JP3594134B2 - 電磁波検出器、アクティブマトリクス基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線等の放射線、可視光あるいは赤外光等の電磁波を検出する電磁波検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線などの電磁波を感知して電荷（電子−正孔のペア）を発生する半導体膜、即ち電磁波導電性を有する半導体膜と画素電極（電荷収集電極）等からなる半導体センサーとを二次元状に配置するとともに、各画素電極にスイッチング素子を設けた二次元の電磁波検出器が知られている。この電磁波検出器では、各行毎にスイッチング素子を順次オンにして各列毎に上記電荷を読み出すようになっている。
【０００３】
例えば、文献「Ｄ．Ｌ．Ｌｅｅ，ｅｔ ａｌ．， “Ａ Ｎｅｗ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｆｏｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｒａｄｉｏｇｒａｆｙ”，ＳＰＩＥ，２４３２，ｐｐ．２３７−２４９，１９９５」には、上記電磁波検出器に相当する二次元画像検出器についての具体的な構造や原理が記載されている。この二次元画像検出器の原理を図８を参照して説明する。
【０００４】
電磁波導電性を示すＳｅから成る半導体膜１０１の上層には、共通となる単一のバイアス電極１０２が形成され、下層には複数の電荷収集電極１０３が形成されている。これら電荷収集電極１０３は、それぞれ電荷蓄積容量（Ｃｓ）１０４およびＴＦＴ素子（アクティブ素子）１０５に接続されている。なお、半導体膜１０１とバイアス電極１０２との間、および半導体膜１０１と電荷収集電極１０３との間には、電荷阻止層としてそれぞれ誘電層１０６、１０７が必要に応じて設けられる。また、１０８は絶縁基板であり、バイアス電極１０２には高圧電源１０９が接続される。
【０００５】
このような二次元画像検出器では、Ｘ線などの電磁波が入射すると、半導体膜１０１内で電荷（電子−正孔のペア）が発生する。このとき、半導体膜１０１と電荷蓄積容量１０４とは、電気的に直列に接続された構造になっている。したがって、バイアス電極１０２にバイアス電圧を印加しておくと、半導体膜１０１で発生した電荷（電子−正孔のペア）はそれぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量１０４に電荷が蓄積される仕組みになっている。
【０００６】
電荷蓄積容量１０４に蓄積された電荷は、ＴＦＴ素子１０５をオンにすることで外部に取り出すことができる。このように、二次元画像検出器では、電荷収集電極１０３、電荷蓄積容量１０４およびＴＦＴ素子１０５を二次元状に配置し、線順次に電荷を読み出していくことで検出対象である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
【０００７】
一般に、電磁波導電性を有する半導体膜１０１としては、Ｓｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ２ 、ＨｇＩ２ 、ＳｉＧｅ、Ｓｉ等が使用される。この中で、Ｓｅ膜（特に非晶質のａ−Ｓｅ膜）は、低い暗電流（リーク電流）特性を有し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なことから、アクティブマトリクス基板１１０（図８参照）上に直接半導体膜１０１を形成する構造の電磁波検出器（特にＸ線検出器）に広く使用されている。
【０００８】
図９には上記電磁波検出器の構成をさらに詳細に示すものとして、電磁波検出器の１画素当たりの縦断面を示す。
同図において、アクティブマトリクス基板１１０では、例えばガラス基板からなる絶縁基板１０８上に、ゲート電極１１１、電荷蓄積容量（Ｃｓ）電極１１２、ゲート絶縁膜１１３、接続電極（ドレイン電極）１１４、データ電極（ソース電極）１１５、絶縁保護膜１１６、ＴＦＴ素子１０５、層間絶縁膜１１７、および電荷収集電極（画素電極）１０３などが形成されている。上記層間絶縁膜１１７にはコンタクトホール１１８が形成され、このコンタクトホール１１８により電荷収集電極１０３が接続電極１１４と接続されている。電磁波検出器では、さらにこのようなアクティブマトリクス基板１１０上に、半導体膜１０１およびバイアス電極１０２が形成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の電磁波検出器に用いるアクティブマトリクス基板１１０は、通常、ガラス基板を絶縁基板１０８とし、その上に金属膜（ＡｌあるいはＴａなど）、半導体膜（ａ−Ｓｉあるいはｐ−Ｓｉなど）、絶縁膜（ＳｉＮｘやＳｉＯｘ）を成膜して所定の形状にパターニングすることで、電気配線やＴＦＴ素子１０５などの要素部材が構成されている。
【００１０】
しかしながら、例えば、ガラス基板を絶縁基板１０８としたアクティブマトリクス基板１１０上に、半導体膜１０１としてａ−Ｓｅ膜が成膜された電磁波検出器の場合、ガラス基板の熱膨張係数３〜８（×１０−６／℃）とＳｅ膜の熱膨張係数３０〜５０（×１０−６／℃）とが約１桁の差を有するため、環境温度の変化に伴いａ−Ｓｅ膜が剥離しやすくなる。この剥離（膜剥がれ）現象は、電磁波検出器が大画面化した際には、ａ−Ｓｅ膜と絶縁基板１０８との間での熱膨張量の差が大きくなることや、絶縁基板１０８の反りによって特に顕著となる。
【００１１】
上記のようにしてａ−Ｓｅ膜が剥離した場合には、例えばＸ線の照射によりａ−Ｓｅ膜で発生した電荷が、ＴＦＴ素子１０５の電荷収集電極１０３に到達できず、Ｘ線の検出が不能となる。
【００１２】
したがって、本発明の電磁波検出器は、半導体膜の剥がれを防止できるようにすることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の電磁波検出器は、絶縁基板と、この絶縁基板の上方に形成された電荷蓄積容量と、前記電荷蓄積容量の上方に形成され、前記電荷蓄積容量と接続されている電荷収集電極と、前記電荷収集電極上に積層され、電磁波導電性を有する半導体層とを備えている電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、電荷収集電極に形成されている凹凸部は、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用のものであるので、形成領域、個数あるいは形状等において制約を受け難く、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強のみを目的として最良の状態で形成することができる。
【００１５】
そして、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【００１６】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極の下層には、前記凹凸部に対応する凹凸部を有する有機絶縁層が設けられている構成としてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、例えば０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極を用いたとしても、有機絶縁層に凹凸部を形成し、その上に電荷収集電極を形成することにより、０．３〜１０μｍ程度の高さあるいは深さを有する凹凸部を容易に形成することができる。また、絶縁層として有機絶縁層を用いることで、例えば簡単な熱処理により、有機絶縁層に滑らかな表面形状を有する凹凸部を容易に形成できる。これにより、その凹凸部上に形成される電荷収集電極に、断切れといった不良が発生する事態を容易に防ぐことができる。
【００１８】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記電荷蓄積容量と接続されない領域に形成された凹凸部を備え、前記半導体層は、前記電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されており、前記電荷収集電極の凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重なる領域には存在しないことを特徴としている。
【００２０】
そして、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【００２１】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記アクティブ素子および電荷蓄積容量と接続されない領域に形成された凹凸部を備えていることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【００２３】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的接続を得るための凹部がさらに形成されている構成としてもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、電荷収集電極には、電気的機能を有する凹部、例えば電荷収集電極を電荷蓄積容量に接続させるための凹部、あるいは電磁波検出器がアクティブ素子を有する場合に、電荷収集電極をアクティブ素子に接続させるための凹部、あるいはこれらの両者として機能する凹部が形成されている。したがって、これとは別の前記凹凸部は、半導体層の接続強度増強専用のものとして機能することができる。
【００２５】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極の凹凸部は、前記層間絶縁層を貫通する孔によって形成される凹部であってもよい。
【００２７】
上記の電磁波検出器において、前記層間絶縁層は、前記凹凸部に対応する凹凸部を有している構成としてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、例えば０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極を用いたとしても、層間絶縁層に凹凸部を形成し、その上に電荷収集電極を形成することにより、０．３〜１０μｍ程度の高さあるいは深さを有する凹凸部を容易に形成することができる。
【００２９】
上記の電磁波検出器は、前記層間絶縁層が有機材料からなる構成としてもよい。
【００３０】
上記の構成によれば、層間絶縁層として有機材料を用いることで、例えば簡単な熱処理により、層間絶縁層に滑らかな表面形状を有する凹凸部を容易に形成できる。これにより、その凹凸部上に形成される電荷収集電極に、断切れといった不良が発生する事態を容易に防ぐことができる。
【００３１】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は前記アクティブ素子を覆うように前記層間絶縁層上に配置され、かつ前記凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重なる領域には存在しない構成としてもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、電荷収集電極の凹凸部が例えば凹部からなる場合に、この凹部により電荷収集電極とアクティブ素子との距離が短くなり、電荷収集電極の電位がアクティブ素子の動作に悪影響を与えるような事態を回避することができる。
【００３３】
上記の電磁波検出器は、前記電荷収集電極の表面からの前記凹凸部の高さまたは深さをｄとしたときに、０．３μｍ≦ｄ≦１０μｍを満たす構成としてもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、電荷収集電極の表面からの凹凸部の高さまたは深さｄを、０．３μｍ≦ｄとすることにより、半導体層と電荷収集電極の凹凸部との間において十分な接合強度を確実に得ることができる。また、ｄ≦１０μｍとすることにより、電荷収集電極を形成した際のカバーレッジが悪化する事態を防止することができる。
【００３５】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は、前記電荷収集電極の１０％以上の領域に存在する構成としてもよい。
【００３６】
上記の構成によれば、凹凸部が電荷収集電極の１０％以上の領域に存在するので、凹凸部による半導体層と電荷収集電極との接合強度を確実に高めることができる。
【００３７】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は複数個設けられ、それらが不規則に配置されている構成としてもよい。
【００３８】
上記の構成によれば、凹凸部が複数個設けられ、それらが不規則に配置されているので、凹凸部による半導体と電荷収集電極との間の接合強度が、ある特定の方向において弱くなるといった事態を防止することができる。
【００３９】
上記の電磁波検出器において、前記半導体層は、Ｓｅを主成分としている構成としてもよい。
【００４０】
上記の構成によれば、半導体層がＳｅを主成分としているので、電荷収集電極上に半導体を形成する場合に、例えば真空蒸着法により電荷収集電極上に直接、低温で大面積成膜が可能となる。この場合、Ｓｅは一般に電荷収集電極に対して接合強度が低くなり易いものの、この接合強度については凹凸部により補われるので問題はない。
【００４１】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は、Ａｌを主成分とする導電層である構成としてもよい。
【００４２】
上記の構成によれば、Ａｌの熱膨張係数がその上に形成される例えばＳｅからなる半導体層の熱膨張係数に比較的近いので、熱膨張による半導体層の剥がれをさらに確実に防止することができる。
【００４３】
上記の電磁波検出器は、前記電荷収集電極と前記半導体層との間に電荷阻止層を備えている構成としてもよい。
【００４４】
上記の構成によれば、電荷阻止層が半導体層の暗電流を低減させることにより、電磁波検出器のS/N比を改善させることができる。
また、本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造方法は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えるアクティブマトリクス基板の製造方法であって、前記層間絶縁層に、前記電荷収集電極を前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的に接続させるための凹部と、前記電荷収集電極を前記半導体層と嵌合した状態で接合させるための凹部とを形成する工程を備えることを特徴としている。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図６に基づいて以下に説明する。
【００４６】
本実施の形態における電磁波検出器は、図１に示すように、主な構成要素として、アクティブマトリクス基板１１、半導体膜（半導体層）１２およびバイアス電極（共通電極）１３を備えている。なお、図１は図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。アクティブマトリクス基板１１にはアクティブマトリクスアレイが形成されている。半導体膜１２は検出対象の電磁波に感応して電荷を生成する。バイアス電極１３は半導体膜１２にバイアス電圧を印加するためのものである。
【００４７】
アクティブマトリクス基板１１は、ガラスあるいはセラミックス等からなる絶縁基板２１を有し、この絶縁基板２１上に前記アクティブマトリクスアレイが形成されている。このアクティブマトリクスアレイでは、例えばａ−Ｓｉやｐ−Ｓｉを用いたＴＦＴ素子（アクティブ素子）２２、電荷蓄積容量（Ｃｓ）２３、電荷収集電極（画素電極）２４、並びにバスラインを形成するゲート電極２５およびデータ（ソース電極）電極２９などがＸＹマトリクス状に配列され、画素配列領域が構成されている。
【００４８】
上記絶縁基板２１には、無アルカリの低熱膨張ガラス基板を用いるのが一般的である。また、アクティブ素子としては、上記ＴＦＴ素子２２以外に、例えばＭＩＭ素子あるいはダイオード素子等であってもよい。
【００４９】
上記ＸＹマトリクスは、単位格子に相当する１画素のサイズが、０．１×０．１ｍｍ２ 〜０．３×０．３ｍｍ２ 程度であり、この１画素が５００×５００〜３０００×３０００画素程度、マトリクス状に配列されたものが一般的である。
【００５０】
電磁波導電性を有する半導体膜には、Ｓｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ２ 、ＨｇＩ２ 、ＳｉＧｅ、あるいはＳｉ等を使用することができる。ただし、アクティブマトリクスアレイが形成されたアクティブマトリクス基板１１上に直接半導体膜１２が形成された構造の電磁波検出器とする場合には、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なアモルファスＳｅ膜（ａ−Ｓｅ膜）が最適である。このＳｅ膜からなる半導体膜１２は、Ｘ線の吸収効率を考慮し、真空蒸着法により膜厚が約０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍになるように成膜する。
【００５１】
最上部のバイアス電極１３には、Ａｌ、Ａｕなどからなる導電膜を使用することができる。このバイアス電極１３には、外部高圧電源からバイアス電圧が印加されるようになっている。
【００５２】
電荷収集電極２４としては、具体的には、例えば厚み０．１〜０．２μｍのＡｌ膜、またはＡｌ合金膜（例えばＡｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｚｒ合金など）、またはＡｌと他の導電膜との積層膜（例えばＡｌ／Ｍｏ、Ａｌ／Ｔｉなど）を用いることができる。なお、本実施の形態では、上記のＡｌ膜およびＡｌ合金膜、およびＡｌと他の導電膜との積層膜を併せて「Ａｌを主成分とする導電膜」と称する。
【００５３】
また、一般的には、電荷収集電極２４の材料として、他にＩＴＯなど各種導電膜を使用することが可能である。しかしながら、半導体膜１２としてａ−Ｓｅ膜を用いる場合には、ａ−Ｓｅ膜と熱膨張係数が近いＡｌ（熱膨張係数：約２４（×１０−６／℃））やＡｌ合金などのＡｌを主成分とする導電膜を用いることが望ましい。これにより、ａ−Ｓｅ膜、即ち半導体膜１２と電荷収集電極２４との接合強度が向上する。
【００５４】
上記の図１は１画素当たりの電磁波検出器の構成を示す縦断面図であり、その構成はさらに詳細には次のようになっている。
アクティブマトリクス基板１１では、絶縁基板２１上に、ゲート電極２５、電荷蓄積容量（Ｃｓ）電極２６、電荷蓄積容量２３、ゲート絶縁膜２７、接続電極（ドレイン電極）２８、データ電極（ソース電極）２９、ＴＦＴ素子２２、絶縁保護膜３０、層間絶縁膜（層間絶縁層）３１、および電荷収集電極（画素電極）２４などが形成されている。なお、ＴＦＴ素子２２はチャンネル層３２およびコンタクト層３３を有している。また、層間絶縁膜３１にはコンタクトホール３４が形成され、このコンタクトホール３４により電荷収集電極２４が接続電極２８と接続されている。そして、電磁波検出器では、このようなアクティブマトリクス基板１１上に、半導体膜１２およびバイアス電極１３が形成されている。
【００５５】
本実施の形態の電磁波検出器において、上記の電荷収集電極２４には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部４１が形成されている。この凹凸部４１は、電荷収集電極２４と半導体膜１２との接合強度を増強する接合増強部として機能する。なお、図１においては、凹凸部４１が凸部からなるものとしているがこれは凹部であってよく、さらには凹部および凸部からなるものであってもよい。例えば、凹凸部４１が凹部からなる場合、その凹部は、図１において凹凸部４１を構成する凸部の高さ分ｄだけ電荷収集電極２４の表面から凹んだ形となる。また、凹凸部４１の個数については特に限定されず、電荷収集電極２４に対する半導体膜１２の接合強度を高めることができる適当な個数であればよい。本実施の形態において、このような凹凸部４１は、予め層間絶縁膜３１に凹凸部を形成しておき、この凹凸部により層間絶縁膜３１上に電荷収集電極２４を形成したときに生じるようにしている。
【００５６】
図１に示すように、コンタクトホール３４は、層間絶縁膜３１を貫通し、２８の表面に達している。したがって、コンタクトホール３４の位置の電荷収集電極２４は、直接的に接続電極２８と接続されている。一方、本実施の形態において、凹凸部４１は、ＴＦＴ素子２２と導通する接続電極２８と直接的に接続されていない。また、凹凸部４１は、他の電極との間で、各画素において所望の静電容量を得るための電極部分ともなっていない。即ち、凹凸部４１は、所望の静電容量を得るための誘電層と直接的に接触していない。このように凹凸部４１は、ＴＦＴ素子２２および電荷蓄積容量２３と接続されない領域に形成されている。
【００５７】
電荷収集電極２４上における上記凹凸部４１の配設状態は、図２に示すようになっている。なお、同図は、アクティブマトリクス基板１１における１画素の構成を示す平面図である。
【００５８】
同図において、複数個の凹凸部４１は、電荷収集電極２４上において、互いに適当な間隔をおいて分散配置されている。ただし、ＴＦＴ素子２２上の位置には配されていない。凹凸部４１は、上面から見て円形をなしているが、その他、楕円形、四角形、ストライプ形状、格子形状、波線形状など各種のパターンに形成することが可能である。例えば、規則的または不規則的に凹と凸との少なくとも一方の複数のパターンが電荷収集電極２４上に配置されるように形成すればよい。
【００５９】
なお、凹凸部４１を規則的に配置した場合に、ある特定の方向に対する接合強度が弱くなるといった問題が発生する場合には、例えば図３に示すように、凹凸部４１を電荷収集電極２４において不規則（ランダム）に配置すればよい。
【００６０】
上記の構成において、電磁波検出器では、Ｘ線などの電磁波が入射すると、半導体膜１２内で電荷（電子−正孔のペア）が発生する。このとき、半導体膜１２と電荷蓄積容量２３とは電気的に直列に接続された構造になっている。したがって、バイアス電極１３にバイアス電圧を印加しておくと、半導体膜１２で発生した電荷（電子−正孔のペア）はそれぞれ＋電極側と−電極側に移動する。この結果、電荷蓄積容量２３に電荷が蓄積される。
【００６１】
電荷蓄積容量２３に蓄積された電荷は、ＴＦＴ素子２２をオンにすることで、データ電極２９を介して、図示しない外部のアンプ回路に取り出すことができる。このとき、電荷収集電極２４、電荷蓄積容量２３およびＴＦＴ素子２２は、上述のようにＸＹマトリクス状に配置されているので、線順次にＴＦＴ素子２２を駆動して電荷を読み出していくことにより、検出対象である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
【００６２】
次に、本実施の形態の電磁波検出器の製造方法について説明する。
絶縁基板２１としての例えばガラス基板には、例えば無アルカリガラス基板（例えばコーニング社製＃１７３７等）を用いることができる。そして、このガラス基板１上にＴａやＡｌ等の金属膜からなるゲート電極２５および電荷蓄積容量電極２６を形成する。これらは、ガラス基板上に上記金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３０００Åに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより形成する。
【００６３】
次に、ゲート電極２５および電荷蓄積容量電極２６を覆うようにして、ガラス基板上面のほぼ全面に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘ等からなるゲート絶縁膜２７をＣＶＤ法により厚さ約３５００Åに成膜する。このゲート絶縁膜２７は、電荷蓄積容量２３における誘電体としての機能も兼ねている。なお、ゲート絶縁膜２７としては、ＳｉＮｘやＳｉＯｘに限らず、ゲート電極２５および電荷蓄積容量電極２６を陽極酸化した陽極酸化膜を併用することもできる。
【００６４】
次に、ゲート電極２５の上方に、ゲート絶縁膜２７を介して、ＴＦＴ素子（ＴＦＴ）２２のチャネル部となるチャンネル層（ｉ層）３２、およびデータ電極２９と接続電極（ドレイン電極）２８とのコンタクトを図るためのコンタクト層（ｎ＋ 層）３３を形成する。これらはａ−Ｓｉから成り、ＣＶＤ法によりそれぞれ約１０００Å、約４００Åの厚さになるように成膜し、その後、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。
【００６５】
次に、コンタクト層（ｎ＋ 層）３３上に、データ電極２９と接続電極（ドレイン電極）２８を形成する。この接続電極２８は、電荷蓄積容量２３を構成する上層側の電極ともなっている。これらデータ電極２９および接続電極２８は、上記ゲート絶縁膜２７および電荷蓄積容量電極２６と同様に、ＴａやＡｌ等の金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３０００Åに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより形成する。
【００６６】
次に、ＴＦＴ素子２２や電荷蓄積容量２３等を形成した絶縁基板（ガラス基板）２１のほぼ全面を覆うようにして、絶縁保護膜３０を形成する。この絶縁保護膜３０は、ＣＶＤ法にてＳｉＮｘを厚さ約３０００Åに成膜することにより形成する。なお、コンタクトホール３４が形成される接続電極２８上の部分においては、ＳｉＮｘを除去しておく。
【００６７】
次に、絶縁保護膜３０上の略全面を覆うようにして層間絶縁膜３１を形成する。この層間絶縁膜３１は、感光性を有するアクリル樹脂をスピナー等の塗布装置を用いて厚さ約３μｍに成膜することにより形成する。感光性を有する有機材料としては、他にもポリイミド樹脂等が使用可能である。
【００６８】
その後、所定の遮光パターンを有するフォトマスクを用いて、層間絶縁膜３１に露光・現像処理（フォトリソグラフィ）を施し、コンタクトホール３４を形成するとともに、図４（ａ）に示すように、凹凸部４１を形成するための凹凸パターン４２を形成する。なお、同図においては、簡略化のために層間絶縁膜３１と絶縁基板２１との間の各層を省略している。
【００６９】
コンタクトホール３４では、層間絶縁膜３１を縦方向に貫通する孔を形成し、下層の接続電極（ドレイン電極）２８を露出させる。一方、凹凸部４１は、その最も高い部分と最も低い部分との高低差（図１に示したｄ）がここでは例えば約１μｍとなるように形成する。
【００７０】
次に、層間絶縁膜３１に対して必要に応じて加熱処理を施し、図４（ｂ）に示すように、上記凹凸パターン４２の段部を熱だれ現象によって滑らかに整形し、凹凸パターン４３とする。凹凸パターン４２におけるこのような段部の鈍化処理は、層間絶縁膜３１として有機材料を用いているので、熱処理により容易に行うことができる。この場合には、例えば１００℃のメルト焼成（ホットプレートで２５０秒加熱）で凹凸パターン４２の形状を整え、凹凸パターン４３とした後、２００℃の本焼成（オーブンで１時間加熱）を行うとよい。
【００７１】
上記のように凹凸パターン４２の段部の鈍化処理を行うこと（凹凸パターン４３とすること）により、次段の電荷収集電極２４の形成工程において、図５（ａ）に示すような電荷収集電極２４の段切れ不良の発生を防止することができる。したがって、電荷収集電極２４は、図５（ｂ）に示すように、段切れを生じることがなく、つながった状態となる。
【００７２】
また、さらに後段の、電荷収集電極２４上に半導体膜１２としての例えばａ−Ｓｅ膜を成膜する工程において、電荷収集電極２４の表面が上記処理によって滑らかであると、ａ−Ｓｅ膜の異常成長を回避することができる。仮に、鋭利な突起が電荷収集電極２４の表面に存在した場合、その突起部分が特異点となり、ａ−Ｓｅ成膜時にＳｅ膜の異常成長が発生し、半導体特性の均一性が悪くなることがある。
【００７３】
次に、上記複数の凹凸パターン４３およびコンタクトホール３４が形成された層間絶縁膜３１上に電荷収集電極（画素電極）２４として、導電膜をパターン形成する。上記電荷収集電極２４は、コンタクトホール３４を介して、ＴＦＴ素子２２の接続電極（ドレイン電極）２８と電気的に接続される。このとき、層間絶縁膜３１に設けられた凹凸パターン４３およびコンタクトホール３４形状を反映した電荷収集電極２４を形成することができる。なお、本実施の形態においては、層間絶縁膜３１に凹凸パターン４３およびコンタクトホール３４の貫通孔を形成した後、電荷収集電極２４を形成しているので、０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極２４を用いたとしても、０．３μｍ以上の高さを有する凹凸部４１を容易に形成することができる。
【００７４】
なお、凹凸部４１を有する電荷収集電極（画素電極）２４の詳細や、凹凸部４１の他の形成方法については、液晶表示装置用に開発されている光散乱性反射板（反射電極）の製造方法を適用することができる。例えば、特開２０００−１７１７９３号、特開平６−７５２３８号あるいは特開平９−９０４２６号などに記載されている散乱性反射画素電極の製造方法を参考にすることができる。
【００７５】
次に、上記のようにして形成したアクティブマトリクス基板１１に対し、画素配列領域（アクティブマトリクス領域）をすべて覆うように、例えばａ−Ｓｅからなる電磁波導電性の半導体膜１２を形成する。この半導体膜１２は、真空蒸着法により、膜厚が約０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍになるように成膜する。
【００７６】
そして、上記半導体膜１２上のほぼ全面にＡｕ、Ａｌなどからなるバイアス電極１３を、真空蒸着法により約２０００Åの厚さで形成することにより、図１に示した電磁波検出器を得る。
【００７７】
ここで、本実施の形態の電磁波検出器では、アクティブマトリクス基板１１における電荷収集電極（画素電極）２４に、半導体膜１２と電荷収集電極２４との接合強度を増強する目的で専用の凹凸部４１が意図的に形成されている。即ち、凹凸部４１においては、半導体膜１２と電荷収集電極２４とが嵌合状態で接合されている。したがって、本実施の形態の電磁波検出器では、電荷収集電極２４の表面が平坦になっている従来構造（図９）と比較して、上記凹凸部４１により、半導体膜１２と電荷収集電極２４との接合面積が増大し、かつアンカー効果が発生しており、上記両者間の接合強度が高くなっている。
【００７８】
特に、半導体膜１２としてａ−Ｓｅ膜を使用し、アクティブマトリクス基板１１の絶縁基板２１としてガラス基板を使用した場合には、ａ−Ｓｅ膜の熱膨張係数３０〜５０（×１０−６／℃）がガラス基板の一般的な熱膨張係数３〜５（×１０−６／℃）に比べて約１桁大きくなる。このため、従来構造（図９）の電磁波検出器では半導体膜１２が剥がれ易いといった問題が生じていたが、図１に示す本実施の形態の電磁波検出器では、このような問題が生じない。また、電磁波検出器を曲げるような外力が加わった場合においても、凹凸部４１の存在により、電磁波検出器の曲げ変形による半導体膜１２の剥がれを防止することができる。
【００７９】
なお、従来文献 ”Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ａｒｒａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｘ−ｒａｙ ｓｅｎｓｏｒｓ，” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ＳＰＩＥ， Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ １９８８， Ｖｏｌ．３３３６， ｐｐ．５２０−５２８ （１９９８）に見られるように、従来から、表面に凹部を有するアクティブマトリクス基板、即ち電荷収集電極（画素電極）に凹部を有するアクティブマトリクス基板を電磁波検出器に用いる例が存在する。
【００８０】
しかしながら、上記従来文献に見られるアクティブマトリクス基板の表面の凹部は、電荷収集電極（画素電極）とアクティブ素子（ＴＦＴ素子）との電気的接続を得るために層間絶縁膜に設けられた孔や、電荷収集電極（画素電極）を用いて電荷蓄積容量（Ｃｓｔ）を形成するために層間絶縁膜に設けられた孔により生じたものである。即ち、上記の従来文献に記載の電荷収集電極に形成されている凹部は、電気的接続や容量形成を目的とした電気的機能を有するものである。したがって、このような凹部は、その形成領域、個数あるいは形状等において制約を受けやすく、例えば、アクティブマトリクス基板の絶縁基板とアクティブマトリクス基板上に形成された半導体膜との熱膨張係数が大幅に異なる場合において、半導体膜の剥離に対して十分な防止機能を発揮することができない。
【００８１】
これに対し、本実施の形態の電磁波検出器は、上記の電気的機能を有する凹部としての少なくとも上記電気的接続を得るための凹部（電荷収集電極２４と接続電極２８とを接続させるためのコンタクトホール３４）や、層間絶縁膜３１の下層に存在する配線等の段差によって必然的に電荷収集電極に生じる段差（凹凸部）とは別に、半導体膜１２とアクティブマトリクス基板１１との接合強度を高めるための専用の凹凸部４１を有している。なお、上記電気的機能を有する凹部とは、電荷収集電極２４をＴＦＴ素子２２に接続させるもの、電荷収集電極２４を電荷蓄積容量２３に接続させるもの（あるいは電荷蓄積容量２３の電極の一部を構成するもの）、またはこれら両者の機能を有するもののいずれであってもよい。
【００８２】
即ち、本実施の形態の電磁波検出器は、電気的機能を有する凹部（コンタクトホール３４）、および半導体膜１２と電荷収集電極２４との接続強度を増強させる専用の凹凸部４１を有する電荷収集電極２４を備えたアクティブマトリクス基板１１を使用し、このアクティブマトリクス基板１１の上に半導体膜１２が形成されたものとなっている。
【００８３】
上記の実施の形態においては、電荷収集電極２４に凸部からなる凹凸部４１を有する電磁波検出器について示したが、電磁波検出器は、図６に示すように、電荷収集電極２４に凹部からなる凹凸部５１を有していてもよい。この電磁波検出器では、層間絶縁膜３１を貫通する状態に凹部を形成し、その上に電荷収集電極２４を形成することにより、電荷収集電極２４に凹部からなる凹凸部５１を形成している。
【００８４】
この電磁波検出器の凹凸部５１による半導体膜１２と電荷収集電極２４との接続増強機能は前記凹凸部４１を有する場合と同様であるものの、凹凸部５１を形成する際に層間絶縁膜３１に凹部を形成する処理を層間絶縁膜３１にコンタクトホール３４を形成する工程において行うことができる。したがって、電磁波検出器の製造工程において、凹凸部５１を形成することによる工程数の増加を抑制可能である。
【００８５】
以上の実施の形態の電磁波検出器において、凹凸部４１、５１により半導体膜１２と電荷収集電極２４との十分な接合強度を確実に得るには、凹凸部４１、５１の高さまたは深さはを０．３μｍ以上に設定するのが好ましいことが実験により判明した。なお、さらに好ましくは、０．５μｍ以上である。また、図６に示したように、凹部からなる凹凸部５１の場合、凹凸部５１の深さの上限は、層間絶縁膜３１の最大の厚みｔと同等であり、凹凸部５１として層間絶縁膜３１を貫通する孔を形成した状態が最大となる。したがって、層間絶縁膜３１の厚みをｔとした場合、凹凸部５１の有効な範囲は、０．３μｍ≦ｄ≦ｔとなる。
【００８６】
なお、凹凸部４１、５１のサイズや電荷収集電極２４での存在密度が同じ場合、凹凸部４１、５１による半導体膜１２と電荷収集電極２４との接触面積の増大効果、およびアンカー効果は、凹凸部４１、５１の高さまたは深さが大きいほど大きくなる。したがって、半導体膜１２の剥離防止の面からは、ｄ＝ｔの場合、即ち図６に示す構成の場合が最も好ましいと言える。
【００８７】
一方で、層間絶縁膜３１の厚みｔが１０μｍより大きくなると、層間絶縁膜３１上に形成する電荷収集電極２４のカバーレッジが悪くなる傾向が見られた。この点からのｔの取り得る範囲は、ｔ≦１０μｍとなる。したがって、電磁波検出器でのｄの好ましい範囲は、０．３μｍ≦ｄ≦１０μｍと定めることができる。
【００８８】
また、凸部からなる凹凸部４１の場合、ｄの上限側は、ｄ≦５μｍとしてもよい。なお、凹凸部４１、５１の側面の傾斜角は、電荷収集電極２４の表面に対して、２０〜７０°の範囲とするのが好ましい。
【００８９】
次に、電荷収集電極２４における凹凸部４１、５１の存在密度と接合強度の向上効果との関係について評価した結果について説明する。
例えば、凹凸部４１として円型ドーム状の凸パターン（直径３μｍ、高さ２μｍ）をランダムに配置する場合、電荷収集電極２４の１０％以上の領域に凹凸部４１を存在させることで、前記接合強度の向上効果が現れることが判明した。
【００９０】
また、他の幾つかの試験条件の下で同様の実験を行ったところ、接合強度の絶対値は異なるものの、接合強度の向上効果の点において略同様の結果が得られた。これより、接合強度を向上させる上において、凹凸部４１、５１は、電荷収集電極２４に対して１０％以上の面積割合で存在させることが有効であることが判明した。なお、さらに好ましくは、３０％以上である。
【００９１】
また、凹凸部４１、５１の数を増やすことにより、半導体膜１２と電荷収集電極２４との接合面積を実質的に増大させることができ、両者の接合強度を効率良く向上させることが可能である。具体的には、１画素あたり５個以上の凹凸部４１（凹凸部４１または凹凸部５１）を設けることが望ましい。
【００９２】
また、電荷収集電極２４におけるＴＦＴ素子（アクティブ素子）２２の真上の領域に凹部からなる凹凸部５１が形成された場合、電荷収集電極２４とＴＦＴ素子２２との間隙が狭くなり、電荷収集電極２４の電位がＴＦＴ素子２２の動作に悪影響を与える虞がある。したがって、図２および図３に示したように、上記領域には凹凸部４１、５１を形成しないようにするのが好ましい。
【００９３】
本実施の形態の電磁波検出器では、以上のように、従来の電磁波検出器に比べてアクティブマトリクス基板１１上に形成された半導体膜１２が剥がれ難くなっている。したがって、信頼性が向上するとともに、使用環境温度範囲を広げることが可能となる。
【００９４】
また、アクティブマトリクス基板１１に半導体膜１２を形成する工程の後に、アクティブマトリクス基板１１の周辺部に熱処理により駆動回路や読み出し回路を実装する工程を行う場合であっても、上記熱処理工程（例えばアクティブマトリクス基板１１にＦＰＣを熱圧着する工程）において、半導体膜１２と絶縁基板２１との熱膨張係数の差により、半導体膜１２が電荷収集電極２４、即ちアクティブマトリクス基板１１から剥がれる事態を防止することができる。
【００９５】
なお、以上の実施の形態においては、半導体膜１２としてａ−Ｓｅ膜を用いた電磁波検出器について説明したが、電荷収集電極２４に接合増強部としての凹凸部４１、５１、即ち接合増強専用の凹凸部４１、５１が意図的に形成されている構成であれば、他の半導体膜１２を用いた場合であっても同様の接合強度向上機能を得ることができる。また、本実施の形態で説明した電荷収集電極２４での凹凸部４１、５１の形成方法については、上述の方法に限定されるわけではなく、電荷収集電極２４に意図的に凹凸部４１、５１を形成することができるものであれば、同様に採用可能である。
【００９６】
また、本発明の実施の他の形態として、図７に示すように、半導体膜１２と電荷収集電極２４との間に、電荷阻止層６１を挿入することもできる。電荷阻止層６１は、半導体膜１２の暗電流を低減させて電磁波検出器のＳ／Ｎ比を改善させる場合に使用するとよい。このため、電荷阻止層６１は、電荷収集電極２４から半導体膜１２への電荷の注入を阻止するという機能を有する。具体的には、半導体膜１２としてａ−Ｓｅ膜を用いる場合には、電荷阻止層６１としてＳｂ２Ｓ３膜やＡｓ２Ｓｅ３膜、あるいは非常に薄い厚み（＜２００Å）のＡｌ２０３膜等を使用することができる。なお、半導体膜１２と電荷収集電極２４との間には、その他のバッファー層を挿入することもできる。バッファー層は、半導体膜１２と電荷収集電極２４の密着性を向上させる場合に使用するとよい。なお、電荷阻止層６１は、電荷収集電極２４における凹凸部４１、５１の形状を反映して、同様の凹凸部を有している。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電磁波検出器は、絶縁基板と、この絶縁基板の上方に形成された電荷蓄積容量と、前記電荷蓄積容量の上方に形成され、前記電荷蓄積容量と接続されている電荷収集電極と、前記電荷収集電極上に積層され、電磁波導電性を有する半導体層とを備えている電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されている構成である。
【００９８】
上記の構成によれば、電荷収集電極に形成されている凹凸部は、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用のものであるので、形成領域、個数あるいは形状等において制約を受け難く、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強のみを目的として最良の状態で形成することができる。
【００９９】
そして、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【０１００】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極の下層には、前記凹凸部に対応する凹凸部を有する有機絶縁層が設けられている構成としてもよい。
【０１０１】
上記の構成によれば、例えば０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極を用いたとしても、有機絶縁層に凹凸部を形成し、その上に電荷収集電極を形成することにより、０．３〜１０μｍ程度の高さあるいは深さを有する凹凸部を容易に形成することができる。また、絶縁層として有機絶縁層を用いることで、例えば簡単な熱処理により、有機絶縁層に滑らかな表面形状を有する凹凸部を容易に形成できる。これにより、その凹凸部上に形成される電荷収集電極に、断切れといった不良が発生する事態を容易に防ぐことができる。
【０１０２】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されている構成である。
【０１０３】
上記の構成によれば、電荷収集電極に形成されている凹凸部は、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用のものであるので、形成領域、個数あるいは形状等において制約を受け難く、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強のみを目的として最良の状態で形成することができる。
【０１０４】
そして、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【０１０５】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記電荷蓄積容量と接続されない領域に形成された凹凸部を備え、前記半導体層は、前記電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されており、前記電荷収集電極の凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重なる領域には存在しない構成である。
【０１０６】
上記の構成によれば、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【０１０７】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的接続を得るための凹部がさらに形成されている構成としてもよい。
【０１０８】
上記の構成によれば、電荷収集電極には、電気的機能を有する凹部、例えば電荷収集電極を電荷蓄積容量に接続させるための凹部、あるいは電磁波検出器がアクティブ素子を有する場合に、電荷収集電極をアクティブ素子に接続させるための凹部、あるいはこれらの両者として機能する凹部が形成されている。したがって、これとは別の前記凹凸部は、半導体層の接続強度増強専用のものとして機能することができる。
【０１０９】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極の凹凸部は、前記層間絶縁層を貫通する孔によって形成される凹部であってもよい。
【０１１１】
上記の電磁波検出器において、前記層間絶縁層は、前記凹凸部に対応する凹凸部を有している構成としてもよい。
【０１１２】
上記の構成によれば、例えば０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極を用いたとしても、層間絶縁層に凹凸部を形成し、その上に電荷収集電極を形成することにより、０．３〜１０μｍ程度の高さあるいは深さを有する凹凸部を容易に形成することができる。
【０１１３】
上記の電磁波検出器は、前記層間絶縁層が有機材料からなる構成としてもよい。
【０１１４】
上記の構成によれば、層間絶縁層として有機材料を用いることで、例えば簡単な熱処理により、層間絶縁層に滑らかな表面形状を有する凹凸部を容易に形成できる。これにより、その凹凸部上に形成される電荷収集電極に、断切れといった不良が発生する事態を容易に防ぐことができる。
【０１１５】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は前記アクティブ素子を覆うように前記層間絶縁層上に配置され、かつ前記凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重合する領域には存在しない構成としてもよい。
【０１１６】
上記の構成によれば、電荷収集電極の凹凸部が例えば凹部からなる場合に、この凹部により電荷収集電極とアクティブ素子との距離が短くなり、電荷収集電極の電位がアクティブ素子の動作に悪影響を与えるような事態を回避することができる。
【０１１７】
上記の電磁波検出器は、前記電荷収集電極の表面からの前記凹凸部の高さまたは深さをｄとしたときに、０．３μｍ≦ｄ≦１０μｍを満たす構成としてもよい。
【０１１８】
上記の構成によれば、電荷収集電極の表面からの凹凸部の高さまたは深さｄを、０．３μｍ≦ｄとすることにより、半導体層と電荷収集電極の凹凸部との間において十分な接合強度を確実に得ることができる。また、ｄ≦１０μｍとすることにより、電荷収集電極を形成した際のカバーレッジが悪化する事態を防止することができる。
【０１１９】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は、前記電荷収集電極の１０％以上の領域に存在する構成としてもよい。
【０１２０】
上記の構成によれば、凹凸部が電荷収集電極の１０％以上の領域に存在するので、凹凸部による半導体層と電荷収集電極との接合強度を確実に高めることができる。
【０１２１】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は複数個設けられ、それらが不規則に配置されている構成としてもよい。
【０１２２】
上記の構成によれば、凹凸部が複数個設けられ、それらが不規則に配置されているので、凹凸部による半導体と電荷収集電極との間の接合強度が、ある特定の方向において弱くなるといった事態を防止することができる。
【０１２３】
上記の電磁波検出器において、前記半導体層は、Ｓｅを主成分としている構成としてもよい。
【０１２４】
上記の構成によれば、半導体層がＳｅを主成分としているので、電荷収集電極上に半導体を形成する場合に、例えば真空蒸着法により電荷収集電極上に直接、低温で大面積成膜が可能となる。この場合、Ｓｅは一般に電荷収集電極に対して接合強度が低くなり易いものの、この接合強度については凹凸部により補われるので問題はない。
【０１２５】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は、Ａｌを主成分とする導電層である構成としてもよい。
【０１２６】
上記の構成によれば、Ａｌの熱膨張係数がその上に形成される例えばＳｅからなる半導体層の熱膨張係数に比較的近いので、熱膨張による半導体層の剥がれをさらに確実に防止することができる。
【０１２７】
上記の電磁波検出器は、前記電荷収集電極と前記半導体層との間に電荷阻止層を備えている構成としてもよい。
【０１２８】
上記の構成によれば、電荷阻止層が半導体層の暗電流を低減させることにより、電磁波検出器のS/N比を改善させることができる。
また、本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造方法は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えるアクティブマトリクス基板の製造方法であって、前記層間絶縁層に、前記電荷収集電極を前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的に接続させるための凹部と、前記電荷収集電極を前記半導体層と嵌合した状態で接合させるための凹部とを形成する工程を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態における電磁波検出器の略１画素領域の構成を示すものであって、図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】図１に示した電磁波検出器が備えるアクティブマトリクス基板における凹凸部の配設状態を示す平面図である。
【図３】図２に示したアクティブマトリクス基板における凹凸部の他の配設状態を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）は、図１に示した電磁波検出器における凹凸部の形成のための、層間絶縁膜での凹凸パターンの形成工程を示す説明図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した凹凸パターンにおける段部の鈍化処理後の状態を示す説明図である。
【図５】図５（ａ）は、図１に示した電荷収集電極に段切れが生じた状態を示す説明図、図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示した段部の鈍化処理により、電荷収集電極に段切れが生じていない状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の他の形態における電磁波検出器の略１画素領域の構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の他の形態における電磁波検出器の略１画素領域の構成を示す縦断面図である。
【図８】従来の電磁波検出器の動作原理を説明する縦断面図である。
【図９】図８に示した電磁波検出器の略１画素領域の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１１ アクティブマトリクス基板
１２ 半導体膜（半導体層）
１３ バイアス電極
２１ 絶縁基板
２２ ＴＦＴ素子（アクティブ素子）
２３ 電荷蓄積容量
２４ 電荷収集電極
２８ 接続電極
３１ 層間絶縁膜（層間絶縁層）
３４ コンタクトホール
４１ 凹凸部
５１ 凹凸部
６１ 電荷阻止層
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線等の放射線、可視光あるいは赤外光等の電磁波を検出する電磁波検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線などの電磁波を感知して電荷（電子−正孔のペア）を発生する半導体膜、即ち電磁波導電性を有する半導体膜と画素電極（電荷収集電極）等からなる半導体センサーとを二次元状に配置するとともに、各画素電極にスイッチング素子を設けた二次元の電磁波検出器が知られている。この電磁波検出器では、各行毎にスイッチング素子を順次オンにして各列毎に上記電荷を読み出すようになっている。
【０００３】
例えば、文献「Ｄ．Ｌ．Ｌｅｅ，ｅｔ ａｌ．， “Ａ Ｎｅｗ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｆｏｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｒａｄｉｏｇｒａｆｙ”，ＳＰＩＥ，２４３２，ｐｐ．２３７−２４９，１９９５」には、上記電磁波検出器に相当する二次元画像検出器についての具体的な構造や原理が記載されている。この二次元画像検出器の原理を図８を参照して説明する。
【０００４】
電磁波導電性を示すＳｅから成る半導体膜１０１の上層には、共通となる単一のバイアス電極１０２が形成され、下層には複数の電荷収集電極１０３が形成されている。これら電荷収集電極１０３は、それぞれ電荷蓄積容量（Ｃｓ）１０４およびＴＦＴ素子（アクティブ素子）１０５に接続されている。なお、半導体膜１０１とバイアス電極１０２との間、および半導体膜１０１と電荷収集電極１０３との間には、電荷阻止層としてそれぞれ誘電層１０６、１０７が必要に応じて設けられる。また、１０８は絶縁基板であり、バイアス電極１０２には高圧電源１０９が接続される。
【０００５】
このような二次元画像検出器では、Ｘ線などの電磁波が入射すると、半導体膜１０１内で電荷（電子−正孔のペア）が発生する。このとき、半導体膜１０１と電荷蓄積容量１０４とは、電気的に直列に接続された構造になっている。したがって、バイアス電極１０２にバイアス電圧を印加しておくと、半導体膜１０１で発生した電荷（電子−正孔のペア）はそれぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量１０４に電荷が蓄積される仕組みになっている。
【０００６】
電荷蓄積容量１０４に蓄積された電荷は、ＴＦＴ素子１０５をオンにすることで外部に取り出すことができる。このように、二次元画像検出器では、電荷収集電極１０３、電荷蓄積容量１０４およびＴＦＴ素子１０５を二次元状に配置し、線順次に電荷を読み出していくことで検出対象である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
【０００７】
一般に、電磁波導電性を有する半導体膜１０１としては、Ｓｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ２ 、ＨｇＩ２ 、ＳｉＧｅ、Ｓｉ等が使用される。この中で、Ｓｅ膜（特に非晶質のａ−Ｓｅ膜）は、低い暗電流（リーク電流）特性を有し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なことから、アクティブマトリクス基板１１０（図８参照）上に直接半導体膜１０１を形成する構造の電磁波検出器（特にＸ線検出器）に広く使用されている。
【０００８】
図９には上記電磁波検出器の構成をさらに詳細に示すものとして、電磁波検出器の１画素当たりの縦断面を示す。
同図において、アクティブマトリクス基板１１０では、例えばガラス基板からなる絶縁基板１０８上に、ゲート電極１１１、電荷蓄積容量（Ｃｓ）電極１１２、ゲート絶縁膜１１３、接続電極（ドレイン電極）１１４、データ電極（ソース電極）１１５、絶縁保護膜１１６、ＴＦＴ素子１０５、層間絶縁膜１１７、および電荷収集電極（画素電極）１０３などが形成されている。上記層間絶縁膜１１７にはコンタクトホール１１８が形成され、このコンタクトホール１１８により電荷収集電極１０３が接続電極１１４と接続されている。電磁波検出器では、さらにこのようなアクティブマトリクス基板１１０上に、半導体膜１０１およびバイアス電極１０２が形成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の電磁波検出器に用いるアクティブマトリクス基板１１０は、通常、ガラス基板を絶縁基板１０８とし、その上に金属膜（ＡｌあるいはＴａなど）、半導体膜（ａ−Ｓｉあるいはｐ−Ｓｉなど）、絶縁膜（ＳｉＮｘやＳｉＯｘ）を成膜して所定の形状にパターニングすることで、電気配線やＴＦＴ素子１０５などの要素部材が構成されている。
【００１０】
しかしながら、例えば、ガラス基板を絶縁基板１０８としたアクティブマトリクス基板１１０上に、半導体膜１０１としてａ−Ｓｅ膜が成膜された電磁波検出器の場合、ガラス基板の熱膨張係数３〜８（×１０−６／℃）とＳｅ膜の熱膨張係数３０〜５０（×１０−６／℃）とが約１桁の差を有するため、環境温度の変化に伴いａ−Ｓｅ膜が剥離しやすくなる。この剥離（膜剥がれ）現象は、電磁波検出器が大画面化した際には、ａ−Ｓｅ膜と絶縁基板１０８との間での熱膨張量の差が大きくなることや、絶縁基板１０８の反りによって特に顕著となる。
【００１１】
上記のようにしてａ−Ｓｅ膜が剥離した場合には、例えばＸ線の照射によりａ−Ｓｅ膜で発生した電荷が、ＴＦＴ素子１０５の電荷収集電極１０３に到達できず、Ｘ線の検出が不能となる。
【００１２】
したがって、本発明の電磁波検出器は、半導体膜の剥がれを防止できるようにすることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の電磁波検出器は、絶縁基板と、この絶縁基板の上方に形成された電荷蓄積容量と、前記電荷蓄積容量の上方に形成され、前記電荷蓄積容量と接続されている電荷収集電極と、前記電荷収集電極上に積層され、電磁波導電性を有する半導体層とを備えている電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、電荷収集電極に形成されている凹凸部は、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用のものであるので、形成領域、個数あるいは形状等において制約を受け難く、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強のみを目的として最良の状態で形成することができる。
【００１５】
そして、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【００１６】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極の下層には、前記凹凸部に対応する凹凸部を有する有機絶縁層が設けられている構成としてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、例えば０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極を用いたとしても、有機絶縁層に凹凸部を形成し、その上に電荷収集電極を形成することにより、０．３〜１０μｍ程度の高さあるいは深さを有する凹凸部を容易に形成することができる。また、絶縁層として有機絶縁層を用いることで、例えば簡単な熱処理により、有機絶縁層に滑らかな表面形状を有する凹凸部を容易に形成できる。これにより、その凹凸部上に形成される電荷収集電極に、断切れといった不良が発生する事態を容易に防ぐことができる。
【００１８】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記電荷蓄積容量と接続されない領域に形成された凹凸部を備え、前記半導体層は、前記電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されており、前記電荷収集電極の凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重なる領域には存在しないことを特徴としている。
【００２０】
そして、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【００２１】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記アクティブ素子および電荷蓄積容量と接続されない領域に形成された凹凸部を備えていることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【００２３】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的接続を得るための凹部がさらに形成されている構成としてもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、電荷収集電極には、電気的機能を有する凹部、例えば電荷収集電極を電荷蓄積容量に接続させるための凹部、あるいは電磁波検出器がアクティブ素子を有する場合に、電荷収集電極をアクティブ素子に接続させるための凹部、あるいはこれらの両者として機能する凹部が形成されている。したがって、これとは別の前記凹凸部は、半導体層の接続強度増強専用のものとして機能することができる。
【００２５】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極の凹凸部は、前記層間絶縁層を貫通する孔によって形成される凹部であってもよい。
【００２７】
上記の電磁波検出器において、前記層間絶縁層は、前記凹凸部に対応する凹凸部を有している構成としてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、例えば０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極を用いたとしても、層間絶縁層に凹凸部を形成し、その上に電荷収集電極を形成することにより、０．３〜１０μｍ程度の高さあるいは深さを有する凹凸部を容易に形成することができる。
【００２９】
上記の電磁波検出器は、前記層間絶縁層が有機材料からなる構成としてもよい。
【００３０】
上記の構成によれば、層間絶縁層として有機材料を用いることで、例えば簡単な熱処理により、層間絶縁層に滑らかな表面形状を有する凹凸部を容易に形成できる。これにより、その凹凸部上に形成される電荷収集電極に、断切れといった不良が発生する事態を容易に防ぐことができる。
【００３１】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は前記アクティブ素子を覆うように前記層間絶縁層上に配置され、かつ前記凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重なる領域には存在しない構成としてもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、電荷収集電極の凹凸部が例えば凹部からなる場合に、この凹部により電荷収集電極とアクティブ素子との距離が短くなり、電荷収集電極の電位がアクティブ素子の動作に悪影響を与えるような事態を回避することができる。
【００３３】
上記の電磁波検出器は、前記電荷収集電極の表面からの前記凹凸部の高さまたは深さをｄとしたときに、０．３μｍ≦ｄ≦１０μｍを満たす構成としてもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、電荷収集電極の表面からの凹凸部の高さまたは深さｄを、０．３μｍ≦ｄとすることにより、半導体層と電荷収集電極の凹凸部との間において十分な接合強度を確実に得ることができる。また、ｄ≦１０μｍとすることにより、電荷収集電極を形成した際のカバーレッジが悪化する事態を防止することができる。
【００３５】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は、前記電荷収集電極の１０％以上の領域に存在する構成としてもよい。
【００３６】
上記の構成によれば、凹凸部が電荷収集電極の１０％以上の領域に存在するので、凹凸部による半導体層と電荷収集電極との接合強度を確実に高めることができる。
【００３７】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は複数個設けられ、それらが不規則に配置されている構成としてもよい。
【００３８】
上記の構成によれば、凹凸部が複数個設けられ、それらが不規則に配置されているので、凹凸部による半導体と電荷収集電極との間の接合強度が、ある特定の方向において弱くなるといった事態を防止することができる。
【００３９】
上記の電磁波検出器において、前記半導体層は、Ｓｅを主成分としている構成としてもよい。
【００４０】
上記の構成によれば、半導体層がＳｅを主成分としているので、電荷収集電極上に半導体を形成する場合に、例えば真空蒸着法により電荷収集電極上に直接、低温で大面積成膜が可能となる。この場合、Ｓｅは一般に電荷収集電極に対して接合強度が低くなり易いものの、この接合強度については凹凸部により補われるので問題はない。
【００４１】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は、Ａｌを主成分とする導電層である構成としてもよい。
【００４２】
上記の構成によれば、Ａｌの熱膨張係数がその上に形成される例えばＳｅからなる半導体層の熱膨張係数に比較的近いので、熱膨張による半導体層の剥がれをさらに確実に防止することができる。
【００４３】
上記の電磁波検出器は、前記電荷収集電極と前記半導体層との間に電荷阻止層を備えている構成としてもよい。
【００４４】
上記の構成によれば、電荷阻止層が半導体層の暗電流を低減させることにより、電磁波検出器のS/N比を改善させることができる。
また、本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造方法は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えるアクティブマトリクス基板の製造方法であって、前記層間絶縁層に、前記電荷収集電極を前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的に接続させるための凹部と、前記電荷収集電極を前記半導体層と嵌合した状態で接合させるための凹部とを形成する工程を備えることを特徴としている。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図６に基づいて以下に説明する。
【００４６】
本実施の形態における電磁波検出器は、図１に示すように、主な構成要素として、アクティブマトリクス基板１１、半導体膜（半導体層）１２およびバイアス電極（共通電極）１３を備えている。なお、図１は図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。アクティブマトリクス基板１１にはアクティブマトリクスアレイが形成されている。半導体膜１２は検出対象の電磁波に感応して電荷を生成する。バイアス電極１３は半導体膜１２にバイアス電圧を印加するためのものである。
【００４７】
アクティブマトリクス基板１１は、ガラスあるいはセラミックス等からなる絶縁基板２１を有し、この絶縁基板２１上に前記アクティブマトリクスアレイが形成されている。このアクティブマトリクスアレイでは、例えばａ−Ｓｉやｐ−Ｓｉを用いたＴＦＴ素子（アクティブ素子）２２、電荷蓄積容量（Ｃｓ）２３、電荷収集電極（画素電極）２４、並びにバスラインを形成するゲート電極２５およびデータ（ソース電極）電極２９などがＸＹマトリクス状に配列され、画素配列領域が構成されている。
【００４８】
上記絶縁基板２１には、無アルカリの低熱膨張ガラス基板を用いるのが一般的である。また、アクティブ素子としては、上記ＴＦＴ素子２２以外に、例えばＭＩＭ素子あるいはダイオード素子等であってもよい。
【００４９】
上記ＸＹマトリクスは、単位格子に相当する１画素のサイズが、０．１×０．１ｍｍ２ 〜０．３×０．３ｍｍ２ 程度であり、この１画素が５００×５００〜３０００×３０００画素程度、マトリクス状に配列されたものが一般的である。
【００５０】
電磁波導電性を有する半導体膜には、Ｓｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ２ 、ＨｇＩ２ 、ＳｉＧｅ、あるいはＳｉ等を使用することができる。ただし、アクティブマトリクスアレイが形成されたアクティブマトリクス基板１１上に直接半導体膜１２が形成された構造の電磁波検出器とする場合には、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なアモルファスＳｅ膜（ａ−Ｓｅ膜）が最適である。このＳｅ膜からなる半導体膜１２は、Ｘ線の吸収効率を考慮し、真空蒸着法により膜厚が約０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍになるように成膜する。
【００５１】
最上部のバイアス電極１３には、Ａｌ、Ａｕなどからなる導電膜を使用することができる。このバイアス電極１３には、外部高圧電源からバイアス電圧が印加されるようになっている。
【００５２】
電荷収集電極２４としては、具体的には、例えば厚み０．１〜０．２μｍのＡｌ膜、またはＡｌ合金膜（例えばＡｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｚｒ合金など）、またはＡｌと他の導電膜との積層膜（例えばＡｌ／Ｍｏ、Ａｌ／Ｔｉなど）を用いることができる。なお、本実施の形態では、上記のＡｌ膜およびＡｌ合金膜、およびＡｌと他の導電膜との積層膜を併せて「Ａｌを主成分とする導電膜」と称する。
【００５３】
また、一般的には、電荷収集電極２４の材料として、他にＩＴＯなど各種導電膜を使用することが可能である。しかしながら、半導体膜１２としてａ−Ｓｅ膜を用いる場合には、ａ−Ｓｅ膜と熱膨張係数が近いＡｌ（熱膨張係数：約２４（×１０−６／℃））やＡｌ合金などのＡｌを主成分とする導電膜を用いることが望ましい。これにより、ａ−Ｓｅ膜、即ち半導体膜１２と電荷収集電極２４との接合強度が向上する。
【００５４】
上記の図１は１画素当たりの電磁波検出器の構成を示す縦断面図であり、その構成はさらに詳細には次のようになっている。
アクティブマトリクス基板１１では、絶縁基板２１上に、ゲート電極２５、電荷蓄積容量（Ｃｓ）電極２６、電荷蓄積容量２３、ゲート絶縁膜２７、接続電極（ドレイン電極）２８、データ電極（ソース電極）２９、ＴＦＴ素子２２、絶縁保護膜３０、層間絶縁膜（層間絶縁層）３１、および電荷収集電極（画素電極）２４などが形成されている。なお、ＴＦＴ素子２２はチャンネル層３２およびコンタクト層３３を有している。また、層間絶縁膜３１にはコンタクトホール３４が形成され、このコンタクトホール３４により電荷収集電極２４が接続電極２８と接続されている。そして、電磁波検出器では、このようなアクティブマトリクス基板１１上に、半導体膜１２およびバイアス電極１３が形成されている。
【００５５】
本実施の形態の電磁波検出器において、上記の電荷収集電極２４には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部４１が形成されている。この凹凸部４１は、電荷収集電極２４と半導体膜１２との接合強度を増強する接合増強部として機能する。なお、図１においては、凹凸部４１が凸部からなるものとしているがこれは凹部であってよく、さらには凹部および凸部からなるものであってもよい。例えば、凹凸部４１が凹部からなる場合、その凹部は、図１において凹凸部４１を構成する凸部の高さ分ｄだけ電荷収集電極２４の表面から凹んだ形となる。また、凹凸部４１の個数については特に限定されず、電荷収集電極２４に対する半導体膜１２の接合強度を高めることができる適当な個数であればよい。本実施の形態において、このような凹凸部４１は、予め層間絶縁膜３１に凹凸部を形成しておき、この凹凸部により層間絶縁膜３１上に電荷収集電極２４を形成したときに生じるようにしている。
【００５６】
図１に示すように、コンタクトホール３４は、層間絶縁膜３１を貫通し、２８の表面に達している。したがって、コンタクトホール３４の位置の電荷収集電極２４は、直接的に接続電極２８と接続されている。一方、本実施の形態において、凹凸部４１は、ＴＦＴ素子２２と導通する接続電極２８と直接的に接続されていない。また、凹凸部４１は、他の電極との間で、各画素において所望の静電容量を得るための電極部分ともなっていない。即ち、凹凸部４１は、所望の静電容量を得るための誘電層と直接的に接触していない。このように凹凸部４１は、ＴＦＴ素子２２および電荷蓄積容量２３と接続されない領域に形成されている。
【００５７】
電荷収集電極２４上における上記凹凸部４１の配設状態は、図２に示すようになっている。なお、同図は、アクティブマトリクス基板１１における１画素の構成を示す平面図である。
【００５８】
同図において、複数個の凹凸部４１は、電荷収集電極２４上において、互いに適当な間隔をおいて分散配置されている。ただし、ＴＦＴ素子２２上の位置には配されていない。凹凸部４１は、上面から見て円形をなしているが、その他、楕円形、四角形、ストライプ形状、格子形状、波線形状など各種のパターンに形成することが可能である。例えば、規則的または不規則的に凹と凸との少なくとも一方の複数のパターンが電荷収集電極２４上に配置されるように形成すればよい。
【００５９】
なお、凹凸部４１を規則的に配置した場合に、ある特定の方向に対する接合強度が弱くなるといった問題が発生する場合には、例えば図３に示すように、凹凸部４１を電荷収集電極２４において不規則（ランダム）に配置すればよい。
【００６０】
上記の構成において、電磁波検出器では、Ｘ線などの電磁波が入射すると、半導体膜１２内で電荷（電子−正孔のペア）が発生する。このとき、半導体膜１２と電荷蓄積容量２３とは電気的に直列に接続された構造になっている。したがって、バイアス電極１３にバイアス電圧を印加しておくと、半導体膜１２で発生した電荷（電子−正孔のペア）はそれぞれ＋電極側と−電極側に移動する。この結果、電荷蓄積容量２３に電荷が蓄積される。
【００６１】
電荷蓄積容量２３に蓄積された電荷は、ＴＦＴ素子２２をオンにすることで、データ電極２９を介して、図示しない外部のアンプ回路に取り出すことができる。このとき、電荷収集電極２４、電荷蓄積容量２３およびＴＦＴ素子２２は、上述のようにＸＹマトリクス状に配置されているので、線順次にＴＦＴ素子２２を駆動して電荷を読み出していくことにより、検出対象である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
【００６２】
次に、本実施の形態の電磁波検出器の製造方法について説明する。
絶縁基板２１としての例えばガラス基板には、例えば無アルカリガラス基板（例えばコーニング社製＃１７３７等）を用いることができる。そして、このガラス基板１上にＴａやＡｌ等の金属膜からなるゲート電極２５および電荷蓄積容量電極２６を形成する。これらは、ガラス基板上に上記金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３０００Åに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより形成する。
【００６３】
次に、ゲート電極２５および電荷蓄積容量電極２６を覆うようにして、ガラス基板上面のほぼ全面に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘ等からなるゲート絶縁膜２７をＣＶＤ法により厚さ約３５００Åに成膜する。このゲート絶縁膜２７は、電荷蓄積容量２３における誘電体としての機能も兼ねている。なお、ゲート絶縁膜２７としては、ＳｉＮｘやＳｉＯｘに限らず、ゲート電極２５および電荷蓄積容量電極２６を陽極酸化した陽極酸化膜を併用することもできる。
【００６４】
次に、ゲート電極２５の上方に、ゲート絶縁膜２７を介して、ＴＦＴ素子（ＴＦＴ）２２のチャネル部となるチャンネル層（ｉ層）３２、およびデータ電極２９と接続電極（ドレイン電極）２８とのコンタクトを図るためのコンタクト層（ｎ＋ 層）３３を形成する。これらはａ−Ｓｉから成り、ＣＶＤ法によりそれぞれ約１０００Å、約４００Åの厚さになるように成膜し、その後、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。
【００６５】
次に、コンタクト層（ｎ＋ 層）３３上に、データ電極２９と接続電極（ドレイン電極）２８を形成する。この接続電極２８は、電荷蓄積容量２３を構成する上層側の電極ともなっている。これらデータ電極２９および接続電極２８は、上記ゲート絶縁膜２７および電荷蓄積容量電極２６と同様に、ＴａやＡｌ等の金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３０００Åに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより形成する。
【００６６】
次に、ＴＦＴ素子２２や電荷蓄積容量２３等を形成した絶縁基板（ガラス基板）２１のほぼ全面を覆うようにして、絶縁保護膜３０を形成する。この絶縁保護膜３０は、ＣＶＤ法にてＳｉＮｘを厚さ約３０００Åに成膜することにより形成する。なお、コンタクトホール３４が形成される接続電極２８上の部分においては、ＳｉＮｘを除去しておく。
【００６７】
次に、絶縁保護膜３０上の略全面を覆うようにして層間絶縁膜３１を形成する。この層間絶縁膜３１は、感光性を有するアクリル樹脂をスピナー等の塗布装置を用いて厚さ約３μｍに成膜することにより形成する。感光性を有する有機材料としては、他にもポリイミド樹脂等が使用可能である。
【００６８】
その後、所定の遮光パターンを有するフォトマスクを用いて、層間絶縁膜３１に露光・現像処理（フォトリソグラフィ）を施し、コンタクトホール３４を形成するとともに、図４（ａ）に示すように、凹凸部４１を形成するための凹凸パターン４２を形成する。なお、同図においては、簡略化のために層間絶縁膜３１と絶縁基板２１との間の各層を省略している。
【００６９】
コンタクトホール３４では、層間絶縁膜３１を縦方向に貫通する孔を形成し、下層の接続電極（ドレイン電極）２８を露出させる。一方、凹凸部４１は、その最も高い部分と最も低い部分との高低差（図１に示したｄ）がここでは例えば約１μｍとなるように形成する。
【００７０】
次に、層間絶縁膜３１に対して必要に応じて加熱処理を施し、図４（ｂ）に示すように、上記凹凸パターン４２の段部を熱だれ現象によって滑らかに整形し、凹凸パターン４３とする。凹凸パターン４２におけるこのような段部の鈍化処理は、層間絶縁膜３１として有機材料を用いているので、熱処理により容易に行うことができる。この場合には、例えば１００℃のメルト焼成（ホットプレートで２５０秒加熱）で凹凸パターン４２の形状を整え、凹凸パターン４３とした後、２００℃の本焼成（オーブンで１時間加熱）を行うとよい。
【００７１】
上記のように凹凸パターン４２の段部の鈍化処理を行うこと（凹凸パターン４３とすること）により、次段の電荷収集電極２４の形成工程において、図５（ａ）に示すような電荷収集電極２４の段切れ不良の発生を防止することができる。したがって、電荷収集電極２４は、図５（ｂ）に示すように、段切れを生じることがなく、つながった状態となる。
【００７２】
また、さらに後段の、電荷収集電極２４上に半導体膜１２としての例えばａ−Ｓｅ膜を成膜する工程において、電荷収集電極２４の表面が上記処理によって滑らかであると、ａ−Ｓｅ膜の異常成長を回避することができる。仮に、鋭利な突起が電荷収集電極２４の表面に存在した場合、その突起部分が特異点となり、ａ−Ｓｅ成膜時にＳｅ膜の異常成長が発生し、半導体特性の均一性が悪くなることがある。
【００７３】
次に、上記複数の凹凸パターン４３およびコンタクトホール３４が形成された層間絶縁膜３１上に電荷収集電極（画素電極）２４として、導電膜をパターン形成する。上記電荷収集電極２４は、コンタクトホール３４を介して、ＴＦＴ素子２２の接続電極（ドレイン電極）２８と電気的に接続される。このとき、層間絶縁膜３１に設けられた凹凸パターン４３およびコンタクトホール３４形状を反映した電荷収集電極２４を形成することができる。なお、本実施の形態においては、層間絶縁膜３１に凹凸パターン４３およびコンタクトホール３４の貫通孔を形成した後、電荷収集電極２４を形成しているので、０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極２４を用いたとしても、０．３μｍ以上の高さを有する凹凸部４１を容易に形成することができる。
【００７４】
なお、凹凸部４１を有する電荷収集電極（画素電極）２４の詳細や、凹凸部４１の他の形成方法については、液晶表示装置用に開発されている光散乱性反射板（反射電極）の製造方法を適用することができる。例えば、特開２０００−１７１７９３号、特開平６−７５２３８号あるいは特開平９−９０４２６号などに記載されている散乱性反射画素電極の製造方法を参考にすることができる。
【００７５】
次に、上記のようにして形成したアクティブマトリクス基板１１に対し、画素配列領域（アクティブマトリクス領域）をすべて覆うように、例えばａ−Ｓｅからなる電磁波導電性の半導体膜１２を形成する。この半導体膜１２は、真空蒸着法により、膜厚が約０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍになるように成膜する。
【００７６】
そして、上記半導体膜１２上のほぼ全面にＡｕ、Ａｌなどからなるバイアス電極１３を、真空蒸着法により約２０００Åの厚さで形成することにより、図１に示した電磁波検出器を得る。
【００７７】
ここで、本実施の形態の電磁波検出器では、アクティブマトリクス基板１１における電荷収集電極（画素電極）２４に、半導体膜１２と電荷収集電極２４との接合強度を増強する目的で専用の凹凸部４１が意図的に形成されている。即ち、凹凸部４１においては、半導体膜１２と電荷収集電極２４とが嵌合状態で接合されている。したがって、本実施の形態の電磁波検出器では、電荷収集電極２４の表面が平坦になっている従来構造（図９）と比較して、上記凹凸部４１により、半導体膜１２と電荷収集電極２４との接合面積が増大し、かつアンカー効果が発生しており、上記両者間の接合強度が高くなっている。
【００７８】
特に、半導体膜１２としてａ−Ｓｅ膜を使用し、アクティブマトリクス基板１１の絶縁基板２１としてガラス基板を使用した場合には、ａ−Ｓｅ膜の熱膨張係数３０〜５０（×１０−６／℃）がガラス基板の一般的な熱膨張係数３〜５（×１０−６／℃）に比べて約１桁大きくなる。このため、従来構造（図９）の電磁波検出器では半導体膜１２が剥がれ易いといった問題が生じていたが、図１に示す本実施の形態の電磁波検出器では、このような問題が生じない。また、電磁波検出器を曲げるような外力が加わった場合においても、凹凸部４１の存在により、電磁波検出器の曲げ変形による半導体膜１２の剥がれを防止することができる。
【００７９】
なお、従来文献 ”Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ａｒｒａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｘ−ｒａｙ ｓｅｎｓｏｒｓ，” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ＳＰＩＥ， Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ １９８８， Ｖｏｌ．３３３６， ｐｐ．５２０−５２８ （１９９８）に見られるように、従来から、表面に凹部を有するアクティブマトリクス基板、即ち電荷収集電極（画素電極）に凹部を有するアクティブマトリクス基板を電磁波検出器に用いる例が存在する。
【００８０】
しかしながら、上記従来文献に見られるアクティブマトリクス基板の表面の凹部は、電荷収集電極（画素電極）とアクティブ素子（ＴＦＴ素子）との電気的接続を得るために層間絶縁膜に設けられた孔や、電荷収集電極（画素電極）を用いて電荷蓄積容量（Ｃｓｔ）を形成するために層間絶縁膜に設けられた孔により生じたものである。即ち、上記の従来文献に記載の電荷収集電極に形成されている凹部は、電気的接続や容量形成を目的とした電気的機能を有するものである。したがって、このような凹部は、その形成領域、個数あるいは形状等において制約を受けやすく、例えば、アクティブマトリクス基板の絶縁基板とアクティブマトリクス基板上に形成された半導体膜との熱膨張係数が大幅に異なる場合において、半導体膜の剥離に対して十分な防止機能を発揮することができない。
【００８１】
これに対し、本実施の形態の電磁波検出器は、上記の電気的機能を有する凹部としての少なくとも上記電気的接続を得るための凹部（電荷収集電極２４と接続電極２８とを接続させるためのコンタクトホール３４）や、層間絶縁膜３１の下層に存在する配線等の段差によって必然的に電荷収集電極に生じる段差（凹凸部）とは別に、半導体膜１２とアクティブマトリクス基板１１との接合強度を高めるための専用の凹凸部４１を有している。なお、上記電気的機能を有する凹部とは、電荷収集電極２４をＴＦＴ素子２２に接続させるもの、電荷収集電極２４を電荷蓄積容量２３に接続させるもの（あるいは電荷蓄積容量２３の電極の一部を構成するもの）、またはこれら両者の機能を有するもののいずれであってもよい。
【００８２】
即ち、本実施の形態の電磁波検出器は、電気的機能を有する凹部（コンタクトホール３４）、および半導体膜１２と電荷収集電極２４との接続強度を増強させる専用の凹凸部４１を有する電荷収集電極２４を備えたアクティブマトリクス基板１１を使用し、このアクティブマトリクス基板１１の上に半導体膜１２が形成されたものとなっている。
【００８３】
上記の実施の形態においては、電荷収集電極２４に凸部からなる凹凸部４１を有する電磁波検出器について示したが、電磁波検出器は、図６に示すように、電荷収集電極２４に凹部からなる凹凸部５１を有していてもよい。この電磁波検出器では、層間絶縁膜３１を貫通する状態に凹部を形成し、その上に電荷収集電極２４を形成することにより、電荷収集電極２４に凹部からなる凹凸部５１を形成している。
【００８４】
この電磁波検出器の凹凸部５１による半導体膜１２と電荷収集電極２４との接続増強機能は前記凹凸部４１を有する場合と同様であるものの、凹凸部５１を形成する際に層間絶縁膜３１に凹部を形成する処理を層間絶縁膜３１にコンタクトホール３４を形成する工程において行うことができる。したがって、電磁波検出器の製造工程において、凹凸部５１を形成することによる工程数の増加を抑制可能である。
【００８５】
以上の実施の形態の電磁波検出器において、凹凸部４１、５１により半導体膜１２と電荷収集電極２４との十分な接合強度を確実に得るには、凹凸部４１、５１の高さまたは深さはを０．３μｍ以上に設定するのが好ましいことが実験により判明した。なお、さらに好ましくは、０．５μｍ以上である。また、図６に示したように、凹部からなる凹凸部５１の場合、凹凸部５１の深さの上限は、層間絶縁膜３１の最大の厚みｔと同等であり、凹凸部５１として層間絶縁膜３１を貫通する孔を形成した状態が最大となる。したがって、層間絶縁膜３１の厚みをｔとした場合、凹凸部５１の有効な範囲は、０．３μｍ≦ｄ≦ｔとなる。
【００８６】
なお、凹凸部４１、５１のサイズや電荷収集電極２４での存在密度が同じ場合、凹凸部４１、５１による半導体膜１２と電荷収集電極２４との接触面積の増大効果、およびアンカー効果は、凹凸部４１、５１の高さまたは深さが大きいほど大きくなる。したがって、半導体膜１２の剥離防止の面からは、ｄ＝ｔの場合、即ち図６に示す構成の場合が最も好ましいと言える。
【００８７】
一方で、層間絶縁膜３１の厚みｔが１０μｍより大きくなると、層間絶縁膜３１上に形成する電荷収集電極２４のカバーレッジが悪くなる傾向が見られた。この点からのｔの取り得る範囲は、ｔ≦１０μｍとなる。したがって、電磁波検出器でのｄの好ましい範囲は、０．３μｍ≦ｄ≦１０μｍと定めることができる。
【００８８】
また、凸部からなる凹凸部４１の場合、ｄの上限側は、ｄ≦５μｍとしてもよい。なお、凹凸部４１、５１の側面の傾斜角は、電荷収集電極２４の表面に対して、２０〜７０°の範囲とするのが好ましい。
【００８９】
次に、電荷収集電極２４における凹凸部４１、５１の存在密度と接合強度の向上効果との関係について評価した結果について説明する。
例えば、凹凸部４１として円型ドーム状の凸パターン（直径３μｍ、高さ２μｍ）をランダムに配置する場合、電荷収集電極２４の１０％以上の領域に凹凸部４１を存在させることで、前記接合強度の向上効果が現れることが判明した。
【００９０】
また、他の幾つかの試験条件の下で同様の実験を行ったところ、接合強度の絶対値は異なるものの、接合強度の向上効果の点において略同様の結果が得られた。これより、接合強度を向上させる上において、凹凸部４１、５１は、電荷収集電極２４に対して１０％以上の面積割合で存在させることが有効であることが判明した。なお、さらに好ましくは、３０％以上である。
【００９１】
また、凹凸部４１、５１の数を増やすことにより、半導体膜１２と電荷収集電極２４との接合面積を実質的に増大させることができ、両者の接合強度を効率良く向上させることが可能である。具体的には、１画素あたり５個以上の凹凸部４１（凹凸部４１または凹凸部５１）を設けることが望ましい。
【００９２】
また、電荷収集電極２４におけるＴＦＴ素子（アクティブ素子）２２の真上の領域に凹部からなる凹凸部５１が形成された場合、電荷収集電極２４とＴＦＴ素子２２との間隙が狭くなり、電荷収集電極２４の電位がＴＦＴ素子２２の動作に悪影響を与える虞がある。したがって、図２および図３に示したように、上記領域には凹凸部４１、５１を形成しないようにするのが好ましい。
【００９３】
本実施の形態の電磁波検出器では、以上のように、従来の電磁波検出器に比べてアクティブマトリクス基板１１上に形成された半導体膜１２が剥がれ難くなっている。したがって、信頼性が向上するとともに、使用環境温度範囲を広げることが可能となる。
【００９４】
また、アクティブマトリクス基板１１に半導体膜１２を形成する工程の後に、アクティブマトリクス基板１１の周辺部に熱処理により駆動回路や読み出し回路を実装する工程を行う場合であっても、上記熱処理工程（例えばアクティブマトリクス基板１１にＦＰＣを熱圧着する工程）において、半導体膜１２と絶縁基板２１との熱膨張係数の差により、半導体膜１２が電荷収集電極２４、即ちアクティブマトリクス基板１１から剥がれる事態を防止することができる。
【００９５】
なお、以上の実施の形態においては、半導体膜１２としてａ−Ｓｅ膜を用いた電磁波検出器について説明したが、電荷収集電極２４に接合増強部としての凹凸部４１、５１、即ち接合増強専用の凹凸部４１、５１が意図的に形成されている構成であれば、他の半導体膜１２を用いた場合であっても同様の接合強度向上機能を得ることができる。また、本実施の形態で説明した電荷収集電極２４での凹凸部４１、５１の形成方法については、上述の方法に限定されるわけではなく、電荷収集電極２４に意図的に凹凸部４１、５１を形成することができるものであれば、同様に採用可能である。
【００９６】
また、本発明の実施の他の形態として、図７に示すように、半導体膜１２と電荷収集電極２４との間に、電荷阻止層６１を挿入することもできる。電荷阻止層６１は、半導体膜１２の暗電流を低減させて電磁波検出器のＳ／Ｎ比を改善させる場合に使用するとよい。このため、電荷阻止層６１は、電荷収集電極２４から半導体膜１２への電荷の注入を阻止するという機能を有する。具体的には、半導体膜１２としてａ−Ｓｅ膜を用いる場合には、電荷阻止層６１としてＳｂ２Ｓ３膜やＡｓ２Ｓｅ３膜、あるいは非常に薄い厚み（＜２００Å）のＡｌ２０３膜等を使用することができる。なお、半導体膜１２と電荷収集電極２４との間には、その他のバッファー層を挿入することもできる。バッファー層は、半導体膜１２と電荷収集電極２４の密着性を向上させる場合に使用するとよい。なお、電荷阻止層６１は、電荷収集電極２４における凹凸部４１、５１の形状を反映して、同様の凹凸部を有している。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電磁波検出器は、絶縁基板と、この絶縁基板の上方に形成された電荷蓄積容量と、前記電荷蓄積容量の上方に形成され、前記電荷蓄積容量と接続されている電荷収集電極と、前記電荷収集電極上に積層され、電磁波導電性を有する半導体層とを備えている電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されている構成である。
【００９８】
上記の構成によれば、電荷収集電極に形成されている凹凸部は、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用のものであるので、形成領域、個数あるいは形状等において制約を受け難く、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強のみを目的として最良の状態で形成することができる。
【００９９】
そして、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【０１００】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極の下層には、前記凹凸部に対応する凹凸部を有する有機絶縁層が設けられている構成としてもよい。
【０１０１】
上記の構成によれば、例えば０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極を用いたとしても、有機絶縁層に凹凸部を形成し、その上に電荷収集電極を形成することにより、０．３〜１０μｍ程度の高さあるいは深さを有する凹凸部を容易に形成することができる。また、絶縁層として有機絶縁層を用いることで、例えば簡単な熱処理により、有機絶縁層に滑らかな表面形状を有する凹凸部を容易に形成できる。これにより、その凹凸部上に形成される電荷収集電極に、断切れといった不良が発生する事態を容易に防ぐことができる。
【０１０２】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されている構成である。
【０１０３】
上記の構成によれば、電荷収集電極に形成されている凹凸部は、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用のものであるので、形成領域、個数あるいは形状等において制約を受け難く、半導体層と電荷収集電極との接続強度増強のみを目的として最良の状態で形成することができる。
【０１０４】
そして、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【０１０５】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記電荷蓄積容量と接続されない領域に形成された凹凸部を備え、前記半導体層は、前記電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されており、前記電荷収集電極の凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重なる領域には存在しない構成である。
【０１０６】
上記の構成によれば、半導体層は、電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されている。したがって、半導体層は実質的に広い面積にて電荷収集電極と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じている。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合であっても、半導体層の剥離を防止することができる。
【０１０７】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極には、前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的接続を得るための凹部がさらに形成されている構成としてもよい。
【０１０８】
上記の構成によれば、電荷収集電極には、電気的機能を有する凹部、例えば電荷収集電極を電荷蓄積容量に接続させるための凹部、あるいは電磁波検出器がアクティブ素子を有する場合に、電荷収集電極をアクティブ素子に接続させるための凹部、あるいはこれらの両者として機能する凹部が形成されている。したがって、これとは別の前記凹凸部は、半導体層の接続強度増強専用のものとして機能することができる。
【０１０９】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極の凹凸部は、前記層間絶縁層を貫通する孔によって形成される凹部であってもよい。
【０１１１】
上記の電磁波検出器において、前記層間絶縁層は、前記凹凸部に対応する凹凸部を有している構成としてもよい。
【０１１２】
上記の構成によれば、例えば０．１〜０．２μｍといった膜厚の薄い電荷収集電極を用いたとしても、層間絶縁層に凹凸部を形成し、その上に電荷収集電極を形成することにより、０．３〜１０μｍ程度の高さあるいは深さを有する凹凸部を容易に形成することができる。
【０１１３】
上記の電磁波検出器は、前記層間絶縁層が有機材料からなる構成としてもよい。
【０１１４】
上記の構成によれば、層間絶縁層として有機材料を用いることで、例えば簡単な熱処理により、層間絶縁層に滑らかな表面形状を有する凹凸部を容易に形成できる。これにより、その凹凸部上に形成される電荷収集電極に、断切れといった不良が発生する事態を容易に防ぐことができる。
【０１１５】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は前記アクティブ素子を覆うように前記層間絶縁層上に配置され、かつ前記凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重合する領域には存在しない構成としてもよい。
【０１１６】
上記の構成によれば、電荷収集電極の凹凸部が例えば凹部からなる場合に、この凹部により電荷収集電極とアクティブ素子との距離が短くなり、電荷収集電極の電位がアクティブ素子の動作に悪影響を与えるような事態を回避することができる。
【０１１７】
上記の電磁波検出器は、前記電荷収集電極の表面からの前記凹凸部の高さまたは深さをｄとしたときに、０．３μｍ≦ｄ≦１０μｍを満たす構成としてもよい。
【０１１８】
上記の構成によれば、電荷収集電極の表面からの凹凸部の高さまたは深さｄを、０．３μｍ≦ｄとすることにより、半導体層と電荷収集電極の凹凸部との間において十分な接合強度を確実に得ることができる。また、ｄ≦１０μｍとすることにより、電荷収集電極を形成した際のカバーレッジが悪化する事態を防止することができる。
【０１１９】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は、前記電荷収集電極の１０％以上の領域に存在する構成としてもよい。
【０１２０】
上記の構成によれば、凹凸部が電荷収集電極の１０％以上の領域に存在するので、凹凸部による半導体層と電荷収集電極との接合強度を確実に高めることができる。
【０１２１】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は複数個設けられ、それらが不規則に配置されている構成としてもよい。
【０１２２】
上記の構成によれば、凹凸部が複数個設けられ、それらが不規則に配置されているので、凹凸部による半導体と電荷収集電極との間の接合強度が、ある特定の方向において弱くなるといった事態を防止することができる。
【０１２３】
上記の電磁波検出器において、前記半導体層は、Ｓｅを主成分としている構成としてもよい。
【０１２４】
上記の構成によれば、半導体層がＳｅを主成分としているので、電荷収集電極上に半導体を形成する場合に、例えば真空蒸着法により電荷収集電極上に直接、低温で大面積成膜が可能となる。この場合、Ｓｅは一般に電荷収集電極に対して接合強度が低くなり易いものの、この接合強度については凹凸部により補われるので問題はない。
【０１２５】
上記の電磁波検出器において、前記電荷収集電極は、Ａｌを主成分とする導電層である構成としてもよい。
【０１２６】
上記の構成によれば、Ａｌの熱膨張係数がその上に形成される例えばＳｅからなる半導体層の熱膨張係数に比較的近いので、熱膨張による半導体層の剥がれをさらに確実に防止することができる。
【０１２７】
上記の電磁波検出器は、前記電荷収集電極と前記半導体層との間に電荷阻止層を備えている構成としてもよい。
【０１２８】
上記の構成によれば、電荷阻止層が半導体層の暗電流を低減させることにより、電磁波検出器のS/N比を改善させることができる。
また、本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造方法は、絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えるアクティブマトリクス基板の製造方法であって、前記層間絶縁層に、前記電荷収集電極を前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的に接続させるための凹部と、前記電荷収集電極を前記半導体層と嵌合した状態で接合させるための凹部とを形成する工程を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態における電磁波検出器の略１画素領域の構成を示すものであって、図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】図１に示した電磁波検出器が備えるアクティブマトリクス基板における凹凸部の配設状態を示す平面図である。
【図３】図２に示したアクティブマトリクス基板における凹凸部の他の配設状態を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）は、図１に示した電磁波検出器における凹凸部の形成のための、層間絶縁膜での凹凸パターンの形成工程を示す説明図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した凹凸パターンにおける段部の鈍化処理後の状態を示す説明図である。
【図５】図５（ａ）は、図１に示した電荷収集電極に段切れが生じた状態を示す説明図、図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示した段部の鈍化処理により、電荷収集電極に段切れが生じていない状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の他の形態における電磁波検出器の略１画素領域の構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の他の形態における電磁波検出器の略１画素領域の構成を示す縦断面図である。
【図８】従来の電磁波検出器の動作原理を説明する縦断面図である。
【図９】図８に示した電磁波検出器の略１画素領域の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１１ アクティブマトリクス基板
１２ 半導体膜（半導体層）
１３ バイアス電極
２１ 絶縁基板
２２ ＴＦＴ素子（アクティブ素子）
２３ 電荷蓄積容量
２４ 電荷収集電極
２８ 接続電極
３１ 層間絶縁膜（層間絶縁層）
３４ コンタクトホール
４１ 凹凸部
５１ 凹凸部
６１ 電荷阻止層
Claims (16)
- 絶縁基板と、
この絶縁基板の上方に形成された電荷蓄積容量と、
前記電荷蓄積容量の上方に形成され、前記電荷蓄積容量と接続されている電荷収集電極と、
前記電荷収集電極上に積層され、電磁波導電性を有する半導体層とを備えている電磁波検出器において、
前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されていることを特徴とする電磁波検出器。 - 前記電荷収集電極の下層には、前記凹凸部に対応する凹凸部を有する有機絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁波検出器。
- 絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、
前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、
前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記半導体層と電荷収集電極との接続強度増強専用の凹凸部が形成されていることを特徴とする電磁波検出器。 - 絶縁基板上に、電荷蓄積容量、格子状に配列された複数の電極配線、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えているアクティブマトリクス基板と、
前記アクティブマトリクス基板上の前記電荷収集電極の上層に設けられ、電磁波導電性を有する半導体層とを備えているアクティブマトリクス型の電磁波検出器において、
前記電荷収集電極には、凹部と凸部との少なくとも一方からなり、前記電荷蓄積容量と接続されない領域に形成された凹凸部を備え、
前記半導体層は、前記電荷収集電極の凹凸部に対して嵌合した状態で接合されており、
前記電荷収集電極の凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重なる領域には存在しないことを特徴とする電磁波検出器。 - 前記電荷収集電極には、前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的接続を得るための凹部がさらに形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の電磁波検出器。
- 前記電荷収集電極の凹凸部は、前記層間絶縁層を貫通する孔によって形成される凹部であることを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の電磁波検出器。
- 前記層間絶縁層は、前記凹凸部に対応する凹凸部を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の電磁波検出器。
- 前記層間絶縁層が有機材料からなることを特徴とする請求項３から７の何れか１項に記載の電磁波検出器。
- 前記電荷収集電極は前記アクティブ素子を覆うように前記層間絶縁層上に配置され、かつ前記凹凸部は、前記アクティブ素子に対する積層方向において前記アクティブ素子と重なる領域には存在しないことを特徴とする請求項３に記載の電磁波検出器。
- 前記電荷収集電極の表面からの前記凹凸部の高さまたは深さをｄとしたときに、
０．３μｍ≦ｄ≦１０μｍ
を満たすことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の電磁波検出器。 - 前記凹凸部は、前記電荷収集電極の１０％以上の領域に存在することを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の電磁波検出器。
- 前記凹凸部は複数個設けられ、それらが不規則に配置されていることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の電磁波検出器。
- 前記半導体層は、Ｓｅを主成分としていることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の電磁波検出器。
- 前記電荷収集電極は、Ａｌを主成分とする導電層であることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の電磁波検出器。
- 前記電荷収集電極と前記半導体層との間に電荷阻止層を備えていることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の電磁波検出器。
- 絶縁基板上に、
電荷蓄積容量、
格子状に配列された複数の電極配線、
これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、
前記電荷蓄積容量、電極配線、およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層、
並びにこの層間絶縁層上に形成され、前記電荷蓄積容量に接続された電荷収集電極を備えるアクティブマトリクス基板の製造方法であって、
前記層間絶縁層に、前記電荷収集電極を前記アクティブ素子または前記電荷蓄積容量と電気的に接続させるための凹部と、前記電荷収集電極を前記半導体層と嵌合した状態で接合させるための凹部とを形成する工程を備えることを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
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