JP2003209238A

JP2003209238A - Ｘ線検出器及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003209238A
Application number: JP2002008286A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Honma; 克久本間; Hiroshi Onihashi; 浩志鬼橋; Hiroyuki Soda; 博之曾田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】電極の腐食を防止し特性の安定したＸ線検出
器およびその製造方法を提供すること。【解決手段】Ｘ線を電気信号に変換する金属ハロゲン
化物で形成された光導電層３７と、この光導電層３７の
一方の側に位置するバイアス電極３８と、光導電層３７
の他方の側に位置し、バイアス電極３８とともに光導電
層３７内に電界を形成する画素電極１３と、光導電層３
７で変換された電気信号を蓄積し、蓄積した電気信号が
読み出される蓄積キャパシタ１５とを具備したＸ線検出
器において、バイアス電極３８と光導電層３７間および
画素電極１３と光導電層３７間の少なくとも一方に腐食
防止薄膜３９、４０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線の検出に用いら
れるＸ線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療用診断装置では、被写体の撮影にＸ
線などが使用されている。また、Ｘ線で撮影したＸ線画
像の検出にＸ線検出器が用いられている。Ｘ線検出器と
しては、静止画用には増感紙やフィルムが動画用にはイ
メージ管が、これまで多く利用されている。近年、新世
代のＸ線検出器として、複数のＸ線検出素子を平面上に
二次元的に配置した平面検出器が注目されている。平面
検出器はＸ線で撮影したＸ線画像あるいはリアルタイム
のＸ線画像をデジタル信号として出力する構成になって
いる。平面検出器は固体検出器であるため、画質性能の
向上や安定性の面でも期待されている。

【０００３】平面検出器は、比較的大きな線量で静止画
像を収集する一般撮影用や胸部撮影用のものがすでに開
発され、商品化されている。将来、より一層の高性能化
によって、たとえば透視線量のもとで毎秒３０画面以上
のリアルタイムのＸ線動画の検出が可能となり、循環器
や消化器などの分野に応用した製品の商品化も予想され
る。

【０００４】平面検出器は、大きく分けると直接方式お
よび間接方式の２つの方式がある。直接方式は、ａ−Ｓ
ｅなどの光導電膜を用いてＸ線を信号電荷に直接変換
し、変換した信号電荷を電荷蓄積用キャパシターに蓄積
する方式である。間接方式は、シンチレータ層でＸ線を
可視光に変換し、変換した可視光をａ−Ｓｉフォトダイ
オードやＣＣＤで信号電荷に変換し、電荷蓄積用キャパ
シターに蓄積する方式である。

【０００５】直接方式は、Ｘ線の入射で発生した光導電
電荷を、高電界を利用して電荷蓄積用キャパシターに導
く構成になっている。この構成の場合、その解像度特性
は画素ピッチでほぼ規定される。一方、間接方式は、シ
ンチレータ層で変換された可視光がフォトダイオードに
到達するまでの間に拡散したり散乱したりして解像度が
劣化する。

【０００６】ここで、従来のＸ線検出器について、直接
方式の平面検出器を例にとりその画素単位の構造を図４
の断面図で説明する。

【０００７】ガラスなどの絶縁基板５１上に薄膜トラン
ジスタ（以下ＴＦＴという）５２および蓄積素子たとえ
ば蓄積キャパシタ５３が形成されている。ＴＦＴ５２
は、絶縁基板５１上に形成されたゲート電極Ｇおよびゲ
ート電極Ｇを覆う絶縁膜５４、絶縁膜５４上に形成され
た半導体膜５５、半導体膜５５上に設けられたソース電
極Ｓ、ドレイン電極Ｄなどから構成されている。

【０００８】蓄積キャパシタ５３は絶縁基板５１上に形
成された下部電極５６、ゲート電極Ｇ上から下部電極５
４上まで延長する絶縁膜５４、絶縁膜５４上に設けられ
た上部電極５７などから構成されている。上部電極５７
はドレイン電極Ｄと電気的に接続されている。ＴＦＴ５
２およびキャパシタ５３の上方に樹脂による平坦化層５
８が設けられている。平坦化層５８上に画素電極５９お
よび光導電層６０、バイアス電極６１が順に形成されて
いる。光導電層６０はＸ線を電気信号に変換するＸ線光
導電材料から構成されている。

【０００９】また、平坦化層５８にスルーホール６２が
形成され、画素電極５９はスルーホール６２を介してド
レイン電極Ｄと電気的に接続されている。

【００１０】画素電極５９は、たとえばＩＴＯ膜やＡｌ
膜をスパッタリング法で成膜して形成される。光導電層
６０は、たとえば真空チャンバー内で１００〜３００℃
に加熱した状態で、ＰｂＩ2 などの高感度光導電材料が
真空蒸着で形成される。光導電層６０は高感度光導電材
料の紛体を適当なバインダーと混ぜて塗布し成膜する方
法で形成することもできる。バイアス電極６１は、たと
えばＩＴＯ膜やＡｌ膜をスパッタリング法で成膜する。
その後、信号の読み出しを制御し、あるいは、読み出さ
れた信号を処理するために信号処理回路が実装され、直
接方式の平面検出器が完成する。

【００１１】なお、エリアセンサーの場合は、上記した
構成の複数の画素単位５９が、絶縁基板５１上に縦方向
および横方向に２次元に形成され、ラインセンサーの場
合は１次元に形成される。

【００１２】上記した構成において、外部からＸ線が光
導電層６０に入射し、電気信号たとえば信号電荷に変換
される。この信号電荷はバイアス電極６１および画素電
極５９間に形成されたバイアス電界によって画素電極５
９に運ばれる。そして、画素電極５９からドレイン電極
Ｄを経て蓄積キャパシタ５３に蓄積される。蓄積キャパ
シタ５３に蓄積された信号電荷は、その後、ＴＦＴ５２
のゲート電極Ｇにオン信号が加えられると、ソース電極
Ｓから電気信号として出力される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の平面検知器は、
Ｘ線に対する信号強度を向上させるために、光導電層５
０として、高感度のハロゲン化物たとえばＰｂＩ2 やＨ
ｇＩ2 などの金属沃化物、または他の金属のハロゲン化
物系の材料が用いられている。

【００１４】沃素（Ｉ）などのハロゲン元素は反応性が
高いため、光導電層に接する画素電極やバイアス電極に
含まれる陽性元素たとえばＡｌやＩｎなどの金属材料、
あるいは、ＩＴＯ電極に含まれるＩｎやＳｎなどの元素
がハロゲン元素と反応する。その結果、電極部分が腐食
し、光導電層と電極の界面状態が変化し、暗電流特性や
光導電特性が変化する。

【００１５】本発明は、上記した欠点を解決し、電極の
腐食を防止し特性の安定したＸ線検出器およびその製造
方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線を電気信
号に変換する金属ハロゲン化物で形成された光導電層
と、この光導電層の一方の側に位置するバイアス電極
と、前記光導電層の他方の側に位置し、前記バイアス電
極とともに前記光導電層内に電界を形成する画素電極
と、前記光導電層で変換された電気信号を蓄積し、蓄積
した前記電気信号が読み出される電荷蓄積部とを具備し
たＸ線検出器において、前記バイアス電極と前記光導電
層間および前記画素電極と前記光導電層間の少なくとも
一方に、セラミックスの腐食防止薄膜または炭素を主成
分とする腐食防止薄膜を設けたことを特徴とする。

【００１７】また、本発明は、基板上にスイッチング部
および電気信号を蓄積する電荷蓄積部を形成する第１工
程と、Ｘ線を電気信号に変換する金属ハロゲン化物から
なる光導電部を前記電荷蓄積部上に形成する第２工程
と、前記光導電部の前記Ｘ線が入射する側に第１電極を
形成する第３工程と、前記光導電部の前記第１電極と反
対側に第２電極を形成する第４工程とを有するＸ線検出
器の製造方法において、前記光導電部と前記第１電極と
の間および前記光導電部と前記第２電極との間の少なく
とも一方に腐食防止薄膜を形成する腐食防止薄膜形成工
程を有し、この腐食防止薄膜形成工程が、酸素および窒
素、炭酸の少なくとも１つを構成原子として含むガスお
よび水素ガスの少なくとも一種類のガスと有機金属化合
物ガスとを導入し、プラズマまたは光化学反応を利用し
て金属と酸素、窒素、炭素の少なくとも１種の陰性元素
との膜、または、炭素を主成分とする膜を成膜する方法
で行われることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図１の
模式的な構成図を参照して説明する。符号１１は複数の
画素をマトリックス状に配列したＸ線光電変換部で、Ｘ
線光電変換部１１は、ガラスなどの絶縁基板上に同じ構
造の複数の画素単位１２などを行方向（たとえば図の横
方向）および列方向（たとえば図の縦方向）に２次元に
配置している。図１では、たとえば９個の画素単位１２
０ａ〜１２ｉが示されている。

【００１９】たとえば画素単位１２ｉは、電気信号たと
えば信号電荷を集める画素電極１３およびスイッチング
部を構成する薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）１
４、信号電荷を蓄積する電荷蓄積部たとえば蓄積キャパ
シタ１５などから構成されている。ＴＦＴ１４はゲート
電極Ｇおよびソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄを有し、た
とえばドレイン電極Ｄは画素電極１３および蓄積キャパ
シタ１５と電気的に接続されている。

【００２０】Ｘ線光電変換部１１の外部に、ＴＦＴ１４
の動作状態たとえばオン・オフを制御する制御回路１６
が設けられている。制御回路１６には複数の制御ライン
１７が設けられている。図ではたとえば第１ないし第４
の４個の制御ライン１７１〜１７４が設けられている。
それぞれの制御ライン１７は、同じ行の画素単位１２を
構成するＴＦＴ１４のゲート電極Ｇに接続されている。
たとえば第１の制御ライン１７１は画素単位１２ａ〜１
２ｃのゲート電極Ｇに接続されている。

【００２１】列方向には、複数のデータライン１８が設
けられている。図ではたとえば第１ないし第４の４個の
データライン１８１〜１８４が設けられている。それぞ
れのデータライン１８は、同じ列の画素単位１２を構成
するＴＦＴ１４のソース電極Ｓに接続されている。たと
えば第１のデータライン１８１は画素単位１２ａ、１２
ｄ、１２ｇのソース電極Ｓに接続されている。また各デ
ータライン１７は対応する電荷増幅器１９に接続されて
いる。

【００２２】電荷増幅器１９はたとえば演算増幅器で構
成され、その一方の入力端子ａ１にデータライン１８が
接続され、他方の入力端子ａ２は接地されている。一方
の入力端子ａ１と出力端子ｂ間にコンデンサＣが接続さ
れ積分機能を有する構成になっている。また、コンデン
サＣに並列にスイッチＳＷが接続され、たとえばスイッ
チＳＷを閉じてコンデンサＣに残った電荷を放電する構
成になっている。

【００２３】それぞれの電荷増幅器１９は、並列に入力
する複数の電気信号を直列信号に変換して出力する並列
／直列変換器２０に接続されている。並列／直列変換器
２０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナロ
グデジタル変換器２１に接続されている。

【００２４】次に、Ｘ線光導変換部の構成について図２
を参照して説明する。図２は１つの画素単位部分を抜き
出した断面図で、図１に対応する部分には同じ符号を付
し重複する説明を一部省略する。

【００２５】ガラスなどの絶縁基板３１上にＴＦＴ１４
および蓄積キャパシタ１５が形成されている。ＴＦＴ１
４は、絶縁基板３１上に形成されたゲート電極Ｇおよび
ゲート電極Ｇを覆う絶縁膜３２、絶縁膜３２上に形成さ
れた半導体膜３３、半導体膜３３上に設けられたソース
電極Ｓ、ドレイン電極Ｄなどから構成されている。

【００２６】ＴＦＴ１４のゲート電極Ｇは制御ライン１
７（図１）に接続され、ソース電極Ｓはデータライン１
８（図１）に接続されている。

【００２７】蓄積キャパシタ１５は絶縁基板３１上に形
成された下部電極３４、ゲート電極Ｇ上から下部電極３
４上まで延長する絶縁膜３２、絶縁膜３２上に設けられ
た上部電極３５などから構成されている。上部電極３５
はドレイン電極Ｄと電気的に接続されている。ＴＦＴ１
４および蓄積キャパシタ１５の上方に樹脂の平坦化層３
６が設けられている。平坦化層３６上に、画素電極１３
およびＸ線を信号電荷に変換する光導電層３７、バイア
ス電極３８が形成されている。そして、画素電極１３と
光導電層３７との間、および、光導電層３７とバイアス
電極３８との間に、それぞれ第１および第２の腐食防止
膜３９、４０が形成されている。また、平坦化層３６に
スルーホール４１が形成され、画素電極１３とドレイン
電極Ｄはスルーホール４１を介して電気的に接続されて
いる。

【００２８】また、図１に示される制御回路１６および
電荷増幅器１９、並列／直列変換器２０、アナログデジ
タル変換器２１などの信号処理用回路が実装され、たと
えば直接方式の平面状Ｘ線検出器が完成する。

【００２９】上記した構成において、Ｘ線４２が光導電
層３７入射し、信号電荷に変換される。信号電荷はバイ
アス電極３８と画素電極１３間に形成されたバイアス電
界により画素電極１３に輸送され、ドレイン電極Ｄなど
を経て蓄積キャパシタ１５に蓄積される。

【００３０】一方、蓄積キャパシタ１５に蓄積した信号
電荷の読み出しは制御回路１６によって制御され、たと
えば画素単位１２の行（図１の横方向）ごとに順に行わ
れる。まず、制御回路１６から第１のゲートライン１７
１を通して第１行目に位置する画素単位１２０１〜１２
０３のゲート電極Ｇに、たとえば１０Ｖのオン信号を加
え、第１行目の画素単位のＴＦＴ１４をオン状態にす
る。

【００３１】このとき、第１行目の画素単位１２０１〜
１２０３の蓄積キャパシタ１５に蓄積された信号電荷
が、ドレイン電極Ｄからソース電極Ｓに電気信号として
出力する。ソース電極Ｓに出力した電気信号はそれぞれ
複数の電荷増幅器１９で増幅される。増幅された電気信
号は並列／直列変換器２０に並列に加えられ、直列信号
に変換される。その後、アナログデジタル変換機２１で
デジタル信号に変換され、次段の信号処理回路（図示せ
ず）に送られる。

【００３２】第１行目に位置する画素単位の蓄積キャパ
シタ１５の電荷の読み出しが終了すると、制御回路１６
から第１ゲートライン１７１を通して第１行目の画素単
位のゲート電極Ｇにたとえば−５Ｖのオフ信号が加えら
れ、第１行目の画素単位のＴＦＴ１４をオフ状態にす
る。

【００３３】上記した動作が第２行目以下の画素単位１
２についても順に行われる。そして、すべての画素単位
１２の蓄積キャパシタ１５に蓄積した信号電荷の読み出
しが行われ、順次、デジタル信号に変換されて出力さ
れ、１つのＸ線画面に対応する電気信号がアナログデジ
タル変換器２０から出力される。

【００３４】上記の光導電層３７は金属ハロゲン化物で
形成されている。たとえばＰｂＩ2やＨｇＩ2 の重金属
沃化物などの原材料を真空蒸着で成膜する気相成膜法、
あるいは、これらの原材料を所定のバインダーと混合し
て塗布し、膜状に形成する塗布法などの方法で形成され
る。

【００３５】画素電極１３およびバイアス電極３８は、
たとえばＩＴＯ膜やＡｌ膜をスパッタリング法やＥＢ
（電子線）蒸着法で成膜する。なお、画素電極１３とな
るＩＴＯ膜やＡｌ膜は、成膜した後に、エッチング工程
を含むＰＥＰ工程によって画素単位ごとに分離される。
バイアス電極３８は各画素単位に対して共通にバイアス
を印加する構造であるため一体に形成されている。

【００３６】腐食防止膜３９、４０はスパッタリング法
などで成膜される。たとえばＡｌターゲットを用い、酸
素が１０％含まれる１０％Ｏ2 ＋Ａｒガスをチャンバー
に導入し、直流スパッタリング法によって５０ｎｍ程度
の膜厚にＡｌの酸化物すなわちＡｌ−Ｏ膜を成膜して形
成する。

【００３７】腐食防止膜３９、４０を成膜する方法とし
ては、スパッタリング法の他、プラズマＣＶＤ法などの
プラズマを利用する方法や、紫外線を用いた光ＣＶＤ法
などの光化学反応を利用した方法を用いることもでき
る。

【００３８】また、腐食防止膜３９、４０には、その
他、ＴｉやＣｒ、Ｓｉの酸化膜（Ｔｉ−Ｏ、Ｃｒ−Ｏ、
Ｓｉ−Ｏ）、ＡｌやＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉの窒化膜（Ａｌ−
Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ）、ＴｉやＳｉの炭
化膜（Ｔｉ−Ｃ、Ｓｉ−Ｃ）などを用いることができ
る。また、ＴｉやＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｃｒなどの材
料の少なくとも１つたとえばその２つ以上と、酸素およ
び窒素、炭素の少なくとも１つたとえばその２つ以上と
が化合した膜（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）、あるいは、これ
らの複合組成となる膜などを用いることもできる。

【００３９】また、腐食防止膜３９、４０には、炭素を
主成分とした材料の膜、たとえばＳＰ３混生軌道が支配
的なｉ−カーボン膜や、ダイヤモンドライクカーボン膜
などを用いることもできる。

【００４０】なお、腐食防止膜３９、４０の膜厚は、腐
食防止膜３９、４０の組成や光導電層３７の組成にもよ
るが、２０ｎｍ以上の膜厚で効果が得られる。５００ｎ
ｍ以上の膜厚になると、信号電荷が腐食防止膜３９、４
０で捕獲され応答性が劣化する場合があるため、５００
ｎｍ以下の膜厚が望ましい。

【００４１】また、腐食防止膜３９、４０を形成せず
に、画素電極やバイアス電極そのものを酸化物系の材料
で構成することもできる。たとえばＩＴＯ膜などを用
い、電極のたとえば表面など少なくとも光導電層と接触
する部分に導電性のある酸化膜を形成し、この酸化膜を
腐食防止膜とする構成でもよい。この場合、酸化膜自体
に耐腐食性があるため、酸化膜によって電極の腐食が防
止され、電極が長寿命化し信頼性が向上する。

【００４２】上記した構成によれば、金属ハロゲン化物
で形成された光導電層と電極層との間に腐食防止膜３
９、４０が形成され、あるいは、電極のたとえば表面に
酸化膜の腐食防止膜が形成されている。そのため、腐食
防止膜３９、４０や電極に形成された腐食防止膜によっ
て電極の腐食が防止され、暗電流特性や光導電特性が良
好なＸ線検出器が実現される。

【００４３】上記した実施形態では、腐食防止膜として
たとえばセラミックス系材料が用いられている。セラミ
ックス系材料の場合、酸化物系や窒化物系、炭化物系の
材料、あるいは、これらの複合材料が適している。

【００４４】セラミックス系材料や炭素を主成分とする
材料は、電極に用いる金属材料よりも化学的に安定であ
るという特性がある。したがって、これらの材料で形成
された腐食防止膜によって光導電材料に含まれるハロゲ
ン元素の拡散が抑えられる。その結果、ハロゲン元素と
電極材料との接触が防止され、電極の腐食が防止され
る。

【００４５】電極の腐食が防止される理由は、次のよう
な作用によると考えられる。たとえば、セラミックス系
材料は、陽性元素（金属や半金属、半導体材料）と陰性
元素（酸素や窒素、炭素）との結合が共有結合的となっ
ている。この場合、セラミックス系材料の陽性元素と光
導電材料中のハロゲン元素が仮に化合した場合のイオン
結合的な状態よりも共有結合的状態の方が安定であるた
め、ハロゲン化反応の発生が抑えられると考えられる。
また、陰性元素（酸素や窒素、炭素）とハロゲン元素と
の置換反応も発生しにくく、ハロゲン元素が腐食防止膜
中に拡散しないためと考えられる。

【００４６】腐食防止膜がセラミックス系の場合、膜の
安定性の指標として、たとえば膜中の陽性元素と陰性元
素の組成比が考えられる。化合状態が最大の最大酸化状
態や最大窒化状態、最大炭化状態における組成上のスト
イキオメトリー状態で、それぞれの陰性元素の割合を１
００％とした場合、陰性元素の割合が５０％以上で腐食
防止効果が顕在化する。

【００４７】たとえば腐食防止膜中の陽性元素に対する
陰性元素の関与率が低いと、陽性元素どうしの金属結合
的な結合部が多くなる。この場合、相対的に結合力の弱
い陽性元素どうしの結合部が外れ、ハロゲン化が進行す
ると考えられる。したがってストイキオメトリー状態に
おける陰性元素の割合を１００％とした場合、陰性元素
の割合が５０％以上であることが望ましいと考えられ
る。

【００４８】また、腐食防止膜を炭素を主原料とする材
料で形成した場合は、成膜条件によってダイヤモンドラ
イクのＳＰ３結合やグラファイトライクのＳＰ２結合の
割合が変化し、また、未結合手の水素（Ｈ）終端の有無
やその割合が変化する。しかし、いずれの膜質の場合で
も、ハロゲン元素と炭素との反応性が乏しいため、セラ
ミックス系材料を用いた場合と同様な効果が得られる。

【００４９】また、電極そのものを、強固な酸化膜が表
面に形成され易い金属材料たとえばＣｒなどで形成する
こともできる。この場合、表面などに形成された酸化膜
が反応防止層の役割を果たす。

【００５０】また、酸化膜でそれ自体を電極として用い
る材料として、陽性元素がＩｎおよびＳｎのＩＴＯ膜が
ある。ＩＴＯ膜の場合、その酸化膜は陽性元素と酸素と
の共有結合的傾向が強い。したがって、酸化膜中の酸素
と光導電膜中のハロゲン元素とが置換し、陽性元素がハ
ロゲン化される可能性が低くなる。なお、電極膜自体は
安定で、導電特性が維持される。また、ＩｎとＳｎが完
全に酸化したストイキオメトリー状態を１００％の酸化
率とした場合、５０％以上の酸化率で腐食防止効果が顕
在化する。

【００５１】次に、腐食防止膜の製造方法について説明
する。

【００５２】腐食防止膜には、膜の緻密性およびハロゲ
ン元素との反応性の低さが要求される。したがって、腐
食防止膜を成膜する段階で、金属や半導体などの陽性元
素と、酸素や窒素、炭素などの陰性元素が十分かつ安定
な結合状態を形成されることが重要となる。そのため、
成膜の原材料であるターゲット材および導入ガスが十分
に活性な状態を経て化合物の薄膜を形成することが望ま
しい。

【００５３】一般的な真空蒸着法は、成膜に関わる材料
粒子の入射エネルギーがたとえば０．１ｅＶ程度と低
く、また、粒子自体が十分な活性状態になることなく膜
として堆積する。そのため、膜の緻密性や原子間の結合
力が乏しくなる。

【００５４】一方、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ
法などのプラズマを利用する成膜法は、粒子の持つ運動
エネルギーが数ｅＶ以上と高く、また、活性状態で化合
反応が起るため、強くて安定な原子間の結合が作り易
い。したがって、プラズマを利用する成膜法が有効であ
る。

【００５５】また、紫外線を用いて材料ガスを分解、再
結合させて成膜する光ＣＶＤ法も、紫外線のエネルギー
に相当するほぼ３ｅＶ以上のエネルギーを吸収して結合
乖離した活性原子または活性基が会合して反応生成物を
形成する。この場合も、乖離状態の活性原子または活性
基のエネルギーが高く、安定な結合が得られる。

【００５６】また、光導電層３７は、たとえば高純度の
ＰｂＩ2 の粉末材料を用い、たとえば真空蒸着法によっ
て画素電極１３上に形成される。真空蒸着法の場合、蒸
着源の温度および基板の温度制御、画素電極の材質や表
面性が重要になる。

【００５７】光導電層３７の成膜方法としては、上記し
た方法の他に、ＰｂＩ2 の粉末材料と有機樹脂バインダ
ーを混合ペースト化し、電極上に塗布する方法を用いる
ことができる。この場合、バインダー材料の比抵抗や電
荷輸送特性、誘電率などの物性値、および、光導電材料
の紛体の混合比、紛体の粒径分布などで特性的が変化す
る。そのため、良好な感度特性および応答性を実現する
ためには、材料の選定と同時に上記のパラメータの選定
が必要となる。

【００５８】また、バイアス電極３８や光導電層３７、
腐食防止膜３９、４０、画素電極１３などをＡｌやプラ
スチックなどの外囲器で覆って真空封止し、あるいは、
乾燥気体が封入すれば、湿気による変質や特性変化が抑
えられる。

【００５９】制御回路１６は、たとえばＴＦＴアレイな
どとワイヤボンディングで接続する集積回路として製造
されればよい。電荷増幅器や並列／直列変換器２０もＴ
ＦＴアレイなどとワイヤボンディングで電気的に接続さ
れる集積回路として製造されればよい。

【００６０】次に、本発明と従来例の特性を比較した結
果について説明する。

【００６１】本発明および従来例は、いずれも単位画素
のピッチが縦横とも１５０μｍ、画素サイズが１２０μ
ｍ×１２０μｍに構成されている。そして、平坦化層に
スルーホールを画素ごとに形成し、画素電極としてＡｌ
膜をスパッタリング法で成膜し、その後、ＰＥＰ工程に
より画素ごとに分離した。

【００６２】従来例は、上記の画素電極上に、光導電層
たとえばＰｂＩ2 膜を直接２００μｍの厚さで真空蒸着
し、その後、光導電層上にバイアス電極膜を成膜した。
発明の方は、画素電極と光導電層たとえばＰｂＩ2 膜
間、および、光導電層とバイアス電極間に、それぞれ腐
食防止膜たとえばＡｌ−Ｏ膜を５０ｎｍの厚さに形成
し、その後、各画素に共通のバイアス電極膜を成膜し
た。

【００６３】この場合、従来例では、その製造過程でバ
イアス電極（Ａｌ）と光導電層（ＰｂＩ2 ）との反応が
観察された。またバイアス電極は成膜した後、数日のう
ちに金属光沢を失い、見た目ではバイアス電極が消失し
た。

【００６４】次に、光導電膜の実効抵抗値の変化を図３
に示す。符号Ｐが本発明、符号Ｑが従来例の特性で、横
軸はバイアス印加時間、縦軸は光導電層の実効比抵抗
（ＴΩ・ｃｍ）を示している。印加されたバイアス電界
が１Ｖ／μｍの場合、光導電膜（ＰｂＩ2 ）の実効抵抗
値は、数日の間に比抵抗換算で１０¹³Ωｃｍ（２５℃で
測定）レベルから１０¹¹Ωｃｍ以下に低下した。本発明
は、試作直後の膜比抵抗が維持され、５×１０¹²Ωｃｍ
乃至１０¹³Ωｃｍ弱の暗比抵抗を保ち、１０００時間以
上の間、良好に動作した。

【００６５】上記の測定効果は、腐食防止膜としてセラ
ミック系の材料を用いた場合であるが、セラミック系の
材料だけでなく、たとえば炭素を主成分とする材料と組
み合わせた場合にも同様な効果が得られる。

【００６６】また、上記の実施形態では、腐食防止膜
を、画素電極およびバイアス電極の両方と光導電層間に
形成している。しかし、その一方だけに形成することも
できる。しかし、両方に形成した方が効果が大きい。

【００６７】上記した構成によれば、金属ハロゲン化物
が光導電材料として用いられている場合に、電極層の腐
食が防止され、暗電流特性やＸ線光導電特性の劣化が抑
えられ、高画質で特性が安定した信頼性の高いＸ線検出
器およびその製造方法が得られる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、高画質で特性が安定し
たＸ線検出器およびその製造方法が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための模式的な構
成図である。

【図２】本発明の実施形態を構成する画素単位を説明す
るための模式的な断面図である。

【図３】本発明と従来例との特性を比較する特性図であ
る。

【図４】従来例を説明するための画素単位部分を示した
模式的な断面図である。

【符号の説明】

１１…光電変換部１２…画素単位１３…画素電極１４…ＴＦＴ１５…蓄積キャパシタ１６…制御回路１７１〜１７４…制御ライン１８１〜１８４…データライン１９…電荷増幅器２０…並列／直列変換器２１…アナログデジタル変換器３１…絶縁基板３６…平坦化層３７…光導電層３８…バイアス電極３９…第１の腐食防止膜４０…第２の腐食防止膜４１…スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者曾田博之神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG21 JJ05 JJ09 JJ31 JJ37 4M118 AA05 AA10 AB01 BA05 CA11 CA15 CB13 CB14 DD02 DD09 DD12 FB03 FB09 FB13 FB16 GA10 5F033 HH08 HH38 PP15 PP19 QQ08 RR01 RR03 RR04 RR05 RR06 SS08 SS14 SS15 VV15 XX18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を電気信号に変換する金属ハロゲン
化物で形成された光導電層と、この光導電層の一方の側
に位置するバイアス電極と、前記光導電層の他方の側に
位置し、前記バイアス電極とともに前記光導電層内に電
界を形成する画素電極と、前記光導電層で変換された電
気信号を蓄積し、蓄積した前記電気信号が読み出される
電荷蓄積部とを具備したＸ線検出器において、前記バイ
アス電極と前記光導電層間および前記画素電極と前記光
導電層間の少なくとも一方に、セラミックスの腐食防止
薄膜または炭素を主成分とする腐食防止薄膜を設けたこ
とを特徴とするＸ線検出器。
【請求項２】Ｘ線を電気信号に変換する金属ハロゲン
化物で形成された光導電層と、この光導電層の一方の側
に位置するバイアス電極と、前記光導電層の他方の側に
位置し、前記バイアス電極とともに前記光導電層内に電
界を形成する画素電極と、前記光導電層で変換された電
気信号を蓄積し、蓄積した前記電気信号が読み出される
電荷蓄積部とを具備したＸ線検出器において、前記バイ
アス電極および前記画素電極の少なくとも一方の電極の
少なくとも前記光導電層との接触部分に金属酸化物から
なる腐食防止薄膜が形成されていることを特徴とするＸ
線検出器。
【請求項３】セラミックスの腐食防止薄膜または金属
酸化物からなる腐食防止薄膜は、ストイキオメトリー状
態における陰性元素の割合を１００％とした場合に、陰
性元素の割合が５０％以上である請求項１または請求項
２記載のＸ線検出器。
【請求項４】腐食防止薄膜は、膜厚が２０ｎｍ乃至５
００ｎｍの範囲にある請求項１乃至請求項３のいずれか
１つに記載のＸ線検出器。
【請求項５】基板上にスイッチング部および電気信号
を蓄積する電荷蓄積部を形成する第１工程と、Ｘ線を電
気信号に変換する金属ハロゲン化物からなる光導電部を
形成する第２工程と、前記光導電部の前記Ｘ線が入射す
る側に第１電極を形成する第３工程と、前記光導電部の
前記第１電極と反対側に第２電極を形成する第４工程と
を有するＸ線検出器の製造方法において、前記光導電部
と前記第１電極との間および前記光導電部と前記第２電
極との間の少なくとも一方に腐食防止薄膜を形成する腐
食防止薄膜形成工程を有し、この腐食防止薄膜形成工程
が、酸素および窒素、炭酸の少なくとも１つを構成原子
として含むガスおよび水素ガスの少なくとも一種類のガ
スと有機金属化合物ガスとを導入し、プラズマまたは光
化学反応を利用して金属と酸素、窒素、炭素の少なくと
も１種の陰性元素との化合物の膜、または、炭素を主成
分とする膜を成膜する方法で行われることを特徴とする
Ｘ線検出器の製造方法。
【請求項６】基板上にスイッチング部および電気信号
を蓄積する複数の電荷蓄積部を形成する第１工程と、Ｘ
線を電気信号に変換する金属ハロゲン化物からなる光導
電部を形成する第２工程と、前記光導電部の前記Ｘ線が
入射する側に第１電極を形成する第３工程と、前記光導
電部の前記第１電極と反対側に第２電極を形成する第４
工程とを有するＸ線検出器の製造方法において、前記光
導電部と前記第１電極との間および前記光導電部と前記
第２電極との間の少なくとも一方に腐食防止薄膜を形成
する腐食防止薄膜形成工程を有し、この腐食防止薄膜形
成工程が、金属またはＳｉ、Ｃの少なくとも一種類を含
むターゲット材料を用い、酸素および窒素、炭素の少な
くとも１つを構成原子として含むガスおよび水素ガスの
少なくとも一種類のガスを導入し、プラズマを利用して
金属と酸素、窒素、炭素の少なくとも１種の陰性元素と
の化合物の膜、または、炭素を主成分とする膜をスパッ
タリング法で成膜することを特徴とするＸ線検出器の製
造方法。