JP2003031786A

JP2003031786A - 光検出装置および放射線検出装置

Info

Publication number: JP2003031786A
Application number: JP2001212299A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Okada; 岡田　　聡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】基板上に形成されたキャパシタ部１５０やＴ
ＦＴ部１６０の静電気破壊を防止する光検出装置および
放射線検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】入射光または入射の放射線を電気信号に
変換し、蓄積するキャパシタ部１５０と、電気信号を外
部に読み出すためのＴＦＴ部１６０とが、基板１０１上
に形成される光検出装置または放射線検出装置におい
て、基板１０１をアモルファスカーボンとしたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光検出装置および
放射線検出装置に関し、特に、医療用診断、非破壊検査
等に使用される放射線検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レントゲン撮影におけるフィルム
レス化の流れの中、種々のＸ線エリアセンサーが発表さ
れており、その方式もダイレクト方式（Ｘ線を直接電気
信号に変換して読み取るタイプ）とインダイレクト方式
（Ｘ線を一旦可視光に変換して可視光を電気信号に変換
して読み取るタイプ）の２つに大別される。

【０００３】図１６は、インダイレクト方式の代表的な
Ｘ線エリアセンサーの断面図を示す。図１６において、
１５０はアモルファスシリコンを用いたＭＩＳ型フォト
センサー部、１６０はＴＦＴスイッチ部である。１００
１はガラスからなる基板、１０３はクロム等よりなる下
電極層、１０４は窒化膜等よりなるゲート絶縁膜、１０
５はアモルファスシリコン等よりなる活性層、１０６は
マイクロクリスタルシリコン等よりなるオーミックコン
タクト層、１０７はアルミ等よりなる上電極層、１０８
は窒化シリコン等よりなる保護層、１０９は沃化セシウ
ム（ＣｓＩ：Ｔｌ）等からなる蛍光体層、１１０はアル
ミ等からなる反射層である。また裏面側に示した１０１
１は遮光層である。

【０００４】図１６の矢印方向から入射したＸ線は反射
膜１１０を透過し、沃化セシウム１０９で吸収される。
Ｘ線を吸収した沃化セシウム１０９はバルク中で可視光
を全方向に発光する。発光した光をフォトセンサー部１
５０で電気信号に変換し、ＴＦＴ部１６０でスイッチン
グして読み出す。

【０００５】これを等価回路にしたものが、図１７であ
る。図１７において、１２０１は活性層１０５によって
形成されるキャパシタ部、１２０２はゲート絶縁膜１０
４によって形成されるキャパシタ部であり、この１２０
１と１２０２によってＭＩＳ型フォトセンサー部が形成
されている。１２０３はＴＦＴ部で１６０に対応してい
る。

【０００６】また、１２０４はバイアスライン、１２０
５はバイアス用の電源、１２０６はシグナルライン、１
２０７はアンプ、１２０８はゲートライン、１２０９は
シグナル読み出し装置、１２１０はゲートドライブ装置
である。

【０００７】ここで、簡単に駆動を説明する。まず、バ
イアス用電源１２０５より一定の電圧を投入し、バイア
スライン１２０４を通して、キャパシタ部１２０１及び
１２０２をリフレッシュしておく。その後、同じくバイ
アス用電源１２０５より違う一定電圧を投入した状態
で、Ｘ線を放射し、可視光をキャパシタ部１２０１に当
てると、その光に相当した量の電子・ホール対（キャリ
ア）が発生する。

【０００８】このキャリアをキャパシタ部１２０１及び
１２０２に蓄積した状態でゲートライン１２０８より一
定電圧を投入すると、ＴＦＴ部１２０３が導通し、相当
の電荷がシグナルライン１２０６に流れる。これをアン
プ１２０７によって増幅し、シグナル読み出し装置１２
０９で信号処理を行うことによって、信号出力を取り出
すことができる。図１７では、３×３のピクセルで表現
したが、この数に限定はない。

【０００９】図１６に示すエリアセンサの製造工程を示
した断面図が、図１８（ａ）から図１８（ｃ）と図１９
（ａ）から図１９（ｃ）である。図１８（ａ）に示すよ
うに、ガラス基板１００１にスパッタ等の方法で下電極
層１０３となるクロム等を蒸着し、パターニングを行
う。次に、図１８（ｂ）に示すように、ＣＶＤ等によっ
てゲート絶縁層１０４、活性層１０５、オーミックコン
タクト層１０６を連続して蒸着した後、上電極層１０７
と下電極層１０３との間を導通するためのコンタクトホ
ールを形成する。次に、図１８（ｃ）に示すように、ス
パッタ等の方法で、上電極層１０７となるアルミ層を蒸
着し、パターニングを行った後、ＴＦＴチャネル部のオ
ーミックコンタクト層を除去する。

【００１０】次に、図１９（ａ）に示すように、ＣＶＤ
等の方法によって保護層１０８となる窒化シリコンを蒸
着する。次に、図１９（ｂ）に示すように、抵抗加熱蒸
着等の方法により、蛍光体層１０９となる沃化セシウム
を蒸着した後、スパッタ等の方法により反射層１１０と
なるアルミを蒸着する。最後に、図１９（ｃ）に示すよ
うに、基板の裏面にスピンコート等の方法により、遮光
膜１０１１を塗布する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上で説明したＸ線セ
ンサ等の放射線検出装置では、静電気が発生することが
よくある。特に、製造工程時の、インラインのローラの
回転時や洗浄後のエアナイフ、成膜その他の工程での治
具をリセットするときなど、常時発生しうる。この静電
気が基板上に発生した場合、静電気はキャパシタ部やＴ
ＦＴ部に蓄積され、キャパシタ部やＴＦＴ部を破壊して
しまうことがあった。

【００１２】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、基板上に形成されたキャパシタ部やＴＦＴ部の静
電気破壊を防止する光検出装置および放射線検出装置を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は、入射光を電気信号に変換し、蓄積する
キャパシタ部と、該電気信号を外部に読み出すためのＴ
ＦＴ部とが、基板上に形成される光検出装置において、
前記基板をアモルファスカーボンとしたことを特徴とす
る。

【００１４】また、本発明は、入射の放射線が変換され
て発生したキャリアを蓄積するキャパシタ部と、該発生
したキャリアに相当する電荷を読み出すためのＴＦＴ部
とが、基板上に形成される放射線検出装置において、前
記基板をアモルファスカーボンとしたことを特徴とす
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】（実施形態１）図１は実施形態１の１画素
領域における平面図、図２は図１のＡ−Ａ線で切断した
断面図を示す。図１および図２において、１０１はアモ
ルファスカーボンからなる基板、１５０はＭＩＳ型フォ
トセンサー部、１６０はＴＦＴスイッチ部を示す。

【００１７】また、１０２は低誘電率の層間絶縁膜、１
０３はクロム等よりなる下電極、１０４は窒化膜等より
なるゲート絶縁膜、１０５はアモルファスシリコン等よ
りなる活性層、１０６はマイクロクリスタルシリコン等
よりなるオーミックコンタクト層、１０７はアルミ等よ
りなる上電極層、１０８は窒化シリコン等よりなる保護
層、１０９は沃化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）等からなる
蛍光体層、１１０はアルミ等からなる反射層である。

【００１８】図２の矢印方向から入射したＸ線はアモル
ファスカーボン基板１０１及び各層１０２〜１０８を透
過し、沃化セシウム１０９で吸収される。Ｘ線を吸収し
た沃化セシウム１０９はバルク中で可視光を全方向に発
光する。発光した光をフォトセンサー部１５０で電気信
号に変換し、ＴＦＴ部１６０でスイッチングして読み出
す。

【００１９】これを、等価回路にしたものが、図３であ
る。２０１は活性層１０５によって形成されるキャパシ
タ部、２０２はゲート絶縁膜１０４によって形成される
キャパシタ部であり、この２０１と２０２によってＭＩ
Ｓ型フォトセンサー部が形成されている。２０３はＴＦ
Ｔ部で１６０に対応している。２０４はバイアスライ
ン、２０５はバイアス用の電源、２０６はシグナルライ
ン、２０７はアンプ、２０８はゲートライン、２０９は
シグナル読み出し装置、２１０はゲートドライブ装置で
ある。図３では蛍光体層は示していない。

【００２０】ここで、簡単に駆動を説明する。最初、バ
イアス用電源２０５より一定の電圧を投入し、バイアス
ライン２０４を通して、２０１及び２０２のキャパシタ
部をリフレッシュしておく。その後、同じくバイアス用
電源２０５より違う一定電圧を投入した状態で、Ｘ線を
放射し、可視光がキャパシタ部２０１に当たると、その
光に相当した量の電子・ホール対（キャリア）が発生す
る。

【００２１】このキャリアをキャパシタ部２０１及び２
０２に蓄積した状態でゲートライン２０８より一定電圧
を投入すると、ＴＦＴ部２０３が導通し、相当の電荷が
シグナルライン２０６に流れる。これをアンプ２０７に
よって増幅し、シグナル読み出し装置２０９で信号処理
を行うことによって、信号出力を取り出すことができ
る。図３では、３×３のピクセルで表現したが、この数
に限定はない。

【００２２】本実施形態の製造工程を示した断面図が、
図４（ａ）から図４（ｅ）である。図４（ａ）に示すよ
うに、アモルファスカーボン基板１０１にスパッタ等の
方法で層間絶縁膜１０２と下電極層１０３となるクロム
等とを蒸着し、クロム等の下電極層１０３のパターニン
グを行う。次に、図４（ｂ）に示すように、ＣＶＤ等に
よってゲート絶縁層１０４、活性層１０５、オーミック
コンタクト層１０６を連続して蒸着した後、上電極層１
０７と下電極層１０３との間を導通するためのコンタク
トホールを形成する。

【００２３】次に、図４（ｃ）に示すように、スパッタ
等の方法で、上電極層となるアルミ層１０７を蒸着し、
パターニングを行った後、ＴＦＴチャネル部のオーミッ
クコンタクト層を除去して、素子間分離する。

【００２４】次に、図４（ｄ）に示すように、ＣＶＤ等
の方法によって窒化シリコン等の保護層１０８を蒸着す
る。次に、図４（ｅ）に示すように、抵抗加熱蒸着等の
方法により、沃化セシウム１０９を蒸着した後、スパッ
タ等の方法によりアルミ等の反射層１１０を蒸着する。

【００２５】本実施例では、フォトセンサー部にＭＩＳ
型のものを取り上げたが、この他、ＰＩＮ型フォトダイ
オードを用いてもかまわない。この場合は、ＰＩＮ型ダ
イオードが入射光を電気信号に変換すると同時にキャパ
シターとしても振舞うものである。また、ＴＦＴにはア
モルファスシリコンを用いた逆スタガード型のものを取
り上げたが、この他、材料としてはポリシリコンを用い
てもかまわないし、ＴＦＴ構造タイプとして、スタガー
ド型のものを用いてもかまわない。

【００２６】上記の実施形態では、静電気が発生するこ
とがよくある。特に、製造工程時における、インライン
のローラの回転時や洗浄後のエアナイフ、成膜その他の
工程での治具をリセットするときなど、常時発生しう
る。

【００２７】このとき、基板に高抵抗率のガラスを用い
ている場合、発生した静電気は素子に蓄積されてしま
う。その結果、形成された素子が破壊されてしまうこと
があった。しかし、本実施形態では、抵抗率が４．２Ｅ
−３と低いアモルファスカーボンを基板に用いているた
め、静電気が発生しても電荷は蓄積されにくい。そのた
め、静電気による破壊が少なくなった。

【００２８】また、アモルファスカーボンのＸ線吸収係
数は、６０ＫｅＶのＸ線で０．２５／ｃｍ、３０ＫｅＶ
のＸ線で０．３３７／ｃｍなので、例えば、１ｍｍ厚の
基板を用いた場合のＸ線の透過量は、それぞれ９６．３
％、９５．８％と、高い効率を維持することができる。
そのため、裏面からＸ線を入射しても、Ｘ線の損失を最
小限に抑えることが可能になった。

【００２９】これは、従来は蛍光体側からＸ線を入射さ
せていたため、図１５に示すように蛍光体の膜厚を増や
すと、センサの感度が低下したが、本実施形態では、蛍
光体が形成される面の裏面からＸ線を入射させることが
可能となり、蛍光体１０９の膜厚を増やしてもセンサの
感度の低下を招くことはないことを意味する。すなわ
ち、蛍光体層の膜厚を向上させＸ線の吸収量を向上させ
ることによって、センサの感度を向上させることが可能
となった。図５は本実施形態の蛍光体膜厚とセンサ感度
の関係を示す。

【００３０】また、蛍光体層の発光はＸ線の入射側に近
いほど強いので、Ｘ線を裏面から入射させることが可能
になったことによって、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
ＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）の低下も最小
限に抑えることが可能となった。

【００３１】さらに、アモルファスカーボン基板は透光
性でないので、従来例で設けている遮光層１０１１を省
くことが可能となったため、遮光層塗布工程でうける機
械的衝撃による蛍光体の破壊を招くこともなくなり、遮
光層１０１１形成の手間も省くことも可能になった。

【００３２】（実施形態２）図６は実施形態２の１画素
領域における平面図、図７は図６のＢ−Ｂ線で切断した
断面図を示す。本実施形態では実施形態１と違い、変換
層として、エレクトロンとホールに変換するものを利用
し、ＴＦＴ部をスタガード型にし、活性層にポリシリコ
ンを用いている。図６および図７において、５５０はポ
リシリコンを用いたスタガード型ＴＦＴ部、５６０はス
トレッジキャパシタ部である。

【００３３】５０１はアモルファスカーボンからなる基
板、５０２は第１の層間絶縁層、５０３はポリシリコン
よりなる活性層、５０４は活性層５０３にイオン注入し
て低抵抗化したドーピング層、５０５はゲート絶縁層、
５０６はクロム等よりなる第１の電極層、５０７は第２
の層間絶縁層、５０８はアルミ等よりなる第２の電極
層、５０９は導電性樹脂、５１０は変換層用の第３の電
極層、５１１はＣｄＴｅ等よりなる変換層、５１２は変
換層用の第４の電極層である。ここで、ストレッジキャ
パシタ部５６０の電極は基板５０１と第２の電極層５０
８により形成されており、基板５０１が全画素共通のグ
ランド電極として機能しているため、専用に電極を引き
回す必要がない。

【００３４】図７の矢印方向から入射したＸ線が第４の
電極層５１２を透過し、変換層５１１で吸収される。Ｘ
線を吸収した変換層５１１ではバルク中でエレクトロン
とホールが発生する。発生したキャリアは導電性樹脂５
０９を介してストレッジキャパシタ部５６０に蓄積さ
れ、ＴＦＴ部５５０でスイッチングして読み出される。
この時、ストレッジキャパシタ部５６０の一方の電極
は、接地されたアモルファスカーボンであるため、スト
レッジキャパシタ形成用に特別な接地用配線を形成する
必要がない。

【００３５】これを、等価回路にしたものが図８であ
る。６０１は、変換層５１１によって形成されるダイオ
ード、６０２は導電性樹脂５０９によって発生する抵抗
成分、６０３はストレッジキャパシタ部５６０、６０４
はＴＦＴ部５５０に対応している。６０５はバイアスラ
イン、６０６はバイアス用の電源、６０７はシグナルラ
イン、６０８はアンプ、６０９はゲートライン、６１０
はシグナル読み出し装置、６１１はゲートドライブ装置
である。

【００３６】ここで、簡単に駆動を説明する。最初、バ
イアス用電源６０６より一定の電圧を投入し、バイアス
ライン６０５を通して、ダイオード６０１に一定の電界
をかけておく。その状態で、Ｘ線を放射し、ダイオード
６０１にＸ線が放射されると、その量に相当した電子・
ホール対（キャリア）が発生する。このキャリアをスト
レッジキャパシタ部６０３に蓄積した状態でゲートライ
ン６０９より一定電圧を投入すると、ＴＦＴ部６０４が
導通し、相当の電荷がシグナルライン６０７に流れる。
これをアンプ６０８によって増幅し、読み出し装置６１
０で信号処理を行うことによって、信号出力を取り出す
ことができる。図８では、３×３のピクセルで表現した
が、この数に限定はない。

【００３７】図９（ａ）から図９（ｃ）と図１０（ａ）
から図１０（ｄ）は本実施形態の製造工程を示した断面
図である。図９（ａ）に示すように、アモルファスカー
ボン基板５０１にＣＶＤ等の方法で第１の層間絶縁膜５
０２を形成し、ストレッジキャパシタ部が形成される箇
所を除去した後、同じくＣＶＤ等の方法でシリコンより
成る活性層５０３を蒸着、パターニングを行う。つい
で、活性層５０３の形成の際、エキシマレーザーアニー
ルによって活性層５０３をポリシリコン化するが、この
際、アモルファスカーボンは耐熱温度が高い（１０００
℃以上）ゆえ、アニールを行うことによって生じる温度
上昇による不具合をおこすことがない。

【００３８】次に、図９（ｂ）に示すように、再びＣＶ
Ｄ等によってゲート絶縁層５０５を形成した後、スパッ
タ等の方法でクロム等を積層後、第１の電極層５０６を
パターニング形成する。次に、図９（ｃ）に示すよう
に、第１の電極層５０６をセルフアラインにして活性層
５０３にイオンを注入してドーピング層５０４を形成す
る。この時もイオンの活性化を高温にして行うが、先の
ポリシリコンの形成時と同じく、温度上昇による不具合
を発生することがない。

【００３９】次に、図１０（ａ）に示すように、ＣＶＤ
等の方法により、第２の層間絶縁膜５０７を形成した
後、ドーピング層５０４との接合を取るためのコンタク
トホールを形成する。次に、図１０（ｂ）に示すよう
に、スパッタ等の方法によりアルミ等からなる第２の電
極層５０８を形成する。次に、図１０（ｃ）に示すよう
に、スクリーン印刷等の方法によって導電性樹脂５０９
をパターン形成する。次に、図１０（ｄ）に示すよう
に、あらかじめ作成された５１０〜５１２からなる波長
変換体をバンプ形成する。

【００４０】本実施例では、変換層としてII-VI族半導
体のＣｄＴｅを取り上げたが、これ以外にＺｎＴｅ、Ｚ
ｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳなどのII-VI族半導
体やＧａＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＰなどのIII-Ｖ族半導
体、更にはＧａＳｅなどのIII-VI半導体を用いることが
可能である。更には、これらに不純物をドーピングした
半導体を用いることも可能である。また、ＴＦＴにはポ
リシリコンを用いたスタガード型を取り上げたが、実施
形態１と同様アモルファスシリコンを用いてもかまわな
いし、逆スタガード型を用いてもかまわない。

【００４１】本実施形態によれば、実施形態１と同様
に、抵抗率が４．２Ｅ−３と低いアモルファスカーボン
を基板に用いたことによって、アモルファスカーボンが
発生した静電気を効率よく逃がすので、静電気破壊を防
止することが可能になる。

【００４２】また、アモルファスカーボンは耐熱温度が
高い（１０００℃以上）ゆえ、素子形成に際しての高温
プロセスを導入でき、ポリシリコンプロセスを導入する
ことも可能となる。

【００４３】更には、アモルファスカーボンは抵抗率が
低いため、固定電位（例えばグランド）用の配線の引き
回しを行うことなく、本実施形態で示したようにストレ
ッジキャパシタの片側電極など、必要な場所で固定電位
を得ることが可能となる。

【００４４】（実施形態３）図１１は実施形態３の１画
素領域における平面図、図１２は図１１のＣ−Ｃ線で切
断した断面図を示す。本実施形態では実施形態１、２と
違い、変換層として、エレクトロンとホールに変換する
ものを素子上に直接蒸着するものとし、ＴＦＴ部を逆ス
タガード型にし、活性層８０５にポリシリコンを用いて
いる。８６０はストレッジキャパシタ部、８５０はＴＦ
Ｔスイッチ部である。

【００４５】図１１および図１２において、８０１はア
モルファスカーボンからなる基板、８０２は低誘電率の
層間絶縁膜、８０３はクロム等よりなる下電極、８０４
は窒化膜等よりなるゲート絶縁膜、８０５はポリシリコ
ン等よりなる活性層、８０６はマイクロクリスタルシリ
コン等よりなるオーミックコンタクト層、８０７はアル
ミ等よりなる上電極層、８０８は窒化シリコン等よりな
る保護層、８０９はＰｂＩ₂等からなる変換層、８１０
はバイアス用の第３の電極層である。ここで、ストレッ
ジキャパシタ部８６０の電極は基板８０１とオーミック
コンタクト層８０６により形成されており、基板８０１
が全画素共通のグランド電極として機能しているため、
専用に電極を引き回す必要がない。

【００４６】図１２の矢印方向から入射したＸ線は第３
の電極層８１０を透過し、変換層８０９に吸収される。
Ｘ線を吸収した変換層ＰｂＩ₂８０９ではバルク中でエ
レクトロンとホールが発生する。発生したキャリアはス
トレッジキャパシタ部８６０に蓄積され、ＴＦＴ部８６
０でスイッチングして読み出される。この時、実施形態
２と同様、ストレッジキャパシタ部８６０の電極の一方
は、接地されたアモルファスカーボンであるため、スト
レッジキャパシタ形成用に特別な接地用配線を引き回す
必要がない。

【００４７】これを、等価回路にしたものが図１３であ
る。９０１は、変換層８０９によって形成されるダイオ
ード、９０３はストレッジキャパシタ部８６０、９０４
はＴＦＴ部８５０に対応している。９０５はバイアスラ
イン、９０６はバイアス用の電源、９０７はシグナルラ
イン、９０８はアンプ、９０９はゲートライン、９１０
はシグナル読み出し装置、９１１はゲートドライブ装置
である。本実施形態の駆動は、基本的に実施形態２と同
じであるため、説明は省略する。図１３では、３×３の
ピクセルで表現したが、この数に限定はない。

【００４８】本実施形態の製造工程を示した図が、図１
４（ａ）から図１４（ｅ）である。まず、図１４（ａ）
に示すように、アモルファスカーボン基板８０１にＣＶ
Ｄ等の方法で層間絶縁膜８０２を形成し、ストレッジキ
ャパシタ部が形成される箇所を除去した後、スパッタ等
の方法でクロム等から成るゲート電極８０３を蒸着、パ
ターニングを行う。次に、図１４（ｂ）に示すように、
ＣＶＤ等の方法により、ゲート絶縁膜８０４と活性層８
０５を連続で形成する。

【００４９】ポリシリコン形成の際、エキシマレーザー
アニールによって活性層をポリシリコン化するが、この
際、アモルファスカーボンの耐熱温度が高い（１０００
℃以上）ゆえ、アニールを行うことによって生じる温度
上昇による不具合をおこすことがない。次に、図１４
（ｃ）に示すように、ＣＶＤ等の方法によって、マイク
ロクリスタルシリコン等のオーミックコンタクト層８０
６を形成し、続いてスパッタ等の方法によってアルミ等
の上電極層８０７を形成、パターニングした後、ＴＦＴ
チャネル部のオーミックコンタクト層８０６と上電極層
８０７を除去する。次に、図１４（ｄ）に示すように、
ＣＶＤ等の方法により、保護層８０８を形成した後、ス
トレッジキャパシタ部をエッチング除去する。次に、図
１４（ｅ）に示すように、抵抗加熱等の方法によりＰｂ
Ｉ₂等から成る変換層８０９を蒸着した後、スパッタ等
の方法により第３の電極層８１０を形成する。

【００５０】基板をアモルファスカーボンにしたため、
変換層ＰｂＩ₂の形成に際して、膜質を向上させるため
の基板温度範囲を広く取ることが可能となり、変換層の
変換効率を向上させることも可能となる。

【００５１】本実施例では、蒸着可能な材料として、Ｐ
ｂＩ₂を取り上げたが、これ以外にＨｇＩ₂も適用が可能
である。また、ＴＦＴにはポリシリコンを用いた逆スタ
ガード型を取り上げたが、実施形態１、２と同様アモル
ファスシリコンを用いてもかまわないし、スタガード型
を用いてもかまわない。

【００５２】本実施形態によれば、実施形態１または２
と同様に、抵抗率が４．２Ｅ−３と低いアモルファスカ
ーボンを基板に用いたことによって、発生した静電気を
効率よく逃がすので、静電気破壊を防止することが可能
になる。

【００５３】また、アモルファスカーボンは耐熱温度が
高い（１０００℃以上）ため、素子形成の際に高温プロ
セスを導入でき、ポリシリコンプロセスを導入すること
は勿論、変換層蒸着に対しても温度の制約を緩和するこ
とが可能となる。

【００５４】更には、アモルファスカーボンは抵抗率が
低いため、固定電位（例えばグランド）用の配線の引き
回しを行うことなく、実施形態２と同じく、ストレッジ
キャパシタの片側電極など、必要な場所で固定電位を得
ることが可能となる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果がある。（１）キャパシタ部とＴＦＴ部とが形成される基板をア
モルファスカーボンとしたことによって、キャパシタ部
およびＴＦＴ部等の素子を形成するプロセス等で発生す
る静電気を効率よく逃がすことが可能になり、静電気に
よる素子破壊を防止することが可能となった。（２）さらに、アモルファスカーボンは透光性でないた
め、裏面における遮光が不必要となった。（３）放射線を光に変換する蛍光体層をキャパシタ部等
の素子上に形成して、蛍光体層が形成される面の反対の
面からＸ線を入射させる構成にしたことによって、ＭＴ
Ｆの低下を最小限に抑えることが可能となった。（４）さらに、蛍光体層を十分に厚くすることにより、
センサの感度を向上させることが可能となった。（５）基板をアモルファスカーボンとしたことによっ
て、キャパシタ部の一方の電極にすることが可能にな
り、固定電位用の配線を形成する必要がなくなった。（６）アモルファスカーボンは耐熱温度が高く、高温プ
ロセスの導入が可能となったため、ポリシリコンの形成
ができるようになっただけでなく、波長変換体を直接蒸
着する場合でも温度の制約を少なくし、最適な状態で行
うことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１における１画素領域の平面
図である。

【図２】本発明の実施形態１のＡ−Ａ線における断面図
である。

【図３】本発明の実施形態１の等価回路図である。

【図４】本発明の実施形態１の製造プロセスを示す断面
図である。

【図５】蛍光体形成面の裏面からＸ線を入射させたとき
の蛍光体膜厚とセンサ感度との関係を示すグラフであ
る。

【図６】本発明の実施形態２の１画素領域における平面
図である。

【図７】本発明の実施形態２のＢ−Ｂ線における断面図
である。

【図８】本発明の実施形態２の等価回路図である。

【図９】本発明の実施形態２の製造プロセスを示す断面
図である。

【図１０】本発明の実施形態２の製造プロセスを示す断
面図である。

【図１１】本発明の実施形態３の１画素領域における平
面図である。

【図１２】本発明の実施形態３のＣ−Ｃ線における断面
図である。

【図１３】本発明の実施形態３の等価回路図である。

【図１４】本発明の実施形態３の製造プロセスを示す断
面図である。

【図１５】蛍光体形成面からＸ線を入射させたときの蛍
光体膜厚とセンサ感度との関係を示すグラフである。

【図１６】従来例の層構成を示す断面図である。

【図１７】従来例の等価回路図である。

【図１８】従来例の製造プロセスを示す断面図である。

【図１９】従来例の製造プロセスを示す断面図である。

【符号の説明】

１０１アモルファスカーボン基板１５０アモルファスシリコンを用いたＭＩＳ型フォト
センサー部１６０ＴＦＴスイッチ部１０２低誘電率の層間絶縁膜１０３クロム等よりなる下電極１０４窒化膜等よりなるゲート絶縁膜１０５アモルファスシリコン等よりなる活性層１０６マイクロクリスタルシリコン等よりなるオーミ
ックコンタクト層１０７アルミ等よりなる上電極層１０８窒化シリコン等よりなる保護層１０９沃化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）等からなる蛍光
体層１１０アルミ等からなる反射層５０１アモルファスカーボン基板５５０ポリシリコンを用いたスタガード型ＴＦＴ部５６０ストレッジキャパシタ部５０２第１の層間絶縁膜５０３ポリシリコンよりなる活性層５０４イオン注入して低抵抗化したドーピング層５０５ゲート絶縁層５０６クロム等よりなる第１の電極層５０７第２の層間絶縁層５０８アルミ等よりなる第２の電極層５０９導電性樹脂５１０変換層用の第３の電極層５１１ＣｄＴｅ等よりなる変換層５１２変換層用の第４の電極層８０１アモルファスカーボン基板８６０ストレッジキャパシタ部８５０ＴＦＴスイッチ部８０２低誘電率の層間絶縁膜８０３クロム等よりなる下電極８０４窒化膜等よりなるゲート絶縁膜８０５ポリシリコン等よりなる活性層８０６マイクロクリスタルシリコン等よりなるオーミ
ックコンタクト層８０７アルミ等よりなる上電極層８０８窒化シリコン等よりなる保護層８０９ＰｂＩ₂等からなる変換層８１０バイアス用の第３の電極層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｈ０１Ｌ 31/00 ＡＨ０４Ｎ 5/321 27/14 Ｋ 5/335 31/10 ＡＦターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 GG20 GG21 JJ05 JJ09 JJ32 JJ35 JJ37 KK32 LL11 LL12 4M118 AB01 BA05 CA14 CB05 CB11 DD09 FB03 FB09 FB13 FB16 5C024 AX11 AX17 CY47 EX03 GX06 GX07 GY31 HX35 HX44 HX47 HX50 5F049 MA05 MB05 NA20 NB05 RA02 RA08 SS03 SZ20 WA07 5F088 AA04 AB05 BA10 BB03 BB07 EA04 EA08 GA02 HA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光を電気信号に変換し、蓄積するキ
ャパシタ部と、該電気信号を外部に読み出すためのＴＦ
Ｔ部とが、基板上に形成された光検出装置において、前
記基板をアモルファスカーボンとしたことを特徴とする
光検出装置。
【請求項２】請求項１記載の光検出装置と、放射線を
光に変換する蛍光体層と、を有することを特徴とする放
射線検出装置。
【請求項３】請求項１記載の光検出装置の前記キャパ
シタ部および前記ＴＦＴ部上に、放射線を光に変換する
蛍光体層が形成された放射線検出装置において、前記放射線を前記蛍光体層が形成される面の反対側から
入射させる構成にしたことを特徴とする放射線検出装
置。
【請求項４】入射放射線をキャリアに変換する変換層
で変換されたキャリアを蓄積するキャパシタ部と、該蓄
積されたキャリアに相当する電荷を読み出すＴＦＴ部と
が、基板に形成され、前記キャパシタ部と前記変換層と
が導電性樹脂を介して接続された放射線検出装置におい
て、前記基板をアモルファスカーボンとしたことを特徴とす
る放射線検出装置。
【請求項５】入射放射線のキャリアへの変換層で変換
されたキャリアを蓄積するキャパシタ部と、該キャリア
に相当する電荷を読み出すＴＦＴ部とが、基板に形成さ
れ、前記変換層が放射線入射側に蒸着された放射線検出
装置において、前記基板をアモルファスカーボンとしたことを特徴とす
る放射線検出装置。
【請求項６】前記基板を共通電極として利用すること
を特徴とする請求項４もしくは５記載の放射線検出装
置。