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Dokumentenidentifikation DE102005060239A1 13.07.2006
Titel Dünnfilmtransistor für ein Bildgebungssystem
Anmelder General Electric Co., Schenectady, N.Y., US
Erfinder Albagli, Douglas, Clifton Park, N.Y., US;
Hennessy, William Andrew, Schenectady, N.Y., US;
Couture, Aaron Judy, Schenectady, N.Y., US;
Collazo-Davila, Christopher, Clifton Park, N.Y., US
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 14.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005060239
Offenlegungstag 13.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.07.2006
IPC-Hauptklasse G01T 1/29(2006.01)A, F, I, 20051214, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01T 1/24(2006.01)A, L, I, 20051214, B, H, DE   H01L 29/786(2006.01)A, L, I, 20051214, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein ringförmiger Dünnfilmtransistor (60) enthält eine ringförmige Sourceelektrode (62), die über einer Schicht (66) eines Halbleitermaterials angeordnet ist, eine Drainelektrode (64), die über der Schicht (66) des Halbleitermaterials in dem Innenraum der ringförmigen Sourceelektrode (62) angeordnet ist, und einen aktiven Kanal (76) zwischen der Drainelektrode (64) und der ringförmigen Sourceelektrode (62), wobei eine Fläche des aktiven Kanals (76) freigesetztes Halbleitermaterial aufweist. Ferner enthält ein schlangen- oder serpentinenförmiger Dünnfilmtransistor (78) eine schlangen- oder serpentinenförmige Sourceelektrode (80), die über einer Schicht (82) eines Halbleitermaterials angeordnet ist, eine Drainelektrode (84), die über der Halbleitermaterialschicht (82) und im Wesentlichen innerhalb einer Aussparung oder Tasche angeordnet ist, die durch die serpentinenförmige Sourceelektrode (80) gebildet ist, wobei die Drainelektrode (84) dazu konfiguriert ist, zu der Form der Aussparung oder Tasche im Wesentlichen zu passen, und einen aktiven Kanal (98) zwischen der Drainelektrode (84) und der schlangen- oder serpentinenförmigen Sourceelektrode (80), wobei der aktive Kanal (98) eine im Wesentlichen gleich bleibende Länge aufweist und wobei eine Fläche des aktiven Kanals (98) freigesetztes Halbleitermaterial aufweist.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Bildgebungssysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Dünnfilmtransistoren zur Verwendung in Detektoren derartiger Bildgebungssysteme.

Nicht invasive Bildgebung umfasst im weiten Sinne Verfahren zur Erzeugung von Bildern der inneren Strukturen oder Regionen einer Person oder eines Objektes, die ansonsten für eine Sichtprüfung unzugänglich sind. Beispielsweise werden nicht invasive Bildgebungsverfahren gewöhnlich auf dem industriellen Gebiet zur Prüfung der inneren Strukturen von Teilen und auf dem Sicherheitsgebiet zur Inspektion des Inhalts von Gepäckstücken, Kleidung und dergleichen eingesetzt. Eine der am besten bekannten Verwendungen der nicht invasiven Bildgebung liegt jedoch in der medizinischen Technik, in der diese Verfahren dazu verwendet werden, Bilder von Organen und/oder Knochen im Inneren eines Patienten, die ansonsten nicht sichtbar sein würden, zu erzeugen.

Eine Klasse nicht invasiver Bildgebungsverfahren, die in diesen unterschiedlichen Feldern eingesetzt werden können, basiert auf der differenziellen Übertragung von Röntgenstrahlen durch einen Patienten oder ein Objekt. Im medizinischen Zusammenhang kann eine einfache Röntgenbildgebungstechnik die Erzeugung von Röntgenstrahlen unter Verwendung einer Röntgenröhre oder einer sonstigen Quelle und die Leitung der Röntgenstrahlen durch ein Bildgebungsvolumen umfassen, in dem der Teil des Patienten, der abgebildet werden soll, angeordnet ist. Wenn die Röntgenstrahlen durch den Patienten hindurch treten, werden die Röntgenstrahlen basierend auf der Zusammensetzung des Gewebes, das sie durchdringen, abgeschwächt. Die abgeschwächten Röntgenstrahlen treffen anschließend auf einen Detektor auf, der die Röntgenstrahlen in Signale wandelt, die verarbeitet werden können, um ein Bild des Teils des Patienten, den die Röntgenstahlen durchdrungen haben, basierend auf der Abschwächung der Röntgenstrahlen zu erzeugen. Gewöhnlich verwendet der Röntgendetektionsprozess einen Szintillator, der beim Aufprall der Röntgenstrahlen Lichtphotonen erzeugt, sowie ein Array Photosensorelemente, die basierend auf der Anzahl der detektierten Lichtphotonen elektrische Signale erzeugen.

Einige Röntgentechniken verwenden sehr energiearme Röntgenstrahlen, so dass die Exposition des Patienten verlängert werden kann. Beispielsweise werden gewöhnlich Fluoroskopieverfahren verwendet, um eine aktuelle Prozedur oder Bedingung, beispielsweise die Einführung eines Katheters oder einer Sonde in das Zirkulationssystem eines Patienten, zu überwachen. Derartige Fluoroskopietechniken ergeben gewöhnlich eine große Anzahl von energiearmen Bildern, die aufeinanderfolgend angezeigt werden können, um eine Bewegung in dem abgebildeten Bereich in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit zu zeigen.

Jedoch können Fluoroskopieverfahren, wie auch andere niederenergetische Bildgebungstechniken, an einer schlechten Bildqualität leiden, die von dem verhältnismäßig schwachen Röntgensignal in Bezug auf das elektronische Rauschen, das dem Detektor zugerechnet werden kann, herrührt. Infolgedessen ist es gewöhnlich erwünscht, die Effizienz des Detektionsprozesses beispielsweise durch eine Reduktion des elektronischen Rauschens des Detektors im Betrieb zu verbessern. Unterschiedliche Aspekte der Dünnfilmtransistoren (TFTs, Thin Film Transistors), die in dem Detektor eingesetzt werden, können zu dem gesamten elektronischen Rauschen beitragen. Beispielsweise bildet die Kapazität oder der kapazitive Widerstand zwischen der Drainelektrode und der Gateelektrode des TFTs eine Hauptkomponente des kapazitiven Gesamtwiderstandes der Datenleitung. Dies wiederum führt zu zwei Geräuschquellen, die mit der Datenleitung verbunden sind, nämlich dem Johnson-Rauschen, das mit dem Widerstand der Datenleitung verbunden ist, und dem mit der Ausleseelektronik verbundenen Rauschen. Ferner tragen auch die Ladungseinfangsströme in den TFTs zu dem gesamten elektronischen Rauschen bei.

Deshalb besteht ein Bedarf nach einer Reduktion des elektronischen Rauschens, das durch elektronische Komponenten in dem Detektor erzeugt wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technik oder Erfindung ist ein Röntgenbildgebungssystem geschaffen, wobei das Röntgenbildgebungssystem eine Röntgenquelle, die dazu konfiguriert ist, Röntgenstrahlen zu emittieren, und einen Detektor enthält. Der Detektor enthält ein Array von Detektorelementen, wobei jedes Detektorelement einen Dünnfilmtransistor aufweist, der zur Verwendung als ein Schalter konfiguriert ist. Der Dünnfilmtransistor weist eine Drainelektrode und eine Sourceelektrode auf, die nicht zueinander symmetrisch sind. Ferner ist das Röntgenbildgebungssystem mit einer Detektionsakquisitionsschaltung, die konfiguriert ist, um die elektrischen Signale zu akquirieren, einer Systemsteuerung, die dazu konfiguriert ist, wenigstens entweder die Röntgenquelle und/oder die Detektorakquisitionsschaltung zu steuern, und einer Bildverarbeitungsschaltung versehen, die dazu konfiguriert ist, die elektrischen Signale zu verarbeiten, um ein Bild zu erzeugen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Technik ist ein ringförmiger Dünnfilmtransistor geschaffen, wobei der ringförmige Dünnfilmtransistor eine Schicht aus einem Halbleitermaterial, eine ringförmige Sourceelektrode, die über der Schicht des Halbleitermaterials angeordnet ist, eine Drainelektrode, die über der Schicht des Halbleitermaterials innerhalb der ringförmigen Sourceelektrode angeordnet ist, und einen aktiven Kanal zwischen der Drainelektrode und der ringförmigen Sourceelektrode enthält, wobei eine Fläche des aktiven Kanals freigelegtes Halbleitermaterial aufweist.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Technik enthält ein schlangen- oder serpentinenartiger Dünnfilmtransistor eine Schicht eines Halbleitermaterials, eine schlangen- oder serpentinenförmige Sourceelektrode, die über der Schicht des Halbleitermaterials angeordnet ist, eine Drainelektrode, die über der Halbleitermaterialschicht und im Wesentlichen innerhalb eines durch die serpentinenartige Sourceelektrode gebildeten Einschnitts oder einer Aussparung angeordnet ist, wobei die Drainelektrode konfiguriert ist, um zu der Aussparung zu passen oder dieser zu entsprechen, und einen aktiven Kanal zwischen der Drainelektrode und der serpentinenförmigen Sourceelektrode, wobei der aktive Kanal eine im Wesentlichen gleichbleibende Länge aufweist und wobei eine Fläche des aktiven Kanals freigelegtes Halbleitermaterial aufweist.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Technik ist ein Verfahren zur Herstellung eines Detektors zur Verwendung in einem Bildgebungssystem geschaffen. Das Verfahren enthält die Bildung eines Arrays von Detektorelementen, wobei jedes Detektorelement einen Dünnfilmtransistor aufweist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Technik ist ein Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Dünnfilmtransistors geschaffen. Das Verfahren enthält die Bildung einer Schicht eines Halbleitermaterials, die Bildung einer ringförmigen Sourceelektrode, die über der Schicht des Halbleitermaterials angeordnet ist, die Bildung einer Drainelektrode, die oberhalb der Schicht des Halbleitermaterials in den Innenraum der ringförmigen Sourceelektrode angeordnet ist, und die Bildung eines aktiven Kanals zwischen der Drainelektrode und der ringförmigen Sourceelektrode.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Technik enthält ein Verfahren zur Herstellung eines schlangen- oder serpentinenförmigen Dünnfilmtransistors die Bildung einer Schicht eines Halbleitermaterials, die Bildung einer serpentinenartigen Sourceelektrode, die über der Schicht des Halbleitermaterials angeordnet ist, die Bildung einer Drainelektrode, die über der Schicht des Halbleitermaterials und im Wesentlichen in einem Ausschnitt oder einer Tasche oder Aussparung angeordnet ist, der bzw. die durch die serpentinenartige Sourceelektrode gebildet ist, und die Bildung eines aktiven Kanals zwischen der Drainelektrode und der serpentinenartigen Sourceelektrode.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich besser beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen über die Zeichnungen hinweg gleiche Teile kennzeichnen und in denen zeigen:

1 eine schematisierte Darstellung eines beispielhaften Röntgenbildgebungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 eine aufgeschnittene Perspektivansicht eines Detektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

3 eine aufgeschnittene Perspektivansicht eines ringförmigen Dünnfilmtransistors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 eine Seitenansicht des ringförmigen Dünnfilmtransistors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5 eine aufgeschnittene Perspektivansicht eines serpentinenartigen Dünnfilmtransistors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

6 eine Seitenansicht des Serpentinen-Dünnfilmtransistors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

1 zeigt eine Darstellung eines Röntgenbildgebungssystems, das allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Röntgenbildgebungssystem 10 dazu eingerichtet, Bilddaten gemäß der vorliegenden Technik, wie sie in größeren Einzelheiten nachstehend beschrieben ist, zu akquirieren und zu verarbeiten. Das Röntgenbildgebungssystem 10 enthält eine Röntgenquelle 12, die benachbart zu einem Kollimator 14 angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist die Röntgenquelle 12 durch eine niederenergetische Quelle gebildet und wird in niederenergetischen Bildgebungstechniken, beispielsweise der Fluoroskopietechnik oder dergleichen, eingesetzt. Der Kollimator 14 ermöglicht einem Strom einer Röntgenstrahlung 16, in eine Region einzudringen, in der ein Ziel 18, beispielsweise ein menschlicher Patient, angeordnet ist. Ein Teil der Strahlung wird durch das Ziel 18 abgeschwächt. Diese abgeschwächte Strahlung 20 trifft auf einen Detektor 22, beispielsweise einen Fluoroskopiedetektor, auf. Wie durch einen Fachmann ohne weiteres zu verstehen, kann der Detektor 22 auf der Szintillation, d. h. der optischen Wandlung, auf der direkten Umwandlung oder auf sonstigen Techniken basieren, die bei der Erzeugung elektrischer Signale basierend auf einer auftreffenden Strahlung verwendet werden. Ein szintillatorbasierter Detektor wandelt beispielsweise Röntgenphotonen, die auf seine Oberfläche aufprallen, in Lichtphotonen um, wobei diese Lichtphotonen anschließend durch Verwendung von Photodioden in elektrische Signale umgewandelt werden können. Im Gegensatz hierzu erzeugt ein für die direkte Umwandlung eingerichteter Detektor unmittelbar elektrische Ladungen in Abhängigkeit von den Röntgenstrahlen, wobei die elektrischen Signale gespeichert und aus Speicherkondensatoren ausgelesen werden. Wie in größeren Einzelheiten nachstehend beschrieben, werden diese Signale unabhängig von der eingesetzten Wandlungstechnik, akquiriert und verarbeitet, um ein Bild der Merkmale in dem Ziel 18 zu erzeugen.

Die Röntgenquelle 12 ist durch eine Energieversorgungs-/Steuerungsschaltung 24 gesteuert, die sowohl Leistungs- als auch Steuerungssignale für Untersuchungssequenzen liefert. Außerdem ist der Detektor 22 mit einer Detektorakquisitionsschaltung 26 verbunden, die eine Akquisition der in dem Detektor 22 erzeugten Signale anweist. Die Detektorakquisitionsschaltung 26 kann ferner verschiedene Signalverarbeitungs- und Filterungsfunktionen, wie beispielsweise eine anfängliche Anpassung der Dynamikbereiche, ein Interleaving digitaler Signale und dergleichen, bewerkstelligen.

In der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform spricht eine der Energieversorgungs-/Steuerungsschaltung 24 und der Detektorakquisitionsschaltung 26 oder sprechen beide Schaltungen auf Signale von einer Systemsteuerungseinrichtung 28 an. In einigen beispielhaften Systemen kann es erwünscht sein, entweder den Detektor 22 und/oder die Röntgenquelle 12 zu bewegen. In derartigen Systemen kann ein Motoruntersystem auch als eine Komponente der Systemsteuerung 28 vorhanden sein, um diese Bewegung zu bewerkstelligen. In dem vorliegenden Beispiel enthält die Systemsteuerung 28 ferner eine Signalverarbeitungsschaltung, die gewöhnlich auf einem Universal- oder anwendungsspezifischen digitalen Computer basiert. Die Systemsteuerung 28 kann ferner eine Speicherschaltung zur Abspeicherung von Programmen und Routinen, die durch den Computer ausgeführt werden, sowie Konfigurationsparametern und Bilddaten, Schnittstellenschaltungen und dergleichen enthalten.

In der veranschaulichten Ausführungsform des Röntgenbildgebungssystems 10 ist ferner eine Bildverarbeitungsschaltung 30 vorgesehen. Die Bildverarbeitungsschaltung 30 empfängt akquirierte Projektionsdaten von der Detektorakquisitionsschaltung 26 und verarbeitet die akquirierten Daten, um auf der Grundlage der Röntgenabschwächung ein oder mehrere Bilder zu erzeugen.

In der veranschaulichten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungssystems 10 ist bzw. sind ferner ein oder mehrere Bedienerworkstations 32 vorgesehen. Die Bedienerworkstation 32 ermöglicht einem Bediener, eine Röntgenbildgebungsuntersuchung einzuleiten und zu konfigurieren und die als Teil der Untersuchung erzeugten Bilder zu sichten. Beispielsweise ist die Systemsteuerung 28 allgemein mit der Bedienerworkstation 32 derart verbunden, dass eine Bedienperson über eine oder mehrere Eingabevorrichtungen, die der Bedienerworkstation 32 zugeordnet sind, Anweisungen oder Befehle für die Systemsteuerung 28 bereitstellen kann.

In ähnlicher Weise ist die Bildverarbeitungsschaltung 30 mit der Bedienerworkstation 32 derart verbunden, dass die Bedienerworkstation 32 die Ausgabe der Bildverarbeitungsschaltung 30 empfangen und auf einer Ausgabevorrichtung 34, beispielsweise einer Anzeige oder einem Drucker, anzeigen kann. Die Ausgabevorrichtung 34 kann standardgemäße oder Spezialzwecken dienende Computermonitoren und eine damit verbundene Verarbeitungsschaltung enthalten. Im Allgemeinen können Anzeigen, Drucker, Bedienerworkstations und ähnliche Vorrichtungen, die innerhalb des Systems bereitgestellt werden, in Bezug auf die Datenakquisitionskomponenten lokal oder von diesen Komponenten entfernt, beispielsweise irgendwo in einer Institution oder einem Krankenhaus oder an einer gänzlich anderen Stelle angeordnet sein. Ausgabevorrichtungen und Bedienerworkstations, die sich von den Datenakquisitionskomponenten entfernt befinden, können mit dem Bildakquisitionssystem über ein oder mehrere konfigurierbare Netzwerke, wie beispielsweise das Internet, virtuelle private Netzwerke und dergleichen, verbunden sein. Obwohl die Systemsteuerungseinrichtung 28, die Bildverarbeitungsschaltung 30 und die Bedienerworkstation 32 in 1 als voneinander verschiedene Komponenten veranschaulicht sind, versteht es sich für einen Fachmann ohne weiteres, dass diese Komponenten tatsächlich in einem auf einem einzelnen Prozessor basierten System, beispielsweise einem Universal- oder anwendungsspezifischen digitalen Computer, realisiert werden können. Alternativ können einige dieser oder all diese Komponenten in unterschiedlichen Prozessor basierten Systemen, beispielsweise Universal- oder anwendungsspezifischen digitalen Computern, vorgesehen sein, die dazu konfiguriert sind, miteinander Daten auszutauschen. Beispielsweise kann die Bildverarbeitungsschaltung 30 eine Komponente einer gesonderten, unterschiedlichen der Rekonstruktion und Betrachtung dienenden Workstation bilden.

Bezugnehmend nun auf 2 ist nun ein in 1 eingeführter Detektor 35 auf Szintillationsbasis in größeren Einzelheiten beschrieben. Obwohl der auf Szintillation basierte Detektor 35 gemäß 2 hier als ein Beispiel zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Technik beschrieben ist, sollte daran erinnert werden, dass dieser lediglich ein exemplarisches Beispiel bildet. Andere Detektoren 22, beispielsweise Direktumwandlungsdetektoren, können ebenfalls von der vorliegenden Technik in der hier beschriebenen Weise Vorteile ziehen. Die Beschreibung des szintillationsbasierten Detektors 35 sollte deshalb derart verstanden werden, dass sie lediglich beispielhaft ist und für die Zwecke der Veranschaulichung der Funktionsprinzipien für eine Detektorart, die von der vorliegenden Technik Nutzen ziehen kann, dargeboten wird.

Bezugnehmend nun auf 2 ist eine beispielhafte physikalische Anordnung der Komponenten eines szintillationsbasierten Detektors 35 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Detektor 22 enthält typischerweise ein Glassubstrat 36, auf dem die nachstehend beschriebenen Komponenten angeordnet sind. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält der szintillationsbasierte Detektor 35 ein Array Photosensorelemente 38. In einer Realisierung sind die Photosensorelemente 38 Photodioden, die aus Silikon gebildet sind. In der beispielhaften Ausführungsform nach 2 sind die Photodioden in einem Array oder einer Gruppe aus Zeilen und Spalten angeordnet, die die Pixel oder Bildelemente festlegen, die durch die Detektorakquisitionsschaltung 26 ausgelesen werden. Jede Photodiode enthält eine photoempfindliche Region 40 und einen Dünnfilmtransistor (TFT, Thin Film Transistor) 42, die unter Verwendung von Datenleitungen 48 und Scannleitungen 50 wahlweise oder gezielt aktiviert werden können.

Ferner enthält der szintillationsbasierte Detektor 35 einen Szintillator 44, der, wenn er Röntgenstrahlen ausgesetzt ist, die Lichtphotonen erzeugt, die durch die photoempfindlichen Regionen oder Bereiche 40 detektiert werden. Wie in dieser Ausführungsform veranschaulicht, ist eine auf einer dielektrischen Schicht oder Isolationsschicht 56 angeordnete leitende Schicht 54 zwischen dem Szintillator 44 und dem Array Photosensorelemente 38 angeordnet. Durchkontaktierungen 58 verbinden die leitende Schicht 54 mit der Oberfläche jedes Elementes des Arrays von Photosensorelementen 38, um das Anlegen einer gemeinsamen Vorspannung an jedem Photosensorelement zu ermöglichen.

In Ausführungsformen, die im Gegensatz zu einem vorstehend beschriebenen szintillationsbasierten Detektor 35 einen Direktumwandlungsdetektor verwenden, wird anstelle des Szintillators ein Photoleiter (beispielsweise aus Selen, Bleioxid, Bleijodid, Quecksilberjodid oder dergleichen) verwendet. In ähnlicher Weise werden in einem derartigen Direktumwandlungsdetektor einfache Speicherkondensatoren anstatt der photoempfindlichen Dioden verwendet. Weitere Aspekte eines derartigen Direktumwandlungsdetektors, einschließlich der Verwendung von Daten- und Scannleitungen, Durchkontaktierungen und Brücken sowie der Verwendung von TFTs 42 sind ähnlich oder analog zu dem vorstehend beschriebenen szintillationsbasierten Detektor 35 und können deshalb ebenfalls von der vorliegenden Technik, wie sie hier beschrieben ist, profitieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung und wie nachstehend in größeren Einzelheiten beschrieben, enthalten die TFTs eine Sourceelektrode und eine Drainelektrode, die in Bezug aufeinander nicht symmetrisch ausgebildet sind. In einigen Ausführungsformen ist die Drainelektrode kleiner als die Sourceelektrode. Diese Asymmetrie ermöglicht eine Verringerung der Drain-Gate-Kapazität insbesondere in Bezug auf die Source-Gate-Kapazität in dem Maße, dass diese Kapazitäten von der Überlappung der Gateelektrode mit jeder der Drain- bzw. Sourceelektrode abhängig sind oder eine Funktion dieser Überlappung bilden. Wie für einen Fachmann ohne weiteres verständlich, verringert eine Reduktion der Drain-Gate-Kapazität im Allgemeinen von dem TFT herrührende Rauschen, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR, Signal-to-Noise-Ratio) vergrößert wird.

Beispielsweise ist in einer Ausführungsform der TFT 42 durch eine Struktur gebildet, in der die Sourceelektrode teilweise oder vollständig die Drainelektrode umschließt. Der Einfachheit wegen wird eine derartige Struktur hier als ein ringförmiger TFT 60 bezeichnet, obwohl für einen Fachmann verständlich ist, dass die ringförmige Sourceelektrode 62 eine beliebige umschließende Gestalt, beispielsweise im Gegensatz zu einer kreisförmigen eine ovale, rechteckige, quadratische, etc. Form aufweisen kann. In ähnlicher Weise kann die umschlossene Drainelektrode 64 auch andere Gestalten als eine kreisförmige einnehmen. Der Einfachheit wegen ist jedoch der ringförmige TFT 60, wie er hier beschrieben und in den 3 und 4 veranschaulicht ist, kreisförmig gestaltet.

Bezugnehmend nun auf 3 ist dort ein ringförmiger TFT 60 veranschaulicht, der eine kreisringförmige Sourceelektrode 62 enthält. Eine scheibenförmige Drainelektrode 64 ist veranschaulicht, wie sie im Inneren der ringförmigen Sourceelektrode 62 angeordnet ist. Sowohl die ringförmige Sourceelektrode 62 als auch die Drainelektrode 64 sind über einer Schicht 66 aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Silikon, angeordnet.

Der ringförmige TFT 60 ist mit vertikal versetzt liegenden (nicht veranschaulichten) Datenleitungen über elektrisch leitende Durchkontaktierungen 58 verbunden, wie beispielsweise im Zusammenhang mit der scheibenförmigen Drainelektrode 64 in 4 veranschaulicht. Gewöhnlich durchdringen die Kontakte 58 eine dielektrische TFT-Passivierungsschicht 68 und die dielektrische Schicht 56 (vgl. 2), die über dem Array Photosensorelemente 38 und den TFTs 42 angeordnet ist, um eine Kontaktfläche oder ein Lötauge auf der scheibenförmigen Drainelektrode 64 mit einer Datenleitung zu kontaktieren. Die dielektrische TFT-Passivierungsschicht 68 ist gewöhnlich über dem TFT angeordnet, um die Halbleiteroberfläche der Schicht 66 zu passivieren und ferner die Source- und die Drainelektrode 62 und 64 von nachfolgenden Ablagerungen zu isolieren.

In der veranschaulichten Ausführungsform nach 3 ist eine Gateelektrode 70 unterhalb der Halbleiterschicht 66 angeordnet. In einer Ausführungsform ist die Gateelektrode 70 kreisringförmig gestaltet, um die Drain-Gate-Überlappung oder -Überdeckung 71 (vgl. 4) auf ein Minimum zu reduzieren und deshalb die Drain-Gate-Kapazität zu verringern. In einer Ausführungsform beträgt die Drain-Gate-Überlappung 71 bis zu ungefähr 4 Mikrometer. In einer weiteren Ausführungsform ist im Wesentlichen keine Drain-Gate-Überlappung vorhanden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist zwischen der Gateelektrode 70 und der Halbleiterschicht 66 eine dielektrische Schicht 72 angeordnet. Die Gateelektrode 70 ist über eine Brücke 74 mit einer Scannleitung 50 verbunden, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des TFTs zu ermöglichen.

Ferner sind in der veranschaulichten Ausführungsform nach 4 die kreisringförmige Sourceelektrode 62 und die Drainelektrode 64 durch einen aktiven Kanal 76 voneinander getrennt. Die Unterseite oder untere Begrenzungsfläche des aktiven Kanals 76 weist gewöhnlich freigelegtes Halbleitermaterial der Halbleiterschicht 66 auf. Der aktive Kanal 76 wird gewöhnlich durch teilweises Ätzen der Halbleiterschicht 66 gebildet. In der veranschaulichten Ausführungsform kennzeichnet die gesamte Strecke, die durch den aktiven Kanal 76 parallel zu der Source- und der Drainelektrode 62 und 64 überstrichen oder durchquert wird, die Weite des aktiven Kanals 76. In einer Ausführungsform liegt die Weite des aktiven Kanals 76 in einem Bereich von ungefähr 15 Mikrometer bis ungefähr 150 Mikrometer. In der veranschaulichten Ausführungsform weist der aktive Kanal eine im Wesentlichen gleichbleibende Länge 77 auf, wobei die Länge 77 durch einen senkrechten Abstand zwischen der Source- und der Drainelektrode 62 und 64 gebildet ist. In einer Ausführungsform kann die Länge 77 durch einen beliebigen einzelnen Wert zwischen 1 Mikrometer und 5 Mikrometern gebildet sein, obwohl in anderen Ausführungsformen die Länge 77 auch andere Werte einnehmen kann, Aufgrund der Geometrie der kreisringförmigen Sourceelektrode 62 und der Drainelektrode 64 in dem ringförmigen TFT 60, enthält der aktive Kanal auch keinen Eingang und keinen Ausgang. Infolgedessen bildet das ganze freigesetzte Halbleitermaterial der Schicht 66 einen Teil des aktiven Kanals 76. Zusätzlich gibt es in der veranschaulichten Ausführungsform weniger Ladungserhaltung und ebenfalls eine kleinere Drain-Gate-Kapazität, was wiederum das mit dem Betriebswiderstand des Kanals verbundene Rauschen auf ein Minimum reduziert. Ferner ist die Drain-Gate-Überlappung 71 der veranschaulichten Ausführungsform hinsichtlich einer Fehlausrichtung zwischen der Gateelektrode 70 und der kreisringförmigen Sourceelektrode 62 sowie der Drainelektrode 64 tolerant.

In einer weiteren Ausführungsform ist der TFT 42 durch eine Struktur gebildet, in der die Sourceelektrode und die Drainelektrode unterschiedlich groß bemessen sind. In einer derartigen Ausführungsform können die Source- und die Drainelektrode auch miteinander verschachtelt oder ineinandergreifend ausgebildet sein. Der Einfachheit wegen wird eine derartige Struktur hier als ein Schlagen- oder Serpentinen-TFT 78 bezeichnet. Bezugnehmend nun auf 5 und 6 veranschaulicht beispielsweise 5 eine Perspektivansicht eines schlangen- oder serpentinenförmigen TFTs 78, der in dem Detektor 22 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technik verwendet wird. 6 veranschaulicht eine Seitenansicht des Serpentinen-TFTs 78, aufgezeichnet von der Richtung aus, wie sie in 5 durch das Bezugszeichen 100 veranschaulicht ist. In der veranschaulichten Ausführungsform nach 6 ist die dielektrische TFT-Passivierungsschicht 90 oberhalb des Serpentinen-TFTs 78 angeordnet. In einer Ausführungsform enthält der Serpentinen-TFT 78 eine schlangen- oder serpentinenförmige Sourceelektrode 80, die auf einer Halbleiterschicht 82 aus einem Halbleiterwerkstoff, beispielsweise Silikon, angeordnet ist. In bestimmten Ausführungsformen weist die serpentinenförmige Sourceelektrode 80 eine U-förmige Sourceelektrode auf. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält der Serpentinen-TFT 78 ferner einer Drainelektrode 84, die über der Halbleiterschicht 82 angeordnet und derart gestaltet ist, um zu der Sourceelektrode 80 im Wesentlichen zu passen und mit dieser verschachtelt zu sein. In der veranschaulichten Ausführungsform weist die Drainelektrode 84 eine im Wesentlichen T-förmige Gestalt auf, so dass die Basis 86 der T-Gestalt mit der Sourceelektrode 80 verschachtelt ist oder ineinander greift. Diese Gestaltung der Drainelektrode 84 ergibt einen verminderten Oberflächenbereich, d. h. eine schmale Drainelektrode, in Bezug auf die Fläche oder den Bereich des serpentinenförmigen Dünnfilmtransistors 78 und vermeidet prozessverwandte Defekte, die mit einer schlanken Drainelektrode, die über der Gateelektrode 92 verläuft, verbunden sind. In einer derartigen Ausführungsform ist die Drain-Gate-Kapazität in Bezug auf die Source-Gate-Kapazität im Vergleich zu einem TFT mit einer größenmäßig ähnlich bemessenen Source- und Drainelektrode verringert. Infolgedessen erzeugt der Serpentinen-TFT 78 im Betrieb weniger Rauschen als ein TFT, der eine ähnlich große, d. h. symmetrische, Source- und Drainelektrode aufweist. In einer Ausführungsform liegt die Länge der Drainbasis 86 in einem Bereich zwischen ungefähr 1 Mikrometer und ungefähr 3 Mikrometern. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Drainelektrode 84 mit den Datenleitungen 48 beispielsweise über ein Brückenteil und eine (nicht veranschaulichte) Durchkontaktierung elektrisch verbunden. Ferner ist zwischen der Gateelektrode 92 und der Halbleiterschicht 82 gewöhnlich eine dielektrische Schicht 94 angeordnet. Die Gateelektrode 92 ist mit einer Scannleitung 50 über eine Brücke 96 (wie in 5 veranschaulicht) oder über eine Durchkontaktierung elektrisch verbunden, abhängig davon, wie stark die Scannleitung 50 und die Gateelektrode 92 zueinander versetzt verlaufen.

Außerdem sind, wie für einen Fachmann ohne weiteres erkennbar, die Sourceelektrode 80 und die Drainelektrode 84 durch einen aktiven Kanal 98 voneinander getrennt, der gewöhnlich durch Anätzen eines Teils der Halbleiterschicht 82 gebildet ist. Wie für einen Fachmann ohne weiteres verständlich, weist der aktive Kanal 98 eine Weite auf, wobei die Weite durch eine Strecke gebildet ist, über die der aktive Kanal 98 in einer zu der Source- und der Drainelektrode 80 und 84 parallelen Richtung hinweg verläuft. In einer Ausführungsform liegt die Weite des aktiven Kanals 98 in einem Bereich von ungefähr 15 Mikrometern bis ungefähr 150 Mikrometern. In der veranschaulichten Ausführungsform nach 6 weist der aktive Kanal 98 eine im Wesentlichen gleichbleibende Länge auf, wobei die Länge durch einen senkrechten Abstand zwischen der Source- und der Drainelektrode 80 und 84 gebildet ist. Wie veranschaulicht, weist der aktive Kanal 98 eine durch die Bezugszeichen 102 und 104 gekennzeichnete Länge auf. In dieser Ausführungsform ist die Länge des aktiven Kanals 98 durch einen beliebigen einzelnen Wert zwischen 1 Mikrometer und 5 Mikrometern gebildet. Wie oben erwähnt, führt die im Wesentlichen gleichbleibende Länge des aktiven Kanals dazu, dass das freigesetzte Halbleitermaterial der Halbleiterschicht 82 Teil des aktiven Kanals 98 bildet.

Während hier lediglich einige Merkmale der Erfindung veranschaulicht und beschrieben sind, erschließen sich einem Fachmann viele mögliche Modifikationen und Veränderungen. Es ist deshalb zu verstehen, dass die beigefügten Ansprüche dazu vorgesehen sind, sämtliche derartige Modifikationen und Änderungen mit in dem wahren Rahmen und Schutzumfang der Erfindung zu umfassen.

Ein ringförmiger Dünnfilmtransistor 60 enthält eine ringförmige Sourceelektrode 62, die über einer Schicht 66 eines Halbleitermaterials angeordnet ist, eine Drainelektrode 64, die über der Schicht 66 des Halbleitermaterials in dem Innenraum der ringförmigen Sourceelektrode 62 angeordnet ist, und einen aktiven Kanal 76 zwischen der Drainelektrode 64 und der ringförmigen Sourceelektrode 62, wobei eine Fläche des aktiven Kanals 76 freigesetztes Halbleitermaterial aufweist. Ferner enthält ein schlangen- oder serpentinenförmiger Dünnfilmtransistor 78 eine schlangen- oder serpentinenförmige Sourceelektrode 80, die über einer Schicht 82 eines Halbleitermaterials angeordnet ist, eine Drainelektrode 84, die über der Halbleitermaterialschicht 82 und im Wesentlichen innerhalb einer Aussparung oder Tasche angeordnet ist, die durch die serpentinenförmige Sourceelektrode 80 gebildet ist, wobei die Drainelektrode 84 dazu konfiguriert ist, zu der Form der Aussparung oder Tasche im Wesentlichen zu passen, und einen aktiven Kanal 98 zwischen der Drainelektrode 84 und der schlangen- oder serpentinenförmigen Sourceelektrode 80, wobei der aktive Kanal 98 eine im Wesentlichen gleichbleibende Länge aufweist und wobei eine Fläche des aktiven Kanals 98 freigesetztes Halbleitermaterial aufweist.

10Röntgenbildgebungssystem 12Röntgenquelle 14Kollimator 16Röntgenstrahlung 18Ziel 20abgeschwächte Strahlung 22Detektor 24Energieversorgungs-/Steuerungsschaltung 26Detektorakquisitionsschaltung 28Systemsteuerungseinrichtung, Systemsteuerung 30Bildverarbeitungsschaltung 32Bedienerworkstation 34Ausgabevorrichtung 35szintillatorbasierter Detektor 36Glassubstrat 38Photosensorelementarray 40photoempfindliche Region 42TFT 44Szintillator 46Kontaktfinger 48Datenleitungen 50Scannleitungen 52Ausleseschaltung 54leitende Schicht 56dielektrische Schicht 58Durchkontaktierung 60ringförmiger TFT 62Sourceelektrode des ringförmigen TFTs 64scheibenförmige Drainelektrode 66Halbleiterschicht 68dielektrische TFT-Passivierungsschicht 70Gateelektrode des ringförmigen TFTs 71Drain-Gate-Überlappung oder -Überdeckung 72dielektrische Schicht 74Brücke 76aktiver Kanal 77gleichbleibende Länge des Kanals 78Serpentinen- oder Schlangen-TFT 80serpentinenförmige Sourceelektrode 82Halbleiterschicht 84Drainelektrode 86Basis 88Oberseite der T-Gestalt 90dielektrische TFT-Passivierungsschicht 92Gateelektrode des Serpentinen-TFTs 94dielektrische Schicht 96Brücke 98aktiver Kanal 100Richtung 102gleichbleibende Länge 104gleichbleibende Länge des Serpentinen-TFTs an einer anderen Stelle

Anspruch[de]
  1. Röntgenbildgebungssystem (10) mit einer Röntgenquelle (12), die dazu konfiguriert ist, Röntgenstrahlen auszusenden;

    mit einem Detektor (22), der dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von einfallenden Röntgenstrahlen elektrische Signale zu erzeugen, und der aufweist:

    ein Array von Detektorelementen, wobei jedes Detektorelement einen Dünnfilmtransistor aufweist, der zur Verwendung als ein Schalter konfiguriert ist, und wobei eine Drainelektrode und eine Sourceelektrode des Dünnfilmtransistors zueinander nicht symmetrisch sind;

    mit einer Detektorakquisitionsschaltung (26), die dazu konfiguriert ist, die elektrischen Signale zu akquirieren;

    mit einer Systemsteuerung (28), die dazu konfiguriert ist, wenigstens entweder die Röntgenquelle (12) und/oder die Detektorakquisitionsschaltung (26) zu steuern; und

    mit einer Bildverarbeitungsschaltung (30), die dazu konfiguriert ist, die elektrischen Signale zu verarbeiten, um ein Bild zu erzeugen.
  2. Röntgenbildgebungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei jedes Detektorelement aufweist:

    einen Szintillator (44), der dazu konfiguriert ist, Lichtphotonen in Abhängigkeit von Röntgenstrahlen zu emittieren; und

    ein Photosensorelement (38), das dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von den Lichtphotonen elektrische Signale zu erzeugen.
  3. Röntgenbildgebungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei der Detektor (22) aufweist:

    ein Photoleiterelement, das dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von Röntgenstrahlen Elektronen zu erzeugen; und

    einen Speicherkondensator, der dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von den durch den Photoleiter erzeugten Elektronen elektrische Signale zu erzeugen.
  4. Röntgenbildgebungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Drainelektrode kleiner ist als die Sourceelektrode.
  5. Röntgenbildgebungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Röntgenquelle (12) eine niederenergetische Röntgenquelle aufweist.
  6. Ringförmiger Dünnfilmtransistor (60)

    mit einer Schicht (66) eines Halbleitermaterials;

    mit einer ringförmigen Sourceelektrode (62), die über der Schicht (66) des Halbleitermaterials angeordnet ist;

    mit einer Drainelektrode (64), die über der Schicht (66) des Halbleitermaterials innerhalb der ringförmigen Sourceelektrode (62) angeordnet ist; und

    mit einem aktiven Kanal (76) zwischen der Drainelektrode (64) und der ringförmigen Sourceelektrode (62), wobei eine Fläche des aktiven Kanals (76) freigelegtes Halbleitermaterial aufweist.
  7. Ringförmiger Dünnfilmtransistor (60) nach Anspruch 6, wobei der aktive Kanal (76) eine im Wesentlichen gleichbleibende Länge aufweist.
  8. Ringförmiger Dünnfilmtransistor (60) nach Anspruch 6, wobei die Drainelektrode kreisförmig gestaltet ist.
  9. Ringförmiger Dünnfilmtransistor (60) nach Anspruch 6, wobei der aktive Kanal (76) im Wesentlichen frei von einem freigelegten Halbleitermaterial ist, das keinen Teil des aktiven Kanals (76) bildet.
  10. Serpentinen-Dünnfilmtransistor (78)

    mit einer Schicht (82) eines Halbleitermaterials;

    mit einer serpentinenförmigen Sourceelektrode (80), die über der Schicht (82) des Halbleitermaterials angeordnet ist;

    mit einer Drainelektrode (84), die über der Schicht (82) des Halbleitermaterials und im Wesentlichen innerhalb einer durch die serpentinenförmige Sourceelektrode (80) gebildeten Aussparung angeordnet ist, wobei die Drainelektrode (84) dazu konfiguriert ist, zu der Aussparung im Wesentlichen zu passen; und

    mit einem aktiven Kanal (98) zwischen der Drainelektrode (84) und der serpentinenförmigen Sourceelektrode (80), wobei der aktive Kanal (89) eine im Wesentlichen gleichbleibende Länge aufweist und wobei eine Fläche des aktiven Kanals (98) freigelegtes Halbleitermaterial aufweist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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