管(TFT)。積聚于像素中的信號(hào)電荷通過像素電路被讀出，所述像素電路包括晶體管以基于輻射射線的量來獲取電信號(hào)。
[0003]此種攝像單元中所使用的光電轉(zhuǎn)換器件的示例包括正-本征-負(fù)(positiveintrinsic negative ;PIN)光電二極管。PIN光電二極管具有所謂的i型半導(dǎo)體層(本征半導(dǎo)體層)介于P型半導(dǎo)體層與η型半導(dǎo)體層之間的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)可輸出與入射光量相對(duì)應(yīng)的量的信號(hào)電荷(例如，參見未經(jīng)審查的日本專利申請(qǐng)公報(bào)第2008-277710號(hào)及第2011-14752 號(hào))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]然而，在如上所述的包括光電轉(zhuǎn)換器件的攝像單元中，外部光及/或雜散光可入射于每一像素上，或相鄰像素之間可發(fā)生串?dāng)_，從而導(dǎo)致圖像品質(zhì)劣化。
[0005]因此，本發(fā)明期望提供一種能夠改善所捕獲圖像的圖像品質(zhì)的攝像單元以及一種包括此種攝像單元的攝像顯示系統(tǒng)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像單元包括多個(gè)像素，其中每一像素包括光電轉(zhuǎn)換器件及場效應(yīng)晶體管。所述像素中的每一者在所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍區(qū)域中包括遮光層，且所述遮光層保持至預(yù)定的電位。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像顯示系統(tǒng)設(shè)置有攝像單元及顯示單元，所述顯示單元基于由所述攝像單元所獲取的攝像信號(hào)而進(jìn)行圖像顯示。所述攝像單元包括多個(gè)像素，其中每一像素包括光電轉(zhuǎn)換器件及場效應(yīng)晶體管。所述像素中的每一者在所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍區(qū)域中包括遮光層，且所述遮光層保持至預(yù)定的電位。
[0008]根據(jù)本發(fā)明上述各實(shí)施例的攝像單元及攝像顯示系統(tǒng)中的每一者均包括多個(gè)像素，其中每一像素包括光電轉(zhuǎn)換器件及場效應(yīng)晶體管，并在每一所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍區(qū)域中包括遮光層，且所述遮光層保持至預(yù)定的電位。此能夠減小遮光層對(duì)每一像素的電性影響并抑制光泄漏至相鄰像素中，從而減少各像素之間的串?dāng)_的發(fā)生。
[0009]根據(jù)本發(fā)明上述各實(shí)施例的攝像單元及攝像顯示系統(tǒng)，在每一像素中，遮光層被設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換器件的外圍區(qū)域中，且所述遮光層保持至預(yù)定的電位。此能夠減小遮光層對(duì)每一像素的電性影響并抑制各像素之間的串?dāng)_。因此，可改善所捕獲圖像的圖像品質(zhì)。
[0010]應(yīng)理解，上述總體說明及以下詳細(xì)說明均為示例性的，且旨在對(duì)所要求保護(hù)的技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步解釋?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]提供附圖是為了使讀者進(jìn)一步理解本發(fā)明，且附圖被并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖圖示各實(shí)施例并與本說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0012]圖1為圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像單元的示例性總體配置的方框圖；
[0013]圖2為圖示圖1所示攝像部的示例性示意性配置的示意圖；
[0014]圖3為圖示圖1所示像素及其他部件的示例性詳細(xì)配置的電路圖；
[0015]圖4為圖示圖1所示像素的相關(guān)部分的示例性平面配置的示意圖；
[0016]圖5為圖4所示像素的對(duì)應(yīng)于線A-A’的區(qū)域的剖視圖；
[0017]圖6為圖4所示像素的對(duì)應(yīng)于線B-A’的區(qū)域的剖視圖；
[0018]圖7A及圖7B為分別圖示網(wǎng)格金屬層的示例性布局的示意圖；
[0019]圖8為根據(jù)變型例I的像素的剖視圖；
[0020]圖9為圖示根據(jù)變型例2的像素的相關(guān)部分的示例性平面配置的示意圖；
[0021]圖10為圖9所示像素的對(duì)應(yīng)于線A-A’的區(qū)域的剖視圖；
[0022]圖11為圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像單元中的像素的示例性平面配置的示意圖；
[0023]圖12為圖11所示像素的對(duì)應(yīng)于線A-A’的區(qū)域的剖視圖；
[0024]圖13為圖示根據(jù)變型例3的像素的相關(guān)部分的示例性平面配置的示意圖；
[0025]圖14為圖13所示像素的對(duì)應(yīng)于線A-A’的區(qū)域的剖視圖；
[0026]圖15為圖示包括根據(jù)變型例4-1的像素及其他部件的配置的電路圖；
[0027]圖16為圖示包括根據(jù)變型例4-2的像素及其他部件的配置的電路圖；
[0028]圖17為圖示包括根據(jù)變型例4-3的像素及其他部件的配置的電路圖；
[0029]圖18為圖示包括根據(jù)變型例4-4的像素及其他部件的配置的電路圖；
[0030]圖19為根據(jù)變型例5-1的像素的剖視圖；
[0031]圖20為根據(jù)變型例5-2的像素的剖視圖；
[0032]圖21為根據(jù)變型例5-3的攝像部的示意圖；以及
[0033]圖22為圖示根據(jù)應(yīng)用示例的攝像顯示系統(tǒng)的示意性配置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的某些實(shí)施例。應(yīng)注意，將按以下順序進(jìn)行說明。
[0035]1.第一實(shí)施例(具有網(wǎng)格金屬層且所述網(wǎng)格金屬層設(shè)置于低于光電轉(zhuǎn)換器件的層中的攝像單元的示例)。
[0036]2.變型例I (其中網(wǎng)格金屬層與晶體管的柵極位于同一層中的示例)。
[0037]3.變型例2 (其中網(wǎng)格金屬層被進(jìn)一步設(shè)置于晶體管的形成區(qū)域中的示例)。
[0038]4.第二實(shí)施例(具有網(wǎng)格金屬層且所述網(wǎng)格金屬層設(shè)置于高于光電轉(zhuǎn)換器件的層中的攝像單元的示例)。
[0039]5.變型例3 (其中網(wǎng)格金屬層設(shè)置于高于光電轉(zhuǎn)換器件的層中及低于光電轉(zhuǎn)換器件的層中的示例)。[0040]6.變型例4-1及4-2 (無源像素電路的另一示例)。
[0041]7.變型例5-1及5-2 (有源像素電路的示例)。
[0042]8.變型例6-1及6-2 (間接轉(zhuǎn)換式攝像單元的示例)。
[0043]9.變型例7 (直接轉(zhuǎn)換式攝像單元的示例)。
[0044]10.應(yīng)用示例(攝像顯示系統(tǒng)的示例)。
[0045][第一實(shí)施例]
[0046][配置]
[0047]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像單元(攝像單元I)的總體方框配置。攝像單元I基于入射光(攝像光)讀取對(duì)象的信息(拍攝對(duì)象的圖像)。攝像單元I可包括例如攝像部11、行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14、列掃描部15及系統(tǒng)控制部16。
[0048](攝像部11)
[0049]攝像部11響應(yīng)于入射光(攝像光)而產(chǎn)生電信號(hào)。在攝像部11中，像素(攝像像素或單位像素)20以二維方式排列成矩陣，且每一像素20具有光電轉(zhuǎn)換器件(下文所述的光電轉(zhuǎn)換器件21),所述光電轉(zhuǎn)換器件產(chǎn)生與入射光量相對(duì)應(yīng)的量的光電荷并在內(nèi)部積聚光電荷。應(yīng)注意，如圖1所示，在下文中，在攝像部11中，水平方向(行方向)被表示成“H”方向，且垂直方向(列方向)被表不成“V”方向。
[0050]如圖2所示，攝像部11可例如設(shè)置于基板210上且對(duì)于每一像素20具有光電轉(zhuǎn)換器件21及場效應(yīng)晶體管22。應(yīng)注意，例如，攝像部11的頂部上或基板210的背部上可設(shè)置有下文所述的波長轉(zhuǎn)換層，使得攝像單元I例如可用作所謂的間接轉(zhuǎn)換式射線照相攝像單元。
[0051]圖3圖示像素20的電路配置(被稱為無源電路配置)連同A/D轉(zhuǎn)換部14內(nèi)的下文所述電荷放大器電路171的電路配置。無源像素20包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件21及一個(gè)晶體管22。另外，像素20連接至沿H方向延伸的讀出控制線Lread (柵極線或掃描線)并連接至沿V方向延伸的信號(hào)線Lsig。
[0052]光電轉(zhuǎn)換器件21可例如由正-本征-負(fù)(positive intrinsic negative ；PIN)光電二極管或金屬絕緣半導(dǎo)體(metal-1nsulator-semiconductor ；MIS)傳感器構(gòu)成，并如上所述產(chǎn)生與入射光(攝像光Lin)量相對(duì)應(yīng)的量的信號(hào)電荷。應(yīng)注意，在此實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換器件21的陰極連接至存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N。稍后將描述包括光電轉(zhuǎn)換器件21的像素的具體配置。
[0053]晶體管22是如下的晶體管(讀出晶體管):其響應(yīng)于從讀出控制線Lread提供的行掃描信號(hào)而接通，并因此將光電轉(zhuǎn)換器件21所獲取的信號(hào)電荷(輸入電壓Vin)輸出至信號(hào)線Lsig。在此實(shí)施例中，晶體管22是由N溝道(N型)場效應(yīng)晶體管(FET)構(gòu)成。然而，晶體管22也可為P溝道(P型)FET等。在像素20中，晶體管22的柵極連接至讀出控制線Lread,晶體管22的源極(或漏極)可連接至例如信號(hào)線Lsig，且晶體管22的漏極(或源極)可例如經(jīng)由存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N而連接至光電轉(zhuǎn)換器件21的陰極。在此實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換器件21的陽極連接至地面(接地)。
[0054]行掃描部13包括預(yù)定的電路(例如移位寄存器電路及邏輯電路)并用作像素驅(qū)動(dòng)部(行掃描電路)，以成行地(沿水平線)對(duì)攝像部11中的所述多個(gè)像素20進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(線序掃描)。具體而言，行掃描部13例如可通過線序掃描來執(zhí)行攝像操作(例如下文所述的讀出操作)。應(yīng)注意，可通過經(jīng)由讀出控制線Lread將上述行掃描信號(hào)提供至每一像素20來執(zhí)行線序掃描。
[0055]A/D轉(zhuǎn)換部14具有多個(gè)列選擇部17并基于通過每一信號(hào)線Lsig接收的信號(hào)電壓(信號(hào)電荷)而執(zhí)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)，所述多個(gè)列選擇部17對(duì)于多個(gè)(在此實(shí)施例中為四個(gè))信號(hào)線Lsig中的每一者設(shè)置有一個(gè)列選擇部17。作為結(jié)果，產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)形式的輸出數(shù)據(jù)Dout (攝像信號(hào))并輸出至外部。
[0056]每一列選擇部17可包括例如電荷放大器電路171 (圖3)及未示出的部件，電荷放大器電路171包括電荷放大器172、電容元件(電容器或反饋電容元件)Cl及開關(guān)SW1，未示出的部件包括取樣保持(S/Η)電路、多路復(fù)用電路(選擇電路)及A/D轉(zhuǎn)換器。
[0057]電荷放大器172是用于將從信號(hào)線Lsig讀出的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換成電壓(進(jìn)行Q-V轉(zhuǎn)換)的放大器。電荷放大器172的負(fù)(_)輸入端連接至信號(hào)線Lsig的一端,且電荷放大器172的正(+ )輸入端接收預(yù)定的復(fù)位電壓Vrst。電荷放大器172的輸出端與負(fù)輸入端之間經(jīng)由電容元件Cl與開關(guān)SWl的并聯(lián)電路而建立起反饋連接。具體而言，電容元件Cl的一個(gè)端子連接至電荷放大器172的負(fù)輸入端，且電容元件Cl的另一端子連接至電荷放大器172的輸出端。類似地，開關(guān)SWl的一個(gè)端子連接至電荷放大器172的負(fù)輸入端，且開關(guān)SWl的另一端子連接至電荷放大器172的輸出端。應(yīng)注意，開關(guān)SWl的接通/斷開狀態(tài)是由通過放大器復(fù)位控制線Lcarst從系統(tǒng)控制部16提供的控制信號(hào)(放大器復(fù)位控制信號(hào))控制。
[0058]列掃描部15例如可包括未示出的部件(例如移位寄存器及地址譯碼器)并依序驅(qū)動(dòng)列選擇部17。已通過信號(hào)線Lsig從像素20讀出的信號(hào)(上述輸出數(shù)據(jù)Dout)通過列掃描部15所進(jìn)行的選擇性掃描而被依序輸出至外部。
[0059]系統(tǒng)控制部16控制行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14及列掃描部15中的每一者的操作。具體而言，系統(tǒng)控制部16具有用于產(chǎn)生各種時(shí)序信號(hào)(控制信號(hào))的時(shí)序產(chǎn)生器并基于所述時(shí)序產(chǎn)生器所產(chǎn)生的時(shí)序信號(hào)而控制行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14及列掃描部15中的每一者的驅(qū)動(dòng)。行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14及列掃描部15分別基于系統(tǒng)控制部16的控制而對(duì)像素20執(zhí)行攝像驅(qū)動(dòng)(行序攝像驅(qū)動(dòng))，使得能夠從攝像部11獲取輸出數(shù)據(jù)Dout。
[0060](像素2O的詳細(xì)配置)
[0061]圖4圖示像素20的相關(guān)部分的示例性平面配置。圖5圖示圖4中對(duì)應(yīng)于線A_A’的區(qū)域的剖面配置。圖6圖示圖4中對(duì)應(yīng)于線B-A’的區(qū)域的剖面配置。盡管光電轉(zhuǎn)換器件21及晶體管22如圖所示設(shè)置于像素20中,然而圖4僅示出作為光電轉(zhuǎn)換器件21的形成區(qū)域的P型半導(dǎo)體層215B，且為簡化起見而未示出其他部件(此同樣適用于圖9或之后的圖所示相關(guān)部分的示例性平面配置)。
[0062]如圖5及圖6所示，例如，光電轉(zhuǎn)換器件21可包括P型半導(dǎo)體層215B、i型半導(dǎo)體層216及η型半導(dǎo)體層217，P型半導(dǎo)體層215Β、i型半導(dǎo)體層216及η型半導(dǎo)體層217隔著層間絕緣膜212的一部分(層間絕緣膜212Α?212C)依次堆疊于基板210上。具體而言，P型半導(dǎo)體層215Β設(shè)置于基板210上的選擇性區(qū)域中(具體而言，設(shè)置于層間絕緣膜212Α?212C上)，且層間絕緣膜212D?212F分別具有穿過其中的接觸孔Hl并被設(shè)置成與P型半導(dǎo)體層215Β相對(duì)。i型半導(dǎo)體層216被設(shè)置成在P型半導(dǎo)體層215B上填充接觸孔H1，且η型半導(dǎo)體層217設(shè)置于i型半導(dǎo)體層216上。層間絕緣膜(側(cè)壁保護(hù)膜)212G被設(shè)置成覆蓋i型半導(dǎo)體層216及η型半導(dǎo)體層217中的每一者的側(cè)壁。層間絕緣膜212G具有穿過其中并與η型半導(dǎo)體層217相對(duì)的接觸孔Η2，且上電極218通過接觸孔Η2而連接至η型半導(dǎo)體層217的頂部。應(yīng)注意，盡管第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換器件21被圖示為具有i型半導(dǎo)體層216及η型半導(dǎo)體層217依次堆疊于ρ型半導(dǎo)體層215Β上的配置，然而P型、i型及η型半導(dǎo)體層的堆疊順序并非僅限于此，且i型半導(dǎo)體層及P型半導(dǎo)體層可依次堆疊于η型半導(dǎo)體層上。在此種情形中，η型半導(dǎo)體層連接至晶體管部，且ρ型半導(dǎo)體層及上電極218保持至地電位(或固定電位)。
[0063]層間絕緣膜212 (層間絕緣膜212Α?212G)可例如由氧化硅(SiOx)、氮氧化硅(SiON)或氮化硅(SiNx)形成。
[0064]P型半導(dǎo)體層215B優(yōu)選地由例如多晶娃(polysilicon)形成。例如，P型半導(dǎo)體層215B可包括低溫多晶硅以具有低電阻率，從而無需單獨(dú)地設(shè)置包括金屬材料的下電極(這是因?yàn)镻型半導(dǎo)體層215B用作下電極)。應(yīng)注意，光電轉(zhuǎn)換器件21可在ρ型半導(dǎo)體層215B處連接至例如用于提供參考電位的電源線以進(jìn)行放電。在通過ρ型半導(dǎo)體層215B提取信號(hào)電荷的情形中，P型半導(dǎo)體層215B連接至存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N (ρ型半導(dǎo)體層215B也用作存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N)。再者，盡管此處通過ρ型半導(dǎo)體層215B是由低溫多晶硅形成的示例性情形進(jìn)行說明，然而P型半導(dǎo)體層215B也可由微晶硅或非晶硅形成。然而，使用低溫多晶硅時(shí)無需使用如上所述的金屬電極，因此多晶硅是優(yōu)選的。此外，包括非晶硅的P型半導(dǎo)體層、i型半導(dǎo)體層216及η型半導(dǎo)體層217可堆疊于ρ型半導(dǎo)體層215B (多晶硅)上。作為另一選擇，η型半導(dǎo)體層(非晶硅)、i型半導(dǎo)體層及P型半導(dǎo)體層可依次堆疊于η型半導(dǎo)體層(多晶硅)上。
[0065]i型半導(dǎo)體層216是非摻雜型本征半導(dǎo)體層，并可例如由非晶硅形成。i型半導(dǎo)體層216可具有例如約400nm?約2000nm (包括端值)的厚度，并隨著厚度的增大而具有更高的感光靈敏度。具體而言，在P型半導(dǎo)體層215B、i型半導(dǎo)體層216及η型半導(dǎo)體層217如在第一實(shí)施例中一般垂直堆疊的結(jié)構(gòu)情形中，與所謂的平面結(jié)構(gòu)(其中i型半導(dǎo)體層水平地介于P型半導(dǎo)體層與η型半導(dǎo)體層之間的結(jié)構(gòu))相比能夠更容易地確保i型半導(dǎo)體層216具有更大厚度。因此，與平面結(jié)構(gòu)相比，第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中的感光靈敏度得到改善。
[0066]η型半導(dǎo)體層217可例如由非晶硅形成并形成η+區(qū)域。η型半導(dǎo)體層217可具有例如約IOnm?約50nm (包括端值)的厚度。應(yīng)注意，圖4中的η型半導(dǎo)體層217及i型半導(dǎo)體層216分別重疊于ρ型半導(dǎo)體層215B上而形成，從而與ρ型半導(dǎo)體層215B具有基本上相同的形狀。
[0067]上電極218是用于提取電荷的電極，且例如可連接至存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N (即，也用作存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N)并可例如經(jīng)由觸點(diǎn)al (即布線層214A及η型半導(dǎo)體層215Α)而進(jìn)一步連接至晶體管22的源極。η型半導(dǎo)體層215Α例如可與ρ型半導(dǎo)體層215Β設(shè)置于同一層中，并可例如與P型半導(dǎo)體層215Β —樣包括低溫多晶硅。例如，晶體管22的漏極可經(jīng)由觸點(diǎn)a2連接至信號(hào)線220 (Lsig)0上電極218可例如由透明導(dǎo)電膜(例如銦錫氧化物(ITO)膜)形成。
[0068]保護(hù)層219可例如由氮化硅(SiNx)形成。
[0069](網(wǎng)格金屬層211)
[0070]網(wǎng)格金屬層211 (也被稱為遮光層)的至少一部分位于光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處。網(wǎng)格金屬層211設(shè)置于圍繞ρ型半導(dǎo)體層215B的區(qū)域中。在每一像素20中，如圖4所示，例如晶體管22可設(shè)置于基本上呈矩形(或正方形)的區(qū)域的拐角處，在所述區(qū)域中，光電轉(zhuǎn)換器件21設(shè)置于除晶體管22的形成區(qū)域之外的區(qū)域中。在第一實(shí)施例中，網(wǎng)格金屬層211被設(shè)置成沿光電轉(zhuǎn)換器件21的表面圖案包圍位于光電轉(zhuǎn)換器件21外圍處的光電轉(zhuǎn)換器件21 (P型半導(dǎo)體層215B)。再者，在每一像素20中，布線層(信號(hào)線Lsig、讀出控制線Lread及GND線214B)被設(shè)置成以格子圖案包圍其中形成有光電轉(zhuǎn)換器件21及晶體管22的區(qū)域。優(yōu)選地，網(wǎng)格金屬層211的部分或全部被設(shè)置成與布線層相對(duì)。盡管圖4示出網(wǎng)格金屬層211的每條邊均平行于信號(hào)線220或讀出控制線213A，然而，網(wǎng)格金屬層211與布線層實(shí)際上被設(shè)置成彼此相對(duì)(相互重疊)。然而，網(wǎng)格金屬層211優(yōu)選地被設(shè)置成不與信號(hào)線220相對(duì)(不重疊于信號(hào)線220上)。具體而言，在平板顯示器(FPD)的應(yīng)用中，網(wǎng)格金屬層211與信號(hào)線220之間電容耦合的增大會(huì)導(dǎo)致所謂的約翰遜噪聲(Johnson noise)增大；因此，網(wǎng)格金屬層211與信號(hào)線220優(yōu)選地不相互重疊。
[0071]網(wǎng)格金屬層211是包括例如鋁(Al)、鑰(Mo)、錫(Ti)、鎢(W)、及鉻(Cr)等遮光導(dǎo)電材料其中之一的單層膜，或者是包括所述材料中的兩種或更多種的層疊膜。在第一實(shí)施例中，網(wǎng)格金屬層211的至少一部分位于光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處并位于ρ型半導(dǎo)體層215B與基板210之間的層中。具體而言，網(wǎng)格金屬層211設(shè)置于基板210與讀出控制線213A (Lread，或晶體管22的柵極)之間的層中。
[0072]在此種配置中，網(wǎng)格金屬層211與ρ型半導(dǎo)體層215B保持至相同的電位。此處，例如，網(wǎng)格金屬層211可經(jīng)由觸點(diǎn)a3 (圖4及圖5)連接至GND線214B，且ρ型半導(dǎo)體層215Β可經(jīng)由觸點(diǎn)a4 (圖4及圖6)連接至GND線214B。換言之，在第一實(shí)施例中，網(wǎng)格金屬層211及ρ型半導(dǎo)體層215B保持至地電位。應(yīng)注意，盡管網(wǎng)格金屬層211及ρ型半導(dǎo)體層215B通過兩個(gè)觸點(diǎn)a3及a4連接至GND線214B，然而，層211、215B及214B可經(jīng)由一個(gè)觸點(diǎn)連接。
[0073]圖7A及圖7B圖示網(wǎng)格金屬層211的布局示例。如圖7A所示，網(wǎng)格金屬層211可被設(shè)置成包圍各個(gè)像素20 (使各個(gè)像素20彼此隔開)。作為另一選擇，如圖7B所示，網(wǎng)格金屬層211整體上可被設(shè)置成格子圖案(被設(shè)置成在對(duì)應(yīng)于每一像素20的區(qū)域中具有開口)。應(yīng)注意，在圖7B所示的配置中，由于網(wǎng)格金屬層211整體上對(duì)于所有像素20而設(shè)置，因此連接至GND線214B的觸點(diǎn)a3不是對(duì)于像素20而單獨(dú)地設(shè)置，并被設(shè)置于一或多個(gè)位置處。
[0074][功能及有益效果]
[0075]在第一實(shí)施例的攝像單元I中，當(dāng)攝像光Lin入射于攝像部11上時(shí)，每一像素20中的光電轉(zhuǎn)換器件21會(huì)將攝像光Lin轉(zhuǎn)換成信號(hào)電荷(進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換)。此處，在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N中，由于通過光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的信號(hào)電荷的存儲(chǔ)，會(huì)使電壓隨著存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的電容而變化。具體而言，當(dāng)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的電容被表示成Cs時(shí)，且當(dāng)所產(chǎn)生的信號(hào)電荷被表示成q時(shí)，存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N的電壓會(huì)變化q/Cs (在此情形中為降低)。晶體管22的漏極響應(yīng)于此種電壓變化而接收對(duì)應(yīng)于信號(hào)電荷的電壓。另外，當(dāng)晶體管22響應(yīng)于通過讀出控制線Lread所提供的行掃描信號(hào)而接通時(shí)，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N中的信號(hào)電荷(對(duì)應(yīng)于信號(hào)電荷施加至晶體管22的漏極的電壓)被從像素20讀出至信號(hào)線Lsig。
[0076]所讀取的信號(hào)電荷通過信號(hào)線Lsig而被輸入至A/D轉(zhuǎn)換部14中用于多個(gè)(在此實(shí)施例中為四個(gè))像素陣列中的每一像素陣列的列選擇部17。在列選擇部17中，從每一信號(hào)線Lsig發(fā)送的每一信號(hào)電荷均在電荷放大器電路171中經(jīng)Q-V轉(zhuǎn)換(從信號(hào)電荷至信號(hào)電壓的轉(zhuǎn)換)處理，且隨后信號(hào)電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換處理而產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)形式的輸出數(shù)據(jù)Dout。這樣，輸出數(shù)據(jù)Dout從列選擇部17依序輸出并隨后被傳輸至外側(cè)(或被輸入至圖未示出的內(nèi)部存儲(chǔ)器)。
[0077]理想地，在攝像單元I中，入射于每一像素20上的攝像光Lin由設(shè)置于該像素20中的光電轉(zhuǎn)換器件21接收。然而，實(shí)際上，入射于像素20上的攝像光Lin的一部分可能不會(huì)被該像素20的光電轉(zhuǎn)換器件21檢測到(不會(huì)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換)，但可被單元內(nèi)的部件(例如布線及/或其他部件)反射以形成雜散光。雜散光可泄漏至另一像素20 (例如相鄰像素)中，從而導(dǎo)致所謂的串?dāng)_的發(fā)生。此種串?dāng)_可導(dǎo)致調(diào)制傳遞函數(shù)(modulation transferfunction ；MTF)減小并使所捕獲圖像的分辨率降低。
[0078]在第一實(shí)施例中，每一像素20均具有位于光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處的遮光網(wǎng)格金屬層211，遮光網(wǎng)格金屬層211阻擋來自相鄰像素的泄漏光，從而抑制如上所述的串?dāng)_的發(fā)生。作為結(jié)果，每一像素20以更高的精度對(duì)光進(jìn)行檢測，從而提高所捕獲圖像的分辨率。再者，此種網(wǎng)格金屬層211保持至預(yù)定的電位，使得網(wǎng)格金屬層211與光電轉(zhuǎn)換器件21、電極、及/或布線層之間發(fā)生電容耦合的可能性減小，從而減小網(wǎng)格金屬層211對(duì)每一像素20的電性影響。
[0079]再者，網(wǎng)格金屬層211被設(shè)置成與布線層(例如信號(hào)線220 (Lsig))相對(duì)，從而在不減小光電轉(zhuǎn)換器件21的光接收面積(像素的孔徑比)的情況下阻擋泄漏光。
[0080]此外，如上所述，網(wǎng)格金屬層211的至少一部分位于光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處以及低于光電轉(zhuǎn)換器件21的ρ型半導(dǎo)體層215B的層中(位于ρ型半導(dǎo)體層215B與基板210之間的層中)。此使得在形成容易在高溫(例如，200攝氏度或更高)下劣化的光電轉(zhuǎn)換器件21之前在基板210上形成網(wǎng)格金屬層211。因此，網(wǎng)格金屬層211可在任何溫度下形成而不受限制，從而可使用在相對(duì)高的溫度下形成膜的材料。另一方面，由于需執(zhí)行激光退火(在約幾千攝氏度下)來形成(多結(jié)晶化)P型半導(dǎo)體層215B，因此對(duì)于網(wǎng)格金屬層211優(yōu)選地使用具有高熔點(diǎn)的材料。
[0081]再者，盡管在第一實(shí)施例中網(wǎng)格金屬層211設(shè)置于P型半導(dǎo)體層215B與基板210之間，然而在此種配置中，網(wǎng)格金屬層211與ρ型半導(dǎo)體層215B保持至相同的電位(例如，地電位)。因此，在網(wǎng)格金屬層211與ρ型半導(dǎo)體層215B之間發(fā)生電容耦合的可能性更小，從而能夠更容易地減小對(duì)每一像素20的電性影響。
[0082]如上文所述，在第一實(shí)施例中，每一像素20均具有網(wǎng)格金屬層211，網(wǎng)格金屬層的至少一部分位于光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處，且網(wǎng)格金屬層211保持至預(yù)定的電位。此能夠減小網(wǎng)格金屬層211對(duì)每一像素的電性影響并減少對(duì)相鄰像素的光泄漏，從而抑制像素之間的串?dāng)_。因此，所捕獲圖像的圖像品質(zhì)得以改善。
[0083]再者，在第一實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換器件21的ρ型半導(dǎo)體層215B可包括低溫多晶硅，因而P型半導(dǎo)體層215B具有低電阻率。此使得無需在低于P型半導(dǎo)體層215B的層中單獨(dú)地設(shè)置用于提取電荷(或用于放電)的金屬電極，但可降低遮光性能。因此，第一實(shí)施例的網(wǎng)格金屬層211在對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器件21使用低溫多晶硅的情形中尤其有效。
[0084]現(xiàn)在將描述第一實(shí)施例的變型例(變型例I及2)。應(yīng)注意，與第一實(shí)施例中相同的部件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)且不再予以贅述。
[0085][變型例I][0086]圖8圖示根據(jù)變型例I的像素的剖面結(jié)構(gòu)。盡管在第一實(shí)施例中，網(wǎng)格金屬層211被設(shè)置在低于P型半導(dǎo)體層215B的層中以及讀出控制線213A與基板210之間的層中的位置處，然而網(wǎng)格金屬層(網(wǎng)格金屬層211a)也可如在變型例I中一般與讀出控制線213A設(shè)置于同一層中。應(yīng)注意，與根據(jù)上述第一實(shí)施例的網(wǎng)格金屬層211 —樣，網(wǎng)格金屬層211a在光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處被設(shè)置成與布線層(包括信號(hào)線220 (Lsig))相對(duì)并經(jīng)由觸點(diǎn)a3而連接至GND線214B，且因此與ρ型半導(dǎo)體層215Β保持至相同的電位(地電位)。網(wǎng)格金屬層211a的平面布局配置也類似于網(wǎng)格金屬層211的平面布局配置。
[0087]這樣，網(wǎng)格金屬層211a可與讀出控制線Lread設(shè)置于同一層中。在此種情形中，也會(huì)提供與第一實(shí)施例中相同的有利效果。再者，在變型例I中，網(wǎng)格金屬層211a可由與讀出控制線213A相同的材料(例如，鑰)形成，并可與讀出控制線213A共同形成于同一圖案化步驟中。另外，在變型例I中無需層間絕緣膜212A。因此，例如在輻射射線穿過基板210而入射的情形中，層的數(shù)目及從光入射表面(基板210的背部)至光電轉(zhuǎn)換器件21的距離(厚度)減小，因此使光損失減小。
[0088][變型例2]
[0089]圖9圖示根據(jù)變型例2的像素的相關(guān)部分的平面配置。圖10圖示沿圖9中的線A-A’截取的剖面配置。盡管在第一實(shí)施例中，網(wǎng)格金屬層211是沿光電轉(zhuǎn)換器件21 (ρ型半導(dǎo)體層215B)的表面形狀設(shè)置但并未設(shè)置于與晶體管22相對(duì)的區(qū)域中，然而網(wǎng)格金屬層211b也可如在變型例2中一般被設(shè)置于與晶體管22相對(duì)的區(qū)域上方。
[0090]這樣，網(wǎng)格金屬層211b不僅可被設(shè)置于與布線層(包括信號(hào)線220等)相對(duì)的區(qū)域上方，也可被設(shè)置于與晶體管22相對(duì)的區(qū)域上方。在此種情形中，也提供與第一實(shí)施例中相同的有利效果。
[0091][第二實(shí)施例]
[0092]圖11圖示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像單元的每一像素的相關(guān)部分的平面配置。圖12圖示沿圖11中的線A-A’截取的剖面配置。在第二實(shí)施例中，攝像部11中設(shè)置有多個(gè)像素，且與第一實(shí)施例中的像素20 —樣，其中每一像素均包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件21及一個(gè)晶體管22。另外，網(wǎng)格金屬層211c的至少一部分在光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處被設(shè)置成與布線層相對(duì)。
[0093]然而，在第二實(shí)施例中，網(wǎng)格金屬層211c的至少一部分在光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處被設(shè)置于高于光電轉(zhuǎn)換器件21的層中(高于η型半導(dǎo)體層217的層中)。例如，網(wǎng)格金屬層211c可在保護(hù)層219上被設(shè)置成與信號(hào)線220 (Lsig)、讀出控制線213A (Lread)及GND線214B相對(duì)。盡管網(wǎng)格金屬層211c的構(gòu)成材料可包括與第一實(shí)施例中的網(wǎng)格金屬層211相似的材料，然而優(yōu)選地使用能夠在盡可能低的溫度(例如，約200攝氏度或以下)下連續(xù)形成的材料，這是因?yàn)榫W(wǎng)格金屬層211c是在光電轉(zhuǎn)換器件21形成之后形成的。
[0094]網(wǎng)格金屬層211c具有遮光性能并保持至預(yù)定的電位。在第二實(shí)施例中，網(wǎng)格金屬層211c保持至能夠減小網(wǎng)格金屬層211c與布線層(包括信號(hào)線220 (Lsig)及讀出控制線213A (Lread))之間所發(fā)生的電容耦合的電位。具體而言，網(wǎng)格金屬層211c在觸點(diǎn)a5處連接至GND線214B，以保持至地電位。作為另一選擇，網(wǎng)格金屬層211c可保持至響應(yīng)于施加至信號(hào)線220 (Lsig)及讀出控制線213A (Lread)中的每一者的電壓脈沖而設(shè)定的電位(電位可以以預(yù)定的時(shí)序切換)。[0095]在第二實(shí)施例中，當(dāng)攝像光Lin入射于攝像部11上時(shí)，信號(hào)電荷積聚于每一像素中，且所積聚的信號(hào)電荷通過晶體管22而從像素20被讀出至信號(hào)線Lsig。每一像素均具有網(wǎng)格金屬層211c，網(wǎng)格金屬層211c具有遮光性能且其至少一部分位于光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處以抑制與相鄰像素的串?dāng)_。另外，此種網(wǎng)格金屬層211c如上所述保持至預(yù)定的電位，使得尤其在網(wǎng)格金屬層211c與布線層(包括信號(hào)線220 (Lsig)及讀出控制線213A(Lread))之間發(fā)生電容耦合的可能性減小，從而減小網(wǎng)格金屬層211c對(duì)每一像素20的電性影響。因此，將提供與第一實(shí)施例中相同的有利效果。
[0096]此外,如上所述，網(wǎng)格金屬層211c的至少一部分位于光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處以及高于光電轉(zhuǎn)換器件21的η型半導(dǎo)體層217的層中(在保護(hù)層219上)。因此，例如，此使得當(dāng)攝像光Lin穿過保護(hù)層219而入射時(shí)能夠更容易地減小串?dāng)_。
[0097][變型例3]
[0098]圖13圖示根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的變型例3的像素的相關(guān)部分的平面配置。圖14圖示沿圖13中的線Α-Α’截取的剖面配置。應(yīng)注意，盡管圖14示出網(wǎng)格金屬層211的每條邊均平行于信號(hào)線220或讀出控制線213Α，然而實(shí)際上網(wǎng)格金屬層211與布線層被設(shè)置成彼此相對(duì)(相互重疊)。如在變型例3中一般，可結(jié)合使用第一實(shí)施例中的網(wǎng)格金屬層211與第二實(shí)施例中的網(wǎng)格金屬層211c。網(wǎng)格金屬層211連接至GND線214B并與ρ型半導(dǎo)體層215Β保持至相同的地電位。另一方面，網(wǎng)格金屬層211c可經(jīng)由未示出的觸點(diǎn)連接至GND線，或可如上所述保持至與施加至信號(hào)線220及讀出控制線213A中的每一者的電壓脈沖相對(duì)應(yīng)的預(yù)定電位。
[0099]在此種情形中，網(wǎng)格金屬層211及211c中的每一者也如上所述保持至預(yù)定電位，從而抑制像素之間的串?dāng)_同時(shí)減小網(wǎng)格金屬層對(duì)每一像素的電性影響。再者，網(wǎng)格金屬層211及211c分別設(shè)置于高于光電轉(zhuǎn)換器件21的層中及低于光電轉(zhuǎn)換器件21的層中，此能夠改善遮光性能并因此有利于抑制串?dāng)_。
[0100]應(yīng)注意，在第二實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)格金屬層211c也可如在變型例2中一般被設(shè)置于與晶體管22相對(duì)的區(qū)域上方。再者，在變型例3的像素結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)格金屬層211及211c中的一者或兩者也可如在變型例2中一般被設(shè)置于與晶體管22相對(duì)的區(qū)域上方。再者，在變型例3的像素結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)格金屬層211可如在變型例I中一般與讀出控制線213A設(shè)置于同一層中。
[0101][變型例4-1]
[0102]圖15圖示根據(jù)變型例4-1的像素(像素20A)的電路配置連同電荷放大器電路171的示例性電路配置。與上述各實(shí)施例的像素20 —樣，像素20A具有無源電路配置并包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件21及一個(gè)晶體管22。另外，像素20A連接至讀出控制線Lread及信號(hào)線Lsig0
[0103]然而，變型例4-1的像素20A與上述每一實(shí)施例的像素20的不同之處在于，光電轉(zhuǎn)換器件21的陽極連接至存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N，且光電轉(zhuǎn)換器件21的陰極連接至電源。這樣，光電轉(zhuǎn)換器件21的陽極可連接至像素20A中的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N。在此種情形中，也提供與上述每一實(shí)施例的攝像單元I相同的有利效果。
[0104][變型例4-2]
[0105]圖16圖示根據(jù)變型例4-2的像素(像素20B)的電路配置連同電荷放大器電路171的示例性電路配置。與上述各實(shí)施例的像素20 —樣，像素20B具有無源電路配置并連接至讀出控制線Lread及信號(hào)線Lsig。
[0106]然而，變型例4-2的像素20B包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件21及兩個(gè)晶體管22A及22B。所述兩個(gè)晶體管22A及22B彼此串聯(lián)連接(一個(gè)晶體管的源極或漏極電性連接至另一晶體管的漏極或源極)。晶體管22A及22B中每一者的柵極均連接至讀出控制線Lread。
[0107]這樣，串聯(lián)連接的所述兩個(gè)晶體管22A及22B可設(shè)置于像素20B中。在此種情形中，也提供與上述實(shí)施例中相同的有利效果。
[0108][變型例4-3 及 4-4]
[0109]圖17圖示根據(jù)變型例4-3的像素(像素20C)的電路配置連同放大器電路171A的示例性電路配置。圖18圖示根據(jù)變型例4-4的像素(像素20D)的電路配置連同放大器電路171A的示例性電路配置。與上文所述的像素20、20A及20B不同，像素20C及20D均具有所謂的有源電路配置。
[0110]像素20C及20D分別包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件21及三個(gè)晶體管22、23及24。另外，像素20C及20D中的每一者均連接至讀出控制線Lread、信號(hào)Lsig及復(fù)位控制線Lrst。
[0111]在像素20C及20D中的每一者中，晶體管22的柵極連接至讀出控制線Lread，晶體管22的源極可連接至例如信號(hào)線Lsig，且晶體管22的漏極可連接至例如晶體管23的漏極，從而構(gòu)成源跟隨電路。晶體管23的源極可連接至例如電源VDD，且晶體管23的柵極可例如經(jīng)由存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)N而連接至光電轉(zhuǎn)換器件21的陰極(圖17)或陽極(圖18)以及用作復(fù)位晶體管的晶體管24的漏極。晶體管24的柵極連接至復(fù)位控制線Lrst，且晶體管24的源極例如可接收復(fù)位電壓Vrst。在圖17所示的變型例4-3中，光電轉(zhuǎn)換器件21的陽極連接至地面(接地)。在圖18所示的變型例4-4中，光電轉(zhuǎn)換器件21的陰極連接至電源。
[0112]放大器電路171A設(shè)置于上述列選擇部17中并具有恒流源171及放大器176以取代電荷放大器172、電容元件Cl及開關(guān)SWl。在放大器176中，正輸入端連接至信號(hào)線Lsig，且負(fù)輸入端與輸出端相互連接，從而形成電壓跟隨器電路。應(yīng)注意，恒流源171的一個(gè)端子連接至信號(hào)線Lsig的一端，且恒流源171的另一端子連接至電源VSS。
[0113]上述各實(shí)施例及變型例中所述的網(wǎng)格金屬層211也可應(yīng)用于具有此種有源像素20C或20D的攝像單元，從而能夠抑制散粒噪聲(shot noise)或暗電平變化的發(fā)生。因此，提供與上述各實(shí)施例中相似的有利效果。
[0114][變型例5_1]
[0115]圖19圖示根據(jù)變型例5-1的像素的剖面配置。在變型例5-1中，攝像部11上(保護(hù)層219上)還設(shè)置有波長轉(zhuǎn)換層112。波長轉(zhuǎn)換層112將輻射射線Rrad (例如，α射線、β射線、Y射線及X射線)的波長轉(zhuǎn)換成處于光電轉(zhuǎn)換器件21的靈敏度范圍內(nèi)的波長，使得光電轉(zhuǎn)換器件21能夠基于輻射射線Rrad讀取信息。波長轉(zhuǎn)換層112例如可由能夠?qū)⑤椛渖渚€(例如X射線)轉(zhuǎn)換成可見光的熒光劑(例如閃爍物)形成。例如，此種波長轉(zhuǎn)換層112可通過以下方式制成:在保護(hù)層219上形成有機(jī)平坦化膜或例如包括旋布玻璃材料的平坦化膜，并隨后在上面形成熒光膜(例如，&1、似1、或0&匕膜)。此種像素結(jié)構(gòu)例如可應(yīng)用于所謂的間接轉(zhuǎn)換式射線照相攝像單元。在此種情形中，可優(yōu)選地提供第二實(shí)施例中所述的網(wǎng)格金屬層211c。
[0116][變型例5-2][0117]圖20圖示根據(jù)變型例5-2的像素的剖面配置。在變型例5-2中，基板210的背部上設(shè)置有波長轉(zhuǎn)換層112，且穿過基板21的背部而進(jìn)入的輻射射線Rrad在波長轉(zhuǎn)換層112中經(jīng)波長轉(zhuǎn)換并隨后由光電轉(zhuǎn)換器件21檢測。此種像素結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于間接轉(zhuǎn)換式射線照相攝像單元。在此種情形中，可優(yōu)選地提供第一實(shí)施例中所述的網(wǎng)格金屬層211。變型例5-2的像素結(jié)構(gòu)可在對(duì)于ρ型半導(dǎo)體層215B使用低溫多晶硅的情形中實(shí)現(xiàn)。如果使用低溫多晶硅，則如上所述，由于能夠提供足夠的導(dǎo)電性而可不獨(dú)立地設(shè)置金屬電極，從而使光能夠穿過基板210的背部而進(jìn)入。應(yīng)注意，在光穿過基板210的背部而進(jìn)入的情形中，對(duì)于基板210可使用透明基板(例如玻璃)。
[0118][變型例5-3]
[0119]圖21示意性地圖示根據(jù)變型例5-3的攝像部(攝像部11A)的大體配置。與上文所述各實(shí)施例及變型例中的攝像部不同，攝像部IIA包括能夠?qū)⑺邮盏妮椛渖渚€Rrad轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器件。此種光電轉(zhuǎn)換器件可由例如非晶硒(a-Se)半導(dǎo)體、碲化鎘(CdTe)半導(dǎo)體等形成。此種結(jié)構(gòu)例如可應(yīng)用于所謂的直接轉(zhuǎn)換式射線照相攝像單元。在直接轉(zhuǎn)換式射線照相攝像單元中，例如，對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器件，可將紫外(UV)射線或類似射線用作刷新光(所述光用于移除可能產(chǎn)生于形成直接轉(zhuǎn)換膜的半導(dǎo)體中的殘余電荷)。在此種直接轉(zhuǎn)換式射線照相攝像單元中使用網(wǎng)格金屬層211會(huì)使刷新光能夠從輻射射線Rrad入射側(cè)的相對(duì)側(cè)高效地進(jìn)入。
[0120]包括根據(jù)上述變型例5-1?5-3中任一者的像素結(jié)構(gòu)或攝像部的攝像單元被用作各種能夠分別基于所接收的輻射射線Rrad獲取電信號(hào)的射線照相攝像單元中的任一種。此種射線照相攝像單元的可能應(yīng)用包括但不限于:醫(yī)用X射線攝像單元(例如，數(shù)字射線照相術(shù))、在機(jī)場及其他場所使用的便攜物體檢查X射線攝像單元、以及工業(yè)用X射線攝像單元(例如用于檢查集裝箱中的危險(xiǎn)物品的單元以及用于檢查袋中物體的單元)。
[0121][應(yīng)用示例]
[0122]根據(jù)上述各實(shí)施例及變型例中每一者的攝像單元可應(yīng)用于如下所述的攝像顯示系統(tǒng)。
[0123]圖22示意性地圖示根據(jù)應(yīng)用示例的攝像顯示系統(tǒng)(攝像顯示系統(tǒng)5)的大體配置。攝像顯示系統(tǒng)5包括:包括上述攝像部11 (或攝像部11A)的攝像單元I ;圖像處理部52 ；以及顯示單元4。在此示例中，攝像顯示系統(tǒng)5是使用輻射射線的攝像顯示系統(tǒng)(射線照相攝像顯示系統(tǒng))。
[0124]圖像處理部52對(duì)從攝像單元I輸出的輸出數(shù)據(jù)Dout (攝像信號(hào))執(zhí)行預(yù)定的圖像處理以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)D1。顯示單元4基于圖像處理部52所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)Dl而在預(yù)定的顯示器屏幕40上進(jìn)行圖像顯示。
[0125]在攝像顯示系統(tǒng)5中，攝像單元I (在此示例中為射線照相攝像單元)基于從光源(在此示例中為輻射源，例如X射線源)51施加至對(duì)象50的照射光(在此示例中為輻射射線)而獲取對(duì)象50的圖像數(shù)據(jù)Dout，并將圖像數(shù)據(jù)Dout輸出至圖像處理部52。圖像處理部52對(duì)所接收的圖像數(shù)據(jù)Dout執(zhí)行預(yù)定的圖像處理并將經(jīng)圖像處理的圖像數(shù)據(jù)(顯示數(shù)據(jù))Dl輸出至顯示單元4。顯示單元4基于所接收的圖像數(shù)據(jù)Dl而在顯示器屏幕40上顯示圖像信息(所捕獲的圖像)。
[0126]這樣，在所述應(yīng)用示例的攝像顯示系統(tǒng)5中，攝像單元I可以電信號(hào)形式獲取對(duì)象50的圖像，從而使得能夠通過將所獲取的電信號(hào)傳輸至顯示單元4而進(jìn)行圖像顯示。換言之，與過去不同，攝像顯示系統(tǒng)5容許在沒有任何射線照相膠片的情況下觀察對(duì)象50的圖像，并隨時(shí)準(zhǔn)備進(jìn)行移動(dòng)圖像攝影及移動(dòng)圖像顯示。
[0127]應(yīng)注意，盡管已通過其中攝像單元I被配置成射線照相攝像單元以提供利用放射射線的攝像顯示系統(tǒng)的示例性情形對(duì)應(yīng)用示例進(jìn)行了描述，然而根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的攝像顯示系統(tǒng)可應(yīng)用于包括任何其他類型攝像單元的攝像顯示系統(tǒng)。
[0128]盡管上文已通過各實(shí)施例、變型例及應(yīng)用示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明的內(nèi)容并非僅限于此，而是可對(duì)本發(fā)明作出各種修改及改變。例如，盡管已通過其中網(wǎng)格金屬層的至少一部分被設(shè)置成在光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處包圍(以格子圖案或框架圖案)光電轉(zhuǎn)換器件21的示例性配置對(duì)各實(shí)施例、變型例及應(yīng)用示例進(jìn)行了描述，然而網(wǎng)格金屬層可不必不斷開地設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換器件21的外圍處。換言之，網(wǎng)格金屬層可部分地?cái)嚅_，或可沿信號(hào)線Lsig及讀出控制線Lread其中之一被設(shè)置成條紋圖案。然而，考慮到對(duì)泄漏光的抑制，網(wǎng)格金屬層優(yōu)選地被設(shè)置成如上所述沿光電轉(zhuǎn)換器件21的表面形狀包圍光電轉(zhuǎn)換器件21。
[0129]再者，攝像部中的像素的電路配置并非僅限于各實(shí)施例、變型例及應(yīng)用示例中所述的那樣(像素20及像素20A?20D的電路配置)，而是像素可具有另一種電路配置。類似地，行掃描部、列掃描部及其他部中每一者的電路配置并非僅限于各實(shí)施例、變型例及應(yīng)用示例中所述的那樣，而是每一部均可具有另一種電路配置。
[0130]此外，各實(shí)施例、變型例及應(yīng)用示例中所述的攝像部、行掃描部、A/D轉(zhuǎn)換部(列選擇部)、列掃描部及其他部例如可設(shè)置于同一基板上。具體而言，例如，多晶半導(dǎo)體(例如低溫多晶硅)的使用能夠?qū)⑦@些電路部分中的開關(guān)等形成于同一基板上。例如，此容許基于來自外部系統(tǒng)控制部的控制信號(hào)對(duì)位于同一基板上的各部進(jìn)行驅(qū)動(dòng)操作，從而實(shí)現(xiàn)小的邊框尺寸(具有三個(gè)自由邊的邊框結(jié)構(gòu))，并提高布線連接期間的可靠性。
[0131]此外，本發(fā)明技術(shù)涵蓋本文所述及并入本文中的各種實(shí)施例及變型例中的某些或全部的任何可能的組合。
[0132]可根據(jù)本發(fā)明的上述示例性實(shí)施例、變型例、及應(yīng)用示例實(shí)現(xiàn)至少以下配置。
[0133](I) 一種攝像部，所述攝像部具有至少一個(gè)像素，所述至少一個(gè)像素包括:(a)光電轉(zhuǎn)換器件，其用于接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷；以及(b)遮光層，所述遮光層的至少一部分位于所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍之外。
[0134](2)如(I)所述的攝像部，其中，所述像素連接至讀出控制線及信號(hào)線。
[0135](3)如(2)所述的攝像部，其中，所述遮光層與所述讀出控制線相對(duì)。
[0136](4)如(I)所述的攝像部，其中，所述遮光層與所述讀出控制線設(shè)置于同一層中。
[0137](5)如(4)所述的攝像部，其中，所述遮光層與所述讀出控制線是相同的材料。
[0138](6)如(I)所述的攝像部，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件用于接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷。
[0139](7)如(I)所述的攝像部，其中，所述遮光層的一部分與所述光電轉(zhuǎn)換器件的一部
分重疊。
[0140]( 8 )如(I)所述的攝像部，其中，所述遮光層具有預(yù)定的電位。
[0141](9)如(I)所述的攝像部，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件包括第一類型的半導(dǎo)體層、本征半導(dǎo)體層、以及第二類型的半導(dǎo)體層。
[0142](10)如(9)所述的攝像部，其中，所述遮光層及所述第一類型的半導(dǎo)體層連接至預(yù)定的電位。
[0143]( 11)如(I)所述的攝像部，其中，所述遮光層位于柵極與基板之間。
[0144](12)如(I)所述的攝像部，其中，所述遮光層與柵極設(shè)置于同一層上。
[0145](13)如(9)所述的攝像部，其中，所述第一類型的半導(dǎo)體層包括低溫多晶硅。
[0146]( 14 )如(I)所述的攝像部，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件將X射線入射光轉(zhuǎn)換成電荷。
[0147](15) 一種攝像單元,所述攝像單元包括:
[0148]攝像部；
[0149]行掃描部；
[0150]列掃描部；以及
[0151]系統(tǒng)控制部，其用于控制所述行掃描部及所述列掃描部，其中，
[0152]所述攝像部包括:(a)排列成矩陣的多個(gè)像素；(b)每一像素的光電轉(zhuǎn)換器件，所述光電轉(zhuǎn)換器件用于接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷；以及(C)每一像素的遮光層，所述遮光層的至少一部分位于所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍之外，所述遮光層位于所述光電轉(zhuǎn)換器件的上方。
[0153](16)如(15)所述的攝像單元，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件用于接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷。
[0154](17)如(15)所述的攝像單元，其中，所述攝像部還包括波長轉(zhuǎn)換層，所述波長轉(zhuǎn)換層用于將輻射射線的波長轉(zhuǎn)換成處于所述光電轉(zhuǎn)換器件的靈敏度范圍內(nèi)的波長。
[0155](18)如(17)所述的攝像單元，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層用于將X射線波長轉(zhuǎn)換至所述光電轉(zhuǎn)換器件的靈敏度范圍。
[0156](19) 一種攝像顯不系統(tǒng)，所述攝像顯不系統(tǒng)包括:
[0157]攝像單元；
[0158]圖像處理部；以及
[0159]顯示單元，其中，
[0160]所述攝像單元包括:Ca)攝像部；(b)行掃描部；(C)列掃描部；以及(d)系統(tǒng)控制部，其用于控制所述行掃描部及所述列掃描部，以及
[0161]所述攝像部包括:(a)排列成矩陣的多個(gè)像素；(b)每一像素的光電轉(zhuǎn)換器件，所述光電轉(zhuǎn)換器件用于接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷；以及(C)每一像素的遮光層，所述遮光層位于所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍之外。
[0162](20) 一種攝像單元，其包括:
[0163]多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的每一者包括光電轉(zhuǎn)換器件及場效應(yīng)晶體管，其中
[0164]所述像素中的每一者在所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍區(qū)域中包括遮光層，所述遮光層保持至預(yù)定的電位。
[0165](21)如(20)所述的攝像單元，其中，
[0166]所述外圍區(qū)域包括布線層，所述布線層包括信號(hào)線及讀出控制線，以及
[0167]所述遮光層被設(shè)置成與所述布線層相對(duì)。
[0168](22)如(21)所述的攝像單元，其中，[0169]所述光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)置于基板上并從所述基板依次包括第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層、本征半導(dǎo)體層、以及第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，以及
[0170]所述遮光層在所述光電轉(zhuǎn)換器件的所述外圍區(qū)域中設(shè)置于所述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層與所述基板之間，并保持至與所述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的電位基本上相同的電位。
[0171](23)如(22)所述的攝像單元，其中，所述遮光層及所述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層保持至預(yù)定的DC電位。
[0172](24)如(22)或(23)所述的攝像單元，其中，所述遮光層設(shè)置于所述晶體管的柵極與所述基板之間。
[0173](25)如(22)或(23)所述的攝像單元，其中，所述遮光層與所述晶體管的柵極設(shè)置
于同一層中。
[0174](26)如(22)至(25)中的任一項(xiàng)所述的攝像單元，其中，所述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層包括低溫多晶硅。
[0175](27)如(21)所述的攝像單元，其中，所述遮光層設(shè)置于與所述布線層及所述晶體管中的每一者相對(duì)的區(qū)域上方。
[0176](28)如(21)所述的攝像單元，其中，
[0177]所述光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)置于基板上并從所述基板依次包括第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層、本征半導(dǎo)體層、及第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，以及
[0178]所述遮光層在所述光電轉(zhuǎn)換器件的所述外圍區(qū)域中設(shè)置于高于所述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的層中并保持至地電位。
[0179](29)如(21)所述的攝像單元，其中，
[0180]所述光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)置于基板上并從所述基板依次包括第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層、本征半導(dǎo)體層、及第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，以及
[0181]所述遮光層在所述光電轉(zhuǎn)換器件的所述外圍區(qū)域中設(shè)置于高于所述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的層中，并響應(yīng)于施加至掃描線及所述信號(hào)線中每一者的電壓脈沖而保持至電位集合。
[0182](30)如(21)所述的攝像單元，其中，
[0183]所述光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)置于基板上并從所述基板依次包括第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層、本征半導(dǎo)體層、及第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，以及
[0184]所述遮光層在所述光電轉(zhuǎn)換器件的所述外圍區(qū)域中設(shè)置于位于所述第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層與所述基板之間的層中以及所述光電轉(zhuǎn)換器件的所述外圍區(qū)域中高于所述第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的層中。
[0185](31)如(21)至(30)中的任一項(xiàng)所述的攝像單元，還包括波長轉(zhuǎn)換層，其中，
[0186]所述光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)置于基板上，且所述波長轉(zhuǎn)換層設(shè)置于所述基板的背部上，并將輻射射線的波長轉(zhuǎn)換成處于所述光電轉(zhuǎn)換器件的靈敏度范圍內(nèi)的波長。
[0187](32 )如(21)至(30 )中的任一項(xiàng)所述的攝像單元，還包括波長轉(zhuǎn)換層，其中
[0188]所述光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)置于基板上，且所述波長轉(zhuǎn)換層設(shè)置于所述光電轉(zhuǎn)換器件上，并將輻射射線的波長轉(zhuǎn)換成處于所述光電轉(zhuǎn)換器件的靈敏度范圍內(nèi)的波長。
[0189](33 )如(21)至(30 )中的任一項(xiàng)所述的攝像單元，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件基于入射輻射射線產(chǎn)生電信號(hào)。
[0190](34)如(31)至(33)中的任一項(xiàng)所述的攝像單元，其中，所述輻射射線是X射線。
[0191](35) 一種攝像顯示系統(tǒng),所述攝像顯示系統(tǒng)具有攝像單元及顯示單元,所述顯示單元基于所述攝像單元所獲得的攝像信號(hào)而進(jìn)行圖像顯示，所述攝像單元包括:
[0192]多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的每一者包括光電轉(zhuǎn)換器件及場效應(yīng)晶體管，其中，所述像素中的每一者在所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍區(qū)域中包括遮光層，所述遮光層保持至預(yù)定的電位。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像部，其具有至少一個(gè)像素，所述像素包括: (a)光電轉(zhuǎn)換器件，其用于接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷；以及 (b)遮光層，所述遮光層的至少一部分位于所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍之外。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像部，其中，所述像素連接至讀出控制線及信號(hào)線。
3.如權(quán)利要求2所述的攝像部，其中，所述遮光層與所述讀出控制線相對(duì)。
4.如權(quán)利要求1所述的攝像部，其中，所述遮光層與所述讀出控制線設(shè)置于同一層中。
5.如權(quán)利要求4所述的攝像部，其中，所述遮光層與所述讀出控制線是相同的材料。
6.如權(quán)利要求1所述的攝像部，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件用以接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷。
7.如權(quán)利要求1所述的攝像部，其中，所述遮光層的一部分與所述光電轉(zhuǎn)換器件的一部分重疊。
8.如權(quán)利要求1所述的攝像部，其中，所述遮光層具有預(yù)定的電位。
9.如權(quán)利要求1所述的攝像部，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件包括第一類型的半導(dǎo)體層、本征半導(dǎo)體層以及第二類型的半導(dǎo)體層。
10.如權(quán)利要求9所述的攝像部，其中，所述遮光層及所述第一類型的半導(dǎo)體層連接至預(yù)定的電位。
11.如權(quán)利要求1所述的攝像部，其中，所述遮光層位于柵極與基板之間。
12.如權(quán)利要求1所述的攝像部，其中，所述遮光層與柵極設(shè)置于同一層上。
13.如權(quán)利要求9所述的攝像部，其中，所述第一類型的半導(dǎo)體層包括低溫多晶硅。
14.如權(quán)利要求1所述的攝像部，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件將X射線入射光轉(zhuǎn)換成電荷。
15.一種攝像單元，其包括: 攝像部; 行掃描部； 列掃描部；以及 系統(tǒng)控制部，其用于控制所述行掃描部及所述列掃描部，其中， 所述攝像部包括:(a)排列成矩陣的多個(gè)像素；(b)每一像素的光電轉(zhuǎn)換器件，所述光電轉(zhuǎn)換器件用以接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷；以及(C)每一像素的遮光層，所述遮光層的至少一部分位于所述光電轉(zhuǎn)換器件的外圍之外，所述遮光層位于所述光電轉(zhuǎn)換器件的上方。
16.如權(quán)利要求15所述的攝像單元，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件用以接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷。
17.如權(quán)利要求15所述的攝像單元，其中，所述攝像部還包括波長轉(zhuǎn)換層，所述波長轉(zhuǎn)換層用以將輻射射線的波長轉(zhuǎn)換成處于所述光電轉(zhuǎn)換器件的靈敏度范圍內(nèi)的波長。
18.如權(quán)利要求17所述的攝像單元，其中，所述波長轉(zhuǎn)換層用以將X射線波長轉(zhuǎn)換至所述光電轉(zhuǎn)換器件的靈敏度范圍內(nèi)的波長。
19.一種攝像顯示系統(tǒng)，其包括: 攝像單元； 圖像處理部，以及 顯示單元，其中，所述攝像單元包括:Ca)攝像部；(b)行掃描部；(C)列掃描部；以及(d)系統(tǒng)控制部，其用以控制所述行掃描部及所述列掃描部，以及 所述攝像部包括:(a)排列成矩陣的多個(gè)像素；(b)每一像素的光電轉(zhuǎn)換器件，所述光電轉(zhuǎn)換器件用以接收入射光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述入射光的電荷；以及(C)每一像素的遮光層，所述遮光層位于所述 光電轉(zhuǎn)換器件的外圍之外。
【文檔編號(hào)】H04N5/225GK103491284SQ201310221386
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】山田泰弘 申請(qǐng)人:索尼公司