DE69935378T2

DE69935378T2 - Herstellungsverfahren einer fotoelektrischen Bildumwandlungsvorrichtung und Röntgenstrahl-Bildaufnahmesystem mit einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE69935378T2
Application number: DE69935378T
Authority: DE
Inventors: Isao Ohta-ku Kobayashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: EP0978879A2; JP2000049324A; EP0978879B1; EP0978879A3; DE69935378D1; JP4311693B2; US6332016B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Wandlereinrichtung, ein Verfahren zur Herstellung der Einrichtung und ein Röntgenbildgebungssystem mit der Einrichtung. Insbesondere bezieht sie sich auf eine photoelektrische Wandlereinrichtung, bei der eine Vielzahl von Sensorzellen, in denen jeweils ein photoelektrisches Element und ein Schaltelement verbunden sind, zweidimensional auf einem Substrat angeordnet sind, ein Verfahren zur Herstellung der Einrichtung und ein Röntgenbildgebungssystem mit der Einrichtung.
Die Erfindung eignet sich auch sehr gut für Anwendungen bei einer photoelektrischen Wandlereinrichtung, die photoelektrische Elemente aufweist, die zweidimensional angeordnet sind, um eine tatsächliche Größe einzulesen, beispielsweise einem Faxgerät, Digitalkopierer oder einer Röntgenbildgebungsvorrichtung, und einem Verfahren zum Reparieren der photoelektrischen Wandlereinrichtung.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Röntgenbildgebungssystem, in dem die vorstehend angeführte photoelektrische Wandlereinrichtung mit den photoelektrischen Elementen der zweidimensionalen Anordnung aufgebaut ist.
Verwandter Stand der Technik
Bisher wurde ein Lesesystem als Lesesystem eines Faksimilegeräts, Digitalkopierers, einer Röntgenbildgebungsvorrichtung oder dergleichen angewendet, das mit einem optischen Verkleinerungssystem und einem Sensor vom CCD (Landungskopplungsbaustein-) Typ konfiguriert ist. In den vergangenen Jahren wurden allerdings photoelektrische Halbleitermaterialien entwickelt, die durch hydriertes amorphes Silizium (was nachstehend als "a-Si" bezeichnet wird) spezifiziert sind. Dies hat in der bemerkenswerten Entwicklung sogenannter "Sensoren mit engem Kontakt" resultiert, in denen jeweils photoelektrische Elemente und ein Signalverarbeitungsabschnitt auf einem Substrat großer Fläche gebildet sind, um ein optisches System für das Lesen der tatsächlichen Größe einer Informationsquelle aufzunehmen.
a-Si ist nicht nur als photoelektrisches Material sondern auch insbesondere als Material von Dünnfilmfeldeffekttransistoren verwendbar (die nachstehend einfach als Transistoren bezeichnet werden). Demnach ergibt sich der Vorteil, dass eine Halbleiterschicht für die photoelektrische Wandlung und eine Halbleiterschicht für die Transistoren gleichzeitig gebildet werden können.
Ein Beispiel einer photoelektrischen Wandlereinrichtung, die a-Si verwendet, ist in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 8-116044 offenbart, die der europäischen Veröffentlichung Nr. 0660421 entspricht. Es wird nachstehend anhand 1 und der 2A und 2B der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Darstellung der gesamten Schaltung der photoelektrischen Wandlereinrichtung. 2A zeigt eine schematische Draufsicht der Komponenten, die einer Sensorzelle der photoelektrischen Wandlereinrichtung entsprechen. 2B zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie 2B-2B in 2A.
Zuerst wird der Aufbau der photoelektrischen Wandlereinrichtung beschrieben. Gemäß 1 umfasst jede Sensorzelle ein photoelektrisches Element S, einen Kondensator C und einen Transistor T. In der photoelektrischen Wandlereinrichtung sind die insgesamt neun (3 × 3) Sensorzellen in drei Blöcke jeweiliger Spalten unterteilt. Das heißt, ein Block besteht aus drei Sensorzellen.
In der Figur bezeichnen die Symbole S11 bis S33 die photoelektrischen Elemente S. Die untere Elektrodenseite jedes photoelektrischen Elements S ist mit dem Buchstaben G bezeichnet, während die obere Elektrodenseite jedes photoelektrischen Elements S mit dem Buchstaben D bezeichnet ist. Außerdem bezeichnen die Symbole C11 bis C33 die Kondensatoren zur Speicherung, und die Symbole T11 bis T33 die Transistoren zur Übertragung von Daten.
Das Symbol Vs bezeichnet eine Energiequelle (beziehungsweise eine Versorgungsspannung) zum Auslesen eines gewandelten Ladungssignals, und das Symbol Vg eine Energiequelle (beziehungsweise Versorgungsspannung) zum Auffrischen. Diese Energiequellen Vs and Vg sind jeweils mit den G-Elektroden aller photoelektrischen Elemente S11 bis S33 über einen Schalter SWs und einen Schalter SWg verbunden. Der Schalter SWs ist mit einer Auffrischungssteuerschaltung RF über einen Umsetzer verbunden, während der Schalter SWg mit dieser direkt verbunden ist. Der Schalter SWg wird zum "Einschalten" während eines Auffrischungszeitabschnitts gesteuert.
Ein mit einer gestrichelten Linie in 1 umschlossener Abschnitt ist auf einem identischen isolierten Substrat großer Fläche gebildet. In dem umschlossenen Abschnitt ist die Sensorzelle mit dem photoelektrischen Element S11 in der Draufsicht in 2A gezeigt. In 2B ist eine Ebene entlang der Punkt-Strich-Linie 2B-2B in 2A als Schnittansicht gezeigt.
Gemäß 2B umfasst die allgemein in 2A gezeigte Sensorzelle eine untere Elektrode 1, die eine Gate-Elektrode bildet, auf dem isolierenden Substrat, einen Gate-Isolierfilm 2, eine i-Schicht 3, die eine Halbleiterschicht darstellt, die eine photoelektrische Wandlung bewirkt, eine n-Schicht 4, die die Injektion von Löchern verhindert, und eine obere Elektrodenschicht 5, die Source- und Drain-Elektroden bildet. Diese Sensorzelle wird derart hergestellt, dass die obere Elektrodenschicht 1, der Gate-Isolierfilm 2, die i-Schicht 3, die n-Schicht 4 und die obere Elektrodenschicht 5, die als Source- und Drain-Elektroden dient, zuerst in der angeführten Reihenfolge geschichtet werden, die obere Elektrodenschicht 5 danach zur Bildung der Source- und Drain-Elektroden geätzt wird, und danach die n-Schicht 4 zur Bildung eines Kanalabschnittes geätzt wird.
In der vorstehend beschriebenen photoelektrischen Wandlereinrichtung sind der Kondensator C11 und das photoelektrische Element S11 ohne besondere Isolierung angeordnet. Der Grund dafür ist, dass das photoelektrische Element S11 und der Kondensator C11 dieselben Schichten umfassen. Eine derartige Konfiguration ist auch das Merkmal der photoelektrischen Wandlereinrichtung. Der Kondensator C11 wird so gebildet, dass die Bereiche der Elektroden des photoelektrischen Elements S11 groß gehalten werden. Der Grund dafür ist, dass die Empfindlichkeit des Sensors verbessert wird, wenn die Bereiche der Elektroden des photoelektrischen Elements S11 vergrößert sind, was zu einer Verringerung der Belichtungsmenge von Röntgenstrahlen führt, wie sie für die photoelektrische Wandlereinrichtung beispielsweise der Röntgenbildgebungsvorrichtung erforderlich ist.
Außerdem werden ein Siliziumnitrid (SiN)-Film zur Neutralisierung und eine Leuchtstoffschicht aus Cäsiumjodid (CsI) oder dergleichen im oberen Teil der Sensorzelle gebildet. Werden die Röntgenstrahlen zum Fallen auf die Sensorzelle veranlasst, werden sie durch die Leuchtstoffschicht CsI in Licht oder sichtbare Strahlung umgewandelt (was durch die gestrichelten Pfeile angegeben ist), die in das photoelektrische Element S11 eintritt.
Im Folgenden wird ein Beispiel der Arbeitsweise der photoelektrischen Wandlereinrichtung beschrieben. Gemäß 1 wird die Ausgabe des in jedem photoelektrischen Element S gewandelten Ladungssignals im Speicherkondensator C gespeichert. Das gespeicherte Signal wird von einer Signalführungsleitung SIG abgerufen, wenn der Transistor T durch ein Ausgangssignal von einem Schieberegister SR1 "EIN"- geschaltet wird. Das abgerufene Ladungssignal wird in eine integrierte Erfassungsschaltung IC eingegeben, wenn ein Schalter M durch ein von einem Schieberegister SR2 zugeführtes Steuersignal "EIN"- geschaltet wird.
Genauer gesagt werden von den Sensorzellen eines Blocks ausgegebene elektrische Signale gleichzeitig auf einer Signalführungsleitung SIG abgerufen, und werden kollektiv durch das Schieberegister SR2 zu der integrierten Erfassungsschaltung IC übertragen. Jedes zu der integrierten Erfassungsschaltung IC übertragene elektrische Signal wird durch einen Verstärker Amp in eine Ausgangsspannung Vout verstärkt.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der photoelektrischen Wandlereinrichtung unter Bezugnahme auf ein in 3 dargestelltes Zeitablaufdiagramm beschrieben. Zu allererst wird eine Spannung mit hohem Pegel Hi an die Steuerführungsleitungen g1 bis g3 und s1 bis s3 jeweils durch die Schieberegister SR1 und SR2 angelegt. Dann werden aufgrund des hohen Pegelausgangs Hi des Schieberegisters SR2 die Transistoren T11 bis T33 und die Schalter M1 bis M3 "EIN"- geschaltet. So erhalten die Elektroden D aller photoelektrischen Elemente S11 bis S33 Erdpotenzial (GND). Der Grund dafür ist, dass der Eingangsanschluss der integrierenden Erfassungseinrichtung Amp so gestaltet ist, dass er GND-Potenzial hat.
Eine Spannung mit hohem Pegel Hi wird aus der Auffrischungssteuerschaltung RF ausgegeben, wodurch der Schalter SWg "EIN"- geschaltet wird. So werden die Elektroden G aller photoelektrischen Elemente S11 bis S33 durch die Auffrischversorgungsspannung Vg auf Plus-Potenzial gebracht. Dann fallen alle photoelektrischen Elemente S11 bis S33 in einen Auffrischmodus und werden aufgefrischt.
Danach wird eine Spannung mit niedrigem Pegel Lo aus der Auffrischungssteuerschaltung RF ausgegeben, wodurch der Schalter SWs "EIN"- geschaltet wird. So werden die Elektroden G aller photoelektrischen Elemente S11 bis S33 durch die Leseversorgungsspannung Vs auf ein Minus-Potenzial gebracht. Dann fallen alle photoelektrischen Elemente S11 bis S33 in einen photoelektrischen Wandlermodus, und die Kondensatoren C11 bis C33 werden gleichzeitig initialisiert.
In diesem Zustand wird an den Steuerführungsleitungen g1 bis g3 und s1 bis s3 jeweils durch die Schieberegister SR1 und SR2 eine Spannung mit niedrigem Pegel Lo angelegt. Dann werden die Schalter M1 bis M3 für die Transistoren T11 bis T33 "AUS"- geschaltet. Die Elektroden D aller photoelektrischen Elemente S11 bis S33 werden DC (Gleichstrom-) offen, jedoch werden ihre Potenziale durch die entsprechenden Kondensatoren C11 bis C33 gehalten.
Da aber zu diesem Zeitpunkt keine Röntgenstrahlen zum Fallen auf den Sensor veranlasst werden, tritt kein Licht in die photoelektrischen Elemente S11 bis S33 ein. Infolgedessen fließt kein Photostrom durch die photoelektrischen Elemente S11 bis S33. Werden die Röntgenstrahlen danach zum Impuls-Weisen austreten veranlasst, um durch ein Subjekt wie einen menschlichen Körper zu laufen und auf die Leuchtstoffschicht CsI zu fallen, werden sie in Licht umgewandelt, das in die einzelnen photoelektrischen Elemente S11 bis S33 eintritt. Das Licht enthält Informationen über die innere Struktur des Subjekts, wie des menschlichen Körpers. Die auf dem Licht beruhenden Photoströme werden in den einzelnen Kondensatoren C11 bis C33 als elektrische Ladungen gespeichert, die aufbewahrt wird, selbst wenn keine Röntgenstrahlen mehr auf den Sensor fallen.
Danach wird der Steuerführungsleitung g1 durch das Schieberegister SR1 ein Steuerimpuls mit hohem Pegel (Spannung mit hohem Pegel Hi) aufgeprägt. Die Steuerimpulse mit hohem Pegel (Spannung mit hohem Pegel Hi) werden den Steuerführungsleitungen s1 bis s3 durch das Schieberegister SR2 aufeinanderfolgend eingeprägt. Somit werden Ausgangsspannungen v1 bis v3, die jeweils die Spannung Vout darstellen, aufeinanderfolgend durch die Schalter M1 bis M3 zugeführt. Gleichermaßen werden die verbleibenden Lichtsignale (bzw. Photoströme) durch die Steuersignale mit hohem Pegel oder niedrigem Pegel (Spannung mit hohem Pegel Hi oder Spannung mit niedrigem Pegel Lo), die von den Schieberegistern SR1 und SR2 erzeugt werden, aufeinanderfolgend zugeführt. Auf diese Weise werden die zweidimensionalen Informationselemente über die innere Struktur des menschlichen Körpers oder dergleichen als Ausgangsspannungen v1 bis v9 erhalten.
Im Übrigen kann durch die vorstehend beschriebene Arbeitsweise ein statisches Bild erhalten werden. Ein dynamisches Bild kann andererseits durch Wiederholung dieser Abläufe erhalten werden.
In der hier dargestellten photoelektrischen Wandlereinrichtung sind die Elektroden G der photoelektrischen Elemente S gemeinsam mit einer horizontalen Ausgangsleitung verbunden. Die horizontale Ausgangsleitung wird durch die Potenziale der Auffrischungsenergiequelle Vg und der Leseenergiequelle Vs über die jeweiligen Schalter SWg und SWs gesteuert. Daher können alle photoelektrischen Elemente S11 bis S33 gleichzeitig zwischen dem Auffrischungsmodus und dem photoelektrischen Wandlermodus hin und her geschaltet werden. Demnach kann das optische Ausgangssignal durch einen Transistor T pro Sensorzelle ohne Ausführung einer komplizierten Steuerung erhalten werden.
Die photoelektrische Wandlereinrichtung wurde unter Bezugnahme der Übertragung und Ausgabe der Signale mit einem Aufbau beschrieben, bei den neun Sensorzellen in einer zweidimensionalen (3 × 3)- Anordnung angeordnet sind, und wobei ein Block durch drei Sensorzellen gebildet wird. Allerdings ist die Leistung der photoelektrischen Wandlereinrichtung nicht auf diesen Aufbau beschränkt, sondern es können beispielsweise (5 × 5) Sensorzellen, fünf pro mm, jeweils in der vertikalen und der horizontalen Richtung der Einrichtung in zwei Dimensionen in einem Array aus (2000 × 2000) Sensorzellen angeordnet sein. So ist es möglich, eine Röntgenerfassungseinrichtung herzustellen, deren Größe 40 cm × 40 cm beträgt. Wird eine Röntgenbildgebungsvorrichtung oder dergleichen durch Kombinieren der Röntgenerfassungseinrichtung mit einem Röntgengenerator anstelle eines Röntgenfilms aufgebaut, kann sie für eine röntgenologische Brustuntersuchung usw. verwendet werden.
Die röntgenologische Brustuntersuchung mit der Röntgenbildgebungsvorrichtung kann ihre Ergebnisse sofort auf eine CRT (Kathodenstrahlröhre) projizieren, anders als bei der Untersuchung unter Verwendung des Röntgenfilms. Ferner kann das Ergebnis der Erfassung in eine Ausgabe für einen bestimmten Zweck beispielsweise über die Digitalisierung des erfassten Ergebnisses und die Bildverarbeitung digitaler Daten mit einem Computer umgewandelt werden.
Die umgewandelten Ausgangssignale können auf einer magnetooptischen Platte gespeichert oder aufbewahrt werden. Demnach kann ein Bild aus der Vergangenheit sofort gesucht und ausgegeben werden. Außerdem ist die Empfindlichkeit der Röntgenbildgebungsvorrichtung größer als die des Röntgenfilms, und ein klares Bild kann mit schwachen Röntgenstrahlen mit weniger Einfluss auf den menschlichen Körper erhalten werden.
Allerdings arbeiten in nicht wenigen Fällen bei der Herstellung der photoelektrischen Wandlereinrichtung wie vorstehend beschrieben einige der Sensorzellen nicht normal. Ist beispielsweise eine amorphe Siliziumschicht auf einem Substrat aufzubringen, kommt manchmal Staub usw. auf dem Substrat zu liegen, jedoch ist es schwierig, diesen Staub, usw, vollständig zu beseitigen. Das heißt, wenn während der Herstellung aufgetretene kleinste Teilchen, von der Wand einer Dünnfilmaufbringungsausrüstung fallender Abfall, usw. auf dem Substrat zu liegen kommt, ist die vollständige Beseitigung davon schwierig. Demnach können auf einer identischen Ebene liegende Führungsleitungen oder auf verschiedenen Stufen liegende Führungsleitungen kurzgeschlossen sein.
Im Folgenden werden die Ausgangssignale anormaler Sensorzellen, die auf die realisierbaren Kurzschlüsse der Führungsleitungen der Elemente zurückzuführen sind, in Verbindung mit den 4 und 5 beschrieben. 4 zeigt einen Fall, in dem sich der Transistor T11 in einem Zustand befindet, in dem seine Source-Elektrode und Drain-Elektrode kurzgeschlossen sind. Dieser Zustand ergibt sich aus einer Situation, in der die Resistlackmuster zur Bildung der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode durch kleinsten Abfall oder dergleichen verbunden wurden. 5 zeigt ein Zeitablaufdiagramm der Arbeitsweise der Einrichtung in einem derartigen Fall.
Üblicher Weise werden die Ausgangsladungen des photoelektrischen Elements S11 während der Bestrahlung des Sensors mit Licht kontinuierlich erzeugt. Die Ladungen werden im Speicherkondensator C11 gespeichert. In dem veranschaulichten Fall aber, in dem die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode kurzgeschlossen sind, verhält sich das photoelektrische Element S11 so, als ob es mit der Signalführungsleitung SIG durch "EIN"-schalten des Transistors T11 verbunden wäre. Demnach wird die Menge der in dem Speicherkondensator C11 zu speichernden Ladungen ungefähr 1/3 eines üblichen Werts. Wird das Ausgangssignal des photoelektrischen Elements S11 (das in 5 mit v1 bezeichnet ist) abgerufen, ist es demnach um ungefähr 1/3 verglichen mit dem Ausgangssignal des üblichen Betriebs verringert, wie aus 5 ersichtlich ist.
Werden dagegen die Ausgangssignale der photoelektrischen Elemente S21 und S31 (die in 5 jeweils mit v4 und v7 bezeichnet sind) abgerufen, ist für jeden von ihnen ungefähr 1/3 des üblichen Werts hinzugefügt. Infolgedessen erhöhen sich die Ausgangssignale v4 und v7 auf ungefähr 4/3 verglichen mit dem Ausgangssignal des üblichen Betriebs, wie es aus 5 ersichtlich ist.
Im Folgenden wird die Arbeitsweise der Einrichtung in einem Fall beschrieben, in dem die Source-Elektrode und die Gate-Elektrode des Transistors T22 kurzgeschlossen sind, wie es in 4 veranschaulicht ist. Kleinster Abfall oder dergleichen resultiert manchmal in einem Kurzschluss zwischen der Source-Elektrode und der Gate-Elektrode wie im vorstehend beschriebenen Fall des Transistors T11.
In diesem Fall verhält sich der Transistor T22, als ob die Signalführungsleitung SIG und die Steuerführungsleitung g2 zusammen geschlossen wären. Die Steuerführungsleitung g2 wird in dem Moment, in dem die Ausgangssignale des photoelektrischen Elements S12 und der Elemente S22 und S32 (die jeweils in 5 mit v2, v5 und v8 bezeichnet sind) abgerufen werden, auf einem Potenzial (im Allgemeinen 0 V bis 5 V) im Fall des "AUS"- Schaltens der Transistoren T gehalten. Demnach verringern sich die Ausgangssignale der photoelektrischen Elemente S12, S22 und S32 (die jeweiligen Ausgangssignale v2, v5 und v8) auf einen viel kleineren Wert verglichen mit dem Ausgangssignal des üblichen Betriebs, wie es aus 5 ersichtlich ist.
Im Fall defekter Sensorzellen wie vorstehend beschrieben muss die Anzahl fehlerhafter Ausgangssignale soweit als möglich verringert werden. Es ist daher allgemein üblich, dass die Signalführungsleitungen SIG, die mit den defekten Sensorzellen verbunden sind, mittels Laserbestrahlung teilweise verdampft werden, um sie zu trennen.
Eine derartige Gegenmaßnahme wird anhand 6 beschrieben. Diese Figur veranschaulicht den Zustand, in dem die Signalführungsleitungen SIG, die mit der defekten Sensorzelle 11 (hier enthält die "Sensorzelle 11" die Elemente S11, C11 und T11, und diese Terminologie gilt auch für die folgende Beschreibung) und der Sensorzelle 22 in 4 verbunden sind, durch Laserbestrahlung zum Trennen teilweise verdampft sind.
Rechteckige Abschnitte gestrichelter Linien, die zwischen den Signalführungsleitungen SIG und den jeweiligen Transistoren T11 und T22 der Sensorzellen 11 und 22 gezeigt sind, stellen diejenigen Abschnitte der Signalführungsleitungen SIG dar, die mit den defekten Sensorzellen verbunden sind, die durch die Laserbestrahlung zum Trennen verdampft wurden. Im Übrigen sind die weiteren Abschnitte der Sensorzellen 11 und 22 die gleichen wie in 4, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
In 7A ist eine schematische Draufsicht der Sensorzelle 11 und der individuellen Führungsleitungen gezeigt. Eine schematische Schnittdarstellung entlang der Punkt-Strich-Linie 7B-7B in 7A ist in 7B gezeigt. Beispiele des Betriebs der photoelektrischen Wandlereinrichtung in dem Fall, in dem die defekten Sensorzellen 11 und 22 der Behandlung oder Reparatur in den 7A und 7B unterzogen wurden, werden anhand eines in 8 gezeigten Zeitablaufdiagramms beschrieben. In den 7A und 7B ist der Transistor T11 in dem Zustand gezeigt, in dem die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode kurzgeschlossen sind. Wie vorstehend ist ein rechteckiger Teil einer gestrichelten Linie in 7A der Teil der Signalführungsleitung SIG, der durch Laserbestrahlung zum Trennen verdampft wurde.
7B zeigt die Schnittstruktur eines Abschnitts, wo die Signalführungsleitung SIG getrennt wurde. Wie aus der Figur ersichtlich wurden nicht nur der Teil der Signalführungsleitung SIG, sondern auch die neutralisierende Siliziumnitridschicht SiN, die der Signalführungsleitung SIG überlagert ist, und der Gate-Isolierfilm 2, die i-Schicht 3 und die n-Schicht 4, die der Signalführungsleitung SIG unterlagert sind, durch die Laserbestrahlung teilweise verdampft.
Selbst wenn die Signalführungsleitung SIG, die mit der defekten Sensorzelle 11 verbunden ist, zum Trennen durch die Laserbestrahlung verdampft wurde, zeigt das Ausgangssignal v1 des photoelektrischen Elements S11 nicht den Wert im üblichen Betrieb. Es wird aber verhindert, dass das Ausgangssignal v1 des photoelektrischen Elements S11 durch einen Kriechverlust überlagert wird. Demnach ergeben sich die Ausgangssignale v4 und v7 der jeweiligen photoelektrischen Elemente S21 und S31 wie in 8 gezeigt.
Gleichermaßen wurde die mit der defekten Sensorzelle 22 verbundene Signalführungsleitung SIG zum Trennen durch die Laserbestrahlung verdampft. Selbst wenn die mit der defekten Sensorzelle 22 verbundene Signalführungsleitung SIG zum Trennen durch die Laserbestrahlung verdampft wurde, zeigt das Ausgangssignal v5 des photoelektrischen Elements 22 nicht den Wert im üblichen Betrieb.
Allerdings wird verhindert, dass das Gate-Leitungssignal des Transistors T22 der Sensorzelle 22 mit einem Kriechverlust überlagert wird, gleichermaßen wie bei der Sensorzelle 11. Demnach ergeben sich die Ausgangssignale v2 und v8 der jeweiligen photoelektrischen Elemente S12 und S32 wie in 8 gezeigt.
Daher ändern sich die Ausgangssignale Vout in 5 in die Ausgangssignale Vout in 8 auf die vorstehend beschriebene Weise, wo die Signalführungsleitungen SIG, die mit den defekten Sensorzellen verbunden sind, zum getrennt Werden durch die Laserbestrahlung verdampft sind. Insbesondere wurden die in 8 gezeigten Ausgangssignale Vout verbessert, so dass sie, abgesehen von den Ausgangssignalen v1 und v5 der jeweiligen defekten Sensorzellen 11 und 22, normal sind.
Nichts desto weniger wird die Abschwächung des Röntgenstrahleneinflusses auf den menschlichen Körper, wenn auch geringfügig, von der photoelektrischen Wandlereinrichtung gefordert, die die photoelektrischen Elemente in zwei Dimensionen für das Einlesen der tatsächlichen Größe, beispielsweise der Röntgenbildgebungsvorrichtung, aufweist. Daten sollen auch mit größerer Genauigkeit erhalten werden.
Zum Erfüllen dieser Anforderungen wurde im Allgemeinen ein Hilfsmittel angewendet, bei dem die Fläche jedes photoelektrischen Elements vergrößert ist. Da Halbleitermuster aber sehr dicht ausgebildet sind, sind mit Sensorzellen verbundene Signalführungsleitungen in der Größe verringert. Demnach ist es schwierig, wie vorstehend beschrieben, die mit den defekten Sensorzellen verbundenen Signalführungsleitungen teilweise zum Trennen durch die Laserbestrahlung wegzudampfen bzw. zu verdampfen.
Aus den Druckschriften JP02118523 und JP09146116 sind verschiedene Verfahren zum Beseitigen eines vollständigen defekten Bildelements durch Ätzen und eines defekten Transistors durch Laserbestrahlung bekannt. Allerdings betreffen diese Druckschriften ein Matrixfeld einer aktiven Flüssigkristallanzeige, und daher geht es nicht wie in der vorliegenden Erfindung um das Problem der Bildelementdichte.
Insbesondere im Fall der Herstellung der photoelektrischen Wandlereinrichtung mit hohem S/N-(Signal-zu-Rausch)Verhältnis oder hoher Auflösung werden die mit den Sensorzellen verbundenen Signalführungsleitungen teilweise für die photoelektrischen Elemente verwendet, und sie sind auch in der Größe reduziert oder entfernt. Daher ist es manchmal unmöglich, die mit den defekten Sensorzellen verbundenen Signalführungsleitungen zum Trennen durch die Laserbestrahlung teilweise zu verdampfen. Demnach ist es manchmal unmöglich, die Ausgangssignale der Sensorzellen abgesehen von den defekten auf die üblichen Werte zu bringen.
Die Erfindung soll eine photoelektrische Wandlereinrichtung mit hohem S/N-Verhältnis bzw. hoher Auflösung, bei der die Ausgangssigrale der Sensorzellen außer defekten Zellen auf normale Werte gebracht werden können, um Daten höherer Präzision zu erhalten, ein Verfahren zur Herstellung der photoelektrischen Wandlereinrichtung, sowie ein Röntgenbildgebungssystem bereitstellen, das die photoelektrische Wandlereinrichtung enthält.
Ein Verfahren zur Herstellung einer photoelektrischen Wandlereinrichtung, eine photoelektrische Wandlereinrichtung und ein Röntgenbildgebungssystem sind in den beigefügten Patentansprüchen definiert.
Bei dem in Anspruch 1 definierten Verfahren werden defekte Schaltelemente durch Laserbestrahlung beseitigt. Demnach kann eine zuverlässige Behandlung oder Reparatur trotz der geringen Größe jeder Sensorzelle ausgeführt werden. Da auch jedes defekte Schaltelement selbst entfernt wird, kann ein gewünschter Abschnitt mit hoher Zuverlässigkeit elektrisch herausgeschnitten werden.
Desweiteren kann verhindert werden, dass ein fehlerhaftes Ausgangssignal, das einer defekten Zelle zuzuschreiben ist, andere Zellen beeinflusst, wodurch ein präziseres Ausgangssignal erhalten wird.
Es zeigen:
1 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels der gesamten Schaltung, die in einer photoelektrischen Wandlereinrichtung enthalten ist,
2A und 2B jeweils eine schematische Draufsicht und eine schematische Schnittansicht von Beispielen der Komponenten, die in der photoelektrischen Wandlereinrichtung enthalten sind,
3 ein Zeitablaufdiagramm eines Beispiels des Betriebs der photoelektrischen Wandlereinrichtung,
4 eine Schaltungsdarstellung der gesamten Schaltung zur Beschreibung von Beispielen defekter Elemente, die manchmal in der in 1 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung enthalten sind,
5 ein Zeitablaufdiagramm von Beispielen des Betriebs der in 4 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung,
6 eine Schaltungsdarstellung der gesamten Schaltung zur Beschreibung eines Beispiels im Fall, dass Verdrahtungsabschnitte in der in 4 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung verdampft wurden,
7A und 7B jeweils eine schematische Draufsicht und eine schematische Schnittansicht von Beispielen der Komponenten, die in der in 6 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung enthalten sind,
8 ein Zeitablaufdiagramm von Beispielen des Betriebs der in 6 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung,
9 eine Schaltungsdarstellung eines Beispiels der gesamten Schaltung einer photoelektrischen Wandlereinrichtung,
10A und 10B jeweils eine schematische Draufsicht und eine schematische Schnittansicht von Beispielen der Komponenten der in 9 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung, wobei Figuren 10C und 10D jeweils eine schematische Draufsicht und eine schematische Schnittansicht des reparierten Zustands der photoelektrischen Wandlereinrichtung zeigen,
11 und 12 jeweils schematische Draufsichten eines Beispiels der Bauteile der in 9 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung,
13A und 13B jeweils eine schematische Draufsicht und eine schematische Schnittansicht eines Beispiels des photoelektrischen Wandlerabschnitts einer Röntgenbildgebungsvorrichtung, die die in 9 gezeigte photoelektrische Wandlereinrichtung enthält, und
14 eine schematische Architekturdarstellung zur Beschreibung eines Beispiels eines Röntgendiagnosesystems, das die in 9 gezeigte photoelektrische Wandlereinrichtung enthält.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. 9 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm der gesamten Schaltung eines Beispiels einer photoelektrischen Wandlereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Gemäß 9 umfasst jede Sensorzelle ein photoelektrisches Element S, einen Kondensator C und einen Transistor (beispielsweise einen Dünnfilmtransistor) T. In der photoelektrischen Wandlereinrichtung sind die insgesamt neun (3 × 3) Sensorzellen in drei Blöcke jeweiliger Spalten unterteilt. Das heißt, ein Block umfasst drei Sensorzellen. In der Figur bezeichnen die Symbole S11 bis S33 die photoelektrischen Elemente S. Die untere Elektrodenseite jedes photoelektrischen Elements S ist durch den Buchstaben G bezeichnet, während deren obere Elektrodenseite mit dem Buchstaben D bezeichnet ist. Außerdem bezeichnen die Symbole C11 bis C33 die Kondensatoren zur Speicherung und die Symbole T11 bis T33 die Transistoren zur Übertragung von Daten.
Ferner umfasst die photoelektrische Wandlereinrichtung ein Schieberegister (SR1), das die Transistoren T "EIN"/"AUS"- schaltet, Steuerführungsleitungen 11, durch die aus dem Schieberegister (SR1) 10 ausgegebene Steuersignale den Transistoren T zugeführt werden, Signalführungsleitungen (SIG) 12, auf denen in den Kondensatoren C gespeicherte elektrische Signale abgerufen werden, und eine integrierte Erfassungsschaltung (IC) 13, die ein Schieberegister (SR2) 14 zum Abrufen der elektrischen Signale und einen Verstärker (Amp) 15 zur Verstärkung und Zuführung einer Ausgangsspannung Vout aufweist.
Das Symbol Vs bezeichnet eine Energiequelle (beziehungsweise eine Versorgungsspannung) 16 zum Auslesen eines umgewandelten Ladungssignals, und das Symbol Vg eine Energiequelle (beziehungsweise Versorgungsspannung) 17 zur Auffrischung. Diese Energiequellen Vs und Vg sind jeweils mit den G-Elektroden aller photoelektrischen Elemente S11 bis S33 über einen Schalter (SWs) 19 und einen Schalter (SWg) 20 verbunden. Der Schalter (SWs) 19 ist mit einer Auffrischungssteuerschaltung (RF) 21 über einen Umrichter verbunden, während der Schalter (SWg) 20 mit dieser direkt verbunden ist. Im Übrigen sind Abschnitte mit denselben Funktionen wie in den 1, 4 und 6 mit denselben Symbolen bezeichnet, und auf ihre wiederholte Beschreibung wird verzichtet.
Im Folgenden wird der Betrieb der photoelektrischen Wandlereinrichtung dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Das Ausgangssignal des elektrischen Signals, das in dem photoelektrischen Element S in jeder normal arbeitenden Sensorzelle umgewandelt ist, wird in dem Speicherkondensator C gespeichert. Das gespeicherte Signal wird auf der Signalführungsleitung (SIG) 12 abgerufen, wenn der Transistor T durch das Ausgangssignal vom Schieberegister (SR1) 11 "EIN"- geschaltet wird. Die abgerufenen Ladungen werden in die integrierte Erfassungsschaltung (IC) 13 eingegeben, wenn ein Schalter M (einer von M1 bis M3) durch ein vom Schieberegister (SR2) 14 zugeführtes Steuersignal "EIN"- geschaltet wird.
Das heißt, die aus den Sensorzellen eines Blocks ausgegebenen elektrischen Signale werden gleichzeitig auf einer Signalführungsleitung (SIG) 12 abgerufen, und insgesamt zur integrierten Erfassungsschaltung (IC) 13 durch das Schieberegister (SR2) 14 übertragen. Jedes zu der integrierten Erfassungsschaltung (IC) 13 übertragene elektrische Signal wird als Ausgangsspannung Vout durch den Verstärker (Amp) 15 zugeführt.
Indessen werden die nicht normal arbeitenden Sensorzellen wie nachstehend beschrieben behandelt bzw. repariert. Es wird angenommen, dass der Transistor T11 in der Sensorzelle 11, die nicht normal arbeitet, seine Source-Elektrode und Drain-Elektrode wie in 4 gezeigt kurzgeschlossen hat. Es wird auch angenommen, dass der Transistor T22 in der Sensorzelle 22 seine Source-Elektrode und Gate-Elektrode kurzgeschlossen hat, wie vorstehend beschrieben. In der in 9 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung sind rechteckige Abschnitte gestrichelter Linien, die an den Positionen der jeweiligen Transistoren T11 und T22 der Sensorzellen 11 und 22 vorhanden sind, Schaltungsmusterabschnitte, die durch Laserbestrahlung wie in 6 gezeigt verdampft und entfernt wurden.
Im Folgenden werden die nicht normal arbeitenden Sensorzellen und ihre jeweiligen Führungsleitungen in Verbindung mit den 10A bis 10D beschrieben. 10A zeigt eine schematische Draufsicht der Sensorzelle 11 und der Führungsleitung SIG in der photoelektrischen Wandlereinrichtung mit hohem S/N (Signal-Zu-Rausch)-Verhältnis beziehungsweise hoher Auflösung. 10B zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Punkt-Strich-Linie 10B-10B in 10A. Ferner zeigen die Figuren 10C und 10D jeweils eine schematische Draufsicht und eine schematische Schnittansicht des Zustands, in dem der Transistor T11 in den 10A und 10B durch Laserbestrahlung verdampft und als Element selbst entfernt wurde.
Im Übrigen sind die Abschnitte mit denselben Funktionen wie in den 2A und 2B und 7A und 7B wie vorstehend beschrieben mit denselben Symbolen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet. Auch sind die Komponenten des photoelektrischen Elements S11 in den 10B und 10D dieselben wie vorstehend beschrieben, weshalb auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Der Aufbau jeder Sensorzelle, usw. in diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem jeder vorstehend beschriebenen Sensorzelle, usw. wie nachstehend beschrieben. Aus einem Vergleich der 10A mit der 7A ist ersichtlich, dass sich die Sensorzelle 11 in ihrem Muster dahingehend unterscheidet, dass die Länge der Signalführungsleitung SIG verringert ist, um die Fläche des photoelektrischen Elements S11 zu vergrößern. Dieser Aufbau soll die Herstellung einer photoelektrischen Wandlereinrichtung höherer Empfindlichkeit ermöglichen, um die Belastungsmenge an beispielsweise Röntgenstrahlen zu verringern.
Wie es aus dem Vergleich der 10C mit der 7A ersichtlicht ist, unterscheidet sich die Sensorzelle 11 im Muster dahingehend, dass wie im Vergleich der 10A mit der 7A die Länge der Signalführungsleitung SIG zur Vergrößerung der Fläche des photoelektrischen Elements S11 verringert ist. Ein weiterer Unterschied ist, dass die mit der defekten Sensorzelle 11 verbundene Signalführungsleitung SIG wie im Fall von 7A zum Trennen teilweise verdampft ist, während der Transistor T11 als gesamtes Element im Fall von 10C verdampft und entfernt ist.
Das heißt, die 7A und 7B entsprechen der Situation, in der die mit den defekten Sensorzellen 11 und 12 in 4 verbundenen Signalführungsleitungen SIG durch die Laserbestrahlung teilweise zum Trennen verdampft sind. Dagegen entsprechen die 10C und 10D der Situation, in der die in den defekten Sensorzellen 11 und 22 enthaltenen Transistoren T, die bei diesem Ausführungsbeispiel betrachtet werden, durch die Laserbestrahlung zum elektrischen Trennen verdampft sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können die mit den defekten Sensorzellen verbundenen Signalführungsleitungen SIG aus dem vorstehend genannten Grund nicht durch die Laserbestrahlung zum Trennen verdampft werden. Daher werden die defekten Transistoren T durch die Laserbestrahlung verdampft, wodurch die defekten Sensorzellen von den Signalführungsleitungen SIG getrennt werden. So kann bewirkt werden, dass die Ausgangssignale der Sensorzellen, bis auf die defekten, normale Werte haben.
Das heißt, in der in 9 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung wurden der Transistor T11 der Sensorzelle 11 und der Transistor T22 der Sensorzelle 22 durch die Laserbestrahlung vollständig verdampft und entfernt, und diese Sensorzellen und die Signalführungsleitungen SIG wurden getrennt. Konkret heißt das, dass der Transistor T11 entfernt wurde, wie es am besten in 10D gezeigt ist.
10D zeigt die Schnittansicht eines Abschnitts, in dem der Transistor T11 getrennt wurde. Wie es aus der Figur ersichtlich ist, wurden nicht nur der gesamte Transistor T11, sondern auch die neutralisierende Siliziumnitridschicht SiN und die Gate-Isolierschicht 2, die i-Schicht 3, die n-Schicht 4 unter der Signalführungsleitung SIG durch die Laserbestrahlung teilweise verdampft.
Selbst wenn der Transistor T11, der mit der nicht normal arbeitenden Sensorzelle 11 verbunden ist, durch die Laserbestrahlung zum Trennen verdampft wurde, zeigt das Ausgangssignal v1 des photoelektrischen Elements S11 nicht den Wert des üblichen Betriebs. Es wird aber verhindert, dass das Ausgangssignal v1 des photoelektrischen Elements S11 mit einem Kriechverlust überlagert ist.
Demnach ergeben sich die Ausgangssignale v4 und v7 der jeweiligen photoelektrischen Elemente S21 und S31 wie in 8 gezeigt.
Gleichermaßen wurde der defekte Transistor T22 der Sensorzelle 22 durch die Laserbestrahlung zum Trennen verdampft. Hier wurden die neutralisierende Siliziumnitridschicht SiN und der Gate-Isolierfilm 2, die i-Schicht 3 und die n-Schicht 4 unter der Signalführungsleitung SIG durch die Laserbestrahlung teilweise verdampft. Selbst wenn die defekte Sensorzelle 22 durch die Laserbestrahlung zum Trennen verdampft wurde, zeigt das Ausgangssignal v5 des photoelektrischen Elements S22 nicht den Wert im üblichen Betrieb.
Allerdings wird verhindert, dass das Gate-Leitungssignal des Transistors T22 der Sensorzelle 22 mit einem Kriechverlust überlagert ist, ähnlich wie der Effekt im Fall, in dem die Sensorzelle 11 behandelt ist. Demnach ergeben sich die Ausgangssignale v2 und v8 der jeweiligen photoelektrischen Elemente S12 und S32 wie in 8 gezeigt.
Wenn die Behandlung nicht ausgeführt wird, werden die Amplituden der Ausgangssignale der Sensorzellen, abgesehen von den Ausgangssignalen v1 und v5 der jeweiligen photoelektrischen Elemente S11 und S22 streng genommen größer als die Amplituden der in 5 gezeigten Ausgangssignale. Der Grund dafür besteht darin, dass die photoelektrischen Element S der photoelektrischen Wandlereinrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel eine größere Fläche als die photoelektrischen Elemente S der in 1 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung haben.
Im Folgenden werden Beispiele der Bauteile einer photoelektrischen Wandlereinrichtung mit 2000 × 2000 Sensorzellen in Verbindung mit den 11 und 12 beschrieben. Diese Figuren sind Draufsichten, die jeweils die Bauteile der photoelektrischen Wandlereinrichtung mit 2000 × 2000 Sensorzellen zeigen. Im Fall des Aufbaus der 2000 × 2000 Erfassungseinrichtungen kann sich die Anzahl der Komponenten innerhalb eines größeren Rechtecks gestrichelter Linien wie in 9 gezeigt sowohl in der vertikalen als auch der horizontalen Richtung der Figur erhöhen. In diesem Fall erhöhen sich die Steuerführungsleitungen g allerdings auf 2000 Leitungen, die aus g1 bis g2000 bestehen. Auch die Signalführungsleitungen SIG erhöhen sich auf 2000 Leitungen, die aus sig1 bis sig2000 bestehen.
Ferner müssen das Schieberegister SR1 und die integrierte Erfassungsschaltung IC die 2000 Leitungen steuern und verarbeiten, was ihren Umfang vergrößert. Wird dies als Element auf einem Chip hergestellt, wird der Chip sehr groß, was nicht gut hinsichtlich des verfügbaren Anteils in der Herstellung, des Preises des Elements, usw. ist.
Daher wird das Schieberegister (SR1) 10 so hergestellt, dass beispielsweise jeweils 100 Stufen auf einem Chip gebildet werden, wodurch zwanzig Schieberegister (SR1-1 bis SR1-20) konstruiert werden. Auch die integrierte Erfassungsschaltung (IC) 13 wird so hergestellt, dass jeweils 100 Verarbeitungsschaltungen auf einem Chip gebildet werden, wodurch zwanzig integrierte Erfassungsschaltungen (IC1 bis IC20) gebildet werden.
In dem Beispiel in 11 sind zwanzig Chips (SR1-1 bis SR1-20) auf der linken Seite (L) der photoelektrischen Wandlereinrichtung gepackt, und zwanzig Chips (IC1 bis IC20) sind auf der unteren Seite (D) gepackt. Die Steuerführungsleitungen g und Signalführungsleitungen SIG mit einer Anzahl von 100 pro Chip sind mit den entsprechenden Chips durch Drahtbonden verbunden. In 11 entspricht ein rechteckiger Teil gestrichelter Linien dem größeren Rechteck in 9, das durch die gestrichelten Linien angegeben ist. Im Übrigen sind die abgehenden Verbindungen der Chips, insgesamt vierzig, in der Zeichnung weggelassen. Auch die Komponenten der Einrichtung, wie SWg, WSs, Vg, Vs und RF sind in der Darstellung nicht vorhanden.
Zwanzig Ausgangssignale (Vout) werden von den integrierten Erfassungsschaltungen IC1 bis IC20 erhalten. Sie können über Schalter, usw. seriell ausgegeben werden, oder sie können für eine parallele Verarbeitung direkt zugeführt werden.
Andererseits sind in dem Beispiel in 12 zehn Chips (SR1-1 bis SR1-10) auf der linken Seite (L) der photoelektrischen Wandlereinrichtung gepackt, zehn Chips (SR1-11 bis SR1-20) auf der rechten Seite (R), zehn Chips (IC1 bis IC10) auf der oberen Seite (U) und zehn Chips (IC11 bis IC20) auf der unteren Seite (D).
In diesem Aufbau sind 1000 Führungsleitungen jeweils auf die obere, untere, linke und rechte Seite (U, D, L und R) verteilt. Daher verringert sich die Dichte der Führungsleitungen an jeder Seite. Auch verringert sich die Dichte der Drahtstücke zum Drahtbonden an jeder Seite. Daher verbessert sich der verfügbare Anteil der Artikel der photoelektrischen Wandlereinrichtung. Die Steuerführungsleitungen g1, g3, g5, ..., g1999 sind auf die linke Seite (L) verteilt, während g2, g4, g6, ..., g2000 auf die rechte Seite (R) verteilt sind. Das heißt, die ungeradzahligen Steuerführungsleitungen sind auf die linke Seite (L) verteilt, und die geradzahligen Steuerführungsleitungen auf die rechte Seite (R). Mit dieser Verteilung sind die Führungsleitungen bzw. Drahtleitungen herausgeführt und liegen an gleichmäßigen Intervallen. Daher sind die Führungsleitungen nicht konzentriert, und der verfügbare Anteil wird erhöht. Die Führungsleitungen auf der oberen Seite (U) und unteren Seite (D) sind gleichermaßen verteilt.
Jedes Beispiel der in den 11 und 12 gezeigten photoelektrischen Wandlereinrichtung kann durch Bilden der Schaltung des gestrichelten Linienabschnitts auf einem Substrat und danach Befestigen der Chips auf dem Substrat gut hergestellt werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die photoelektrische Wandlereinrichtung großer Fläche und hoher Leistung durch einen einfachen Herstellungsvorgang hergestellt werden. Das heißt, da die Elemente der photoelektrischen Wandlereinrichtung unter Verwendung der üblichen Filme oder Schichten gleichzeitig gebildet werden, ist die Anzahl von Schritten des Herstellungsvorgangs gering. Aufgrund des einfachen Herstellungsvorgangs können die Artikel der Einrichtung mit hohem verfügbaren Anteil hergestellt werden. Daher wird die Erzeugung der photoelektrischen Wandlereinrichtung großer Fläche und mit hoher Leistung bei geringen Kosten ermöglicht. Der Kondensator C und das photoelektrische Element S können in der identischen Sensorzelle gebildet werden, und die Anzahl der Elemente kann substanziell auf die Hälfte verringert werden, so dass der verfügbare Anteil noch gesteigert werden kann.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
Im Folgendem wird dieses Ausführungsbeispiel hinsichtlich eines Falls beschrieben, in dem eine photoelektrische Wandlereinrichtung bei einer Röntgenbildgebungsvorrichtung angewendet wird.
Die 13A und 13B zeigen jeweils eine schematische Draufsicht und eine schematische Schnittansicht der Röntgenbildgebungsvorrichtung, die die im Ausführungsbeispiel 1 beschriebene photoelektrische Wandlereinrichtung enthält. Die Röntgenbildgebungsvorrichtung ist wie nachstehend beschrieben aufgebaut. Eine Vielzahl photoelektrischer Elemente und Transistoren sind in einem a-Si-Sensorsubstrat 6011 gebildet. Flexible Platinen 6010, in denen das Schieberegister SR1 und die integrierte Erfassungsschaltung IC gepackt sind, sind mit dem Substrat 6011 verbunden.
Die Seiten der flexiblen Platinen 6010 gegenüber dem Substrat 6011 sind mit Platinen PCB1 und PCB2 verbunden. Eine Vielzahl von a-Si-Sensorsubstraten 6011 wie vorstehend angeführt sind mit einer Grundplatte 6012 über Bonden verbunden. Die Grundplatte 6012 zum Aufbauen der photoelektrischen Wandlereinrichtung großer Größe ist mit einer Bleiplatte 6013 zum Schützen von Speichereinrichtungen 6014 in einer Verarbeitungsschaltung 6018 vor Röntgenstrahlen unterlegt.
Ein Leuchtstoff 6030, beispielsweise CsI (Cäsiumiodid) zum Umwandeln der Röntgenstrahlen in sichtbare Strahlung oder nicht ist auf dem a-Si-Sensorsubstrat 6011 durch Beschichten oder Kleben aufgebracht. Die Röntgenstrahlen werden unter Verwendung der photoelektrischen Wandlereinrichtung erfasst, die unter Bezugnahme auf 9 beschrieben ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung vollständig in einem Gehäuse 60120 aus Karbonfaser aufgenommen, wie es in 13B gezeigt ist.
14 zeigt ein Beispiel der Anwendung der photoelektrischen Wandlereinrichtung der Erfindung bei einem Röntgendiagnosesystem.
Durch eine Röntgenröhre 6050 erzeugte Röntgenstrahlen 6060 werden durch die Brust 6062 eines Patienten oder Subjekts 6061 geschickt und treten in eine photoelektrische Wandlervorrichtung 6040 mit einem Leuchtstoffschirm ein. Informationen über das Innere des Körpers des Patienten 6061 sind in den eingetretenen Röntgenstrahlen enthalten. Der Leuchtstoff phosphoresziert entsprechend dem Eintritt der Röntgenstrahlen, und die resultierende Phosphoreszenz wird photoelektrisch zum Erhalten elektrischer Informationen gewandelt. Die elektrischen Informationen werden digitalisiert und danach durch eine Bildverarbeitungseinrichtung 6070 in ein Bild verarbeitet, das auf einer Anzeigeeinrichtung 6080 betrachtet werden kann, die in einem Steuerraum bzw. Kontrollraum installiert ist.
Ferner können die Bildinformationen zu einem entfernten Ort durch eine Übertragungs-(Kommunikations-)Einrichtung wie eine Telefonleitung 6090 gesendet werden. In einem Arztraum oder dergleichen an einem vom Röntgenraum oder Steuerraum separaten Ort können die gesendeten Informationen auf einer Anzeigeeinrichtung 6081 angezeigt oder in einer Sicherungseinrichtung wie einer optischen Platte gesichert und gespeichert werden. Dementsprechend ist es möglich, das System für eine Diagnose durch einen Arzt an dem entfernten Ort zu verwenden. Desweiteren können die gesendeten Informationen auf einem Film 6110 durch eine Filmverarbeitungseinrichtung 6100 aufgezeichnet werden.
Somit können defekte Transistoren mit einer erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlereinrichtung durch Laserbestrahlung verdampft werden. Das heißt, ungeachtet der Sensorzellenmuster können defekte Sensorzellen und Signalleitungen leicht getrennt werden. Demnach kann bewirkt werden, dass die Ausgangssignale der Sensorzellen, außer den defekten, übliche Werte haben. Daher ist es möglich, die photoelektrische Wandlereinrichtung mit hohem S/N-Verhältnis bzw. hoher Auflösung herzustellen.
Die Sensorzellen können als Sensorzellen der photoelektrischen Wandlereinrichtung großer Fläche angewendet werden. Somit kann die photoelektrische Wandlereinrichtung großer Fläche und hoher Leistung mit hohem verfügbaren Anteil durch einen einfachen Herstellungsvorgang hergestellt werden.
Ferner kann ein Faksimilegerät oder eine Röntgenbildgebungsvorrichtung großer Fläche, hoher Funktionalität und verbesserter Eigenschaften mit geringeren Kosten durch die Verwendung der photoelektrischen Wandlereinrichtung mit den vorstehend angeführten exzellenten Merkmalen bereitgestellt werden.

Claims

Vedarfahren zur Herstellung einer photoelektrischen Wandlereinrichtung mit einer Vielzahl zweidimensional angeordneter Sensorzellen mit photoelektrischen Elementen (S11–S33) und Schaltelementen (T11–T33), elektrischen Steuerleitungen (g1–g3), die mit den Schaltelementen (T11–T33) elektrisch verbunden sind, um ein Steuersignal an die Schaltelemente (T11–T33) anzulegen, und elektrischen Signalleitungen (SIG), die mit den Schaltelementen (T11–T33) elektrisch verbunden sind, um an den photoelektrischen Elementen (S11–S33) erzeugte Ladungen zu übertragen, mit einem Vorbereitungsschritt zum Bereitstellen der Sensorzellen mit den photoelektrischen Elementen (S11–S33) und den Schaltelementen (T11–T33), wobei die photoelektrischen Elemente (S11–S33) mit den elektrischen Steuerleitungen (g1–g3) und mit den elektrischen Signalleitungen (SIG) über die Schaltelemente (T11–T33) elektrisch verbunden sind, und einem Bedampfungsschritt durch Laserbestrahlung, wobei diejenigen der Schaltelemente (T11–T33), die nicht normal arbeiten, entfernt werden, indem bei diesen eine Laserbestrahlung durchgeführt wird, um die elektrischen Verbindungen zwischen den jeweiligen photoelektrischen Elementen (S11-S33) und den elektrischen Steuerleitungen (g1–g3) und den elektrischen Signalleitungen (SIG) zu trennen.
Photoelektrische Wandlereinrichtung mit einer Vielzahl zweidimensional angeordneter Sensorzellen jeweils mit einem photoelektrischen Element (S11–S33) und einem Schaltelement (T11–T33), elektrischen Steuerleitungen (g1–g3), die mit den Schaltelementen (T11–T33) zum Anlegen eines Steuersignals an die Schaltelemente (T11–T33) elektrisch verbunden sind, und elektrischen Signalleitungen (SIG), die mit den Schaltelementen (T11–T33) zum Übertragen von an den photoelektrischen Elementen (S11–S33) erzeugten Ladungen elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Sensorzellen sich in einem Zustand befindet, dass ihr Schaltelement (T11) entfernt wurde, und deren photoelektrisches Element (S11) von der entsprechenden elektrischen Signalleitung (SIG) und von der entsprechenden elektrischen Steuerleitung (g1) getrennt ist.
Photoelektrische Wandlereinrichtung nach Anspruch 2, wobei die photoelektrischen Elemente (S11–S33) eine photoelektrische Wandler-Halbleiterschicht (3) zur Erzeugung erster und zweiter Träger entgegengesetzter Polarität aus eingetretenem Signallicht, eine untere Elektrode (1, G), die mit Spannungsquellen (Vg, Vs) verbunden ist, um die photoelektrischen Elemente (S11–S33) mit Ladungen zu beaufschlagen, und eine obere Elektrode (4, D) umfassen, die mit den Schaltelementen (T11–T33) verbunden ist.
Photoelektrische Wandlereinrichtung nach Anspruch 3, ferner mit einer ersten Spannungsquelle (Vs) zur Speicherung der ersten Träger in der photoelektrischen Wandler-Halbleiterschicht (3) und zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die photoelektrischen Elemente (S11–S33) zum Übertragen der zweiten Träger zu den Schaltelementen (T11–T33), einer zweiten Spannungsquelle (Vg) zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die photoelektrischen Elemente (S11–S33) zum Übertragen der ersten Träger von der photoelektrischen Wandler-Halbleiterschicht (3) zu den Schaltelementen (T11–T33) und einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen sowohl der in der photoelektrischen Wandler-Halbleiterschicht (3) gespeicherten ersten Träger als auch der zu den Schaltelementen (T11–T33) übertragenen zweiten Träger.
Photoelektrische Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die photoelektrischen Elemente (S11–S33) und die Schaltelemente (T11–T33) auf einem isolierenden Substrat vorgesehen sind.
Photoelektrische Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei jedes Schaltelement (T11–T33) ein Dünnschichttransistor ist.
Photoelektrische Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die photoelektrischen Elemente (S11–S33) und die Schaltelemente (T11–T33) aus amorphem Silizium sind.
Röntgenbildgebungssystem mit einem Leuchtstoff (6030) zum Umwandeln eingegebener Röntgenstrahlen (6060) in Licht, einer photoelektrischen Wandlereinrichtung (6011, 6040) nach einem der Ansprüche 2 bis 7 zum Umwandeln des Lichts in ein elektrisches Signal, einer Signalverarbeitungseinrichtung (6070) zum Verarbeiten eines von der photoelektrischen Wandlereinrichtung zugeführten Signals, einer Aufzeichnungseinrichtung (6100) zum Aufzeichnen eines von der Signalverarbeitungseinrichtung zugeführten Signals, einer Anzeigeeinrichtung (6080) zum Anzeigen eines von der Signalverarbeitungseinrichtung zugeführten Signals, und einer Sendeeinrichtung (6090) zum Senden eines von der Signalverarbeitungseinrichtung zugeführten Signals.
Röntgenbildgebungssystem nach Anspruch 8, ferner mit einer Röntgenquelle (6050) zur Erzeugung der Röntgenstrahlen.