JPH11274444A - Ｘ線撮像装置 - Google Patents
Ｘ線撮像装置Info
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- JPH11274444A JPH11274444A JP10070804A JP7080498A JPH11274444A JP H11274444 A JPH11274444 A JP H11274444A JP 10070804 A JP10070804 A JP 10070804A JP 7080498 A JP7080498 A JP 7080498A JP H11274444 A JPH11274444 A JP H11274444A
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- ray
- tft
- film
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- film transistor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴＦＴのリーク電流を抑制することにより、
Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミックレンジを確保
する。 【解決手段】 複数配列された画素からなる検出部に入
射したＸ線を電荷に変換するＸ線電荷変換膜２と、各画
素に対応して設けられＸ線電荷変換膜２で変換された電
荷を蓄積する蓄積容量３と、蓄積容量３に対応して設け
られ蓄積容量３に蓄積された電荷を読み出すａ−Ｓｉ薄
膜トランジスタ１とを有し、薄膜トランジスタ１のソー
ス領域、ドレイン領域又はチャネル形成領域の少なくと
も一つの領域の半導体は所定の不純物を含有しており、
この所定の不純物が含有されていないときに比べてバン
ドギャップが広くなっている。
Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミックレンジを確保
する。 【解決手段】 複数配列された画素からなる検出部に入
射したＸ線を電荷に変換するＸ線電荷変換膜２と、各画
素に対応して設けられＸ線電荷変換膜２で変換された電
荷を蓄積する蓄積容量３と、蓄積容量３に対応して設け
られ蓄積容量３に蓄積された電荷を読み出すａ−Ｓｉ薄
膜トランジスタ１とを有し、薄膜トランジスタ１のソー
ス領域、ドレイン領域又はチャネル形成領域の少なくと
も一つの領域の半導体は所定の不純物を含有しており、
この所定の不純物が含有されていないときに比べてバン
ドギャップが広くなっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療用Ｘ線診断装
置等に用いるＸ線撮像装置に関する。
置等に用いるＸ線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、医療分野においては、治療を迅速
的確に行うために、患者の医療データをデータべース化
する方向に進んでいる。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、Ｘ線撮影画像のディジ
タル化が望まれている。
的確に行うために、患者の医療データをデータべース化
する方向に進んでいる。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、Ｘ線撮影画像のディジ
タル化が望まれている。
【０００３】医療用Ｘ線診断装置では、従来銀塩フィル
ムを使用して撮影してきたが、これをディジタル化する
ためには撮影したフィルムを現像した後、再度スキャナ
等で走査する必要があり、手間と時間がかかっていた。
最近は１インチ程度のＣＣＤカメラを使用し、直接画像
をディジタル化する方式が実現されている。しかし、例
えば肺の撮影をする場合、４０cm×４０cm程度の領域を
撮影するため、光を集光するための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。
ムを使用して撮影してきたが、これをディジタル化する
ためには撮影したフィルムを現像した後、再度スキャナ
等で走査する必要があり、手間と時間がかかっていた。
最近は１インチ程度のＣＣＤカメラを使用し、直接画像
をディジタル化する方式が実現されている。しかし、例
えば肺の撮影をする場合、４０cm×４０cm程度の領域を
撮影するため、光を集光するための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。
【０００４】これらの間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線撮像装置（以下、Ｘ線平面検出器とする）
が提案されている（例えばＵＳＰ４６８９４８７）。こ
のＸ線平面検出器の構成を図１０を用いて以下説明をす
る。
ＳｉＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）
を用いたＸ線撮像装置（以下、Ｘ線平面検出器とする）
が提案されている（例えばＵＳＰ４６８９４８７）。こ
のＸ線平面検出器の構成を図１０を用いて以下説明をす
る。
【０００５】図１０において、画素ｅｉ，ｊ（ｉ＝１〜
２０００、ｊ＝１〜２０００）は、ａ−ＳｉＴＦＴ１０
１、光電変換膜１０２及び画素容量１０３で構成され、
これらの画素が横２０００×縦２０００個のアレイ状
（以下ＴＦＴアレイと呼ぶ）に配置されている。光電変
換膜１０２には、電源１０４によりバイアス電圧が印加
される。ａ−ＳｉＴＦＴ１０１は、信号線１０６と走査
線１０５に接続されており、走査線駆動回路（シフトレ
ジスタ）１０７によってオン・オフが制御される。信号
線１０６の終端は信号検出用の増幅器１０８に接続され
ている。
２０００、ｊ＝１〜２０００）は、ａ−ＳｉＴＦＴ１０
１、光電変換膜１０２及び画素容量１０３で構成され、
これらの画素が横２０００×縦２０００個のアレイ状
（以下ＴＦＴアレイと呼ぶ）に配置されている。光電変
換膜１０２には、電源１０４によりバイアス電圧が印加
される。ａ−ＳｉＴＦＴ１０１は、信号線１０６と走査
線１０５に接続されており、走査線駆動回路（シフトレ
ジスタ）１０７によってオン・オフが制御される。信号
線１０６の終端は信号検出用の増幅器１０８に接続され
ている。
【０００６】光が入射すると光電変換膜１０２に電流が
流れ、画素容量１０３に電荷が蓄積される。走査線駆動
回路１０７で走査線を駆動して一つの走査線に接続して
いる全てのａ−ＳｉＴＦＴ１０１をオンにすると、蓄積
された電荷は信号線１０５を通って増幅器１０８側に転
送される。画素に入射する光の量によって電荷量が異な
り、増幅器１０８の出力振幅は変化する。
流れ、画素容量１０３に電荷が蓄積される。走査線駆動
回路１０７で走査線を駆動して一つの走査線に接続して
いる全てのａ−ＳｉＴＦＴ１０１をオンにすると、蓄積
された電荷は信号線１０５を通って増幅器１０８側に転
送される。画素に入射する光の量によって電荷量が異な
り、増幅器１０８の出力振幅は変化する。
【０００７】図１０に示す方式は、増幅器１０８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
ことができる。ａ−ＳｉＴＦＴを用いたＸ線平面検出器
には、入射したＸ線を蛍光体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間接変換方
式のＸ線平面検出器の他、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。直
接変換方式のＸ線平面検出器と間接変換方式のＸ線平面
検出器とでは、電荷変換膜に印加するバイアスの大きさ
とかけ方が異なったものとなっている。
信号をＡ／Ｄ変換することで直接ディジタル画像にする
ことができる。ａ−ＳｉＴＦＴを用いたＸ線平面検出器
には、入射したＸ線を蛍光体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間接変換方
式のＸ線平面検出器の他、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。直
接変換方式のＸ線平面検出器と間接変換方式のＸ線平面
検出器とでは、電荷変換膜に印加するバイアスの大きさ
とかけ方が異なったものとなっている。
【０００８】間接変換方式の場合は、光電変換膜のみに
数Ｖの負のバイアスかけ、光が光電変換膜に入ってくる
と、各画素では光電変換膜と並列に設けている画素容量
（Ｃｓｔ）と光電変換膜自身の容量（Ｃｓｉ）に電荷が
貯まる。この場合、Ｃｓｔにかかる電圧は、最大でも光
電変換膜に印加しているバイアス電圧の数Ｖである。
数Ｖの負のバイアスかけ、光が光電変換膜に入ってくる
と、各画素では光電変換膜と並列に設けている画素容量
（Ｃｓｔ）と光電変換膜自身の容量（Ｃｓｉ）に電荷が
貯まる。この場合、Ｃｓｔにかかる電圧は、最大でも光
電変換膜に印加しているバイアス電圧の数Ｖである。
【０００９】これに対して、直接変換方式では、Ｘ線電
荷変換膜とＣｓｔが直列につながっており、それらに対
して数ｋＶの高バイアスを印加する。画素にＸ線が入射
するとＸ線電荷変換膜で発生した電荷がＣｓｔに蓄積さ
れるが、入射するＸ線量が過大な場合はＣｓｔに蓄積さ
れる電荷が増大して最大数ｋＶの電圧がＣｓｔにかか
り、画素のスイッチとして設けているＴＦＴやＣｓｔの
絶縁を破壊してしまう恐れがある。そのため、直接変換
方式では、ＴＦＴやＣｓｔに過大な電圧がかからないよ
うにするため、画素に過大にＸ線が入ってきた場合に、
必要な分だけ発生した電荷をＣｓｔに蓄積し、残りの電
荷は各画素に設けたａ−ＳｉＴＦＴからなる保護回路を
通して画素外へ放出するようにしている。
荷変換膜とＣｓｔが直列につながっており、それらに対
して数ｋＶの高バイアスを印加する。画素にＸ線が入射
するとＸ線電荷変換膜で発生した電荷がＣｓｔに蓄積さ
れるが、入射するＸ線量が過大な場合はＣｓｔに蓄積さ
れる電荷が増大して最大数ｋＶの電圧がＣｓｔにかか
り、画素のスイッチとして設けているＴＦＴやＣｓｔの
絶縁を破壊してしまう恐れがある。そのため、直接変換
方式では、ＴＦＴやＣｓｔに過大な電圧がかからないよ
うにするため、画素に過大にＸ線が入ってきた場合に、
必要な分だけ発生した電荷をＣｓｔに蓄積し、残りの電
荷は各画素に設けたａ−ＳｉＴＦＴからなる保護回路を
通して画素外へ放出するようにしている。
【００１０】前述の直接変換方式のＸ線撮像装置を用い
る場合、十分なＸ線強度で撮像を行えばダイナミックレ
ンジを大きくとることは可能であるが、患者等を撮影す
る場合には人体への悪影響を抑制するために、Ｘ線強度
はなるべく弱くすることが望ましい。ところが、Ｘ線強
度を弱くすると、大きなダイナミックレンジを確保する
ことが難しくなり、微弱な信号を検出することが困難に
なる。Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミックレンジ
を確保するためには、ノイズの原因となるスイッチング
用及び保護用のａ−ＳｉＴＦＴのリーク電流（オフ電
流）を抑制することが望ましいが、従来のＸ線撮像装置
に用いられているａ−ＳｉＴＦＴでは、このような点に
ついて何ら対策が施されていなかった。
る場合、十分なＸ線強度で撮像を行えばダイナミックレ
ンジを大きくとることは可能であるが、患者等を撮影す
る場合には人体への悪影響を抑制するために、Ｘ線強度
はなるべく弱くすることが望ましい。ところが、Ｘ線強
度を弱くすると、大きなダイナミックレンジを確保する
ことが難しくなり、微弱な信号を検出することが困難に
なる。Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミックレンジ
を確保するためには、ノイズの原因となるスイッチング
用及び保護用のａ−ＳｉＴＦＴのリーク電流（オフ電
流）を抑制することが望ましいが、従来のＸ線撮像装置
に用いられているａ−ＳｉＴＦＴでは、このような点に
ついて何ら対策が施されていなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の直
接変換方式のＸ線撮像装置では、Ｘ線強度を弱くすると
ａ−ＳｉＴＦＴのリーク電流が無視できなくなり、その
ためにダイナミックレンジが狭まり、十分な撮像結果を
得ることが困難であった。
接変換方式のＸ線撮像装置では、Ｘ線強度を弱くすると
ａ−ＳｉＴＦＴのリーク電流が無視できなくなり、その
ためにダイナミックレンジが狭まり、十分な撮像結果を
得ることが困難であった。
【００１２】本発明は上記従来の課題に対してなされた
ものであり、ＴＦＴのリーク電流を抑制することによ
り、Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミックレンジを
確保することが可能なＸ線撮像装置を提供することを目
的としている。
ものであり、ＴＦＴのリーク電流を抑制することによ
り、Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミックレンジを
確保することが可能なＸ線撮像装置を提供することを目
的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＸ線撮像装
置は、複数配列された画素からなる検出部に入射したＸ
線を電荷に変換する変換手段と、各画素に対応して設け
られ前記変換手段で変換された電荷を蓄積する蓄積手段
と、この蓄積手段に対応して設けられこの蓄積手段に蓄
積された電荷を読み出す薄膜トランジスタからなる読み
出し手段とを有し、前記薄膜トランジスタのソース領
域、ドレイン領域又はチャネル形成領域の少なくとも一
つの領域の半導体は所定の不純物を含有しており該所定
の不純物が含有されていないときに比べてバンドギャッ
プが広いものであることを特徴とする。
置は、複数配列された画素からなる検出部に入射したＸ
線を電荷に変換する変換手段と、各画素に対応して設け
られ前記変換手段で変換された電荷を蓄積する蓄積手段
と、この蓄積手段に対応して設けられこの蓄積手段に蓄
積された電荷を読み出す薄膜トランジスタからなる読み
出し手段とを有し、前記薄膜トランジスタのソース領
域、ドレイン領域又はチャネル形成領域の少なくとも一
つの領域の半導体は所定の不純物を含有しており該所定
の不純物が含有されていないときに比べてバンドギャッ
プが広いものであることを特徴とする。
【００１４】本発明によれば、薄膜トランジスタのソー
ス領域、ドレイン領域又はチャネル形成領域の少なくと
も一つの領域の半導体にバンドギャップを広くする不純
物が含有されていることにより、薄膜トランジスタのリ
ーク電流（オフ電流）を低減することができ、蓄積手段
に蓄積されている電荷のリークを低減することができ
る。したがって、Ｘ線強度を弱くする必要のある医療用
のＸ線撮像装置（特に直接変換方式のＸ線撮像装置）に
用いた場合、Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミック
レンジを確保することができ、的確な診断を行うことが
可能となる。
ス領域、ドレイン領域又はチャネル形成領域の少なくと
も一つの領域の半導体にバンドギャップを広くする不純
物が含有されていることにより、薄膜トランジスタのリ
ーク電流（オフ電流）を低減することができ、蓄積手段
に蓄積されている電荷のリークを低減することができ
る。したがって、Ｘ線強度を弱くする必要のある医療用
のＸ線撮像装置（特に直接変換方式のＸ線撮像装置）に
用いた場合、Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミック
レンジを確保することができ、的確な診断を行うことが
可能となる。
【００１５】前記半導体としてはシリコン（Ｓｉ）があ
げられ、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シ
リコン、マイクロクリスタルシリコン等があげられる。
前記バンドギャップを広くする所定の不純物としては、
炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、塩素（Ｃｌ）が
あげられる。
げられ、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シ
リコン、マイクロクリスタルシリコン等があげられる。
前記バンドギャップを広くする所定の不純物としては、
炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、塩素（Ｃｌ）が
あげられる。
【００１６】バンドギャップを広くした半導体領域を有
する薄膜トランジスタは、前記蓄積手段に蓄積された電
荷を読み出す薄膜トランジスタの他、蓄積手段（蓄積容
量）に蓄えられた過剰な電荷を放出して過大な電圧が薄
膜トランジスタや蓄積容量に印加されないようにするた
めの保護用薄膜トランジスタに対しも適用することが好
ましく、蓄積手段に蓄積されている電荷のリーク低減に
対してさらに効果的である。
する薄膜トランジスタは、前記蓄積手段に蓄積された電
荷を読み出す薄膜トランジスタの他、蓄積手段（蓄積容
量）に蓄えられた過剰な電荷を放出して過大な電圧が薄
膜トランジスタや蓄積容量に印加されないようにするた
めの保護用薄膜トランジスタに対しも適用することが好
ましく、蓄積手段に蓄積されている電荷のリーク低減に
対してさらに効果的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明に係る直接変換型Ｘ
線平面検出器の等価回路構成を示した図である。
参照して説明する。図１は、本発明に係る直接変換型Ｘ
線平面検出器の等価回路構成を示した図である。
【００１８】各画素１０は、縦横の各辺が数百個から数
千個程度のアレイ状に配列されており、読み出し用ａ−
ＳｉＴＦＴ１、Ｘ線電荷変換膜（光電変換膜）２、画素
容量（蓄積容量、Ｃｓｔ）３及び保護用ａ−ＳｉＴＦＴ
４で構成されている。読み出し用ａ−ＳｉＴＦＴ１は、
信号線１１と走査線１２に接続されており、走査線駆動
回路（ゲートドライバー）１５によってオン・オフが制
御される。信号線１１の終端は、切り替えスイッチを通
して信号検出用の増幅器（積分アンプ）１６に接続され
ている。Ｘ線電荷変換膜２には、数ｋＶ程度のバイアス
電圧が印加されている。また、保護用ａ−ＳｉＴＦＴ４
は、電源１４により保護回路用電源線を通して所定のバ
イアス電圧が印加されている。
千個程度のアレイ状に配列されており、読み出し用ａ−
ＳｉＴＦＴ１、Ｘ線電荷変換膜（光電変換膜）２、画素
容量（蓄積容量、Ｃｓｔ）３及び保護用ａ−ＳｉＴＦＴ
４で構成されている。読み出し用ａ−ＳｉＴＦＴ１は、
信号線１１と走査線１２に接続されており、走査線駆動
回路（ゲートドライバー）１５によってオン・オフが制
御される。信号線１１の終端は、切り替えスイッチを通
して信号検出用の増幅器（積分アンプ）１６に接続され
ている。Ｘ線電荷変換膜２には、数ｋＶ程度のバイアス
電圧が印加されている。また、保護用ａ−ＳｉＴＦＴ４
は、電源１４により保護回路用電源線を通して所定のバ
イアス電圧が印加されている。
【００１９】Ｘ線の入射によってＸ線電荷変換膜２で生
成された電荷は蓄積容量３に蓄積され、ＴＦＴ１の絶縁
破壊が起きない程度のある一定の電圧になると、保護ダ
イオード４から電荷が画素外に流出していき、読み出し
用ＴＦＴ１と蓄積容量３に高電圧が印加されないように
している。蓄積容量３に蓄積された電荷は、走査線１２
を順次走査することにより選択された走査線１２上のＴ
ＦＴ１をオンにして、信号線１１から増幅器１６に転送
される。
成された電荷は蓄積容量３に蓄積され、ＴＦＴ１の絶縁
破壊が起きない程度のある一定の電圧になると、保護ダ
イオード４から電荷が画素外に流出していき、読み出し
用ＴＦＴ１と蓄積容量３に高電圧が印加されないように
している。蓄積容量３に蓄積された電荷は、走査線１２
を順次走査することにより選択された走査線１２上のＴ
ＦＴ１をオンにして、信号線１１から増幅器１６に転送
される。
【００２０】図２は図１に示した直接変換型Ｘ線平面検
出器の画素領域の平面構成を示した図であり、図３
（ａ）は図２のＡ−Ａ’における断面構成を示した図、
図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’における断面構成を示した
図である。なお、図１の構成要素と対応する構成要素に
ついては同一番号を付している。
出器の画素領域の平面構成を示した図であり、図３
（ａ）は図２のＡ−Ａ’における断面構成を示した図、
図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’における断面構成を示した
図である。なお、図１の構成要素と対応する構成要素に
ついては同一番号を付している。
【００２１】ガラス基板上２０の最下層側には、後述す
る金属を用いて、読み出し用ａ−ＳｉＴＦＴ１のゲート
電極２１、保護用ａ−ＳｉＴＦＴ４のゲート電極３１、
走査線１２、保護回路用電源線１３、蓄積容量の下部電
極６が形成されている。これらの上層側には、ゲート絶
縁膜２２が形成されている。
る金属を用いて、読み出し用ａ−ＳｉＴＦＴ１のゲート
電極２１、保護用ａ−ＳｉＴＦＴ４のゲート電極３１、
走査線１２、保護回路用電源線１３、蓄積容量の下部電
極６が形成されている。これらの上層側には、ゲート絶
縁膜２２が形成されている。
【００２２】読み出し用ＴＦＴ１と保護用ＴＦＴ４につ
いては、ゲート絶縁膜２２上にＴＦＴ１及び４のチャネ
ルを形成するａ−Ｓｉ膜２３及び３３が形成され、さら
にその上にエッチングストッパー用のシリコン窒化膜２
５及び３５が形成されている。また、ａ−Ｓｉ膜２３上
にはａ−ＳｉＴＦＴ１のソース・ドレインとなるｎ+ａ
−Ｓｉ膜２４が形成され、ａ−Ｓｉ膜３３上にはａ−Ｓ
ｉＴＦＴ４のソース・ドレインとなるｎ+ ａ−Ｓｉ膜３
４が形成されている。読み出し用ＴＦＴ１及び保護用Ｔ
ＦＴ４は、チャネル領域のａ−Ｓｉ膜、ソース領域のｎ
+ ａ−Ｓｉ膜又はドレイン領域のｎ+ ａ−Ｓｉ膜のう
ち、少なくとも一つの領域にバンドギャップを広げる元
素（例えば窒素）が添加されている。
いては、ゲート絶縁膜２２上にＴＦＴ１及び４のチャネ
ルを形成するａ−Ｓｉ膜２３及び３３が形成され、さら
にその上にエッチングストッパー用のシリコン窒化膜２
５及び３５が形成されている。また、ａ−Ｓｉ膜２３上
にはａ−ＳｉＴＦＴ１のソース・ドレインとなるｎ+ａ
−Ｓｉ膜２４が形成され、ａ−Ｓｉ膜３３上にはａ−Ｓ
ｉＴＦＴ４のソース・ドレインとなるｎ+ ａ−Ｓｉ膜３
４が形成されている。読み出し用ＴＦＴ１及び保護用Ｔ
ＦＴ４は、チャネル領域のａ−Ｓｉ膜、ソース領域のｎ
+ ａ−Ｓｉ膜又はドレイン領域のｎ+ ａ−Ｓｉ膜のう
ち、少なくとも一つの領域にバンドギャップを広げる元
素（例えば窒素）が添加されている。
【００２３】ａ−Ｓｉ膜ＴＦＴ１及び４のソース・ドレ
イン３３となるｎ+ ａ−Ｓｉ膜２４及び３４上には、ソ
ース電極及びドレイン電極が後述する金属を用いて形成
されている。また、この金属を用いて、信号線１１及び
蓄積容量の上部電極となる画素電極５も同時に形成され
ている。なお、実際にはこれらの上層側に、保護膜を介
してＸ線電荷変換膜が形成されており、さらにその上に
は共通電極が形成されているが、図面では省略してい
る。
イン３３となるｎ+ ａ−Ｓｉ膜２４及び３４上には、ソ
ース電極及びドレイン電極が後述する金属を用いて形成
されている。また、この金属を用いて、信号線１１及び
蓄積容量の上部電極となる画素電極５も同時に形成され
ている。なお、実際にはこれらの上層側に、保護膜を介
してＸ線電荷変換膜が形成されており、さらにその上に
は共通電極が形成されているが、図面では省略してい
る。
【００２４】次に、図２及び図３に示した構造を作製す
るための製造方法について以下説明する。まず、ガラス
基板２０上に、ＭｏＴａ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔａ／ＴａＮ
ｘ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、ＭｏＷ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＩＴ
Ｏ等或いはこれらの積層膜を例えば３０００オングスト
ローム堆積し、これをエッチングして、読み出し用ａ−
ＳｉＴＦＴ１のゲート電極２１、保護用ａ−ＳｉＴＦＴ
４のゲート電極３１、走査線１２、保護回路用電源線１
３、蓄積容量の下部電極６を形成した。特にＭｏＷやＭ
ｏＴａは、ＴＦＴのゲート部にテーパーをつけてのエッ
チングが可能なことから、その上層に形成されるゲート
絶縁膜の段切れを起こさないようにできるので、優れて
いるといえる。
るための製造方法について以下説明する。まず、ガラス
基板２０上に、ＭｏＴａ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔａ／ＴａＮ
ｘ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、ＭｏＷ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＩＴ
Ｏ等或いはこれらの積層膜を例えば３０００オングスト
ローム堆積し、これをエッチングして、読み出し用ａ−
ＳｉＴＦＴ１のゲート電極２１、保護用ａ−ＳｉＴＦＴ
４のゲート電極３１、走査線１２、保護回路用電源線１
３、蓄積容量の下部電極６を形成した。特にＭｏＷやＭ
ｏＴａは、ＴＦＴのゲート部にテーパーをつけてのエッ
チングが可能なことから、その上層に形成されるゲート
絶縁膜の段切れを起こさないようにできるので、優れて
いるといえる。
【００２５】次に、プラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁
膜２２としてＳｉＯｘ膜を３０００オングストローム、
ＳｉＮｘ膜を５００オングストローム積層した。続い
て、このゲート絶縁膜２２上に、プラズマＣＶＤ法によ
りアンドープａ−Ｓｉ膜２３及び２４を同時に１０００
オングストローム成膜し、さらにその上にストッパＳｉ
Ｎｘ膜２５及び３５を２０００オングストローム成膜し
た。その後、ＴＦＴ部のストッパＳｉＮｘ膜を裏面露光
を用いてゲートに整合するようにパターニングした。続
いて、ｎ+ ａ−Ｓｉ膜２４及び３４を５００オングスト
ローム堆積した後、ＴＦＴ部のｎ+ ａ−Ｓｉ膜及びａ−
Ｓｉ膜をエッチングしてａ−Ｓｉを島状に形成した。ｎ
+ ａ−Ｓｉ膜２４及び３４にはｎ型不純物の他に窒素
（Ｎ）が含有されており、ソース領域及びドレイン領域
のｎ+ ａ−Ｓｉ膜のバンドギャップは窒素が含有されて
いない通常のｎ+ ａ−Ｓｉ膜のバンドギャップよりも広
くなっている。
膜２２としてＳｉＯｘ膜を３０００オングストローム、
ＳｉＮｘ膜を５００オングストローム積層した。続い
て、このゲート絶縁膜２２上に、プラズマＣＶＤ法によ
りアンドープａ−Ｓｉ膜２３及び２４を同時に１０００
オングストローム成膜し、さらにその上にストッパＳｉ
Ｎｘ膜２５及び３５を２０００オングストローム成膜し
た。その後、ＴＦＴ部のストッパＳｉＮｘ膜を裏面露光
を用いてゲートに整合するようにパターニングした。続
いて、ｎ+ ａ−Ｓｉ膜２４及び３４を５００オングスト
ローム堆積した後、ＴＦＴ部のｎ+ ａ−Ｓｉ膜及びａ−
Ｓｉ膜をエッチングしてａ−Ｓｉを島状に形成した。ｎ
+ ａ−Ｓｉ膜２４及び３４にはｎ型不純物の他に窒素
（Ｎ）が含有されており、ソース領域及びドレイン領域
のｎ+ ａ−Ｓｉ膜のバンドギャップは窒素が含有されて
いない通常のｎ+ ａ−Ｓｉ膜のバンドギャップよりも広
くなっている。
【００２６】次に、保護用ＴＦＴ４形成領域においてゲ
ート絶縁膜２２の一部を除去してコンタクト口を形成し
た。続いて、所定の金属を堆積し、これをパターニング
して、ソース電極及びドレイン電極、信号線１１及び蓄
積容量の上部電極となる画素電極５を同時に形成した。
ここで用いる金属としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｍｏ，
Ｍｏ，ＭｏＷ，ＭｏＴａ，Ａｌ，ＩＴＯ，Ａｌ合金等或
いはこれらの積層構造を用いればよい。この金属Ｂは信
号線として使われるために低抵抗であることが望まし
く、Ａｌ或いはＡｌを使った積層構造やＡｌ合金等が優
れているといえる。ここでは、Ｍｏ：５００オングスト
ローム／Ａｌ：３５００オングストローム／Ｍｏ：５０
０オングストロームをスパッタリングにより積層形成し
たものを用いた。
ート絶縁膜２２の一部を除去してコンタクト口を形成し
た。続いて、所定の金属を堆積し、これをパターニング
して、ソース電極及びドレイン電極、信号線１１及び蓄
積容量の上部電極となる画素電極５を同時に形成した。
ここで用いる金属としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｍｏ，
Ｍｏ，ＭｏＷ，ＭｏＴａ，Ａｌ，ＩＴＯ，Ａｌ合金等或
いはこれらの積層構造を用いればよい。この金属Ｂは信
号線として使われるために低抵抗であることが望まし
く、Ａｌ或いはＡｌを使った積層構造やＡｌ合金等が優
れているといえる。ここでは、Ｍｏ：５００オングスト
ローム／Ａｌ：３５００オングストローム／Ｍｏ：５０
０オングストロームをスパッタリングにより積層形成し
たものを用いた。
【００２７】次に、保護膜を例えば２μｍ形成し、この
保護膜に形成したコンタクトホールを介して画素電極５
へ接続されるＸ線電荷変換膜の下部電極としてＩＴＯを
形成した。さらに、Ｓｅを用いたＸ線電荷変換膜を形成
し、その上にＸ線電荷変換膜の上部電極としてＡｌ膜を
形成した。
保護膜に形成したコンタクトホールを介して画素電極５
へ接続されるＸ線電荷変換膜の下部電極としてＩＴＯを
形成した。さらに、Ｓｅを用いたＸ線電荷変換膜を形成
し、その上にＸ線電荷変換膜の上部電極としてＡｌ膜を
形成した。
【００２８】図４に、本発明のａ−ＳｉＴＦＴの特性Ｂ
を従来のａ−ＳｉＴＦＴの特性Ａと比較して示した。本
発明のａ−ＳｉＴＦＴのｎ+ コンタクト層には窒素
（Ｎ）を添加してバンドギャップを広げているが、従来
のａ−ＳｉＴＦＴのｎ+ コンタクト層には窒素を添加し
ていない。ここでは、本発明のａ−ＳｉＴＦＴのｎ+ コ
ンタクト層として、Ｈ2 の希釈率を増大するとともによ
り高周波電力を大きくすることにより、窒素添加のマイ
クロクリスタルＳｉを形成したときの結果を示す。図４
にからわかるように、オフ電流は従来のＴＦＴより約１
桁低く、オン電流は従来のＴＦＴより大きい。このため
従来より大きなダイナミックレンジを有し、ダイナミッ
クレンジを約３０倍大きくすることができた。ｎ+ コン
タクト層をマイクロクリスタルにせずにｎ+ ａ−Ｓｉと
しても効果があり、この場合にもオフ電流を約１桁低減
することができたが、オン電流は増加していないため、
トータルとしては１０倍ダイナミックレンジを改善でき
た。
を従来のａ−ＳｉＴＦＴの特性Ａと比較して示した。本
発明のａ−ＳｉＴＦＴのｎ+ コンタクト層には窒素
（Ｎ）を添加してバンドギャップを広げているが、従来
のａ−ＳｉＴＦＴのｎ+ コンタクト層には窒素を添加し
ていない。ここでは、本発明のａ−ＳｉＴＦＴのｎ+ コ
ンタクト層として、Ｈ2 の希釈率を増大するとともによ
り高周波電力を大きくすることにより、窒素添加のマイ
クロクリスタルＳｉを形成したときの結果を示す。図４
にからわかるように、オフ電流は従来のＴＦＴより約１
桁低く、オン電流は従来のＴＦＴより大きい。このため
従来より大きなダイナミックレンジを有し、ダイナミッ
クレンジを約３０倍大きくすることができた。ｎ+ コン
タクト層をマイクロクリスタルにせずにｎ+ ａ−Ｓｉと
しても効果があり、この場合にもオフ電流を約１桁低減
することができたが、オン電流は増加していないため、
トータルとしては１０倍ダイナミックレンジを改善でき
た。
【００２９】また、ソース・ドレインのｎ+ コンタクト
層ではなく、チャネル部のａ−Ｓｉ膜の堆積時に窒素を
１〜１０％添加してａ−Ｓｉのバンドギャップを増大さ
せても同程度の効果が得られた。さらに、コンタクト層
のｎ+ ａ−Ｓｉとチャネル部のａ−Ｓｉの両方のバンド
ギャップを増大させた場合には、５０倍程度のダイナミ
ックレンジの増大が得られた。なお、ソース・ドレイン
領域やチャネル領域に、ａ−Ｓｉやマイクロクリスタル
Ｓｉの他に、ポリＳｉ等の材料を用いても同様の効果が
期待できる。
層ではなく、チャネル部のａ−Ｓｉ膜の堆積時に窒素を
１〜１０％添加してａ−Ｓｉのバンドギャップを増大さ
せても同程度の効果が得られた。さらに、コンタクト層
のｎ+ ａ−Ｓｉとチャネル部のａ−Ｓｉの両方のバンド
ギャップを増大させた場合には、５０倍程度のダイナミ
ックレンジの増大が得られた。なお、ソース・ドレイン
領域やチャネル領域に、ａ−Ｓｉやマイクロクリスタル
Ｓｉの他に、ポリＳｉ等の材料を用いても同様の効果が
期待できる。
【００３０】図５に、本発明のａ−ＳｉＴＦＴを読み出
し用のａ−ＳｉＴＦＴ１の他、保護用ＴＦＴにも用いた
ときの信号電圧保持特性Ｂを、従来のａ−ＳｉＴＦＴを
用いた場合の特性Ａと比較して示した。従来より約３０
倍ダイナミックレンジが改善されていることがわかる。
し用のａ−ＳｉＴＦＴ１の他、保護用ＴＦＴにも用いた
ときの信号電圧保持特性Ｂを、従来のａ−ＳｉＴＦＴを
用いた場合の特性Ａと比較して示した。従来より約３０
倍ダイナミックレンジが改善されていることがわかる。
【００３１】図６は、本発明のａ−ＳｉＴＦＴ４ａ及び
４ｂを保護回路として直列に接続したときの等価回路
（ａ）及びそのときのリーク電流特性（ｂ）を示したも
のであるが、この場合にも、約３０倍ダイナミックレン
ジが改善されていることがわかる。
４ｂを保護回路として直列に接続したときの等価回路
（ａ）及びそのときのリーク電流特性（ｂ）を示したも
のであるが、この場合にも、約３０倍ダイナミックレン
ジが改善されていることがわかる。
【００３２】図７は、本発明のａ−ＳｉＴＦＴ４ｃ〜４
ｅを用いて画素内に増幅回路を設けたときの等価回路
（ａ）及びそのときのリーク電流特性（ｂ）を示したも
のであるが、この場合にも約３０倍ダイナミックレンジ
が改善されていることがわかる。図８も同様に、本発明
のａ−ＳｉＴＦＴ４ｆ〜４ｉを用いて画素内に増幅回路
を設けたものであるが、この場合にも同様に約３０倍ダ
イナミックレンジが改善することができた。なお、これ
らの場合には、増幅回路を構成するａ−ＳｉＴＦＴのう
ち、リーク電流の主原因となるＴＦＴ４ｃ（図７の場
合）、ＴＦＴ４ｇ及び４ｆ（図８の場合）に本発明のオ
フ電流の小さいＴＦＴを用い、他のＴＦＴ４ｄ及び４ｅ
（図７の場合）、ＴＦＴ４ｈ及び４ｉ（図８の場合）に
は従来タイプのものを用いても良い。すなわち、蓄積容
量３に接続されるＴＦＴに対して本発明のＴＦＴを用い
れば良い。
ｅを用いて画素内に増幅回路を設けたときの等価回路
（ａ）及びそのときのリーク電流特性（ｂ）を示したも
のであるが、この場合にも約３０倍ダイナミックレンジ
が改善されていることがわかる。図８も同様に、本発明
のａ−ＳｉＴＦＴ４ｆ〜４ｉを用いて画素内に増幅回路
を設けたものであるが、この場合にも同様に約３０倍ダ
イナミックレンジが改善することができた。なお、これ
らの場合には、増幅回路を構成するａ−ＳｉＴＦＴのう
ち、リーク電流の主原因となるＴＦＴ４ｃ（図７の場
合）、ＴＦＴ４ｇ及び４ｆ（図８の場合）に本発明のオ
フ電流の小さいＴＦＴを用い、他のＴＦＴ４ｄ及び４ｅ
（図７の場合）、ＴＦＴ４ｈ及び４ｉ（図８の場合）に
は従来タイプのものを用いても良い。すなわち、蓄積容
量３に接続されるＴＦＴに対して本発明のＴＦＴを用い
れば良い。
【００３３】図９は、本発明のａ−ＳｉＴＦＴ４ｊ及び
４ｋを保護回路として直列に接続した他の例を示したも
のであるが、同様にダイナミックレンジを約３０倍改善
することができた。
４ｋを保護回路として直列に接続した他の例を示したも
のであるが、同様にダイナミックレンジを約３０倍改善
することができた。
【００３４】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
い。上記実施形態では、チャネル領域やソース・ドレイ
ン領域のシリコンのバンドギャップを広げるために添加
する元素としてＮを用いたが、その他、Ｃ，Ｆ，Ｃｌ等
を用いても良い。これらの元素の添加量は、０．５％〜
１０原子％、好ましくは１〜１０原子％がよい。また、
これらの元素の添加は、成膜時に行ってもよいし、イオ
ン注入でもよい。
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
い。上記実施形態では、チャネル領域やソース・ドレイ
ン領域のシリコンのバンドギャップを広げるために添加
する元素としてＮを用いたが、その他、Ｃ，Ｆ，Ｃｌ等
を用いても良い。これらの元素の添加量は、０．５％〜
１０原子％、好ましくは１〜１０原子％がよい。また、
これらの元素の添加は、成膜時に行ってもよいし、イオ
ン注入でもよい。
【００３５】また、ゲート絶縁膜としては、ＳｉＯ2 ，
ＳｉＮx ，ＳｉＯx Ｎy の単層、或いはこれらの積層膜
を用いることができる。Ｘ線電荷変換膜としては、ａ−
Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ａ−Ｔｅ等を用いることができる。
ＳｉＮx ，ＳｉＯx Ｎy の単層、或いはこれらの積層膜
を用いることができる。Ｘ線電荷変換膜としては、ａ−
Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ａ−Ｔｅ等を用いることができる。
【００３６】また、ＴＦＴとしては、逆スタガ型のエッ
チングストッパータイプのものを例として上げたが、逆
スタガ型のバックチャネルカットタイプのものでもよ
い。エッチングストッパータイプでは、ＴＦＴのチャネ
ル部のエッチング時に、チャネル部を侵すことがない
為、ＴＦＴ特性にばらつきが生じ難く、大型のアレイに
適しており、バックチャンネルカットタイプでは、工程
がエッチングストッパータイプに比べ少なくなるため、
製造コストが安くなるというメリットがある。その他、
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形
して実施することが可能である。
チングストッパータイプのものを例として上げたが、逆
スタガ型のバックチャネルカットタイプのものでもよ
い。エッチングストッパータイプでは、ＴＦＴのチャネ
ル部のエッチング時に、チャネル部を侵すことがない
為、ＴＦＴ特性にばらつきが生じ難く、大型のアレイに
適しており、バックチャンネルカットタイプでは、工程
がエッチングストッパータイプに比べ少なくなるため、
製造コストが安くなるというメリットがある。その他、
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形
して実施することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、薄膜トランジスタのリ
ーク電流（オフ電流）を低減することができるため、Ｘ
線照射によって蓄積された電荷のリークを低減すること
ができる。したがって、医療用のＸ線撮像装置等におい
て、Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミックレンジを
確保することができる。
ーク電流（オフ電流）を低減することができるため、Ｘ
線照射によって蓄積された電荷のリークを低減すること
ができる。したがって、医療用のＸ線撮像装置等におい
て、Ｘ線強度を弱くしても十分なダイナミックレンジを
確保することができる。
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線撮像装置の等価回
路構成を示した図。
路構成を示した図。
【図２】図１に示した装置の画素領域の平面構成を示し
た図。
た図。
【図３】図１に示した装置の画素領域の断面構成を示し
た図。
た図。
【図４】本発明に係るａ−ＳｉＴＦＴの一例についてそ
の特性を示した図。
の特性を示した図。
【図５】本発明に係るａ−ＳｉＴＦＴを用いたときの一
例について、画素電位とリーク電流との関係について従
来のものと対比して示した図。
例について、画素電位とリーク電流との関係について従
来のものと対比して示した図。
【図６】本発明に係るａ−ＳｉＴＦＴを用いたときの他
の例の等価回路及びそのときの画素電位とリーク電流と
の関係について従来のものと対比して示した図。
の例の等価回路及びそのときの画素電位とリーク電流と
の関係について従来のものと対比して示した図。
【図７】本発明に係るａ−ＳｉＴＦＴを用いたときの他
の例の等価回路及びそのときの画素電位とリーク電流と
の関係について従来のものと対比して示した図。
の例の等価回路及びそのときの画素電位とリーク電流と
の関係について従来のものと対比して示した図。
【図８】本発明に係るａ−ＳｉＴＦＴを用いたときの他
の例の等価回路を示した図。
の例の等価回路を示した図。
【図９】本発明に係るａ−ＳｉＴＦＴを用いたときの他
の例の等価回路を示した図。
の例の等価回路を示した図。
【図１０】Ｘ線撮像装置の等価回路構成を示した図。
１…読み出し用ａ−ＳｉＴＦＴ ２…Ｘ線電荷変換膜 ３…蓄積容量 ４…保護用ａ−ＳｉＴＦＴ ５…画素電極 ６…蓄積容量電極 １１…信号線 １２…走査線 １３…保護回路用電源線 １４…電源 １５…ゲートドライバー １６…積分アンプ ２１、３１…ゲート電極 ２２…ゲート絶縁膜 ２３、３３…ａ−Ｓｉ膜 ２４、３４…ｎ+ ａ−Ｓｉ膜 ２５、３５…エッチングストッパー用絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金野 晃 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 鈴木 公平 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】複数配列された画素からなる検出部に入射
したＸ線を電荷に変換する変換手段と、各画素に対応し
て設けられ前記変換手段で変換された電荷を蓄積する蓄
積手段と、この蓄積手段に対応して設けられこの蓄積手
段に蓄積された電荷を読み出す薄膜トランジスタからな
る読み出し手段とを有し、前記薄膜トランジスタのソー
ス領域、ドレイン領域又はチャネル形成領域の少なくと
も一つの領域の半導体は所定の不純物を含有しており該
所定の不純物が含有されていないときに比べてバンドギ
ャップが広いものであることを特徴とするＸ線撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10070804A JPH11274444A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | Ｘ線撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10070804A JPH11274444A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | Ｘ線撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274444A true JPH11274444A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13442118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10070804A Pending JPH11274444A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | Ｘ線撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11274444A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231922A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Sharp Corp | イメージセンサ |
| JP2002305297A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP2006030855A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Sony Corp | 制御装置および方法、記録媒体、プログラム、並びに入出力装置 |
| KR100658978B1 (ko) * | 2000-02-21 | 2006-12-18 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 엑스레이 디텍터용 어레이기판 제조방법 |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP10070804A patent/JPH11274444A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100658978B1 (ko) * | 2000-02-21 | 2006-12-18 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 엑스레이 디텍터용 어레이기판 제조방법 |
| JP2002231922A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Sharp Corp | イメージセンサ |
| JP2002305297A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP2006030855A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Sony Corp | 制御装置および方法、記録媒体、プログラム、並びに入出力装置 |
| JP4635498B2 (ja) * | 2004-07-21 | 2011-02-23 | ソニー株式会社 | 表示装置、制御方法、記録媒体、およびプログラム |
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