JP2001313384A - 放射線検出器 - Google Patents
放射線検出器Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高耐熱性のマトリックスプロセス基板を用
い、広いダイナミックレンジと高いＳ／Ｎを有する放射
線検出器を提供する。 【解決手段】 ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）プロセ
スで形成された多結晶シリコンＴＦＴのスイッチング素
子３、電荷蓄積容量２、絶縁層、各電極、ゲート線４、
データ線５からなるアクティブマトリックス基板９を用
い、３００℃以上の成膜温度で、光や放射線に対して高
い感度が期待できるＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等の多結晶
の変換層１を形成する。アクティブマトリックス基板９
の同一面にゲート駆動回路６と信号読出回路７を設け、
各画素の信号を、外部に走査して取出す。
い、広いダイナミックレンジと高いＳ／Ｎを有する放射
線検出器を提供する。 【解決手段】 ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）プロセ
スで形成された多結晶シリコンＴＦＴのスイッチング素
子３、電荷蓄積容量２、絶縁層、各電極、ゲート線４、
データ線５からなるアクティブマトリックス基板９を用
い、３００℃以上の成膜温度で、光や放射線に対して高
い感度が期待できるＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等の多結晶
の変換層１を形成する。アクティブマトリックス基板９
の同一面にゲート駆動回路６と信号読出回路７を設け、
各画素の信号を、外部に走査して取出す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用あるいは医
用の放射線検出器に係わり、特に、光または放射線を吸
収し電子−正孔対を発生する変換層を用いた、直接変換
方式の放射線検出器に関する。
用の放射線検出器に係わり、特に、光または放射線を吸
収し電子−正孔対を発生する変換層を用いた、直接変換
方式の放射線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、放射線の二次元画像検出器と
して、Ｘ線を感知して電荷（電子−正孔）を発生する半
導体センサー（光又は放射線検出素子）を二次元状に配
置し、これらにそれぞれ電気スイッチを設けて、各行毎
に電気スイッチを順次オンにして各列毎にセンサの電荷
を読み出すものが知られている。
して、Ｘ線を感知して電荷（電子−正孔）を発生する半
導体センサー（光又は放射線検出素子）を二次元状に配
置し、これらにそれぞれ電気スイッチを設けて、各行毎
に電気スイッチを順次オンにして各列毎にセンサの電荷
を読み出すものが知られている。
【０００３】図３は、従来の放射線二次元画像検出器の
正面から見た構造を模式的に示した図である。また、図
２は、１画素当たりの構成断面を模式的に示した図であ
る。ガラスの支持基板１１上に、ＸＹマトリックス状の
ゲート線４と層間絶縁膜２ｂを挟んで上部にデータ線５
の電極配線、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のスイッチン
グ素子３、容量電極２ａと接地電極２ｃの間に形成され
た電荷蓄積容量（Ｃｓ）２、それらの上部に容量電極２
ａと接続された画素電極１ａ等が形成されたアクティブ
マトリックス基板１０と、そのアクティブマトリックス
基板１０上のほぼ全面に形成された光導電層である変換
層１、上部に設けられた共通電極１ｂによって構成され
ている。
正面から見た構造を模式的に示した図である。また、図
２は、１画素当たりの構成断面を模式的に示した図であ
る。ガラスの支持基板１１上に、ＸＹマトリックス状の
ゲート線４と層間絶縁膜２ｂを挟んで上部にデータ線５
の電極配線、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のスイッチン
グ素子３、容量電極２ａと接地電極２ｃの間に形成され
た電荷蓄積容量（Ｃｓ）２、それらの上部に容量電極２
ａと接続された画素電極１ａ等が形成されたアクティブ
マトリックス基板１０と、そのアクティブマトリックス
基板１０上のほぼ全面に形成された光導電層である変換
層１、上部に設けられた共通電極１ｂによって構成され
ている。
【０００４】その光導電層である変換層１は、Ｘ線等の
放射線が照射されることで電荷（電子一正孔）が発生す
る半導体材料が用いられるが、暗抵抗が高く、Ｘ線照射
に対してダイナミックレンジが広く、Ｓ／Ｎのよい、良
好な光導電特性を示すアモルファスセレニウム（ａ−Ｓ
ｅ）が用いられている。その光導電層(ａ−Ｓｅ)である
変換層１は、アクティブマトリックス駆動回路が構成さ
れたガラスまたは石英基板上に、２５０℃以下の低温で
真空蒸着法によって、３００〜１０００μｍの厚みに形
成される。また、大面積化に対しても低コスト化が可能
であることから、水素を含んだ水素化ａ−Ｓｉ（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）のＴＦＴ膜が半導体膜として、アクティブマト
リックス駆動回路に用いられる。
放射線が照射されることで電荷（電子一正孔）が発生す
る半導体材料が用いられるが、暗抵抗が高く、Ｘ線照射
に対してダイナミックレンジが広く、Ｓ／Ｎのよい、良
好な光導電特性を示すアモルファスセレニウム（ａ−Ｓ
ｅ）が用いられている。その光導電層(ａ−Ｓｅ)である
変換層１は、アクティブマトリックス駆動回路が構成さ
れたガラスまたは石英基板上に、２５０℃以下の低温で
真空蒸着法によって、３００〜１０００μｍの厚みに形
成される。また、大面積化に対しても低コスト化が可能
であることから、水素を含んだ水素化ａ−Ｓｉ（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）のＴＦＴ膜が半導体膜として、アクティブマト
リックス駆動回路に用いられる。
【０００５】上記のように、アクティブマトリックス基
板は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）によって形成さ
れた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や、ＸＹマトリックス
電極、電荷蓄積容（Ｃｓ）を備えた構造になっており、
アクティブマトリックス型液晶表示装置（ＡＭＬＣＤ）
に用いられるアクティブマトリックス基板と同様の構造
を有するので、若干の設計変更を行うだけで、放射線二
次元検出器用のアクティブマトリックス基板１０として
利用することが容易である。次に上記構造の放射線二次
元画像検出器の動作原理について説明する。ａ−Ｓｅ膜
等の変換層１に、放射線が照射されると、変換層１内に
電荷（電子−正孔）が発生する。変換層１と電荷蓄積容
量（Ｃｓ）２は電気的に直列に接続された構造になって
いるので、上部の共通電極１ｂと容量電極２ａ間に電圧
を印加しておくと、変換層１で発生した電荷（電子−正
孔）がそれぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果
電荷蓄積容量（Ｃｓ）２に電荷が蓄積される。
板は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）によって形成さ
れた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や、ＸＹマトリックス
電極、電荷蓄積容（Ｃｓ）を備えた構造になっており、
アクティブマトリックス型液晶表示装置（ＡＭＬＣＤ）
に用いられるアクティブマトリックス基板と同様の構造
を有するので、若干の設計変更を行うだけで、放射線二
次元検出器用のアクティブマトリックス基板１０として
利用することが容易である。次に上記構造の放射線二次
元画像検出器の動作原理について説明する。ａ−Ｓｅ膜
等の変換層１に、放射線が照射されると、変換層１内に
電荷（電子−正孔）が発生する。変換層１と電荷蓄積容
量（Ｃｓ）２は電気的に直列に接続された構造になって
いるので、上部の共通電極１ｂと容量電極２ａ間に電圧
を印加しておくと、変換層１で発生した電荷（電子−正
孔）がそれぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果
電荷蓄積容量（Ｃｓ）２に電荷が蓄積される。
【０００６】上記の動作で、外部に設けられたゲート駆
動回路６からのゲート線４の入力信号がＴＦＴのゲート
に入力され、ＴＦＴがオープン状態にされ、電荷蓄積容
量（Ｃｓ）２に蓄積された電荷は、ソースからドレイン
に取りだされ、データ線５により外部に設けられた信号
読出回路７に取り出される。ゲート線４およびデータ線
５の電極配線、スイッチング素子３の薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）、電荷蓄積容量（Ｃｓ）２等は、Ｘ−Ｙのマ
トリックス状に設けられているため、ＴＦＴのゲート電
極に入力する信号を、ゲート線４から順次に走査するこ
とで、二次元的にＸ線の画像情報をデータ線５から得る
ことが出来る。
動回路６からのゲート線４の入力信号がＴＦＴのゲート
に入力され、ＴＦＴがオープン状態にされ、電荷蓄積容
量（Ｃｓ）２に蓄積された電荷は、ソースからドレイン
に取りだされ、データ線５により外部に設けられた信号
読出回路７に取り出される。ゲート線４およびデータ線
５の電極配線、スイッチング素子３の薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）、電荷蓄積容量（Ｃｓ）２等は、Ｘ−Ｙのマ
トリックス状に設けられているため、ＴＦＴのゲート電
極に入力する信号を、ゲート線４から順次に走査するこ
とで、二次元的にＸ線の画像情報をデータ線５から得る
ことが出来る。
【０００７】なお、上記の放射線二次元画像検出器は、
使用する変換層１がＸ線等の放射線に対する光導電性だ
けでなく、可視光や赤外光に対しても、光導電性を示す
場合は、可視光や赤外光の二次元画像検出器としても用
いることが出来る。
使用する変換層１がＸ線等の放射線に対する光導電性だ
けでなく、可視光や赤外光に対しても、光導電性を示す
場合は、可視光や赤外光の二次元画像検出器としても用
いることが出来る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の放射線二次元画
像検出器は、以上のように構成されているが、変換層１
であるａ−Ｓｅが、蒸着法によってアクティブマトリッ
クス基板１０上に直接成膜された構造になっている。こ
のような構造の場合、以下のような問題が生じる。
像検出器は、以上のように構成されているが、変換層１
であるａ−Ｓｅが、蒸着法によってアクティブマトリッ
クス基板１０上に直接成膜された構造になっている。こ
のような構造の場合、以下のような問題が生じる。
【０００９】（１）変換層１として、ａ−Ｓｅの代わり
に他の半導体材料を使用しようとした場合、アクティブ
マトリックス基板１０の耐熱性の問題で使用できる半導
体材料が制限される場合がある。例えば、ａ−Ｓｅに比
べてＸ線に対する感度向上が期待できるＣｄＴｅやＣｄ
ＺｎＴｅの多結晶膜は、大面積成膜に適したＭＯＣＶＤ
法・近接昇華法、ぺ一スト焼成法などで成膜すると、３
００℃以上の成膜温度が必要になる。これに対して、一
般にアクティブマトリックス基板１０に形成されている
上記のスイッチング素子（ＴＦＴ）３は、通常の半導体
層にａ−Ｓｉ：Ｈを用いた場合、耐熱温度は約２５０℃
である。したがって、ａ−Ｓｉ：Ｈのアクティブマトリ
ックス基板１０上に、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの多結晶
膜を直接成膜することは困難であるという問題がある。
に他の半導体材料を使用しようとした場合、アクティブ
マトリックス基板１０の耐熱性の問題で使用できる半導
体材料が制限される場合がある。例えば、ａ−Ｓｅに比
べてＸ線に対する感度向上が期待できるＣｄＴｅやＣｄ
ＺｎＴｅの多結晶膜は、大面積成膜に適したＭＯＣＶＤ
法・近接昇華法、ぺ一スト焼成法などで成膜すると、３
００℃以上の成膜温度が必要になる。これに対して、一
般にアクティブマトリックス基板１０に形成されている
上記のスイッチング素子（ＴＦＴ）３は、通常の半導体
層にａ−Ｓｉ：Ｈを用いた場合、耐熱温度は約２５０℃
である。したがって、ａ−Ｓｉ：Ｈのアクティブマトリ
ックス基板１０上に、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの多結晶
膜を直接成膜することは困難であるという問題がある。
【００１０】（２）大型の二次元画像検出器では、アク
ティブマトリックス基板１０内のゲート線４及びデータ
線５の配線が長くなり、さらに、ゲート駆動回路６およ
び信号読出回路７までの接続は、ＡＣＦ（異方性導電
膜）等を用いてＦＰＣ（フレキシブルパネル回路）など
に接続される。この場合、これらの寄生抵抗・容量成分
によるノイズが発生し、二次元画像検出器の重要な性能
であるＳ／Ｎ比やダイナミックレンジを低下させるとい
う問題がある。
ティブマトリックス基板１０内のゲート線４及びデータ
線５の配線が長くなり、さらに、ゲート駆動回路６およ
び信号読出回路７までの接続は、ＡＣＦ（異方性導電
膜）等を用いてＦＰＣ（フレキシブルパネル回路）など
に接続される。この場合、これらの寄生抵抗・容量成分
によるノイズが発生し、二次元画像検出器の重要な性能
であるＳ／Ｎ比やダイナミックレンジを低下させるとい
う問題がある。
【００１１】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等の多結晶膜
を直接成膜することができるような、高耐熱性のマトリ
ックスプロセス基板を用い、回路の接続によるＳ／Ｎ比
やダイナミックレンジの低下が少ない放射線検出器を提
供することを目的とする。
たものであって、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等の多結晶膜
を直接成膜することができるような、高耐熱性のマトリ
ックスプロセス基板を用い、回路の接続によるＳ／Ｎ比
やダイナミックレンジの低下が少ない放射線検出器を提
供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の放射線検出器は、絶縁基板上に２次元格子
状に行配列されたゲート線及びデータ線と、その各格子
点毎に設けられ前記ゲート線及びデータ線と接続された
複数の高速スイッチング素子と、その高速スイッチング
素子のソース電極に接続された画素電極と、その画素電
極と接地間に設けられた電荷蓄積容量とから構成される
アクティブマトリックス基板と、前記画素電極の上部に
形成され光または放射線を吸収し電子−正孔対を発生す
る変換層とを備えた放射線検出器において、前記アクテ
ィブマトリックス基板にポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ）プロセスの基板を用いたものである。
め、本発明の放射線検出器は、絶縁基板上に２次元格子
状に行配列されたゲート線及びデータ線と、その各格子
点毎に設けられ前記ゲート線及びデータ線と接続された
複数の高速スイッチング素子と、その高速スイッチング
素子のソース電極に接続された画素電極と、その画素電
極と接地間に設けられた電荷蓄積容量とから構成される
アクティブマトリックス基板と、前記画素電極の上部に
形成され光または放射線を吸収し電子−正孔対を発生す
る変換層とを備えた放射線検出器において、前記アクテ
ィブマトリックス基板にポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ）プロセスの基板を用いたものである。
【００１３】そして、光または放射線を吸収し電子−正
孔対を発生する変換層がＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅの
多結晶膜である。
孔対を発生する変換層がＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅの
多結晶膜である。
【００１４】本発明の放射線検出器は、上記のように構
成されており、アクティブマトリックス基板にポリシリ
コン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）プロセスの基板を用い、３００
℃以上の成膜温度で多結晶の変換層を形成することが出
来る。そのため、変換層として、光や放射線に対して高
い感度が期待できるＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等、多様な
多結晶半導体膜を用いて二次元画像検出器を構成するこ
とができる。
成されており、アクティブマトリックス基板にポリシリ
コン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）プロセスの基板を用い、３００
℃以上の成膜温度で多結晶の変換層を形成することが出
来る。そのため、変換層として、光や放射線に対して高
い感度が期待できるＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等、多様な
多結晶半導体膜を用いて二次元画像検出器を構成するこ
とができる。
【００１５】また、アクティブマトリックス基板をポリ
シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）プロセスで作製するため、
一つの大きなアクティブマトリックス基板上に、ゲート
駆動回路やプリアンプからなる信号読出回路等の信号処
理回路を、形成することができるので、低ノイズでダイ
ナミックレンジの大きな放射線二次元画像検出器を構成
することができる。
シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）プロセスで作製するため、
一つの大きなアクティブマトリックス基板上に、ゲート
駆動回路やプリアンプからなる信号読出回路等の信号処
理回路を、形成することができるので、低ノイズでダイ
ナミックレンジの大きな放射線二次元画像検出器を構成
することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の放射線検出器の一実施例
を図１、図２を参照しながら説明する。図１は本発明の
放射線検出器の正面から見た構造模式図を示す。図２は
放射線検出器の一画素の構成断面を示す図である。本放
射線検出器は、高耐熱性で絶縁の支持基板１１上に２次
元格子状に行配列されたゲート線４及びデータ線５と、
その各格子点毎に設けられゲート線４及びデータ線５と
接続された多数の多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）Ｔ
ＦＴ（薄膜トランジスタ）からなる高速のスイッチング
素子３と、この高速のスイッチング素子３のソース３ｂ
電極に接続された画素電極１ａと、その画素電極１ａに
接続された容量電極２ａと、その容量電極２ａと接地電
極２ｃ間に形成された電荷蓄積容量２と、から構成され
るアクティブマトリックス基板９と、画素電極１ａの上
部に形成され光または放射線を吸収し電子−正孔対を発
生する変換層１と、その上部に設けられた共通電極１ｂ
と、そのアクティブマトリックス基板９の画素領域８の
外の周辺部に設けられたゲート駆動回路６と信号読出回
路７とから構成されている。
を図１、図２を参照しながら説明する。図１は本発明の
放射線検出器の正面から見た構造模式図を示す。図２は
放射線検出器の一画素の構成断面を示す図である。本放
射線検出器は、高耐熱性で絶縁の支持基板１１上に２次
元格子状に行配列されたゲート線４及びデータ線５と、
その各格子点毎に設けられゲート線４及びデータ線５と
接続された多数の多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）Ｔ
ＦＴ（薄膜トランジスタ）からなる高速のスイッチング
素子３と、この高速のスイッチング素子３のソース３ｂ
電極に接続された画素電極１ａと、その画素電極１ａに
接続された容量電極２ａと、その容量電極２ａと接地電
極２ｃ間に形成された電荷蓄積容量２と、から構成され
るアクティブマトリックス基板９と、画素電極１ａの上
部に形成され光または放射線を吸収し電子−正孔対を発
生する変換層１と、その上部に設けられた共通電極１ｂ
と、そのアクティブマトリックス基板９の画素領域８の
外の周辺部に設けられたゲート駆動回路６と信号読出回
路７とから構成されている。
【００１７】アクティブマトリックス基板９は、まず、
高耐熱性で絶縁の支持基板１１上に、ＴＦＴ素子のゲー
ト３ａに接続されるゲート線４と、接地電極２ｃと、そ
の上に層間絶縁膜２ｂが作られる。そのゲート３ａの位
置に、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）ＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）からなるスイッチング素子３の半導体層
が形成される。そして、ＴＦＴ素子のドレイン３ｃにデ
ータ線５が配線され、ＴＦＴ素子のソース３ｂに容量電
極２ａが形成される。それにより、接地電極２ｃと容量
電極２ａ間に電荷蓄積容量２が形成される。そして、絶
縁保護膜１３を介して各画素の上部に、容量電極２ａに
接続された画素電極１ａが形成される。
高耐熱性で絶縁の支持基板１１上に、ＴＦＴ素子のゲー
ト３ａに接続されるゲート線４と、接地電極２ｃと、そ
の上に層間絶縁膜２ｂが作られる。そのゲート３ａの位
置に、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）ＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）からなるスイッチング素子３の半導体層
が形成される。そして、ＴＦＴ素子のドレイン３ｃにデ
ータ線５が配線され、ＴＦＴ素子のソース３ｂに容量電
極２ａが形成される。それにより、接地電極２ｃと容量
電極２ａ間に電荷蓄積容量２が形成される。そして、絶
縁保護膜１３を介して各画素の上部に、容量電極２ａに
接続された画素電極１ａが形成される。
【００１８】従来の放射線検出器は、アモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ）によって形成された薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）基板を用いているが、本放射線検出器は、多
結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）によって形成された薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板を用いて製造される。そ
の理由は、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）ＴＦＴ基
板は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴ基板に
比べて、耐熱温度が高く３００℃以上の環境温度でも安
定していることである。
コン（ａ−Ｓｉ）によって形成された薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）基板を用いているが、本放射線検出器は、多
結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）によって形成された薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板を用いて製造される。そ
の理由は、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）ＴＦＴ基
板は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴ基板に
比べて、耐熱温度が高く３００℃以上の環境温度でも安
定していることである。
【００１９】次に、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）
ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のＳｉゲートｎＭＯＳの製
造工程を説明する。まず、初期工程で基板表面に薄い二
酸化珪素膜を形成させ、さらに、その上に窒化珪素膜を
成膜する。次に、トランジスタ領域以外の窒化珪素膜を
除去し、チャンネルストップ用のイオン打ち込みを行な
う。これを熱酸化し、窒化珪素膜が無いところに厚い
（５００ｎｍ以上）のフィールド酸化膜を成長させる。
この時、厚い酸化膜の半分は基板中に食い込んだ状態に
なる。次に、酸化膜と窒化膜を除去し、改めて、薄いゲ
ート酸化膜（２０〜４０ｎｍ）を成長させる。その上
に、多結晶Ｓｉをマスクとして薄い酸化膜を除去し、こ
の領域にｎ＋のイオン注入を行って、ソース、ドレイン
領域を形成する。次に、ＣＶＤで厚い酸化膜またはＰＳ
Ｇを成長し、コンタクトホール用の穴をあけ、この上に
スパッタリングでＡｌ膜を形成し、パターニングしてソ
ース、ドレインの電極を作る。
ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のＳｉゲートｎＭＯＳの製
造工程を説明する。まず、初期工程で基板表面に薄い二
酸化珪素膜を形成させ、さらに、その上に窒化珪素膜を
成膜する。次に、トランジスタ領域以外の窒化珪素膜を
除去し、チャンネルストップ用のイオン打ち込みを行な
う。これを熱酸化し、窒化珪素膜が無いところに厚い
（５００ｎｍ以上）のフィールド酸化膜を成長させる。
この時、厚い酸化膜の半分は基板中に食い込んだ状態に
なる。次に、酸化膜と窒化膜を除去し、改めて、薄いゲ
ート酸化膜（２０〜４０ｎｍ）を成長させる。その上
に、多結晶Ｓｉをマスクとして薄い酸化膜を除去し、こ
の領域にｎ＋のイオン注入を行って、ソース、ドレイン
領域を形成する。次に、ＣＶＤで厚い酸化膜またはＰＳ
Ｇを成長し、コンタクトホール用の穴をあけ、この上に
スパッタリングでＡｌ膜を形成し、パターニングしてソ
ース、ドレインの電極を作る。
【００２０】本放射線検出器は、アクティブマトリック
ス基板９が、液晶表示装置を製造する過程で形成される
ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）アクティブマトリック
ス基板と同じプロセスで形成されるものである。二次元
画像検出器の全体の面積は、およそ５０ｃｍ×５０ｃｍ
であり、１５０μｍピッチで画素がマトリックス状に配
列される。そして、アクティブマトリックス基板９の周
辺部には、さらに、アクティブマトリックス基板９上に
形成されたＴＦＴ素子（ｐ−Ｓｉのスイッチング素子
３）のゲート３ａに信号を送るゲート駆動回路６や、変
換層１からの電荷蓄積容量２の電荷信号を取込むプリア
ンプ回路等が内蔵された信号読出回路７が設けられる。
ス基板９が、液晶表示装置を製造する過程で形成される
ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）アクティブマトリック
ス基板と同じプロセスで形成されるものである。二次元
画像検出器の全体の面積は、およそ５０ｃｍ×５０ｃｍ
であり、１５０μｍピッチで画素がマトリックス状に配
列される。そして、アクティブマトリックス基板９の周
辺部には、さらに、アクティブマトリックス基板９上に
形成されたＴＦＴ素子（ｐ−Ｓｉのスイッチング素子
３）のゲート３ａに信号を送るゲート駆動回路６や、変
換層１からの電荷蓄積容量２の電荷信号を取込むプリア
ンプ回路等が内蔵された信号読出回路７が設けられる。
【００２１】最初に、ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）
アクティブマトリックス基板９の表面に、各画素に相当
する画素電極１ａの部分は除いて、シリコン窒化膜（Ｓ
ｉＮ）や有機系樹脂の絶縁保護膜１２を覆う。そして、
周辺部等、膜の不要部分をマスクして、このアクティブ
マトリックス基板９を成膜装置にセットする。大面積成
膜に適したＭＯＣＶＤ法・近接昇華法、ぺ一スト焼成法
などで、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等の変換層１の多結晶
膜を成膜する。変換層１の前後には必要に応じて、Ｃｄ
ＳやＺｎＴｅ等の電荷阻止層を形成する。その後、変換
層１の上部に、変換層１で発生した電荷（電子−正孔）
を＋電極側と−電極側に移動させ、電荷蓄積容量（Ｃ
ｓ）２に収集するためのバイアス電圧を印加する共通電
極１ｂを形成する。さらに必要に応じて表面保護膜を形
成する。
アクティブマトリックス基板９の表面に、各画素に相当
する画素電極１ａの部分は除いて、シリコン窒化膜（Ｓ
ｉＮ）や有機系樹脂の絶縁保護膜１２を覆う。そして、
周辺部等、膜の不要部分をマスクして、このアクティブ
マトリックス基板９を成膜装置にセットする。大面積成
膜に適したＭＯＣＶＤ法・近接昇華法、ぺ一スト焼成法
などで、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等の変換層１の多結晶
膜を成膜する。変換層１の前後には必要に応じて、Ｃｄ
ＳやＺｎＴｅ等の電荷阻止層を形成する。その後、変換
層１の上部に、変換層１で発生した電荷（電子−正孔）
を＋電極側と−電極側に移動させ、電荷蓄積容量（Ｃ
ｓ）２に収集するためのバイアス電圧を印加する共通電
極１ｂを形成する。さらに必要に応じて表面保護膜を形
成する。
【００２２】本放射線検出器では、多結晶シリコン（Ｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ）のスイッチング素子３が、アクティブマ
トリックス基板９上に形成されるので、従来のアモルフ
ァスシリコンのスイッチング素子の場合、耐熱温度は約
２５０℃であったが、本アクティブマトリックス基板９
の場合、耐熱温度が高く、３００℃以上の成膜条件で、
変換層１の半導体膜ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等を成膜す
ることが出来る。
ｏｌｙ−Ｓｉ）のスイッチング素子３が、アクティブマ
トリックス基板９上に形成されるので、従来のアモルフ
ァスシリコンのスイッチング素子の場合、耐熱温度は約
２５０℃であったが、本アクティブマトリックス基板９
の場合、耐熱温度が高く、３００℃以上の成膜条件で、
変換層１の半導体膜ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等を成膜す
ることが出来る。
【００２３】そして、大面積のアクティブマトリックス
基板９に形成されたゲート線４、データ線５、共通電極
１ｂ、接地電極２ｃと、外部の周辺に設けられたゲート
駆動回路６と信号読出回路７との接続は、同一アクティ
ブマトリックス基板９上で、同時に、信号処理回路を形
成することが出来る。そのため、ＦＰＣなどの接続によ
る、寄生抵抗・容量成分によるノイズの発生がなく、低
ノイズでダイナミックレンジの大きな放射線二次元画像
検出器を構成する。
基板９に形成されたゲート線４、データ線５、共通電極
１ｂ、接地電極２ｃと、外部の周辺に設けられたゲート
駆動回路６と信号読出回路７との接続は、同一アクティ
ブマトリックス基板９上で、同時に、信号処理回路を形
成することが出来る。そのため、ＦＰＣなどの接続によ
る、寄生抵抗・容量成分によるノイズの発生がなく、低
ノイズでダイナミックレンジの大きな放射線二次元画像
検出器を構成する。
【００２４】上記の実施例では、ポリシリコン（ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉ）プロセスで製作されたアクティブマトリック
ス基板９を用いた放射線検出器が、光または放射線を検
出する検出器として説明したが、紫外線や赤外線等の二
次元画像検出器にも適用可能である。また、変換層１に
用いる半導体膜の材料として、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ
について説明したが、ポリシリコンアクティブマトリッ
クス基板の耐熱温度範囲内で成膜できれば、所望の検出
特性を得るために必要な材料を選択することができる。
ｙ−Ｓｉ）プロセスで製作されたアクティブマトリック
ス基板９を用いた放射線検出器が、光または放射線を検
出する検出器として説明したが、紫外線や赤外線等の二
次元画像検出器にも適用可能である。また、変換層１に
用いる半導体膜の材料として、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ
について説明したが、ポリシリコンアクティブマトリッ
クス基板の耐熱温度範囲内で成膜できれば、所望の検出
特性を得るために必要な材料を選択することができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の放射線検出器は上記のように構
成されており、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）プロセ
スで形成された多結晶シリコンＴＦＴ、絶縁層、電極か
らなるアクティブマトリックス基板を用いているので、
３００℃以上の成膜温度でも、安定して多結晶の変換層
を形成することができる。そのため、光や放射線に対し
て高い感度が期待できるＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等、多
様な多結晶半導体膜を用いることができ、Ｓ／Ｎのよ
い、ダイナミックレンジの広い放射線検出器を得ること
ができる。
成されており、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）プロセ
スで形成された多結晶シリコンＴＦＴ、絶縁層、電極か
らなるアクティブマトリックス基板を用いているので、
３００℃以上の成膜温度でも、安定して多結晶の変換層
を形成することができる。そのため、光や放射線に対し
て高い感度が期待できるＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等、多
様な多結晶半導体膜を用いることができ、Ｓ／Ｎのよ
い、ダイナミックレンジの広い放射線検出器を得ること
ができる。
【００２６】さらに、同一アクティブマトリックス基板
９上で、同時に信号処理回路を形成することが出来るた
め、ＦＰＣなどの接続による、寄生抵抗・容量成分によ
るノイズの発生がなく、良好な画像を得ることができ
る。
９上で、同時に信号処理回路を形成することが出来るた
め、ＦＰＣなどの接続による、寄生抵抗・容量成分によ
るノイズの発生がなく、良好な画像を得ることができ
る。
【図１】 本発明の放射線検出器の正面から見た回路構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】 本発明の放射線検出器の製造方法を説明する
ための断面構造を示す図である。
ための断面構造を示す図である。
【図３】 従来の放射線検出器の正面から見た回路構成
を示す図である。
を示す図である。
１…変換層 １ａ…画素電極 １ｂ…共通電極 ２…電荷蓄積容量 ２ａ…容量電極 ２ｂ…層間絶縁膜 ２ｃ…接地電極 ３…スイッチング素子 ３ａ…ゲート ３ｂ…ソース ３ｃ…ドレイン ４…ゲート線 ５…データ線 ６…ゲート駆動回路 ７…信号読出回路 ８…画素領域 ９…アクティブマトリックス基板 １０…アクティブマトリックス基板 １１…支持基板 １２…絶縁保護膜 １３…絶縁保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 31/09 Ｈ０１Ｌ 31/08 Ｌ 31/0264 Ｆターム(参考） 2G088 EE01 EE27 FF02 FF14 GG21 JJ05 JJ37 KK32 LL11 LL15 LL18 4M118 AA02 AA05 AB01 BA07 CA14 CB05 EA01 EA14 FB09 FB13 FB16 GA10 5F088 AA11 AB09 BA01 BB07 EA04 EA08 LA07 LA08 5F110 AA30 BB02 BB10 CC07 FF02 GG02 GG13 HJ13 HL03 NN02 NN23 NN24 NN25 NN27 NN35 NN62 NN66 NN71 NN72
Claims (2)
- 【請求項１】絶縁基板上に２次元格子状に行配列された
ゲート線及びデータ線と、その各格子点毎に設けられ前
記ゲート線及びデータ線と接続された複数の高速スイッ
チング素子と、その高速スイッチング素子のソース電極
に接続された画素電極と、その画素電極と接地間に設け
られた電荷蓄積容量とから構成されるアクティブマトリ
ックス基板と、前記画素電極の上部に形成され光または
放射線を吸収し電子−正孔対を発生する変換層とを備え
た放射線検出器において、前記アクティブマトリックス
基板にポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）プロセスの基板
を用いたことを特徴とする放射線検出器。 - 【請求項２】光または放射線を吸収し電子−正孔対を発
生する変換層がＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅの多結晶膜
であることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000130192A JP2001313384A (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 放射線検出器 |
| US09/771,547 US20010035911A1 (en) | 2000-04-28 | 2001-01-30 | Radiation detector |
| US11/071,165 US7498189B2 (en) | 2000-04-28 | 2005-03-04 | Method of producing a radiation detector with a polysilicon converting layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000130192A JP2001313384A (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 放射線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001313384A true JP2001313384A (ja) | 2001-11-09 |
Family
ID=18639339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000130192A Pending JP2001313384A (ja) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | 放射線検出器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20010035911A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001313384A (ja) |
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- 2001-01-30 US US09/771,547 patent/US20010035911A1/en not_active Abandoned
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2005
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