JP2003309256A

JP2003309256A - 放射線検出装置及びその製造方法

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Publication number: JP2003309256A
Application number: JP2002113413A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Nomura; 慶一野村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】光電変換素子部の信号成分を向上し、より感
度を向上することが可能な放射線検出装置及びその製造
方法を提供する。【解決手段】オーミックコントロール層３０７上に透
明電極層２２を形成することにより、ｎ⁺膜の機能であ
るホールブロッキング機能と電極機能を、夫々、ｎ⁺膜
と透明導電層に機能分離する。これにより、ｎ⁺膜を薄
膜化し、光入射効率を向上させ、光電変換素子の感度を
向上する。更に、透明電極層のパターニング工程をスイ
ッチＴＦＴ部の第２の金属層のパターニング／オーミッ
クコンタクト層のパターニングの工程と同一マスクで行
い、マスク枚数を増やさずにＦＰＤを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線、γ線等の放
射線を用いた放射線検出装置及びその製造方法、特に、
医療画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分
析装置等に好適な放射線検出装置及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、医療画像診断で用いられる撮影方
法は、静止画像を得る一般撮影と動画像を得る透視撮影
に大きく分類される。夫々の撮影方法は必要に応じて、
撮影装置を含めて選択されている。

【０００３】一般撮影、即ち、静止画を得る方法は、蛍
光板とフィルムを組み合わせたスクリーンフィルム系
（以下、Ｓ／Ｆと略記）を用い、フィルムを露光、現像
した後、定着させる方法、或いは、放射線画像を輝尽性
蛍光体に潜像として記録した後、輝尽性蛍光体にレーザ
を走査し、出力された光出力情報をセンサで読み取る
（コンピューティッドラジオグラフィ、以下、ＣＲと略
記）方法が一般的である。

【０００４】しかしながら、これらの両方法は、放射線
画像を得るためのワークフローが煩雑であるといった欠
点があり、且つ、デジタル化は間接的には可能である
が、即時性に欠け、他の医療画像診断で用いられるＣ
Ｔ、ＭＩＲ等のデジタル化された環境を考慮すると、整
合性のある十分な状況とは言い難い。

【０００５】また、透視撮影、即ち、動画像は電子管を
用いたイメージインテンシファイア（以下、Ｉ.Ｉと略
記）が主に使用されているが、電子管を用いるため装置
が大規模となるばかりか、未だ、視野領域、即ち、検出
面積が小さいため、医療画像診断分野においては大面積
化が切望されている。更に、装置構成上の問題から得ら
れた動画像はクロストークが多く、鮮明な画像への改善
が期待されている。

【０００６】一方、液晶ＴＦＴ技術の進歩、情報インフ
ラの整備が充実した現在では、非単結晶シリコン、例え
ば、非晶質シリコン（以下、ａ−Ｓｉと略記）を用いた
光電変換素子とスイッチＴＦＴにより構成されたセンサ
アレーと、放射線を可視光等に変換する蛍光体とを組み
合わせたフラットパネル検出器（以下、ＦＰＤと略記）
が提案され、大面積で、且つ、真のデジタル化の可能性
が出てきている。

【０００７】このＦＰＤは放射線画像を瞬時に読み取
り、瞬時にディスプレイ上に表示できるものであり、画
像はデジタル情報として直接取り出すことが可能である
ため、データの保管、或いは加工、転送等取り扱いが便
利であるといった特徴がある。また、感度等の諸特性は
撮影条件に依存するが、従来のＳ／Ｆ系撮影法、ＣＲ撮
影法に比較して、同等又はそれ以上である事が確認され
ている。

【０００８】図４はこのＦＰＤの模式的等価回路図を示
す。図中、１０１は光電変換素子部、１０２はスイッチ
ＴＦＴ部、１０３はスイッチＴＦＴ駆動配線、１０４は
信号線、１０５はバイアス配線、１０６は信号処理回
路、１０７はＴＦＴ駆動回路、１０８はＡ／Ｄ変換部で
ある。

【０００９】Ｘ線等の放射線は紙面上部より入射し、不
図示の蛍光体により可視光に変換される。変換光は光電
変換素子部１０１により電荷に変換され、光電変換素子
部１０１内に蓄積される。その後、ＴＦＴ駆動回路１０
７の駆動によりスイッチＴＦＴ駆動配線１０３を通して
スイッチＴＦＴ部１０２を動作させる。これにより、光
電変換素子部１０１の蓄積電荷は信号線１０４に転送さ
れ、信号処理回路１０６で処理され、更に、Ａ／Ｄ変換
部１０８でＡ／Ｄ変換され出力される。

【００１０】基本的には、上述の様な素子構成が一般的
であり、特に、光電変換素子としてはＰＩＮ型フォトダ
イオード（以下、ＰＩＮ型ＰＤと略記）、或いは、ＭＩ
Ｓ型フォトダイオード（以下、ＭＩＳ型ＰＤと略記）等
の素子が用いられている。このＭＩＳ型ＰＤは、本願出
願人が、例えば、特許第３０６６９４４号、ＵＳＰ６０
７５２５６等で提案しているものである。

【００１１】図５は光電変換素子をＭＩＳ型ＰＤとした
場合の１画素の模式的平面図を示す。図中１０１はＭＩ
Ｓ型ＰＤ部、１０２はスイッチＴＦＴ部である。また、
２０１はＭＩＳ型ＰＤ部の下部電極、２０２はスイッチ
ＴＦＴ駆動配線、２０３はスイッチＴＦＴのゲート電
極、２０４はコンタクトホール、２０５はセンサバイア
ス配線、２０６は信号線、２０７はスイッチＴＦＴのソ
ース・ドレイン電極（以下、ＳＤ電極と略記）である。

【００１２】図６は図５に示す１画素内の各素子を模式
的に配列した場合の模式的断面図を示す。図中３０１は
ガラス基板、３０２はスイッチＴＦＴ駆動配線、３０３
はＭＩＳ型ＰＤの下部電極、３０４はスイッチＴＦＴゲ
ート電極、３０５はゲート絶縁膜、３０６は真性ａ−Ｓ
ｉ膜、３０７はホールブロッキング層、３０８はバイア
ス配線、３０９はスイッチＴＦＴＳＤ電極、３１０は
信号線、３２０は保護膜、３２１は有機樹脂層、３２２
は蛍光体層である。なお、図６におけるＭＩＳ型ＰＤの
下部電極３０３、スイッチＴＦＴゲート電極３０４、バ
イアス配線３０８、信号線３１０は、それぞれ図５にお
けるＭＩＳ型ＰＤの下部電極２０１、スイッチＴＦＴゲ
ート電極２０３、バイアス配線２０５、信号線２０６に
対応する。

【００１３】次に、ＭＩＳ型ＰＤを用いたＦＰＤの製造
方法を図６、図７（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。な
お、図７は１画素を示す。また、図７の符号は図５と対
応している。従来のＦＰＤの製造は以下の工程で行う。

【００１４】（１）まず、ガラス基板３０１上に第１の
金属層によりスイッチＴＦＴ駆動配線２０２、ＭＩＳ型
ＰＤ下部電極２０１、スイッチＴＦＴゲート電極２０３
を形成する。図７（ａ）はこの場合の模式的平面図を示
す。

【００１５】（２）次に、ゲート絶縁膜３０５、真性ａ
−Ｓｉ膜３０６、ホールブロッキング層（オーミックコ
ンタクト層）３０７を順次積層する（図６参照）。

【００１６】（３）ＭＩＳ型ＰＤ下部電極２０１とスイ
ッチＴＦＴＳＤ電極２０７とを接合するためのコンタ
クトホール（接続孔）２０４を形成する。図７（ｂ）は
この場合の模式的平面図を示す。

【００１７】（４）第２の金属層を積層し、１回目のレ
ジストワークによりバイアス配線２０５を形成する。こ
の時、後述するスイッチＴＦＴＳＤ電極２０７及び信
号線２０６を形成する領域を島状領域２１０として残
す。図７（ｃ）はこの場合の模式的平面図を示す。

【００１８】（５）２回目のレジストワークによりスイ
ッチＴＦＴＳＤ電極２０７、信号線２０６を形成し、
引き続いて、ｎ⁺半導体層を除去する。即ち、スイッチ
ＴＦＴＳＤ電極間のギャップ部を形成し、同時にＭＩ
Ｓ型ＰＤ部のｎ⁺半導体層を２１１で示すように電極と
して残す。図７（ｄ）はこの場合の模式的平面図を示
す。

【００１９】（６）次に、素子間分離を行う。図７
（ｅ）はこの場合の模式的平面図を示す。

【００２０】（７）最後に、保護膜３０２を積層し、配
線引き出し部等必要な領域を除去する。その後、蛍光体
層３２２を有機樹脂層３２１等で貼り合わせる。

【００２１】上述の様に製造されるＦＰＤは、図５及び
図６からも明らかな様にＭＩＳ型ＰＤ部とスイッチＴＦ
Ｔ部は層構成が同一であるため、製造方法が簡便で、高
歩留り、低価格を実現できる利点がある。しかも、感度
等の諸特性も十分満足できるものと評価されており、現
在、一般撮影に用いられる装置としては、従来のＳ／Ｆ
法及びＣＲ法に代わって、上述のＦＰＤが採用されるに
至っている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来のＦＰＤにおいては、大面積で、且つ、完全デジ
タル化を実現でき、漸く、一般撮影に主に使用され始め
ている状況であるが、感度といった点では更なる向上が
期待されている。また、透視撮影を可能とするために
は、より一層の感度向上が必須と考えられている。

【００２３】図８はＭＩＳ型ＰＤを用いたＦＰＤの１ビ
ットの等価回路を示す。図中Ｃ１はＭＩＳ型ＰＤの合成
容量、Ｃ２は信号線に形成される寄生容量、Ｖｓはセン
サバイアス電位、Ｖｒはセンサリセット電位、ＳＷ１は
ＭＩＳ型ＰＤのＶｓ／Ｖｒ切り替えスイッチ、ＳＷ２は
スイッチＴＦＴのＯＮ／ＯＦＦ切り替えスイッチ、ＳＷ
３は信号線リセットスイッチ、Ｖｏｕｔは出力電圧であ
る。

【００２４】ＭＩＳ型ＰＤには、バイアス電位として半
導体層が空乏化する様にスイッチＳＷ１により電位Ｖｓ
が与えられる。この状態で、蛍光体からの変換光が半導
体層に入射すると、ホールブロッキング層で阻止されて
いた正電荷がａ−Ｓｉ層内に蓄積され、電位差Ｖｔが発
生する。その後、スイッチＳＷ２によりスイッチＴＦＴ
のＯＮ電圧が印加され、電圧Ｖｏｕｔとして出力され
る。出力Ｖｏｕｔは不図示の読み出し回路（図４の信号
処理回路１０６）により読み出され、その後スイッチＳ
Ｗ３により信号線がリセットされる。

【００２５】上述の駆動方法に従ってスイッチＴＦＴを
図４の１ライン毎に順次ＯＮする事により、１フレーム
の全読出しを完了する。その後、スイッチＳＷ１により
ＭＩＳ型ＰＤにリセット電位Ｖｒを与え、リセットを行
う。また、再度、同様にバイアス電位Ｖｓを与え、画像
読み取りの蓄積動作を行う。このようにして放射線を用
いての画像が得られる。

【００２６】ここで、ＭＩＳ型ＰＤの出力Ｖｏｕｔの飽
和値は、概ね電位Ｖｔに比例する。電位Ｖｔはバイアス
電圧差Ｖｓ−Ｖｒと内部ＧａｉｎＧの積により決ま
る。内部ＧａｉｎＧは、Ｃｉｎｓ／(Ｃｉｎｓ＋Ｃｓ
ｅｍｉ)で求められる。出力電圧Ｖｏｕｔは概ね電位Ｖ
ｔに対しＣ１／Ｃ２容量比で出力される。

【００２７】ＭＩＳ型ＰＤの感度は、光入射状態での上
述の飽和出力電圧、即ち、信号成分と暗状態での出力電
圧、即ち、ノイズ成分の比で概ね表現できる。信号成分
は、一般的には、（１）ＰＤ開口率、（２）ＰＤ光入射
効率、言い換えれば真性ａ−Ｓｉ膜内に入射する光量、
更に、（３）内部Ｇａｉｎに依存する。一方、ノイズ成
分は以下に示す様々なノイズが確認されている。

【００２８】（１）ショットノイズセンサ開口率の平方根に比例するショットノイズ（２）ＫＴＣノイズＣ１容量の平方根に比例するＫＴＣノイズ（３）信号配線ノイズ配線抵抗の平方根及びＣ２容量に比例する配線ノイズ（４）ＩＣノイズＣ２容量に比例するＩＣノイズ（５）ゲート配線ノイズ配線抵抗の平方根に比例する配線ノイズ通常、感度向上を達成するためには、当然のことなが
ら、信号成分を増大させるか、或いは、ノイズ成分を減
少させるか、或いは、同時に達成する必要がある。しか
し、信号成分とノイズ成分は相互に関係しており、前者
を改善した結果、後者に影響を及ぼし、結局、感度改善
には至らない場合が多い。

【００２９】例えば、信号成分を改善するために、上述
の（１）ＰＤ開口率を向上させる場合、配線幅、或いは
配線間のスペースをシュリンクして実現することが考え
られるが、逆に、微細化に伴い配線抵抗、或いは信号線
の寄生容量が増大し、ノイズ成分が増大する結果とな
る。即ち、信号成分は改善されるが、ノイズ成分は増加
することになり、感度低下を引き起こす場合がある。更
に、微細化により配線ルールが厳しくなるため、歩留り
低下等の生産性を低下させることになる。

【００３０】また、上述の（２）光入射効率において
も、同様に光電変換層であるａ−Ｓｉ膜に接合されてい
るオーミックコンタクト層は、キャリアブロッキング層
としての機能と上部電極としての機能が必要なため、光
吸収を無視できない５００Å程度以上の膜厚が必要とな
る。その結果、ｎ⁺膜での光吸収が感度低下を引き起こ
す。当然、ｎ⁺膜の薄膜化を実施した場合、逆に、ｎ⁺膜
の抵抗が大きくなり、ＰＤ上部電極として機能しない結
果となる。

【００３１】更に、上述の（３）内部Ｇａｉｎを向上さ
せる場合、ａ−Ｓｉ膜も厚膜化、或いは、ゲートＳｉＮ
膜の薄膜化を実施する必要がある。しかし、ａ−Ｓｉ膜
の厚膜化は、一方でスイッチＴＦＴの転送能力の低下を
引き起こし、その結果、ＴＦＴサイズの増大、開口率の
低下となる。また、その応力、異物発生等、生産上の問
題においても限度がある。更に、ＳｉＮ膜の薄膜化は配
線交差部等での絶縁耐圧を考慮すると同様に限度があ
り、仮に、薄膜化が達成できたとしても寄生容量Ｃ２の
増大によりノイズ成分が増加し、目立った感度向上は達
成されない。

【００３２】一方、ノイズ低減に着目して、ゲート配線
抵抗を低減する場合、ゲート配線の厚膜化、或いは幅広
化が必要であるが、前者は配線交差部での絶縁耐圧の低
下を引き起こし、後者は開口率の低下を引き起こす。ま
た、信号線の配線抵抗を低減する場合、信号線の厚膜
化、或いは幅広化が必要であるが、前者は応力の増大に
より生産設備上限度があるばかりか、加工上の問題から
厚膜化は限度がある。また、後者は上述と同様に開口率
の低下を引き起こす。

【００３３】以上の説明から明らかなように、現行の構
成では設計において感度を最適化することは可能である
が、感度の向上には限界があった。そのため、より一層
感度を向上するためには、根本的な構成、或いは製造プ
ロセスの改良が必要であった。

【００３４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たもので、その目的は、より感度を向上でき、しかも、
使用するマスク枚数を増加せずに容易に製造することが
可能な放射線検出装置及びその製造方法を提供すること
にある。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、放射線信号を可視光に変換する蛍光体と、
前記可視光を電気信号に変換する光電変換素子と、前記
光電変換素子の信号を読み出すスイッチＴＦＴとを有す
る放射線検出装置において、前記放射線信号変換素子及
びスイッチＴＦＴは、夫々同一部材の第１の電極層、絶
縁層、半導体層、オーミックコンタクト層、第２の電極
層で構成され、且つ、前記オーミックコンタクト層上に
透明電極層が積層されていることを特徴とする。

【００３６】また、本発明は、放射線信号を可視光に変
換する蛍光体と、前記可視光を電気信号に変換する光電
変換素子と、前記光電変換素子の信号を読み出すスイッ
チＴＦＴとを有する放射線検出装置の製造方法におい
て、（１）絶縁基板上に第１の金属層により前記光電変
換素子の下部電極、前記スイッチＴＦＴのゲート電極及
び駆動配線を形成する工程、（２）絶縁層及び半導体層
を順次積層する工程、（３）オーミックコンタクト層を
積層する工程、（４）第２の金属層を積層する工程、
（５）透明電極層を積層する工程、（６）前記透明電極
層、前記第２の金属層を同一マスクを用いてエッチング
を行うことにより前記透明電極層とスイッチＴＦＴのパ
ターニングを行い、且つ、前記同一マスクを用いて前記
オーミックコンタクト層をエッチングする工程、を含む
ことを特徴とする。

【００３７】本発明においては、オーミックコンタクト
層（ｎ⁺膜）の機能であるホールブロッキング機能と電
極機能を、夫々、ｎ⁺層と透明導電層に機能分離させる
ことにより、ｎ⁺層を薄膜化でき、ｎ⁺層での光吸収を減
少させて半導体層（ａ−Ｓｉ層）に到達する光量を向上
し、より感度を向上することができる。更に、第２の金
属層のパターニング／オーミックコンタクト層のパター
ニング工程と同一マスクを用いて透明電極層、ＳＤ層、
ｎ⁺層をエッチングし、製造工程の簡略化を図ることが
できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明による
ＭＩＳ型ＰＤを用いた放射線検出装置の一実施形態を示
す模式的平面図である。なお、図１では１画素の構成を
示す。また、ここでは放射線としてＸ線を用いている
が、α線、γ線等を用いることも可能である。

【００３９】図１において、１０１は光電変換素子であ
るＭＩＳ型ＰＤ部、１０２はＭＩＳ型ＰＤ部の信号を読
み出すスイッチＴＦＴ部である。また、２０１はＭＩＳ
型ＰＤ部の下部電極、２０２はスイッチＴＦＴ駆動配
線、２０３はスイッチＴＦＴ部のゲート電極、２０４は
コンタクトホール、２０５はセンサバイアス配線、２０
６は信号線、２０７はスイッチＴＦＴ部のソース・ドレ
イン電極（ＳＤ電極）、２２は透明電極層（ＩＴＯ）で
ある。

【００４０】ここで、図１では１画素の構成を示してい
るが、実際には、図４に示すように図１の画素が２次元
に複数配列され、且つ、図４と同様にＴＦＴ駆動配線１
０３、信号線１０４、バイアス配線１０５、信号処理回
路１０６、ＴＦＴ駆動回路１０７、Ａ／Ｄ変換部１０
８、放射線を可視光に変換する蛍光体等を用いて放射線
検出装置が構成される。なお、図１の画素における１ビ
ットの等価回路は図８と同様である。

【００４１】Ｘ線は不図示の蛍光体により可視光に変換
され、ＭＩＳ型ＰＤ部Ｓに入射する。入射光はＭＩＳ型
ＰＤ部１０１で光電変換され、ＰＤ部１０１内に蓄積さ
れる。その後、スイッチＴＦＴ駆動配線２０２からＯＮ
電圧が印加され、スイッチＴＦＴ部１０２をＯＮ状態と
することにより信号線２０６を介して出力電圧が読み出
される。その後、バイアス配線２０５からリセット電圧
がＭＩＳ型ＰＤ部に印加され、ＰＤ部に蓄積された電荷
をリセットする。

【００４２】図２は図１の１画素内の各素子を模式的に
配列した場合の模式的断面図を示す。図中３０１はガラ
ス基板（絶縁基板）、３０２はスイッチＴＦＴ駆動配
線、３０３はＭＩＳ型ＰＤ部の下部電極、３０４はスイ
ッチＴＦＴ部のゲート電極、３０５はゲート絶縁膜、３
０６は真性ａ−Ｓｉ膜、３０７はホールブロッキング層
（ｎ⁺膜）、３０８はバイアス配線、３０９はスイッチ
ＴＦＴＳＤ電極、３１０は信号線、３２０は保護膜、
３２１は有機樹脂層、３２２は蛍光体層、２２は透明電
極層（ＩＴＯ）である。

【００４３】なお、図２におけるスイッチＴＦＴ駆動配
線３０２、ＭＩＳ型ＰＤ部下部電極３０３、スイッチＴ
ＦＴゲート電極３０４、バイアス配線３０８、スイッチ
ＴＦＴＳＤ電極３０９、信号線３１０は、それぞれ図
１におけるスイッチＴＦＴ駆動配線２０２、ＭＩＳ型Ｐ
Ｄ部下部電極２０１、スイッチＴＦＴゲート電極２０
３、バイアス配線２０５、スイッチＴＦＴＳＤ電極２
０７、信号線２０６に対応する。

【００４４】次に、本実施形態の製造方法を図２、図３
（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。なお、図３は１画
素を示す。本実施形態では、以下の工程で製造を行う。

【００４５】（１）まず、ガラス基板３０１上に第１の
金属層としてＡｌ−Ｎｄ薄膜２５００Å、Ｍｏ薄膜３０
０Åの積層膜をスパッター法により成膜する。第１の金
属層としては、Ｃｒ、Ａｌの単層配線、又はＴｉ／Ａｌ
／Ｔｉ等の積層配線を使用できる。

【００４６】（２）次いで、フォトリソグラフィー法に
よりレジストパターニング後、ウエットエッチング法を
用い、スイッチＴＦＴ駆動配線２０２、ゲート電極２０
３、及びＭＩＳ型ＰＤ部の下部電極２０１を形成する。
図３（ａ）はこの場合の模式的平面図を示す。

【００４７】（３）絶縁膜としてＳｉＮ層、半導体層と
してａ−Ｓｉ膜、オーミックコンタクト層をプラズマＣ
ＶＤ法により夫々２５００Å、５０００Å、２００Å成
膜する。この時、ＳｉＮ層と半導体層としてａ−Ｓｉ膜
は、良好な界面を得る為連続成膜する必要があるが、オ
ーミックコンタクト層については生産装置の都合上、連
続成膜する場合と一度真空チャンバーから取り出した
後、プラズマＣＶＤ法により成膜する方法がある。

【００４８】（４）フォトリソグラフィー法によりレジ
ストパターニング後、ＲＩＥ或いはＣＤＥ等によるドラ
イエッチング法によりコンタクトホール２０４を形成す
る。図３（ｂ）はこの場合の模式的平面図を示す。この
時、コンタクトホール（接続孔）２０４はＳｉＮ層、ａ
−Ｓｉ層、ｎ⁺層をエッチングし、テーパー形状に形成
されている。

【００４９】（５）第２の金属層として、Ｍｏ薄膜５０
０Å、Ａｌ薄膜１μｍ、Ｍｏ薄膜３００Åをスパッター
法により成膜する。

【００５０】（６）フォトリソグラフィー法によりレジ
ストパターニング後、ウエットエッチング法により第２
の金属層をエッチングし、バイアス配線２０５をパター
ン形成する。図３（ｃ）はこの場合の模式的平面図を示
す。この時、レジストパターンはスイッチＴＦＴＳＤ
電極及び信号線を形成する領域を夫々のパターンを包括
する島状領域４６として残す。

【００５１】（７）ＭＩＳ型ＰＤ部の上部電極として、
透明電極層（ＩＴＯ）２２を４００Åスパッター法によ
り成膜する。透明電極層２２としては、ＺｎＯ又はＳｎ
Ｏ₂（酸化スズ）等を使用できる。

【００５２】（８）フォトリソグラフィー法によりレジ
ストパターニング後、ウエットエッチング法により透明
電極層（ＩＴＯ）２２をエッチングする。また、同一レ
ジストパターンでスイッチＴＦＴＳＤ電極２０７、信
号線２０６をウエットエッチング法によりエッチングす
る。

【００５３】更に、同一レジストパターンでＲＩＥ或い
はＣＤＥ等によるドライエッチング法を用いてオーミッ
クコンタクト層（ｎ⁺膜）をエッチングする。図３
（ｄ）はこの場合の模式的平面図を示す。この時、レジ
ストパターンは、同時にＭＩＳ型ＰＤ部の上部電極とな
る領域及びバイアス線を包括する領域を島状領域４７と
して残す。

【００５４】（９）フォトリソグラフィー法によりレジ
ストパターニング後、ＲＩＥ或いはＣＤＥ等によるドラ
イエッチング法を用い、ＳｉＮ絶縁膜、ａ−Ｓｉ膜を除
去し、素子間分離を行う。図３（ｅ）はこの場合の模式
的平面図を示す。この時、ＳＮ絶縁膜を必ずしも除去す
る必要はなく、ａ−Ｓｉ膜のみを除去するだけでも十分
である。

【００５５】（１０）保護膜３２０として、ＳｉＮ膜２
５００ÅをプラズマＣＶＤ法により成膜する。

【００５６】（１１）ＲＩＥ或いはＣＤＥを用いたフォ
トリソグラフィー法により配線引き出し部等を露出させ
る。その後、蛍光体層３２２を有機樹脂層３２１等の接
着剤等で貼り合わせる。以上により、本実施形態のＦＰ
Ｄが完成する。

【００５７】ここで、本実施形態では、オーミックコン
タクト層上に透明電極層２２を形成しているので、オー
ミックコンタクト層の機能であるホールブロッキング機
能と電極機能を、夫々、ｎ⁺膜と透明導電層２２に機能
分離することができる。そのため、ｎ⁺膜を薄膜化する
ことができ、オーミックコンタクト層での光吸収を低減
でき、信号成分の向上、即ち、感度の向上を実現するこ
とができる。

【００５８】また、従来のＦＰＤの製造方法において
は、図７の説明から分かるようにマスクが６枚使用され
ている。即ち、（１）第１の金属層のパターニング、
（２）コンタクトホールのパターニング、（３）第２の
金属層のパターニング、（４）スイッチＴＦＴ部の第２
の金属層のパターニング／オーミックコンタクト層のパ
ターニング、（５）素子間分離のパターニング、（６）
保護層のパターニングである。

【００５９】本実施形態では、透明電極層２２を形成し
ているが、透明電極層２２のパターニング工程をスイッ
チＴＦＴ部の第２の金属層パターニング／オーミックコ
ンタクト層のパターニングの工程と同一としているの
で、透明電極層２２を成膜してもマスク枚数を増やさず
にＦＰＤを製造することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、オ
ーミックコンタクト層上に透明電極層を形成することに
より、オーミックコンタクト層の機能であるホールブロ
ッキング機能と電極機能を、夫々、ｎ⁺膜と透明導電膜
に機能分離することができ、ｎ⁺膜を薄膜化できる。そ
のため、光電変換素子の光入射効率を向上でき、より一
層感度を向上することができる。更に、透明電極層を成
膜しても、そのパターニング工程をスイッチＴＦＴ部の
第２の金属層のパターニング／オーミックコンタクト層
のパターニングの工程と同一とすることにより、マスク
枚数が増加することなく、ＦＰＤを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線検出装置の一実施形態を示す模
式的平面図である。

【図２】図１の１画素内の各素子を模式的に配列した場
合の模式的断面図である。

【図３】図１の放射線検出装置の製造方法を説明する図
である。

【図４】従来例のＦＰＤを示す模式的等価回路図であ
る。

【図５】従来のＭＩＳ型ＰＤを用いた場合の１画素の模
式的平面図である。

【図６】図５の１画素内の各素子を模式的に配列した場
合の模式的断面図である。

【図７】従来のＦＰＤの製造方法を説明する図である。

【図８】従来のＭＩＳ型ＰＤの１ビットの等価回路図で
ある。

【符号の説明】

２２透明電極層４６スイッチＴＦＴＳＤ電極と信号線の領域４７バイアス配線とＭＩＳ型ＰＤ部の上部電極の領域１０１光電変換素子部１０２スイッチＴＦＴ部１０３スイッチＴＦＴ駆動配線１０４信号線１０５バイアス配線１０６信号処理回路１０７ＴＦＴ駆動回路１０８Ａ／Ｄ変換部２０１、３０３ＭＩＳ型ＰＤ下部電極２０２、３０２スイッチＴＦＴ駆動配線２０３、３０４スイッチＴＦＴゲート電極２０４コンタクトホール２０５、３０８バイアス配線２０６、３１０信号線２０７、３０９スイッチＴＦＴＳＤ電極３０１ガラス基板３０５ゲート絶縁膜３０６真性ａ−Ｓｉ膜３０７ホールブロッキング層３２０保護膜３２１有機樹脂層３２２蛍光体層

───────────────────────────────────────────────────── 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 31/09 Ｈ０１Ｌ 31/00 Ａ５Ｆ１１０ 31/10 31/10 ＨＨ０４Ｎ 5/32 Ａ 5/335 27/14 Ｃ 29/78 ６１３ＺＦターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 GG20 JJ05 JJ32 JJ37 LL11 LL15 4M118 AA01 AB01 BA05 CA07 CA11 CB06 CB11 FB03 FB09 FB13 FB16 FB19 GA10 HA26 5C024 AX12 AX16 CY47 GX03 GX09 HX23 5F049 MA01 MB05 NA01 NB05 PA20 QA20 RA02 RA08 SE04 SS01 UA14 WA07 5F088 AA01 AB05 BA01 BB03 CB20 DA01 EA04 EA08 FA04 GA02 HA15 KA03 KA08 LA08 5F110 AA16 BB10 CC07 DD02 EE03 EE04 EE06 EE15 EE44 FF03 FF30 GG02 GG15 GG24 GG35 GG45 HK03 HK04 HK07 HK09 HK16 HK22 HK33 HK35 HL03 HL04 HL07 HL12 HL14 HL23 NN02 NN04 NN24 NN35 NN71 QQ09 QQ16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線信号を可視光に変換する蛍光体
と、前記可視光を電気信号に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子の信号を読み出すスイッチＴＦＴとを
有する放射線検出装置において、前記放射線信号変換素
子及びスイッチＴＦＴは、夫々同一部材の第１の電極
層、絶縁層、半導体層、オーミックコンタクト層、第２
の電極層で構成され、且つ、前記オーミックコンタクト
層上に透明電極層が積層されていることを特徴とする放
射線検出装置。
【請求項２】前記透明電極層は、ＩＴＯ(Indium Tin
Oxide)、ＺｎＯ、又はＳｎＯ₂（酸化スズ）であること
を特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】放射線信号を可視光に変換する蛍光体
と、前記可視光を電気信号に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子の信号を読み出すスイッチＴＦＴとを
有する放射線検出装置の製造方法において、（１）絶縁基板上に第１の金属層により前記光電変換素
子の下部電極、前記スイッチＴＦＴのゲート電極及び駆
動配線を形成する工程、（２）絶縁層及び半導体層を順次積層する工程、（３）オーミックコンタクト層を積層する工程、（４）第２の金属層を積層する工程、（５）透明電極層を積層する工程、（６）前記透明電極層、前記第２の金属層を同一マスク
を用いてエッチングを行うことにより前記透明電極層と
スイッチＴＦＴのパターニングを行い、且つ、前記同一
マスクを用いて前記オーミックコンタクト層をエッチン
グする工程、を含むことを特徴とする放射線検出装置の
製造方法。