CN102446931A - 检测装置和辐射检测系统 - Google Patents
检测装置和辐射检测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102446931A CN102446931A CN2011102942780A CN201110294278A CN102446931A CN 102446931 A CN102446931 A CN 102446931A CN 2011102942780 A CN2011102942780 A CN 2011102942780A CN 201110294278 A CN201110294278 A CN 201110294278A CN 102446931 A CN102446931 A CN 102446931A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switch element
- conversion element
- holding wire
- conductive layer
- checkout gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 82
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 85
- 239000010408 film Substances 0.000 description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 238000005513 bias potential Methods 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000005260 alpha ray Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005250 beta ray Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000005258 radioactive decay Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
- G01T1/247—Detector read-out circuitry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
- H01L27/14663—Indirect radiation imagers, e.g. using luminescent members
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/30—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming X-rays into image signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/32—Transforming X-rays
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
本发明涉及一种检测装置和辐射检测系统。层叠型检测装置包括按具有行方向和列方向的矩阵布置的多个像素。各像素包括转换元件和开关元件，转换元件被构造为将辐射或光转换为电荷，开关元件被构造为输出与电荷对应的电信号。驱动线连接至按行方向布置的开关元件，信号线连接至按列方向布置的开关元件。在各像素中，转换元件设置在开关元件上方。信号线由嵌入在位于开关元件的主电极的最上表面部分下方的绝缘层中的导电层形成，开关元件位于驱动线的最上表面部分下方，驱动线位于转换元件下方。
Description
技术领域
本发明涉及一种可应用于医疗成像装置、非破坏性测试装置、使用辐射的分析装置等的检测装置，并且还涉及一种辐射检测装置和辐射检测系统。
背景技术
近年来，在生产使用薄膜晶体管(TFT)的液晶显示面板的技术中取得了大的进步，这使得它可实现大尺寸的显示面板或大尺寸的显示屏幕(screen)。这种技术还可应用于生产具有转换元件和开关元件的大尺寸面积传感器(检测装置)，转换元件诸如使用半导体实现的光电转换元件，开关元件诸如TFT。这样的面积传感器可与荧光物质组合以执行波长转换，即，将诸如X射线的辐射转换为可见光等，以被用作辐射检测装置，诸如X射线检测装置。通常，辐射检测装置中所使用的像素结构可分为两类，即，单平面型和层叠型，在单平面型中，转换元件和开关元件设置在同一平面中，在层叠型中，转换元件设置在(堆叠到)开关元件上。在单平面型像素的生产中，转换元件和开关元件均可使用相同的半导体生产工艺来生产。这使得能够简化生产工艺。在层叠型检测装置的情况下，转换元件设置在开关元件上方使得与单平面型相比可增大各像素中的转换元件的尺寸。因此，层叠型检测装置能够提供比单平面型检测装置所提供的更大的信号、更高的信噪比和更高的灵敏度。在辐射检测装置中，特别是在医疗X射线检测装置中，需要减小患者被曝露到的辐射量。为了满足这种需求，实现具有高灵敏度和高信噪(S/N)比的传感器是重要的。接下来，以下给出关于噪声的说明。噪声由许多源产生。可以是噪声源的器件/元件包括转换元件、开关元件、信号线、积分放大器和外围电路。以下，由信号线产生的噪声将被称为信号线噪声。当信号线具有寄生电容C时，信号线噪声由下式给出。
信号线噪声＝√kTC
以下，由积分放大器产生的噪声将被称为放大器噪声。在具有反馈电容Cf的积分放大器被用作电荷读取放大器的情况下，放大器噪声由下式给出。
放大器噪声＝C/Cf×放大器输入处的噪声
因此，减小信号线的寄生电容C是减小检测装置的噪声的有效方法。也就是说，为了实现高灵敏度，通过减小信号线的寄生电容来减小噪声是有效的。
在检测装置中，还需要提高驱动速度。当驱动线(通过所述驱动线供给到驱动脉冲，以控制开关元件的接通/关断)具有电容Cg和电阻Rg时，该驱动线的时间常数τ由下式给出。
τ＝Cg×Rg
因此，如果驱动线的电容和/或电阻增大，则驱动线的时间常数τ增大。这可使通过驱动线传送的驱动脉冲变钝(dull)或失真(distorted)。因此，如果开关元件的接通时间段缩短，则钝化可使得开关元件难以对于设计的必要时间段处于接通状态。也就是说，钝化使得难以缩短接通时间段，这使得难以提高驱动速度。
日本专利公开No.2002-76360公开了一种实现具有电阻减小的信号/驱动线(以下，简单地称为线)的单平面型辐射检测装置的技术。美国专利申请No.2009/0004768提出了一种减小层叠型辐射检测装置中的互连线的电阻的技术。
在检测装置中，需要减小像素节矩(pitch)、增大像素数量、提高灵敏度和提高驱动速度。具体地讲，医疗X射线检测装置包括广泛的类型，诸如X射线乳房摄影装置、能够拍摄运动图像的X射线透射检测装置等，在这些各种类型的医疗X射线装置中比在一般的X射线检测装置中更急需进一步减小像素节矩和进一步增大像素数量。
在这样的检测装置中，随着像素节矩减小和像素数量增大，互连线的数量、以及信号线与驱动线之间的交点的数量增大。结果，与信号线和驱动线相关联的电容增大。具体地讲，在层叠型检测装置(诸如美国专利申请No.2009/0004768中所公开的层叠型检测装置)中，信号线与转换元件之间的交点的数量也增大，这引起与信号线相关联的电容的进一步增大。结果，由与信号线相关联的电容引起的噪声增大，这导致灵敏度的降低。因此，需要通过减小与信号线相关联的电容来降低噪声的技术。还有必要减小与驱动线相关联的时间常数。此外，在层叠型检测装置中，有必要考虑驱动线与转换元件之间的交点的影响以及信号线与驱动线之间的交点的影响。总而言之，在检测装置中，特别是在采用层叠型像素结构的辐射检测装置中，有必要提高灵敏度和提高驱动速度。
发明内容
鉴于以上，本发明提供这样一种技术，该技术在检测装置中(特别是在具有按更小间隔布置的更多像素的层叠型检测装置中)通过减小信号线电容来实现噪声的进一步降低，通过减小与驱动线相关联的时间常数来实现驱动速度的提高。
一方面，本发明提供一种检测装置，其包括按具有行方向和列方向的矩阵布置的多个像素，各像素包括转换元件和开关元件，所述转换元件被构造为将辐射或光转换为电荷，所述开关元件被构造为输出与所述电荷对应的电信号。驱动线连接至按行方向布置的多个开关元件，信号线连接至按列方向布置的多个开关元件。在各像素中，转换元件设置在开关元件上方。驱动线的最上表面部分位于转换元件下方。开关元件的主电极的最上表面部分位于驱动线的最上表面部分下方。信号线包括嵌入在比开关元件的主电极的最上表面部分低的层中的绝缘构件中的导电层。
凭借以上结构，在检测装置中，特别是在根据本发明的一方面的层叠型检测装置中，通过减小与信号线相关联的电容来实现噪声的降低，通过减小与驱动线相关联的时间常数来实现驱动速度的提高。
从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的检测装置的等效电路图。
图2A是根据本发明的第一实施例的辐射检测装置的像素的平面图，图2B至2D是其截面图。
图3A至3C是示出根据本发明的第一实施例的辐射检测装置的像素的结构的另一个示例的截面图。
图4A是根据本发明的第二实施例的检测装置的像素的平面图，图4B至4D是其截面图。
图5A至5C是示出根据本发明的第三实施例的辐射检测装置的像素的结构的截面图。
图6示出使用根据本发明实施例的辐射检测装置的辐射检测系统的示例。
具体实施方式
以下结合附图参照实施例对本发明进行更详细的描述。在本说明书中，术语“辐射”被用于描述各种类型的辐射，包括通过放射性衰变辐射的粒子束(诸如α射线、β射线、γ射线等)和具有与这样的粒子束的高能量类似的高能量的其它束。例如，X射线、宇宙射线等落在辐射的范围中。此外，在本说明书中，转换元件是指被构造为将辐射或光转换为电信号的半导体器件。
第一实施例
以下参照图1和图2A至2D对根据第一实施例的辐射检测装置进行描述。根据第一实施例的辐射检测装置100包括诸如玻璃衬底的绝缘衬底101和形成在绝缘衬底101上的像素区域103。在像素区域103中，多个像素102按具有行方向和列方向的矩阵布置。各像素102包括转换元件104和开关元件105，转换元件104被构造为将辐射或光转换为电荷，开关元件105被构造为输出与所述电荷对应的电信号。在本实施例中，金属-绝缘体-半导体型(MIS型)光电转换元件被用作转换元件，薄膜晶体管(TFT)被用作开关元件。在转换元件被设计为将光转换为电荷的情况下，荧光物质设置在(堆叠到)光电转换元件的辐射入射侧上，以将辐射转换为可被光电转换元件检测到的可见光。转换元件104的第一电极L电连接至开关元件105的第一主电极，转换元件104的第二电极U电连接至偏压线106。注意，偏压线106共同电连接至按列方向布置的转换元件104中的每一个的第二电极U。开关元件105的控制电极电连接至驱动线107，开关元件105的第二主电极电连接至信号线108。注意，驱动线107共同连接至按行方向布置的开关元件105中的每一个的控制电极，并且还通过第一连接线109电连接至驱动电路110。驱动电路110被构造为顺序地或同时将驱动脉冲供给到按列方向布置的多根驱动线107。以这种方式，电信号从以行为单位的像素并行输出到按行方向布置的多根信号线108。每根信号线108共同电连接至按列方向布置的多个开关元件105的第二主电极。信号线108还通过第二连接线111电连接至读取电路112。读取电路112包括对相应信号线108提供的积分放大器113和采样保持电路114，积分放大器113被构造为提供通过信号线108接收的电信号的积分放大值，采样保持电路114被构造为对由积分放大器113提供的放大的电信号进行采样和保持。读取电路112还包括复用器115和模拟-数字转换器116，复用器115被构造为将从采样保持电路并行输出的电信号转换为串行电信号，模拟-数字转换器116被构造为将输出的电信号转换为数字数据。参考电势Vref从电源电路119供给到读取电路112的非反相输入端子。电源电路119还通过公共偏压线117和第三连接线118电连接至按行方向布置的多根偏压线106，以将偏压电势Vs或初始化电势Vr供给到相应转换元件104的第二电极U。
接下来，参照图1对根据本实施例的检测装置的操作进行描述。参考电势Vref通过开关元件施加到转换元件104的第一电极L，偏压电势Vs施加到第二电极U，从而施加偏压于转换元件104，以使得MIS型光电转换元件的光电转换层耗尽。在这种状态下，朝向检查中的对象发射的辐射在强度衰减的同时穿过该对象，并被荧光物质(未示出)转换为可见光。所得到的可见光入射在光电转换元件上，并被转换为电荷。当开关元件105响应于从驱动电路110施加到驱动线107的驱动脉冲接通时，通过信号线108输出与所述电荷对应的电信号，读取电路112将该电信号作为数字数据读出。其后，将偏压线106的电势从偏压电势Vs切换为初始化电势Vr，并且开关元件105接通，以从光电转换元件移除正电荷或负电荷的残留载流子。其后，将偏压线106的电势从初始化电势Vr切换为偏压电势Vs，以完成转换元件104的初始化。
以下参照图2A至2D对一个像素的层结构进行描述。图2B至2D分别是沿着线IIB-IIB、IIC-IIC和IID-IID截取的截面图。如图2A所示，根据本实施例的辐射检测装置的一个像素包括用作光电转换元件的转换元件104、用TFT实现的开关元件105、信号线108的一部分、驱动线107的一部分和偏压线106的一部分。在图2A中，为了简化图示，以简化的方式绘制转换元件104，以仅示出其第一电极L。如图2B至2D所示，用作开关元件105的TFT包括由堆叠在第一绝缘层201和第二绝缘层203上的多个层形成的元件，所述多个层即第二导电层204、第三绝缘层205、第一半导体层206、第一杂质半导体层207和第三导电层208。第二导电层204被用作TFT的控制电极(栅电极)，第三绝缘层205被用作TFT的栅绝缘膜。第一半导体层206用作沟道，第一杂质半导体层207用作欧姆接触层，第三导电层208用作TFT的第一或第二主电极(源电极或漏电极)。使用第一导电层202形成连接至用作开关元件105的TFT的一个主电极的信号线108，第一导电层202嵌入在形成在绝缘衬底101上的第一绝缘层201中。更具体地讲，第一导电层202嵌入在第一绝缘层201中，以使得第一导电层202的最上表面部分与第一绝缘层201的最上表面部分基本上齐平。也就是说，第一绝缘层201的膜厚度基本上等于第一导电层202的膜厚度。注意，“最上表面部分”是指用作线的导电层或绝缘层的任何表面区域中的位置最接近转换元件的表面区域。如图2C所示，用作开关元件105的控制电极的第二导电层204连接至驱动线107，驱动线107用嵌入在位于开关元件105上方的第四绝缘层209和第五绝缘层210中的第四导电层211实现。更具体地讲，用作驱动线107的第四导电层211嵌入在第五绝缘层210中，以使得第四导电层211的最上表面部分与第五绝缘层210的最上表面部分基本上齐平。也就是说，第五绝缘层210的膜厚度与第四导电层211的膜厚度基本上相等。三个绝缘层，即，第二绝缘层203、第三绝缘层205和第四绝缘层209位于用作信号线108的第一导电层202与用作驱动线107的第四导电层211之间，以实现信号线108与驱动线107之间的减小的电容。
用作转换元件104的MIS型光电转换元件形成在第六绝缘层212上，第六绝缘层212设置在驱动线107上方。MIS型光电转换元件包括第五导电层213、第七绝缘层214、第二半导体层215、第二杂质半导体层216和第七导电层218。第五导电层213用作光电转换元件的下电极(第一电极L)。第七绝缘层214用作用于阻挡产生的正电荷和负电荷载流子移动的完美的绝缘层。第二半导体层215用作将辐射或光转换为电荷的光电转换层。第二杂质半导体层216用作阻挡正电荷或负电荷载流子移动的阻挡层。第七半导体层218用作上电极(第二电极U)。第六导电层217用作偏压线106。使用第七半导体层218实现的上电极(第二电极U)用于将偏压电压施加于整个转换元件104，其中，偏压电压等于通过偏压线106供给的偏压电势Vs或初始化电势Vr与供给到第一电极L的参考电势Vref之间的差。用作转换元件的第一电极L的第五导电层213通过用作连接插头的第四导电层211连接至用作开关元件105的TFT的另一个主电极。
如上所述，在根据本实施例的检测装置中，信号线108、开关元件105、驱动线107、转换元件104和偏移线106彼此层叠地(oneon another)设置在绝缘衬底101上。在这些元件上方，还设置了第八绝缘层219、保护层(未示出)和荧光物质(未示出)。一个像素由上述这些元件形成。也就是说，根据本实施例的辐射检测装置是转换元件位于开关元件上方的层叠型。
在本实施例中，如上所述，用作开关元件105的TFT的第一主电极和第二主电极形成在与形成信号线108的层不同的层中。用作信号线108的第一导电层202以使得它嵌入在第一绝缘层201中的形式提供。这使得用作信号线108的第一导电层202可形成有大的厚度。因此，在辐射检测装置中，为了减小像素节矩和增大像素数量，可减小线宽，而不引起信号线108的电阻的显著增大。信号线108在信号线108与驱动线107交叉的部分处以及在信号线108与转换元件104的第一电极L交叉的部分处具有电容。在本实施例中，信号线108的小的宽度导致各交点处重叠面积的减小，这导致交点处的电容的减小。信号线108与转换元件104的第一电极L之间的重叠面积比信号线108与驱动线107之间的重叠面积大。鉴于以上，信号线108由第一导电层202形成，以使得第一导电层202嵌入在第一绝缘层201中(第一绝缘层201是形成在比开关元件105的主电极的最上表面部分低的层中的绝缘构件，开关元件105位置比用作驱动线107的导电层的最上表面部分低，驱动线107位于转换元件104下方)，并使得信号线108的最上表面部分的位置离转换元件的距离大于驱动线107的最上表面部分与转换元件之间的距离，从而实现信号线108与转换元件之间的交点处的电容的减小。此外，在信号线108与驱动线107之间，至少设置形成开关元件105的绝缘层和用于保护开关元件105的绝缘层。这导致信号线108与驱动线107之间的交点处的电容的进一步减小。此外，在本实施例中，第四导电层211嵌入在第五绝缘层210中。这使得它能够对于位于信号线108与转换元件104的第一电极L之间的第三绝缘层210获得大的厚度。关于第六绝缘层212，可通过适当地选择其材料来实现大的厚度。第六绝缘层212的大的厚度使得能够减小信号线108与转换元件104的第一电极L之间的在它们的交点处的电容。信号线108的线路电容由信号线108的电容和连接至信号线108的开关元件105的主电极之一的电容的总电容给出。在高速辐射检测装置中，如果非晶硅TFT被用作开关元件105，则结果是开关元件105的尺寸增大。在这种情况下，可通过减小开关元件105的主电极与转换元件104的第一电极L之间的距离来减小信号线108的总电容。因此，可在为信号线108保持低电阻和低电容的同时减小像素节矩和/或增大像素数量以及信号线108与驱动线107或转换元件104之间的交点的数量，这使得能够防止由于信号线电容导致的噪声的增大。此外，由于使得能够减小信号线108的线宽，所以可减小驱动线107在信号线108与驱动线107之间的交点处的电容。
用作开关元件105的TFT的控制电极用与实现驱动线107的导电层不同的导电层实现。此外，由于用作驱动线107的第四导电层211嵌入在第五绝缘层210中，所以，可为用作驱动线107的第四导电层211实现增大的厚度，这使得即使在布局限制不允许增大驱动线107的线宽的情况下，也可减小驱动线107的电阻。此外，增大驱动线107的厚度使得能够减小驱动线107的宽度，而不引起电阻增大。因此，可通过减小驱动线107的宽度来减小驱动线107与信号线106之间的交叉面积。因此，可减小驱动线107的电容中的由与信号线重叠引起的电容。此外，可通过减小驱动线107的宽度来减小驱动线107与第一电极L之间的交点的面积，但是驱动线107与转换元件的第一电极L之间的距离也减小。这使得能够防止驱动线107与第一电极L之间的交点处的电容的显著增大。因此，在保持驱动线107的低电阻和低电容的同时，能够减小像素节矩和/或增大像素数量以及驱动线107与信号线108或转换元件104之间的交点的数量，这使得能够防止驱动线的时间常数的增大。
在上述示例中，用作信号线108的第一导电层202嵌入在形成在绝缘衬底101上的第一绝缘层201中，但是本发明不限于这种构造。例如，第一绝缘层201可形成在包括多个绝缘层的多层结构中，第一导电层202可形成在该多层结构中。以下参照图3A至3C对根据本实施例的结构的另一个示例进行描述。图3A至3C分别是沿着线IIIA-IIIA、IIIB-IIIB和IIIC-IIIC截取的截面图。在该示例中，在绝缘衬底101上没有第一绝缘层201，但是第一导电层202嵌入在绝缘衬底101中。也就是说，在本示例中，绝缘衬底101用作位置比开关元件105的最上表面部分和用作驱动线107的导电层的最上表面部分低的绝缘构件，驱动线107位于转换元件104下方。在这种构造中，不同于图2A至2D所示的构造，没有必要提供第一绝缘层201。此外，在本实施例中，第二绝缘层203不是必需的，而是可根据需要提供第二绝缘层203。
为了减小互连线的电阻，可使用厚的绝缘构件，并可在其中形成沟槽。为了满足以上需求，易于形成的有机绝缘膜或者具有低应力的无机绝缘膜可被用作第一绝缘层201或第五绝缘层210的材料。可通过光刻形成沟槽。在使用无机绝缘膜的情况下，可首先执行光刻处理，然后可执行蚀刻处理。更具体地讲，当氧化硅膜或氮化硅膜被用作无机绝缘膜时，可使用氢氟酸等作为蚀刻剂来容易地形成沟槽。另一方面，在使用有机绝缘膜的情况下，可将有机绝缘膜形成为包括感光剂，并可对有机绝缘膜进行显影处理，以形成沟槽。在显影处理或氢氟酸处理中，如果处理各向同性地进行，则难以获得具有高纵横比的互连线。因此，当通过显影处理在有机绝缘膜中形成沟槽时，在光刻处理中可使用高分辨率的曝光装置，以获得具有高纵横比的沟槽，即，具有与其线宽相比相对大的膜厚度的沟槽。另一方面，在无机绝缘膜中形成沟槽，并可通过使用ECR、ICP等的各向异性干蚀刻实现具有高纵横比的沟槽。嵌入在有机绝缘膜或无机绝缘膜中的互连线与其它互连线或电极之间的电容可通过选择其具有低介电常数的材料来减小。低电阻可通过选择具有低的特定电阻的材料用于互连线来实现，所述材料诸如铜、铝、银、金、铂等或者它们的化合物(compound)。镶嵌(damascene)处理等可被用于形成互连线。更具体地讲，例如，首先使用溅射处理、蒸镀处理等在整个表面区域上形成膜，然后通过CMP(化学机械抛光)等执行平面化。可替换地，可使用电镀(plating)等在特定的区域中形成互连线材料的膜，然后可执行平面化。在任何情况下，形成信号线108，以使具有与第一绝缘层201的膜厚度相等的膜厚度。如果选择难熔材料用于信号线108，并且信号线108嵌入在诸如玻璃膜的难熔无机绝缘膜中，则在形成TFT时可采用在例如350℃或更高温度下执行的高温处理来在上面的层中形成半导体层，这使得所得到的TFT具有低电阻。
虽然在图1中仅示出了3×3个像素，但是实际的辐射检测装置可包括如例如2000×2000个像素那么多的像素。在本实施例中，辐射检测装置是光电转换元件和荧光物质被组合的间接型，本发明不限于这种类型。对于直接型辐射检测装置，也能够获得与上述实施例中获得的那些优点类似的优点，在直接型辐射检测装置中，光电转换元件被替换为包括设置在电极之间的诸如非晶硒的半导体层的转换元件，所述转换元件能够直接将X射线、γ射线或者诸如α射线或β射线的粒子束转换为电荷。此外，间接型辐射检测装置中所使用的转换元件不限于MIS型光电转换元件，而是可使用其它类型的光电转换元件，诸如PIN型光电二极管。在本实施例中，对于用作开关元件的TFT采用反交错结构。然而，TFT结构不限于反交错结构。例如，可利用交错结构。
第二实施例
以下参照图4A至4D对本发明的第二实施例进行描述。图4A是根据本发明的第二实施例的辐射检测装置的像素的平面图，图4B至4D分别是沿着图4A中的线IVB-IVB、IVC-IVC和IVD-IVD截取的截面图。辐射检测装置的等效电路和工作原理与根据第一实施例的等效电路和工作原理类似，因此，省略其进一步的描述。
本实施例与第一实施例的不同之处在于控制信号线108和驱动线107的形状。信号线108的线路电容出现在信号线108与驱动线107之间的交点处以及信号线108与转换元件104的第一电极L之间的交点处。在每种情况下，电容出现在信号线108与位于信号线108上方的导电层之间。鉴于以上，在本实施例中，使用具有负感光性的有机绝缘膜形成第一绝缘层201，并且用作信号线的第一导电层202嵌入在第一绝缘层201中，以使得如图4B所示，用作信号线108的第一导电层202的上部宽度S1比第一导电层202的最大宽度S0小，从而减小信号线108与上面的导电层之间的电容。
使用三种不同类型的绝缘材料将第五绝缘层210形成为包括第五绝缘层210a、第五绝缘层210b和第五绝缘层210c的多层结构，并且通过211a至211c实现第四导电层211。更具体地讲，使用具有正感光性的有机绝缘膜实现第六绝缘层210b，而使用具有负感光性的有机绝缘膜实现第五绝缘层210c。此外，第四导电层211b和211c分别嵌入在第五绝缘层210b和210c中，从而形成如图4D所示的驱动线107，以使得用作驱动线107的第四导电层211c的上部宽度G1小于驱动线107的最大宽度G0，其中，最大宽度G0由第四导电层211c的下部宽度或者第四导电层211b的上部宽度给出，并使得形成驱动线107的第四导电层211b的下部宽度G2比驱动线107的最大宽度G0小，其中，如上所述，最大宽度G0由第四导电层211c的下部宽度或第四导电层211b的上部宽度给出，从而实现用作信号线108的第一导电层202与用作驱动线107的第四导电层211b之间的交点的面积的减小，并实现用作驱动线107的第四导电层211c与用作转换元件104的第一电极L的第五导电层213之间的交点的面积的减小。因此，本实施例使得与第一实施例相比，可进一步减小信号线电容和驱动线电容。因此，本实施例使得可实现能够被以高速驱动的层叠型低噪声辐射检测装置。如图4B所示，第四导电层211a至211c还用于形成连接插头，所述连接插头连接用作转换元件的第一电极L的第五导电层213与用作开关元件105的TFT的主电极中的另一个电极。
第三实施例
以下参照图5A至5C对本发明的第三实施例进行描述。图5A是沿着图2A的线VA-VA截取的截面图，图5B是沿着图2A的线VB-VB截取的截面图，图5C是沿着图2A的线VC-VC截取的截面图。辐射检测装置的等效电路和工作原理与根据第一实施例的等效电路和工作原理类似，因此，省略其进一步的描述。
本实施例与第一实施例的不同之处在于信号线108和开关元件105的控制电极均由嵌入在第一绝缘层201中的第一导电层202形成。通过使用第一导电层202形成信号线108和开关元件105的控制电极二者，变得与根据第一实施例的生产工艺相比可简化生产工艺，这使得能够提高生产产量。此外，在这种构造中，开关元件105的控制电极不会使得用作栅绝缘膜的第三绝缘层205具有台阶，因此，能够提高开关元件105的可靠性。
此外，在本实施例中，如在第二实施例中那样，可通过控制用作信号线108的第一导电层202和用作驱动线107的第四导电层211的形状来进一步减小线路电容。关于这一点，第四绝缘层209可被形成为具有大的膜厚度，以增大信号线108与驱动线107之间的距离。
第四实施例
图6示出根据本发明实施例的使用辐射检测装置的辐射检测系统的示例。
在图6所示的辐射检测系统中，由用作辐射源的X射线管6050产生的X射线6060穿过检查中的患者或对象6061的胸部6062，并入射在辐射检测装置6040上，辐射检测装置6040具有设置在顶部的荧光物质。入射在光电转换装置6040上的X射线包括关于患者6061的身体内部的信息。响应于入射的X射线，荧光物质发射光。发射的光被转换为电信号。所述电信号由用作信号处理单元的图像处理器6070(诸如计算机)转换为数字信号，并进行图像处理。所得到的图像显示在安装在控制室中的用作显示单元的显示器6080上。
获得的信息可通过诸如电话线或无线链接的通讯网络6090传送到远程位置。以这种方式，所述信息可显示在安装在远程位置的医生室中的用作显示单元的显示器6081上，或者它可被存储在诸如光盘的存储介质中。这使得在远程位置处的医生可进行诊断。用作记录单元的胶片处理器6100可将所述信息记录在用作记录介质的胶片6110上。
尽管已参照示例性实施例对本发明进行了描述，将理解本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。
Claims (8)
1.一种检测装置，包括：
按行方向和列方向布置的多个像素，各像素包括转换元件和开关元件，所述转换元件被构造为将辐射或光转换为电荷，所述开关元件被构造为输出与所述电荷对应的电信号，所述转换元件设置在所述开关元件上方；
驱动线，所述驱动线连接至按行方向布置的多个开关元件；和
信号线，所述信号线连接至按列方向布置的多个开关元件；
其中，所述驱动线的最上表面部分位于各转换元件下方，
其中，各开关元件的最上表面部分位于所述驱动线的最上表面下方，
并且其中，所述信号线包括嵌入在比开关元件的主电极的最上表面部分低的层中的绝缘构件中的导电层。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述开关元件设置在绝缘衬底上，以及
所述绝缘构件是所述绝缘衬底或设置在所述绝缘衬底与所述开关元件之间的绝缘层。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述驱动线包括嵌入在设置于所述开关元件与所述转换元件之间的绝缘层中的导电层。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述开关元件的控制电极是使用与用于形成所述信号线的导电层相同的导电层形成的。
5.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述信号线的上部部分的宽度比信号线的最大宽度小。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其中，当所述驱动线的上部部分的宽度、下部部分的宽度和最大宽度分别用G1、G2和G0表示时，满足以下条件：
G1＜G0或者G2＜G0。
7.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述信号线和所述驱动线中的至少一个嵌入在多个绝缘层中。
8.一种辐射检测系统，包括：
根据权利要求1所述的检测装置；
信号处理单元，所述信号处理单元被构造为对从所述检测装置供给的信号进行处理；
存储单元，所述存储单元被构造为存储从所述信号处理单元供给的信号；
显示单元，所述显示单元被构造为显示从所述信号处理单元供给的信号；
传送单元，所述传送单元被构造为传送从所述信号处理单元供给的信号；和
辐射源，所述辐射源被构造为产生辐射。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010-221797 | 2010-09-30 | ||
| JP2010221797A JP2012079820A (ja) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | 検出装置及び放射線検出システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102446931A true CN102446931A (zh) | 2012-05-09 |
Family
ID=45889001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011102942780A Pending CN102446931A (zh) | 2010-09-30 | 2011-09-28 | 检测装置和辐射检测系统 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8405039B2 (zh) |
| JP (1) | JP2012079820A (zh) |
| CN (1) | CN102446931A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111202536A (zh) * | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 射线探测器及其制造方法、电子设备 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5700973B2 (ja) * | 2010-08-05 | 2015-04-15 | キヤノン株式会社 | 検出装置及び放射線検出システム |
| WO2014021358A1 (ja) * | 2012-08-02 | 2014-02-06 | 株式会社堀場製作所 | 増幅器及び放射線検出器 |
| US10276611B2 (en) * | 2015-06-04 | 2019-04-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photosensor substrate |
| CN109786399B (zh) | 2017-11-13 | 2022-04-05 | 睿生光电股份有限公司 | 检测装置 |
| DE112020001263T5 (de) * | 2019-04-17 | 2021-12-02 | Japan Display Inc. | Detektionsvorrichtung |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6020590A (en) * | 1998-01-22 | 2000-02-01 | Ois Optical Imaging Systems, Inc. | Large area imager with UV blocking layer |
| JP2007201246A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Canon Inc | 光電変換装置及び放射線撮像装置 |
| US7282271B2 (en) * | 2004-12-01 | 2007-10-16 | Honeywell International, Inc. | Durable thermal barrier coatings |
| CN101228459A (zh) * | 2005-07-25 | 2008-07-23 | 佳能株式会社 | 放射线检测设备和放射线图像拾取系统 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06318589A (ja) * | 1993-05-10 | 1994-11-15 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路装置 |
| US6232606B1 (en) * | 1995-07-31 | 2001-05-15 | Ifire Technology, Inc. | Flat panel detector for radiation imaging and pixel for use therein |
| JPH0964182A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-03-07 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置およびその製造方法 |
| JP3447947B2 (ja) * | 1998-03-20 | 2003-09-16 | 株式会社東芝 | Ｘ線撮像装置 |
| JP3631380B2 (ja) * | 1998-08-28 | 2005-03-23 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US6396046B1 (en) * | 1999-11-02 | 2002-05-28 | General Electric Company | Imager with reduced FET photoresponse and high integrity contact via |
| JP2002076360A (ja) * | 2000-09-04 | 2002-03-15 | Canon Inc | 半導体装置及びその製造方法、放射線撮像システム |
| US7145152B2 (en) * | 2003-10-14 | 2006-12-05 | General Electric Company | Storage capacitor design for a solid state imager |
| JP5043374B2 (ja) * | 2005-07-11 | 2012-10-10 | キヤノン株式会社 | 変換装置、放射線検出装置、及び放射線検出システム |
| JP5055867B2 (ja) | 2005-08-17 | 2012-10-24 | セイコーエプソン株式会社 | 液体収容容器 |
| JP5159065B2 (ja) | 2005-08-31 | 2013-03-06 | キヤノン株式会社 | 放射線検出装置、放射線撮像装置および放射線撮像システム |
| JP5196739B2 (ja) * | 2006-06-09 | 2013-05-15 | キヤノン株式会社 | 放射線撮像装置及び放射線撮像システム |
| JP2009283710A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Fujifilm Corp | 電磁波検出素子 |
| JP2010003820A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Fujifilm Corp | 電磁波検出素子 |
-
2010
- 2010-09-30 JP JP2010221797A patent/JP2012079820A/ja active Pending
-
2011
- 2011-09-13 US US13/231,189 patent/US8405039B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-09-28 CN CN2011102942780A patent/CN102446931A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6020590A (en) * | 1998-01-22 | 2000-02-01 | Ois Optical Imaging Systems, Inc. | Large area imager with UV blocking layer |
| US7282271B2 (en) * | 2004-12-01 | 2007-10-16 | Honeywell International, Inc. | Durable thermal barrier coatings |
| CN101228459A (zh) * | 2005-07-25 | 2008-07-23 | 佳能株式会社 | 放射线检测设备和放射线图像拾取系统 |
| JP2007201246A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Canon Inc | 光電変換装置及び放射線撮像装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111202536A (zh) * | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 射线探测器及其制造方法、电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012079820A (ja) | 2012-04-19 |
| US20120080600A1 (en) | 2012-04-05 |
| US8405039B2 (en) | 2013-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2070121B1 (en) | High fill-factor sensor with reduced coupling | |
| US20120080605A1 (en) | Detection apparatus and radiation detection system | |
| EP0660421B9 (en) | Photoelectric converter, its driving method, and system including the photoelectric converter | |
| US8735886B2 (en) | Image detector | |
| US7723136B2 (en) | Imaging apparatus, radiation imaging apparatus, and manufacturing methods therefor | |
| US20100054418A1 (en) | X-ray detecting element | |
| US8759785B2 (en) | Detection apparatus and radiation detection system | |
| CN102446931A (zh) | 检测装置和辐射检测系统 | |
| CN103367379A (zh) | 放射线检测装置及其制造方法和放射线成像系统 | |
| US9357143B2 (en) | Image pickup unit and image pickup display system | |
| CN109427837B (zh) | 用于数字x射线检测器的阵列基板及其制造方法 | |
| US9093341B2 (en) | Imaging apparatus, manufacturing method thereof and imaging display system | |
| CN103390626A (zh) | 检测装置、检测系统以及检测装置的制造方法 | |
| US8916833B2 (en) | Imaging device and imaging display system | |
| CN103390623A (zh) | 检测装置的制造方法、检测装置和检测系统 | |
| EP3451381B1 (en) | Array substrate for digital x-ray detector, digital x-ray detector including the same, and method for manufacturing the same | |
| CN109979948B (zh) | 数字x射线检测器用阵列基板及包括其的x射线检测器 | |
| US10795034B2 (en) | Digital X-ray detector panel and X-ray system including the same | |
| JP2013161810A (ja) | 撮像装置およびその製造方法ならびに撮像表示システム | |
| US8779377B2 (en) | Image pickup unit and image pickup display system | |
| CN103716551B (zh) | 检测装置和检测系统 | |
| CN110021615B (zh) | 阵列基板、包括其的数字x射线检测器及其制造方法 | |
| US8481909B2 (en) | Detection apparatus and radiation detection system | |
| US20140161229A1 (en) | Radiographic imaging device and radiographic imaging method | |
| KR102670831B1 (ko) | 광차단층을 구비한 디지털 엑스레이 검출장치 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120509 |