JP2001102602A

JP2001102602A - アレイ型検出装置、およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001102602A
Application number: JP27854699A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Sato; 敏幸佐藤; Satoshi Tokuda; 敏徳田; Toshinori Yoshimuta; 利典吉牟田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-13
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: JP4092825B2

Abstract

(57)【要約】【課題】素子間の感度のバラツキが小さく、しかも感度
や応答性が良好でリーク電流が少ないアレイ型検出装置
を提供する。【解決手段】この発明の２次元アレイ型検出装置の場
合、放射線感応性の半導体多結晶膜６では個別電極８の
側に粒径が小さい小粒径多結晶域６ｂが形成され、共通
電極４の側に粒径が大きい大粒径多結晶域６ａが形成さ
れている。小粒径多結晶域６ｂの場合、膜の表面形状が
平坦であるので個別電極８の形成は容易であり、また個
別電極８のサイズに比べ粒径が十分に小さいので素子間
の感度のバラツキが少ない。大粒径多結晶域６ａの場
合、単結晶に近い膜質であるので、検出感度は良好であ
り、小粒径多結晶域に比べ粒界が少なくて、キャリアが
速やかに移動できて応答性がよく、又バイアス電圧に対
する絶縁抵抗が十分なので、リーク電流が少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、放射線または光
を直接にキャリア（電子−正孔対）に変換する半導体多
結晶膜を有する直接変換タイプのアレイ型検出装置、お
よびその製造方法に係り、特に半導体多結晶膜の構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療用あるいは工業用において、
放射線（例えばＸ線など）を検出するための２次元アレ
イ型検出装置が知られている。図７に示すように、従来
の２次元アレイ型検出装置５１の場合、多数個の検出素
子５１ａが２次元アレイ配列に対応して縦横に整列配置
されているとともに、検出対象の放射線によって検出素
子５１ａに生成したキャリアの蓄積・読み出し用の素子
（図示省略）が検出素子５１ａの２次元アレイ配列に対
応する配列で設けられていて、素子別に収集された生成
キャリアが電気信号として読み出されるという構成とな
っている。

【０００３】放射線検出用の２次元アレイ型検出装置５
１として、検出対象の放射線に感応してキャリアを生成
する半導体膜としてアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜
が用いられている装置がある。この装置は、検出対象の
放射線を直接キャリアに変換する直接変換タイプであ
る。しかしながら、ａ−Ｓｅ膜は放射線に対する吸収能
力が低く、キャリア輸送特性が劣るので、十分な感度を
得るためには１ｍｍ以上の厚い膜と１０Ｖ／μｍを越え
る高電界が必要である。

【０００４】一方、放射線検出用の２次元アレイ型検出
装置５１として、ａ−Ｓｅ膜の代わりにＣｄＴｅ系半導
体多結晶膜を用いる装置がある。ＣｄＴｅ系半導体多結
晶膜は、アモルファス半導体膜と比べると感度が良好で
ある。また、このＣｄＴｅ系半導体多結晶膜は、放射線
だけでなく、光にも感応するので光検出装置の構成も可
能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体多結晶膜を用いた２次元アレイ型検出装置でも、
膜質によって検出特性が大きく変わるという難点があ
る。具体的には、素子間の感度のバラツキが大きかった
り、電極形成が困難であったり、或いは、感度や応答性
が不足したり、リーク電流が大きかったりするのであ
る。

【０００６】この発明は、上記の事情に鑑み、各種性能
が揃って良好なものとなっているアレイ型検出装置、お
よびその製造方法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明に係るアレイ型検出装置は、共通電
極と、検出素子アレイ配列に対応して形成された個別電
極との間に、検出対象の放射線または光に感応してキャ
リアを生成する半導体多結晶膜が設けられている検出基
板を備えたアレイ型検出装置において、前記半導体多結
晶膜では個別電極の側に粒径が小さい小粒径多結晶域が
形成されているとともに、小粒径多結晶域からみて共通
電極の側に粒径が大きい大粒径多結晶域が形成されてい
る。

【０００８】また請求項２の発明は、請求項１に記載の
アレイ型検出装置において、半導体多結晶膜は厚み方向
に粒径が連続的に変化している。

【０００９】さらに、請求項３の発明に係るアレイ型検
出装置の製造方法は、請求項１または２に記載のアレイ
型検出装置の製造方法であって、検出対象の放射線また
は光に感応してキャリアを生成する半導体多結晶膜の形
成工程において、成膜温度を高くして粒径が大きい大粒
径多結晶域を形成する高温成膜過程と、成膜温度を低く
して粒径が小さい小粒径多結晶域を形成する低温成膜過
程を備えている。

【００１０】また、請求項４の発明は、請求項３に記載
のアレイ型検出装置の製造方法において、半導体多結晶
膜の形成工程での成膜温度を連続的に変化させるように
する。

【００１１】〔作用〕次に、この発明における作用を説
明する。この発明のアレイ型検出装置の場合、共通電極
と検出素子アレイ配列の個別電極との間に形成された半
導体多結晶膜に放射線（または光）が入射すると、半導
体多結晶膜の内にキャリアが生成するとともに、生成キ
ャリアはキャリア収集電極である個別電極へ素子別に収
集される。

【００１２】この発明のアレイ型検出装置の場合、放射
線または光に感応する半導体多結晶膜では個別電極の側
に粒径が小さい小粒径多結晶域が形成されている。小粒
径多結晶域の場合、膜の表面形状が平坦であるので、個
別電極の形成は容易である上に、個別電極のサイズに比
べ十分に粒径が小さくて粒径の不揃いの影響が出難くな
るので素子間の感度のバラツキが少なくなる。また、こ
の発明のアレイ型検出装置の場合、放射線または光に感
応する半導体多結晶膜では小粒径多結晶域から見て共通
電極の側に粒径が大きい大粒径多結晶域が形成されてい
る。この大粒径多結晶域の場合、単結晶に近い膜質であ
って検出感度は良好である上、小粒径多結晶域に比べ粒
界が少なくて、キャリアが速やかに移動できるので応答
性が良好であるとともに、バイアス電圧に対する絶縁抵
抗が十分であるので、リーク電流が少ない。すなわち、
この発明のアレイ型検出装置の場合、半導体多結晶膜に
粒径が小さい小粒径多結晶域と粒径が大きい大粒径多結
晶域を適当な位置に配することにより、各種性能を揃っ
て良好なものとしているのである。

【００１３】また、請求項２の発明のアレイ型検出装置
の場合、半導体多結晶膜は厚み方向に粒径が連続的に変
化しており、キャアリの進行方向に粒径の段差がなく
て、キャリアがスムースに移動できることから、応答性
あるいは感度等がより良好となる。また、膜中の応力を
緩和できるので、基板のそり、膜のクラック等のない信
頼性の高い膜が得られる。

【００１４】なお、半導体多結晶膜が放射線ないし光に
対する吸収能力の高いＣｄＴｅ系半導体である場合は、
感度が十分である。また、半導体多結晶膜が放射線ない
し光に対する吸収能力の高いＣｄＺｎＴｅ系半導体であ
る場合、漏れ電流が小さい。

【００１５】また、請求項３の発明のアレイ型検出装置
の製造方法の場合、成膜温度の調整により、粒径が小さ
い小粒径多結晶域と粒径が大きい大粒径多結晶域が適当
な位置に配された半導体多結晶膜を有する請求項１また
は２に記載のアレイ型検出装置を得ることができる。

【００１６】また、請求項４の発明のアレイ型検出装置
の製造方法の場合、成膜温度を連続的に変化させること
により、厚み方向に粒径が連続的に変化している半導体
多結晶膜を有するアレイ型検出装置を得ることができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】続いて、この発明の一実施例を図
面を参照しながら説明する。図１は実施例に係る２次元
アレイ型検出装置の検出基板の構成を示す断面図、図２
は実施例の２次元アレイ型検出装置の等価回路を示す電
気回路図、図３は実施例装置における検出・読み出しの
両基板の合体状況を示す概略正面図、図４は実施例装置
の検出素子１個当たりの構成を示す断面図である。

【００１８】実施例の２次元アレイ型検出装置では、図
３に示すように、放射線（または光）を検出する検出基
板（センサマトリックス基板）１と、生成キャリアの蓄
積・読み出しを行う読み出し基板（アクティブマトリッ
クス基板）２とが厚み方向に接合合体されており、検出
基板１においては入射した検出対象の放射線によってキ
ャリアが直接変換方式で生成されるとともに、読み出し
基板２により素子別に収集された生成キャリアが各素子
毎に蓄積されて電気信号として読み出されるよう構成さ
れている。以下、実施例装置の各部の構成をより具体的
に説明する。

【００１９】検出基板１は、無色透明のガラス基板（支
持基板）３の表面（図１では下面）に形成されたバイア
ス電圧印加用の共通電極４と、共通電極４の表面側（図
１では下面側）に形成された電子阻止用半導体膜５と、
検出対象の放射線（例えばＸ線）に感応してキャリアを
生成する半導体多結晶膜６と、この半導体多結晶膜６の
表面（図１では下面）に２次元検出素子アレイ配列に対
応して区画形成されて正孔阻止用半導体膜７と、各正孔
阻止用半導体膜７の表面（図１では下面）にそれぞれ形
成されたキャリア収集用の個別電極（画素電極）８が順
に積層形成されており、実施例の装置の場合、検出対象
の放射線はガラス基板３の共通電極非形成側（図１では
上面側）から入射する構成となっている。なお、共通電
極４に負のバイアス電圧が印加されるものとする。

【００２０】したがって、検出基板１では、図１および
図２に示すように、共通電極４と電子阻止用半導体膜５
と半導体多結晶膜６の各一部と正孔阻止用半導体膜７と
個別電極（画素電極）８とによって１個分の検出素子１
ａが構成されていることになる。

【００２１】共通電極４や個別電極８は、例えばＩＴＯ
（インジウム錫酸化物）や、ＡｕあるいはＰｔなどの導
電材料からなる。電子阻止用半導体膜５としては、ｐ型
ＣｄＺｎＴｅ膜やヘテロ接合を形成するＺｎＴｅ膜、又
はＺｎＳｅ膜などが挙げられる。正孔阻止用半導体膜７
としては、ｎ型ＣｄＳ膜、ＩｎをドープしたＣｄＺｎＴ
ｅ膜などが挙げられる。

【００２２】そして、実施例の場合、半導体多結晶膜６
が、共通電極４の側に形成された粒径が大きい大粒径多
結晶域６ａと、個別電極８の側に形成された粒径が小さ
い小粒径多結晶域６ｂとの積層膜構成となっている。大
粒径多結晶域６ａの場合、厚みは例えば２００μｍ前
後、（平均）粒子径は例えば１０〜２０μｍ程度であ
り、小粒径多結晶域６ｂの場合、厚みは例えば１００μ
ｍ前後、（平均）粒子径は例えば３〜５μｍ程度であ
る。したがって、半導体多結晶膜６の全体の厚みは３０
０μｍ前後である。

【００２３】大粒径多結晶域６ａと小粒径多結晶域６ｂ
からなる半導体多結晶膜６は、昇華法、スパッタリン
グ、ＣＶＤ、化学堆積法などの成膜方法により形成する
ことができる。特に半導体多結晶膜６がＣｄＴｅあるい
はＣｄ_X（Ｚｎ）_1-XＴｅなどの放射線に対する吸収能
力が高い膜の場合、放射線の検出感度は良好なものとな
る。なお、Ｃｄ_X（Ｚｎ）_1-XＴｅの場合、ｘは、通
常、０．０５〜０．２程度の範囲である。

【００２４】一方、読み出し基板２には、図２に示すよ
うに、全検出素子１ａの各々に対して電荷蓄積用（容
量）の素子としてのコンデンサ１０と読み出し用の素子
としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１が各１個ずつ
設けられている。なお、コンデンサ９は各検出素子１ａ
における共通・個別の両電極４，８間の等価容量（寄生
容量）である。なお、図２では、説明の便宜上、縦３×
横３の（画素）マトリックス構成で合計９個分のマトリ
ックス構成が示されているだけであるが、実施例の場
合、普通、検出基板１においては、必要画素数に応じて
縦１０００〜２０００×横１０００〜２０００程度のマ
トリックス構成で検出素子１ａが２次元アレイ配列され
ており、また読み出し基板２においても、画素数と同じ
数のコンデンサ１０および薄膜トランジスタ１１が、同
様のマトリックス構成で２次元アレイ配列されている。

【００２５】読み出し基板２におけるコンデンサ１０お
よび薄膜トランジスタ１１の具体的構成は、図４に示す
通りである。すなわち、絶縁性支持基板（回路基板）１
２の表面に形成されたコンデンサ１０の接地側電極１０
ａと薄膜トランジスタ１１のゲート電極１１ａの上に絶
縁膜１３を介してコンデンサ１０の接続側電極１０ｂと
薄膜トランジスタ１１のソース電極１１ｂおよびドレイ
ン電極１１ｃが積層形成されているのに加え、最表面側
が保護用の絶縁膜で覆われた状態となっている。また接
続側電極１０ｂとソース電極１１ｂはひとつに繋がって
おり同時形成されている他、コンデンサ１０の容量絶縁
膜および薄膜トランジスタ１１のゲート絶縁膜の両方を
構成している絶縁膜１３としては、例えばプラズマＳｉ
Ｎ膜が用いられる。この読み出し基板２は液晶表示用ア
クティブマトリックス基板の作製に用いられるような薄
膜形成技術や微細加工技術を用いて製造される。

【００２６】また、個別電極８とコンデンサ１０の接続
側電極１０ｂを位置合わせした状態で両基板１，２を銀
粒子等の導電性粒子を含み厚み方向にのみ導電性を有す
る異方導電性フィルム（ＡＣＦ）を間にして加熱・加圧
接着して貼り合わせることで両基板１，２が機械的に合
体されていると同時に、個別電極８と接続側電極１０ｂ
が介在導体部１４によって電気的に接続されている。な
お、異方導電性フィルムの代わりに、異方導電性ペース
ト（ＡＣＰ）、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）を用
いてもよい。

【００２７】さらに、読み出し基板２には、読み出し駆
動用回路としてのプリアンプ（電荷−電圧変換器）群１
５およびマルチプレクサ１６とゲートドライバ１７が設
けられている。これら読み出し駆動用回路はシリコン半
導体等のＩＣ（集積回路）が用いられる。プリアンプ群
１５は、列が同一の薄膜トランジスタ１１のドレイン電
極を結ぶ縦（Ｙ）方向の読出し配線（読み出しアドレス
線）１８に接続されており、ゲートドライバ１７は行が
同一の薄膜トランジスタ１１のゲート電極を結ぶ横
（Ｘ）方向の読出し配線（ゲートアドレス線）１９に接
続されている。なお、プリアンプ群１５の内では、１本
の読出し配線１８に対してプリアンプが１個それぞれ接
続されている。また、各読み出し駆動用回路は異方導電
性フィルム（ＡＣＦ）等を介して読出し配線１８，１９
に接続されている。このように、読み出し基板２にあっ
ては、読み出し駆動用回路も一体的に設置されて一段と
集積化が図られた構成となっている。しかし、読み出し
駆動用回路の全部または一部が別体設置である構成でも
かまわない。

【００２８】続いて、以上の構成を有する実施例の２次
元アレイ型検出装置による放射線の検出動作を説明す
る。実施例装置の場合、共通電極４には負（マイナス）
のバイアス電圧が印加される。検出対象の放射線がガラ
ス基板３の上側から半導体多結晶膜６に入射するのに伴
って半導体多結晶膜６ではキャリアが生成する。次の読
み出しタイミングが来るまでは薄膜トランジスタ１１が
オフ（遮断）となっているので、生成キャリアはコンデ
ンサ１０に電荷として蓄積され続ける。

【００２９】読み出し基板２の場合、マルチプレクサ１
６およびゲートドライバ１７へ信号読み出し用の走査信
号が送り込まれることになる。各検出素子１ａの特定
は、Ｘ方向・Ｙ方向の配列に沿って各検出素子１ａに順
番に割り付けられているアドレス（例えば０〜１０２
３）に基づいて行われるので、取り出し用の走査信号
は、それぞれＸ方向アドレスまたはＹ方向アドレスを指
定する信号となる。

【００３０】Ｙ方向の走査信号に従ってゲートドライバ
１７からＹ方向の読出し配線１９に読み出し用の電圧が
印加されるのに伴い、各検出素子１ａが行単位で選択さ
れる。そして、Ｘ方向の走査信号に従ってマルチプレク
サ１６が切替えられることにより、選択された行・列に
合致する検出素子（画素）１ａに対応する薄膜トランジ
スタ１１がオン（導通）となると同時にコンデンサ１０
に蓄積された電荷が、プリアンプ群１５およびマルチプ
レクサ１６を順に経由して電気信号（画素信号）として
読み出される。読み出された画素信号は、適当な画像処
理が施された後、ＣＲＴや液晶あるいはＰＤＰ等の表示
装置に送られて２次元画像として表示される。

【００３１】実施例の装置の場合、半導体多結晶膜６で
は個別電極８の側に粒径が小さい小粒径多結晶域６ｂが
形成されている。小粒径多結晶域６ｂの場合、膜の表面
形状が平坦であるので、個別電極８の形成は容易である
上に、個別電極８のサイズに比べ粒径が十分に小さくて
粒径の不揃いの影響が出難くなるので素子間の感度のバ
ラツキが少ない。また、実施例装置の場合、半導体多結
晶膜６の共通電極４の側に粒径が大きい大粒径多結晶域
６ａが形成されている。この大粒径多結晶域６ａの場
合、単結晶に近い膜質であって検出感度は良好であるの
に加え、小粒径多結晶域６ｂに比べて粒界が少なくて、
キャリアが速やかに移動できるので応答性がよいととも
に、バイアス電圧に対する絶縁抵抗が十分であるので、
リーク電流も少ない。

【００３２】続いて、実施例の２次元アレイ型検出装置
を製造する方法の一例を、本願発明の特徴である半導体
多結晶膜６の成膜を中心に説明する。先ず無色透明のガ
ラス基板（支持基板）３の表面に、スパッタリング・蒸
着等により共通電極４および電子阻止用半導体膜５を積
層形成する。なお、支持基板としては検出対象の放射線
の吸収の少ない基板が好ましい。

【００３３】次に、半導体多結晶膜６として近接昇華法
によりＣｄＴｅを積層形成する。近接昇華法による成膜
の場合、図５に示すように、真空ポンプ３１により室内
が排気されて減圧雰囲気になるとともに、流路３２から
キャリアガスが室内に供給される蒸着チャンバー３０の
内に、半導体多結晶膜６用の原材料である板状のＣｄＴ
ｅ焼結体３３と、共通電極４および電子阻止用半導体膜
５が積層形成されたガラス基板３を面同士が対面するよ
うにして設置する。板状のＣｄＴｅ焼結体３３は、下部
サセプタ３４に置かれ、その上にスペーサ３５を介して
ガラス基板３が蒸着面を下に向けて置かれることにな
る。

【００３４】そして、上下のヒータ３６，３７によりＣ
ｄＴｅ焼結体３３を加熱すると、ＣｄＴｅ焼結体３３は
液体を経ないで直に気体になる（昇華する）とともに、
ガラス基板３の表面に付着して半導体多結晶膜６を形成
する。なお、ＣｄＴｅは特に昇華し易くて近接昇華法に
よる成膜に対する適性が高い。

【００３５】実施例の場合、半導体多結晶膜６を形成す
る際、成膜温度を高くして粒径が大きい大粒径多結晶域
６ａを電子阻止用半導体膜５に積層形成する高温成膜過
程を先に行い、次に成膜温度を低くして粒径が小さい小
粒径多結晶域６ｂを積層形成する低温成膜過程を行う。

【００３６】高温成膜過程では、６５０〜７００℃の範
囲の高い成膜温度で膜付けを行うので、ガラス基板３の
電子阻止用半導体膜５の上に大粒径多結晶域６ａが積層
形成される。低温成膜過程では、６００〜６５０℃の範
囲の低い成膜温度で膜付けを行うので、大粒径多結晶域
６ａの上に小粒径多結晶域６ｂが積層形成される。すな
わち、近接昇華法の場合、主として成膜温度のコントロ
ールにより半導体多結晶膜６における（多結晶の）粒径
の調整が可能であることから、大粒径多結晶域６ａと小
粒径多結晶域６ｂが積層された半導体多結晶膜６を容易
に形成することができる。

【００３７】ついで、ガラス基板３の表面の半導体多結
晶膜６の上にスパッタリング・蒸着等により、正孔阻止
用半導体膜用の半導体膜を積層した後、パターンニング
することにより、正孔阻止用半導体膜７を形成する。そ
の後、引き続きスパッタリング・蒸着等により、個別電
極用の金属膜を積層した後、パターンニングすることに
より、個別電極８を形成して検出基板１を得る。そし
て、さらに得られた検出基板１と別途作製の読み出し基
板２とを異方導電性フィルムを用いて接合合体すれば、
２次元アレイ型検出装置が完成する。

【００３８】この発明は、上記実施の形態に限られるこ
とはなく、下記のように変形実施することができる。

【００３９】（１）実施例では、半導体多結晶膜６が大
粒径多結晶域６ａおよび小粒径多結晶域６ｂの積層構成
であったが、半導体多結晶膜６は厚み方向に粒径が連続
的に変化している構成のものが変形例として挙げられ
る。この変形例の場合、半導体多結晶膜６にはキャリア
の進行方向に粒径の段差がなくて、キャリアがスムース
に移動することができるので、応答性あるいは感度等が
より良好となる。また、膜中の応力を緩和できるので、
基板のそり、膜のクラック等のない信頼性の高い膜が得
られる。変形例の検出基板における放射線感応性の半導
体多結晶膜を形成するには、例えば、上記の近接昇華法
を用いた成膜工程において、成膜温度を連続的に変化さ
せるようにすればよい。

【００４０】（２）実施例では、半導体多結晶膜６が大
粒径多結晶域６ａおよび小粒径多結晶膜６ｂがＣｄＴｅ
系半導体またはＣｄＺｎＴｅ系半導体からなる半導体多
結晶膜であったが、この発明の放射線に感応する半導体
多結晶膜は、ＣｄＴｅ系半導体またはＣｄＺｎＴｅ系半
導体以外の半導体材料からなるものであってもよい。

【００４１】（３）実施例の場合、共通電極４の側には
半導体多結晶膜６の大粒径多結晶域６ａが存在する構成
であったが、図６に示すように、共通電極４の側でも個
別電極８の側と同様、半導体多結晶膜６の小粒径多結晶
域６ｂが存在していて、大粒径多結晶域６ａは二つの小
粒径多結晶域６ｂに挟まれて存在する構成のものが、変
形例として挙げられる。この変形例の場合、共通電極４
に対する半導体多結晶膜６の接合性の向上等が期待でき
る。

【００４２】（４）この発明の検出対象の放射線として
Ｘ線が例示されていたが、この発明が検出対象とする放
射線は、Ｘ線に限らず例えばガンマー線であってもよ
い。

【００４３】（５）この発明の装置は、放射線の他に光
（例えば可視光や紫外線または赤外線）が検出対象であ
ってもよい。また、実施例装置は、放射線と光の両方を
検出することが可能であったが、この発明の装置は放射
線と光の一方だけを検出する構成であってもよい。

【００４４】（６）実施例は２次元アレイ型検出装置で
あったが、この発明は検出素子が１列に並ぶだけの１次
元アレイ型の構成であってもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上に詳述したように、請求項１の発明
のアレイ型検出装置によれば、放射線または光に感応す
る半導体多結晶膜は個別電極の側に粒径が小さい小粒径
多結晶域が形成されているとともに、小粒径多結晶域か
ら見て共通電極の側に粒径が大きい大粒径多結晶域が形
成されてなる構成を備えていて、小粒径多結晶域の場合
は、膜の表面形状が平坦であるので、個別電極の形成は
容易である上、個別電極のサイズに比べ粒径が十分に小
さくて粒径の不揃いの影響が出難くなるので素子間の感
度のバラツキが少なくなるのに加え、大粒径多結晶域の
場合は、単結晶に近い膜質であるので検出感度は良好と
なり、また小粒径多結晶域に比べ粒界が少なくてキャリ
アが速やかに移動できるので応答性がよいとともに、バ
イアス電圧に対する絶縁抵抗が十分であるので、リーク
電流が少ない。すなわち、請求項１の発明のアレイ型検
出装置の場合、半導体多結晶膜に小粒径多結晶域と大粒
径多結晶域を適当な位置に配することによって、各種性
能が揃って良好なものとなっているのである。

【００４６】また、請求項２の発明のアレイ型検出装置
によれば、半導体多結晶膜は厚み方向に粒径が連続的に
変化しており、キャリアの進行方向に粒径の段差がない
構成であるので、キャリアがスムースに移動することが
できる結果、応答性あるいは感度等がより良好となる。

【００４７】なお、半導体多結晶膜が放射線ないし光に
対する吸収能力の高いＣｄＴｅ系半導体である場合、感
度が十分である。また、半導体多結晶膜がバンドギャッ
プのより大きいＣｄＺｎＴｅ系半導体である場合、漏れ
電流が低減できる。

【００４８】さらに、請求項３の発明のアレイ型検出装
置の製造方法によれば、成膜温度を調整する程度のこと
により、粒径が小さい小粒径多結晶域と粒径が大きい大
粒径多結晶域が適当な位置に配された半導体多結晶膜を
有するアレイ型検出装置を容易に得ることができる。

【００４９】また、請求項４の発明のアレイ型検出装置
の製造方法によれば、半導体多結晶膜の形成工程での成
膜温度を連続的に変化させる構成であるので、半導体多
結晶膜は厚み方向に粒径が連続的に変化しているアレイ
型検出装置を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の２次元アレイ型検出装置の検出基板の
構成を示す断面図である。

【図２】実施例装置の等価回路を示す電気回路図であ
る。

【図３】実施例装置での検出・読み出しの両基板の合体
状況を示す概略正面図である。

【図４】実施例の装置の検出素子の１個分の構成を示す
断面図である。

【図５】実施例の装置の検出基板に半導体多結晶膜を近
接昇華法により成膜する時の様子を示す模式図である。

【図６】変形例の検出基板の構成を示す断面図である。

【図７】従来の２次元アレイ型検出装置における検出素
子アレイ配列を示す平面図である。

【符号の説明】

１ …検出基板１ａ …検出素子２ …読み出し基板４ …共通電極６ …半導体多結晶膜６ａ …大粒径多結晶域６ｂ …小粒径多結晶域８ …個別電極１０ …コンデンサ１１ …薄膜トランジスタ

フロントページの続き (72)発明者吉牟田利典京都市中京区西ノ京桑原町１番地株式会社島津製作所内Ｆターム(参考） 5F088 BA01 BA02 BB03 BB07 CB05 CB18 EA04 LA03 LA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通電極と、検出素子アレイ配列に対応し
て形成された個別電極との間に、検出対象の放射線また
は光に感応してキャリアを生成する半導体多結晶膜が設
けられている検出基板を備えたアレイ型検出装置におい
て、前記半導体多結晶膜では個別電極の側に粒径が小さ
い小粒径多結晶域が形成されているとともに、小粒径多
結晶域からみて共通電極の側に粒径が大きい大粒径多結
晶域が形成されていることを特徴とするアレイ型検出装
置。
【請求項２】請求項１に記載のアレイ型検出装置におい
て、半導体多結晶膜は厚み方向に粒径が連続的に変化し
ているアレイ型検出装置。
【請求項３】請求項１または２に記載のアレイ型検出装
置の製造方法であって、検出対象の放射線または光に感
応してキャリアを生成する半導体多結晶膜の形成工程に
おいて、成膜温度を高くして粒径が大きい大粒径多結晶
域を形成する高温成膜過程と、成膜温度を低くして粒径
が小さい小粒径多結晶域を形成する低温成膜過程を備え
ていることを特徴とするアレイ型検出装置の製造方法。
【請求項４】請求項３に記載のアレイ型検出装置の製造
方法において、半導体多結晶膜の形成工程での成膜温度
を連続的に変化させるようにするアレイ型検出装置の製
造方法。