JP4311693B2 - 光電変換装置及びそのリペア方法、それを用いたｘ線撮像システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換装置及びそのリペア方法に関し、特に、光電変換素子とスイッチ素子が接続されたセンサセルを基板上に２次元的に複数個備えて構成される光電変換装置及びそのリペア方法に関する。
【０００２】
また本発明は、たとえば、ファクシミリ、デジタル複写機あるいはＸ線撮像装置等の等倍読み取りを行う２次元の光電変換素子を備えた光電変換装置及びそのリペア方法に好適に用いられるものである。
【０００３】
さらに、上記光電変換装置を組み込んだＸ線撮像システムに関する。
【０００４】
【従来の技術】
従来、ファクシミリ、デジタル複写機あるいはＸ線撮像装置等の読み取り系としては縮小光学系とＣＣＤ型センサを用いた読み取り系が用いられていた。しかし、近年、水素化アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと記す）に代表される光電変換半導体材料の開発がなされている。このことにより、光電変換素子及び信号処理部を大面積の基板に形成し、情報源と等倍の光学系で読み取りを行う、いわゆる密着型センサの開発がめざましい。
【０００５】
特に、ａ−Ｓｉは光電変換材料としてだけでなく、薄膜電界効果型トランジスタ（以下、単に「トランジスタ」と記す）としても用いられることができる。したがって、光電変換半導体層とトランジスタの半導体層とを同時に形成することができる利点を有している。
【０００６】
ここで、本出願人が提案した特開平８−１１６０４４号公報に記載の光電変換装置について、図７、図８を用いて説明する。図７は、光電変換装置を示す全体回路図である。また、図８（ａ）は、光電変換装置の１センサセルに相当する各構成素子の平面図である。さらに、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ｂ線断面図である。
【０００７】
まず、上記の光電変換装置の構成について説明する。図７において、１センサセルは、１個の光電変換素子Ｓ、コンデンサＣおよびトランジスタＴで構成されている。光電変換装置は、３×３の計９個のセンサセルを列ごとに３つのブロックに分けられている。すなわち、１ブロックは、３センサセルから構成されている。
【０００８】
図中、Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換素子Ｓを示している。各々の光電変換素子Ｓの下部電極側をＧ、上部電極側をＤとしている。また、Ｃ１１〜Ｃ３３は蓄積用のコンデンサを示しており、Ｔ１１〜Ｔ３３は転送用のトランジスタを示している。
【０００９】
また、Ｖｓは変換した電荷信号の読み出し用の電源、Ｖｇはリフレッシュ用電源である。これらは、それぞれスイッチＳＷｓ、スイッチＳＷｇを介して全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に接続されている。スイッチＳＷｓはインバータを介して、スイッチＳＷｇは直接にリフレッシュ制御回路ＲＦに接続されている。スイッチＳＷｇは、リフレッシュ期間中にＯＮするよう制御されている。
【００１０】
さらに、図中の破線で囲んだ部分は、大面積である絶縁された同一基板上に形成されている。このうち、光電変換素子Ｓ１１を備えるセンサセルの平面図を図８（ａ）に示す。また、図８（ａ）の破線Ａ−Ｂ間の断面図を図８（ｂ）に示す。
【００１１】
図８（ｂ）において、１は、絶縁基板上にゲート電極を形成する下部電極、２はゲート絶縁膜、３は光電変換を行う半導体層であるｉ層、４は正孔の注入を阻止するｎ層、５はソース、ドレイン電極を形成する上部電極である。ここで、センサセルの形成法としては、まず、下部電極層１、ゲート絶縁膜２、ｉ層３、ｎ層４、ソース、ドレイン電極として働く上部電極層５を順次成膜する。そして、上部電極５をエッチングして、ソース、ドレイン電極を形成する。その後、ｎ層４をエッチングしてチャネル部を構成する。
【００１２】
上記の光電変換装置においては、コンデンサＣ１１と光電変換素子Ｓ１１とを、特別に分離して設けていない。光電変換素子Ｓ１１とコンデンサＣ１１とを、同じ層構成としているためである。これは、この光電変換装置の特徴でもある。また、コンデンサＣ１１は、光電変換素子Ｓ１１の電極の面積を大きく確保しつつ形成されている。光電変換素子Ｓ１１の電極の面積を大きくすると、たとえば、Ｘ線撮像装置の光電変換装置において要求されている、Ｘ線を減少させることに繋がるからである。
【００１３】
また、センサセルの上部には、パッシベーション用窒化シリコン膜ＳｉＮとヨウ化セシウム等の蛍光体ＣｓＩが形成されている。センサセルの上方から、これらにＸ線（Ｘ−ｒａｙ）を入射させると、蛍光体ＣｓＩにより光（破線矢印）に変換され、この光が光電変換素子Ｓ１１に入射される。
【００１４】
つぎに、光電変換装置の動作について説明する。各々の光電変換素子Ｓにおいて変換された電荷信号の出力は、蓄積用コンデンサＣに蓄積される。そして、シフトレジスタ（ＳＲ１）からの出力信号によって、トランジスタＴがＯＮされ、信号配線ＳＩＧに蓄積信号が読み出される。読み出された電荷は、シフトレジスタ（ＳＲ２）から出力される制御信号によりスイッチＳがＯＮされ、検出用集積回路ＩＣに入力される。
【００１５】
具体的には、１ブロックのセンサセルから出力される電気信号は、同時に信号配線ＳＩＧに読み出され、シフトレジスタ（ＳＲ２）により、一括して検出用集積回路ＩＣに転送される。そして、検出用集積回路ＩＣに転送された電気信号は、Ａｍｐによって出力される（Ｖｏｕｔ）。
【００１６】
つづいて、図９に示すタイミングチャートを用いて、この光電変換装置の動作について説明する。はじめに、シフトレジスタ（ＳＲ１）および（ＳＲ２）により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ３にＨｉが印加される。すると、シフトレジスタ（ＳＲ２）のＨｉに伴って、トランジスタＴ１１〜Ｔ３３とスイッチＭ１〜Ｍ３がＯＮする。これにより、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極はＧＮＤ電位になる。積分検出器Ａｍｐ１５の入力端子は、ＧＮＤ電位に設計されているためである。
【００１７】
リフレッシュ制御回路ＲＦからＨｉを出力し、スイッチＳＷｇをＯＮさせる。全ての光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は、リフレッシュ用電源Ｖｇにより正電位になる。すると、全ての光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は、リフレッシュモードになりリフレッシュされる。
【００１８】
つぎに、リフレッシュ制御回路ＲＦからＬｏを出力し、スイッチＳＷｓＯＮさせる。全ての光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は、読み取り用電源Ｖｓにより負電位になる。すると、全ての光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は、光電変換モードになり、同時にコンデンサＣ１１〜Ｃ３３は初期化される。
【００１９】
この状態でシフトレジスタ（ＳＲ１）および（ＳＲ２）により、制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＬｏが印加される。すると、トランジスタＴ１１〜Ｔ３３のスイッチＭ１〜Ｍ３がＯＦＦされる。そして、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極は、ＤＣ的にはオープンになるが、コンデンサＣ１１〜Ｃ３３によって電位は保持される。
【００２０】
しかし、この時点ではＸ線は入射されていないため、光は全ての光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に入射されない。そのため、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３には、光電流は流れない。その後、Ｘ線がパルス的に出射され、人体等を通過して蛍光体ＣｓＩに入射されると、光に変換される。その光が、各々の光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に入射される。この光は、人体等の内部構造の情報が含まれている。この光により流れた光電流は、電荷としてそれぞれのコンデンサＣ１１〜Ｃ３３に蓄積され、Ｘ線の入射終了後も保持される。
【００２１】
つぎに、シフトレジスタ（ＳＲ１）により、制御配線ｇ１にＨｉの制御パルスが印加される。そして、シフトレジスタ（ＳＲ２）の制御配線ｓ１〜ｓ３への制御パルスを印加する。これによって、スイッチＭ１〜Ｍ３を通してＶｏｕｔであるｖ１〜ｖ３が、順次出力される。同様に、シフトレジスタ（ＳＲ１），（ＳＲ２）のＨｉまたはＬｏの制御信号により、他の光信号も順次出力される。これにより人体等の内部構造の二次元情報も、ｖ１〜ｖ９として得られる。
【００２２】
なお、静止画像は、上記の動作によって得ることができる。一方、動画像は、上記の動作を繰り返すことによって得ることができる。
【００２３】
上記の光電変換装置においては、光電変換素子ＳのＧ電極が、水平出力線に共通に接続されている。また、水平出力線をスイッチＳＷｇとスイッチＳＷｓとを介して、リフレッシュ用電源Ｖｇと読み取り用電源Ｖｓとの電位に制御している。そのため、全ての光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３を同時にリフレッシュモードと光電変換モードとに切り換えることができる。このため複雑な制御を行うことなく、１センサセルあたり１個のトランジスタＴによって、光出力を得ることができる。
【００２４】
上記の光電変換装置においては、９個のセンサセルを３×３に二次元配置して、３センサセルを１ブロックとして、転送・出力した場合について説明した。しかし、光電変換装置の実施の態様は、これに限らず、たとえば、縦横１ｍｍあたり５×５個のセンサセルを２０００×２０００個のセンサセルとして二次元的に配置してもよい。これにより、４０ｃｍ×４０ｃｍのＸ線検出器を得ることができる。これをＸ線フィルムの代わりにＸ線発生器と組み合わせＸ線撮像装置等を構成すれば、胸部レントゲン検診等に使用できる。
【００２５】
したがって、フィルムを使用した上記検診の場合と異なり、瞬時にその出力をＣＲＴで検診結果を映し出すことが可能である。さらに、その検出結果をディジタルに変換して、コンピュータを用いて画像処理を行う等により、目的に合わせた出力に変換することも可能である。
【００２６】
また、光磁気ディスクに保管をすることもできる。したがって、過去の画像を瞬時に検索・出力することもできる。さらに、感度もフィルムより良く、人体に影響の少ない微弱なＸ線で鮮明な画像を得ることもできる。
【００２７】
ところで、上記のような光電変換装置を製造する場合には、少なからず一部のセンサセルが正常に機能しない場合がある。たとえば、アモルファスシリコン層を基板に堆積する時に、基板上からほこり等を完全に除去することは困難である。具体的には、製造時に生ずる微小なちり、薄膜堆積装置の壁からはがれるゴミ等の除去が困難である。したがって、同一平面上の配線のショート及び上下間の配線のショートをゼロにし難い。
【００２８】
つぎに、図１０及び図１１を用いて、具体的な各素子の配線ショートによる異常なセンサセルの出力について説明する。まず、図１０において、トランジスタＴ１１では、ソース電極とドレイン電極がショートしている状態を表している。ソース電極及びドレイン電極をパターニングするレジストパターンが、微小なゴミ等により接続されてしまい、結果的にソース電極とドレイン電極がショートするためである。また、図１１は、かかる動作のタイミングチャートである。
【００２９】
通常、光電変換素子Ｓ１１の出力電荷は、光が照射されている間に連続的に発生する。そして、電荷は蓄積用コンデンサＣ１１に蓄積される。しかし、上記のように、ソース電極とドレイン電極がショートしている場合には、光電変換素子Ｓ１１は、あたかも、トランジスタＴ１１をＯＮしてＳＩＧ線と接続されているかのような状態になる。そのため、蓄積用コンデンサＣ１１に蓄積される電荷量が、通常の３分の１ほどになってしまう。したがって、光電変換素子Ｓ１１の出力（図１１に示すＶ１）を読み出すと、図１１に示すように、通常の動作の出力に比較して３分の１ほどの出力に減少する。
【００３０】
逆に、光電変換素子Ｓ２１及びＳ３１の出力（図１１に示すＶ４、Ｖ７）を読み出すと、通常の動作の出力に比較して３分の１ほどの出力が加えられる。したがって、結果的に、図１１に示すように通常の３分の４ほどの出力となる。
【００３１】
つづいて、図１０において、トランジスタＴ２２のソース電極とゲート電極がショートしている場合の動作について説明する。上記トランジスタＴ１１の場合と同様に、結果的にソース電極とゲート電極がショートする場合がある。
【００３２】
このような場合、あたかも、トランジスタＴ２２を介して信号配線ＳＩＧと制御配線ｇ２が、接続されているかのような状態になる。したがって、光電変換素子Ｓ１２およびＳ２２，Ｓ３２の出力（図１１に示すＶ２およびＶ５、Ｖ８）を読み出す瞬間の制御配線ｇ２は、トランジスタＴをＯＦＦする場合の電位に保たれている（一般に０Ｖ〜−５Ｖ）。そのため、光電変換素子Ｓ１２およびＳ２２，Ｓ３２の出力（各々Ｖ２、Ｖ５、Ｖ８）は、図１１に示すように、正常な場合の出力に比較して圧倒的に小さい出力に減少する。
【００３３】
上記のように、センサセルに不具合が存在する場合には、不具合の出力の数をできる限り少なくする必要がある。そのため、不具合のあるセンサセルと接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線することを行ってきた。
【００３４】
このことについて、図１２を用いて説明する。まず、図１２は、図１０において不具合のあったセンサセル１１（ここでセンサセル１１とはＳ１１，Ｃ１１，Ｔ１１を含み、以降の説明においても同様である。）及びセンサセル２２と接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線していることを示している。
【００３５】
センサセル１１及びセンサセル２２の各々のトランジスタＴ１１及びＴ２２と信号線の間にある破線の四角の部分が、不具合のあるセンサセルと接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ、断線された部分を表している。なお、センサセルのその他の部分については、図１０に示したものと同様であるので説明は省略する。
【００３６】
ここで、センサセル１１及び各配線の平面図を図１３（ａ）に示す。また、不具合のあったセンサセルを図１３に示す処理をした場合の光電変換装置の動作は、図１４に示すタイミングチャートを用いて説明する。さらに、図１３（ａ）の破線Ａ−Ｂ間の断面図を図１３（ｂ）に示す。なお、トランジスタＴは、ソース電極とドレイン電極がショートしている状態を表している。また、破線の四角の部分は、上記と同様に、信号配線をレーザー照射により蒸散させ、断線された部分を表している。
【００３７】
図１３（ｂ）は、信号配線を断線された部分の断面構造を示している。信号配線のみでなく信号配線上部のパッシベーション用窒化シリコン膜ＳｉＮ層及び信号配線下部のゲート絶縁膜２、ｉ層３、ｎ層４もレーザー照射により蒸散されてなくなっている。
【００３８】
不具合のあったセンサセル１１と接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線すると、光電変換素子Ｓ１１の出力であるＶ１は、通常の動作における出力を示さない。しかし、光電変換素子Ｓ１１の出力が、漏れによって重畳されることは無くなる。したがって、光電変換素子Ｓ２１及びＳ３１の出力であるＶ４及びＶ７は、図１４に示すような出力になる。
【００３９】
また、センサセル２２についても同様に、不具合のあるセンサセルと接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線している。不具合のあったセンサセル２２と接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線すると、光電変換素子Ｓ２２の出力であるＶ５は、通常の動作における出力を示さない。
【００４０】
しかし、上記のセンサセル１１を処理した場合と同様に、センサセル２２のトランジスタＴ２２のゲート線信号が、漏れによって重畳されることが無くなる。したがって、光電変換素子Ｓ１２及びＳ３２の出力であるＶ２及びＶ８は、図１４に示すような出力になる。
【００４１】
よって、上記のように、不具合のあるセンサセルと接続されている信号配線ＳＩＧをレーザー照射により蒸散させ断線することにより、図１１に示すＶｏｕｔから図１４に示すＶｏｕｔのように変化する。すなわち、図１４のＶｏｕｔは不具合のあるセンサセル１１及びセンサセル２２の出力Ｖ１及びＶ５以外は、正常な出力を示すように改善された。
【００４２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｘ線撮像装置等の等倍読み取りを行う２次元の光電変換装置においては、人体に影響のあるＸ線を少しでも減らすことが要求されている。また、より精度の高いデータを得ることも要求されている。
【００４３】
そのため、光電変換素子の面積を広げる方法が、一般に採られている。しかし、半導体のパターンが高密度化していることにより、センサセルと接続されている信号配線が縮小されている。したがって、上記のように、不具合のあるセンサセルと接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線させることができなくなった。
【００４４】
つまり、高Ｓ／Ｎ比又は高解像度の光電変換装置を製造する場合、センサセルと接続されている信号配線が、光電変換素子に使われ、信号配線が縮小又は削除される。そのため、不具合の生じているセンサセルと接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線させることができなくなった。したがって、不具合のあるセンサセル以外の出力を、通常の出力にすることができなくなる。
【００４５】
（発明の目的）
上記の課題を解決すべく本発明は、不具合のあるセンサセル以外の出力を正常な出力にし、より精度の高いデータを得ることができ、高Ｓ／Ｎ比又は高解像度の光電変換装置を提供することを目的とする。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、本発明にかかる光電変換装置は、光電変換素子と該光電変換素子に接続されたスイッチ素子とを有するセンサセルを基板上に２次元に複数個備えて構成される光電変換装置において、複数の前記センサセルは、前記スイッチ素子が除去されたセンサセルを含んでいることを特徴とする。
【００４７】
また、本発明にかかる光電変換装置のリペア方法は、光電変換素子と該光電変換素子に接続されたスイッチ素子とを有するセンサセルを基板上に２次元に複数個備えて構成される光電変換装置のリペア方法において、正常に動作しない前記スイッチ素子をレーザー照射により蒸散することを特徴とする。
【００４８】
さらに、本発明にかかるＸ線撮像システムは、入力されたＸ線を光に変換する蛍光体を備える前記光電変換装置と、前記光電変換装置からの信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、前記Ｘ線を発生させるためのＸ線源とを具備することを特徴とする。
【００４９】
（作用）
上記構成における光電変換装置は、不具合の生じているトランジスタごとレーザー照射により蒸散させ、不具合のあるセンサセル以外の出力を正常な出力に戻す。
【００５０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる光電変換装置の全体回路図である。図１において、１センサセルは、１個の光電変換素子、コンデンサおよびトランジスタで構成されている。光電変換装置は、３×３の計９個のセンサセルを列ごとに３つのブロックに分けられている。すなわち、１ブロックは、３つのセンサセルから構成されている。図中、Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換素子Ｓを示している。各々の光電変換素子Ｓの下部電極側をＧ、上部電極側をＤとしている。また、Ｃ１１〜Ｃ３３は蓄積用のコンデンサを示しており、Ｔ１１〜Ｔ３３は転送用のトランジスタを示している。
【００５１】
さらに、１０はトランジスタＴのＯＮ／ＯＦＦするシフトレジスタ（ＳＲ１）、１１はシフトレジスタ（ＳＲ１）１０から出力される制御信号をトランジスタＴに出力するための制御配線、１２はコンデンサＣに蓄積された電気信号を読み出す信号配線ＳＩＧ、１３は検出用集積回路ＩＣであり、電気信号を取り込むためのシフトレジスタ（ＳＲ２）１４及びＶｏｕｔ用のＡｍｐ１５を備えている。
【００５２】
また、Ｖｓは変換した電荷信号の読み出し用の電源１６、Ｖｇはリフレッシュ用電源１７である。これらは、それぞれスイッチＳＷｓ１９、スイッチＳＷｇ２０を介して全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に接続されている。スイッチＳＷｓ１９はインバータを介してリフレッシュ制御回路ＲＦ２１に接続されている。スイッチＳＷｇ２０は直接にリフレッシュ制御回路ＲＦ２１に接続されている。
【００５３】
なお、従来技術において説明した図７、図１０及び図１２と同一機能の部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５４】
つぎに、本実施形態の光電変換装置の動作について説明する。正常に動作するセンサセルの中の光電変換素子Ｓにおいて変換された電気信号の出力は、コンデンサＣに蓄積される。そして、シフトレジスタ（ＳＲ１）１１からの出力信号によって、トランジスタＴがＯＮされ、信号配線ＳＩＧ１２に蓄積信号が読み出される。読み出された電荷は、シフトレジスタ（ＳＲ２）１４から出力される制御信号により、スイッチＭがＯＮされ、検出用集積回路ＩＣ１３に入力される。
【００５５】
具体的には、１ブロックのセンサセルから出力される電気信号は、同時に信号配線ＳＩＧ１２に読み出され、シフトレジスタ（ＳＲ２）１４により、一括して検出用集積回路ＩＣ１３に転送される。そして、検出用集積回路ＩＣ１３に転送された電気信号は、Ａｍｐ１５によって出力される（Ｖｏｕｔ）。
【００５６】
一方、正常に動作しないセンサセルの動作については、以下の処置が施される。ここで、正常に動作しないセンサセル１１の中のトランジスタＴ１１は、従来技術の図１０に示したように、ソース電極とドレイン電極がショートしているとする。また、センサセル２２のトランジスタＴ２２は、ソース電極とゲート電極がショートしているとする。なお、図１に示す光電変換装置において、トランジスタＴ１１及びトランジスタＴ２２の位置に存在する四角の破線部は、図１２で示したように、レーザー照射により蒸散させ削除したパターン回路部を示している。
【００５７】
つぎに、正常に作動しないセンサセル及び各配線について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、高Ｓ／Ｎ比又は高解像度の光電変換装置における１センサセル及び各配線の平面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の破線Ａ−Ｂで示した部分の断面図である。さらに、図２（ｃ）及び（ｄ）は、各々図２（ａ）及び（ｂ）において、トランジスタＴ１１を素子ごとレーザー照射により蒸散させて削除した図である。
【００５８】
なお、従来技術の項で説明した図８及び図１３と同一機能の部分には、同一符号を付して説明を省略する。また、図２（ｂ）及び図２（ｄ）における光電変換素子の各構成素子については、従来技術と同様であるため説明を省略する。
【００５９】
つぎに、従来技術で示したセンサセル等の構成に比較して、本実施形態にかかるセンサセル等の構成について説明する。まず、図２（ａ）と図１３（ａ）とを比較して、パターン的に異なるのは、信号配線の長さを縮小し、光電変換素子Ｓ１１の面積を拡大していることである。これは、従来技術の課題を解決すべくＸ線を減少等させた光電変換装置を製造するためである。
【００６０】
つぎに、図２（ｃ）と図１３（ａ）とを比較して、パターン的に異なるのは、上記の図２（ａ）と図１３（ａ）とを比較した場合と同様に、信号配線の長さを縮小し、光電変換素子Ｓ１１の面積を拡大していることである。さらに、両者は、不具合の生じているセンサセルと接続されている信号配線を蒸散させ断線しているか、トランジスタＴ１１を素子ごとに蒸散させ削除しているかということに相違がある。
【００６１】
すなわち、従来技術において説明したように、図１３は、図１０において不具合のあったセンサセル１１及びセンサセル２２と接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線していることを示している。一方、本実施形態にかかる不具合のあるセンサセル１１及びセンサセル２２は、そのセンサセル内のトランジスタＴをレーザー照射により蒸散させ断線する。
【００６２】
上記のように、不具合の生じているセンサセルと接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線させることができないからである。そのため、不具合の生じているトランジスタＴをレーザー照射により蒸散することにより、不具合の生じているセンサセルと信号線の間を断線させる。これにより、不具合のあるセンサセル以外の出力を通常の出力にすることができる。
【００６３】
すなわち、図１に示す光電変換装置は、センサセル１１のトランジスタＴ１１及びセンサセル２２のトランジスタＴ２２が、素子すべてをレーザー照射により蒸散させ削除してあり、センサセルと信号線間の断線を行っている。具体的には、図２（ｄ）に示すように、トランジスタＴ１１ごと削除している。
【００６４】
図２（ｄ）は、トランジスタＴ１１を断線された部分の断面構造を示している。トランジスタＴ１１のみでなく、パッシベーション用窒化シリコン膜ＳｉＮ層及び信号配線下部のゲート絶縁膜２、ｉ層３、ｎ層４もレーザー照射により蒸散されてなくなっている。
【００６５】
正常に動作しないセンサセル１１と接続されている信号配線をレーザー照射により蒸散させ断線すると、光電変換素子Ｓ１１の出力であるＶ１は、通常の動作における出力を示さない。しかし、光電変換素子Ｓ１１の出力が、漏れによって重畳されることは無くなる。したがって、光電変換素子Ｓ２１及びＳ３１の出力であるＶ４及びＶ７は、図１４に示すような出力と同様になる。
【００６６】
また、センサセル２２についても同様に、不具合のあるＴＦＴｔ２２をレーザー照射により蒸散させ断線している。また、パッシベーション用窒化シリコン膜ＳｉＮ層及び信号配線下部のゲート絶縁膜２、ｉ層３、ｎ層４もレーザー照射により蒸散されてなくなっている。不具合のあったセンサセル２２等ををレーザー照射により蒸散させ断線すると、光電変換素子Ｓ２２の出力であるＶ５は、通常の動作における出力を示さない。
【００６７】
しかし、上記のセンサセル１１を処理した場合と同様に、センサセル２２のＴＦＴｔ２２のゲート線信号が、漏れによって重畳されることが無くなる。したがって、光電変換素子Ｓ１２及びＳ３２の出力であるＶ２及びＶ８は、図１４に示すような出力と同様になる。
【００６８】
さらに、厳密に言えば、本図に示すｖ１及びｖ５以外のセンサセルの出力信号の振幅は、図１４に示した振幅よりも大きくなる。本実施形態にかかる光電変換装置の光電変換素子Ｓの面積は、従来技術に示した光電変換装置の光電変換素子Ｓより拡大しているためである。
【００６９】
つぎに、２０００×２０００個のセンサセルを持つ光電変換装置の実装について、図３、図４を用いて説明する。図３、図４は、２０００×２０００個のセンサセルを持つ光電変換装置の実装を示す平面図である。２０００×２０００個の検出器を構成する場合には、図１に示した破線内の素子の数を縦と横とを共に増せばよい。しかし、この場合には、制御配線ｇは、ｇ１〜ｇ２０００と２０００本になる。また、信号配線ＳＩＧもｓｉｇ１〜ｓｉｇ２０００と２０００本になる。
【００７０】
さらに、シフトレジスタ（ＳＲ１）や検出用集積回路ＩＣも２０００本の信号線を制御・処理をしなければならないため大規模となる。これをそれぞれ１チップの素子で行うことは、１チップが非常に大きくなり、製造時の歩留まりや価格等で不利である。
【００７１】
そこで、シフトレジスタ（ＳＲ１）は、たとえば、１００段ごと１個のチップに形成し、２０個（ＳＲ１−１〜ＳＲ１−２０）を使用する。また検出用集積回路ＩＣ１３においても１００個の処理回路ごとに、１個のチップを形成し、２０個（ＩＣ１〜ＩＣ２０）を使用する。
【００７２】
図３には、左側（Ｌ）に２０チップ（ＳＲ１−１〜ＳＲ１−２０）と下側（Ｄ）に２０チップとを実装している。そして、１チップあたり１００本の制御配線ｇ、信号配線ＳＩＧを各々ワイヤーボンディングでチップと接線している。図中、破線部は上記の図１の破線部に相当する。なお、外部への接続は省略している。また、ＳＷｇ、ＳＷｓ、Ｖｇ、Ｖｓ、ＲＦ等の記載も省略している。
【００７３】
検出集積回路ＩＣ１〜ＩＣ２０からは、２０本の出力（Ｖｏｕｔ）がある。これらは、スイッチ等を介して１本にまとめたり、２０本をそのまま出力して、並列処理すればよい。
【００７４】
つづいて、図４では、左側（Ｌ）に１０チップ（ＳＲ１−１〜ＳＲ１−１０）と、右側（Ｒ）に１０チップ（ＳＲ１−１１〜ＳＲ１−２０）と、上側（Ｕ）に１０チップ（ＩＣ１〜１０）と、下側（Ｄ）に１０チップ（ＩＣ１１〜２０）とを実装している。
【００７５】
この構成は、上・下・左・右のそれぞれの側（Ｕ・Ｄ・Ｌ・Ｒ）に、それぞれ各配線を１０００本ずつに振り分けている。そのため、各辺の配線の密度が小さくなる。また、各辺のワイヤーボンディングの密度も小さいため、歩留まりが向上する。配線の振り分けは左側（Ｌ）にｇ１，ｇ３，ｇ５，・・・ｇ１９９９，右側（Ｒ）にｇ２，ｇ４，ｇ６，・・・ｇ２０００としている。つまり、奇数番目の制御線を左側（Ｌ）、偶数番目の制御線を右側（Ｒ）に振り分ける。こうすると各配線は等間隔に引き出され配線されるので密度の集中なく歩留まりが向上する。同様に、上側（Ｕ）・下側（Ｄ）への配線も振り分ける。
【００７６】
また、図３、図４に示す光電変換装置の実装は、共に１枚の基板上に破線部の回路を形成した後に、その基板上にチップを実装してもよい。
【００７７】
本実施形態によれば、簡易な製造工程により大面積・高性能の光電変換装置を製造することができる。すなわち、光電変換装置の製造工程は、各素子を共通な膜で同時に形成しているため、工程数が少ない。したがって、簡易的な工程で製造できるため、高歩留まりが可能である。よって、低コストで大面積・高性能の光電変換装置の生産を可能としている。また、コンデンサＣと光電変換素子Ｓとを同じ素子内で構成でき、実質上素子を半減することが可能でさらに歩留まりを向上できる。
【００７８】
（実施形態２）
以下、本実施形態にかかる光電変換装置をＸ線撮像装置に適用した場合について説明する。
【００７９】
図５（ａ）、図５（ｂ）は、実施形態１において説明した光電変換装置を搭載したＸ線撮像装置の模式的構成図及び模式的断面図である。まず、Ｘ線撮像装置の構成について説明する。光電変換素子とトランジスタは、ａ−Ｓｉセンサ基板６０１１内に複数個形成されている。そして、シフトレジスタＳＲ１と検出用集積回路ＩＣが実装されたフレキシブル回路基板６０１０が接続されている。
【００８０】
フレキシブル回路基板６０１０の逆側は、回路基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に接続されている。前記ａ−Ｓｉセンサ基板６０１１の複数枚が、基台６０１２の上に接着されている。また、大型の光電変換装置を構成する基台６０１２の下には、処理回路６０１８内のメモリ６０１４をＸ線から保護するため鉛板６０１３が実装されている。
【００８１】
ａ−Ｓｉセンサ基板６０１１上には、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体６０３０、たとえば、ＣｓＩが塗布または貼り付けられている。図１で説明した光電変換装置を用いてＸ線を検出する。本実施形態では図５（ｂ）に示されるように全体をカーボンファイバー製のケース６０２０に収納している。
【００８２】
図６は、本発明の光電変換装置のＸ線診断システムへの応用例を示したものである。
【００８３】
Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、蛍光体を上部に実装した光電変換装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応して蛍光体は発光し、これを光電変換して電気的情報を得る。この情報は、ディジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察できる。
【００８４】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。またフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる光電変換装置は、不具合の生じているトランジスタをレーザー照射により蒸散する。すなわち、センサセルのパターンに拘わらず、不具合の生じているセンサセルと信号線の間を断線させることが容易にできる。したがって、従来技術と同様に、不具合のあるセンサセル以外の出力を通常の出力にすることができる。よって、高Ｓ／Ｎ比又は高解像度の光電変換装置を製造することができる。
【００８６】
また、上記のセンサセルを従来技術で説明した大面積の光電変換装置のセンサセルとして用いることができる。これにより、簡易な製造工程により、高歩留まり・大面積・高性能の光電変換装置を製造することができる。
【００８７】
さらに、上記したような優れた特性を有する光電変換装置を利用することでより低コストで大面積・高機能・高特性のファクシミリやＸ線撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる光電変換装置の全体回路図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる光電変換装置の各構成素子の平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる光電変換装置の実装を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる光電変換装置の実装を示す平面図である。
【図５】本発明の光電変換装置を有するシステムの一形態を説明するためのシステム構成図である。
【図６】光電変換部の構成例を説明する模式的断面図及び概略的回路図である。
【図７】従来技術にかかる光電変換装置における全体回路図である。
【図８】従来技術にかかる光電変換装置における各構成素子の平面図及び断面図である。
【図９】従来技術にかかる光電変換装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】従来技術にかかる光電変換装置における欠陥素子を説明するための全体回路図である。
【図１１】従来技術にかかる光電変換装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】従来技術にかかる光電変換装置において配線部を蒸散させた全体回路図である。
【図１３】従来技術にかかる光電変換装置における各構成素子の平面図及び断面図である。
【図１４】従来技術にかかる光電変換装置の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 下部電極層
２ 絶縁膜
３ 光電変換半導体層（ｉ層）
４ 半導体層（ｎ層）
５ 上部電極層
１０ シフトレジスタ（ＳＲ１）
１１ 制御配線ｇ
１２ 信号配線ＳＩＧ
１３ 検出用集積回路ＩＣ
１４ シフトレジスタ（ＳＲ２）
１５ Ａｍｐ
１６ 電源Ｖｓ
１７ リフレッシュ用電源Ｖｇ
１９ スイッチＳＷｓ
２０ スイッチＳＷｇ
２１ リフレッシュ制御回路ＲＦ

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板上に配置された、光電変換素子を有する複数のセンサセルと、
   前記光電変換素子の光電変換による電荷を転送するための信号配線と、
   前記転送を制御するための制御配線と、を有する光電変換装置において、
   前記複数のセンサセルには、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ゲート絶縁層及び半導体層から構成されたスイッチ素子を有するセンサセルと、前記スイッチ素子を有さないセンサセルとがあり、
   前記スイッチ素子を有するセンサセルが有する前記光電変換素子は、前記スイッチ素子を介して前記信号配線及び前記制御配線と接続されており、
   前記スイッチ素子を有さないセンサセルが有する前記光電変換素子は、対応する前記信号配線及び前記制御配線とから分離されていることを特徴とする光電変換装置。
2. 前記光電変換素子は、入射した光を電荷に変換する光電変換半導体層と、第１の電極層と、第２の電極層とを有し、
   前記第１の電極層は、前記スイッチ素子に接続され、
   前記第２の電極層は、前記光電変換素子に異なる電圧を供給するための複数の電源とスイッチを介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
3. 前記複数の電源は、
   前記光電変換素子に電界を与えることにより、前記光電変換素子が光電変換するための第１の電源と、
   前記光電変換素子に電界を与えることにより、前記光電変換素子の光電変換による電荷をリフレッシュするための第２の電源と、を有することを特徴とする請求項２記載の光電変換装置。
4. 前記光電変換素子は入射した光により第１及び第２のキャリアを発生させる光電変換半導体層と、ゲート電極を形成する下部電極層と、ソース、ドレイン電極を形成する上部電極層とを備え、
   前記光電変換素子に電界を与えることにより、前記第１のキャリアを前記光電変換半導体層に蓄積し、かつ、前記第２のキャリアを前記上部電極層へ注入する光電変換手段と、
   前記光電変換素子に電界を与えることにより、前記第１のキャリアを前記光電変換半導体層から前記上部電極層へ注入するリフレッシュ手段と、
   前記光電変換手段による光電変換動作中に前記光電変換半導体層に蓄積された前記第１のキャリアもしくは前記上部電極層に注入された前記第２のキャリアを検出する検出手段とを有することを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
5. 基板と、
   前記基板上に配置された、光電変換素子及びスイッチ素子を有する複数のセンサセルと、
   前記光電変換素子の光電変換による電荷を、前記スイッチ素子を介して転送するための信号配線と、
   前記スイッチ素子に制御信号を供給するための制御配線と、を有する光電変換装置のリペア方法において、
   前記光電変換素子が前記信号配線及び前記制御配線に前記スイッチ素子を介して接続された複数のセンサセルを形成する工程と、
   前記複数のセンサセルのうち、正常に動作しないセンサセルの前記スイッチ素子をレーザー照射により蒸散し、前記正常に動作しないセンサセルの前記光電変換素子と、対応する前記信号配線及び前記制御配線との接続を分断する工程と、を有することを特徴とする光電変換装置のリペア方法。
6. 前記複数のセンサセルを形成する工程において、前記スイッチ素子がソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、ゲート絶縁層及び半導体層を有する薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項５記載の光電変換装置のリペア方法。
7. 前記光電変換素子は入射した光により第１及び第２のキャリアを発生させる光電変換半導体層と、ゲート電極を形成する下部電極層と、ソース、ドレイン電極を形成する上部電極層とを備え、
   前記光電変換素子に電界を与えることにより、前記第１のキャリアを前記光電変換半導体層に蓄積し、かつ、前記第２のキャリアを前記上部電極層へ注入し、
   前記光電変換素子に電界を与えることにより、前記第１のキャリアを前記光電変換半導体層から前記上部電極層へ注入し、
   光電変換中に前記光電変換半導体層に蓄積された前記第１のキャリアもしくは前記上部電極層に注入された前記第２のキャリアを検出することを特徴とする請求項５記載の光電変換装置のリペア方法。
8. 入力されたＸ線を光に変換する蛍光体と、
   請求項１から４のいずれか記載の光電変換装置と、
   前記光電変換装置からの信号を処理する信号処理手段と、
   前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
   前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
   前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
   前記Ｘ線を発生させるためのＸ線源とを具備することを特徴とするＸ線撮像システム。

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