JP4393085B2 - Radiation detector - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用の診断や産業用の非破壊検査に用いて好適な放射線検出装置に関する。なお、本明細書では、X線、γ線などの電磁波やα線、β線も放射線に含めるものとして説明する。
【0002】
【従来の技術】
図13は、従来の放射線検出装置の一画素分の模式的な平面図である。図14は、図13のA−A’の断面図である。図15は、図13,図14の等価回路図である。
【0003】
従来の放射線検出装置の概略的な動作について説明する。従来の放射線検出装置は、保護層(115)下に形成されている蛍光体(114)で、放射線を光に変換し、その光をガラス基板(101)に配置された光電変換部(108)で電荷に変換し、光電変換部(108)で兼用する容量C1に蓄積する。容量C1に蓄積した電荷は、TFT1部(107)を駆動することにより、信号線(113)を通じて、外部の図示しない信号処理部に読み出すようにしている。
【0004】
TFT1部(107)と光電変換部(108)とは同時にガラス基板(101)上に形成している。
【0005】
つぎに、図13〜図15に示す放射検出装置の製造方法について説明する。まず、ガラス基板(101)上に、Al、Cr等を材料としたゲートメタルをスパッタ法・蒸着法等により成膜して、フォトリソ工程によりパターニング、及びエッチングし、ゲート配線部(102)、光電変換部(108)の下部電極(102’)、TFT1部(107)のゲート電極(102”)を形成する。エッチングには、ウエットエッチングとドライエッチングの両方が使用される。
【0006】
つぎに、SiN、SiO2等を材料としたゲート絶縁膜(103)をシラン、アンモニア、水素、TEOS等を原料ガスとするプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成する。
【0007】
それから、アモルファスシリコン(a−Si:H)、ポリシリコン等を用いた半導体層(104)をシランと水素とを原料ガスとするプラズマCVD法により連続成膜する。この時、半導体層(104)で光を十分な電気信号に変換するため半導体層(104)を厚く(例えば、400nm〜1000nm)成膜する必要がある。
【0008】
次いで、オーミック層(105)をプラズマCVD法により連続成膜する。オーミック層(105)としては、成膜中にホスフィン(PH3)等をドーピングガスとして導入し、シランと水素を原料ガスとして作られるアモルファスシリコンや微結晶シリコン(μc−Si)が用いられる。
【0009】
次いで、フォトリソ工程によりパターニング・エッチングにより素子分離を行い、光電変換部(108)、薄膜トランジスタ部(107)を形成する。
【0010】
スパッタ法によりAl、Cr等を材料とした配線メタルを成膜して、エッチングによりソース電極(109)、ドレイン電極(106)、信号線(113)、駆動用配線(バイアス配線)(110)を形成する。信号線(113)は、ドレイン電極(106)につながっている。
【0011】
さらに、その上部にデバイス特性の安定化のためにSiN、PI等の保護層(112)を介してGOS、CsI等のX線を光に変換する蛍光体(114)が形成される。この時、X線入射は、矢印方向(111)より入射し、蛍光体(114)にて可視光に変換され、その変換光を光電変換部(108)の半導体層(104)において光電変換する。蛍光体(114)の上部にはPET等の保護層(115)が形成される。
【0012】
また、X線を直接電荷に変換する変換層を用いた放射線検出装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0013】
【特許文献1】
特開平11−44764号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術は、動画撮影に対しては、検討の余地が残されており転送、及び信号リセットに多くの時間を取られ、フレームレートがあがると検出時間が短くなり実際の被写体の動きをとらえきれなくなるという問題がある。
【0015】
そこで、本発明は、動画の撮像に適した放射線検出装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、放射線を光に変換する蛍光体と、基板と、前記基板上に配置された前記蛍光体で変換された光を電気信号に変換するMIS型構成の光電変換素子を有する複数の画素と、を有する放射線検出装置であって、前記複数の画素の各々は、前記光電変換素子で変換された電気信号を転送するための第1の薄膜トランジスタと、前記第1の薄膜トランジスタで転送された電気信号を蓄積する容量と、前記容量に蓄積された電気信号を信号線に読み出す第2の薄膜トランジスタと、前記容量をリセットする第3の薄膜トランジスタと、を有し、前記第1の薄膜トランジスタのゲート電極は同一の列に共通に接続され、且つ、複数の行にまたがって共通に接続され、前記第3の薄膜トランジスタのゲート電極は同一の列に共通に接続され、且つ、複数の行にまたがって共通に接続され、前記光電変換素子が前記蛍光体からの光を光電変換している期間に、前記容量から前記信号線への前記電気信号の読み出しと、前記容量のリフレッシュ動作と前記信号線の電荷リセットを行い、前記光電変換素子及び前記容量はそれぞれ、下部電極、絶縁膜、半導体層、及びオーミック層が順に形成されており、前記第1の薄膜トランジスタ、前記第2の薄膜トランジスタ、及び前記第3の薄膜トランジスタはそれぞれ、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、及びオーミック層が順に形成されており、前記光電変換素子の下部電極と、前記容量の下部電極と、前記第1の薄膜トランジスタのゲート電極と、前記第2の薄膜トランジスタのゲート電極と、前記第3の薄膜トランジスタのゲート電極とは同一層に形成され、前記光電変換素子の絶縁膜と、前記容量の絶縁膜と、前記第1の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜と、前記第2の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜と、前記第3の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜とは同一層に形成され、前記光電変換素子の半導体層と、前記容量の半導体層と、前記第1の薄膜トランジスタの半導体層と、前記第2の薄膜トランジスタの半導体層と、前記第3の薄膜トランジスタの半導体層とは同一層に形成され、前記光電変換素子のオーミック層と、前記容量のオーミック層と、前記第1の薄膜トランジスタのオーミック層と、前記第2の薄膜トランジスタのオーミック層と、前記第3の薄膜トランジスタのオーミック層とは同一層に形成されていることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0021】
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の放射線検出装置の一部の模式的な等価回路図である。図2は、図1の一画素の拡大図である。図3は、放射線検出装置の一画素分の模式的な平面図である。図4は、図3のA−A’の断面図である。
【0022】
本実施形態の間接型放射線検出装置の概略的な動作について説明する。本実施形態の放射線検出装置は、保護層(115)下に形成されている蛍光体(114)で、放射線を光に変換し、その光をガラス基板(101)に配置された光電変換部(108)で電荷に変換し、光電変換部(108)で兼用する容量C1に蓄積する。
【0023】
容量C1に蓄積した電荷は、TFT1部(107)を駆動することにより、容量C2(116)に転送し、そこで蓄積する。その後、水平走査回路に接続されたTFT2部(117)の駆動により信号線(113)を通じて、出力回路へ読み出し、外部の図示しない信号処理部に送られる。
【0024】
TFT1部(107)と光電変換部(108)と容量C2(116)とTFT2部117とは、逆スタガ型で同時にガラス基板(101)上に形成することができる。
【0025】
つぎに、図1〜図4に示す放射検出装置の製造方法について、動作と共に説明する。
【0026】
まず、ガラス基板(101)上に、Al、Cr等を材料としたゲートメタルをスパッタ法・蒸着法等により成膜して、フォトリソ工程によりパターニング、及びエッチングし、ゲート配線部(102)、光電変換部(108)及び容量C2(116)の各下部電極(102’)、TFT1部(107)及びTFT2部(117)の各ゲート電極(102”)を形成する。エッチングには、ウエットエッチングとドライエッチングの両方が使用される。
【0027】
つぎに、SiN、SiO2等を材料としたゲート絶縁膜(103)をシラン、アンモニア、水素、TEOS等を原料ガスとするプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成する。
【0028】
それから、アモルファスシリコン(a−Si:H)、ポリシリコン等を用いた半導体層(104)をシランと水素とを原料ガスとするプラズマCVD法により連続成膜する。この時、半導体層(104)で光を十分な電気信号に変換するため半導体層(104)を例えば、400nm〜1000nm成膜する。
【0029】
次いで、オーミック層(105)をプラズマCVD法により連続成膜する。オーミック層(105)としては、成膜中にホスフィン(PH3)等をドーピングガスとして導入し、シランと水素を原料ガスとして作られるアモルファスシリコンや微結晶シリコン(μc−Si)が用いられる。なお、図面には103〜105を三層CVD膜として示している。
【0030】
次いで、フォトリソ工程によりパターニング・エッチングにより素子分離を行い、光電変換部(108)、TFT1部(107)、容量C2(116)、TFT2部(117)を形成する。
【0031】
スパッタ法によりAl、Cr等を材料とした配線メタルを成膜して、エッチングによりソース電極(109)、ドレイン電極(106)、信号線(113)、GND線(118)、駆動用配線(110)を形成する。信号線(113)は、TFT2部(117)のドレイン電極(106)につながっている。
【0032】
さらに、それらの上部にデバイス特性の安定化のためにSiN、PI等の保護層(112)を介してGOS、CsI等のX線を光に変換する蛍光体(114)が形成される。この時、X線入射は、矢印方向(111)より入射し、蛍光体(114)にて可視光に変換され、その変換光を光電変換部(108)の半導体層(104)が読み取る。蛍光体(114)の上部にはPET等の保護層(115)が形成される。
【0033】
このように画素ごとにセンサとは別に容量を設け、且つセンサから容量への転送トランジスタのゲートを全画素共通な構成にすることにより、光電変換部(108)で光電変換中に、一回前に光電変換部(108)で光電変換され、容量C2に蓄積した電荷を読み出すことが可能となる。そのため、リセット動作(リフレッシュ)が必要な場合において動画撮影が容易となるために好適である。
【0034】
本発明の構成を適用すれば、光電変換により発生したキャリアを全画素同時に容量に蓄積可能なので、容量にキャリアを転送したあとはセンサ蓄積がすぐに可能となる。これは、信号転送用のTFT1(107)のゲートを共通にすることによって容易に行なうことができる。
【0035】
このような構成により、C1へのキャリア蓄積中に例えばラインごとのC2容量のリフレッシュ動作と信号線の電荷リセットが可能となる。これは動画撮影などの高速読出しが必要な場合には特に好適となるのである。
【0036】
さらに、充分なセンサ容量(C1)へのキャリア蓄積の時間がとれる。特に、アモルファスシリコン・ポリシリコン等から形成されるTFTは、オン抵抗(Ron)が高く、かつ大基板のX線センサでは信号線の寄生容量(Cf)が容易に50pF以上になり、Ron×Cfの時定数が大きくなり、転送時間が多くを占めるようになる。例えば、Ron(100kΩ〜10MΩ)、Cf(50〜100pF)などで、単結晶シリコンのICなどに比較すると非常にRC時定数が大きく、転送時間、リセット時間が大きい。このような場合でも、本発明の装置でもって充分な照射時間を確保しながら、動画像が可能となる。
【0037】
また、光電変換部(108)で変換された電荷を蓄積する蓄積部と、蓄積部に蓄積された電荷を読み出すスイッチを同一層で形成することができ、製造プロセスを簡略化することができる。
【0038】
また、具体的に動画撮影に関しては、照射された放射線を変換素子で信号電荷に変換し、その信号電荷を全画素に対して共通に接続された配線による信号パルスにより蓄積容量に一括転送し、列ごとにその蓄積容量に蓄積された信号を順次読み出して1フレームの画像を出力する動作を行い、その動作を繰り返し行なうことによって動画像を表示することによって得られる。このような駆動の場合には、特に本実施形態のようにTFT1(107)を全画素共通となっていることにより、信号転送をスムーズに行なうことができて好ましい。
【0039】
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2実施形態の放射線検出装置の一部の模式的な等価回路図である。図6は、同様に放射線検出装置の一部の模式的な等価回路図であり、図5とはリセット用TFT3(201)のゲート駆動方法が異なる。図7は、図5の一画素の拡大図である。図8は、放射線検出装置の一画素分の模式的な平面図である。図9は、図8のA−A’の断面図である。なお、図5〜図9において、図1〜図4に示した部分と同様の部分には同一符号を付している。
【0040】
次に本実施形態の間接型放射線検出装置の概略的な動作について説明する。本実施形態の放射線検出装置は、保護層(115)下に形成されている蛍光体(114)で、放射線を光に変換し、その光をガラス基板(101)に配置された光電変換部(108)で電荷に変換し、光電変換部(108)で兼用する容量C1に蓄積する。
【0041】
容量C1に蓄積した電荷は、TFT1部(107)を駆動することにより、容量C2(116)に転送し、そこで蓄積する。その後、水平走査回路に接続されたTFT2部(117)の駆動により信号線(113)を通じて、出力回路へ読み出し、外部の図示しない信号処理部に送るようにしている。
【0042】
容量C2(116)は、電荷を読み出した後に、TFT3部(201)を駆動して所定の電位にリセットする。なお、TFT3部(201)も、光電変換部(108)等と同様に、逆スタガ型で同時にガラス基板(101)上に形成している。
【0043】
つぎに、図5〜図9に示す放射検出装置の製造方法について、動作と共に説明する。
【0044】
まず、ガラス基板(101)上に、Al、Cr等を材料としたゲートメタルをスパッタ法・蒸着法等により成膜して、フォトリソ工程によりパターニング、及びエッチングし、ゲート配線部(102)、光電変換部(108)及び容量C2(116)の各下部電極(102’)、TFT1部(107)及びTFT2部(117)及びTFT3部(201)の各ゲート電極(102”)を形成する。エッチングには、ウエットエッチングとドライエッチングの両方が使用される。
【0045】
つぎに、ゲート絶縁膜(103)、半導体層(104)及びオーミック層(105)を第1実施形態と同様の手順により形成する。
【0046】
次いで、フォトリソ工程によりパターニング・エッチングにより素子分離を行い、光電変換部(108)、TFT1部(107)、容量C2(116)、TFT2部(117)、TFT3部(201)を形成する。
【0047】
さらに、ソース電極(109)、ドレイン電極(106)、信号線(113)、GND線(118)、駆動用配線(110)を第1実施形態と同様の手順により形成する。
【0048】
さらに、それらの上部にデバイス特性の安定化のためにSiN、PI等の保護層(112)を形成し、コンタクトホール(203)をドライエッチング法により形成する。
【0049】
コンタクトホール(203)は、TFT3部(201)のゲート電極(102”)とソース電極(109)との上部に形成される。3層目の配線となるAl,Cr等を材料としたメタル層を成膜して、エッチングによりTFT3部(201)のソース配線(204)を形成する。
【0050】
次いで、SiN、PI等の保護層(202)を形成し、後は第1実施形態と同様に、蛍光体(114)及び保護層(115)を形成する。
【0051】
このような構成にすることにより、動画撮影を可能とするだけでなく、画素毎の出力のばらつきを低減している。
【0052】
本実施形態(図6)では、1ラインごとにリセット用TFT3(201)のゲート電極を駆動しリセットする場合を示している。
【0053】
また本実施形態(図5)では、リセット用TFT3(201)のゲート電極を共通にした構成をとっている。このような構成によれば、すべての画素でその読出しが終わった後に、全画素の容量を一括でリセットできるため好ましい。
【0054】
また、本実施形態では、3層目に用いたゲート配線(205)を2層目に用いた信号線(113)上に配置していないところに特徴がある。すなわち、2層目に用いた信号線(113)と直交させることにより、3層目に用いたゲート配線(205)と2層目に用いた信号線(113)の間の寄生容量を低減させることができ、これにより信号線のノイズを低減し、S/N比の向上を図ることができる。
【0055】
各実施形態は、いわゆる間接型放射線検出装置を例に説明したが、アモルファスセレン等の直接型放射線検出装置を用いることも可能である。特に、上述したようにTFT1(107)のゲートを共通にする構成もしくは容量をリセットするためのTFT3(201)のゲート電極を共通にする構成は読み出し速度を向上させることができるため好ましい。また動画撮影を行なうような場合には、実施形態1で説明した動作を所定の回数繰り返した後、蓄積容量のリセットを行なうことによって更に高品質な画像を得ることができる。所定回数とは、毎回リセットを行なうことも可能であるし、FPS(Flame Per Second)に応じて適宜選べばよい。
【0056】
また、本実施形態で説明したMIS型センサ以外の、例えばPIN型センサを用いてもよい。
【0057】
(第3実施形態)
図10は、本発明の第3実施形態の放射線検出装置の一画素分の模式的な平面図である。本実施形態では、第2実施形態に対して3層目の配線のパターンを変えている。
【0058】
3層目の配線は、入射光量の低下を防止するために光電変換部(108)上に形成しないようにすると共に、寄生容量の増加を防止するため信号線(113)上に形成しないようにしている。
【0059】
ちなみに、図10には、GND線上に形成する場合を示している。このような構成にすると、信号線(113)とのクロス部がなくなることにより第2実施形態で説明した場合よりもさらに、2層目に用いた信号線(113)との間の寄生容量を低減させることができ、信号線のノイズを低減し、S/N比の向上を図ることができる。このような配線レイアウトは、トランジスタの機能(転送、リセット等)に関わらず、画素に複数のトランジスタを有する場合には特に有効となる構成である。
【0060】
(第4実施形態)
図11は、本発明の第4実施形態の放射線検出装置のTFTの模式的な断面図である。本実施形態では、TFTの基板上に、光電変換層(センサー素子)を積層した構成となっている。図11では、説明のためTFTが一つ(転送TFT)しか描かれていないが、実施形態1〜3のように、読み出しTFTやリセットTFTを必要に応じて作り込めばよい。
【0061】
301はガラス基板、302はTFT駆動配線、304は転送TFTゲート電極、305は第1のゲート絶縁膜、306は第1の真性a−Si膜、307は第1のオーミックコンタクト層、308はバイアス配線、309は転送TFT・SD電極、310は信号線、320は保護膜、401は第2のゲート絶縁膜、402は第2の真性a−Si膜、403は第2のオーミックコンタクト層、404は透明電極層、406は接続孔である。
【0062】
次に、本実施形態の放射線検出装置の製造方法の一例について述べる。第1に、ガラス基板上に、第1の金属層により、転送TFT駆動配線302、転送TFTゲート電極304を形成する。第1の金属層としては、Cr、Al、Mo、Ti、Al−Nd合金、及びそれらの積層構造がスパッタ法により形成される。
【0063】
第2に、第1のゲート絶縁膜305、第1の真性a−Si膜306、チャネルストッパー(エッチストッパー)用の絶縁膜をプラズマCVD法により順次積層する。
【0064】
第3に、裏面露光によりチャネルストッパー用の絶縁膜をエッチングする。
【0065】
第4に、プラズマCVD法によりオーミックコンタクト層(n+層)307を積層する。
【0066】
第5に、第2の金属層を積層する。第2の金属層としては、Cr、Al、Mo、Ti、Al−Nd合金、及びそれらの積層構造がスパッタ法により形成される。
【0067】
第6に、レジストワークにより、転送TFTのソース・ドレイン電極309及び放射線信号変換素子の下電極を形成する。
【0068】
第7に、第2のゲート絶縁膜401、第2の真性a−Si膜402、第2のオーミックコンタクト層(n+層)403をプラズマCVD法により順次積層する。
【0069】
第8に、コンタクトホール(接続孔)406を形成する。
【0070】
第9に、第3の金属層を積層する。第3の金属層としては、Cr、Al、Mo、Ti、Al−Nd合金、及びそれらの積層構造がスパッタ法により形成される。
【0071】
第10に、レジストワークにより、光電変換素子のバイアス配線308を形成する。
【0072】
第11に、透明電極層404を積層する。透明電極層としては、ITO(Indium Tin Oxide)、ZnO、酸化スズ(SnO2)などが使用される。
【0073】
第12に、透明電極層と第2のオーミックコンタクト層をエッチングする。
【0074】
その後、蛍光体を有機樹脂などで貼り合わせる。以上により、本発明の放射線検出装置が製造される。
【0075】
蓄積容量に関しては、TFTと同一プロセスで、作り込むことも可能であるし、例えば、TFTのゲート電極とソース電極との間の容量を用いることもできる。
【0076】
このような構成によれば、センサ素子との関係による制約が少ないために、TFTの設計自由度が向上し、センサ素子としても開口率が向上するため好ましい。
【0077】
(第5実施形態)
図12は、本発明による放射線検出装置のX線検出システムへの適用例を示したものである。
【0078】
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、放射線検出装置(イメージセンサ)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が発光し、これを光電変換して、電気信号を得る。この信号はディジタル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。
【0079】
また、この画像情報は電話回線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。
【0080】
以上の実施形態では、X線撮像システムを例に説明したが、α,β,γ線等の放射線を光に変換し、この光を光電変換する装置構成としても、同様である。
【0081】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光電変換部で光電変換中に、容量の電荷を読み出すことができ、高速動作が可能となる。さらにリセットTFTにより容量をリセットすることが可能となり、蓄積前に容量を一定電位にすることができ、画素出力のばらつきを低減することができる。
【0082】
また、光電変換部で変換された電荷を蓄積する容量と、この容量に蓄積された電荷を読み出す転送TFT、及び読み出し後に容量をリセットするリセットTFTを同一層で形成することができ、構成を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の放射線検出装置の一部の模式的な等価回路図である。
【図2】図1の一画素の拡大図である。
【図3】放射線検出装置の一画素分の模式的な平面図である。
【図4】図3のA−A’の断面図である。
【図5】本発明の第2実施形態の放射線検出装置の一部の模式的な等価回路図である。
【図6】本発明の第2実施形態の放射線検出装置の一部の模式的な等価回路図である。
【図7】図5の一画素の拡大図である。
【図8】放射線検出装置の一画素分の模式的な平面図である。
【図9】図8のA−A’の断面図である。
【図10】本発明の第3実施形態の放射線検出装置の一画素分の模式的な平面図である。
【図11】本発明の第4実施形態の放射線検出装置のTFTの模式的な断面図である。
【図12】本発明の第5実施形態のX線検出システムの模式的な構成図である。
【図13】従来の放射線検出装置の一画素分の模式的な平面図である。
【図14】図13のA−A’の断面図である。
【図15】図13,図14の等価回路図である。
【符号の説明】
101 ガラス基板
102 ゲート配線部(AL,Cr等)
102’ 下部電極(AL,Cr等)
102” ゲート電極(AL,Cr等)
103 ゲート絶縁膜(SiN,SiO2等)
104 半導体層(a−Si:H,ポリシリコン等)
105 オーミックコンタクト層(n+層,a−Si,μc−si等)
103〜105 三層CVD膜
106 ドレイン電極(AL,Cr等)
107 薄膜トランジスタ(TFT1)部
108 光電変換部
109 ソース電極(AL,Cr等)
110 駆動配線(AL,Cr等)
111 X線入射方向
112 保護層
113 信号線
114 蛍光体
115 保護層(PET等)
116 容量C2
117 薄膜トランジスタ(TFT2)部
118 GND線
201 薄膜トランジスタ(TFT3)部
202 保護層
203 コンタクトホール
204 ソース配線部(AL,Cr等)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation detection apparatus suitable for use in medical diagnosis and industrial nondestructive inspection. In this specification, it is assumed that electromagnetic waves such as X-rays and γ rays, α rays, and β rays are included in the radiation.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 is a schematic plan view of one pixel for a conventional radiation detection apparatus. 14 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. FIG. 15 is an equivalent circuit diagram of FIGS. 13 and 14.
[0003]
A schematic operation of a conventional radiation detection apparatus will be described. The conventional radiation detection apparatus converts the radiation into light by the phosphor (114) formed under the protective layer (115), and the light is converted into a photoelectric conversion unit (108) disposed on the glass substrate (101). Is converted into electric charge and accumulated in the capacitor C1 shared by the photoelectric conversion unit (108). The charge accumulated in the capacitor C1 is read out to an external signal processing unit (not shown) through the signal line (113) by driving the TFT1 unit (107).
[0004]
The TFT 1 portion (107) and the photoelectric conversion portion (108) are simultaneously formed on the glass substrate (101).
[0005]
Below, the manufacturing method of the radiation detection apparatus shown in FIGS. 13-15 is demonstrated. First, a gate metal made of Al, Cr, or the like is formed on a glass substrate (101) by sputtering, vapor deposition, or the like, patterned and etched by a photolithography process, and the gate wiring portion (102), photoelectric The lower electrode (102 ′) of the conversion part (108) and the gate electrode (102 ″) of the TFT1 part (107) are formed. For the etching, both wet etching and dry etching are used.
[0006]
Next, SiN, SiO 2 A gate insulating film (103) made of, for example, is formed by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method using silane, ammonia, hydrogen, TEOS or the like as a source gas.
[0007]
Then, the semiconductor layer (104) using amorphous silicon (a-Si: H), polysilicon, or the like is continuously formed by a plasma CVD method using silane and hydrogen as source gases. At this time, the semiconductor layer (104) needs to be formed thick (for example, 400 nm to 1000 nm) in order to convert light into a sufficient electric signal in the semiconductor layer (104).
[0008]
Next, an ohmic layer (105) is continuously formed by plasma CVD. As the ohmic layer (105), phosphine (PH Three ) Or the like is introduced as a doping gas, and amorphous silicon or microcrystalline silicon (μc-Si) produced using silane and hydrogen as source gases is used.
[0009]
Next, element separation is performed by patterning and etching by a photolithography process, and a photoelectric conversion portion (108) and a thin film transistor portion (107) are formed.
[0010]
A wiring metal made of Al, Cr, or the like is formed by sputtering, and a source electrode (109), a drain electrode (106), a signal line (113), and a driving wiring (bias wiring) (110) are formed by etching. Form. The signal line (113) is connected to the drain electrode (106).
[0011]
Further, a phosphor (114) for converting X-rays such as GOS and CsI into light is formed on the upper portion thereof through a protective layer (112) such as SiN and PI in order to stabilize device characteristics. At this time, X-ray incidence enters from the direction of the arrow (111), is converted into visible light by the phosphor (114), and the converted light is photoelectrically converted in the semiconductor layer (104) of the photoelectric conversion unit (108). . A protective layer (115) such as PET is formed on the phosphor (114).
[0012]
Further, a radiation detection device using a conversion layer that directly converts X-rays into electric charges is disclosed (for example, see Patent Document 1).
[0013]
[Patent Document 1]
JP 11-44764 A
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the conventional technology, there is still room for consideration for video shooting, and much time is taken for transfer and signal reset. When the frame rate is increased, the detection time is shortened and the actual subject movement There is a problem that it becomes impossible to catch.
[0015]
Therefore, the present invention provides a radiation detection device suitable for moving image capturing. Place The purpose is to provide.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention converts a phosphor that converts radiation into light, a substrate, and light converted by the phosphor disposed on the substrate into an electrical signal. MIS type configuration A plurality of pixels having photoelectric conversion elements, wherein each of the plurality of pixels includes a first thin film transistor for transferring an electrical signal converted by the photoelectric conversion elements; A capacitor for storing an electric signal transferred by one thin film transistor, a second thin film transistor for reading out the electric signal stored in the capacitor to a signal line, and a third thin film transistor for resetting the capacitor, The gate electrodes of the first thin film transistors are commonly connected to the same column and commonly connected across a plurality of rows, the gate electrodes of the third thin film transistors are commonly connected to the same column, and Commonly connected across a plurality of rows, and during the period in which the photoelectric conversion element photoelectrically converts the light from the phosphor, the capacitor to the signal line Row and reading of electric signals, a charge reset the refresh operation and the signal line of the capacitor In the photoelectric conversion element and the capacitor, a lower electrode, an insulating film, a semiconductor layer, and an ohmic layer are formed in this order, and the first thin film transistor, the second thin film transistor, and the third thin film transistor are A gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor layer, and an ohmic layer are sequentially formed, and the lower electrode of the photoelectric conversion element, the lower electrode of the capacitor, the gate electrode of the first thin film transistor, and the first electrode The gate electrode of the second thin film transistor and the gate electrode of the third thin film transistor are formed in the same layer, the insulating film of the photoelectric conversion element, the insulating film of the capacitor, and the gate insulating film of the first thin film transistor The gate insulating film of the second thin film transistor and the gate insulating film of the third thin film transistor are in the same layer. The semiconductor layer of the photoelectric conversion element, the semiconductor layer of the capacitor, the semiconductor layer of the first thin film transistor, the semiconductor layer of the second thin film transistor, and the semiconductor layer of the third thin film transistor are the same. An ohmic layer of the photoelectric conversion element; an ohmic layer of the capacitor; an ohmic layer of the first thin film transistor; an ohmic layer of the second thin film transistor; and an ohmic layer of the third thin film transistor; Are formed in the same layer It is characterized by that.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic equivalent circuit diagram of a part of the radiation detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of one pixel in FIG. FIG. 3 is a schematic plan view for one pixel of the radiation detection apparatus. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
[0022]
A schematic operation of the indirect radiation detection apparatus according to the present embodiment will be described. The radiation detection apparatus of this embodiment is a phosphor (114) formed under a protective layer (115), which converts radiation into light and converts the light into a photoelectric conversion unit (disposed on a glass substrate (101)). 108), the charge is converted into electric charge, and stored in the capacitor C1 shared by the photoelectric conversion unit (108).
[0023]
The electric charge accumulated in the capacitor C1 is transferred to the capacitor C2 (116) by driving the TFT1 portion (107) and accumulated there. After that, the TFT 2 unit (117) connected to the horizontal scanning circuit is driven to read out to the output circuit through the signal line (113) and sent to an external signal processing unit (not shown).
[0024]
The TFT1 portion (107), the photoelectric conversion portion (108), the capacitor C2 (116), and the TFT2 portion 117 can be formed on the glass substrate (101) at the same time by an inverted staggered type.
[0025]
Next, a method for manufacturing the radiation detection apparatus shown in FIGS.
[0026]
First, a gate metal made of Al, Cr, or the like is formed on a glass substrate (101) by sputtering, vapor deposition, or the like, patterned and etched by a photolithography process, and the gate wiring portion (102), photoelectric The conversion part (108) and the lower electrodes (102 ') of the capacitor C2 (116) and the gate electrodes (102 ") of the TFT1 part (107) and the TFT2 part (117) are formed. Both dry etching is used.
[0027]
Next, SiN, SiO 2 A gate insulating film (103) made of, for example, is formed by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method using silane, ammonia, hydrogen, TEOS or the like as a source gas.
[0028]
Then, the semiconductor layer (104) using amorphous silicon (a-Si: H), polysilicon, or the like is continuously formed by a plasma CVD method using silane and hydrogen as source gases. At this time, in order to convert light into a sufficient electric signal in the semiconductor layer (104), the semiconductor layer (104) is formed to a thickness of, for example, 400 nm to 1000 nm.
[0029]
Next, an ohmic layer (105) is continuously formed by plasma CVD. As the ohmic layer (105), phosphine (PH Three ) Or the like is introduced as a doping gas, and amorphous silicon or microcrystalline silicon (μc-Si) produced using silane and hydrogen as source gases is used. In the drawing, reference numerals 103 to 105 are shown as three-layer CVD films.
[0030]
Next, element separation is performed by patterning and etching by a photolithography process, and a photoelectric conversion portion (108), a TFT1 portion (107), a capacitor C2 (116), and a TFT2 portion (117) are formed.
[0031]
A wiring metal made of Al, Cr, or the like is formed by sputtering, and the source electrode (109), drain electrode (106), signal line (113), GND line (118), driving wiring (110) is formed by etching. ). The signal line (113) is connected to the drain electrode (106) of the TFT2 portion (117).
[0032]
Further, a phosphor (114) for converting X-rays such as GOS and CsI into light is formed on the upper portion thereof through a protective layer (112) such as SiN and PI in order to stabilize device characteristics. At this time, X-ray incidence enters from the direction of the arrow (111), is converted into visible light by the phosphor (114), and the converted light is read by the semiconductor layer (104) of the photoelectric conversion unit (108). A protective layer (115) such as PET is formed on the phosphor (114).
[0033]
In this way, by providing a capacitor separately from the sensor for each pixel and making the gate of the transfer transistor from the sensor to the capacitor common to all pixels, the photoelectric conversion unit (108) performs one time before the photoelectric conversion. It is possible to read out the charges that have been photoelectrically converted by the photoelectric converter (108) and accumulated in the capacitor C2. Therefore, it is preferable because moving image shooting is facilitated when a reset operation (refresh) is required.
[0034]
When the configuration of the present invention is applied, carriers generated by photoelectric conversion can be stored in the capacitor at the same time for all pixels, so that the sensor can be stored immediately after the carriers are transferred to the capacitor. This can be easily performed by using a common gate for the signal transfer TFT 1 (107).
[0035]
With such a configuration, for example, a C2 capacitance refresh operation for each line and a signal line charge reset can be performed during carrier accumulation in C1. This is particularly suitable when high speed reading such as moving image shooting is required.
[0036]
Further, it is possible to take a time for carrier accumulation to a sufficient sensor capacity (C1). In particular, a TFT formed from amorphous silicon, polysilicon, or the like has a high on-resistance (Ron), and the parasitic capacitance (Cf) of the signal line easily becomes 50 pF or more in a large substrate X-ray sensor, and Ron × Cf The time constant becomes larger and the transfer time occupies a lot. For example, Ron (100 kΩ to 10 MΩ), Cf (50 to 100 pF), and the like have an extremely large RC time constant, transfer time, and reset time compared to single crystal silicon ICs. Even in such a case, a moving image is possible while securing a sufficient irradiation time with the apparatus of the present invention.
[0037]
In addition, the accumulation unit that accumulates the charges converted by the photoelectric conversion unit (108) and the switch that reads the charges accumulated in the accumulation unit can be formed in the same layer, so that the manufacturing process can be simplified.
[0038]
Further, specifically for moving image shooting, the irradiated radiation is converted into a signal charge by a conversion element, and the signal charge is collectively transferred to a storage capacitor by a signal pulse by wiring commonly connected to all pixels, This is obtained by sequentially reading out signals stored in the storage capacity for each column and outputting an image of one frame, and displaying the moving image by repeating the operation. In the case of such driving, it is particularly preferable that the TFT 1 (107) is common to all the pixels as in the present embodiment, so that signal transfer can be performed smoothly.
[0039]
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic equivalent circuit diagram of a part of the radiation detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is also a schematic equivalent circuit diagram of a part of the radiation detection apparatus, and differs from FIG. 5 in the gate driving method of the reset TFT 3 (201). FIG. 7 is an enlarged view of one pixel in FIG. FIG. 8 is a schematic plan view for one pixel of the radiation detection apparatus. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 5 to 9, the same reference numerals are given to the same parts as those shown in FIGS. 1 to 4.
[0040]
Next, a schematic operation of the indirect radiation detection apparatus according to the present embodiment will be described. The radiation detection apparatus of this embodiment is a phosphor (114) formed under a protective layer (115), which converts radiation into light and converts the light into a photoelectric conversion unit (disposed on a glass substrate (101)). 108), the charge is converted into electric charge, and stored in the capacitor C1 shared by the photoelectric conversion unit (108).
[0041]
The electric charge accumulated in the capacitor C1 is transferred to the capacitor C2 (116) by driving the TFT1 portion (107) and accumulated there. Thereafter, the TFT 2 unit (117) connected to the horizontal scanning circuit is driven to read out to the output circuit through the signal line (113) and sent to an external signal processing unit (not shown).
[0042]
The capacitor C2 (116) reads out the electric charge and then drives the TFT 3 unit (201) to reset it to a predetermined potential. The TFT 3 part (201) is also formed on the glass substrate (101) at the same time by an inverted stagger type, like the photoelectric conversion part (108).
[0043]
Next, a method for manufacturing the radiation detection apparatus shown in FIGS.
[0044]
First, a gate metal made of Al, Cr, or the like is formed on a glass substrate (101) by sputtering, vapor deposition, or the like, patterned and etched by a photolithography process, and the gate wiring portion (102), photoelectric The conversion part (108) and the lower electrodes (102 ′) of the capacitor C2 (116), the TFT1 part (107), the TFT2 part (117), and the gate electrodes (102 ″) of the TFT3 part (201) are formed. In this case, both wet etching and dry etching are used.
[0045]
Next, a gate insulating film (103), a semiconductor layer (104), and an ohmic layer (105) are formed by the same procedure as in the first embodiment.
[0046]
Next, element separation is performed by patterning and etching by a photolithography process, and a photoelectric conversion portion (108), a TFT1 portion (107), a capacitor C2 (116), a TFT2 portion (117), and a TFT3 portion (201) are formed.
[0047]
Further, the source electrode (109), the drain electrode (106), the signal line (113), the GND line (118), and the drive wiring (110) are formed by the same procedure as in the first embodiment.
[0048]
Further, a protective layer (112) such as SiN, PI or the like is formed on the upper portion thereof to stabilize device characteristics, and a contact hole (203) is formed by a dry etching method.
[0049]
The contact hole (203) is formed above the gate electrode (102 ″) and the source electrode (109) of the TFT 3 part (201). A metal layer made of Al, Cr, or the like, which becomes the third wiring layer. The source wiring (204) of the TFT 3 part (201) is formed by etching.
[0050]
Next, a protective layer (202) such as SiN or PI is formed, and thereafter, the phosphor (114) and the protective layer (115) are formed as in the first embodiment.
[0051]
With such a configuration, not only moving image shooting is possible, but also variations in output from pixel to pixel are reduced.
[0052]
In this embodiment (FIG. 6), the case where the gate electrode of the reset TFT 3 (201) is driven and reset for each line is shown.
[0053]
In the present embodiment (FIG. 5), the reset TFT 3 (201) has a common gate electrode. Such a configuration is preferable because the capacity of all the pixels can be reset in a lump after reading out of all the pixels.
[0054]
The present embodiment is characterized in that the gate wiring (205) used in the third layer is not arranged on the signal line (113) used in the second layer. That is, by making it orthogonal to the signal line (113) used in the second layer, the parasitic capacitance between the gate wiring (205) used in the third layer and the signal line (113) used in the second layer is reduced. This can reduce the noise of the signal line and improve the S / N ratio.
[0055]
Each embodiment has been described by taking a so-called indirect radiation detection apparatus as an example, but a direct radiation detection apparatus such as amorphous selenium can also be used. In particular, as described above, a configuration in which the gate of the TFT1 (107) is shared or a configuration in which the gate electrode of the TFT3 (201) for resetting the capacitance is shared can be improved because the reading speed can be improved. In addition, when moving image shooting is performed, the operation described in the first embodiment is repeated a predetermined number of times, and then a higher-quality image can be obtained by resetting the storage capacity. The predetermined number of times can be reset every time or may be appropriately selected according to FPS (Flame Per Second).
[0056]
Further, for example, a PIN type sensor other than the MIS type sensor described in the present embodiment may be used.
[0057]
(Third embodiment)
FIG. 10 is a schematic plan view for one pixel of the radiation detection apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the pattern of the third-layer wiring is changed with respect to the second embodiment.
[0058]
The third-layer wiring is not formed on the photoelectric conversion unit (108) in order to prevent a decrease in the amount of incident light, and is not formed on the signal line (113) in order to prevent an increase in parasitic capacitance. ing.
[0059]
Incidentally, FIG. 10 shows a case of forming on the GND line. With this configuration, the parasitic capacitance between the signal line (113) used in the second layer is further increased as compared with the case described in the second embodiment by eliminating the cross section with the signal line (113). It is possible to reduce the signal line noise and improve the S / N ratio. Such a wiring layout is particularly effective when a pixel has a plurality of transistors regardless of the functions (transfer, reset, etc.) of the transistors.
[0060]
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a TFT of the radiation detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a photoelectric conversion layer (sensor element) is laminated on the TFT substrate. In FIG. 11, only one TFT (transfer TFT) is illustrated for the sake of explanation. However, as in Embodiments 1 to 3, a read TFT and a reset TFT may be formed as necessary.
[0061]
301 is a glass substrate, 302 is a TFT drive wiring, 304 is a transfer TFT gate electrode, 305 is a first gate insulating film, 306 is a first intrinsic a-Si film, 307 is a first ohmic contact layer, and 308 is a bias. Wiring, 309 is a transfer TFT / SD electrode, 310 is a signal line, 320 is a protective film, 401 is a second gate insulating film, 402 is a second intrinsic a-Si film, 403 is a second ohmic contact layer, 404 Is a transparent electrode layer, and 406 is a connection hole.
[0062]
Next, an example of the manufacturing method of the radiation detection apparatus of this embodiment is described. First, a transfer TFT drive wiring 302 and a transfer TFT gate electrode 304 are formed on a glass substrate with a first metal layer. As the first metal layer, Cr, Al, Mo, Ti, an Al—Nd alloy, and a laminated structure thereof are formed by a sputtering method.
[0063]
Second, a first gate insulating film 305, a first intrinsic a-Si film 306, and an insulating film for a channel stopper (etch stopper) are sequentially stacked by a plasma CVD method.
[0064]
Third, the insulating film for channel stopper is etched by backside exposure.
[0065]
Fourth, an ohmic contact layer (n + layer) 307 is stacked by plasma CVD.
[0066]
Fifth, a second metal layer is laminated. As the second metal layer, Cr, Al, Mo, Ti, an Al—Nd alloy, and a laminated structure thereof are formed by a sputtering method.
[0067]
Sixth, a source / drain electrode 309 of the transfer TFT and a lower electrode of the radiation signal conversion element are formed by resist work.
[0068]
Seventh, a second gate insulating film 401, a second intrinsic a-Si film 402, and a second ohmic contact layer (n + layer) 403 are sequentially stacked by a plasma CVD method.
[0069]
Eighth, a contact hole (connection hole) 406 is formed.
[0070]
Ninth, a third metal layer is laminated. As the third metal layer, Cr, Al, Mo, Ti, an Al—Nd alloy, and a laminated structure thereof are formed by a sputtering method.
[0071]
Tenth, the bias wiring 308 of the photoelectric conversion element is formed by resist work.
[0072]
Eleventh, the transparent electrode layer 404 is laminated. Transparent electrode layers include ITO (Indium Tin Oxide), ZnO, and tin oxide (SnO). 2 ) Etc. are used.
[0073]
Twelfth, the transparent electrode layer and the second ohmic contact layer are etched.
[0074]
Thereafter, the phosphor is bonded with an organic resin or the like. Thus, the radiation detection apparatus of the present invention is manufactured.
[0075]
Regarding the storage capacitor, it can be formed by the same process as the TFT, and for example, a capacitor between the gate electrode and the source electrode of the TFT can be used.
[0076]
Such a configuration is preferable because there are few restrictions due to the relationship with the sensor element, so that the degree of freedom in designing the TFT is improved and the aperture ratio is improved as the sensor element.
[0077]
(Fifth embodiment)
FIG. 12 shows an application example of the radiation detection apparatus according to the present invention to an X-ray detection system.
[0078]
X-rays 6060 generated by the X-ray tube 6050 pass through the chest 6062 of the patient or subject 6061 and enter a radiation detection apparatus (image sensor) 6040. This incident X-ray includes information inside the body of the patient 6061. The phosphor emits light in response to the incidence of X-rays, and this is photoelectrically converted to obtain an electrical signal. This signal is digitally converted, image processed by an image processor 6070, and can be observed on a display 6080 in a control room.
[0079]
Further, this image information can be transferred to a remote place by a transmission means such as a telephone line 6090, and can be displayed on a display 6081 such as a doctor room in another place or stored in a storage means such as an optical disk. It is also possible to do. It can also be recorded on the film 6110 by the film processor 6100.
[0080]
In the above embodiments, the X-ray imaging system has been described as an example, but the same applies to an apparatus configuration that converts radiation such as α, β, and γ rays into light and photoelectrically converts the light.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the charge of the capacitor can be read out during photoelectric conversion by the photoelectric conversion unit, and high-speed operation is possible. Further, it is possible to reset the capacitance by the reset TFT, the capacitance can be made constant before accumulation, and variations in pixel output can be reduced.
[0082]
In addition, it is possible to form a capacitor for storing the charge converted by the photoelectric conversion unit, a transfer TFT for reading the charge stored in the capacitor, and a reset TFT for resetting the capacitor after reading in the same layer, thereby simplifying the configuration. Can be
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic equivalent circuit diagram of a part of a radiation detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of one pixel in FIG.
FIG. 3 is a schematic plan view for one pixel of the radiation detection apparatus.
4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 5 is a schematic equivalent circuit diagram of a part of the radiation detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic equivalent circuit diagram of a part of the radiation detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
7 is an enlarged view of one pixel in FIG. 5;
FIG. 8 is a schematic plan view for one pixel of the radiation detection apparatus.
9 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
FIG. 10 is a schematic plan view for one pixel of a radiation detection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a TFT of the radiation detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an X-ray detection system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic plan view of one pixel for a conventional radiation detection apparatus.
14 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
15 is an equivalent circuit diagram of FIGS. 13 and 14. FIG.
[Explanation of symbols]
101 glass substrate
102 Gate wiring (AL, Cr, etc.)
102 'Lower electrode (AL, Cr, etc.)
102 "gate electrode (AL, Cr, etc.)
103 Gate insulating film (SiN, SiO 2 etc)
104 Semiconductor layer (a-Si: H, polysilicon, etc.)
105 Ohmic contact layer (n + Layer, a-Si, μc-si, etc.)
103-105 three-layer CVD film
106 Drain electrode (AL, Cr, etc.)
107 Thin film transistor (TFT1) section
108 Photoelectric converter
109 Source electrode (AL, Cr, etc.)
110 Drive wiring (AL, Cr, etc.)
111 X-ray incidence direction
112 Protective layer
113 signal line
114 phosphor
115 Protective layer (PET etc.)
116 capacity C2
117 Thin film transistor (TFT2) section
118 GND line
201 Thin film transistor (TFT3) section
202 Protective layer
203 Contact hole
204 Source wiring part (AL, Cr, etc.)

Claims (2)

放射線を光に変換する蛍光体と、基板と、前記基板上に配置された前記蛍光体で変換された光を電気信号に変換するMIS型構成の光電変換素子を有する複数の画素と、を有する放射線検出装置であって、
前記複数の画素の各々は、前記光電変換素子で変換された電気信号を転送するための第1の薄膜トランジスタと、前記第1の薄膜トランジスタで転送された電気信号を蓄積する容量と、前記容量に蓄積された電気信号を信号線に読み出す第2の薄膜トランジスタと、前記容量をリセットする第3の薄膜トランジスタと、を有し、
前記第1の薄膜トランジスタのゲート電極は同一の列に共通に接続され、且つ、複数の行にまたがって共通に接続され、
前記第3の薄膜トランジスタのゲート電極は同一の列に共通に接続され、且つ、複数の行にまたがって共通に接続され、
前記光電変換素子が前記蛍光体からの光を光電変換している期間に、前記容量から前記信号線への前記電気信号の読み出しと、前記容量のリフレッシュ動作と前記信号線の電荷リセットを行い、
前記光電変換素子及び前記容量はそれぞれ、下部電極、絶縁膜、半導体層、及びオーミック層が順に形成されており、
前記第1の薄膜トランジスタ、前記第2の薄膜トランジスタ、及び前記第3の薄膜トランジスタはそれぞれ、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、及びオーミック層が順に形成されており、
前記光電変換素子の下部電極と、前記容量の下部電極と、前記第1の薄膜トランジスタのゲート電極と、前記第2の薄膜トランジスタのゲート電極と、前記第3の薄膜トランジスタのゲート電極とは同一層に形成され、
前記光電変換素子の絶縁膜と、前記容量の絶縁膜と、前記第1の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜と、前記第2の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜と、前記第3の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜とは同一層に形成され、
前記光電変換素子の半導体層と、前記容量の半導体層と、前記第1の薄膜トランジスタの半導体層と、前記第2の薄膜トランジスタの半導体層と、前記第3の薄膜トランジスタの半導体層とは同一層に形成され、
前記光電変換素子のオーミック層と、前記容量のオーミック層と、前記第1の薄膜トランジスタのオーミック層と、前記第2の薄膜トランジスタのオーミック層と、前記第3の薄膜トランジスタのオーミック層とは同一層に形成されている
ことを特徴とする放射線検出装置。
A phosphor that converts radiation into light; a substrate; and a plurality of pixels having a photoelectric conversion element having a MIS configuration that converts light converted by the phosphor disposed on the substrate into an electrical signal. A radiation detection device comprising:
Each of the plurality of pixels includes a first thin film transistor for transferring an electric signal converted by the photoelectric conversion element, a capacitor for storing the electric signal transferred by the first thin film transistor, and an accumulation in the capacitor. A second thin film transistor that reads the electrical signal that has been read out to a signal line, and a third thin film transistor that resets the capacitance,
The gate electrodes of the first thin film transistors are commonly connected to the same column and commonly connected to a plurality of rows,
The gate electrodes of the third thin film transistors are commonly connected to the same column and commonly connected to a plurality of rows,
During a period in which the photoelectric conversion element is photoelectrically converted light from the phosphor, and the reading of the electrical signal from the capacitor to the signal line, the line physician charge resetting the refresh operation and the signal line of the capacitor ,
Each of the photoelectric conversion element and the capacitor has a lower electrode, an insulating film, a semiconductor layer, and an ohmic layer formed in order,
Each of the first thin film transistor, the second thin film transistor, and the third thin film transistor has a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor layer, and an ohmic layer formed in order,
The lower electrode of the photoelectric conversion element, the lower electrode of the capacitor, the gate electrode of the first thin film transistor, the gate electrode of the second thin film transistor, and the gate electrode of the third thin film transistor are formed in the same layer. And
The insulating film of the photoelectric conversion element, the insulating film of the capacitor, the gate insulating film of the first thin film transistor, the gate insulating film of the second thin film transistor, and the gate insulating film of the third thin film transistor are the same. Formed in one layer,
The semiconductor layer of the photoelectric conversion element, the semiconductor layer of the capacitor, the semiconductor layer of the first thin film transistor, the semiconductor layer of the second thin film transistor, and the semiconductor layer of the third thin film transistor are formed in the same layer. And
The ohmic layer of the photoelectric conversion element, the ohmic layer of the capacitor, the ohmic layer of the first thin film transistor, the ohmic layer of the second thin film transistor, and the ohmic layer of the third thin film transistor are formed in the same layer. A radiation detection apparatus characterized by being provided .
前記第1の薄膜トランジスタと前記第2の薄膜トランジスタとの間に配置された前記容量の一方の電極に、前記第3の薄膜トランジスタが接続されていることを特徴とする請求項1に記載の放射線検出装置。  2. The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the third thin film transistor is connected to one electrode of the capacitor disposed between the first thin film transistor and the second thin film transistor. .
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