JP2019169670A - 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 - Google Patents

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Abstract

【課題】水分の浸透による光電変換素子のリーク電流によって生じる検出精度の低下を抑制する。【解決手段】アクティブマトリクス基板１は、複数の画素のそれぞれに、一対の電極１４ａ，１４ｂと、電極１４ａ，１４ｂの間に設けられた半導体層１５とを有する光電変換素子１２と、光電変換素子１２において一方の電極１４ｂ側の表面の一部と光電変換素子１２の側面とを覆う無機膜１０５ａと、水分に対して耐食性を有し、光電変換素子１２の側面と重なる無機膜１０５ａの部分を覆う保護膜１０５ｂと、無機膜１０５ａと保護膜１０５ｂとを覆う有機膜１０６と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、アクティブマトリクス基板、及びそれを備えたＸ線撮像パネルに関する。
従来より、画素ごとに、スイッチング素子と接続された光電変換素子を備えるアクティブマトリクス基板を有する光電変換装置が知られている。下記特許文献１には、このような光電変換装置が開示されている。この光電変換装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタを備え、光電変換素子としてフォトダイオードを備える。フォトダイオードは、半導体層としてｐ型半導体層、ｉ型半導体層、及びｎ型半導体層が用いられ、ｐ型半導体層とｎ型半導体層のそれぞれに電極が接続されて構成されている。フォトダイオードは、エポキシ樹脂からなる樹脂膜によって覆われている。
特開２００７−１６５８６５号公報
ところで、撮像パネルを作製後、撮像パネルの表面に傷がつく場合がある。撮像パネル表面の傷から大気中の水分が入り込むと、フォトダイオードの半導体層におけるリーク電流が電極間に流れやすくなる。例えば、図８Ａに示す撮像パネルにおいて、撮像パネルの表面についた傷Ｊから水分が入り込むと、フォトダイオード１２の上の樹脂膜２２に水分が浸透する。図８Ｂは、図８Ａの破線枠２１０で示す部分を拡大した図である。図８Ａ、８Ｂに示すように、フォトダイオード１２における半導体層１２２より電極１２１ａがＸ半導体層１２２の外側（Ｘ軸方向）に突出している場合、フォトダイオード１２の表面を覆っている無機膜２１は、電極１２１ａが突出した部分において不連続となりやすい。樹脂膜２２に浸透した水分が、無機膜２１が不連続となる部分２１０１に入り込むと、半導体層１２２のリーク電流が電極１２１ａと１２１ｂの間に流れやすく、Ｘ線の検出精度が低下する。
本発明は、水分の浸透による光電変換素子のリーク電流によって生じる検出精度の低下を抑制し得る技術を提供する。
上記課題を解決する本発明のアクティブマトリクス基板は、複数の画素を有するアクティブマトリクス基板において、前記複数の画素のそれぞれは、一対の電極と、当該一対の電極の間に設けられた半導体層とを有する光電変換素子と、前記光電変換素子において前記一対の電極の一方の電極側の表面の一部と前記光電変換素子の側面とを覆う無機膜と、水分に対して耐食性を有し、前記無機膜において前記光電変換素子の側面と重なる部分を覆う保護膜と、前記無機膜と前記保護膜とを覆う有機膜と、を備える。
本発明によれば、水分の浸透による光電変換素子のリーク電流によって生じる検出精度の低下を抑制できる。
図１は、第１実施形態におけるＸ線撮像装置を示す模式図である。 図２は、図１に示すアクティブマトリクス基板の概略構成を示す模式図である。 図３は、図２に示すアクティブマトリクス基板の画素が設けられた画素部の一部を拡大した平面図である。 図４は、図３の画素部におけるＡ−Ａ線の断面図である。 図５Ａは、図４に示す画素部を作製する工程を説明する図であって、画素部にＴＦＴが形成された状態を示す断面図である。 図５Ｂは、図４に示す第１絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｃは、図５Ｂに示す第１絶縁膜の開口を形成する工程の断面図である。 図５Ｄは、図４に示す第２絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｅは、図５Ｄに示す第２絶縁膜の開口を形成し、図４に示すコンタクトホールＣＨ１を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｆは、図４に示す下部電極を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｇは、図４に示す光電変換層としての半導体層と上部電極と形成する断面図である。 図５Ｈは、図５Ｇに示す半導体層をパターニングして光電変換層を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｉは、図４に示す第３絶縁膜を成膜する工程を示す断面図である。 図５Ｊは、図５Ｉに示す第３絶縁膜の開口を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｋは、図４に示す保護膜としての薄膜を成膜する工程を示す断面図である。 図５Ｌは、図５Ｋに示す薄膜をパターニングして保護膜を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｍは、図４に示す第４絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｎは、図５Ｍに示す第４絶縁膜の開口を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｏは、図４に示すバイアス配線としての金属膜を成膜する工程を示す断面図である。 図５Ｐは、図５Ｏに示す金属膜をパターニングしてバイアス配線を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｑは、図４に示す透明導電膜を成膜する工程を示す断面図である。 図５Ｒは、図５Ｑに示す透明導電膜をパターニングする工程を示す断面図である。 図５Ｓは、図４に示す第５絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｔは、図４に示す第６絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。 図６は、第２実施形態における画素部の一部を拡大した断面図である。 図７は、図６に示すアクティブマトリクス基板の製造工程であって、図６に示す保護膜を形成する工程を示す断面図である。 図８Ａは、Ｘ線撮像装置に用いられる従来のアクティブマトリクス基板の構造例を示す断面図である。 図８Ｂは、図８Ａに示す破線枠２１０の部分を拡大した断面図である。
本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス基板は、複数の画素を有するアクティブマトリクス基板において、前記複数の画素のそれぞれは、一対の電極と、当該一対の電極の間に設けられた半導体層とを有する光電変換素子と、前記光電変換素子において前記一対の電極の一方の電極側の表面の一部と前記光電変換素子の側面とを覆う無機膜と、水分に対して耐食性を有し、前記無機膜において前記光電変換素子の側面と重なる部分を覆う保護膜と、前記無機膜と前記保護膜とを覆う有機膜と、を備える（第１の構成）。
第１の構成によれば、光電変換素子は、一対の電極と一対の電極の間に設けられた半導体層とを有する。光電変換素子において一対の電極の一方の電極側の表面の一部と光電変換素子の側面は無機膜に覆われている。また、光電変換素子の側面と重なる無機膜の部分の上には水分に対して耐食性を有する保護膜が設けられ、無機膜と保護膜は有機膜に覆われている。つまり、光電変換素子の側面は無機膜と保護膜とが積層されている。そのため、仮に、光電変換素子の側面を覆う無機膜に不連続部分がある場合において有機膜に水分が浸透したとしても、保護膜によって無機膜の不連続部分に水分が入り込みにくい。その結果、光電変換素子のリーク電流が流れにくく、検出精度が低下しにくい。
第１の構成において、前記一対の電極の他方の電極の端部は前記半導体層の側面より突出していることとしてもよい（第２の構成）。
第２の構成によれば、光電変換素子の側面に対して他方の電極が突出しているため、光電変換素子の側面を覆う無機膜は不連続となりやすい。しかしながら、光電変換素子の側面は無機膜と保護膜とが積層されるため、有機膜から水分が浸透しても保護膜によって無機膜の不連続部分に水分が入り込みにくい。
第１又は第２の構成において、前記光電変換素子における前記一方の電極側の表面は光の入射面であり、前記保護膜は、前記光電変換素子における前記一方の電極と平面視で重ならないこととしてもよい（第３の構成）。
第３の構成によれば、保護膜が光電変換素子の入射面に設けられていないため、透過率を低下させることなく、光電変換素子のリーク電流を抑制できる。
第１から第３のいずれかの構成において、前記無機膜は複数の画素に亘って連続して設けられ、前記保護膜は、前記複数の画素に設けられた前記無機膜上に連続して設けられていることとしてもよい（第４の構成）。
第４の構成によれば、複数の画素間において無機膜は連続して設けられ、保護膜も複数の画素間に設けられた無機膜上に連続して設けられる。そのため、有機膜から水分が浸透しても、保護膜と無機膜の界面から水分が入り込みにくく、光電変換素子のリーク電流の抑制効果を向上させることができる。
第１から第４のいずれかの構成において、前記保護膜は、導電性材料で構成されていることとしてもよい（第５の構成）。
第１から第４のいずれかの構成において、前記保護膜は、絶縁性材料で構成されている、こととしてもよい（第６の構成）。
本発明の一実施形態に係る撮像パネルは、第１から第６のいずれかのアクティブマトリクス基板と、照射されるＸ線をシンチレーション光に変換するシンチレータと、を備える（第７の構成）。
第７の構成によれば、アクティブマトリクス基板において、光電変換素子の側面は無機膜と保護膜とが積層されている。そのため、仮に、光電変換素子の側面を覆う無機膜に不連続部分がある場合において有機膜に水分が浸透したとしても、保護膜によって無機膜の不連続部分に水分が入り込みにくい。その結果、光電変換素子のリーク電流が流れにくく、シンチレータで変換されたシンチレーション光の検出精度が低下しにくい。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
［第１実施形態］
（構成）
図１は、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板を適用したＸ線撮像装置を示す模式図である。Ｘ線撮像装置１００は、アクティブマトリクス基板１と、制御部２とを備える。制御部２は、ゲート制御部２Ａと信号読出部２Ｂとを含む。被写体Ｓに対しＸ線源３からＸ線が照射される。被写体Ｓを透過したＸ線は、アクティブマトリクス基板１の上部に配置されたシンチレータ４において蛍光（以下、シンチレーション光）に変換される。Ｘ線撮像装置１００は、シンチレーション光をアクティブマトリクス基板１及び制御部２において撮像することにより、Ｘ線画像を取得する。
図２は、アクティブマトリクス基板１の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、アクティブマトリクス基板１には、複数のソース配線１０と、複数のソース配線１０と交差する複数のゲート配線１１とが形成されている。ゲート配線１１は、ゲート制御部２Ａと接続され、ソース配線１０は、信号読出部２Ｂと接続されている。
アクティブマトリクス基板１は、ソース配線１０とゲート配線１１とが交差する位置に、ソース配線１０及びゲート配線１１に接続されたＴＦＴ１３を有する。また、ソース配線１０とゲート配線１１とで囲まれた領域（以下、画素）には、フォトダイオード１２が設けられている。画素において、フォトダイオード１２により、被写体Ｓを透過したＸ線を変換したシンチレーション光がその光量に応じた電荷に変換される。
アクティブマトリクス基板１における各ゲート配線１１は、ゲート制御部２Ａにおいて順次選択状態に切り替えられ、選択状態のゲート配線１１に接続されたＴＦＴ１３がオン状態となる。ＴＦＴ１３がオン状態になると、フォトダイオード１２において変換された電荷に応じた信号がソース配線１０を介して信号読出部２Ｂに出力される。
図３は、図２に示すアクティブマトリクス基板１の画素が設けられた画素部の一部を拡大した平面図である。
図３に示すように、ゲート配線１１及びソース配線１０に囲まれた画素にフォトダイオード１２とＴＦＴ１３とを有する。
フォトダイオード１２は、下部電極１４ａ、光電変換層１５、及び上部電極１４ｂを含む。ＴＦＴ１３は、ゲート配線１１と一体化されたゲート電極１３ａと、半導体活性層１３ｂと、ソース配線１０と一体化されたソース電極１３ｃと、ドレイン電極１３ｄとを有する。ドレイン電極１３ｄと下部電極１４ａは、コンタクトホールＣＨ１を介して接続されている。
また、ゲート配線１１及びソース配線１０と平面視で重なるようにバイアス配線１６が配置されている。バイアス配線１６は、透明導電膜１７と接続されている。透明導電膜１７は、コンタクトホールＣＨ２を介してフォトダイオード１２にバイアス電圧を供給する。
ここで、図４に、図３の画素部Ｐ１におけるＡ−Ａ線の断面図を示す。図４において、アクティブマトリクス基板１のＺ軸正方向側からシンチレータ４で変換されたシンチレーション光が入射する。
図４に示すように、基板１０１上に、ゲート配線１１（図３参照）と一体化されたゲート電極１３ａと、ゲート絶縁膜１０２とが形成されている。基板１０１は、絶縁性を有する基板であり、例えば、ガラス基板等で構成される。
ゲート電極１３ａ及びゲート配線１１は、例えば、下層にチタン（Ｔｉ）からなる金属膜、上層に銅（Ｃｕ）からなる金属膜が積層されて構成される。なお、ゲート電極１３ａ及びゲート配線１１は、下層にアルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜、上層にモリブデンナイトライド（ＭｏＮ）からなる金属膜が積層された構造であってもよい。この例において、下層と上層の各金属膜の膜厚は、それぞれ、３００ｎｍと１００ｎｍ程度である。なお、ゲート電極１３ａ及びゲート配線１１の材料及び膜厚はこれに限定されない。
ゲート絶縁膜１０２は、ゲート電極１３ａを覆う。ゲート絶縁膜１０２は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化ケイ素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等を用いてもよい。本実施形態では、ゲート絶縁膜１０２は、上層に酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）からなる絶縁膜と、下層に窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）からなる絶縁膜とが積層されて構成されている。この例において、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）からなる絶縁膜の膜厚は約５０ｎｍ、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）からなる絶縁膜の膜厚は約４００ｎｍである。ただし、ゲート絶縁膜１０２の材料及び膜厚はこれに限定されない。
ゲート絶縁膜１０２を介してゲート電極１３ａの上に、半導体活性層１３ｂと、半導体活性層１３ｂに接続されたソース電極１３ｃ及びドレイン電極１３ｄとが設けられている。
半導体活性層１３ｂは、ゲート絶縁膜１０２に接して形成されている。半導体活性層１３ｂは、酸化物半導体からなる。酸化物半導体は、例えば、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１−ｘＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、又は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）を所定の比率で含有するアモルファス酸化物半導体等を用いてもよい。この例において、半導体活性層１３ｂは、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）を所定の比率で含有するアモルファス酸化物半導体からなる。この例において、半導体活性層１３ｂの膜厚は７０ｎｍ程度である。なお、半導体活性層１３ｂの材料及び膜厚はこれに限定されない。
ソース電極１３ｃ及びドレイン電極１３ｄは、ゲート絶縁膜１０２の上において半導体活性層１３ｂの一部と接するように配置されている。この例において、ソース電極１３ｃは、ソース配線１０（図３参照）と一体的に形成されている。ドレイン電極１３ｄは、コンタクトホールＣＨ１を介して下部電極１４ａと接続されている。
ソース電極１３ｃ及びドレイン電極１３ｄは、同一層上に形成される。ソース電極１３ｃ及びドレイン電極１３ｄは、例えば、モリブデンナイトライド（ＭｏＮ）からなる金属膜と、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜と、チタン（Ｔｉ）からなる金属膜とが積層された３層構造を有する。この例において、これら３層の膜厚は、上層から順に、１００ｎｍ、５００ｎｍ、５０ｎｍ程度である。ただし、ソース電極１３ｃ及びドレイン電極１３ｄの材料及び膜厚はこれに限定されない。
ゲート絶縁膜１０２の上に、ソース電極１３ｃ及びドレイン電極１３ｄと重なるように第１絶縁膜１０３が設けられている。第１絶縁膜１０３は、ドレイン電極１３ｄの上に開口を有する。この例において、第１絶縁膜１０３は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる無機絶縁膜で構成される。
第１絶縁膜１０３の上に、第２絶縁膜１０４が設けられている。第２絶縁膜１０４は、ドレイン電極１３ｄの上に開口を有し、第１絶縁膜１０３の開口と第２絶縁膜１０４の開口によってコンタクトホールＣＨ１が形成されている。
第２絶縁膜１０４は、例えば、アクリル系樹脂又はシロキサン系樹脂などの有機系透明樹脂からなり、その膜厚は、約２．５μｍである。なお、第２絶縁膜１０４の材料及び膜厚はこれに限定されない。
第２絶縁膜１０４の上に、下部電極１４ａが設けられている。下部電極１４ａは、コンタクトホールＣＨ１を介してドレイン電極１３ｄと接続されている。下部電極１４ａは、例えば、モリブデンナイトライド（ＭｏＮ）を含む金属膜で構成され、膜厚は約２００ｎｍである。なお、下部電極１４ｂの材料及び膜厚はこれに限定されない。
下部電極１４ａの上に、光電変換層１５が設けられている。光電変換層１５は、ｎ型非晶質半導体層１５１、真性非晶質半導体層１５２、ｐ型非晶質半導体層１５３が順に積層されて構成されている。
本実施形態では、光電変換層１５のＸ軸方向の長さは、下部電極１４ａのＸ軸方向の長さよりも短くなっている。つまり、光電変換層１５の側面に対して下部電極１４ａが光電変換層１５の外側に突出し、図４の破線枠で示すように、フォトダイオード１２の側面は凸部１２ｇを有する。
ｎ型非晶質半導体層１５１は、ｎ型不純物（例えば、リン）がドーピングされたアモルファスシリコンからなる。
真性非晶質半導体層１５２は、真性のアモルファスシリコンからなる。真性非晶質半導体層１５２は、ｎ型非晶質半導体層１５１に接して形成されている。
ｐ型非晶質半導体層１５３は、ｐ型不純物（例えば、ボロン）がドーピングされたアモルファスシリコンからなる。ｐ型非晶質半導体層１５３は、真性非晶質半導体層１５２に接して形成されている。
この例において、ｎ型非晶質半導体層１５１の膜厚は約３０ｎｍ、真性非晶質半導体層の膜厚は約１０００ｎｍ、ｐ型非晶質半導体層１５３の膜厚は約５ｎｍである。なお、これら半導体層に用いられる材料及び膜厚はこれに限定されない。
光電変換層１５の上に、上部電極１４ｂが設けられている。上部電極１４ｂは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で構成され、上部電極１４ｂの膜厚は約７０ｎｍである。なお、上部電極１４ｂの材料及び膜厚はこれに限定されない。
フォトダイオード１２の表面に第３絶縁膜１０５ａが設けられている。具体的には、第３絶縁膜１０５ａは、上部電極１４ｂ上に開口を有し、フォトダイオード１２の側面と第２絶縁膜１０４とを覆う。この例において、第３絶縁膜１０５ａは、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる無機絶縁膜で構成され、膜厚は約３００ｎｍ程度である。なお、第３絶縁膜１０５ａの材料及び膜厚はこれに限定されない。
第３絶縁膜１０５ａの一部と重なるように保護膜１０５ｂが設けられている。より具体的には、保護膜１０５ｂは、フォトダイオード１２における上部電極１４ｂと平面視で重ならず、フォトダイオード１２の側面に接する第３絶縁膜１０５ａを覆うように、第３絶縁膜１０５ａの一部の上に設けられている。フォトダイオード１２の外側において、保護膜１０５ｂは隣接画素まで連続して設けられておらず、隣接する画素の保護膜１０５ｂと分断されている。フォトダイオード１２の側面の凸部１２ｇには、第３絶縁膜１０５ａと保護膜１０５ｂとが積層される。フォトダイオード１２の上部電極１４ｂ側の面はシンチレーション光の入射面である。上記のとおり、保護膜１０５ｂは上部電極１４ｂと平面視で重ならないため、画素における透過率が低下しにくい。
保護膜１０５ｂは、水分に対して耐食性を有する材料であれば、導電性又は絶縁性を有する材料が用いられてもよい。具体的には、保護膜１０５ｂは、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）、酸化モリブデンニオブ（ＭｏＮｂＯ）、窒化モリブデンニオブ（ＭｏＮｂＮ）、モリブデンニオブ（ＭｏＮｂ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等の水分に対して耐食性を有する金属、金属窒化膜、又は金属酸化物を材料に用いることができる。また、保護膜１０５ｂの材料として、ＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）又はＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）等の水分に対して耐食性を有する透明導電膜、透明アモルファス半導体膜を用いてもよい。また、上記した材料を含む合金を用いてもよい。なお、上記耐食性とは、水分によって金属が腐食（酸化）して金属が溶解し、金属への水分の浸透が生じにくいことである。
第３絶縁膜１０５ａの開口において離間し、第３絶縁膜１０５ａ及び保護膜１０５ｂを覆うように第４絶縁膜１０６が設けられ、第４絶縁膜１０６と第３絶縁膜１０５ａとを貫通するコンタクトホールＣＨ２が形成されている。第４絶縁膜１０６は、例えばアクリル系樹脂又はシロキサン系樹脂からなる有機系透明樹脂で構成され、膜厚は例えば２．５μｍ程度である。なお、第４絶縁膜１０６の材料及び膜厚はこれに限定されない。
第４絶縁膜１０６上にはバイアス配線１６と、バイアス配線１６と接続された透明導電膜１７とが設けられている。透明導電膜１７は、コンタクトホールＣＨ２において上部電極１４ｂと接する。
バイアス配線１６は、制御部２（図１参照）に接続されている。バイアス配線１６は、コンタクトホールＣＨ２を介して、制御部２から入力されるバイアス電圧を上部電極１４ｂに印加する。
バイアス配線１６は、３層構造を有する。具体的には、バイアス配線１６は、上層から順に、モリブデンナイトライド（ＭｏＮ）からなる金属膜と、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜と、チタン（Ｔｉ）からなる金属膜とを積層した構造を有する。この例において、これら３層の金属膜の膜厚は上層から順に、１００ｎｍ、３００ｎｍ、５０ｎｍ程度である。ただし、バイアス配線１６の材料及び膜厚はこれに限定されない。
透明導電膜１７は、例えばＩＴＯからなり、膜厚は７０ｎｍ程度である。なお、透明導電膜１７の材料及び膜厚はこれに限定されない。
また、第４絶縁膜１０６上には、透明導電膜１７を覆うように第５絶縁膜１０７が設けられている。第５絶縁膜１０７は、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる無機絶縁膜で構成され、膜厚は、例えば２００ｎｍ程度である。なお、第５絶縁膜１０７の材料及び膜厚はこれに限定されない。
第５絶縁膜１０７を覆うように第６絶縁膜１０８が設けられている。第６絶縁膜１０８は、例えば、アクリル系樹脂又はシロキサン系樹脂からなる有機系透明樹脂で構成され、膜厚は、例えば２．０μｍ程度である。なお、第５絶縁膜１０７の材料及び膜厚はこれに限定されない。
（アクティブマトリクス基板１の製造方法）
次に、図５Ａ〜図５Ｔを参照しながらアクティブマトリクス基板１の製造方法について説明する。図５Ａ〜図５Ｔは、アクティブマトリクス基板１の各製造工程における断面図（図３のＡ−Ａ断面）を示している。
図５Ａに示すように、基板１０１の上に、既知の方法を用いて、ゲート絶縁膜１０２とＴＦＴ１３とを形成する。
続いて、例えば、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる第１絶縁膜１０３を形成する（図５Ｂ参照）。
その後、基板１０１の全面に３５０℃程度の熱処理を加え、フォトリソグラフィ法、及びフッ素系ガスを用いたドライエッチングを行い、第１絶縁膜１０３をパターニングする（図５Ｃ参照）。これにより、ドレイン電極１３ｄの上に第１絶縁膜１０３の開口１０３ａが形成される。
次に、例えば、スリットコーティング法により、第１絶縁膜１０３の上に、アクリル系樹脂又はシロキサン系樹脂からなる第２絶縁膜１０４を形成する（図５Ｄ参照）。その後、フォトリソグラフィ法を用い、第２絶縁膜１０４をパターニングする（図５Ｅ参照）。これにより、平面視で開口１０３ａと重なる第２絶縁膜１０４の開口１０４ａが形成され、開口１０３ａ及び１０４ａからなるコンタクトホールＣＨ１が形成される。
続いて、例えば、スパッタリング法により、モリブデンナイトライド（ＭｏＮ）からなる金属膜を成膜し、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチングを行い、金属膜をパターニングする。これにより、第２絶縁膜１０４上に、コンタクトホールＣＨ１を介してドレイン電極１３ｄと接続された下部電極１４ａが形成される（図５Ｆ参照）。
次に、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて、ｎ型非晶質半導体層１５１、真性非晶質半導体層１５２、ｐ型非晶質半導体層１５３の順に成膜する。その後、例えば、スパッタリング法を用いてＩＴＯからなる透明導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングを行い、透明導電膜をパターニングする。これにより、ｐ型非晶質半導体層１５３上に上部電極１４ｂが形成される（図５Ｇ参照）。
次に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングを行い、ｎ型非晶質半導体層１５１、真性非晶質半導体層１５２、及びｐ型非晶質半導体層１５３をパターニングする（図５Ｈ参照）。これにより、平面視で下部電極１４ａの領域の内側に光電変換層１５が形成され、光電変換層１５の側面に対して下部電極１４ａが突出した凸部１２ｇが形成される。
続いて、例えば、プラズマＣＶＤ法により、窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる第３絶縁膜１０５ａを成膜する（図５Ｉ参照）。その後、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングを行い、第３絶縁膜１０５ａをパターニングする（図５Ｊ参照）。これにより、上部電極１４ｂ上に第３絶縁膜１０５ａの開口Ｈ１が形成される。
続いて、例えばスパッタリング法により、酸化チタン（ＴｉＯ）からなる薄膜１１５を第３絶縁膜１０５ａ上に成膜する（図５Ｋ参照）。その後、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチングを行い、薄膜１１５をパターニングする（図５Ｌ参照）。これにより、保護膜１０５ｂが形成される。保護膜１０５ｂは、平面視で上部電極１４ｂと重ならないように、フォトダイオード１２上の第３絶縁膜１０５ａの上に開口Ｈ２を有し、フォトダイオード１２の側面と接する第３絶縁膜１０５ａを覆う。つまり、保護膜１０５ｂは、フォトダイオード１２の側面を覆う第３絶縁膜１０５ａと、フォトダイオード１２の外側に設けられた第３絶縁膜１０５ａの一部と重なるように配置される。
次に、例えば、スリットコーティング法により、アクリル系樹脂又はシロキサン系樹脂からなる第４絶縁膜１０６を形成する（図５Ｍ参照）。その後、フォトリソグラフィ法を用い、第４絶縁膜１０６をパターニングする（図５Ｎ参照）。これにより、第３絶縁膜１０５ａの開口Ｈ１の上に、第４絶縁膜１０６の開口Ｈ３が形成され、開口Ｈ１及びＨ３からなるコンタクトホールＣＨ２が形成される。
続いて、第４絶縁膜１０６を覆うように、例えば、スパッタリング法により、モリブデンナイトライド（ＭｏＮ）と、アルミニウム（Ａｌ）と、チタン（Ｔｉ）とを順に積層した金属膜１６０を成膜する（図５Ｏ参照）。その後、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチングを行い、金属膜１６０をパターニングする（図５Ｐ参照）。これにより、第４絶縁膜１０６上にバイアス配線１６が形成される。
次に、例えば、スパッタリング法により、ＩＴＯからなる透明導電膜１７０を成膜する（図５Ｑ参照）。そして、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングを行い、透明導電膜１７０をパターニングする（図５Ｒ参照）。これにより、バイアス配線１６と接続され、コンタクトホールＣＨ２を介して光電変換層１５と接続された透明導電膜１７が形成される。
続いて、透明導電膜１７を覆うように、例えば、プラズマＣＶＤ法により、窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる第５絶縁膜１０７を第４絶縁膜１０６上に成膜する（図５Ｓ参照）。
その後、第５絶縁膜１０７を覆うように、例えば、スリットコーティング法により、アクリル系樹脂又はシロキサン系樹脂からなる第６絶縁膜１０８を形成する（図５Ｔ参照）。これにより、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板１が作製される。
本実施形態のアクティブマトリクス基板１において、フォトダイオード１２の側面は、光電変換層１５の側面に対して下部電極１４ａが光電変換層１５の外側に突出した凸部１２ｇを有する。フォトダイオード１２の側面は第３絶縁膜１０５ａと保護膜１０５ｂとが積層される。第３絶縁膜１０５ａと保護膜１０５ｂは有機系樹脂膜の第４絶縁膜１０６に覆われている。仮に、フォトダイオード１２の側面の凸部１２ｇを覆う第３絶縁膜１０５ａが不連続である場合において、アクティブマトリクス基板１を作製後、アクティブマトリクス基板１の表面に生じた傷から第４絶縁膜１０６に水分が浸透しても、保護膜１０５ｂによって第３絶縁膜１０５ａの不連続部分から水分が浸透しにくい。その結果、第３絶縁膜１０５ａがフォトダイオード１２のリーク電流のリークパスとならず、リーク電流によるＸ線の検出精度の低下を抑制することができる。
なお、上述の図５Ｊの工程では、フォトリソグラフィ法を用いて第３絶縁膜１０５ａをパターニングし、第３絶縁膜１０５ａの開口Ｈ１を形成したが、以下のようにしてもよい。例えば、保護膜１０５ｂを形成後、第４絶縁膜１０６を成膜し、第４ａ絶縁膜１０６ａをマスクとして第３絶縁膜１０５ａをパターニングして第３絶縁膜１０５ａの開口Ｈ１を形成してもよい。
（Ｘ線撮像装置１００の動作）
ここで、図１に示すＸ線撮像装置１００の動作について説明しておく。まず、Ｘ線源３からＸ線が照射される。このとき、制御部２は、バイアス配線１６（図３等参照）に所定の電圧（バイアス電圧）を印加する。Ｘ線源３から照射されたＸ線は、被写体Ｓを透過し、シンチレータ４に入射する。シンチレータ４に入射したＸ線は蛍光（シンチレーション光）に変換され、アクティブマトリクス基板１にシンチレーション光が入射する。アクティブマトリクス基板１における各画素に設けられたフォトダイオード１２にシンチレーション光が入射すると、フォトダイオード１２により、シンチレーション光の光量に応じた電荷に変化される。フォトダイオード１２で変換された電荷に応じた信号は、ＴＦＴ１３（図３等参照）がゲート制御部２Ａからゲート配線１１を介して出力されるゲート電圧（プラスの電圧）に応じてＯＮ状態となっているときに、ソース配線１０を通じて信号読出部２Ｂ（図２等参照）に読み出される。そして、読み出された信号に応じたＸ線画像が、制御部２において生成される。
［第２実施形態］
上述した第１実施形態では、フォトダイオード１２の側面と重なる第３絶縁膜１０５ａと、フォトダイオード１２の外側に設けられた第３絶縁膜１０５ａの一部とが保護膜１０５ｂで覆われる構成であったが、保護膜の構成はこれに限定されない。
図６は、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板の画素部の概略断面図である。図６において、第１実施形態と同じ構成には第１実施形態と同じ符号が付されている。以下、主として第１実施形態と異なる構成について説明する。
図６に示すように、アクティブマトリクス基板１Ａは、第３絶縁膜１０５ａ上に保護膜１０５ｃを備える。保護膜１０５ｃは、第１実施形態の保護膜１０５ｂと同じ材料からなる。
保護膜１０５ｃは、平面視で上部電極１４ｂと重ならない第３絶縁膜１０５ａの上を覆う。つまり、保護膜１０５ｃは、平面視で上部電極１４ｂと重ならず、フォトダイオード１２の側面とフォトダイオード１２の外側の領域に設けられた第３絶縁膜１０５ａと接している。なお、図６では一の画素部のみを図示しており、隣接画素の図示は省略されているが、第３絶縁膜１０５ａは、隣接画素まで連続して設けられており、保護膜１０５ｃも隣接画素の第３絶縁膜１０５ａ上に連続して設けられている。
本実施形態においても、フォトダイオード１２の凸部１２ｇを含む側面は、第３絶縁膜１０５ａと保護膜１０５ｃとが積層される。そのため、仮に、フォトダイオード１２の側面の凸部１２ｇを覆う第３絶縁膜１０５ａに不連続部分があった場合において、アクティブマトリクス基板１Ａの作製後に、アクティブマトリクス基板１Ａの表面に生じた傷から水分が浸透しても、第３絶縁膜１０５ａの不連続部分に水分が浸透しにくい。また、フォトダイオード１２の外側に設けられた保護膜１０５ｃは隣接画素まで連続して設けられているため、第１実施形態の構成と比べ、保護膜１０５ｃと第３絶縁膜１０５ａとの界面から水分が入り込みにくい。そのため、第１実施形態の構成より、フォトダイオード１２のリーク電流が流れにくく、Ｘ線検出の信頼性が高い。
本実施形態のアクティブマトリクス基板１Ａは以下のようにして作製してもよい。まず、上述した第１実施形態と同様に図５Ａ〜５Ｋの各工程を行う。その後、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチングを行い、薄膜１１５をパターニングする（図７参照）。つまり、図５Ｋにおける上部電極１４ｂと平面視で重なる保護膜１０５ｃをエッチングする。これにより、平面視で上部電極１４ｂと重ならない第３絶縁膜１０５ａ上の領域に保護膜１０５ｃが形成される。
保護膜１０５ｃを形成後は、上述した第１実施形態と同様に図５Ｍ〜５Ｔの各工程を行うことによりアクティブマトリクス基板１Ａ（図６参照）が作製される。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
（１）上述した第１及び第２実施形態では、画素に入射するシンチレーション光の透過率を低下させないため、保護膜１０５ｂ、１０５ｃは、平面視でフォトダイオード１２における上部電極１４ｂと重なる領域に設けられていない。しかしながら、保護膜１０５ｂ、１０５ｃとして、画素の透過率の低下を損なわないＩＺＯ等の透明材料が用いられる場合、平面視で上部電極１４ｂと重なる領域の一部にも保護膜１０５ｂ、１０５ｃが設けられていてもよい。つまり、保護膜１０５ｂ、１０５ｃは、少なくとも、フォトダイオード１２の側面に接する第３絶縁膜１０５ａと重なるように設けられていればよく、フォトダイオード１２の側面部以外の領域における保護膜１０５ｂ、１０５ｃの配置は限定されない。
１，１Ａ…アクティブマトリクス基板、２…制御部、２Ａ…ゲート制御部、２Ｂ…信号読出部、３…Ｘ線源、４…シンチレータ、１０…ソース配線、１１…ゲート配線、１２…フォトダイオード、１２ｇ…凸部、１３…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、１３ａ…ゲート電極、１３ｂ…半導体活性層、１３ｃ…ソース電極、１３ｄ…ドレイン電極、１４ａ…下部電極、１４ｂ…上部電極、１５…光電変換層、１６…バイアス配線、１００…Ｘ線撮像装置、１０１…基板、１０２…ゲート絶縁膜、１０３…第１絶縁膜、１０４…第２絶縁膜、１０５ａ…第３絶縁膜、１０５ｂ，１０５ｃ…保護膜、１０６…第４絶縁膜、１０７…第５絶縁膜、１０８…第６絶縁膜、１５１…ｎ型非晶質半導体層、１５２…真性非晶質半導体層、１５３…ｐ型非晶質半導体層

Claims (7)

  1. 複数の画素を有するアクティブマトリクス基板において、
    前記複数の画素のそれぞれは、
    一対の電極と、当該一対の電極の間に設けられた半導体層とを有する光電変換素子と、
    前記光電変換素子において前記一対の電極の一方の電極側の表面の一部と前記光電変換素子の側面とを覆う無機膜と、
    水分に対して耐食性を有し、前記無機膜において前記光電変換素子の側面と重なる部分を覆う保護膜と、
    前記無機膜と前記保護膜とを覆う有機膜と、
    を備えるアクティブマトリクス基板。
  2. 前記一対の電極の他方の電極の端部は前記半導体層の側面より突出している、請求項１に記載のアクティブマトリクス基板。
  3. 前記光電変換素子における前記一方の電極側の表面は光の入射面であり、
    前記保護膜は、前記光電変換素子における前記一方の電極と平面視で重ならない、請求項１又は２に記載のアクティブマトリクス基板。
  4. 前記無機膜は複数の画素に亘って連続して設けられ、
    前記保護膜は、前記複数の画素に設けられた前記無機膜上に連続して設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載のアクティブマトリクス基板。
  5. 前記保護膜は、導電性材料で構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のアクティブマトリクス基板。
  6. 前記保護膜は、絶縁性材料で構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のアクティブマトリクス基板。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のアクティブマトリクス基板と、
    照射されるＸ線をシンチレーション光に変換するシンチレータと、
    を備えるＸ線撮像パネル。

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