JP2003124450A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JP2003124450A JP2003124450A JP2002187886A JP2002187886A JP2003124450A JP 2003124450 A JP2003124450 A JP 2003124450A JP 2002187886 A JP2002187886 A JP 2002187886A JP 2002187886 A JP2002187886 A JP 2002187886A JP 2003124450 A JP2003124450 A JP 2003124450A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高感度な撮像装置および放射線検出装置を提
供する。 【解決手段】 絶縁基板上に入射光を電荷に変換する光
電変換層１６と、光電変換層１６上に形成された電極層
１７と、電極層１７上に形成された保護層３７と、を有
する撮像装置において、光電変換層１６の屈折率を
ｎa、電極層１７の屈折率をｎb、保護層３７の屈折率を
ｎcとする場合、ｎa−ｎb≦１．５かつｎb−ｎc≦１．
５の関係が成り立つことを特徴とする。
供する。 【解決手段】 絶縁基板上に入射光を電荷に変換する光
電変換層１６と、光電変換層１６上に形成された電極層
１７と、電極層１７上に形成された保護層３７と、を有
する撮像装置において、光電変換層１６の屈折率を
ｎa、電極層１７の屈折率をｎb、保護層３７の屈折率を
ｎcとする場合、ｎa−ｎb≦１．５かつｎb−ｎc≦１．
５の関係が成り立つことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療用画像診断装
置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに用
いられる光検出装置および放射線検出装置などの撮像装
置に関する。
置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに用
いられる光検出装置および放射線検出装置などの撮像装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線検出装置に適用される撮像装置の
等価回路図の一例を図８に、その平面図を図９に示す。
図８、図９において、Ｐ１１〜Ｐ４４は光電変換素子、
Ｔ１１〜Ｔ４４はＴＦＴである。光電変換素子は共通の
バイアス線Ｖｓ１〜４に接続されており、一定バイアス
が印加されている。各ＴＦＴのゲート電極は共通のゲー
ト線Ｖｇ１〜４に接続されている。各ゲート線はゲート
駆動装置に接続され、ゲート駆動装置からの駆動パルス
により、ＴＦＴのＯＮ、ＯＦＦが制御される。また各Ｔ
ＦＴのソースまたはドレイン電極は共通の信号線Ｓｉｇ
１〜４に接続されており、Ｓｉｇ１〜４は読み出し装置
に接続されている。
等価回路図の一例を図８に、その平面図を図９に示す。
図８、図９において、Ｐ１１〜Ｐ４４は光電変換素子、
Ｔ１１〜Ｔ４４はＴＦＴである。光電変換素子は共通の
バイアス線Ｖｓ１〜４に接続されており、一定バイアス
が印加されている。各ＴＦＴのゲート電極は共通のゲー
ト線Ｖｇ１〜４に接続されている。各ゲート線はゲート
駆動装置に接続され、ゲート駆動装置からの駆動パルス
により、ＴＦＴのＯＮ、ＯＦＦが制御される。また各Ｔ
ＦＴのソースまたはドレイン電極は共通の信号線Ｓｉｇ
１〜４に接続されており、Ｓｉｇ１〜４は読み出し装置
に接続されている。
【０００３】被検体に向けて曝射されたＸ線は、被検体
により減衰を受けて透過し、蛍光体層で可視光に変換さ
れ、この可視光が光電変換素子に入射し、光電変換素子
で電荷が発生する。この電荷は、ゲート駆動装置により
印加されるゲート駆動パルスによりＴＦＴを介して信号
線に転送され、読み出し装置により読み出される。その
後共通のバイアス線Ｖｓ１〜４により、光電変換素子で
発生した電荷は除去される。
により減衰を受けて透過し、蛍光体層で可視光に変換さ
れ、この可視光が光電変換素子に入射し、光電変換素子
で電荷が発生する。この電荷は、ゲート駆動装置により
印加されるゲート駆動パルスによりＴＦＴを介して信号
線に転送され、読み出し装置により読み出される。その
後共通のバイアス線Ｖｓ１〜４により、光電変換素子で
発生した電荷は除去される。
【０００４】従来この種の代表的な放射線検出装置とし
ては、ＭＩＳ型光電変換素子とスイッチＴＦＴとから構
成されたＭＩＳ−ＴＦＴ構造の撮像装置に上述の蛍光体
を接着した放射線検出装置がある。
ては、ＭＩＳ型光電変換素子とスイッチＴＦＴとから構
成されたＭＩＳ−ＴＦＴ構造の撮像装置に上述の蛍光体
を接着した放射線検出装置がある。
【０００５】図１０にその模式的断面図の一例を示す。
１０は光電変換素子、２０はＴＦＴを示す。１１は光電
変換素子の下電極、１２は絶縁層、１５は光電変換素子
１０にバイアスを印加するためのバイアス線、１６は光
電変換素子１０の光電変換層およびＴＦＴ２０の半導体
層、１７は半導体層１６上に形成される配線と半導体層
１６のオーミックコンタクトをとるための電極層、２１
はＴＦＴ２０のゲート電極、２２はＴＦＴ２０のソース
・ドレイン電極、３０は入射の放射線を可視光に変換す
るための蛍光体層、３１は蛍光体層３０を接着するため
の接着層、３２は実装用保護層、３６は耐湿保護層であ
る。放射線は図１０の上部より入射し、蛍光体により可
視光に変換され、ＭＩＳ型光電変換素子に入射し、電荷
として変換され蓄積される。
１０は光電変換素子、２０はＴＦＴを示す。１１は光電
変換素子の下電極、１２は絶縁層、１５は光電変換素子
１０にバイアスを印加するためのバイアス線、１６は光
電変換素子１０の光電変換層およびＴＦＴ２０の半導体
層、１７は半導体層１６上に形成される配線と半導体層
１６のオーミックコンタクトをとるための電極層、２１
はＴＦＴ２０のゲート電極、２２はＴＦＴ２０のソース
・ドレイン電極、３０は入射の放射線を可視光に変換す
るための蛍光体層、３１は蛍光体層３０を接着するため
の接着層、３２は実装用保護層、３６は耐湿保護層であ
る。放射線は図１０の上部より入射し、蛍光体により可
視光に変換され、ＭＩＳ型光電変換素子に入射し、電荷
として変換され蓄積される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような放射線撮像
装置において、放射線量を低減する目的等で高感度化の
要求が高まる一方、入射した可視光が保護膜等により反
射され、光学的な損失が発生していることが、高感度化
を達成する上での大きな問題となっていた。特に、機能
分離した保護膜を複数層設けた場合には上記問題が大き
くなる可能性がある。
装置において、放射線量を低減する目的等で高感度化の
要求が高まる一方、入射した可視光が保護膜等により反
射され、光学的な損失が発生していることが、高感度化
を達成する上での大きな問題となっていた。特に、機能
分離した保護膜を複数層設けた場合には上記問題が大き
くなる可能性がある。
【０００７】そこで、本発明は、蛍光体からの発光を効
率良く光電変換素子に導入するために、光電変換素子上
の保護膜等の構成を改良し、光電変換層より上層の膜に
よる反射を低減し、高感度な撮像装置および放射線検出
装置を提供することを目的としている。
率良く光電変換素子に導入するために、光電変換素子上
の保護膜等の構成を改良し、光電変換層より上層の膜に
よる反射を低減し、高感度な撮像装置および放射線検出
装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【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、本発明の撮像装置は、絶縁基板上に入射光を電荷
に変換する光電変換層と、前記光電変換層上に形成され
た電極層と、前記電極層上に形成された保護層と、を有
する撮像装置において、前記光電変換層の屈折率を
ｎa、前記電極層の屈折率をｎb、前記保護層の屈折率を
ｎcとする場合、ｎa−ｎb≦１．５かつｎb−ｎc≦１．
５の関係が成り立つことを特徴とする。
めに、本発明の撮像装置は、絶縁基板上に入射光を電荷
に変換する光電変換層と、前記光電変換層上に形成され
た電極層と、前記電極層上に形成された保護層と、を有
する撮像装置において、前記光電変換層の屈折率を
ｎa、前記電極層の屈折率をｎb、前記保護層の屈折率を
ｎcとする場合、ｎa−ｎb≦１．５かつｎb−ｎc≦１．
５の関係が成り立つことを特徴とする。
【０００９】また、本発明は、絶縁基板上に入射光を電
荷に変換する光電変換層と、光電変換層上に形成された
電極層と、電極層上に形成された複数の保護層と、を有
する撮像装置において、光電変換層の屈折率をｎa、電
極層の屈折率をｎbとし、複数の保護層の屈折率を電極
層に隣接する側から順に、ｎc1、ｎc2・・・・ｎci、ｎ
ci+1（ｉ＝１、２、３・・・）とする場合、ｎa−ｎb≦
１．５かつｎb−ｎc1≦１．５かつｎc1−ｎc2≦１．５
かつ・・・・・ｎci−ｎci+1≦１．５の関係が成り立つ
ことを特徴とする。
荷に変換する光電変換層と、光電変換層上に形成された
電極層と、電極層上に形成された複数の保護層と、を有
する撮像装置において、光電変換層の屈折率をｎa、電
極層の屈折率をｎbとし、複数の保護層の屈折率を電極
層に隣接する側から順に、ｎc1、ｎc2・・・・ｎci、ｎ
ci+1（ｉ＝１、２、３・・・）とする場合、ｎa−ｎb≦
１．５かつｎb−ｎc1≦１．５かつｎc1−ｎc2≦１．５
かつ・・・・・ｎci−ｎci+1≦１．５の関係が成り立つ
ことを特徴とする。
【００１０】さらに、本発明の撮像装置は、入射光を電
荷に変換する光電変換層と、前記光電変換層上に形成さ
れた電極層と、前記電極層上に形成された第１の保護層
および第２の保護層と、前記電極層と前記第１の保護層
との間に透明電極層と、を有し、前記第１、第２の保護
層の屈折率をｎc1、ｎc2とする場合、ｎc1−ｎc2≦１．
５であることを特徴とする。
荷に変換する光電変換層と、前記光電変換層上に形成さ
れた電極層と、前記電極層上に形成された第１の保護層
および第２の保護層と、前記電極層と前記第１の保護層
との間に透明電極層と、を有し、前記第１、第２の保護
層の屈折率をｎc1、ｎc2とする場合、ｎc1−ｎc2≦１．
５であることを特徴とする。
【００１１】詳細は発明の実施の形態で述べる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。なお、本実施形態の撮像
装置の等価回路および平面図の一例として図８および図
９を用いて説明する。
の実施形態について説明する。なお、本実施形態の撮像
装置の等価回路および平面図の一例として図８および図
９を用いて説明する。
【００１３】以下、撮像装置の基本構成の例として、図
１０に示すように波長変換体としての蛍光体層が設けら
れ、光電変換層、電極層および保護層が基板側からこの
順で積層されているものとし、この構成の積層膜におけ
る屈折率と入射光量との関係について説明する。光電変
換層の屈折率ｎaをｎa＝４．４、電極層の屈折率ｎbを
ｎb＝３．８とし、保護層の屈折率ｎcを可変とする。ま
た、光電変換層の吸収係数ｋaをｋa＝０．４０、電極層
の吸収係数ｋbをｋb＝０．１５、保護層の吸収係数ｋc
をｋc＝０．００とする。また、光電変換層の膜厚を
ｄa、電極層の膜厚をｄb＝６０ｎｍ、保護層の膜厚を一
定とする。
１０に示すように波長変換体としての蛍光体層が設けら
れ、光電変換層、電極層および保護層が基板側からこの
順で積層されているものとし、この構成の積層膜におけ
る屈折率と入射光量との関係について説明する。光電変
換層の屈折率ｎaをｎa＝４．４、電極層の屈折率ｎbを
ｎb＝３．８とし、保護層の屈折率ｎcを可変とする。ま
た、光電変換層の吸収係数ｋaをｋa＝０．４０、電極層
の吸収係数ｋbをｋb＝０．１５、保護層の吸収係数ｋc
をｋc＝０．００とする。また、光電変換層の膜厚を
ｄa、電極層の膜厚をｄb＝６０ｎｍ、保護層の膜厚を一
定とする。
【００１４】この条件において、横軸を電極層の屈折率
から保護層の屈折率を減じた差Δｎ＝ｎb−ｎcとし、縦
軸を保護層への入射光量に対する光電変換層への入射光
量とすると、図１の結果が得られる。ここで、実際の撮
像装置においては、光電変換層の膜厚ばらつき等の原因
でその出力は装置間、装置面内で±５％程度のばらつき
をもつ。
から保護層の屈折率を減じた差Δｎ＝ｎb−ｎcとし、縦
軸を保護層への入射光量に対する光電変換層への入射光
量とすると、図１の結果が得られる。ここで、実際の撮
像装置においては、光電変換層の膜厚ばらつき等の原因
でその出力は装置間、装置面内で±５％程度のばらつき
をもつ。
【００１５】すなわち、図１において入射光量の損失
は、屈折率の差が０である場合に対して、１０％以内で
あることが望ましいため、電極層の屈折率から保護層の
屈折率を減じた差Δｎは１．５以下であることが望まし
い。また、図１では、光電変換層の屈折率から電極層の
屈折率を減じた差は０．６であり、１．５以下である。
は、屈折率の差が０である場合に対して、１０％以内で
あることが望ましいため、電極層の屈折率から保護層の
屈折率を減じた差Δｎは１．５以下であることが望まし
い。また、図１では、光電変換層の屈折率から電極層の
屈折率を減じた差は０．６であり、１．５以下である。
【００１６】このように、上記の層構成を有する撮像装
置において、光電変換層の屈折率をｎa、電極層の屈折
率をｎb、保護層の屈折率をｎcとする場合、ｎa−ｎb≦
１．５かつｎb−ｎc≦１．５の関係が成り立つと、光電
変換層に入射する光の光量損失が少なく、１０％以内と
することができる。
置において、光電変換層の屈折率をｎa、電極層の屈折
率をｎb、保護層の屈折率をｎcとする場合、ｎa−ｎb≦
１．５かつｎb−ｎc≦１．５の関係が成り立つと、光電
変換層に入射する光の光量損失が少なく、１０％以内と
することができる。
【００１７】保護層が複数形成される場合も同様に、光
電変換層の屈折率をｎa、電極層の屈折率をｎbとし、保
護層の屈折率を電極層に隣接する側から順に、ｎc1、ｎ
c2・・・・ｎci、ｎci+1（ｉ＝１、２、３・・・）とす
る場合、ｎa−ｎb≦１．５かつｎb−ｎc1≦１．５かつ
ｎc1−ｎc2≦１．５・・・・・ｎci−ｎci+1≦１．５の
関係が成り立つと、光電変換層に入射する光の光量損失
が少なくてすむ。
電変換層の屈折率をｎa、電極層の屈折率をｎbとし、保
護層の屈折率を電極層に隣接する側から順に、ｎc1、ｎ
c2・・・・ｎci、ｎci+1（ｉ＝１、２、３・・・）とす
る場合、ｎa−ｎb≦１．５かつｎb−ｎc1≦１．５かつ
ｎc1−ｎc2≦１．５・・・・・ｎci−ｎci+1≦１．５の
関係が成り立つと、光電変換層に入射する光の光量損失
が少なくてすむ。
【００１８】〔実施形態１〕以下、本発明の第１の実施
形態を図面を用いて説明する。図２は、本実施形態の１
画素の断面図を示し、１０は光電変換素子、２０はＴＦ
Ｔを示す。光電変換素子１０およびＴＦＴ２０において
アモルファスシリコンで形成される半導体層１６上にＰ
またはＢがドープされたアモルファスシリコンである、
オーミックコンタクトをとるための電極層１７（ここで
はｎ+層）が積層され、保護層としてＴＦＴ用表面安定
化保護層３７と耐湿性用の保護層３６と実装用保護層３
２とが、光電変換素子１０とＴＦＴ２０を覆うように電
極層１７上にこの順で積層されている。本実施形態で
は、ＴＦＴ用表面安定化保護層３７にはＳｉＮ−２が使
用されており、耐湿用の保護層３６にはＳｉＮ−１が、
実装用保護層３２にはＰＩ（ポリイミド）が使用されて
いる。つまり、機能分離された保護層が３層形成されて
いることになる。
形態を図面を用いて説明する。図２は、本実施形態の１
画素の断面図を示し、１０は光電変換素子、２０はＴＦ
Ｔを示す。光電変換素子１０およびＴＦＴ２０において
アモルファスシリコンで形成される半導体層１６上にＰ
またはＢがドープされたアモルファスシリコンである、
オーミックコンタクトをとるための電極層１７（ここで
はｎ+層）が積層され、保護層としてＴＦＴ用表面安定
化保護層３７と耐湿性用の保護層３６と実装用保護層３
２とが、光電変換素子１０とＴＦＴ２０を覆うように電
極層１７上にこの順で積層されている。本実施形態で
は、ＴＦＴ用表面安定化保護層３７にはＳｉＮ−２が使
用されており、耐湿用の保護層３６にはＳｉＮ−１が、
実装用保護層３２にはＰＩ（ポリイミド）が使用されて
いる。つまり、機能分離された保護層が３層形成されて
いることになる。
【００１９】上記のような層構成の画素が複数形成され
ている光センサに、Ｘ線等の放射線を可視光等の光に変
換するための波長変換体として、例えば蛍光体層３０が
接着層３１を介して接着されている。
ている光センサに、Ｘ線等の放射線を可視光等の光に変
換するための波長変換体として、例えば蛍光体層３０が
接着層３１を介して接着されている。
【００２０】このとき半導体層１６、ｎ+層１７の屈折
率をそれぞれｎa、ｎbとし、耐湿性用の保護層の屈折率
ｎcとし、吸収係数をそれぞれｋa、ｋb、ｋcとし、膜厚
をそれぞれｄa、ｄb、ｄcとする。
率をそれぞれｎa、ｎbとし、耐湿性用の保護層の屈折率
ｎcとし、吸収係数をそれぞれｋa、ｋb、ｋcとし、膜厚
をそれぞれｄa、ｄb、ｄcとする。
【００２１】ここで、蛍光体層３０として使用されるＧ
ＯＳの発光ピーク付近である５５０ｎｍの波長の光に対
する各膜の屈折率、吸収係数、膜厚が図３中の（１）、
（２）、（３）のような関係にある場合、図４の結果が
得られる。図４は、横軸が耐湿性用の保護層の膜厚を、
縦軸が実装用保護層３２への入射光量に対する半導体層
１６への入射光量を示しており、図３中の（１）、
（２）、（３）の条件の比較結果である。
ＯＳの発光ピーク付近である５５０ｎｍの波長の光に対
する各膜の屈折率、吸収係数、膜厚が図３中の（１）、
（２）、（３）のような関係にある場合、図４の結果が
得られる。図４は、横軸が耐湿性用の保護層の膜厚を、
縦軸が実装用保護層３２への入射光量に対する半導体層
１６への入射光量を示しており、図３中の（１）、
（２）、（３）の条件の比較結果である。
【００２２】（１）は図１０に示す層構成であり、耐湿
性用の保護層３６には屈折率が１．９のＳｉＮ−１を用
いている。（２）は同様に図１０に示す層構成の放射線
検出装置を用いた結果であるが、耐湿性用の保護層３６
にはｎ+層１７との屈折率差が１．５以下になるような
屈折率２．４のＳｉＮ−２を用いている。
性用の保護層３６には屈折率が１．９のＳｉＮ−１を用
いている。（２）は同様に図１０に示す層構成の放射線
検出装置を用いた結果であるが、耐湿性用の保護層３６
にはｎ+層１７との屈折率差が１．５以下になるような
屈折率２．４のＳｉＮ−２を用いている。
【００２３】また（３）は、図２に示す層構成の場合の
結果であり、光電変換素子１０とＴＦＴ２０上にはＴＦ
Ｔ用表面安定化保護層３７としてＳｉＮ−２と耐湿性用
保護層３６としてＳｉＮ−１が形成される構成になって
いる。
結果であり、光電変換素子１０とＴＦＴ２０上にはＴＦ
Ｔ用表面安定化保護層３７としてＳｉＮ−２と耐湿性用
保護層３６としてＳｉＮ−１が形成される構成になって
いる。
【００２４】ここでは、どの条件においても屈折率がｎ
a＞ｎb＞ｎcの関係となっているが、（１）ではｎ+層１
７と耐湿用保護層３６としてのＳｉＮ−１との屈折率差
が１．９と大きいため、この界面での反射による入射光
量の損失も大きい。
a＞ｎb＞ｎcの関係となっているが、（１）ではｎ+層１
７と耐湿用保護層３６としてのＳｉＮ−１との屈折率差
が１．９と大きいため、この界面での反射による入射光
量の損失も大きい。
【００２５】これに対して（２）では、ｎ+層１７と耐
湿性用保護層３６としてのＳｉＮ−２の屈折率差が１．
４となっており、この界面での反射は低減されているた
めに、保護膜の膜厚によっては入射光量が８０％近くに
達し大きくなるが、屈折率が２．４のＳｉＮ−２では吸
収がおこるため、耐湿性用の保護層として機能する膜厚
においては（１）より入射光量の損失が大きくなる場合
がある。したがって、図４において膜厚が２００ｎｍ以
内で、ある程度正確に膜厚分布を制御することが可能
で、その膜厚で保護膜としての機能を十分満たしている
ような場合においては、入射光量を大きくすることがで
きるため、このような構成も有効である。この構成で、
更に屈折率が２．４程度で、波長変換体である蛍光体層
によって変換された光に対して吸収の少ない、特に吸収
係数が０の薄膜を用いて実施すれば、膜厚の変化による
入射光量の変化も小さくすることができ、更に効果は大
きくなる。
湿性用保護層３６としてのＳｉＮ−２の屈折率差が１．
４となっており、この界面での反射は低減されているた
めに、保護膜の膜厚によっては入射光量が８０％近くに
達し大きくなるが、屈折率が２．４のＳｉＮ−２では吸
収がおこるため、耐湿性用の保護層として機能する膜厚
においては（１）より入射光量の損失が大きくなる場合
がある。したがって、図４において膜厚が２００ｎｍ以
内で、ある程度正確に膜厚分布を制御することが可能
で、その膜厚で保護膜としての機能を十分満たしている
ような場合においては、入射光量を大きくすることがで
きるため、このような構成も有効である。この構成で、
更に屈折率が２．４程度で、波長変換体である蛍光体層
によって変換された光に対して吸収の少ない、特に吸収
係数が０の薄膜を用いて実施すれば、膜厚の変化による
入射光量の変化も小さくすることができ、更に効果は大
きくなる。
【００２６】これに対して、（３）ではｎ+層１７と耐
湿性用保護層３６としてのＳｉＮ−１との屈折率差を表
面安定化保護層３７としてのＳｉＮ−２により小さく、
実装用の保護層との差を更に小さくすることにより、ｎ
a−ｎb≦１．５かつｎb−ｎc 1≦１．５かつｎc1−ｎc2
≦１．５の関係が成り立つため入射光量の損失を低減で
きる。加えて、保護膜の膜厚分布に対する光入射量の変
化率も小さく保つことが可能となる。
湿性用保護層３６としてのＳｉＮ−１との屈折率差を表
面安定化保護層３７としてのＳｉＮ−２により小さく、
実装用の保護層との差を更に小さくすることにより、ｎ
a−ｎb≦１．５かつｎb−ｎc 1≦１．５かつｎc1−ｎc2
≦１．５の関係が成り立つため入射光量の損失を低減で
きる。加えて、保護膜の膜厚分布に対する光入射量の変
化率も小さく保つことが可能となる。
【００２７】ここでは、実装用保護層３２のＰＩの屈折
率をｎzとおいたが、ｎc3とおいてもｎc2−ｎc3≦１．
５の関係が成り立っている。
率をｎzとおいたが、ｎc3とおいてもｎc2−ｎc3≦１．
５の関係が成り立っている。
【００２８】具体的には、図４に示すように膜厚によっ
て最小値と最大値の間で変化する入射光量の最小値が
（１）の６５％から（３）の７３％へと８％増加した。
また、屈折率差の大きい膜が隣接して積層されている
と、（１）のように耐湿性用の保護層３６の膜厚ばらつ
きが入射光量に大きな影響を与える場合があり、特に
（３）のように隣接する層の屈折率差を小さくすること
により、感度ばらつきを低減する効果もある。
て最小値と最大値の間で変化する入射光量の最小値が
（１）の６５％から（３）の７３％へと８％増加した。
また、屈折率差の大きい膜が隣接して積層されている
と、（１）のように耐湿性用の保護層３６の膜厚ばらつ
きが入射光量に大きな影響を与える場合があり、特に
（３）のように隣接する層の屈折率差を小さくすること
により、感度ばらつきを低減する効果もある。
【００２９】〔実施形態２〕以下、本発明の第２の実施
形態を図面を用いて説明する。
形態を図面を用いて説明する。
【００３０】図５は、本実施形態における１画素の断面
図を示す。光電変換素子１０およびＴＦＴ２０において
半導体層１６上にオーミックコンタクト層である電極層
１７（ここではｎ+層）が積層され、保護層としてＴＦ
Ｔ用表面安定化保護層３７と平坦化膜３９と耐湿性用の
保護層３６と実装用保護層３２とが電極層１７上にこの
順で積層されている。
図を示す。光電変換素子１０およびＴＦＴ２０において
半導体層１６上にオーミックコンタクト層である電極層
１７（ここではｎ+層）が積層され、保護層としてＴＦ
Ｔ用表面安定化保護層３７と平坦化膜３９と耐湿性用の
保護層３６と実装用保護層３２とが電極層１７上にこの
順で積層されている。
【００３１】ＴＦＴ用表面安定化保護層３７にはＳｉＮ
−２が、平坦化膜にはＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）
が、耐湿用の保護層３６にはＳｉＮ−１がそれぞれ使用
されており、実装用保護層３２にはＰＩ（ポリイミド）
が使用されている。
−２が、平坦化膜にはＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）
が、耐湿用の保護層３６にはＳｉＮ−１がそれぞれ使用
されており、実装用保護層３２にはＰＩ（ポリイミド）
が使用されている。
【００３２】上記のような層構成を有する画素が複数形
成されている光センサに、Ｘ線等の放射線を可視光等の
光に変換するための波長変換体、例えば蛍光体層３０が
接着層３１を介して接着されている。
成されている光センサに、Ｘ線等の放射線を可視光等の
光に変換するための波長変換体、例えば蛍光体層３０が
接着層３１を介して接着されている。
【００３３】このとき半導体層１６、ｎ+層１７の屈折
率をそれぞれｎa、ｎbとし、保護層の屈折率を電極側に
ある層の屈折率から順にｎc1、ｎc2・・・ｎciとし、吸
収係数をそれぞれｋa、ｋb、ｋc1、ｋc2・・・ｋciと
し、膜厚をそれぞれｄa、ｄb、ｄc1、ｄc2・・・ｄciと
する。
率をそれぞれｎa、ｎbとし、保護層の屈折率を電極側に
ある層の屈折率から順にｎc1、ｎc2・・・ｎciとし、吸
収係数をそれぞれｋa、ｋb、ｋc1、ｋc2・・・ｋciと
し、膜厚をそれぞれｄa、ｄb、ｄc1、ｄc2・・・ｄciと
する。
【００３４】ここで、蛍光体層３０として使用されるＣ
ｓＩの発光ピーク付近である５５０ｎｍの波長の光に対
する各膜の屈折率、吸収係数、膜厚が図６中の（１）、
（２）の条件の場合、図７の結果が得られる。図７で
は、横軸が耐湿性用の保護層の膜厚を、縦軸が実装用保
護層への入射光量に対する半導体層への入射光量を示し
ており、図中の（１）、（２）の場合の結果である。
ｓＩの発光ピーク付近である５５０ｎｍの波長の光に対
する各膜の屈折率、吸収係数、膜厚が図６中の（１）、
（２）の条件の場合、図７の結果が得られる。図７で
は、横軸が耐湿性用の保護層の膜厚を、縦軸が実装用保
護層への入射光量に対する半導体層への入射光量を示し
ており、図中の（１）、（２）の場合の結果である。
【００３５】（１）はｎ+層１７の上に屈折率が１．６
である平坦化膜３９が形成され、それを覆って屈折率が
１．９の耐湿性用の保護層３６が形成される構成の場合
の結果である。すなわち、これは図５において、ＴＦＴ
用表面化安定化保護層３７がない構成のときに使用した
場合の例である。
である平坦化膜３９が形成され、それを覆って屈折率が
１．９の耐湿性用の保護層３６が形成される構成の場合
の結果である。すなわち、これは図５において、ＴＦＴ
用表面化安定化保護層３７がない構成のときに使用した
場合の例である。
【００３６】（２）は図５に示す構成のときの結果で、
ｎ+層１７上にＴＦＴ用表面安定化保護層３７として
の、屈折率２．４のＳｉＮ−２が形成され、それを覆っ
て平坦化膜３９が形成され、さらにその上に耐湿性用の
保護層３６としてのＳｉＮ−１が形成される構成の例で
ある。
ｎ+層１７上にＴＦＴ用表面安定化保護層３７として
の、屈折率２．４のＳｉＮ−２が形成され、それを覆っ
て平坦化膜３９が形成され、さらにその上に耐湿性用の
保護層３６としてのＳｉＮ−１が形成される構成の例で
ある。
【００３７】図７から明らかなように、（１）ではｎ+
層１７と平坦化膜３９のＢＣＢとの屈折率差が２．２と
大きいため、この界面での反射による入射光量の損失も
非常に大きい。
層１７と平坦化膜３９のＢＣＢとの屈折率差が２．２と
大きいため、この界面での反射による入射光量の損失も
非常に大きい。
【００３８】これに対して（２）では、ＴＦＴ用表面安
定化保護層３７としてＳｉＮ−２が形成されることで、
平坦化層３９としてのＢＣＢとＳｉＮ−２との屈折率の
差が０．８、ｎ+層１７とＳｉＮ−２との屈折率の差が
１．４となり、各々の界面での反射が低減できている。
定化保護層３７としてＳｉＮ−２が形成されることで、
平坦化層３９としてのＢＣＢとＳｉＮ−２との屈折率の
差が０．８、ｎ+層１７とＳｉＮ−２との屈折率の差が
１．４となり、各々の界面での反射が低減できている。
【００３９】つまり、ｎa−ｎb≦１．５かつｎb−ｎc1
≦１．５かつｎc1−ｎc2≦１．５かつｎc2−ｎc3≦１．
５の関係が成り立つため入射光量の損失を低減できる。
≦１．５かつｎc1−ｎc2≦１．５かつｎc2−ｎc3≦１．
５の関係が成り立つため入射光量の損失を低減できる。
【００４０】ここでは、実装用保護層３２のＰＩの屈折
率をｎzとおいたが、ｎc4とおいてもｎc3−ｎc4≦１．
５の関係が成り立っている。
率をｎzとおいたが、ｎc4とおいてもｎc3−ｎc4≦１．
５の関係が成り立っている。
【００４１】具体的には、膜厚によって最小値と最大値
の間で変化する入射光量の最小値が（１）の６１％から
（２）の７５％へと１４％増加した。また、屈折率差の
大きい膜が隣接していると、（１）のように耐湿性用の
保護層の膜厚ばらつきが入射光量に大きな影響を与える
場合があるため、感度ばらつきを低減する効果もある。
の間で変化する入射光量の最小値が（１）の６１％から
（２）の７５％へと１４％増加した。また、屈折率差の
大きい膜が隣接していると、（１）のように耐湿性用の
保護層の膜厚ばらつきが入射光量に大きな影響を与える
場合があるため、感度ばらつきを低減する効果もある。
【００４２】〔実施形態３〕以下、本発明の第３の実施
形態を図面を用いて説明する。
形態を図面を用いて説明する。
【００４３】図１１は、本実施形態における１画素の断
面図を示す。光電変換素子１０およびＴＦＴ２０におい
て半導体層１６上にオーミックコンタクト層である電極
層１７（ここではｎ+層）が積層され、その上に透明導
電層、本実施形態においてはＩＴＯ４０が形成されてい
る点が他の実施形態と異なる。このように、バイアス配
線上に更にＩＴＯ４０を設けることによって、ｎ+層の
膜厚を小さくすることが可能となり、これによって入射
光量を更に向上させることが可能となる。このＩＴＯ４
０は、センサ素子上に存在するものであって、ＴＦＴの
ソース・ドレイン電極上はあってもなくてもどちらでも
よい。
面図を示す。光電変換素子１０およびＴＦＴ２０におい
て半導体層１６上にオーミックコンタクト層である電極
層１７（ここではｎ+層）が積層され、その上に透明導
電層、本実施形態においてはＩＴＯ４０が形成されてい
る点が他の実施形態と異なる。このように、バイアス配
線上に更にＩＴＯ４０を設けることによって、ｎ+層の
膜厚を小さくすることが可能となり、これによって入射
光量を更に向上させることが可能となる。このＩＴＯ４
０は、センサ素子上に存在するものであって、ＴＦＴの
ソース・ドレイン電極上はあってもなくてもどちらでも
よい。
【００４４】上記のような層構成を有する画素が複数形
成されている光センサに、Ｘ線等の放射線を可視光等の
光に変換するための波長変換体、例えば蛍光体層３０が
接着層３１を介して接着されている。
成されている光センサに、Ｘ線等の放射線を可視光等の
光に変換するための波長変換体、例えば蛍光体層３０が
接着層３１を介して接着されている。
【００４５】このとき半導体層１６、ｎ+層１７の屈折
率をそれぞれｎa、ｎbとし、ＩＴＯ４０の屈折率はｎc1
=１.９、吸収係数はｋc1＝０．００とする。
率をそれぞれｎa、ｎbとし、ＩＴＯ４０の屈折率はｎc1
=１.９、吸収係数はｋc1＝０．００とする。
【００４６】ここで、蛍光体層３０として使用されるＣ
ｓＩの発光ピーク付近である５５０ｎｍの波長の光に対
する各膜の屈折率、吸収係数、膜厚が図１２の条件の場
合、図１３の結果が得られる。図１３では、横軸が耐湿
性用の保護層の膜厚を、縦軸が実装用保護層への入射光
量に対する半導体層への入射光量を示している。
ｓＩの発光ピーク付近である５５０ｎｍの波長の光に対
する各膜の屈折率、吸収係数、膜厚が図１２の条件の場
合、図１３の結果が得られる。図１３では、横軸が耐湿
性用の保護層の膜厚を、縦軸が実装用保護層への入射光
量に対する半導体層への入射光量を示している。
【００４７】本実施形態においては、保護膜と電極層
（ｎ+層）との間にＩＴＯ４０などからなる透明電極層
を形成することによって、吸収係数を有する電極層（ｎ
+層）を薄くしてセンサ素子への入射光量を高めること
ができ、入射光量の膜厚依存をおおむね１０％以内とす
ることができた。特にそのときの電極層であるｎ+層の
膜厚は１５ｎｍ〜３０ｎｍが好ましい。この膜厚よりも
薄くなるとオーミックコンタクトをとるのが難しくな
り、逆に厚くなると入射光量が減少するためである。
（ｎ+層）との間にＩＴＯ４０などからなる透明電極層
を形成することによって、吸収係数を有する電極層（ｎ
+層）を薄くしてセンサ素子への入射光量を高めること
ができ、入射光量の膜厚依存をおおむね１０％以内とす
ることができた。特にそのときの電極層であるｎ+層の
膜厚は１５ｎｍ〜３０ｎｍが好ましい。この膜厚よりも
薄くなるとオーミックコンタクトをとるのが難しくな
り、逆に厚くなると入射光量が減少するためである。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光電変換層側に形成される層の屈折率から隣接する入射
側の層の屈折率を引いた値がおおむね１．５以下になる
ような層構成にすることにより、光電変換層より入射側
に形成される層による入射光量の損失を低減することが
できる。
光電変換層側に形成される層の屈折率から隣接する入射
側の層の屈折率を引いた値がおおむね１．５以下になる
ような層構成にすることにより、光電変換層より入射側
に形成される層による入射光量の損失を低減することが
できる。
【００４９】また本発明によれば、ｎ+層からなる電極
層と保護層との間に透明電極層を形成することによっ
て、電極層の膜厚を薄くすることが可能となり、これに
よって入射光量自体を増大させ、保護層の膜厚ばらつき
による入射光量のばらつきを１０％以内とすることがで
きる。
層と保護層との間に透明電極層を形成することによっ
て、電極層の膜厚を薄くすることが可能となり、これに
よって入射光量自体を増大させ、保護層の膜厚ばらつき
による入射光量のばらつきを１０％以内とすることがで
きる。
【図１】本発明の原理を説明するためのグラフである。
【図２】本発明の第１の実施形態の１画素における断面
図である。
図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における屈折率、吸収
係数および膜厚の条件および従来例における屈折率、吸
収係数および膜厚の条件を示す表である。
係数および膜厚の条件および従来例における屈折率、吸
収係数および膜厚の条件を示す表である。
【図４】図３における条件（１）から（３）の下での耐
湿性保護層３６の膜厚の変化に対する実装用保護層３２
の入射光量と半導体層１６への入射光量の比率の変化を
示すグラフである。
湿性保護層３６の膜厚の変化に対する実装用保護層３２
の入射光量と半導体層１６への入射光量の比率の変化を
示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態の１画素における断面
図である。
図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の比較で適用される屈
折率、吸収係数および膜厚の条件を示す表である。
折率、吸収係数および膜厚の条件を示す表である。
【図７】図６における条件（１）および（２）の耐湿性
保護層３６の膜厚の変化に対する実装用保護層３２の入
射光量と半導体層１６への入射光量の比率の変化を示す
グラフである。
保護層３６の膜厚の変化に対する実装用保護層３２の入
射光量と半導体層１６への入射光量の比率の変化を示す
グラフである。
【図８】撮像装置の等価回路を示す図である。
【図９】撮像装置の平面図である。
【図１０】撮像装置の１画素における断面図を示す一例
である。
である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の撮像装置の１画素
の断面図である。
の断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態における屈折率、吸
収係数および膜厚の条件および従来例における屈折率、
吸収係数および膜厚の条件を示す図である。
収係数および膜厚の条件および従来例における屈折率、
吸収係数および膜厚の条件を示す図である。
【図１３】図１２における条件の下での耐湿性保護層３
６の膜厚の変化に対する実装用保護層３２の入射光量と
半導体層１６への入射光量の比率の変化を示すグラフで
ある。
６の膜厚の変化に対する実装用保護層３２の入射光量と
半導体層１６への入射光量の比率の変化を示すグラフで
ある。
１０ 光電変換素子
１６ 半導体層
１７ 電極層
２０ ＴＦＴ
３２ 実装用保護層
３６ 保護層
３７ ＴＦＴ用表面安定化保護層
フロントページの続き
(72)発明者 森下 正和
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ
ノン株式会社内
Ｆターム(参考） 2G088 EE01 EE29 FF02 GG16 GG19
JJ05
4M118 AA01 AA06 AB01 BA05 CA07
CA34 CB06 CB11 CB13 CB14
FB09 FB13 GA10
5C024 AX12 CX41 GX07 GX09 GY31
5F088 AA02 AB05 BA01 BB03 BB06
BB07 EA04 HA03 HA12 HA15
KA08 LA07
Claims (18)
- 【請求項１】 入射光を電荷に変換する光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された電極層と、前記電極層上
に形成された保護層と、を有し、 前記光電変換層の屈折率をｎa、前記電極層の屈折率を
ｎb、前記保護層の屈折率をｎcとする場合、ｎa−ｎb≦
１．５かつｎb−ｎc≦１．５の関係が成り立つことを特
徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 前記光電変換層はアモルファスシリコン
を材料としていることを特徴とする請求項１記載の撮像
装置。 - 【請求項３】 前記電極層はＰまたはＢがドープされた
アモルファスシリコンを材料としていることを特徴とす
る請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項４】 前記保護層は窒化シリコンを材料として
いることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項５】 さらに、波長変換体を有することを特徴
とする請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項６】 前記保護層の屈折率は、前記波長変換体
に変換された光に対して２．５から２．１である請求項
５記載の撮像装置。 - 【請求項７】 前記波長変換体により変換された光の波
長は５５０ｎｍである請求項５記載の撮像装置。 - 【請求項８】 前記保護層は、前記波長変換体により変
換された光に対する吸収係数が０であることを特徴とす
る請求項５記載の撮像装置。 - 【請求項９】 入射光を電荷に変換する光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された電極層と、前記電極層上
に形成された複数の保護層と、を有し、 前記光電変換層の屈折率をｎa、前記電極層の屈折率を
ｎbとし、前記複数の保護層の屈折率を前記電極層に隣
接する側から順に、ｎc1、ｎc2・・・・ｎci、ｎ
ci+1（ｉ＝１、２、３・・・）とする場合、ｎa−ｎb≦
１．５かつｎb−ｎc1≦１．５かつｎc1−ｎc2≦１．５
かつ・・・・・ｎci−ｎci+1≦１．５の関係が成り立つ
ことを特徴とする撮像装置。 - 【請求項１０】 前記光電変換層はアモルファスシリコ
ンを材料としていることを特徴とする請求項９記載の撮
像装置。 - 【請求項１１】 前記電極層はＰまたはＢがドープされ
たアモルファスシリコンを材料としていることを特徴と
する請求項９記載の撮像装置。 - 【請求項１２】 前記複数の保護層は少なくとも２種類
の窒化シリコンを材料としている形成することを特徴と
する請求項９記載の撮像装置。 - 【請求項１３】 さらに、波長変換体を有することを特
徴とする請求項９記載の撮像装置。 - 【請求項１４】 前記保護層の屈折率は、前記波長変換
体に変換された光に対して２．５から２．１であること
を特徴とする請求項１３記載の撮像装置。 - 【請求項１５】 前記保護層の層構成は、前記電極層に
隣接する側から順に、前記波長変換体に変換された光に
対して屈折率が２．１以上である窒化シリコン、該屈折
率が１．６であるベンゾシクロブテン、該屈折率が２．
１未満である窒化シリコンをそれぞれ材料とする３層構
成であることを特徴とする請求項１３記載の撮像装置。 - 【請求項１６】 前記波長変換体により変換された光の
波長は５５０ｎｍであることを特徴とする請求項１３記
載の撮像装置。 - 【請求項１７】 前記保護層は、前記波長変換体により
変換された光に対する吸収係数が０であることを特徴と
する請求項１３記載の撮像装置。 - 【請求項１８】 入射光を電荷に変換する光電変換層
と、前記光電変換層上に形成された電極層と、前記電極
層上に形成された第１の保護層および第２の保護層と、
前記電極層と前記第１の保護層との間に透明電極層と、
を有し、前記第１、第２の保護層の屈折率をｎc1、ｎc2
とする場合、ｎc1−ｎc2≦１．５であることを特徴とす
る撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002187886A JP4366047B2 (ja) | 2001-06-27 | 2002-06-27 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001194949 | 2001-06-27 | ||
| JP2001-194949 | 2001-06-27 | ||
| JP2002187886A JP4366047B2 (ja) | 2001-06-27 | 2002-06-27 | 撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003124450A true JP2003124450A (ja) | 2003-04-25 |
| JP4366047B2 JP4366047B2 (ja) | 2009-11-18 |
Family
ID=26617665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002187886A Expired - Fee Related JP4366047B2 (ja) | 2001-06-27 | 2002-06-27 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4366047B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007527989A (ja) * | 2003-06-19 | 2007-10-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体放射線検出器 |
| JP2010245080A (ja) * | 2009-04-01 | 2010-10-28 | Epson Imaging Devices Corp | 光電変換装置、エックス線撮像装置 |
| JP2012211781A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-11-01 | Sony Corp | 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム |
| JP2016171345A (ja) * | 2011-09-01 | 2016-09-23 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
| CN109950262A (zh) * | 2017-12-15 | 2019-06-28 | 夏普株式会社 | 有源矩阵基板及具备其的x射线摄像面板 |
-
2002
- 2002-06-27 JP JP2002187886A patent/JP4366047B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007527989A (ja) * | 2003-06-19 | 2007-10-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体放射線検出器 |
| JP2010245080A (ja) * | 2009-04-01 | 2010-10-28 | Epson Imaging Devices Corp | 光電変換装置、エックス線撮像装置 |
| JP2012211781A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-11-01 | Sony Corp | 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム |
| JP2016171345A (ja) * | 2011-09-01 | 2016-09-23 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
| CN109950262A (zh) * | 2017-12-15 | 2019-06-28 | 夏普株式会社 | 有源矩阵基板及具备其的x射线摄像面板 |
| JP2019110159A (ja) * | 2017-12-15 | 2019-07-04 | シャープ株式会社 | アクティブマトリクス基板、及びそれを備えたｘ線撮像パネル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4366047B2 (ja) | 2009-11-18 |
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