JP2004228515A

JP2004228515A - Radiation detecting device

Info

Publication number: JP2004228515A
Application number: JP2003017805A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Nomura; 慶一野村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation detecting device that can achieve a high manufacturing yield by evading a rise in cost etc. accompanying the attenuation of the input quantity of radiation and high-speed driving and making a repairing method by laser repair etc. applicable. <P>SOLUTION: Provided are pixels each constituted including a photoelectric converting element which converts incident radiation into an electric signal and a sensor for AEC (automatic exposure control), which is constituted by at least laminating an SD wire 327 of the sensor for AEC for transferring the electric signal to the outside and a lower electrode 323 of the sensor for AEC. The SD (source-drain) wire 327 and the lower electrode 323 of the sensor for AEC control are formed at a specified interval at right angles to the laminating direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

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、非破壊検査装置等の放射線を用いた分析装置等に応用される放射線検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の放射線検出装置の等価回路図である。図１２は、図１１に示した放射線検出装置の平面図である。Ｐ１１〜Ｐ４４は光電変換素子などの半導体変換素子、Ｔ１１〜Ｔ４４は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、それぞれ画素を構成している。なお、ここでは画素エリアに４×４画素を示しているが、実際には例えば２０００×２０００画素がガラス等の絶縁基板上に配置されている。
【０００３】
図１１及び図１２に示すように、光電変換素子Ｐ１１〜Ｐ４４は共通のバイアス線Ｖｓ１〜Ｖｓ４に接続されており、読み出し装置から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〜Ｖｇ４に接続されており、ゲート駆動装置からＴＦＴのゲートのＯＮ、ＯＦＦを制御する。
【０００４】
各ＴＦＴのソース・ドレイン（ＳＤ）電極は、共通の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４に接続されており、Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４は、読み出し装置に接続されている。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、電荷に変換される。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外部に読み出される。その後、共通のバイアス線により、光電変換素子で発生し転送されずに残った電荷が除去される。この動作をリフレッシュと呼ぶ。
【０００５】
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構造の光センサと、放射線を可視光に変換するための蛍光体を組み合わせた放射線検出装置がある。この種の間接型蛍光体としては、ＣｓＩ、ＧＯＳ（Ｇｄ_２・Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）などがある。
【０００６】
図１３は、図１２に示した１画素内における各素子の配列構造を示した模式的断面図である。倍率等は、必ずしも一致しない。３０１はガラス等の絶縁基板、３０２はスイッチＴＦＴ駆動配線（ゲート配線）、３０３はＭＩＳ型ＰＤ（フォトダイオード）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−Ｓｉ膜（半導体層）、３０７はホールブロッキング層（オーミックコンタクト層）、３０８はバイアス配線、３０９は転送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。
【０００７】
次に、放射線検出装置において、Ｘ線源から照射されるＸ線の露出を自動的に制御する、Ｘ線自動露出制御装置（ＡＥＣ）について説明する。
一般に、２次元状に配設されたセンサを有する放射線検出装置では、入射するＸ線量を被写体毎に若しくは撮影毎に調整（ＡＥＣ制御）する必要がある。この方法は以下の２つに分類する事ができる。
（１）ＡＥＣ制御用センサを、放射線検出装置とは別に別途設ける。
（２）放射線検出装置内の全部あるいは一部のセンサを高速で読み出して、ＡＥＣ制御用信号とする。
従来はＸ線の減衰が５％程度の薄型のＡＥＣ御用センサ複数個を、放射線検出装置の前面に別途設けており、これらのＡＥＣ制御用センサの出力によりＸ線の曝射をストップさせ、画像化に適切なＸ線量を得ていた。ここで使用されるＡＥＣ制御用センサとしては、Ｘ線をイオンチャンバで直接電荷として取り出すものや、蛍光体を介して蛍光体光をファイバーで外部に取り出し、フォトマルで電荷に変換するものが使用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２次元状に配設された放射線検出装置において、（１）別途ＡＥＣ制御用センサを設け、入射する放射線量を調整（ＡＥＣ制御）する場合、このＡＥＣセンサの配置が問題となる。つまり、一般にＡＥＣ制御に必要な情報は被写体の中央部にあるため、画像撮像用センサによる撮像に支障の無いようにＡＥＣ制御用センサを配置するためには、別途放射線の減衰が非常に小さいＡＥＣ制御用センサが必要となり、装置がコストアップする。さらに、減衰なしのセンサは存在しないため、撮像画像の画質が低下する。
【０００９】
また、放射線検出装置内の画像撮像用センサを使用する場合には、画素数の比較的少ないセンサではＡＥＣ制御が可能であるが、例えば画素数が２０００×２０００画素のようなセンサでは高速駆動用回路が必要となり、コストアップの一因となる。更に、高速駆動する必要があるために、画像撮像用センサにおいて、電荷の蓄積時間及び電荷の転送時間、容量のリセット時間等を十分にとる事が困難となり、撮像画像の画質低下を引き起こす。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、放射線の入力量の減衰及び高速駆動に伴うコストアップ等を回避するとともに、レーザリペア等による修復手法を適用可能とし、高い製造歩留りを達成することができる放射線検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するために、本発明の放射線検出装置は、第１の態様として、入射する放射線を電気信号に変換して画像を形成する第１の放射線変換素子及び前記放射線を検出する第２の放射線変換素子を含み、前記第２の放射線変換素子は、電気信号を外部に転送する第１の導電層及び第２の導電層が少なくとも積層されて配置され、前記第１の導電層と前記第２の導電層とが電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の放射線検出装置は、第２の態様として、入射する放射線を電気信号に変換する第１の放射線変換素子及び第２の放射線変換素子を含み構成される画素を有し、電気信号を外部に転送するための第１の導電層及び第２の導電層が少なくとも積層されて前記第２の放射線変換素子を成し、前記第１の導電層の配線部位に対応した冗長配線が前記第２の導電層の一部に形成されることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の放射線検出装置は、第３の態様として、入射する放射線を電気信号に変換する第１の放射線変換素子及び第２の放射線変換素子を含み構成される画素を有し、電気信号を外部に転送するための第１の導電層及び第２の導電層が少なくとも積層されて前記第２の放射線変換素子を成し、前記第１の導電層における電極部の基端部位の下方部位においては前記第２の導電層の一部が除去されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
先ず、本発明の第１の実施形態に係る放射線検出装置について説明する。
図１は、本実施形態に係る放射線検出装置の等価回路図である。図２は、本実施形態に係る放射線検出装置の模式的平面図である。図３は図２で示された放射線検出装置の１画素の模式的断面図である。図４は図２で示された放射線検出装置の１画素の模式的平面図である。図５は本実施形態に係る放射線検出装置に適用可能なリペア方法を説明する為の図である。
【００１５】
図１、図２において、Ｐ１１〜Ｐ４４は画像撮像用のＭＩＳ型光電変換素子、Ｔ１１〜Ｔ４４は読み出し用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、Ａ３１〜３４はＡＥＣ制御用のＴＦＴ型センサである。ＭＩＳ型光電変換素子・ＴＦＴ・ＴＦＴ型ＡＥＣセンサで構成された画素と、ＭＩＳ型光電変換素子・ＴＦＴ構成された２種類の画素がある。なお、ここでは画素エリアとして４×４画素を示しているが、実際には例えば２０００×２０００画素が絶縁基板上に配置されている。
【００１６】
図１に示すように、光電変換素子Ｐ１１〜Ｐ４４は共通のバイアス線Ｖｓ１〜Ｖｓ４に接続されており、読み出し装置から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〜Ｖｇ４に接続されており、ゲート駆動装置からＴＦＴのゲートのＯＮ・ＯＦＦを制御する。
【００１７】
各ＴＦＴのソース・ドレイン電極は、共通の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４に接続されており、Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４は、読み出し装置に接続されている。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、電荷に変換される。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外部に読み出される。その後、共通のバイアス線により、光電変換素子で発生し転送されずに残った電荷が除去される。
【００１８】
次に、図２に示したＭＩＳ型光電変換素子・ＴＦＴ・ＴＦＴ型ＡＥＣセンサで構成された１画素内における各素子の配列構造を図３及び図４を用いて説明する。
３０１はガラス等の絶縁基板、３０２はスイッチＴＦＴ駆動配線、３０３はＭＩＳ型ＰＤ下部電極、３０４はスイッチＴＦＴゲート電極、３２３はＡＥＣセンサ下部電極、３０５はゲート絶縁膜、３０６は真性ａ−Ｓｉ膜、３０７はホールブロッキング層、３０８はバイアス配線、３０９は転送ＴＦＴＳＤ（ソース・ドレイン）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、３２５はコンタクトホール（図４）、３２７はＡＥＣセンサのＳＤ（ソース・ドレイン）配線、３２８はＡＥＣセンサのＳＤ（ソース・ドレイン）電極である。ＡＥＣセンサ下部電極（３２３）は、コンタクトホール（３２５）を介して隣接する画素のＡＥＣセンサ下部電極と電気的に接続されている。
【００１９】
このような構成にすると、ＴＦＴ型ＡＥＣセンサは必要な場所だけに形成できる。ＴＦＴ型ＡＥＣセンサが存在する画素では、光電変換素子の開口率が減少してしまうが、この開口率減少分は読み出し後の画像補正により補正可能できる。また、ＴＦＴ型ＡＥＣセンサの駆動方法としては、例えば空乏化させる一定バイアスを下部電極（３２３）に印加しておけば、入射光に応じて電荷を常に出力できるため、この出力値を増幅器（ＡＭＰ）で増幅させ、加算することにより放射線の総照射量を検出し、放射線の曝射量を制御する。絶縁基板上にＡＥＣ制御用センサを画像撮像用のセンサとは別に設けているため、高速駆動の必要はなく、更に入射する放射線を減衰させることもない。
【００２０】
本発明の第１の実施形態に適用可能なリペア方法について説明する。
図５は、本実施形態に適用可能なリペア方法について説明するための図であり、各符号は図３と同一である。ゴミ等の異物により、ＡＥＣセンサのＳＤ（ソース・ドレイン）電極（３２８）が電気的にショートしている場合を示している。ＡＥＣセンサが１つでもショートしていると、コンタクトホール（３２５）を介して下部電極（３２３）に電気的に接続されている為、全ＡＥＣセンサが使用不可となり不良パネルとなる。
【００２１】
図５は、６本のＳＤ電極（３２８）の根元（基端部位）をレーザーで切断する場合を示している。本実施形態では、ＡＥＣセンサ下部電極（３２３）とＳＤ配線（３２７）がオーバーラップせず、積層方向の垂直方向に所定の間隔を隔てて形成されている。そのため、ＳＤ電極（３２８）の根元をレーザー切断してもＡＥＣセンサ下部電極（３２３）が露出することなくリペア可能である。ＡＥＣセンサ下部電極（３２３）が露出すると上部のＳＤ配線（３２７）とのショートが問題となるが、このような構成にするとショートが起きない為、リペア可能となる。また、リペアすることにより隣接する他のＡＥＣセンサが使用可能となり、製造歩留まりが向上する。
【００２２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る放射線検出装置について説明する。
本実施形態に係る放射線検出装置の等価回路図は図１と同一である。本実施形態に係る放射線検出装置の模式的平面図は図２と同一であるが、ＴＦＴ型ＡＥＣセンサ部の構成のみ異なる。図６は本実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的断面図である。図７は本実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的平面図である。図８は本実施形態に係る放射線検出装置に適用可能なリペア方法を説明するための図である。
【００２３】
次に、１画素内における各素子の配列構成を図６及び図７を用いて説明する。
３０１はガラス等の絶縁基板、３０２はスイッチＴＦＴ駆動配線、３０３はＭＩＳ型ＰＤ下部電極、３０４はスイッチＴＦＴゲート電極、３２３はＡＥＣセンサ下部電極、３０５はゲート絶縁膜、３０６は真性ａ−Ｓｉ膜、３０７はホールブロッキング層、３０８はバイアス配線、３０９は転送ＴＦＴＳＤ（ソース・ドレイン）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、３２５はコンタクトホール（図７）、３２６は冗長配線、３２７はＡＥＣセンサのＳＤ（ソース・ドレイン）配線、３２８はＡＥＣセンサのＳＤ（ソース・ドレイン）電極である。ＡＥＣセンサ下部電極（３２３）は、コンタクトホール（３２５）を介して隣接する画素のＡＥＣセンサ下部電極と電気的に接続されている。
【００２４】
次に、第２実施形態に係る放射線検出装置に適用可能なリペア方法について説明する。
第１実施形態の場合、ＳＤ配線（３２７）が異物によりオープンになった場合にはリペアができない。そのため、ＳＤ配線（３２７）が１箇所でもオープンになると不良パネルとなってしまう。しかしながら、第２実施形態の場合は、図７に示すように、ＳＤ配線（３２７）の配線部に対応した冗長配線（３２６）がその配線部とコンタクトホール（３２５）を介して接続されているため、断線にならず製造歩留まりが向上する。尚、図６に示されるように、本実施形態の冗長配線（３２６）はＡＥＣセンサ下部電極とともに同一の導電層に形成される。また、第１の実施形態と同様に、ＡＥＣセンサ下部電極（３２３）はＳＤ配線（３２７）とオーバーラップしない位置に形成されている。
【００２５】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る放射線検出装置について説明する。
本実施形態に係る放射線検出装置の等価回路図は図１と同一である。本実施形態に係る放射線検出装置の模式的平面図は図２と同一であるが、ＴＦＴ型ＡＥＣセンサ部の構成のみ異なる。図９は、本実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的断面図である。図１０は、本実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的平面図である。
【００２６】
次に、１画素内における各素子の配列構成を図９及び図１０を用いて説明する。
３０１はガラス等の絶縁基板、３０２はスイッチＴＦＴ駆動配線、３０３はＭＩＳ型ＰＤ下部電極、３０４はスイッチＴＦＴゲート電極、３２３はＡＥＣセンサ下部電極、３０５はゲート絶縁膜、３０６は真性ａ−Ｓｉ膜、３０７はホールブロッキング層、３０８はバイアス配線、３０９は転送ＴＦＴＳＤ（ソース・ドレイン）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、３２５はコンタクトホール（図８）、３２７はＡＥＣセンサのＳＤ（ソース・ドレイン）配線、３２８はＡＥＣセンサのＳＤ（ソース・ドレイン）電極である。ＡＥＣセンサ下部電極（３２３）は、コンタクトホール（３２５）を介して隣接する画素のＡＥＣセンサ下部電極と電気的に接続されている。
【００２７】
次に、本実施形態に係る放射線検出装置に適用可能なリペア方法について説明する。
本実施形態では、ＳＤ配線（３２７）とＳＤ電極（３２８）の接続部（基端部位）の下方部位においてＡＥＣセンサ下部電極（３２３）が一部除去されてスペースを有する構成としている。そのため、ＳＤ電極（３２８）の根元をレーザーで切断することが可能であるばかりでなく、ＡＥＣセンサの感度向上も同時に達成することができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る放射線検出装置は、入射する放射線の減衰をうける事なく、かつ高速駆動を必要とせずに、入射する放射線量を調整（ＡＥＣ制御）する効果をもつ。さらに、レーザーリペア等が可能な構成を持ち、高い製造歩留まりを達成することができる。
なお、本発明では、可視光等の電磁波やＸ線、α線、β線、γ線なども、放射線として検出対象に含まれる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の放射線変換素子と第２の放射線変換素子を含む画素を当該放射線検出装置内部に備えた構成としたので、例えば一方の放射線変換素子を入射放射線量を調整するための素子とすることによって、当該放射線検出装置への放射線の入力量の減衰及び高速駆動に伴うコストアップ等を回避することができる。
また、第２の放射線変換素子における第１の導電層の配線部に対応した冗長配線等を設けたこと等により、第２の導電層に異常が発生した場合でもレーザリペア等による修復を可能とし、高い製造歩留りを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第３の実施形態に係る放射線検出装置の等価回路図である。
【図２】本発明の第１〜第３の実施形態に係る放射線検出装置の模式的平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る放射線検出装置に適用可能なリペア方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る放射線検出装置に適用可能なリペア方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る放射線検出装置の１画素の模式的平面図である。
【図１１】従来の放射線検出装置の等価回路図である。
【図１２】図１１に示した放射線検出装置の平面図である。
【図１３】図１２に示した１画素内における各素子の配列構造を示した模式的断面図である。
【符号の説明】
Ｖｇ線ゲート線
Ｓｉｇ線信号線
Ｖｓ線バイアス線
Ｐ１１〜Ｐ４４光電変換素子
Ｔ１１〜Ｔ４４薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
Ａ３１〜Ａ３４ＡＥＣ制御用センサ
Ｖｇ１〜４共通のゲート線
Ｓｉｇ１〜４共通の信号線
Ｖｓ１〜４共通バイアス線
３０１絶縁基板
３０２スイッチＴＦＴ駆動配線
３０３ＭＩＳ型ＰＤ下部電極
３０４スイッチＴＦＴゲート電極
３０５ゲート絶縁膜
３０６真性ａ−Ｓｉ膜
３０７ホールブロッキング層
３０８バイアス配線
３０９転送ＴＦＴＳＤ（ソース・ドレイン）電極
３１０信号線
３２０保護膜
３２１有機樹脂層
３２２蛍光体層
３２３ＡＥＣセンサ下部電極
３２５コンタクトホール
３２７ＡＥＣセンサのＳＤ（ソース・ドレイン）配線
３２８ＡＥＣセンサのＳＤ（ソース・ドレイン）電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation detection device applied to an analyzer using radiation such as a medical image diagnostic device and a nondestructive inspection device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a conventional radiation detection device. FIG. 12 is a plan view of the radiation detection device shown in FIG. P11 to P44 are semiconductor conversion elements such as photoelectric conversion elements, and T11 to T44 are thin film transistors (TFTs), each constituting a pixel. Here, 4 × 4 pixels are shown in the pixel area, but in actuality, for example, 2000 × 2000 pixels are arranged on an insulating substrate such as glass.
[0003]
As shown in FIGS. 11 and 12, the photoelectric conversion elements P11 to P44 are connected to common bias lines Vs1 to Vs4, and a constant bias is applied from the reading device. The gate electrode of each TFT is connected to a common gate line Vg1 to Vg4, and the gate driver controls ON / OFF of the gate of the TFT.
[0004]
Source / drain (SD) electrodes of each TFT are connected to common signal lines Sig1 to Sig4, and Sig1 to Sig4 are connected to a reading device. The X-rays emitted toward the subject are attenuated and transmitted by the subject, are converted into visible light by the phosphor layer, and this visible light is incident on the photoelectric conversion element and is converted into electric charges. This charge is transferred to a signal line via a TFT by a gate drive pulse applied by a gate drive device, and is read out by a readout device. Thereafter, the charges generated in the photoelectric conversion element and remaining without being transferred are removed by the common bias line. This operation is called refresh.
[0005]
Conventionally, a typical radiation detection device of this type includes a radiation sensor in which an optical sensor having an MIS-TFT structure including a MIS photoelectric conversion element and a switch TFT and a phosphor for converting radiation into visible light are combined. There is a detection device. Examples of this type of indirect phosphor include CsI and GOS (Gd ₂ .O ₂ S: Tb).
[0006]
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an arrangement structure of each element in one pixel shown in FIG. The magnification and the like do not always match. 301 is an insulating substrate made of glass or the like, 302 is a switch TFT drive wiring (gate wiring), 303 is a MIS type PD (photodiode) lower electrode, 304 is a switch TFT gate electrode, 305 is a gate insulating film, and 306 is intrinsic a-Si. Film (semiconductor layer), 307 is a hole blocking layer (ohmic contact layer), 308 is a bias wiring, 309 is a transfer TFT SD electrode, 310 is a signal line, 320 is a protective film, 321 is an organic resin layer, and 322 is a phosphor layer. is there.
[0007]
Next, an automatic X-ray exposure control device (AEC) that automatically controls exposure of X-rays emitted from an X-ray source in a radiation detection device will be described.
In general, in a radiation detection device having a two-dimensionally arranged sensor, it is necessary to adjust the incident X-ray amount for each subject or for each imaging (AEC control). This method can be classified into the following two methods.
(1) An AEC control sensor is provided separately from the radiation detection device.
(2) All or some of the sensors in the radiation detection device are read at high speed and used as AEC control signals.
Conventionally, a plurality of thin AEC control sensors with X-ray attenuation of about 5% are separately provided on the front of the radiation detection device, and the X-ray exposure is stopped by the output of these AEC control sensors. X-ray doses appropriate for the conversion were obtained. As the AEC control sensor used here, a sensor that directly extracts X-rays as electric charges in an ion chamber, or a sensor that extracts phosphor light to the outside via a fluorescent material via a fiber and converts it to electric charges using a photomultiplier is used. Have been.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a two-dimensionally arranged radiation detection device, (1) when an AEC control sensor is separately provided to adjust the amount of incident radiation (AEC control), the arrangement of the AEC sensor becomes a problem. That is, since information necessary for AEC control is generally located in the center of the subject, in order to dispose the AEC control sensor so as not to hinder imaging by the image capturing sensor, an AEC with extremely small radiation attenuation is required. Since a control sensor is required, the cost of the apparatus increases. Furthermore, since there is no sensor without attenuation, the quality of a captured image is reduced.
[0009]
In addition, when an image pickup sensor in a radiation detection device is used, AEC control can be performed with a sensor having a relatively small number of pixels. A circuit is required, which contributes to an increase in cost. Further, since it is necessary to perform high-speed driving, it is difficult for the image pickup sensor to have a sufficient charge accumulation time, charge transfer time, capacitance reset time, and the like, thereby deteriorating the quality of a picked-up image.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and in addition to avoiding attenuation of radiation input amount and cost increase due to high-speed driving, a repair method such as laser repair can be applied, and a high manufacturing yield can be achieved. It is an object to provide a radiation detection device that can be achieved.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, as a first aspect, a radiation detecting apparatus according to the present invention includes a first radiation conversion element that converts an incident radiation into an electric signal to form an image, and a first radiation conversion element that detects the radiation. And a second radiation conversion element, wherein the second radiation conversion element has at least a first conductive layer and a second conductive layer that transfer an electric signal to the outside, and is disposed in a stacked manner. It is characterized by being electrically connected to the second conductive layer.
[0012]
Further, as a second aspect, the radiation detection apparatus of the present invention includes a pixel including a first radiation conversion element and a second radiation conversion element for converting incident radiation into an electric signal, At least a first conductive layer and a second conductive layer for transferring to the outside constitute the second radiation conversion element, and the redundant wiring corresponding to the wiring portion of the first conductive layer is It is characterized by being formed on a part of the second conductive layer.
[0013]
Further, as a third aspect, the radiation detection apparatus of the present invention has a pixel including a first radiation conversion element and a second radiation conversion element that convert incident radiation into an electric signal, and At least a first conductive layer and a second conductive layer for transferring the light to the outside constitute the second radiation conversion element, and a portion of the first conductive layer below a base end portion of an electrode portion. Is characterized in that a part of the second conductive layer is removed.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<First embodiment>
First, a radiation detection device according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the radiation detection device according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic plan view of the radiation detection device according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic sectional view of one pixel of the radiation detecting apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a schematic plan view of one pixel of the radiation detection device shown in FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a repair method applicable to the radiation detection apparatus according to the present embodiment.
[0015]
1 and 2, P11 to P44 are MIS type photoelectric conversion elements for image pickup, T11 to T44 are thin film transistors (TFT) for reading, and A31 to A34 are TFT type sensors for AEC control. There are two types of pixels including MIS type photoelectric conversion elements / TFTs / TFT type AEC sensors, and two types of pixels including MIS type photoelectric conversion elements / TFTs. Here, 4 × 4 pixels are shown as the pixel area, but in actuality, for example, 2000 × 2000 pixels are arranged on the insulating substrate.
[0016]
As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion elements P11 to P44 are connected to common bias lines Vs1 to Vs4, and a constant bias is applied from the reading device. The gate electrode of each TFT is connected to a common gate line Vg1 to Vg4, and the gate driver controls ON / OFF of the gate of the TFT.
[0017]
Source / drain electrodes of each TFT are connected to common signal lines Sig1 to Sig4, and Sig1 to Sig4 are connected to a reading device. The X-rays emitted toward the subject are attenuated and transmitted by the subject, are converted into visible light by the phosphor layer, and this visible light is incident on the photoelectric conversion element and is converted into electric charges. This charge is transferred to a signal line via a TFT by a gate drive pulse applied by a gate drive device, and is read out by a readout device. Thereafter, the charges generated in the photoelectric conversion element and remaining without being transferred are removed by the common bias line.
[0018]
Next, an arrangement structure of each element in one pixel constituted by the MIS type photoelectric conversion element / TFT / TFT type AEC sensor shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS.
301 is an insulating substrate such as glass, 302 is a switch TFT drive wiring, 303 is a MIS type PD lower electrode, 304 is a switch TFT gate electrode, 323 is an AEC sensor lower electrode, 305 is a gate insulating film, and 306 is an intrinsic a-Si film. , 307 is a hole blocking layer, 308 is a bias wiring, 309 is a transfer TFT SD (source / drain) electrode, 310 is a signal line, 320 is a protective film, 321 is an organic resin layer, 322 is a phosphor layer, and 325 is a contact hole ( 4) Reference numeral 327 denotes SD (source / drain) wiring of the AEC sensor, and 328 denotes SD (source / drain) electrode of the AEC sensor. The AEC sensor lower electrode (323) is electrically connected to the AEC sensor lower electrode of an adjacent pixel via a contact hole (325).
[0019]
With such a configuration, the TFT-type AEC sensor can be formed only in a necessary place. In the pixel where the TFT type AEC sensor is present, the aperture ratio of the photoelectric conversion element is reduced, but the decrease in the aperture ratio can be corrected by image correction after reading. Further, as a driving method of the TFT type AEC sensor, for example, if a constant bias for depletion is applied to the lower electrode (323), electric charges can always be output in accordance with incident light. ) Is amplified and added to detect the total radiation dose and control the radiation dose. Since the AEC control sensor is provided separately from the image pickup sensor on the insulating substrate, there is no need for high-speed driving, and there is no further attenuation of incident radiation.
[0020]
A repair method applicable to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram for explaining a repair method applicable to the present embodiment, and each reference numeral is the same as in FIG. This shows a case where the SD (source / drain) electrode (328) of the AEC sensor is electrically short-circuited by a foreign substance such as dust. If any one of the AEC sensors is short-circuited, it is electrically connected to the lower electrode (323) through the contact hole (325), so that all the AEC sensors cannot be used, resulting in a defective panel.
[0021]
FIG. 5 shows a case where the roots (proximal sites) of the six SD electrodes (328) are cut by a laser. In the present embodiment, the AEC sensor lower electrode (323) and the SD wiring (327) do not overlap, and are formed at a predetermined interval in the vertical direction of the stacking direction. Therefore, even if the root of the SD electrode (328) is laser-cut, repair can be performed without exposing the AEC sensor lower electrode (323). When the lower electrode (323) of the AEC sensor is exposed, a short circuit with the upper SD wiring (327) poses a problem. However, with such a configuration, a short circuit does not occur, so that repair is possible. By repairing, another adjacent AEC sensor can be used, and the production yield is improved.
[0022]
<Second embodiment>
Next, a radiation detecting apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
The equivalent circuit diagram of the radiation detecting apparatus according to the present embodiment is the same as FIG. The schematic plan view of the radiation detecting apparatus according to the present embodiment is the same as that of FIG. FIG. 6 is a schematic sectional view of one pixel of the radiation detecting apparatus according to the present embodiment. FIG. 7 is a schematic plan view of one pixel of the radiation detection device according to the present embodiment. FIG. 8 is a diagram for explaining a repair method applicable to the radiation detection apparatus according to the present embodiment.
[0023]
Next, an arrangement configuration of each element in one pixel will be described with reference to FIGS.
301 is an insulating substrate such as glass, 302 is a switch TFT drive wiring, 303 is a MIS type PD lower electrode, 304 is a switch TFT gate electrode, 323 is an AEC sensor lower electrode, 305 is a gate insulating film, and 306 is an intrinsic a-Si film. , 307 is a hole blocking layer, 308 is a bias wiring, 309 is a transfer TFT SD (source / drain) electrode, 310 is a signal line, 320 is a protective film, 321 is an organic resin layer, 322 is a phosphor layer, and 325 is a contact hole ( 7) 326 is a redundant wiring, 327 is an SD (source / drain) wiring of the AEC sensor, and 328 is an SD (source / drain) electrode of the AEC sensor. The AEC sensor lower electrode (323) is electrically connected to the AEC sensor lower electrode of an adjacent pixel via a contact hole (325).
[0024]
Next, a repair method applicable to the radiation detection apparatus according to the second embodiment will be described.
In the case of the first embodiment, repair cannot be performed if the SD wiring (327) is opened by a foreign substance. Therefore, if any one of the SD wirings (327) is open, it becomes a defective panel. However, in the case of the second embodiment, as shown in FIG. 7, the redundant wiring (326) corresponding to the wiring part of the SD wiring (327) is connected to the wiring part via the contact hole (325). Therefore, the production yield is improved without disconnection. As shown in FIG. 6, the redundant wiring (326) of this embodiment is formed on the same conductive layer together with the AEC sensor lower electrode. Further, similarly to the first embodiment, the AEC sensor lower electrode (323) is formed at a position that does not overlap with the SD wiring (327).
[0025]
<Third embodiment>
Next, a radiation detecting apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
The equivalent circuit diagram of the radiation detecting apparatus according to the present embodiment is the same as FIG. The schematic plan view of the radiation detecting apparatus according to the present embodiment is the same as that of FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of one pixel of the radiation detection device according to the present embodiment. FIG. 10 is a schematic plan view of one pixel of the radiation detection device according to the present embodiment.
[0026]
Next, an arrangement configuration of each element in one pixel will be described with reference to FIGS.
301 is an insulating substrate such as glass, 302 is a switch TFT drive wiring, 303 is a MIS type PD lower electrode, 304 is a switch TFT gate electrode, 323 is an AEC sensor lower electrode, 305 is a gate insulating film, and 306 is an intrinsic a-Si film. , 307 is a hole blocking layer, 308 is a bias wiring, 309 is a transfer TFT SD (source / drain) electrode, 310 is a signal line, 320 is a protective film, 321 is an organic resin layer, 322 is a phosphor layer, and 325 is a contact hole ( 8) Reference numeral 327 denotes SD (source / drain) wiring of the AEC sensor, and 328 denotes SD (source / drain) electrode of the AEC sensor. The AEC sensor lower electrode (323) is electrically connected to the AEC sensor lower electrode of an adjacent pixel via a contact hole (325).
[0027]
Next, a repair method applicable to the radiation detection apparatus according to the present embodiment will be described.
In this embodiment, the lower portion of the AEC sensor electrode (323) is partially removed below the connection portion (base end portion) between the SD wiring (327) and the SD electrode (328) so as to have a space. Therefore, not only can the root of the SD electrode (328) be cut by the laser, but also the sensitivity of the AEC sensor can be improved at the same time.
[0028]
As described above, the radiation detecting apparatus according to the embodiment of the present invention has an effect of adjusting the incident radiation dose (AEC control) without receiving the attenuation of the incident radiation and without requiring high-speed driving. Have. Furthermore, it has a configuration capable of laser repair and the like, and can achieve a high production yield.
In the present invention, electromagnetic waves such as visible light, X-rays, α-rays, β-rays, and γ-rays are also included in the detection target as radiation.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the pixel including the first radiation conversion element and the second radiation conversion element is provided inside the radiation detection device, for example, one of the radiation conversion elements is used to adjust the amount of incident radiation. By using the element described above, it is possible to avoid the attenuation of the amount of radiation input to the radiation detection device and the increase in cost associated with high-speed driving.
Further, by providing a redundant wiring or the like corresponding to the wiring portion of the first conductive layer in the second radiation conversion element, even if an abnormality occurs in the second conductive layer, repair by laser repair or the like can be performed. , A high production yield can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a radiation detection device according to first to third embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of a radiation detection device according to first to third embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of one pixel of the radiation detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic plan view of one pixel of the radiation detecting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a repair method applicable to the radiation detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of one pixel of a radiation detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic plan view of one pixel of a radiation detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a repair method applicable to the radiation detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of one pixel of a radiation detection device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic plan view of one pixel of a radiation detection device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a conventional radiation detection device.
FIG. 12 is a plan view of the radiation detection apparatus shown in FIG.
13 is a schematic cross-sectional view showing an arrangement structure of each element in one pixel shown in FIG.
[Explanation of symbols]
Vg line Gate line Sig line Signal line Vs line Bias line P11 to P44 Photoelectric conversion element T11 to T44 Thin film transistor (TFT)
A31 to A34 AEC control sensors Vg1 to 4 Common gate lines Sig1 to 4 Common signal lines Vs1 to 4 Common bias line 301 Insulating substrate 302 Switch TFT drive wiring 303 MIS type PD lower electrode 304 Switch TFT gate electrode 305 Gate insulating film 306 Intrinsic a-Si film 307 Hole blocking layer 308 Bias wiring 309 Transfer TFT SD (source / drain) electrode 310 Signal line 320 Protective film 321 Organic resin layer 322 Phosphor layer 323 AEC sensor lower electrode 325 Contact hole 327 AEC sensor SD ( Source (drain) wiring 328 SD (source / drain) electrode of AEC sensor

Claims

Including a first radiation conversion element that converts incident radiation into an electric signal to form an image and a second radiation conversion element that detects the radiation,
In the second radiation conversion element, at least a first conductive layer and a second conductive layer that transfer an electric signal to the outside are stacked and arranged, and the first conductive layer and the second conductive layer are A radiation detection device which is electrically connected.

The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the second radiation conversion element further includes a redundant wiring corresponding to a wiring part of the first conductive layer.

Having a pixel configured to include a first radiation conversion element and a second radiation conversion element that convert incident radiation into an electric signal,
At least a first conductive layer and a second conductive layer for transferring an electric signal to the outside are stacked to form the second radiation conversion element, and redundant wiring corresponding to a wiring portion of the first conductive layer Is formed on a part of the second conductive layer.

4. The device according to claim 3, wherein the other portion of the second conductive layer is formed at a position separated from the wiring portion of the first conductive layer by a predetermined distance in a direction perpendicular to the stacking direction. Radiation detection device.

Having a pixel configured to include a first radiation conversion element and a second radiation conversion element that convert incident radiation into an electric signal,
At least a first conductive layer and a second conductive layer for transferring an electric signal to the outside are stacked to form the second radiation conversion element, and a first end portion of an electrode portion of the first conductive layer at an electrode portion is formed. A radiation detecting apparatus, wherein a part of the second conductive layer is removed in a lower part.

The first radiation conversion element and the second radiation conversion element may be respectively composed of the same member of the first conductive layer, the second conductive layer, an insulating layer, a semiconductor layer, and an ohmic contact layer. The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the radiation detection apparatus is a radiation detection apparatus.

The radiation detection apparatus according to any one of claims 1, 3, and 5, further comprising a switch element that switches an operation of transferring the electrical signal converted by the first radiation conversion element to the outside. .

The radiation detection apparatus according to claim 7, wherein the switch element is configured by a thin film transistor (TFT).