CN1260955C - 利用放射线进行图像摄影的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种放射线图像摄影装置。根据本发明的放射线刷新图像，不需要另外准备AEC传感器，可以避免如以往那样因AEC传感器配置在放射线图像摄影装置上，图像传感器接收衰减的放射线，从而导致图像质量下降，同时有助于装置本体的小型化。为此，提供一种放射线图像摄影装置，具有将入射的放射线变换成电信号的第一光变换元件，根据从第一光变换元件输出的电信号来生成图像信息，其中，在与第一光变换元件的间隙匹配的其下方部位上，配有检测来自该间隙的放射线的入射量的多个第二光变换元件，根据第二光变换元件的检测结果，进行对入射的放射线的露出控制和所述光变换元件的控制。

Description

利用放射线进行图像摄影的装置及方法
技术领域
本发明涉及由图像传感器将入射的放射线变换成电信号并生成图像信息，同时在一侧用AEC传感器检测放射线的入射量并进行放射线露出控制的可应用于图像摄影装置的放射线图像摄影装置及其制造方法，以及图像摄影电路基板。
背景技术
在现有的放射线图像摄影装置中，分别装入以二维方式检测透过人体的放射线并形成图像的图像摄影用放射线检测装置，以及控制从放射线源入射的放射线的露出的放射线自动露出控制装置(AEC)。
作为这种代表性的图像摄影用放射线检测装置，一般是将MIS型光变换元件和开关TFT构成的像素配置成矩阵状，在其放射线的入射面上配置将放射线变换成可见光的荧光体。
图12是现有的图像摄影用放射线检测装置的等效电路图。图13是图12所示的图像摄影用放射线检测装置的平面图。
图12、图13中4008是光变换元件等半导体变换元件，4007是开关TFT，构成各个像素。
TFT4007的栅极连接到共用的栅极线(Vg)4001，栅极线4001连接到控制TFT导通、截止的栅极驱动器4002。而各TFT4007的源极或漏极连接到共用的信号线(Sig线)4003，信号线4003连接到放大器IC4004。此外，如图所示，光变换元件驱动用偏置线(Vs线)4005连接到共用电极驱动器4006。
向被检体入射的放射线通过被检体受到衰减透过，由荧光体层变换成可见光，该可见光入射到光变换元件，被变换成电荷。该电荷通过栅极驱动器4002施加的栅极驱动脉冲经TFT4007输送到信号线4003，由放大器IC4004被读出到外部。然后，通过光变换元件驱动用偏置线(Vs线)4005，除去由光变换元件产生输送的电荷。将该动作称为更新。
图14是表示MIS型光变换元件和开关TFT构成的一像素区域(图13内D-D’位置)的层结构的模式剖面图，这里，表示同时形成MIS型光变换元件和开关TFT的例子。
MIS型光变换元件由第1导电层(下部电极)4101、第1绝缘层4102、第1半导体层4103、欧姆接触层4105、第2导电层(偏置线)4106、以及透明电极4113(例如ITO)构成，下部电极与TFT4007的源极或漏极连接。TFT4007包括第1导电层4101(栅极层)、第1绝缘层4102(栅极绝缘层)、第1半导体层4103、欧姆接触层4105、以及第2导电层4106(源极和漏极)。在形成各栅极线TFT4007的栅极的电极层中，各信号线分别连接形成源极和漏极的层。然后，在上部形成保护层(例如SiN和有机膜)4118、以及将放射线变换成可见光的荧光体4119。
此外，以往还使用将以a-Se等为代表的放射线的直接变换材料和积蓄电容、开关TFT进行组合的图像摄影用放射线检测装置。
下面，对于放射线图像摄影装置，说明控制从放射线源入射的放射线的露出的放射线自动露出控制装置(AEC)。
一般地，在具有二维状配置的传感器的放射线图像摄影装置中，需要对每个被摄体或每次摄影调整(AEC控制)入射的放射线量。以往，将AEC控制用传感器与图像摄影用放射线检测装置分开设置。将放射线的衰减为5％左右的多个薄型AEC传感器分别设置在图像摄影用放射线检测装置的前面，根据这些AEC传感器的输出来停止放射线的入射，获得适合图像化的放射线量。作为这里使用的AEC传感器，使用由电离箱将放射线直接作为电荷取出的传感器、或通过荧光体变换为可见光并由光纤取出到外部，由光电倍增管变换成电荷的传感器等。构成现有的放射线图像摄影装置的图像摄影用放射线检测装置和放射线自动露出控制装置(AEC)的图像图示于图15。
但是，如上所述，在二维状配置的图像摄影用放射线检测装置中，在另外设置AEC传感器，调整入射的放射线量(AEC)时，存在传感器的配置问题。即，AEC所需的信息一般在被摄体的中央部，所以按在图像摄影用放射线检测装置的摄像上没有妨碍来配置AEC传感器，需要放射线的衰减非常小的AEC传感器，引起装置整体的成本上升。
而且，由于不存在完全没有衰减的传感器，所以不能避免被摄体中央部即诊断上非常重要的部位图像的图像质量下降。此外，在这样另外设置的AEC传感器中，不利于以可手持方式进行各个部位摄影的放射线图像摄影装置的小型化。
对于这样的结构，在USP5448613中，公开了以下结构：将第2像素组设置在传感器基板内，由与图像读出用传感器不同的移位寄存器驱动，检测信号电荷的积分。
但是，在简单地这样构成的情况下，将图像读出用的一部分像素用上述第2像素置换，与图像读出关联的像素与全体像素的开口率降低，而且布线也分别环绕第1像素、第2像素，有布线结构复杂的危险。
因此，在上述公报的结构中，有关像素的布局和布线结构还有改善的余地。
发明内容
因此，鉴于现有技术的上述缺陷而构思了本发明。
根据本发明的一个方案，图像传感装置最好包括：
具有将入射的放射线变换成电信号的变换部件，根据从所述变换部件输出的电信号来生成图像信息；其中，根据所述检测部件的检测结果，进行对入射的放射线的露出控制。
本发明的第2方式的放射线图像摄影装置的制造方法是放射线图像摄影装置的制造方法，该放射线图像摄影装置具有将入射的放射线变换成电信号的多个变换部件和检测放射线的入射量的多个检测部件，该方法的特征在于：在所述变换部件的下方部位形成所述检测部件。
本发明第3方式的摄像电路基板包括：开关元件，切换来自变换部件的电信号的输出动作，该变换部件将入射的放射线变换成电信号；以及检测元件，检测放射线的入射量；其特征在于，将所述开关元件和所述检测元件形成在同一层。
本发明的其他特征和优点通过以下结合附图的说明将变得明显，在附图中，对相同或相似的部分附以相同的标号。
附图说明
图1是本发明一实施方式的放射线图像摄影装置的模式等效电路图。
图2是本发明第1实施方式的放射线图像摄影装置的模式平面图。
图3是本发明第1实施方式的放射线图像摄影装置的模式平面图。
图4A和图4B是本发明第1实施方式的放射线图像摄影装置的1像素区域的模式剖面图。
图5是本发明第2实施方式的放射线图像摄影装置的模式等效电路图。
图6是本发明第2实施方式的放射线图像摄影装置的模式平面图。
图7是本发明第2实施方式的放射线图像摄影装置的模式平面图。
图8A和图8B是本发明第2实施方式的放射线图像摄影装置的1像素区域的模式剖面图。
图9是本发明第3实施方式的放射线图像摄影装置的模式等效电路图。
图10是本发明第3实施方式的放射线图像摄影装置的模式平面图。
图11是本发明第3实施方式的放射线图像摄影装置的1像素区域的模式剖面图。
图12是现有例的图像摄影用放射线检测装置的等效电路图。
图13是现有例的图像摄影用放射线检测装置的平面图。
图14是模式地表示MIS型光变换元件和开关TFT构成的1像素区域的层结构的剖面图。
图15是构成现有例的放射线图像摄影装置的图像摄影用放射线检测装置和放射线自动露出控制装置(AEC)的图像图。
图16是表示第4实施方式的放射线摄像装置的电路结构的等效电路图。
图17是表示第4实施方式的放射线摄像装置的整体结构的布局图。
图18是表示第4实施方式的放射线摄像装置中不设置监视用光电变换元件和其引出布线的像素的平面结构布局图。
图19是表示第4实施方式的放射线摄像装置中设置了监视用光电变换元件的像素的平面结构布局图。
图20是表示第4实施方式的放射线摄像装置中设置了监视用光电变换元件和其引出布线的像素的平面结构布局图。
图21是沿图18中的I-I线的剖面图。
图22是沿图19中的II-II线的剖面图。
图23是表示本发明第5实施方式的放射线摄像装置中设置了监视用光电变换元件的像素的平面结构布局图。
图24是表示第5实施方式的放射线摄像装置中设置了监视用光电变换元件和其引出布线的像素的平面结构布局图。
图25是沿图23中的III-III线的剖面图。
图26A～图26D是按工序顺序表示本发明第5实施方式的制造放射线摄像装置的方法的剖面图。
图27A～图27C是按工序顺序表示制造本发明第5实施方式的放射线摄像装置的方法的剖面图，是表示图26A～图26D所示工序的后续工序的剖面图。
图28是设置于本发明的第6实施方式的放射线摄像装置中的TFT矩阵板的模拟等效电路图。
图29是表示第6实施方式中从栅极驱动电路部52提供给各栅极线的电压和其定时的定时图。
图30A和图30B是表示制造本发明第6实施方式的放射线摄像装置的方法的剖面图。
图31A和图31B是表示制造本发明第6实施方式的放射线摄像装置的方法的剖面图，是表示图30A和图30B所示工序的后续工序的剖面图。
图32A和图32B是表示制造本发明第6实施方式的放射线摄像装置的方法的剖面图，是表示图31A和图31B所示工序的后续工序的剖面图。
图33A和图33B是表示制造本发明第6实施方式的放射线摄像装置的方法的剖面图，是表示图32A和图32B所示工序的后续工序的剖面图。
图34A和图34B是表示制造本发明第6实施方式的放射线摄像装置的方法的剖面图，是表示图33A和图33B所示工序的后续工序的剖面图。
图35A和图35B是表示制造本发明第6实施方式的放射线摄像装置的方法的剖面图，是表示图34A和图34B所示工序的后续工序的剖面图。
图36是表示第6实施方式的监视用光电变换元件2的平面结构的剖面图。
具体实施方式
下面参照附图详细地说明本发明的优选实施例。应该指出，除非特别说明以外，这些实施方式中提出的部件的相对配置、数字表达和数值都不限制本发明的范围。
以下，一边参照附图一边详细地说明本发明的实施方式，这里，说明用于理解本发明的参考例。该参考例根据上述的USP5448613记述的内容。图16是表示参考例的放射线摄像装置的整体结构的等效电路图。图17是表示参考例的放射线摄像装置的整体结构的布局图。在图16中，表示在像素区域中设置4行4列(16个)的像素的例子，但其数目不限于此。
在本参考例中，在每个像素中，设置摄像用光电变换元件(第1光电变换元件)和开关用薄膜晶体管(TFT)的组合、或摄像用光电变换元件和开关用TFT及AEC控制用的监视用光电变换元件(第2光电变换元件)的组合。具体地说，在从图16中的上方起第a行、第b列的像素中，设置一个摄像用光电变换元件Mba和一个开关用薄膜晶体管Tba(a、b＝1、2、3、4)。而且，在第4列中第3行和第4行的像素中，分别设置一个监视用光电变换元件MA43、MA44。而在第4列中第1行和第2行的像素中，分别设置监视用光电变换元件使用的环绕布线。
此外，将配置于第b列的4个摄像用光电变换元件连接到共用的偏置线Vsb，从摄像用信号处理电路51施加固定偏置。配置于第a行的4个开关用TFT的栅极(控制电极)连接到共用的栅极线Vga，由栅极驱动电路部52控制栅极的导通/截止(ON/OFF)。而且，配置于第b列的4个开关用TFT的源极或漏极连接到共用的信号线Sigb。信号线Sig1～Sig4连接到摄像用信号处理电路部51。
监视用光电变换元件MA43和MA44是TFT型的传感器，各自源极连接到电源53，各自漏极连接到监视用信号处理电路部54，各自栅极(控制电极)连接到栅极驱动电路部52。通过从电源53向源极施加电压，如果在源-漏间提供电位，则在电极间的受光部中受光照射产生的电子和空穴因源-漏间的电位差被输送给各电极。通过监视用信号处理电路54实时地读取该电荷，可以测定光照射量。
如果将图16所示结构的电路应用于配有多个像素的放射线摄像装置，例如，如图17所示，在变换部(像素区域)T内，存在集合设置了摄像用光电变换元件和开关用TFT的多个像素的区域R1、集合设置了摄像用光电变换元件、开关用TFT和监视用光电变换元件的多个像素的区域R2、以及集合设置了摄像用光电变换元件、开关用TFT和监视用光电变换元件使用的环绕布线的多个像素的区域R3。
下面，说明参考例的三种像素的平面结构。图18是表示在参考例的放射线摄像装置中不设置监视用光电变换元件和其环绕布线的像素的平面结构的布局图。图19是表示在参考例的放射线摄像装置中设置了监视用光电变换元件的像素的平面结构的布局图。图20是表示在参考例的放射线摄像装置中设置了监视用光电变换元件使用的环绕布线的像素的平面结构的布局图。图21是沿图18中的I-I线的剖面图，图22是沿图19中的II-II线的剖面图。再有，在图18至图20中，将半导体层表示比存在于其下方的控制电极等处于内侧，但这是为了便于说明的图，在该参考例中，如图21和图22所示，半导体层和光电变换层比存在于其下方的控制电极扩大形成，而在半导体层和光电变换层的下面存在第1绝缘膜。这在其他布局图中也是同样。
如图18及图21所示，在没有设置监视用光电变换元件和其环绕布线的像素中，在绝缘基板10上，形成摄像用光电变换元件1的传感器电极11、开关用TFT3的控制电极(栅极)12和覆盖它们的第1绝缘膜13。
在第1绝缘膜13上，依次叠层半导体层(光电变换层)14a和欧姆接触层15a，以与传感器电极11匹配。而且，在欧姆接触层15a上，形成共用电极偏置线路16。该共用电极偏置线路16相当于图16中的偏置线Vs1～Vs4。
在第1绝缘膜13上，还形成半导体层14b，以与控制电极12匹配，在该半导体层14b上的两个地方，形成欧姆接触层15b。一个欧姆接触层15b扩大至传感器电极11的上方。而且，在扩大至该传感器电极11上方的欧姆接触层15b上形成漏极17d，在另一欧姆接触层15b上形成源极17s。在所述一个欧姆接触层15b、半导体层14b及第1绝缘膜13中，形成通孔27，漏极17d与传感器电极11电连接。
然后，形成覆盖它们的第2绝缘膜18。虽然未图示，但在第2绝缘膜18上，形成将X射线变换成可见光线的荧光层。
再有，源极17s连接到信号线19，控制电极12连接到栅极线20。信号线19相当于图16的Sig1～Sig4，栅极线20相当于图16中的栅极线Vg1～Vg4。这样构成的像素至少存在于区域R1中，也可以存在于区域R2和R3中。
下面，说明设置了监视用光电变换元件的像素的结构。如图19和图22所示，在该像素中，在绝缘基板10上，除了摄像用光电变换元件1的传感器电极11和开关用TFT3的控制电极(栅极)12以外，还形成监视用光电变换元件2的控制电极21，并由第1绝缘膜13覆盖这些电极。如果比较该像素与图18和图21所示的像素，像素的形状和面积相同，在图19和图22所示的像素中，为了形成控制电极21，传感器电极11等变小。除了摄像用光电变换元件1变小以外，摄像用光电变换元件1和开关用TFT3的结构与图18和图21所示的像素相同。
在监视用光电变换元件2中，在第1绝缘膜13上，形成半导体层(光电变换层)14c，以与控制电极21匹配，在该半导体层14c上的两个地方，形成欧姆接触层15c。然后，在两个欧姆接触层15c上，分别形成漏极22d、源极22s。漏极22d、源极22s被第2绝缘膜18覆盖。
如图19所示，控制电极21比半导体层14c延长形成，在第1绝缘膜13的控制电极21的两端部匹配的位置上，形成通孔28。然后，通过该通孔28来跨接栅极线20，形成在夹置栅极线20下将相邻的像素的控制电极21之间电连接的上部布线23。这样构成的像素存在于区域R2。
如图20所示，在设置了监视用光电变换元件用环绕布线的像素中，形成漏极22d使用的布线24、控制电极21使用的布线25和源极22s使用的布线26。比较该像素与图18和图21所示的像素，像素的形状和面积相同，在图20所示的像素中，为了形成布线24至26，传感器电极11等变小。除了摄像用光电变换元件1变小以外，摄像用光电变换元件1和开关用TFT3的结构与图18和图21所示的像素相同。这样构成的像素存在于区域R3。
此外，虽然在图21和图22中未示出，但在第2绝缘膜18的上方，形成将X射线变换成可见光线的荧光层。
根据这样构成的参考例，在绝缘基板10上除了摄像用光电变换元件1以外还设置监视用光电变换元件2，所以不需要另外配置放射线监视基板，可以将装置整体小型化和轻量化。
可是，如图20所示，为了连接控制电极21和上部布线21，需要设置通孔28。不用说，监视用光电变换元件1的受光面积充分。此外，如图20所示，在设置了环绕布线24至26的像素中，摄像用光电变换元件1的受光面积与图18所示的像素比较，变得非常小。对于该参考例的结构，需要进一步提高两光电变换元件1及2的孔径率。
以下，说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
作为本发明的第1实施方式，在构成放射线图像摄影装置的图像摄影用放射线检测装置中，与开关TFT同时形成AEC传感器(第二光变换元件)，在其上通过有机绝缘膜叠层形成MIS型光变换元件(第一光变换元件)。用图面说明以下例子：将元件间隙的光吸收层薄膜化，以使光入射到图像摄影用MIS型光变换元件(第一光变换元件)的间隙中。这里，作为变换元件，将进行光变换并形成电荷的元件作为光变换元件，将放射线直接变换为电荷的元件作为放射线变换元件。
图1是本实施方式的放射线图像摄影装置的模式等效电路图。图2、图3是本实施方式的放射线图像摄影装置的模式平面图。图4A是本实施方式的放射线图像摄影装置的一像素区域(图2、图3内A-A’位置)的模式剖面图。图4B是本实施方式的放射线图像摄影装置的一像素区域(图3内a-a’位置)的模式剖面图。
在图1、图2、图3、图4A和图4B中，1008是第1光变换元件等的半导体变换元件，1007是开关TFT，构成各个像素。而且，第二光变换元件1009跨接多个像素，连接到AEC传感器用读出装置1010、AEC传感器用控制装置1011、AEC传感器用控制装置1012。
再有，在图2、图3的平面图中，像素区域为3×3像素，实际上例如将2000×2000像素配置在绝缘基板上。而且，第二光变换元件为跨接2×2像素的形状，但实际上例如一个第二光变换元件跨接200×200像素，在屏板内至少配置三个以上。
第一光变换元件1008和开关TFT1007与现有例同样，TFT1007的栅极连接到共用的栅极线(Vg)1001，栅极线1001连接到控制TFT的导通、截止的栅极驱动器1002。而且，各TFT1007的源极或漏极连接到共用的信号线(Sig线)1003，信号线1003连接到放大器IC1004。此外，如图示那样，光变换元件驱动用偏置线(Vs线)1005连接到共用电极驱动器1006。
第二光变换元件1009的源极线1014、栅极线1015分别连接到AEC传感器用控制装置1011、AEC传感器用控制装置1012，在读出其电荷时，可以根据入射光量始终输出电荷。因此，始终被施加固定电位。该第二光变换元件1009检测出的电荷通过漏极线1013被AEC传感器用读出装置1010放大，通过将其输出相加来检测放射线的总入射量。
下面，使用图4A，说明本实施方式的放射线图像摄影装置的层结构。
首先，在玻璃基板1100上形成开关TFT1007、用作AEC传感器的第二光变换元件1009。首先，通过溅射法成膜第一导电层1101，并通过CVD法连续成膜TFT1007及第二光变换元件1009的栅极和栅极线(例如AlNd/Mo 2500A)、在其上的第一绝缘层1102(例如SiN 3000A)、第一半导体层(第一光吸收层)1103(例如a-Si 1500A)、第二绝缘层1104(例如SiN 2000A)，通过背面曝光将第二绝缘层作为各源、漏间的保护膜形成在栅极和栅极线上。
接着，通过CVD法，成膜第一欧姆接触层1105(例如a-Si(n+)200A)，通过溅射法成膜第二导电层1106(例如Mo/Al/Mo4000A)，形成各源电极、漏电极和布线。而且，在其上形成作为保护层的第三绝缘层1107(例如有机BCB(苯环丁烯))。这样，根据本实施方式，通过同时形成TFT1007和第二光变换元件1009，形成在同一层中包括TFT1007和第二光变换元件1009的摄像电路基板。
通过溅射法成膜第三导电层1108(例如Mo/Al/Mo 4000A)，通过接触孔与TFT1007的源电极或漏电极连接，而且作为第一光变换元件1008的下电极分离在每个像素中。在其上通过CVD法连续成膜第四绝缘层1109(例如SiN 2000A)、第二半导体层(第二光吸收层)1110(例如a-Si 5000A)、第二欧姆接触层1111(例如a-Si(n+)200A)。
再次通过溅射法成膜第四导电层1112(例如Mo/Al/Mo4000A)，形成第一光变换元件1008的偏置线，接着通过溅射法成膜透明导电层1113(例如ITO 200A)。为了将光入射到第二光变换元件1009(光传播区域)，通过湿法和干法方式沿第二光变换元件1009的源-漏线带状地腐蚀透明导电层1113、第二欧姆接触层1111、第二半导体层(第二光吸收层)1110，在第二半导体层上形成凹陷。
此时，光传播区域的第二半导体层(第二光吸收层)1110最好形成完全没有开孔图形，增大对第二光变换元件1009的光入射量，但即使在图所示那样的半腐蚀状态下，如果第二半导体层(第二光吸收层)1110的吸收为50％以下的残膜量，则仍具有功能。
在本实施方式中，沿第二光变换元件1009的源-漏线带状地形成光传播区域(参照图4A)，但也可以每隔一像素将第二半导体层(第二光吸收层)1110分离在元件中。然后在上面形成形成保护层1118(例如SiN和有机膜)、荧光体1119。
在本实施方式中，作为第一光变换元件1008，使用了MIS型光变换元件，当然也可以使用PIN型光变换元件。在本实施方式中，作为第二光变换元件1009，使用了栅极、源极、漏极三个构成的TFT型的光变换元件，但即使是除去栅极的结构，也可获得充分的性能。如果图2所示那样将第二光变换元件的栅极线1015配置在第一光变换元件的下电极的间隙中，则在可以避免在栅极线1015和第一光变换元件间产生寄生电容的噪声等方面是有利的，而如果图3、图4B那样配置在第一光变换元件的下电极的正下方，则可以扩大第一光变换元件的下电极面积，所以信号提高。此外，在本实施方式中，如图2和图3所示，在TFT1007的上方也形成第一光变换元件1008，由此确保第一光变换元件1008的高开孔率，但也可以从第一光变换元件1008的形成区域中除去TFT1007的上方部位。
根据本实施方式，将AEC传感器(第二光变换元件)同时形成在图像摄影用放射线检测装置的基板上，所以不需要单独设置放射线自动露出控制装置(AEC)，可以将放射线图像摄影装置小型化。
在本实施方式中，原样使用图像摄影用放射线检测装置的基板的制作处理，所以在成本方面是有利的。
至今在图像摄影用放射线检测装置的前面单独地设置AEC传感器，而在本实施方式中，使用间隙来形成AEC传感器(第二光变换元件)，而不对图像摄影用的第一光变换元件的开孔率产生影响，没有图像的下降。
而且，在本实施方式中，将与第一光变换元件的间隙这样的窄的区域的第二光变换元件跨接形成在多个像素(例如200×200像素)上并电连接，所以可以取出作为AEC传感器的充分输出。
此外，AEC传感器还可以同时作为放射线监视器使用。放射线监视器检测入射到图像摄影用放射线检测装置的放射线的接通、截止，控制图像摄影用放射线检测装置的检测，但不限于第一实施例，在本发明的所有实施例中都可使用。
(第2实施方式)
下面，说明本发明的第2实施方式。
作为本发明的第2实施方式，用附图说明以下例子：在构成放射线图像摄影装置的图像摄影用放射线检测装置中，与开关TFT同时形成AEC传感器(第二光变换元件)，在其上通过有机绝缘膜叠层PIN型光变换元件(第一光变换元件)时，除去元件间的光吸收层，以使光入射到图像摄影用的PIN型光变换元件(第一光变换元件)的间隙中。
图5是本实施方式的放射线图像摄影装置的模式等效电路图。图6、图7是本实施方式的放射线图像摄影装置的模式平面图。图8A是本实施方式的放射线图像摄影装置的一图像区域(图6、图7内B-B’位置)的模式剖面图。图8B是本实施方式的放射线图像摄影装置的一像素区域(图7内b-b’位置)的模式剖面图。
在图5、图6、图7中，2008是第一光变换元件等半导体变换元件，2007是开关TFT，分别构成像素。而且，第二光变换元件2009跨接多个像素，连接到AEC传感器用读出装置2010、AEC传感器用控制装置2011、AEC传感器用控制装置2012。
再有，在图6、图7的平面图中，像素区域为3×3像素，实际上例如将2000×2000像素配置在绝缘基板上。而且，第二光变换元件为跨接2×2像素的形状，但实际上例如一个第二光变换元件跨接200×200像素，在屏板内至少配置三个以上。
第一光变换元件2008和开关TFT2007与现有例同样，TFT1007的栅极连接到共用的栅极线(Vg)2001，栅极线连接到控制TFT2007的导通、截止的栅极驱动器2002。而且，各TFT2007的源极或漏极连接到共用的信号线(Sig线)2003，信号线2003连接到放大器IC2004。此外，如图示那样，光变换元件驱动用偏置线(Vs线)2005连接到共用电极驱动器2006。
第二光变换元件2009的源极线2014、栅极线2015分别连接到AEC传感器用控制装置2011、AEC传感器用控制装置2012，在读出其电荷时，可以根据入射光量始终输出电荷。因此，始终被施加固定电位。该第二光变换元件2009检测出的电荷通过漏极线2013被AEC传感器用读出装置2010放大，通过将其输出相加来检测放射线的总入射量。
下面，使用图8A，说明本实施方式的放射线图像摄影装置的层结构。
首先，在玻璃基板2100上形成开关TFT2007、用作AEC传感器的第二光变换元件2009。通过溅射法成膜第一导电层2101，并通过CVD法连续成膜TFT及第二光变换元件1009的栅极和栅极线(例如AlNd/Mo 2500A)、在其上的第一绝缘层2102(例如SiN3000A)、第一半导体层(第一光吸收层)2103(例如a-Si1500A)。
这里，为了满足TFT2007传送速度快，满足第一半导体层2103为薄膜，所以通过仅对TFT部分进行半腐蚀来将第一半导体层2103薄膜化。接着，通过CVD法，成膜第一欧姆接触层2105(例如a-Si(n+)200A)，通过溅射法成膜第二导电层2106(例如Mo/Al/Mo4000A)，形成各源电极、漏电极和布线。
在其上通过CVD法成膜第二绝缘层2104(例如SiN 2000A)，用于专门保护TFT2007的沟道部分，而且形成作为保护层的第三绝缘层2107(例如有机BCB(苯环丁烯))。
通过溅射法成膜第三导电层2108(例如Mo/Al/Mo 4000A)，通过接触孔与TFT2007的源电极或漏电极连接，而且作为第一光变换元件的下电极分离在每个像素中，以不覆盖在TFT部分之上。在其上通过CVD法连续成膜N型半导体层2114(例如a-Si(P)1000A)、高电阻半导体层(第二光吸收层)2115(例如a-Si5000A)、P型半导体层2116(例如a-Si(N)1000A)。而且，通过溅射法成膜第四导电层2112(例如Mo/Al/Mo 4000A)，形成第一光变换元件的偏置线。
为了确保各像素的分离、以及对第二光变换元件2009的光传播路径，以沿第一光变换元件的下电极的形状来干法腐蚀(元件分离)N型半导体层2114、高电阻半导体层(第二光吸收层)2115、P型半导体层2116。在本实施方式中，如图8A所示，每隔一像素将N型半导体层2114、高电阻半导体层(第二光吸收层)2115、P型半导体层2116按沿第一光变换元件的下电极的形状进行元件分离，但最好是如第1实施方式那样，以沿第二光变换元件的源-漏线带状地形成光传播区域，扩大第一光变换元件的开孔率。然后在上面形成保护层2118(例如SiN和有机膜)、荧光体2119。
在本实施方式中，作为第一光变换元件，使用了PIN型光变换元件，当然也可以使用MIS型光变换元件。在本实施方式中，作为第二光变换元件，使用了栅极、源极、漏极三个构成的TFT型的光变换元件，但即使是除去栅极的结构，也可获得充分的性能。
如果图6所示那样将第二光变换元件的栅极线配置在第二光变换元件的下电极的间隙中，则在可以避免在栅极线2015和第一光变换元件间产生寄生电容的噪声等方面是有利的，而如果图7、图8B那样配置在第二光变换元件的下电极的正下方，则可以扩大第一光变换元件的下电极面积，所以信号提高。而且，在本实施方式中，形成从第一光变换元件2008的形成区域中除去TFT2007的上方部位的结构，但在考虑到TFT的光漏泄电流时，如第1实施方式的图4A所示那样，也可以在TFT上方部位也形成第一光变换元件来降低对TFT的光入射。
根据本实施方式，将AEC传感器(第二光变换元件)同时形成在图像摄影用放射线检测装置的基板上，所以不需要单独设置放射线自动露出控制装置(AEC)，可以将放射线图像摄影装置小型化。
在本实施方式中，原样使用图像摄影用放射线检测装置的基板的制作处理，所以在成本方面是有利的。
至今在图像摄影用放射线检测装置的前面单独地设置AEC传感器，而在本实施方式中，使用间隙来形成AEC传感器(第二光变换元件)，而不对图像摄影用的第一光变换元件的开孔率产生影响，没有图像的下降。
而且，根据本实施方式，将与第一光变换元件的间隙这样的窄的区域的第二光变换元件跨接形成在多个像素(例如200×200像素)上并电连接，所以可以取出作为AEC传感器的充分输出。
(第3实施方式)
作为本发明的第3实施方式，用附图说明以下例子：在构成放射线图像摄影装置的图像摄影用放射线检测装置中，在形成开关TFT3007、在其上通过有机绝缘膜形成非晶硒(a-Se)和砷化镓(GaAs)等有代表性的放射线的直接检测材料(第一放射线变换元件)时，在该第一放射线变换元件的间隙中形成AEC传感器(第二放射线变换元件)。
图9是本实施方式的放射线图像摄影装置的模式等效电路图。图10是本实施方式的放射线图像摄影装置的模式平面图。图11是本实施方式的放射线图像摄影装置的一像素区域(图10内C-C’位置)的模式剖面图。
使用图9、图10来说明本实施方式的工作。3017是第一放射线变换元件等半导体变换元件，3007是开关TFT，分别构成像素。而且，跨接多个像素的第二放射线变换元件3018共有第一放射线变换元件3017和偏置线3005，第二放射线变换元件3018固有的下电极布线3020连接到AEC传感器用读出装置3010。再有，实际上例如将2000×2000像素配置在绝缘基板上。而且，第二放射线变换元件3018实际上例如一个第二光变换元件跨接200×200像素，在屏板内至少配置三个以上。
向被检体入射的放射线通过被检体受到衰减并透过，入射到第一放射线变换元件3017(例如a-Se)。如果放射线进入a-Se，则通过光电效应产生与入射的放射线能量对应的正负电荷。使用由共用电极驱动器3006连接的偏置线3005，在a-Se的两端上施加几千伏特的电压时，产生的电荷可沿电场作为光流取出，图像摄像用的第1放射线变换元件3017产生的电荷积蓄在配置于绝缘基板上的积蓄电容器3019上。该积蓄的电荷通过TFT3007传送到信号线3003，通过放大器IC3004在外部被读出。TFT3007的栅极连接到共用的栅极线(Vg)3001，栅极线3001连接到控制TFT的导通、截止的栅极驱动器3002。
另一方面，第二放射线变换元件3018夹置在偏置线3005(上电极)和下电极布线3020上，通过始终施加固定电位，可以根据入射光量来输出电荷。产生的电荷通过下电极直接连接到AEC传感器用读出装置3010并被放大，通过将该输出相加来检测放射线的总入射量。
下面，使用图11来说明本实施方式的放射线图像摄影装置的层结构。
首先，在玻璃基板3100上通过溅射法成膜第一导电层3101，并形成TFT3007的栅极和栅极线、第二放射线变换元件用积蓄电容器的下电极(例如AlNd/Mo 2500A)。在其上通过CVD法连续成膜第一绝缘层3102(例如SiN 3000A)、第一半导体层(第一光吸收层)3103(例如a-Si 1500A)、第二绝缘层3104(例如SiN 2000A)，将第二绝缘层通过背面曝光作为TFT源、漏间的保护膜形成在第一导电层上。
接着，通过CVD法成膜第一欧姆接触层3105(例如a-Si(n+)200A)，通过溅射法成膜第二导电层3106(例如Mo/Al/Mo4000A)，并形成各源极、漏极及布线、第二放射线变换元件的下电极布线3020。而且在其上形成作为保护层的第三绝缘层3107(例如有机BCB(苯环丁烯))。通过腐蚀来除去TFT3007的源极或漏极上的接触孔部、以及第二放射线变换元件的下电极部分的第三绝缘层。
通过溅射法成膜第三导电层3108(例如Cu 2000A)，通过接触孔与TFT的源极或漏极连接，而且作为第一光变换元件的下电极分离在每个像素中。在其上形成a-Se。而且，通过溅射法成膜第四导电层3112(例如Mo/Al/Mo 4000A)。然后，在上面形成保护层3118(例如SiN和有机膜)。
在本实施方式中，用作AEC传感器的第二放射线变换元件的产生电荷通过下电极布线3020被直接读出，但如果用第一导电层来形成固有的电极，则也可以积蓄、读出。而且，在本实施方式中，如图10所示，形成从第一放射线变换元件(第一放射线变换元件的下电极)3017的形成区域中除去TFT2007的上方部位的结构，但在考虑到TFT3007的光漏泄电流的情况，如第1实施方式的图4A所示那样，也可以在TFT上方部位也形成第一放射线变换元件来降低对TFT的光入射。
根据本实施方式，将AEC传感器(第二放射线变换元件)同时形成在图像摄影用放射线检测装置的基板上，所以不需要单独设置放射线自动露出控制装置(AEC)，可以将放射线图像摄影装置小型化。
在本实施方式中，原样使用图像摄影用放射线检测装置的基板的制作处理，所以在成本方面是有利的。
至今在图像摄影用放射线检测装置的前面单独地设置AEC传感器，而在本实施方式中，使用间隙来形成AEC传感器(第二放射线变换元件)，而不对图像摄影用的第一放射线变换元件的开孔率产生影响，没有图像的下降。
而且，根据本实施方式，将与第一光变换元件的间隙这样的窄的区域的第二光变换元件跨接形成在多个像素(例如200×200像素)上并电连接，所以可以取出作为AEC传感器的充分输出。
因此，可以实现不引起图像下降、具有以高灵敏度检测-调整入射的放射线量的(AEC)功能的成本低、并且小型的放射线图像摄影装置。即，形成在变换部件的下方配有检测部件的结构，所以不需要在放射线图像摄影装置以外准备其他检测部件。还可以避免因以往那样将检测部件配置在放射线图像摄影装置上而使变换部件接受衰减的放射线，导致图像质量下降。而且，将检测部件和变换部件形成为以多层结构配置的结构，所以可以有助于装置本体的小型化。
(第4实施方式)
下面，说明本发明的第4实施方式。图16是表示第4实施方式的放射线图像摄影装置的电路结构的等效电路图。图17是表示第4实施方式的放射线图像摄影装置的整体结构的布局图。在图16中，示出在像素区域中设置4行4列(16个)像素的例子，但其数目不限定于此。
在本实施方式中，设置摄像用光电变换元件(第1光电变换元件)和开关用薄膜晶体管(TFT)的组合、或摄像用光电变换元件和开关用TFT及AEC控制用的监视用光电变换元件(第2光电变换元件)的组合。具体地说，在从图16中的上方起第a行、第b列的像素中，设置一个摄像用光电变换元件Mba和一个开关用薄膜晶体管Tba(a、b＝1、2、3、4)。而且，在第4列中第3行和第4行的像素中，分别设置一个监视用光电变换元件MA43、MA44。而在第4列中第1行和第2行的像素中，分别设置监视用光电变换元件使用的环绕布线。
此外，将配置于第b列的4个摄像用光电变换元件连接到共用的偏置线Vsb，从摄像用信号处理电路51施加固定偏置。配置于第a行的4个开关用TFT的栅极(控制电极)连接到共用的栅极线Vga，由栅极驱动电路部52控制栅极的导通/截止(ON/OFF)。而且，配置于第b列的4个开关用TFT的源极或漏极连接到共用的信号线Sigb。信号线Sig1～Sig4连接到摄像用信号处理电路部51。
监视用光电变换元件MA43和MA44是TFT型的传感器，各自源极连接到电源53，各自漏极连接到监视用信号处理电路部54，各自栅极(控制电极)连接到栅极驱动电路部52。通过从电源53向源极施加电压，如果在源-漏间提供电位，则在电极间的受光部中受光照射产生的电子和空穴因源-漏间的电位差被输送给各电极。通过监视用信号处理电路54实时地读取该电荷，可以测定光照射量。
如果将图16所示结构的电路应用于配有多个像素的放射线摄像装置，例如，如图17所示，在变换部(像素区域)T内，存在集合设置了摄像用光电变换元件和开关用TFT的多个像素的区域R1、集合设置了摄像用光电变换元件、开关用TFT和监视用光电变换元件的多个像素的区域R2、以及集合设置了摄像用光电变换元件、开关用TFT和监视用光电变换元件使用的环绕布线的多个像素的区域R3。
下面，说明第4实施方式的三种像素的平面结构。图18是表示在第4实施方式的放射线摄像装置中不设置监视用光电变换元件和其环绕布线的像素的平面结构的布局图。图19是表示在参考例的放射线摄像装置中设置了监视用光电变换元件的像素的平面结构的布局图。图20是表示在参考例的放射线摄像装置中设置了监视用光电变换元件使用的环绕布线的像素的平面结构的布局图。图21是沿图18中的I-I线的剖面图，图22是沿图19中的II-II线的剖面图。再有，在图18至图20中，将半导体层表示比存在于其下方的控制电极等处于内侧，但这是为了便于说明的图，在该第4实施方式中，如图21和图22所示，半导体层和光电变换层比存在于其下方的控制电极扩大形成，而在半导体层和光电变换层的下面存在第1绝缘膜。这在其他布局图中也是同样。
如图18及图21所示，在没有设置监视用光电变换元件和其环绕布线的像素中，在绝缘基板10上，形成摄像用光电变换元件1的传感器电极11、开关用TFT3的控制电极(栅极)12和覆盖它们的第1绝缘膜13。
在第1绝缘膜13上，依次叠层半导体层(光电变换层)14a和欧姆接触层15a，以与传感器电极11匹配。而且，在欧姆接触层15a上，形成共用电极偏置线路16。该共用电极偏置线路16相当于图16中的偏置线Vs1～Vs4。
在第1绝缘膜13上，还形成半导体层14b，以与控制电极12匹配，在该半导体层14b上的两个地方，形成欧姆接触层15b。一个欧姆接触层15b扩大至传感器电极11的上方。而且，在扩大至该传感器电极11上方的欧姆接触层15b上形成漏极17d，在另一欧姆接触层15b上形成源极17s。在所述一个欧姆接触层15b、半导体层14b及第1绝缘膜13中，形成通孔27，漏极17d与传感器电极11电连接。
然后，形成覆盖它们的第2绝缘膜18。虽然未图示，但在第2绝缘膜18上，形成将X射线变换成可见光线的荧光层。
再有，源极17s连接到信号线19，控制电极12连接到栅极线20。信号线19相当于图16的Sig1～Sig4，栅极线20相当于图16中的栅极线Vg1～Vg4。这样构成的像素至少存在于区域R1中，也可以存在于区域R2和R3中。
下面，说明设置了监视用光电变换元件的像素的结构。如图19和图22所示，在该像素中，在绝缘基板10上，除了摄像用光电变换元件1的传感器电极11和开关用TFT3的控制电极(栅极)12以外，还形成监视用光电变换元件2的控制电极21，并由第1绝缘膜13覆盖这些电极。如果比较该像素与图18和图21所示的像素，像素的形状和面积相同，在图19和图22所示的像素中，为了形成控制电极21，传感器电极11等变小。除了摄像用光电变换元件1变小以外，摄像用光电变换元件1和开关用TFT3的结构与图18和图21所示的像素相同。
在监视用光电变换元件2中，在第1绝缘膜13上，形成半导体层(光电变换层)14c，以与控制电极21匹配，在该半导体层14c上的两个地方，形成欧姆接触层15c。然后，在两个欧姆接触层15c上，分别形成漏极22d、源极22s。漏极22d、源极22s被第2绝缘膜18覆盖。
如图19所示，控制电极21比半导体层14c延长形成，在第1绝缘膜13的控制电极21的两端部匹配的位置上，形成通孔28。然后，通过该通孔28来跨接栅极线20，形成在夹置栅极线20下将相邻的像素的控制电极21之间电连接的上部布线23。这样构成的像素存在于区域R2。
如图20所示，在设置了监视用光电变换元件用环绕布线的像素中，形成漏极22d使用的布线24、控制电极21使用的布线25和源极22s使用的布线26。比较该像素与图18和图21所示的像素，像素的形状和面积相同，在图20所示的像素中，为了形成布线24至26，传感器电极11等变小。除了摄像用光电变换元件1变小以外，摄像用光电变换元件1和开关用TFT3的结构与图18和图21所示的像素相同。这样构成的像素存在于区域R3。
此外，虽然在图21和图22中未示出，但在第2绝缘膜18的上方，形成将X射线变换成可见光线的荧光层。
根据这样构成的第4实施方式，在绝缘基板10上除了摄像用光电变换元件1以外还设置监视用光电变换元件2，所以不需要另外配置放射线监视基板，可以将装置整体小型化和轻量化。
(第5实施方式)
在本实施方式中，通过将控制电极21连接到相邻的栅极线20，除去控制电极21用的环绕布线25，发现可提高监视用光电变换元件2的受光面积(开口率)、以及设置了环绕布线的像素内的摄像用光电变换元件1的受光面积(开口率)，可提高特性。
图23是表示在本实施方式的放射线摄像装置中设置了监视用光电变换元件的像素的平面结构的布局图。图25是沿图23中的III-III线的剖面图。
在本实施方式中，在设置了监视用光电变换元件的像素中，如图23和图25所示，控制电极21连接到栅极线20。在该栅极线20中，还连接设置在同一像素内的开关用TFT3的控制电极12。
将这样构成的像素集合配置，例如，漏极22d、源极22s、共用电极偏置线16及信号线19在这些像素间共有。
如图24所示，在设置了监视用光电变换元件用的环绕布线的像素中，形成漏极22d用的布线24和源极22s用的布线26，但与第4实施方式不同，不形成控制电极21用的布线。这是因为将控制电极21连接到栅极线20。源极22s和漏极22d通过布线24、26分别环绕至屏板外部。
没有设置监视用光电变换元件和其环绕布线的像素的结构与图18和图21所示的像素相同。
将图23和图25所示的像素与图18和图21所示的像素比较，像素的形状和面积相同，在图23和图25所示的像素中，由于形成监视用光电变换元件2，所以摄像用光电变换元件1的受光面积(开口率)仅减小这部分。而将图24所示的像素与图18和图21所示的像素比较，像素的形状和面积相同，由于形成布线24和26，所以摄像用光电变换元件1的受光面积(开口率)仅减小这部分。
这些像素如图17所示那样配置。即，在四边形的二维地形成的变换部T中的四角和中央附近，配置设置了成对形成监视用光电变换元件和摄像用光电变换元件的多个像素的区域R2。在本实施方式中，在区域R2内的20行×3列的像素中，设置监视用光电变换元件。
下面，说明驱动上述这样构成的本实施方式的放射线摄像装置的方法。
首先，如上所述，从电源52将电压施加在监视用光电变换元件2的源极22s上，在源-漏间提供电位。而在控制电极21上，通过从栅极线20施加作为TFT3的截止电压的半导体层的耗尽电压，防止暗电流并提高电子和空穴的收集效率。
在这样的状态下，向荧光层(未图示)照射X射线，从荧光层将可见光照射到光电变换部后，被监视用光电变换元件2吸收的可见光变换成电荷，通过漏极22d输送到监视用信号处理电路54。因此，可将该电荷量作为X射线照射量并进行实时测定。
然后，如果监视用信号处理电路54测定的X射线照射量达到设定值，则将信号传送到X射线发生器，停止X射线的照射。然后，通过立即向TFT3的栅极线20依次施加TFT3的工作电压，从信号线19读取积蓄在摄像用光电变换元件1的电容中的电荷。
此时，从连接到施加了工作电压的栅极线20的控制电极21向监视用光电变换元件3的半导体层14c施加正向电压(TFT3的工作电压)，所以可以除去监视用光电变换元件2内的绝缘膜13和半导体层14c的界面上与X射线照射量对应积蓄的电荷。
本实施方式在监视用光电变换元件2中没有设置上部布线用的通孔，所以其受光面积(开口率)增大。对于设置了环绕布线的像素，设置三条环绕布线，而在本实施方式中，没有设置控制电极用的环绕布线25，仅设置两条环绕布线24和26。因此，根据本实施方式，该像素中的摄像用光电变换元件1的受光面积(开口率)增大。而且，在本实施方式中，不需要用于驱动控制电极21的电位的电路，所以可简化电路。
再有，在某个像素中，也可以不设置摄像用光电变换元件1，而仅设置监视用光电变换元件2和与其相邻的像素内的监视用光电变换元件2用的环绕布线。
例如区域R2内的20行×1列的像素或1行×3列的像素那样，也可以仅在区域R2内的1行内的像素中，设置监视用光电变换元件。
下面，说明制造本实施方式的放射线摄像装置的方法。图26A至图26D和图27A至图27C是按工序顺序表示制造本实施方式的放射线摄像装置的方法的剖面图。
首先，如图26A所示，在绝缘基板10上，例如通过溅射成膜500～4000的AlNd膜31作为第1金属膜。作为第1金属膜，也可以形成Mo膜或Ta膜，而且，也可以形成依次成膜多个膜的叠层膜。接着，通过光刻法，将抗蚀剂膜32作为掩膜，通过对AlNd膜31进行构图，形成传感器电极11、控制电极12和21及栅极线20。AlNd膜31的腐蚀例如通过使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蚀液的湿法处理来进行。在构图后，除去抗蚀剂膜32。
接着，如图26B所示，通过CVD法连续成膜1500～4000的第1绝缘膜13、2000～15000的半导体层33。半导体层33成为摄像用光电变换元件1的半导体层(光电变换层)14a、TFT3的半导体层14b、监视用光电变换元件2的半导体层(光电变换层)14c。作为第1绝缘膜13，例如使用SiN膜。
然后，通过光刻法，将TFT3的控制电极12上开口的抗蚀剂膜34作为掩模，将半导体层33仅腐蚀500～5000。该工序为了提高摄像用光电变换元件1和监视用光电变换元件2的光吸收率而将半导体层33增厚叠层到2000～15000，在这样的情况下，TFT3的源-漏间的串联电阻升高，所以通过将半导体层33薄膜化，以达到降低TFT3的导通电阻的目的。此时，腐蚀例如通过干法腐蚀来进行。作为干法腐蚀，为了减少半导体层33的损伤，获得良好的加工精度，最好是等离子体腐蚀，同样可以是半导体层33的损伤少的化学干法腐蚀，也可以是以低功率(例如0.1～0.2W/cm2左右)、高压力(例如10～30Pa左右)进行的反应性腐蚀。在构图后，除去抗蚀剂膜34。
接着，如图26C所示，通过CVD法成膜100～1000的欧姆接触层35。在半导体层33和欧姆接触层35的界面上插入氧化硅的情况下，作为前处理，也可以用氢氟酸(例如0。1～10wt％左右)进行处理，在插入有机膜的情况下，也可以照射氧等离子体来除去。在欧姆接触层35的成膜之前，在CVD装置内进行基于氢等离子体的最终处理也可以。
接着，通过光刻法，将抗蚀剂膜36作为掩模，形成通孔27。通孔27将TFT3的漏极17d和摄像用光电变换元件1的传感器电极11电连接，在受光部吸收可见光时产生的电荷从与受光部电容耦合的传感器电极11通过漏极17d被读取。
再有，为了良好地进行后面成膜的金属膜的覆盖，作为腐蚀，进行化学干法腐蚀，最好对孔部的剖面进行锥状腐蚀。在不需要考虑金属膜的覆盖的情况下，用反应性离子腐蚀可以提高加工精度，也可以用等离子体腐蚀形成。在构图后，除去抗蚀剂膜36。
接着，如图26D所示，例如通过溅射成膜1000～4000的的Al膜37作为第2金属膜。作为第2金属膜，也可以形成Mo膜或Ta膜，或也可以形成依次成膜多个膜的叠层膜。在通孔27的表面上形成氧化膜，与通孔27的连接差的情况下，在Al膜37的成膜前，最好进行通过逆溅射来除去氧化膜的处理。
接着，通过光刻法，将抗蚀剂膜38作为掩模，通过对Al膜37进行构图，形成共用电极偏置线16。Al膜37的腐蚀例如通过使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蚀液的湿法处理来进行。因此，Al膜37比抗蚀剂膜38稍稍后退到内侧。在该构图时，形成源极17s和22s、漏极17d和22d及信号线19的预定区域的Al膜37以抗蚀剂膜38作为掩模而在本工序中不被腐蚀。在构图后，除去抗蚀剂膜38。
然后，如图27A所示，通过光刻法，将新的抗蚀剂膜39作为掩模，通过对Al膜37进行构图，形成源极17s和22s、漏极17d和22d及信号线19。Al膜37的腐蚀例如通过使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蚀液的湿法处理来进行。因此，Al膜37比抗蚀剂膜38稍稍后退到内侧。
此时，已经形成的共用电极偏置线16以抗蚀剂膜39作为掩模而在本工序中不被腐蚀。在下工序中进行的干法腐蚀时，不仅将共用电极偏置线16，而且将摄像用光电变换元件1的开口区域整体通过抗蚀剂膜39进行掩模。
接着，如图27A所示，将抗蚀剂膜39作为掩模，通过进行干法腐蚀，除去TFT的间隙部、即源-漏间的欧姆接触层35，从而形成欧姆接触层15a至15c。
接着，如图27B所示，通过光刻法，将抗蚀剂膜40作为掩模，通过除去半导体层33和欧姆接触层35的无用部分，对摄像用光电变换元件1的开口区域进行扫描，形成半导体层14a至14c。在构图后，除去抗蚀剂膜40。
再有，第1绝缘膜13的无用部分在本实施方式中没有除去，但也可以除去。在将第1绝缘膜13不除去地残留的情况下，为了确保加工精度，用于除去半导体层33和欧姆接触层35的无用部分的腐蚀最好是进行容易确保半导体层33和构成第1绝缘摸13的SiN膜的选择比的等离子体腐蚀。
然后，如图27C所示，通过CVD法成膜2000～10000的第2绝缘膜18作为保护膜。作为第2绝缘膜18，例如可以形成SiN膜。这样，可以形成摄像用光电变换元件1、监视用光电变换元件2和TFT3。
然后，形成荧光层(未图示)，为了确保电连接，使用光刻法进行构图和干法腐蚀来除去周边部的保护膜，可以完成放射线摄像装置。
(第6实施方式)
下面，说明本发明的第6实施方式。在本实施方式中，将监视用光电变换元件2设置在变换部T的附近。图28是设置在本实施方式的放射线摄像装置中的TFT矩阵板的模拟等效电路图。
在该放射线摄像装置中，例如设置包括12行×9列的摄像用光电变换元件1的光电变换部、以及三个监视用光电变换元件2。各摄像用光电变换元件1与开关用TFT3成对来构成一个像素。摄像用光电变换元件1、监视用光电变换元件2及开关用TFT3的剖面结构分别与第4实施方式的剖面结构相同。
摄像用光电变换元件1的控制电极12通过栅极线g1～g12连接到栅极驱动电路部52，源极17s通过信号线s1～s9连接到摄像用信号处理电路部51。
监视用光电变换元件2例如是TFT型的传感器，其源极17s连接到电源，漏极17d集中为一个布线并共用连接到监视用信号处理电路部54。三个监视用光电变换元件2分别被配置在左端、中央部、右端。监视用光电变换元件2的各控制电极21与摄像用光电变换元件1的第12行的栅极线g12连接。
在这样构成的第6实施方式中，通过从电源53将电压施加在源极17s上，在源-漏间提供电位时，在电极间的受光部中受光照射产生的电子和空穴因源-漏间的电位差而被输送给各电极。通过监视用信号处理电路54实时地读取该电荷，可以测定光照射量。在该监视时，在第12行的栅极线g12中，施加作为TFT3的截止电压的半导体层的耗尽电压，防止暗电流并提高电子和空穴的收集效率。在从第12行的像素读出电荷时，利用栅极线g12上施加的TFT的工作电压，可以除去监视用光电变换元件2内的绝缘膜13和半导体层14c的界面上积蓄的空穴。
图29是表示第6实施方式中从栅极驱动电路部52提供给各栅极线的电压及其定时的定时图。
首先，在时间Txon～Txoff向屏板照射放射线。该放射线通过配置于基板上的荧光层被变换成可见光，照射在各光电变换元件1和2上。照射到光电变换部的可见光被二维配置的摄像用光电变换元件1吸收，作为电荷积蓄在各元件的电容中。而被监视用光电变换元件2吸收的可见光同样变换成电荷，通过漏极17d输送到监视用信号处理电路54。由此，可以实时监视X射线照射量。
然后，如果监视用信号处理电路54测定的X射线照射量达到设定值，则将信号传送到X射线发生器，停止X射线的照射。然后，通过立即向栅极线g1～g12依次施加TFT3的工作电压，从信号线s1～s9读取积蓄在摄像用光电变换元件1的电容中的电荷。
如果在栅极线g12上施加TFT3的工作电压(时间Tron～Troff)，则由连接到栅极线g12的三个控制电极21向监视用光电变换元件2的各半导体层14c施加正向电压(TFT3的工作电压0，所以可除去监视用光电变换元件2内的绝缘膜13和半导体层14c的界面上与X射线照射量对应的积蓄电荷(更新动作)。
根据本实施方式，在光电变换部内不需要设置监视用光电变换元件2本身及其环绕布线，所以可以比第4实施方式进一步提高所有像素中摄像用光电变换元件1的受光面积(开口率)。此外，无论像素大小如何，监视用光电变换元件2的大小都可以根据屏板的大小来设定，所以可以比第4实施方式进一步提高监视用光电变换元件2的受光面积(开口率)。
下面，说明制造本实施方式的放射线摄像装置的方法。图30至图35是以工序顺序表示制造方法的剖面图。这里，图30A或图35A表示与监视用光电变换元件2相当的部分，图30B或图35B表示与摄像用光电变换元件1相当的部分。
首先，如图30A和图30B所示，在绝缘基板10上，例如通过溅射成膜500～4000的AlNd膜31作为第1金属膜。作为第1金属膜，也可以形成Mo膜或Ta膜，而且，也可以形成依次成膜多个膜的叠层膜。接着，通过光刻法，将抗蚀剂膜32作为掩膜，通过对AlNd膜31进行构图，形成传感器电极11、控制电极12和21及栅极线20。AlNd膜31的腐蚀例如通过使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蚀液的湿法处理来进行。在构图后，除去抗蚀剂膜32。
接着，如图31A和图31B所示，通过CVD法连续成膜1500～4000的第1绝缘膜13、2000～15000的半导体层33和100～1000的欧姆接触层35。半导体层33成为摄像用光电变换元件1的半导体层(光电变换层)14a、TFT3的半导体层14b、监视用光电变换元件2的半导体层(光电变换层)14c。作为第1绝缘膜13，例如使用SiN膜。
然后，如图31A和图31B所示，通过光刻法，将抗蚀剂膜36作为掩模，形成通孔27。通孔27将TFT3的漏极17d和摄像用光电变换元件1的传感器电极11电连接，在受光部吸收可见光时产生的电荷从与受光部电容耦合的传感器电极11通过漏极17d被读取。
再有，为了良好地进行后面成膜的金属膜的覆盖，作为腐蚀，进行化学干法腐蚀，最好对孔部的剖面进行锥状腐蚀。在不需要考虑金属膜的覆盖的情况下，用反应性离子腐蚀可以提高加工精度，也可以用等离子体腐蚀形成。在构图后，除去抗蚀剂膜36。
接着，如图32A和图32B所示，例如通过溅射成膜1000～4000的Al膜37作为第2金属膜。作为第2金属膜，也可以形成Mo膜或Ta膜，或也可以形成依次成膜多个膜的叠层膜。在通孔27的表面上形成氧化膜，与通孔27的连接差的情况下，在Al膜37的成膜前，最好进行通过逆溅射来除去氧化膜的处理。
接着，通过光刻法，将抗蚀剂膜38作为掩模，通过对Al膜37进行构图，形成共用电极偏置线16。Al膜37的腐蚀例如通过使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蚀液的湿法处理来进行。因此，Al膜37比抗蚀剂膜38稍稍后退到内侧。在该构图时，形成源极17s和22s、漏极17d和22d及信号线19的预定区域的Al膜37以抗蚀剂膜38作为掩模而在本工序中不被腐蚀。在构图后，除去抗蚀剂膜38。
然后，如图34A和图34B所示，通过光刻法，将新的抗蚀剂膜39作为掩模，通过对Al膜37进行构图，形成源极17s和22s、漏极17d和22d及信号线19。Al膜37的腐蚀例如通过使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蚀液的湿法处理来进行。因此，Al膜37比抗蚀剂膜38稍稍后退到内侧。
此时，已经形成的共用电极偏置线16以抗蚀剂膜39作为掩模而在本工序中不被腐蚀。在下工序中进行的干法腐蚀时，不仅将共用电极偏置线16，而且将摄像用光电变换元件1的开口区域整体通过抗蚀剂膜39进行掩模，以不除去摄像用光电变换元件1的开口区域内的欧姆接触层35。
接着，如图33A和图33B所示，将抗蚀剂膜39作为掩模，通过进行干法腐蚀，除去TFT的间隙部、即源-漏间的欧姆接触层35，从而形成欧姆接触层15a至15c。
接着，如图34A和图34B所示，通过光刻法，将抗蚀剂膜40作为掩模，通过除去半导体层33和欧姆接触层35的无用部分，对摄像用光电变换元件1的开口区域进行扫描，形成半导体层14a至14c。在构图后，除去抗蚀剂膜40。
再有，第1绝缘膜13的无用部分在本实施方式中没有除去，但也可以除去。在将第1绝缘膜13不除去地残留的情况下，为了确保加工精度，用于除去半导体层33和欧姆接触层35的无用部分的腐蚀最好是进行容易确保半导体层33和构成第1绝缘摸13的SiN膜的选择比的等离子体腐蚀。
然后，如图35A和图35B所示，通过CVD法成膜2000～10000的第2绝缘膜18作为保扩膜。作为第2绝缘膜18，例如可以形成SiN膜。这样，可以形成摄像用光电变换元件1、监视用光电变换元件2和TFT3。图36是表示本实施方式的监视用光电变换元件2的平面结构的剖面图。图30或图35表示沿图36中的IV-IV线的剖面。
然后，形成荧光层(未图示)，为了确保电连接，使用光刻法进行构图和干法腐蚀来除去周边部的保护膜，可以完成放射线摄像装置。
再有，在本实施方式中，监视用光电变换元件2的栅极连接到栅极线g12，但也可以连接到栅极驱动电路52中与栅极线g1～g12单独连接的栅极线上。这种情况下，在该栅极线中，将工作电压依次施加在栅极线g1～g12上后，或在将工作电压施加在栅极线g12的同时，在监视用光电变换元件2的各半导体层14c上施加正向电压，从而作为更新动作，除去积蓄的电荷就可以。
这种情况下，可以将用于驱动监视用光电变换元件2的栅极的电路部与TFT的栅极驱动电路部52共用。
这里，在说明制造上述第1或第5实施方式的放射线摄像装置的方法中，在形成了欧姆接触层后形成第2金属膜，但也可以在形成第2金属膜前，在欧姆接触层上形成ITO(Indium-Tin-Oxide；氧化铟锡)等构成的透明电极膜。通过形成这样的透明电极膜，即使欧姆接触层的膜厚薄也不产生问题，所以可将欧姆接触层的膜厚薄膜化，由此增大入射光量自身。而且，在监视用光电变换元件2中，如果在源极22s和漏极22d上也使用透明电极膜，则可以增大入射光量，所以其灵敏度提高。
根据上述第4、第5实施方式，第2半导体变换元件与第1半导体变换元件形成在同一基板上，所以可以将装置整体小型化和轻量化。而且，可以根据由第2半导体变换元件检测出的放射线量进行AEC控制，此时，由于不产生第2半导体变换元件的放射线的衰减，所以可以获得良好的图像质量的摄像图像。
再有，本发明不限于上述第1～第5实施方式，也可以将这些实施方式适当组合使用。例如，在将图像读取传感器叠层设置在第2变换元件(AEC用传感器、放射线用传感器)上方的结构(第1实施方式～第3实施方式)中，如第4、第5实施方式中所述那样，也可以是将第2变换元件的电极(连接到电极的布线)和开关元件的控制电极(连接到电极的布线)共用连接的结构。根据这样的结构，布线结构更简单，而且更适合于提高图像读取用的第1变换元件和AEC用及/或放射线用的第2变换元件两者的受光面积。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以形成本发明的许多明显不同的实施方式，所以应该指出，除了所附权利要求的限定以外，本发明不限于特定的实施方式。

Claims (22)

1.一种放射线图像摄影装置，在基板上具有将入射的放射线变换成电信号的变换部件，根据从所述变换部件输出的电信号来生成图像信息，其特征在于：
在所述基板上、所述变换部件的下方部位，配有检测所述放射线的入射量的检测部件；
根据所述检测部件的检测结果，进行对入射的放射线的露出控制。
2.如权利要求1所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，具有多个所述变换部件，所述检测部件匹配地设置在多个所述变换部件之间隙。
3.如权利要求1所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，根据所述检测部件的结果，进行所述变换部件的控制。
4.如权利要求1所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述变换部件包括将入射的放射线变换成可见光的荧光体，以及将所述荧光体变换的可见光变换成电信号的第1变换元件。
5.如权利要求1所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述变换部件包括将入射的放射线变换成电信号的第1变换元件。
6.如权利要求1所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述检测部件包括将荧光体从放射线变换的可见光变换成电信号的第2变换元件。
7.如权利要求4所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，将所述检测部件设置在所述基板上、形成于规定的封闭区域内的所述第1变换元件的下方部位。
8.如权利要求4所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第1变换元件包含变换层，所述变换层在所述检测部件的上方部位，膜厚比其他部位薄。
9.如权利要求4所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第1变换元件包含变换层，在所述变换层中，在所述检测部件的上方部位形成开孔。
10.如权利要求4所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第1变换元件是MIS型半导体变换元件。
11.如权利要求6所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第2变换元件是MIS型半导体变换元件。
12.如权利要求4所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第1变换元件是PIN型半导体变换元件。
13.如权利要求1所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，在所述基板和所述变换部件之间具有与对从所述变换部件输出电信号的输出动作进行切换的开关元件，所述检测部件与所述开关元件形成在同一层。
14.如权利要求5所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，将所述检测部件设置在所述基板上、形成于所述封闭区域内的所述第1变换元件的下方部位。
15.如权利要求5所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第1变换元件包含变换层，所述变换层在所述检测部件的上方部位，膜厚比其他部位薄。
16.如权利要求5所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第1变换元件包含变换层，在所述变换层中，在所述检测部件的上方部位形成开孔。
17.如权利要求5所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第1变换元件是MIS型半导体变换元件。
18.如权利要求5所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第1变换元件是PIN型半导体变换元件。
19.如权利要求5所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述第1变换元件含有非晶硒或砷化镓。
20.如权利要求1所述的放射线图像摄影装置，其特征在于，所述变换部件包括基板、配置在所述基板上将放射线变换成电信号的多个第1半导体变换元件、以及连接到所述第1半导体变换元件的多个薄膜晶体管；
所述检测部件包括配置在所述基板上的场效应晶体管型的第2半导体变换元件；
所述第2半导体变换元件的控制电极连接到从所述多个薄膜晶体管中选择的至少一个薄膜晶体管的控制电极。
21.一种放射线图像摄影装置的驱动方法，用于驱动放射线图像摄影装置，该放射线图像摄影装置包括：
放射线源；
基板；
变换部，包括配置于所述基板上、将放射线变换成电信号的多个第1半导体变换元件，以及连接到所述第1半导体变换元件的多个薄膜晶体管；以及
场效应晶体管型的第2半导体变换元件，配置在所述基板上，以便检测入射到所述变换部内的放射线的总照射量，将放射线变换成电信号；
其中，所述第2半导体变换元件的控制电极连接到从所述多个薄膜晶体管中选择的至少一个薄膜晶体管的控制电极上；
其特征在于，该方法包括：
在所述第2半导体变换元件的控制电极上施加所述薄膜晶体管的截止电压，以便使用所述第2半导体变换元件来检测入射到所述变换部内的放射线的总照射量的工序；
从所述放射线源向所述变换部照射放射线的工序；
在所述总照射量达到某个值时，停止来自所述放射线源的放射线照射的工序；
在所述薄膜晶体管的控制电极上施加工作电压，以便读出积蓄在所述第1半导体变换元件中的电荷的工序；以及
在所述第2半导体变换元件的半导体层上施加正向偏置，以便除去所述第2半导体变换元件内的残存电荷的工序。
22.如权利要求21所述的放射线图像摄影装置的驱动方法，其特征在于，同时进行在所述薄膜晶体管的控制电极上施加工作电压的工序和在所述第2半导体变换元件的半导体层上施加正向偏置的工序。
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