JP4237652B2

JP4237652B2 - Ｘ線平面検出器

Info

Publication number: JP4237652B2
Application number: JP2004036958A
Authority: JP
Inventors: 光志池田; 昌己熱田; 俊行岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: JP2005228964A

Description

本発明は、医用Ｘ線診断装置のＸ線平面検出器に関する。

近年、医療分野においては、治療を迅速かつ的確に行うために、患者の医療データをデータベース化する方向へと進んでいる。これは、患者はしばしば複数の医療機関を利用するので、的確な治療行為を行うために他の医療機関のデータが必要になるためである。

Ｘ線撮影の画像データについてもデータベース化の要求があり、それに伴って、Ｘ線撮影画像のデジタル化が望まれている。従来、医用Ｘ線診断装置では、銀塩フィルムを使用して画像を撮影している。このような画像をデジタル化するためには、撮影したフィルムを現像した後、スキャナなどで読み取る操作が必要となり、手間と時間がかかっていた。

最近は、光電膜、加速電極、蛍光膜を設けた大きな真空管と１インチ程度のＣＣＤカメラを使用し、直接画像をデジタル化するイメージインテンシファイアＴＶ（ＩＩ−ＴＶ）方式が実現されている。しかし、例えば、肺の診断では、４０ｃｍ×４０ｃｍ程度の領域を撮影するため、光を集光する光学装置が必要であり、装置の大型化が問題になっている。

これら２方式の問題を解決する方式としてａ−ＳｉＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）を用いたＸ線平面検出器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このＸ線平面検出器では、ａ−ＳｉＴＦＴ、光電変換膜及び画素容量により画素が構成され、この画素は縦横の各辺に数百個から数千個並んだアレイ状（以下ＴＦＴアレイと呼ぶ）に配列されている。

光電変換膜には電源からバイアス電圧が印加される。ａ−ＳｉＴＦＴは、信号線と走査線に接続しており、走査線駆動回路によってオン・オフ制御される。信号線の終端は、切り替えスイッチを介して信号検出用の増幅器に接続されている。

光が入射すると光電変換膜に電流が流れ、画素容量に電荷が蓄積される。走査線駆動回路で走査線を駆動し、１つの走査線に接続している全てのＴＦＴをオンにすると、蓄積された電荷は信号線を通って増幅器側に転送される。切り替えスイッチで、１画素ごとに電荷を増幅器に入力し、ＣＲＴ等に表示できるように順次信号に変換する。画素に入射する光の量によって電荷量が異なり、増幅器の出力振幅は変化する。

このような方式は、増幅器の出力信号をＡ／Ｄ変換することで、直接ディジタル画像にすることが出来る。更に、画素領域は、ノートパソコンに使用されているＴＦＴ−ＬＣＤ（薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ）と同様の構造であり、薄型、大画面のものを容易に製作することが可能である。

以上の説明は、入射したＸ線を蛍光体等で可視光線に変換し、変換した光を各画素の光電変換膜で電荷に変えるという間接変換方式のＸ線平面検出器についてのものである。

これ以外に、画素に入射したＸ線を直接電荷に変換する直接変換方式のＸ線平面検出器がある。この直接変換方式のＸ線平面検出器では、光電変換膜で直接Ｘ線を電荷に変換し、画素容量に蓄積することが、間接変換型と異なる。即ち、間接変換型Ｘ線平面検出器から蛍光体を除いた構成を有する。

この直接変換方式のＸ線平面検出器では、ガラス基板上に、キャパシタ電極、絶縁層及び補助電極の積層構造からなる蓄積容量と、この蓄積容量に接続されたスイッチングＴＦＴ及び保護用ダイオードが形成されている。これらの各部材の上に保護膜が形成されており、この保護膜には、補助電極上にコンタクトホールが形成されている。保護膜上には画素電極（コンタクトホールを介して補助電極と接続される）、Ｘ線電荷変換膜、及び共通電極（上部電極）が順次積層されている。以上のように構成される画素は、アレイ状に配置される。

Ｘ線が入射すると、Ｘ線は、Ｘ線電荷変換膜で電荷に変換され、電荷は共通電極と画素電極との間に印加された電界により加速され、蓄積容量に蓄積される。スイッチングＴＦＴは、走査線を介して駆動され、蓄積容量に蓄積された電荷を信号線へ転送する。保護用ダイオードは過度の電荷が発生した場合に、電荷を逃がすように機能する。

Ｘ線により発生した信号電荷は速やかに画素電極に到達し、蓄積容量に蓄積されなければならない。Ｘ線電荷変換膜内に信号電荷が残る場合、前の画像パターンが残る残像、解像度の低下等の画像不良が発生する。このような画像不良は、Ｘ線電荷変換膜内に信号電荷が残り、新たにＸ線により発生した信号電荷の走行に影響を及ぼすために発生することが多い。また、Ｘ線電荷変換膜に欠陥が多い場合には、欠陥を通して電流が流れるため、暗電流が大きいという問題も発生する。

従来、Ｘ線電荷変換膜をＰｂＩ_２により構成することが知られており、ＰｂＩ_２は材料的には優れた特性が期待されるが、実際に薄膜を形成した場合には結晶性が不十分なため、上記の様な、残像、解像度不良、大きな暗電流等の問題があるため、十分な特性の膜は実現できていないのが現状である（例えば非特許文献１参照）。

従来、ＳｅからなるＸ線電荷変換膜にＡｓＳｅからなるブロックング層を設けることが知られているため、金属ハロゲン化物からなるＸ線電荷変換膜に対しても、暗電流が大きいという問題を改善するために、それに接してキャリアのブロッキング層を形成することが考えられる。しかし、金属ハロゲン化物に対して反応性が小さく、良好な界面を形成するブロッキング膜を形成することは困難であり、これまで金属ハロゲン化物からなるＸ線電荷変換膜に対して有効なブロッキング層は知られていなかった。
米国特許第４，６８９，４８７号 R.A. Street et al.,SPIE Vol.3659,p.36,1999

上述したように、従来のＸ線平面検出器では、Ｘ線電荷変換膜を構成する材料との反応性が低く、Ｘ線電荷変換膜と良好な界面を形成するブロッキング層がないため、Ｘ線平面検出器の暗電流を十分に下げることは困難であった。

本発明は、以上のような事情の下になされ、暗電流を十分に下げることの可能なＸ線平面検出器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、金属ハロゲン化物を含み、入射Ｘ線を電荷に変換するＸ線電荷変換膜と、前記Ｘ線電荷変換膜の少なくとも一方の面に接して設けられた、前記金属ハロゲン化物の金属の酸化物、窒化物、これら酸化物及び窒化物の混合物、又はこれら酸化物若しくは窒化物と前記金属のハロゲン化物との混合物を含むブロッキング層と、前記Ｘ線電荷変換膜の一方の面に直接又は前記ブロッキング層を間に介して電気的に接続した電極と、前記Ｘ線電荷変換膜の他方の面に直接又は前記ブロッキング層を間に介して電気的に接続した電極とからなる一対の電極とを備えることを特徴とするＸ線平面検出器を提供する。

また、本発明の他の態様は、金属ハロゲン化物を含み、入射Ｘ線を電荷に変換するＸ線電荷変換膜と、前記Ｘ線電荷変換膜の少なくとも一方の面に接して設けられた、前記金属ハロゲン化物の金属の酸化物、窒化物、これら酸化物及び窒化物の混合物、又はこれら酸化物若しくは窒化物と前記金属のハロゲン化物との混合物を含むブロッキング層と、アレイ状に配列されたそれぞれの画素に対応して前記Ｘ線電荷変換膜の下に直接又はブロッキング層を間に介して電気的に接続した画素電極と、それぞれの画素電極と接続されたスイッチング素子と、各々１行のスイッチング素子に接続された信号線と、各々１列のスイッチング素子に駆動信号を送る走査線と、前記Ｘ線電荷変換膜の上に直接又はブロッキング層を間に介して設けられた共通電極と、を備えることを特徴とするＸ線平面検出器を提供する。

本発明のＸ線平面検出器によれば、Ｘ線電荷変換膜に接して金属元素を同一とするブロッキングを設けているため、Ｘ線電荷変換膜との良好な界面の形成により良好なブロッキング効果が得られ、暗電流を低下できるという大きな効果を奏する。また、Ｘ線電荷変換膜の特性も安定するため、成膜の歩留まりを改善することが出来る。このように、本発明によると、高効率でダイナミックレンジの広い高性能のＸ線平面検出器を得ることが出来る。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明の一実施形態に係るＸ線平面検出器は、Ｘ線電荷変換膜に接して、Ｘ線電荷変換膜を構成する金属ハロゲン化物と同じ金属の酸化膜、窒化膜等をブロッキング層として設けることにより、Ｘ線電荷変換膜との良好な界面を形成し、Ｘ線平面検出器の暗電流を低下させることを特徴とする。なお、このブロッキング層は、Ｘ線電荷変換膜を構成する金属ハロゲン化物と反応することがなく、十分に耐性を有する。

本発明の一実施形態に係るＸ線平面検出器において、Ｘ線電荷変換膜は、金属ハロゲン化物により構成されるが、これは金属ハロゲン化物のＸ線電荷変換効率が高いためである。Ｘ線電荷変換膜を構成する金属ハロゲン化物としては、Ｘ線の吸収効率を良好にするために、Ｘ線吸収係数の大きい材料が好ましい。このような金属ハロゲン化物の金属としてはＰｂ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂが好ましい。この中で特にＸ線吸収係数の大きいＰｂ、Ｈｇ、Ｂｉが好ましい。ハロゲンとしてはＣｌ、Ｂｒ、Ｉが好ましく、特にＸ線吸収係数の大きいＩが好ましい。

これらの材料は、基本的には六方晶系をとり、格子常数が近い値を取る。六方晶のｃ軸方向の抵抗率が高いため、暗時の電流を低下させることができ、そのため微小な信号を検出することができるので、Ｘ線平面検出器の性能を上げることができる。

これらの材料のうち、ＢｉＩ₃等はＩの六方構造の原子の一部が欠けているが、一部に欠けが存在しても格子整合の効果は六方構造が完全な場合と大差が無い。これらの格子常数に近い値を取る材料を基板とすることにより、高品質のＸ線光電変換膜を得ることが出来る。

Ｘ線電荷変換膜に接して設けられるブロッキング層は、Ｘ線電荷変換膜を構成する金属ハロゲン化物と同じ金属の酸化物、窒化物、これら酸化物及び窒化物の混合物、又はこれら酸化物若しくは窒化物と前記金属のハロゲン化物との混合物により構成される。

この場合、酸化物は、完全な酸化物である必要はなく、ハロゲン化酸化物であってもよい。

このように、ブロッキング層として、Ｘ線電荷変換膜を構成する金属ハロゲン化物と同じ金属の酸化物、窒化物等を用いることにより、Ｘ線電荷変換膜とブロッキング層との整合性の良好な界面が得られるため、良好なブロッキング特性を得ることが出来る。これはハロゲン化物と酸化物（又は窒化物）が同じ金属を持つため整合性が良いためである。このため、Ｘ線感光特性の劣化なしに、暗電流を低下させることができる。

金属酸化物や金属ハロゲン化酸化物の形成方法としては、金属ハロゲン化物を酸化することが好ましい。また、金属窒化物の形成方法としては、金属ハロゲン化物を窒化することが好ましい。これらの方法により、Ｘ線電荷変換膜とブロッキング層との間に良好な界面を形成することが出来る。なお、酸化や窒化に限らず、蒸着やＣＶＤ等の気相法により形成することも可能である。

以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

（第１の実施例）
本実施例に係るＸ線平面検出器の画素断面図を図１に示す。以下、図１を参照して本実施例に係るＸ線平面検出器の形成方法について説明する。

まず、ガラス基板１０１上にＭｏＴａ、Ｔａ、ＴａＮ、Ａｌ、Ａ１合金、Ｃｕ、ＭｏＷ等からなる膜を１層、又はＴａとＴａＮ_xの２層を約３００ｎｍの厚さに堆積し、エッチングによりパターニングして、スイッチングＴＦＴ４０２のゲート電極１０２、走査線（図示せず）、蓄積容量４０４の電極１０２ａ、及び蓄積容量線（図示せず）を形成した。

次いで、プラズマＣＶＤ法により絶縁膜１０３として、ＳｉＯ_xを約３００ｎｍ、ＳｉＮ_xを約５０ｎｍの厚さに積層した後、アンドープａ−Ｓｉ層１０４を約１００ｎｍの厚さに、ＳｉＮ_xからなるストッパ１０５を約２００ｎｍの厚さにそれぞれ堆積した。

ストッパ１０５を裏面露光法によりゲート電極１０２にあわせてパターニングし、その上にｎ⁺ａ−Ｓｉ層１０６を約５０ｎｍの厚さに堆積した後、トランジスタの形状にあわせてａ−Ｓｉ層１０４及びｎ⁺ａ−Ｓｉ層１０６をエッチングし、ａ−Ｓｉからなる島を形成した。

次に、画素エリア内外のコンタクト部の絶縁膜１０３をエッチングし、コンタクトホールを形成した。この上にＭｏを約５０ｎｍ、Ａｌを約３５０ｎｍ、そして更にＭｏを約２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さにスパッタ法により積層し、補助電極５０２、信号線４０８、ＴＦＴ４０２のソース、ドレインその他の配線を形成した。

その後、ＳｉＮ_xを約２００ｎｍ、その上にアクリル系有機樹脂膜（ＨＲＣ：商品名、日本合成ゴム社製）を約１〜約５μｍ、好ましくは約３．５μｍの厚さに積層して、保護膜１０７を形成した。なお、有機樹脂膜としてＨＲＣの代わりにＢＣＢを用いても良い。

保護膜１０７に補助電極５０２へのコンタクトホールを形成した後に、画素電極用金属としてのＩＴＯ膜を成膜した。ＩＴＯ膜は、ＩＴＯをターゲットとしてスパッタ法で１００ｎｍの厚さに成膜し、パターニングして、画素電極５０３を得た。なお、ＩＴＯ膜の形成法は蒸着等の他の方法でも良く、また、ＩＴＯはアモルファスでも多結晶でも良い。

次に、画素電極５０３上に、Ｘ線電荷変換膜としての高抵抗のＢｉＩ₃膜２１０を蒸着により、約１００〜１０００μｍ、好ましくは３００μｍの膜厚に成膜した。次いで、このＢｉＩ₃膜の表面を酸化して、ブロッキング層としてのＢｉ酸化膜２１０ａを形成した。Ｂｉ酸化膜２１０ａの形成は、酸素ガスを含む雰囲気中での熱酸化により行うことが出来る。或いは、水又は水溶液中で処理して表面を酸化しても良い。水溶液は水を含んでいればどのようなものでも良く、処理温度は室温〜１００℃で良い。また、酸素を含むガスプラズマ中で処理して表面を酸化させることも可能である。

このようにして得られたＢｉ酸化膜２１０ａの上に、Ｐｄを２００ｎｍの厚さに、Ｂｉ酸化膜２１０ａの周辺から１ｃｍ離した領域のほぼ全面に堆積し、上部電極２１２を形成した。

この上部電極２１２上に電圧印加電極を形成し、ＴＦＴアレイＸ線電荷変換膜基板に周辺の駆動回路を実装して完成したＸ線平面検出器を用いて、Ｘ線画像の検出を行った。その結果、図５に示すように、暗電流が１／１０〜１／１０００に低下し、良好なＳＮ比が得られ、画質も良好であった。

なお、画素電極５０３及び上部電極２１２にいずれの極性のバイアスを印加しても暗電流は低下するが、特に、Ｂｉ酸化膜２１０ａ側の電極である上部電極２１２に負電圧を印加した場合の暗電流の低下が大きい。

本実施例に係るＸ線平面検出器において、ブロッキング層であるＢｉ酸化膜２１０ａの表面はほぼＢｉＯ_xであり、その下の中間層は、酸化されてはいるがＢｉＩ_xＯ_yであり、その内部はＢｉＩ₃のままになっている構造が特に良好な特性を示すことがわかった。即ち、ブロッキング層が０．１〜１０μｍの膜厚のＢｉＩ_xＯ_yの中間層を含むことが効果的であった。酸化膜の形成方法にもよるが、表面酸化層の膜厚は０．３〜３μｍであるのが特に有効であった。これは、ＢｉＯ_xとＢｉＩ₃の間に中間的な酸化されたＢｉＩ_xＯ_y層があるために、界面の特性が良好となるためである
ただし、Ｂｉ酸化膜２１０ａの表面は完全に酸化されていても良いが、表面自体もＢｉ沃化酸化物（ＢｉＩ_xＯ_y）であってもよい。この場合、Ｉのモル比がＯのモル比より大きいことが好ましく、ＢｉＩ_xＯ_yの表記でｘ≧ｙであるのが好ましい。

このような金属沃酸化物は、ＢｉＩ₃に限らず他の金属沃化物からなるＸ線電荷変換膜の場合にもブロッキング効果を発揮し、暗電流を低下させるのに有効であった。即ち、ＩｎＩ及びＩｎＩ ₃ のようなＩｎＩ_x、ＰｂＩ₂、ＨｇＩ ₂ のようなＨｇＩ_x、ＳｎＩ ₂ のようなＳｎＩ_xからなるＸ線電荷変換膜についても、同様な効果が得られた。なお、ＰｂＩ₂、ＳｎＩ₂は水溶性を有するため、熱酸化、プラズマ酸化による酸化法がより有効であった。しかし、ＰｂＩ₂、ＳｎＩ₂でも表面の薄い部分の溶解は許容できるため、水溶液処理による酸化法を用いることも可能である。

（第２の実施例）
本実施例に係るＸ線平面検出器の画素断面図を図２に示す。以下、図２を参照して本実施例に係るＸ線平面検出器の形成方法について説明する。

第１の実施例と同様に、ガラス基板１０１上にスイッチングＴＦＴ４０２及び蓄積容量４０４を形成し、保護膜１０７を介して画素電極５０３を成膜した。即ち、厚さ３０ｎｍのＴｉ及び厚さ２００ｎｍのＰｄをスパッタリングで成膜し、これをパターニングして画素電極５０３を形成した。

次いで、画素電極５０３上に蒸着により、ブロッキング層としてＢｉＯ_x層２２０ａを１〜１０μｍ、好ましくは３μｍの厚さに成膜した。このＢｉＯ_x層２２０ａ上にＸ線電荷変換膜としてＢｉＩ₃膜２２０を３００μｍの厚さに蒸着した。更に、このＢｉＩ₃膜２２０上に高抵抗のＢｉ_xＳ_yＩ膜２２０ｂを蒸着により約１〜１００μｍ、好ましくは１０μｍの厚さに成膜した。成膜温度は２５０℃である。ＢｉＩ₃膜とＢｉ_xＳ_yＩ膜は六方晶のｃ軸が基板に垂直に配向していた。

このＢｉ_xＳ_yＩ膜２２０ｂ上に、Ｃｒからなる上部電極２１２を形成した。

このようにして得たＴＦＴアレイＸ線電荷変換膜基板に周辺の駆動回路を実装して完成したＸ線平面検出器を用いて、Ｘ線画像の検出を行った。その結果、ブロッキング層としてＢｉＯ_x層２２０ａを形成しない場合に比べ、暗電流が図５に示すように１／１０〜１／１０００に低下し、良好なＳＮ比が得られ、良好な画像が得られた。これは、ブロッキング層とＸ線電荷変換膜とが、同じ金属の酸化物と沃化物とにより構成されているので、良好な界面が形成されるためである。また、ＢｉＯ_xの熱膨張係数はＢｉＩ₃よりも小さく、基板のガラスと熱膨張係数に近いため、膜はがれが減少し、付着力も増加した。なお、ＢｉＩ₃膜２２０上のＢｉ_xＳ_yＩ膜２１０ｂは必ずしも存在しなくても良い。

本実施例では、Ｘ線電荷変換膜としてＢｉＩ₃を用いたが、これに限定されず、ＰｂＩ₂、ＨｇＩ₂、ＩｎＩ、ＳｎＩ₂等の金属沃化物でも有効である。このように、画素電極の上にＸ線電荷変換膜を構成する金属沃化物と同じ金属の酸化物からなるブロッキング層を形成することにより、Ｘ線平面検出器の暗電流を低下することができる。また、ブロッキング層を構成する金属酸化物とＸ線電荷変換膜を構成する金属沃化物の界面の整合性が良好であるため、感度の低下は殆どなく、良好なＳＮ比が得られ、またガラス基板との熱膨張係数の整合性が良くなるため、膜はがれが減少するという効果が得られた。

なお、バイアスの印加方向により暗電流の減少する方向があるため、暗電流の減少する方向の極性のバイアスを印加することが好ましい。

（第３の実施例）
本実施例に係るＸ線平面検出器の画素断面図を図３に示す。以下、図３を参照して本実施例に係るＸ線平面検出器の形成方法について説明する。

次いで、画素電極５０３上に蒸着により、ブロッキング層としてＰｂＯ_x層２３０ａを１〜１０μｍ、好ましくは２μｍの厚さに成膜した。このＰｂＯ_x層２２０ａ上にＸ線電荷変換膜としてＰｂＩ₂膜２３０を３００μｍの厚さに蒸着した。更に、このＰｂＩ₂膜２３０上に高抵抗のＰｂ_xＢｉ_yＩ膜２３０ｂをブロッキング層として蒸着により約１〜１００μｍ、好ましくは１０μｍの厚さに成膜した。成膜温度は２５０℃である。ＰｂＩ₂膜とＰｂ_xＢｉ_yＩ膜は六方晶のｃ軸が基板に垂直に配向していた。

このＰｂ_xＢｉ_yＩ膜２３０ｂ上に、Ｃｒからなる上部電極２１２を形成した。

このようにして得たＴＦＴアレイＸ線電荷変換膜基板に周辺の駆動回路を実装して完成したＸ線平面検出器を用いて、Ｘ線画像の検出を行った。その結果、ブロッキング層としてＰｂＯ_x層２３０ａを形成しない場合に比べ、暗電流が１／１０〜１／１０００に低下し、良好なＳＮ比が得られ、良好な画像が得られた。これは、ブロッキング層とＸ線電荷変換膜とが、同じ金属の酸化物と沃化物とにより構成されているので、良好な界面が形成されるためである。また、ＰｂＯ_xの熱膨張係数はＰｂＩ₂よりも小さく、基板のガラスと熱膨張係数に近いため、膜はがれが減少し、付着力も増加した。なお、ＰｂＩ₂膜２３０上のＰｂ_xＢｉ_yＩ膜２３０ｂは無くても良い。

本実施例では、Ｘ線電荷変換膜としてＰｂＩ₂を用いたが、これに限定されず、ＨｇＩ₂、ＢｉＩ₃、ＩｎＩ、ＳｎＩ₂等の金属沃化物でも有効である。このように、画素電極の上にＸ線電荷変換膜を構成する金属沃化物と同じ金属の酸化物からなるブロッキング層を形成することにより、Ｘ線平面検出器の暗電流を低下することができる。また、ブロッキング層を構成する金属酸化物とＸ線電荷変換膜を構成する金属沃化物の界面の整合性が良好であるため、感度の低下は殆どなく、良好なＳＮ比が得られ、またガラス基板との熱膨張係数の整合性が良くなるため、膜はがれが減少するという効果が得られた。

（第４の実施例）
本実施例に係るＸ線平面検出器の画素断面図を図４に示す。以下、図４を参照して本実施例に係るＸ線平面検出器の形成方法について説明する。

次に、画素電極５０３上に、Ｘ線電荷変換膜としての高抵抗のＢｉｘＰｂｙＩｚ膜２４０を蒸着により、約１００〜１０００μｍ、好ましくは３００μｍの膜厚に成膜した。次いで、このＢｉｘＰｂｙＩｚ膜２４０の表面を酸化して、ブロッキング層としてのＢｉＰｂ酸化膜２４０ａを形成した。ＢｉＰｂ酸化膜２４０ａの形成は、酸素ガスを含む雰囲気中での熱酸化により行うことが出来る。或いは、水又は水溶液中で処理して表面を酸化しても良い。水溶液は水を含んでいればどのようなものでも良く、処理温度は室温〜１００℃で良い。また、酸素を含むガスプラズマ中で処理して表面を酸化させることも可能である。

このようにして得られたＢｉＰｂ酸化膜２４０ａの上に、Ｐｄを２００ｎｍの厚さに、ＢｉＰｂ酸化膜２４０ａの周辺から１ｃｍ離した領域のほぼ全面に堆積し、上部電極２１２を形成した。

この上部電極２１２上に電圧印加電極を形成し、ＴＦＴアレイＸ線電荷変換膜基板に周辺の駆動回路を実装して完成したＸ線平面検出器を用いて、Ｘ線画像の検出を行った。その結果、暗電流が１／１０〜１／１０００に低下し、良好なＳＮ比が得られ、画質も良好であった。

なお、画素電極５０３及び上部電極２１２にいずれの極性のバイアスを印加しても暗電流は低下するが、特に、ＢｉＰｂ酸化膜２４０ａ側の電極である上部電極２１２に負電圧を印加した場合の暗電流の低下が大きい。

本実施例に係るＸ線平面検出器において、ブロッキング層であるＢｉ酸化膜２４０ａの表面はほぼＢｉＰｂＯ_xであり、その下の中間層は、酸化されてはいるがＢｉｘＰｂｙＩｚＯｕであり、その内部はＢｉｘＰｂｙＩｚのままになっている構造が特に良好な特性を示すことがわかった。

このような金属沃酸化物は、ＢｉＩｘとＰｂＩｙの混合膜に限らず他の金属沃化物の混合物からなるＸ線電荷変換膜の場合にもブロッキング効果を発揮し、暗電流を低下させるのに有効であった。即ち、ＩｎＩ_x、ＰｂＩ₂、ＨｇＩ_x、ＳｎＩ_xの内から２つ以上を選択して混合したＸ線電荷変換膜の表面を酸化することにより、同様な効果が得られた。

以上の実施例では、ブロッキング層として、Ｘ線電荷変換膜を構成する金属沃化物と同一の金属の酸化物を用いたが、これに限らず、金属沃化物と同一の金属の窒化物、酸化物と窒化物の混合物、酸化物又は窒化物と金属沃化物との混合物を用いても同様に、Ｘ線平面検出器の暗電流を低下することができる。

また、Ｘ線電荷変換膜を構成するＸ線感光材料としては、金属沃化物に限定されず、金属ハロゲン化物であれば、本発明を適用することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施例に係るＸ線平面検出器を示す断面図。本発明の他の実施例に係るＸ線平面検出器を示す断面図。本発明の更に他の実施例に係るＸ線平面検出器を示す断面図。本発明の更にまた他の実施例に係るＸ線平面検出器を示す断面図。本発明の他の実施例に係るＸ線平面検出器による暗電流の改善を示す特性図。

符号の説明

１０１・・・ガラス基板、１０２・・・ゲート電極、１０３・・・絶縁膜、１０４・・・ａ−Ｓｉ、１０５・・・ストッパ、１０６・・・ｎ⁺ａ−Ｓｉ、１０７・・・保護膜、２１０，２２０，２３０，２４０・・・Ｘ線電荷変換膜、２１０ａ，２２０ａ，２３０ａ，２４０ａ・・・ブロッキング層、２１２・・・共通電極、４０２・・・スイッチングＴＦＴ、４０４・・・蓄積容量、４０８・・・信号線、５０２・・・補助電極、５０３・・・画素電極。

Claims

金属ハロゲン化物を含み、入射Ｘ線を電荷に変換するＸ線電荷変換膜と、
前記Ｘ線電荷変換膜の少なくとも一方の面に接して設けられた、前記金属ハロゲン化物の金属の酸化物、窒化物、これら酸化物及び窒化物の混合物、又はこれら酸化物若しくは窒化物と前記金属のハロゲン化物との混合物を含むブロッキング層と、
前記Ｘ線電荷変換膜の一方の面に直接又は前記ブロッキング層を間に介して電気的に接続した電極と、前記Ｘ線電荷変換膜の他方の面に直接又は前記ブロッキング層を間に介して電気的に接続した電極とからなる一対の電極と
を備えることを特徴とするＸ線平面検出器。
前記Ｘ線電荷変換膜は、ＰｂＩ₂、ＨｇＩ₂、ＳｎＩ₂、ＢｉＩ₃、及びＩｎＩｘからなる群より選択される少なくとも１種の沃化金属を含み、前記ブロッキング層は、前記沃化金属の酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線平面検出器。
前記Ｘ線電荷変換膜は、ＢｉＩ₃を含み、前記ブロッキング層はＢｉＩｘとＢｉＯ_xの混合物を含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線平面検出器。
金属ハロゲン化物を含み、入射Ｘ線を電荷に変換するＸ線電荷変換膜と、
前記Ｘ線電荷変換膜の少なくとも一方の面に接して設けられた、前記金属ハロゲン化物の金属の酸化物、窒化物、これら酸化物及び窒化物の混合物、又はこれら酸化物若しくは窒化物と前記金属のハロゲン化物との混合物を含むブロッキング層と、
アレイ状に配列されたそれぞれの画素に対応して前記Ｘ線電荷変換膜の下に直接又はブロッキング層を間に介して電気的に接続した画素電極と、
それぞれの画素電極と接続されたスイッチング素子と、
各々１行のスイッチング素子に接続された信号線と、
各々１列のスイッチング素子に駆動信号を送る走査線と、
前記Ｘ線電荷変換膜の上に直接又はブロッキング層を間に介して設けられた共通電極と、
を備えることを特徴とするＸ線平面検出器。