JPH05130510A - Image sensor - Google Patents

Image sensor

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Publication number
JPH05130510A
JPH05130510A JP3288565A JP28856591A JPH05130510A JP H05130510 A JPH05130510 A JP H05130510A JP 3288565 A JP3288565 A JP 3288565A JP 28856591 A JP28856591 A JP 28856591A JP H05130510 A JPH05130510 A JP H05130510A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phototransistor
image sensor
amorphous material
electrode
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP3288565A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihisa Kusuda
幸久 楠田
Tomonori Yamaoka
智則 山岡
Takashi Tagami
高志 田上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP3288565A priority Critical patent/JPH05130510A/en
Publication of JPH05130510A publication Critical patent/JPH05130510A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase an photoelectric current and to reduce the influence of a noise in a driving circuit, etc., by using a phototransistor as a photo sensor. CONSTITUTION:A gate electrode 2 is formed on a glass substrate 1, and amorphous material Si3N4-3 and amorphous material Si-4 are filmed on the electrode, and Cr film is formed on the film. A source electrode 5 and a drain electrode 6 are formed by patterning the Cr film. thence, a TFT element B is formed on the substrate 1 by patterning amorphous material Si. Thence, H-type amorphous material Si-7 is filmed, and P-type amorphous material Si-8 and N-type amorphous material Si-9 are filmed sequentially on the Si-7. Also, non-doped amorphous material Si can be interposed among the layers of Si-7, Si-8, and Si-9. Transparent conductive film 10 is patterned by generating on such NPN structure, and furthermore, the phototransistor A is formed on the electrode 5 by patternizing the NPN structure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、同一基板上に集積して
作成でき、1次元もしくは2次元の画像情報を検知する
ことが可能なイメージセンサに関し、特にX線を可視光
に変換するシンチレータと組み合わせてX線画像を検知
するのに適したイメージセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor capable of being integrated on the same substrate and capable of detecting one-dimensional or two-dimensional image information, and more particularly to a scintillator for converting X-rays into visible light. And an image sensor suitable for detecting an X-ray image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、ガラス基板等の大面積基板上
に非晶質シリコンを原材料としてホトダイオードアレイ
を形成したイメージセンサが知られている。このホトダ
イオードアレイを用いたイメージセンサは長さ30cm
程度のガラス基板上に100〜200μmピッチで非晶
質シリコンホトダイオードを一列に並べたもので、各ホ
トダイオードの光電荷を外部の駆動回路から出力させる
ように構成されていて、ファクシミリ装置の原稿読み取
り用に実用化されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an image sensor in which a photodiode array is formed on a large area substrate such as a glass substrate using amorphous silicon as a raw material. The image sensor using this photodiode array is 30 cm long.
Amorphous silicon photodiodes are arranged in a line at a pitch of 100 to 200 μm on a glass substrate of a certain size, and are configured so that the photocharge of each photodiode is output from an external drive circuit. Has been put into practical use.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなイメージセンサは感度が必ずしも充分ではなかっ
た。特に非晶質シリコンによるホトダイオードアレイの
上にX線を可視光に変換するシンチレータを設け、X線
画像を検知するように構成したX線イメージセンサは微
弱な光を検知する必要があり、イメージセンサの感度の
向上が重要な課題である。特に医療用分野で人体のX線
像を得る場合には、人体に対するX線被爆量を低減する
ためには、イメージセンサの感度を更に高くする必要が
あった。
However, the sensitivity of such an image sensor is not always sufficient. In particular, an X-ray image sensor configured to detect an X-ray image by providing a scintillator for converting X-rays into visible light on a photodiode array made of amorphous silicon needs to detect weak light. Improving the sensitivity of is an important issue. In particular, when obtaining an X-ray image of a human body in the medical field, it is necessary to further increase the sensitivity of the image sensor in order to reduce the amount of X-ray exposure to the human body.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するためになされたものであって、本発明は多数のホト
センサを同一基板上に1次元もしくは2次元方向に多数
配列したイメージセンサにおいて、該ホトセンサがホト
トランジスタからなることを特徴とするイメージセンサ
である。この該のホトトランジスタは、通常非晶質半導
体材料を用いることが好ましい。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the present invention is an image sensor in which a large number of photosensors are arranged in a one-dimensional or two-dimensional direction on the same substrate. The image sensor is characterized in that the photosensor comprises a phototransistor. It is usually preferable to use an amorphous semiconductor material for the phototransistor.

【0005】また、本発明は、該ホトトランジスタに隣
接して該基板上に設けられ、且つ該ホトトランジスタに
接続された光電荷の読み出し用スイッチ素子を各ホトト
ランジスタ毎に設けることができる。
Further, according to the present invention, a switch element for reading out photocharges, which is provided on the substrate adjacent to the phototransistor and is connected to the phototransistor, can be provided for each phototransistor.

【0006】更にまた、本発明は該イメージセンサとX
線を可視光に変換するシンチレータとを組合せてX線画
像を検知するようにすることができる。この場合、該ホ
トトランジスタを非晶質材料で作ることにより、シンチ
レータからの光を効率よく光電変換がなされる。
Furthermore, the present invention relates to the image sensor and X
X-ray images can be detected in combination with a scintillator that converts rays into visible light. In this case, the phototransistor can be efficiently photoelectrically converted by forming the phototransistor with an amorphous material.

【0007】[0007]

【作用】本発明はホトセンサにホトトランジスタを用い
るものであるから、ホトトランジスタに生じた光電荷を
増幅することができるので、光電流が大きくなり、該ホ
トトランジスタに連なる駆動回路等のノイズの影響を小
さくできる。
In the present invention, since the phototransistor is used in the photosensor, the photocharge generated in the phototransistor can be amplified, so that the photocurrent becomes large and the influence of noise in the drive circuit connected to the phototransistor is increased. Can be made smaller.

【0008】[0008]

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0009】図1は本発明のイメージセンサの1画素を
示す断面図を示し、ホトダイオードとトランジスタとが
融合したホトトランジスタと、それに連なるスイッチ素
子である、TFT(薄膜トランジスタ)素子とを示す。
このようなホトトランジスタと、TFT素子とをガラス
基板1上の2次元方向に多数形成する方法について説明
する。
FIG. 1 is a sectional view showing one pixel of the image sensor of the present invention, showing a phototransistor in which a photodiode and a transistor are integrated, and a TFT (thin film transistor) element which is a switch element connected to the photodiode.
A method of forming a large number of such phototransistors and TFT elements in the two-dimensional direction on the glass substrate 1 will be described.

【0010】まず、ガラス基板1上にTFTBのCrの
ゲート電極2を形成する。その上にプラズマCVD法に
より非晶質Si3 N4 3、非晶質Si4を成膜し、その
上にCrの膜を形成する。このCr膜をパターンニング
することでTFTBのソース電極5とドレイン電極6を
形成する。その後非晶質Siをパターンニングすること
によりスイッチ素子のTFT素子Bがガラス基板1上に
形成される。
First, the Cr gate electrode 2 of the TFT B is formed on the glass substrate 1. Amorphous Si3 N4 3 and amorphous Si4 are formed thereon by a plasma CVD method, and a Cr film is formed thereon. The source electrode 5 and the drain electrode 6 of the TFTB are formed by patterning this Cr film. Thereafter, by patterning the amorphous Si, the TFT element B as a switch element is formed on the glass substrate 1.

【0011】次にN型非晶質Si7をプラズマCVD法
により成膜し、そのうえP型非晶質Si8とN型非晶質
Si9を順次成膜する。このSi7,P型非晶質Si
8,N型非晶質Si9の層の間にノンドウプ非晶質Si
を介在させてもよい。このNPN構造の上に透明導電膜
10をスパッタ法により作成してパターンニングする。
その後NPN構造をパターンニングしてTFTBのソー
ス電極5上にホトトランジスタAが形成される。
Next, N-type amorphous Si7 is formed by plasma CVD method, and then P-type amorphous Si8 and N-type amorphous Si9 are sequentially formed. This Si7, P-type amorphous Si
8, non-doped amorphous Si between N-type amorphous Si9 layers
May be interposed. The transparent conductive film 10 is formed on the NPN structure by a sputtering method and patterned.
After that, the NPN structure is patterned to form the phototransistor A on the source electrode 5 of the TFTB.

【0012】更に、ポリイミド等の絶縁保護膜11を形
成し、透明導電膜10との接続用コンタクトホール13
を形成した後、アルミニウム等の電極12を蒸着しパタ
ーンニングする。
Further, an insulating protective film 11 made of polyimide or the like is formed and a contact hole 13 for connection with the transparent conductive film 10 is formed.
After forming, the electrode 12 such as aluminum is vapor-deposited and patterned.

【0013】図2に図1の等価回路を示す。ホトトラン
ジスタAはホトダイオードCとトランジスタDとで示さ
れる。画像光LがホトダイオードCに入射し、光電変換
されて光電荷が生じる。この電荷がトランジスタDのベ
ースに光電流となり、この光電流はトランジスタDによ
り電流増幅され、そのエミッタから取り出される。この
増幅光電流は同一画素内に設けられたTFTのソース電
極5に流れ、ソース電極5に付随するキャパシタンス中
に蓄電される。この状態で、ゲート電極2に電圧が印加
されるとTFTがON状態となりドレイン電極側に画像
信号を取り出すことができる。
FIG. 2 shows an equivalent circuit of FIG. Phototransistor A is represented by photodiode C and transistor D. The image light L enters the photodiode C and is photoelectrically converted to generate photocharge. This charge becomes a photocurrent at the base of the transistor D, and this photocurrent is current-amplified by the transistor D and taken out from its emitter. This amplified photocurrent flows to the source electrode 5 of the TFT provided in the same pixel and is stored in the capacitance associated with the source electrode 5. When a voltage is applied to the gate electrode 2 in this state, the TFT is turned on and an image signal can be taken out to the drain electrode side.

【0014】図3に画素を2次元に配列した等価回路を
示す。M行N列のセンサを示している。G1 〜GM は各
行をアドレスするゲートラインであり、G1 に電圧が印
加されるとG1 に接続された全ての画素のTFTがON
し、各TFTのドレインに接続されたドレインラインD
1 〜DN に各画素の光出力が取り出される。G1 ライン
での読みだしが終了すると次はG2 というように順次ゲ
ートラインに電圧を印加していき、画像情報を読み出
す。このようにして2次元画像を得ることができる。
FIG. 3 shows an equivalent circuit in which pixels are arranged two-dimensionally. A sensor with M rows and N columns is shown. G 1 ~G M is a gate line which addresses each row, TFT is ON for all the pixels voltage G 1 is connected to the applied G 1
And the drain line D connected to the drain of each TFT
The light output of each pixel is taken out from 1 to DN . When the reading on the G 1 line is completed, the voltage is sequentially applied to the gate line, such as G 2 , to read the image information. In this way, a two-dimensional image can be obtained.

【0015】図4にシンチレータと組み合わせたX線画
像を検出するX線イメージセンサを形成した例を示す。
図4では詳細は省略したが、図1に示したと同様のイメ
ージセンサE上にCsIを主構成要素とするシンチレー
タFを設けている。シンチレータFの上部より入射した
X線画像はシンチレータにより可視光に変換され、イメ
ージセンサEに到達し、X線画像を電気信号の画像情報
として読み出すことができる。
FIG. 4 shows an example of forming an X-ray image sensor for detecting an X-ray image combined with a scintillator.
Although details are omitted in FIG. 4, a scintillator F having CsI as a main constituent element is provided on the image sensor E similar to that shown in FIG. The X-ray image incident from the upper portion of the scintillator F is converted into visible light by the scintillator, reaches the image sensor E, and the X-ray image can be read out as image information of an electric signal.

【0016】以上、本発明の実施例においてはホトトラ
ンジスタに非晶質半導体材料としてシリコン(Si)を
例示したが、本発明はこれに限定されることなく、例え
ばCdTe等の化合物半導体材料をも用いることができ
る。
Although silicon (Si) is exemplified as the amorphous semiconductor material in the phototransistor in the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to this, and a compound semiconductor material such as CdTe may also be used. Can be used.

【0017】またここでシンチレータとしてCsIを例
示したが、これに限定されず例えばCaWO4 ,Gd2
2 S,ZnS,BaSO4 ,BaFCl,Y2
2 S,LaOBr等を主成分とするシンチレータを用い
ても良い。
Although CsI has been exemplified as the scintillator here, the scintillator is not limited to this and, for example, CaWO 4 , Gd 2
O 2 S, ZnS, BaSO 4 , BaFCl, Y 2 O
A scintillator containing 2 S, LaOBr or the like as a main component may be used.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明はホトセンサがホトトランジスタ
からなるイメージセンサであるから、光電変換された電
流は直ちに増幅されるので、TFTのスイッチノイズや
ドレインラインに寄生して存在する容量による熱雑音に
比べてその出力が大であるため、イメージセンサのS/
N比を向上でき、感度を向上できる。
According to the present invention, since the photosensor is an image sensor composed of a phototransistor, the photoelectrically converted current is immediately amplified. Therefore, the switch noise of the TFT and the thermal noise due to the capacitance existing parasitic on the drain line occur. The output of the image sensor is larger than that of the image sensor.
The N ratio can be improved and the sensitivity can be improved.

【0019】特にシンチレータと組み合わせ医療用のX
線イメージセンサを形成した場合、人体に対するX線被
爆量を低減でき、副作用のないX線診断に威力を発揮す
ることができる。
X for medical use in combination with a scintillator
When the X-ray image sensor is formed, the amount of X-ray exposure to the human body can be reduced, and the power can be exerted in X-ray diagnosis without side effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示す部分断面構造概略図FIG. 1 is a schematic view of a partial cross-sectional structure showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の等価回路2 is an equivalent circuit of FIG.

【図3】本発明の2次元イメージセンサの等価回路FIG. 3 is an equivalent circuit of the two-dimensional image sensor of the present invention.

【図4】本発明に係るX線イメージセンサの部分断面構
造概略図
FIG. 4 is a schematic diagram of a partial cross-sectional structure of an X-ray image sensor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A ホトトランジスタ B TFT 1 ガラス基板 2 ゲート電極 3 非晶質SiN4 4 非晶質Si 5 ソース電極 6 ドレイン電極 7 N型非晶質Si 8 P型非晶質Si 9 N型非晶質Si 10 透明導電膜 11 絶縁保護膜 12 電極A Phototransistor B TFT 1 Glass substrate 2 Gate electrode 3 Amorphous SiN 4 4 Amorphous Si 5 Source electrode 6 Drain electrode 7 N-type amorphous Si 8 P-type amorphous Si 9 N-type amorphous Si 10 Transparent conductive film 11 Insulation protection film 12 Electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G21K 4/00 Z 8805−2G H01L 27/146 31/10 H04N 5/32 8838−5C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI Technical display location G21K 4/00 Z 8805-2G H01L 27/146 31/10 H04N 5/32 8838-5C

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ホトセンサを同一基板上に1次元もしく
は2次元方向に多数配列したイメージセンサにおいて、
該ホトセンサがホトトランジスタからなることを特徴と
するイメージセンサ。
1. An image sensor in which a plurality of photosensors are arrayed in a one-dimensional or two-dimensional direction on the same substrate,
An image sensor, wherein the photosensor comprises a phototransistor.
【請求項2】 該ホトトランジスタが非晶質半導体材料
からなる請求項1に記載のイメージセンサ
2. The image sensor according to claim 1, wherein the phototransistor is made of an amorphous semiconductor material.
【請求項3】 該ホトトランジスタに隣接して該基板上
に設けられ、且つ該ホトトランジスタに接続された光電
荷の読み出し用スイッチ素子を各ホトトランジスタ毎に
設けた請求項1又は請求項2に記載のイメージセンサ。
3. The photo-charge reading switch element, which is provided on the substrate adjacent to the phototransistor and is connected to the phototransistor, is provided for each phototransistor. Image sensor described.
【請求項4】 X線を可視光に変換するシンチレータと
組合せてX線画像を検知するようにした請求項1乃至請
求項3のいずれかに記載のイメージセンサ。
4. The image sensor according to claim 1, wherein an X-ray image is detected in combination with a scintillator that converts X-rays into visible light.
JP3288565A 1991-11-05 1991-11-05 Image sensor Pending JPH05130510A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0922943A2 (en) * 1997-11-28 1999-06-16 Canon Kabushiki Kaisha Radiation detecting device and radiation detecting method
JP2008141198A (en) * 2001-02-28 2008-06-19 Avago Technologies General Ip (Singapore) Private Ltd Open base photo-transistor array by amorphous semiconductor

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