專(zhuān)利名稱(chēng)：檢測(cè)裝置和放射線檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于醫(yī)療成像裝置、非破壞性測(cè)試裝置或使用放射線的分析裝置等的檢測(cè)裝置，并且還涉及放射線檢測(cè)裝置和放射線檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在通過(guò)使用薄膜晶體管(TFT)制造液晶面板的技術(shù)中取得很大的進(jìn)展，這使得能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸顯示面板或大尺寸顯示屏。該技術(shù)也適于制造大尺寸區(qū)域傳感器(檢測(cè)裝置)，該大尺寸區(qū)域傳感器(檢測(cè)裝置)具有通過(guò)使用半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)的諸如光電轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換元件和諸如TFT的開(kāi)關(guān)元件。這種區(qū)域傳感器可與熒光部件組合以執(zhí)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，即，將諸如X射線的放射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光等，以被用作諸如醫(yī)療X射線檢測(cè)裝置的放射線檢測(cè)裝置。一般地，在放射線檢測(cè)裝置中使用的像素結(jié)構(gòu)可被分成兩種類(lèi)型，即，在同一平面中設(shè)置轉(zhuǎn)換元件和開(kāi)關(guān)元件的單平面型和在開(kāi)關(guān)元件之上設(shè)置(層疊)轉(zhuǎn)換元件的層疊型。在單平面型的制造中，可通過(guò)使用同一半導(dǎo)體制造處理來(lái)制造轉(zhuǎn)換元件和開(kāi)關(guān)元件，這允許制造處理的簡(jiǎn)化。在層疊型檢測(cè)裝置的情況下，與單平面型相比，在開(kāi)關(guān)元件之上提供轉(zhuǎn)換元件使得能夠增大各像素中的轉(zhuǎn)換元件的尺寸。因此，與單平面型檢測(cè)裝置能夠提供的相比，層疊型檢測(cè)裝置能夠提供更大的信號(hào)、更高的信號(hào)噪聲比和更高的靈敏度。在放射線檢測(cè)裝置中，特別是在醫(yī)療X射線檢測(cè)裝置中，需要減少患者暴露于放射線的量。為了滿足這種需要，實(shí)現(xiàn)具有高的靈敏度和高的信號(hào)噪聲(S/N)比的傳感器是重要的。下面，關(guān)于噪聲給出解釋。噪聲由許多的來(lái)源產(chǎn)生?？梢允窃肼曉吹钠骷?元件包含轉(zhuǎn)換元件、開(kāi)關(guān)元件、信號(hào)線、積分放大器和外圍電路。以下，由信號(hào)線產(chǎn)生的噪聲被稱(chēng)為信號(hào)線噪聲。當(dāng)信號(hào)線具有寄生電容C時(shí)，信號(hào)線噪聲由下式給出信號(hào)線噪聲=V kTC以下，由積分放大器產(chǎn)生的噪聲將被稱(chēng)為放大器噪聲。在使用具有反饋電容Cf的積分放大器作為電荷讀取放大器的情況下，該放大器噪聲由下式給出放大器噪聲=C/CfX放大器輸入處的噪聲因此，信號(hào)線的寄生電容C的減小是減小檢測(cè)裝置的噪聲的有效技術(shù)。即，為了實(shí)現(xiàn)高的靈敏度，通過(guò)減小信號(hào)線的寄生電容來(lái)減小噪聲是有效的。在檢測(cè)裝置中，還需要增大驅(qū)動(dòng)速度。當(dāng)供給驅(qū)動(dòng)脈沖以控制開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)所通過(guò)的驅(qū)動(dòng)線具有電容Cg和電阻Rg時(shí)，該驅(qū)動(dòng)線的時(shí)間常數(shù)τ由下式給出τ =CgXRg因此，如果驅(qū)動(dòng)線的電容和/或電阻增大，那么驅(qū)動(dòng)線的時(shí)間常數(shù)τ增大。這可使通過(guò)驅(qū)動(dòng)線傳送的驅(qū)動(dòng)脈沖衰減并導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)脈沖變得不鮮明(dull)或畸變。因此，如果開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間段減少，那么不鮮明可使得開(kāi)關(guān)元件難以對(duì)于設(shè)計(jì)的必要時(shí)間段處于接通狀態(tài)中。即，不鮮明使得難以減少接通時(shí)間段，這使得難以增大驅(qū)動(dòng)速度。日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2002-76360公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)具有電阻被減小的信號(hào)/驅(qū)動(dòng)線(以下，簡(jiǎn)稱(chēng)為線)的單平面型放射線檢測(cè)裝置的技術(shù)。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2009/0004768提出減小層疊型放射線檢測(cè)裝置中的互連線的電阻的技術(shù)。在檢測(cè)裝置中，還需要減小像素間距、增加像素?cái)?shù)量、增加靈敏度和增大驅(qū)動(dòng)速度。特別地，醫(yī)療X射線檢測(cè)裝置包含諸如X射線乳房照相裝置、能夠拍攝運(yùn)動(dòng)圖像的X射線透射檢測(cè)裝置等的各種類(lèi)型，并且，與一般的X射線檢測(cè)裝置相比，在這些各種類(lèi)型的醫(yī)療X射線裝置中更強(qiáng)烈地需要減小像素間距和增加像素?cái)?shù)量。在這種檢測(cè)裝置中，隨著像素間距的減小和像素?cái)?shù)量的增加，互連線的數(shù)量以及信號(hào)線和驅(qū)動(dòng)線之間的相交部分的數(shù)量增加。作為結(jié)果，與信號(hào)線和驅(qū)動(dòng)線相關(guān)的電容增大。特別地，在諸如在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2009/0004768中公開(kāi)的那樣的層疊型檢測(cè)裝置中，信號(hào)線和轉(zhuǎn)換元件之間的相交部分的數(shù)量也出現(xiàn)增加，這引起與信號(hào)線相關(guān)的電容的進(jìn)一步增大。作為結(jié)果，由與信號(hào)線相關(guān)的電容引起的噪聲增大，這導(dǎo)致靈敏度的降低。因此，需要通過(guò)減小與信號(hào)線相關(guān)的電容來(lái)減小噪聲的技術(shù)。還需要減小與驅(qū)動(dòng)線相關(guān)的時(shí)間常數(shù)。并且，在層疊型檢測(cè)裝置中，必須考慮驅(qū)動(dòng)線和轉(zhuǎn)換元件之間的相交部分的影響以及信號(hào)線和驅(qū)動(dòng)線之間的相交部分的影響。如上所述，在檢測(cè)裝置中，特別是在放射線檢測(cè)裝置中，在使用層疊結(jié)構(gòu)作為像素結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的情況下，也必須實(shí)現(xiàn)靈敏度的增加和驅(qū)動(dòng)速度的增大。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上情況，本發(fā)明提供在檢測(cè)裝置特別是具有以小的間隔布置的像素的層疊型檢測(cè)裝置中通過(guò)減小信號(hào)線電容來(lái)實(shí)現(xiàn)噪聲減小并通過(guò)減小與驅(qū)動(dòng)線相關(guān)的時(shí)間常數(shù)來(lái)增大驅(qū)動(dòng)速度的技術(shù)。在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供包含沿行方向和列方向布置的多個(gè)像素的檢測(cè)裝置。各像素包含被配置為將放射線或光轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件和被設(shè)置在絕緣基板上并被配置為輸出與所述電荷對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的開(kāi)關(guān)元件。驅(qū)動(dòng)線被設(shè)置在絕緣基板上并與沿行方向布置的開(kāi)關(guān)元件連接；并且，信號(hào)線與沿列方向布置的開(kāi)關(guān)元件連接。在各像素中，轉(zhuǎn)換元件位于開(kāi)關(guān)元件之上。開(kāi)關(guān)元件的主電極的最上表面部分位于轉(zhuǎn)換元件之下。驅(qū)動(dòng)線的最上表面部分位于開(kāi)關(guān)元件的最上表面部分之下。信號(hào)線包含被嵌入比驅(qū)動(dòng)線的最上表面部分低的層中的絕緣部件中的導(dǎo)電層。因此，在根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)裝置、特別是層疊型檢測(cè)裝置中，通過(guò)減小與信號(hào)線相關(guān)的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)噪聲的減小，并且，通過(guò)減小與驅(qū)動(dòng)線相關(guān)的時(shí)間常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)速度的增大。參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的檢測(cè)裝置的等效電路圖。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的檢測(cè)裝置的像素的平面圖，圖2B和圖2C是其截面圖。圖3A和圖:3B是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的放射線檢測(cè)裝置的像素的結(jié)構(gòu)的另一例子的截面圖。圖4A是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的檢測(cè)裝置的像素的平面圖，并且，圖4B和圖4C是其截面圖。圖5A是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的檢測(cè)裝置的像素的平面圖，圖5B是其截面圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的放射線檢測(cè)裝置的像素的結(jié)構(gòu)的另一例子的截面圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用放射線檢測(cè)裝置的放射線檢測(cè)系統(tǒng)的例子。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖參照實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。在本說(shuō)明中，使用術(shù)語(yǔ)“放射線”以描述各種類(lèi)型的放射線，包括通過(guò)放射性衰變放射的諸如α射線、β射線、Y射線等的粒子束和具有與這些粒子束的高能量相近的高能量的其它束。例如，X射線、宇宙射線等落入放射線的范圍內(nèi)。并且，在本說(shuō)明書(shū)中，轉(zhuǎn)換元件指的是被配置為將放射線或光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。第一實(shí)施例以下參照附圖描述根據(jù)第一實(shí)施例的放射線檢測(cè)裝置。參照?qǐng)D1和圖2Α 2D，根據(jù)第一實(shí)施例的放射線檢測(cè)裝置100包含諸如玻璃基板的絕緣基板101和在絕緣基板101上形成的像素區(qū)域103。在像素區(qū)域103中，在具有行方向和列方向的二維矩陣中布置多個(gè)像素102。各像素102包含被配置為將放射線或光轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件104和被配置為輸出與由轉(zhuǎn)換元件104提供的電荷對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的開(kāi)關(guān)元件105。在本實(shí)施例中，作為轉(zhuǎn)換元件，示出金屬-絕緣體-半導(dǎo)體型(MIS型)光電轉(zhuǎn)換元件，并且，使用薄膜晶體管(TFT)作為開(kāi)關(guān)元件。在轉(zhuǎn)換元件被設(shè)計(jì)為將放射線轉(zhuǎn)換成電荷的情況下，熒光部件被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換元件的放射線入射側(cè)，以將放射線轉(zhuǎn)換成可由光電轉(zhuǎn)換元件檢測(cè)的可見(jiàn)光。轉(zhuǎn)換元件104的第一電極L與開(kāi)關(guān)元件105的第一主電極電連接，并且，轉(zhuǎn)換元件104的第二電極U與偏壓線106電連接。注意，偏壓線106與沿列方向布置的轉(zhuǎn)換元件104中的每一個(gè)的第二電極U共同電連接。開(kāi)關(guān)元件105的控制電極與驅(qū)動(dòng)線107電連接，并且，開(kāi)關(guān)元件105的第二主電極與信號(hào)線108電連接。注意，驅(qū)動(dòng)線107與沿行方向布置的開(kāi)關(guān)元件105中的每一個(gè)的控制電極共同電連接，并且，還通過(guò)第一連接線109與驅(qū)動(dòng)電路110電連接。驅(qū)動(dòng)電路110被配置為依次或同時(shí)向沿列方向布置的多個(gè)驅(qū)動(dòng)線107供給驅(qū)動(dòng)脈沖，由此，與沿行方向布置的多個(gè)信號(hào)線108并行地以行單位從像素輸出電信號(hào)。各信號(hào)線108與沿列方向布置的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件105的第二主電極共同電連接，并且，還通過(guò)第二連接線111與讀取電路112電連接。讀取電路112包含對(duì)于各信號(hào)線108提供的被配置為提供通過(guò)信號(hào)線108接收的電信號(hào)的積分和放大值的積分放大器113，和被配置為采樣和保持由積分放大器113提供的放大的電信號(hào)的采樣和保持電路114。讀取電路112還包含被配置為將從采樣和保持電路114并行輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行電信號(hào)的多路復(fù)用器115，和被配置為將輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器116。從電源電路119向讀取電路112的非反相輸入端子供給基準(zhǔn)電勢(shì)Vref。電源電路119還通過(guò)共用偏壓線117和第三連接線118與沿行方向布置的多個(gè)偏壓線106電連接，以向各轉(zhuǎn)換元件104的第二電極U供給偏壓電勢(shì)Vs或初始化電勢(shì)Vr。下面，以下參照?qǐng)D1描述根據(jù)本實(shí)施例的檢測(cè)裝置的操作。通過(guò)開(kāi)關(guān)元件向轉(zhuǎn)換元件104的第一電極L施加基準(zhǔn)電勢(shì)Vref，并且，偏壓電勢(shì)Vs被施加到第二電極U，由此使轉(zhuǎn)換元件104偏壓，以使得MIS型光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換層被耗盡。在這種狀態(tài)下，向檢查的被檢體發(fā)射的放射線穿過(guò)被檢體同時(shí)強(qiáng)度衰減，并且被熒光部件(未示出)轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光。得到的可見(jiàn)光入射到光電轉(zhuǎn)換元件上并且被轉(zhuǎn)換成電荷。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件105響應(yīng)從驅(qū)動(dòng)電路110向驅(qū)動(dòng)線107施加的驅(qū)動(dòng)脈沖而接通時(shí)，與電荷對(duì)應(yīng)的電信號(hào)在信號(hào)線108上被輸出，并且，電信號(hào)作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被讀取電路112讀出。然后，偏壓線106的電勢(shì)從偏壓電勢(shì)Vs被切換到初始化電勢(shì)Vr，并且，開(kāi)關(guān)元件105接通以從光電轉(zhuǎn)換元件去除正或負(fù)殘留載流子。然后，偏壓線106的電勢(shì)從初始化電勢(shì)Vr被切換到偏壓電勢(shì)Vs，以完成轉(zhuǎn)換元件104的初始化。 以下，參照?qǐng)D2A 2C，描述一個(gè)像素的層結(jié)構(gòu)。圖2B和圖2C是分別沿圖2A的線IIB-IIB和IIC-IIC切取的截面圖。如圖2A所示，根據(jù)本實(shí)施例的放射線檢測(cè)裝置的一個(gè)像素包含用作光電轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換元件104、由TFT實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)元件105、信號(hào)線108的一部分、驅(qū)動(dòng)線107的一部分和偏壓線106的一部分。在圖2A中，為了圖面的簡(jiǎn)化，以簡(jiǎn)化的方式繪制轉(zhuǎn)換元件104，使得只示出其第一電極L。如圖2B和圖2C所示，用作開(kāi)關(guān)元件105的TFT包含以在第三絕緣層205上形成的多個(gè)層而形成的元件，所述多個(gè)層即第三導(dǎo)電層206、第四導(dǎo)電層207、第四絕緣層208、第一半導(dǎo)體層209、第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層210和第五導(dǎo)電層211。第三導(dǎo)電層206和第四導(dǎo)電層207被用于形成TFT的控制電極(柵電極)，并且，使用第四絕緣層208作為T(mén)FT的柵絕緣膜。第一半導(dǎo)體層209用作溝道，第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層210用作歐姆接觸層，并且，第五導(dǎo)電層211用作TFT的第一或第二主電極(源電極或漏電極)。通過(guò)使用在絕緣基板101上形成的第一絕緣層201中嵌入的第一導(dǎo)電層202，形成與用作開(kāi)關(guān)元件105的TFT的一個(gè)主電極連接的信號(hào)線108。更具體而言，第一導(dǎo)電層202被嵌入第一絕緣層201中，使得第一導(dǎo)電層202的最上表面部分基本上與第一絕緣層201的最上表面部分齊平。即，第一絕緣層201的膜厚基本上等于第一導(dǎo)電層202的膜厚。注意，“最上表面部分”指的是形成互連線的導(dǎo)電層或絕緣層的任何表面區(qū)域中的位置最接近轉(zhuǎn)換元件的表面區(qū)域。形成開(kāi)關(guān)元件105的控制電極的第三導(dǎo)電層206和第四導(dǎo)電層207也形成驅(qū)動(dòng)線107。形成第三導(dǎo)電層206的驅(qū)動(dòng)線107被嵌入位于用作信號(hào)線108的第一導(dǎo)電層202的最上表面部分與作為開(kāi)關(guān)元件105的最上表面部分的第五導(dǎo)電層211的最上表面部分之間的第三絕緣層205中。第三導(dǎo)電層206的最上表面部分基本上與第三絕緣層205的最上表面部分齊平，由此，第三絕緣層205的膜厚基本上等于第三導(dǎo)電層206的膜厚。第二絕緣層203被提供在由第一導(dǎo)電層202形成的信號(hào)線108與包含第三導(dǎo)電層206的驅(qū)動(dòng)線107之間。由第三導(dǎo)電層形成的柵極線被嵌入第三絕緣層中。在本實(shí)施例中，分別以包含第三導(dǎo)電層206和第四導(dǎo)電層207的二層結(jié)構(gòu)形成TFT的控制電極和驅(qū)動(dòng)線107。這允許實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)線107的低電阻。在第三導(dǎo)電層206和第四導(dǎo)電層207由相同類(lèi)型的材料形成的情況下，二層結(jié)構(gòu)對(duì)于防止當(dāng)?shù)谒膶?dǎo)電層207經(jīng)受蝕刻處理時(shí)第三導(dǎo)電層206受損是有用的。但是，在第四導(dǎo)電層207的提供不會(huì)提供電阻的明顯降低的情況下，或者，在第四導(dǎo)電層207的提供導(dǎo)致線電容的增大的情況下，驅(qū)動(dòng)線107不需要包含第四導(dǎo)電層207。在第三導(dǎo)電層206和第四導(dǎo)電層207由不同類(lèi)型的金屬形成的情況下，如果適當(dāng)?shù)剡x擇蝕刻溶液或蝕刻氣體以?xún)H蝕刻第四導(dǎo)電層207而不損傷第三導(dǎo)電層206，那么能夠形成驅(qū)動(dòng)線107，使得它僅包含第三導(dǎo)電層206。為了形成各導(dǎo)電層使得它們被嵌入相應(yīng)的絕緣層中，例如，可以使用鑲嵌(damascene)處理、電鍍處理等。通過(guò)第五絕緣層212和第六絕緣層213在開(kāi)關(guān)元件105之上的上層中形成用作轉(zhuǎn)換元件104的MIS型光電轉(zhuǎn)換元件。MIS型光電轉(zhuǎn)換元件包含第六導(dǎo)電層214、第七絕緣層215、第二半導(dǎo)體層216、第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層217和第八導(dǎo)電層219。第六導(dǎo)電層214用作光電轉(zhuǎn)換元件的下電極(第一電極L)。第七絕緣層215用作用于阻擋產(chǎn)生的正載流子和負(fù)載流子移動(dòng)的完全絕緣層。第二半導(dǎo)體層216用作將放射線或光轉(zhuǎn)換成電荷的光電轉(zhuǎn)換層。第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層217用作阻擋正載流子或負(fù)載流子移動(dòng)的阻擋層。第八導(dǎo)電層219用作上電極(第二電極U)。第七導(dǎo)電層218用作偏壓線106。通過(guò)使用第八導(dǎo)電層219實(shí)現(xiàn)的上電極(第二電極U)用于向整個(gè)轉(zhuǎn)換元件104施加偏電壓，其中，偏電壓等于通過(guò)偏壓線106供給的偏壓電勢(shì)Vs或初始化電勢(shì)Vr與供給到第一電極L的基準(zhǔn)電勢(shì)Vref之間的差值。如上所述，在根據(jù)本實(shí)施例的檢測(cè)裝置中，信號(hào)線108、驅(qū)動(dòng)線107、開(kāi)關(guān)元件105、轉(zhuǎn)換元件104和偏壓線106被一個(gè)在另一個(gè)上地設(shè)置在絕緣基板101上。在其它的上層中，設(shè)置第八絕緣層220、保護(hù)層(未示出)和熒光部件(未示出)。一個(gè)像素由上述的這些元件形成。即，根據(jù)本實(shí)施例的放射線檢測(cè)裝置是轉(zhuǎn)換元件位于開(kāi)關(guān)元件之上的層疊型。在本實(shí)施例中，如上所述，以與形成信號(hào)線108的層不同的層形成用作開(kāi)關(guān)元件105的TFT的第一主電極和第二主電極。用作信號(hào)線108的第一導(dǎo)電層202被提供，使得它被嵌入第一絕緣層201中。這允許以大的厚度形成用作信號(hào)線108的第一導(dǎo)電層202。因此，在放射線檢測(cè)裝置中，為了減小像素間距并增加像素?cái)?shù)量，可以在不引起信號(hào)線108的電阻的明顯增大的情況下減小線寬。信號(hào)線108在信號(hào)線108與驅(qū)動(dòng)線107相交的部分處以及在信號(hào)線108與轉(zhuǎn)換元件104的第一電極L相交的部分處具有電容。在本實(shí)施例中，信號(hào)線108的小的寬度導(dǎo)致各相交部分處的重疊面積的減小，這導(dǎo)致相交部分處的電容的減小。信號(hào)線108和轉(zhuǎn)換元件104的第一電極L之間的重疊面積比信號(hào)線108和驅(qū)動(dòng)線107之間的重疊面積大。鑒于以上情況，通過(guò)第一導(dǎo)電層202形成信號(hào)線108，使得第一導(dǎo)電層202被嵌入在比用作驅(qū)動(dòng)線107的導(dǎo)電層的最上表面部分低的層中形成的第一絕緣層201中，用作驅(qū)動(dòng)線107的導(dǎo)電層的最上表面部分位于開(kāi)關(guān)元件105的主電極的最上表面部分之下，開(kāi)關(guān)元件105的主電極的最上表面部分位于轉(zhuǎn)換元件104之下。在該配置中，信號(hào)線108的最上表面部分與轉(zhuǎn)換元件分開(kāi)的距離比開(kāi)關(guān)元件105的主電極的最上表面部分與轉(zhuǎn)換元件分開(kāi)的距離以及驅(qū)動(dòng)線107的最上表面部分與轉(zhuǎn)換元件的距離大，由此實(shí)現(xiàn)信號(hào)線108和轉(zhuǎn)換元件之間的相交部分處的電容的減小。并且，在本實(shí)施例中，第三導(dǎo)電層206被嵌入第三絕緣層205中。這允許位于信號(hào)線108和轉(zhuǎn)換元件104的第一電極L之間的第三絕緣層205獲得大的厚度。關(guān)于第六絕緣層213，能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇其材料實(shí)現(xiàn)大的厚度。第六絕緣層213的大的厚度允許信號(hào)線108和轉(zhuǎn)換元件104的第一電極L之間的相交部分處的電容的減小。因此，能夠減小像素間距和/或增加像素的數(shù)量以及信號(hào)線108與驅(qū)動(dòng)線107或轉(zhuǎn)換元件104之間的相交部分的數(shù)量，同時(shí)對(duì)于信號(hào)線108保持低的電阻和低的電容，這允許防止由于信號(hào)線電容導(dǎo)致的噪聲的增大。并且，由于允許減小信號(hào)線108的線寬，因此能夠減小信號(hào)線108和驅(qū)動(dòng)線107之間的相交部分處的驅(qū)動(dòng)線107的電容。通過(guò)使用被嵌入第三絕緣層205中的第三導(dǎo)電層206形成用作開(kāi)關(guān)元件105的TFT的控制電極和驅(qū)動(dòng)線107。這使得能夠?qū)τ谟米黩?qū)動(dòng)線107的第三導(dǎo)電層206實(shí)現(xiàn)大的厚度，這使得即使在布局上的限制不允許增大驅(qū)動(dòng)線107的線寬的情況下也能夠減小驅(qū)動(dòng)線107的電阻。并且，增大驅(qū)動(dòng)線107的厚度使得能夠在不導(dǎo)致電阻增大的情況下減小驅(qū)動(dòng)線107的寬度。因此，能夠通過(guò)減小驅(qū)動(dòng)線107的寬度來(lái)減小驅(qū)動(dòng)線107和信號(hào)線108 之間的相交部分面積。因此，在驅(qū)動(dòng)線107的電容成分中，由驅(qū)動(dòng)線106和信號(hào)線108之間的重疊導(dǎo)致的電容成分可減小。并且，由于驅(qū)動(dòng)線107被設(shè)置為使得驅(qū)動(dòng)線107的最上表面部分的位置比開(kāi)關(guān)元件105的最上表面部分低，因此，允許在驅(qū)動(dòng)線107和轉(zhuǎn)換元件的第一電極L之間實(shí)現(xiàn)大的距離。并且，變得能夠減小驅(qū)動(dòng)線107的線寬，并由此能夠減小驅(qū)動(dòng)線107和第一電極L之間的相交部分面積。這使得能夠防止驅(qū)動(dòng)線107和第一電極L之間的相交部分處的電容的明顯增大。因此，能夠在對(duì)于驅(qū)動(dòng)線107保持低電阻和低電容的同時(shí)減小像素間距和/或增加像素?cái)?shù)量以及驅(qū)動(dòng)線107與信號(hào)線108或轉(zhuǎn)換元件104之間的相交部分?jǐn)?shù)量，這允許防止驅(qū)動(dòng)線的時(shí)間常數(shù)的增大。在上述的例子中，用作信號(hào)線108的第一導(dǎo)電層202被嵌入在絕緣基板101上形成的第一絕緣層201中。但是，本發(fā)明不限于該配置。例如，可在包含多個(gè)絕緣層的多層結(jié)構(gòu)中形成第一絕緣層201，并且，可以在該多層結(jié)構(gòu)中形成第一導(dǎo)電層202。參照?qǐng)D3A，以下描述根據(jù)本發(fā)明的像素的結(jié)構(gòu)的另一例子(例子1)。在本例子中， 第二導(dǎo)電層204被嵌入第二絕緣層203中。在該配置中，能夠通過(guò)增大第二絕緣層203的膜厚實(shí)現(xiàn)信號(hào)線108和驅(qū)動(dòng)線107之間的電容的減小。并且，當(dāng)?shù)诙?dǎo)電層204被形成以由此連接信號(hào)線108和開(kāi)關(guān)元件105的主電極時(shí)，能夠執(zhí)行平坦化，使得不存在會(huì)另外影響要在上層中形成的圖案的臺(tái)階。當(dāng)使用厚的層間絕緣膜作為第二絕緣層時(shí)，大的厚度可在接觸區(qū)域中產(chǎn)生大的臺(tái)階。為了處理這種大的臺(tái)階，可通過(guò)使用嵌入這種絕緣層中的導(dǎo)電層來(lái)形成接觸。以下，參照?qǐng)D:3B，描述根據(jù)本發(fā)明的像素的結(jié)構(gòu)的又一例子(例子2)。在本例子 2中，在絕緣基板101上不存在第一絕緣層201，并且，第一導(dǎo)電層202被嵌入絕緣基板101 中。即，在本例子中，絕緣基板101用作位置比開(kāi)關(guān)元件105的最上表面部分和位于轉(zhuǎn)換元件104之下的用作驅(qū)動(dòng)線107的導(dǎo)電層的最上表面部分低的絕緣部件。在該配置中，與圖 2B和圖2C所示的配置或圖3A所示的配置不同，不必提供第一絕緣層201?？梢岳缤ㄟ^(guò)鑲嵌處理、電鍍處理等實(shí)現(xiàn)在絕緣基板101中嵌入第一導(dǎo)電層202。在通過(guò)電鍍處理形成互連線的情況下，可以事先在其中要形成互連線的溝槽中形成薄金屬層。為了減小互連線的電阻，可以使用厚的絕緣部件并且可以在其中形成溝槽。為了滿足以上的要求，作為用于第一絕緣層201或第三絕緣層205的材料，可以使用可容易地形成的有機(jī)絕緣膜或者具有低應(yīng)力的無(wú)機(jī)絕緣膜。可通過(guò)光刻處理形成溝槽。在使用無(wú)機(jī)絕緣膜的情況下，可首先執(zhí)行光刻處理并然后可執(zhí)行蝕刻處理。更具體而言，當(dāng)使用硅氧化物膜或硅氮化物膜作為無(wú)機(jī)絕緣膜時(shí)，可以容易地通過(guò)使用氫氟酸等作為蝕刻劑形成溝槽。另一方面，在使用有機(jī)絕緣膜的情況下，有機(jī)絕緣膜可以形成為包含感光劑，并且，有機(jī)絕緣膜可經(jīng)受顯影處理以形成溝槽。在顯影處理或氫氟酸處理中，如果處理各向同性前進(jìn)， 那么難以對(duì)于制造的互連線獲得高的縱橫比。因此，當(dāng)通過(guò)顯影處理在有機(jī)絕緣膜中形成溝槽時(shí)，可以在光刻處理中使用高分辨率曝光裝置以獲得具有高的縱橫比即與其線寬相比具有相對(duì)大的膜厚厚度的溝槽。另一方面，在無(wú)機(jī)絕緣膜中形成溝槽，能夠通過(guò)使用ECR、 ICP等的各向異性干蝕刻實(shí)現(xiàn)具有高的縱橫比的溝槽。嵌入有機(jī)絕緣膜或無(wú)機(jī)絕緣膜中的互連線與其它的互連線或電極之間的電容可通過(guò)對(duì)其選擇具有低介電常數(shù)的材料來(lái)減小。 可通過(guò)選擇諸如銅、鋁、銀、金、鉬等或者它們的化合物的用于互連線的具有低比電阻的材料實(shí)現(xiàn)低電阻。可以使用鑲嵌處理等以形成互連線。更具體而言，例如，首先通過(guò)使用濺射處理或蒸鍍處理等在整個(gè)表面區(qū)域上形成膜，并然后通過(guò)CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)等執(zhí)行平坦化。作為替代方案，可以通過(guò)使用電鍍等在特定的區(qū)域中形成互連線材料的膜，并然后可以執(zhí)行平坦化。在任意情況下，信號(hào)線108被形成以具有等于第一絕緣層201的膜厚的膜厚。 如果選擇難熔材料作為信號(hào)線108和驅(qū)動(dòng)線107的材料并且它們被嵌入諸如玻璃膜的難熔無(wú)機(jī)絕緣膜中，那么能夠使用在例如350°C或更高處執(zhí)行的高溫處理，以在形成TFT時(shí)在上層中形成半導(dǎo)體層，這允許得到的TFT具有低電阻。雖然在圖1中僅示出3X3個(gè)像素，但是，實(shí)際的放射線檢測(cè)裝置可包含多達(dá)例如 2000X2000個(gè)像素。在本實(shí)施例中，放射線檢測(cè)裝置是組合光電轉(zhuǎn)換元件和熒光部件的間接類(lèi)型。但是，本發(fā)明不限于這種類(lèi)型。對(duì)于其中用如下轉(zhuǎn)換元件替代光電轉(zhuǎn)換元件的直接類(lèi)型的放射線檢測(cè)裝置，也可獲得與在上述的實(shí)施例中獲得的優(yōu)點(diǎn)類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)，該轉(zhuǎn)換元件包含設(shè)置在電極之間的諸如非晶硒的半導(dǎo)體層并且能夠直接將X射線、υ射線或者諸如α射線或β射線的微粒束轉(zhuǎn)換成電荷。并且，在間接類(lèi)型的放射線檢測(cè)裝置中使用的轉(zhuǎn)換元件不限于MIS型光電轉(zhuǎn)換元件，而是可以使用諸如PIN型光電二極管的其它類(lèi)型的光電轉(zhuǎn)換元件。在本實(shí)施例中，對(duì)于用作開(kāi)關(guān)元件的TFT使用反交錯(cuò)結(jié)構(gòu)。但是，TFT結(jié)構(gòu)不限于反交錯(cuò)結(jié)構(gòu)。例如，可以使用交錯(cuò)結(jié)構(gòu)。第二實(shí)施例以下參照?qǐng)D4Α 4C描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖4Α是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的放射線檢測(cè)裝置的像素的平面圖，圖4Β和圖4C是分別沿圖4Α中的線IVB-IVB和IVC-IVC 切取的截面圖。放射線檢測(cè)裝置的等效電路和操作原理與根據(jù)第一實(shí)施例的那些類(lèi)似，并因此省略其進(jìn)一步的描述。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同在于，與驅(qū)動(dòng)線同樣地僅通過(guò)使用第三導(dǎo)電層 206形成開(kāi)關(guān)元件105的控制電極，原因是，根據(jù)驅(qū)動(dòng)線的材料和開(kāi)關(guān)元件的主電極的材料，不必需要通過(guò)形成根據(jù)第一實(shí)施例的控制電極的第四導(dǎo)電層207連接信號(hào)線108和開(kāi)關(guān)元件105的主電極。因此，與第一實(shí)施例相比，本實(shí)施例允許減少處理步驟的數(shù)量，這可允許增加生產(chǎn)量。第三實(shí)施例以下參照?qǐng)D5Α和圖5Β以及圖6描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖5Α是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的放射線檢測(cè)裝置的像素的平面圖，圖5Β是沿圖5Α的線VB-VB切取的截面圖。圖6示出沿與圖5Α的線VB-VB相同的線的截面中的結(jié)構(gòu)的另一例子。放射線檢測(cè)裝置的等效電路和操作原理與根據(jù)第一實(shí)施例的那些類(lèi)似，并因此省略其進(jìn)一步的描述。本實(shí)施例與第一實(shí)施例或第二實(shí)施例的不同在于，信號(hào)線108和驅(qū)動(dòng)線107的形狀受到控制。在信號(hào)線108和驅(qū)動(dòng)線107之間的相交部分處以及在信號(hào)線108和轉(zhuǎn)換元件 104的第一電極L之間的相交部分處出現(xiàn)信號(hào)線108的線電容。在各情況下，在信號(hào)線108 和位于信號(hào)線108之上的導(dǎo)電層之間出現(xiàn)電容。鑒于以上情況，在本實(shí)施例中，通過(guò)使用具有負(fù)感光靈敏度(negative photosensitivity)的有機(jī)絕緣膜形成第一絕緣層201，并且， 用作信號(hào)線的第一導(dǎo)電層202被嵌入第一絕緣層201中，使得，如圖5B所示，用作信號(hào)線108的第一導(dǎo)電層202的上部寬度ST比第一導(dǎo)電層202的最大寬度SM小，由此減小信號(hào)線 108和上導(dǎo)電層之間的電容。另一方面，通過(guò)使用具有正感光靈敏度的有機(jī)絕緣膜形成第三絕緣層205，并且，用作驅(qū)動(dòng)線的第三導(dǎo)電層206被嵌入第三絕緣層205中，使得如圖5B所示，用作驅(qū)動(dòng)線107的第三導(dǎo)電層206的下部寬度GB比第三導(dǎo)電層206的最大寬度GM小， 由此減小驅(qū)動(dòng)線107和下導(dǎo)電層之間的電容。圖6示出沿與圖5A的線VB-VB相同的線的截面中的像素的結(jié)構(gòu)的另一例子。在本例子中，互連線被形成以具有與圖5B所示的形狀不同的形狀。第三絕緣層205通過(guò)使用兩種不同的絕緣材料被形成為包含第三絕緣層20 和第三絕緣層20 的多層結(jié)構(gòu)，而第三導(dǎo)電層206被形成為包含第三導(dǎo)電層206a和第三導(dǎo)電層206b的多層結(jié)構(gòu)。更具體而言， 通過(guò)使用具有正感光靈敏度的有機(jī)絕緣膜實(shí)現(xiàn)第三絕緣層205a，而通過(guò)使用具有負(fù)感光靈敏度的有機(jī)絕緣膜實(shí)現(xiàn)第三絕緣層20恥。并且，第三導(dǎo)電層206a和206b分別被嵌入第三絕緣層20 和20 中，由此，如圖6所示形成驅(qū)動(dòng)線107，使得用作驅(qū)動(dòng)線107的第三導(dǎo)電層206的上部寬度GT比驅(qū)動(dòng)線107的最大寬度GM小，其中，最大寬度GM由第三導(dǎo)電層 206b的下部寬度或第三導(dǎo)電層206a的上部寬度給出，并且使得形成驅(qū)動(dòng)線107的第三導(dǎo)電層206a的下部寬度GB比驅(qū)動(dòng)線107的最大寬度GM小，其中，如上所述，最大寬度GM由第三導(dǎo)電層206a的下部寬度或第三導(dǎo)電層206a的上部寬度給出，由此實(shí)現(xiàn)用作信號(hào)線108 的第一導(dǎo)電層202和用作驅(qū)動(dòng)線107的第三導(dǎo)電層206a之間的相交部分的面積的減小，并且實(shí)現(xiàn)用作驅(qū)動(dòng)線107的第三導(dǎo)電層206b和用作轉(zhuǎn)換元件104的第一電極L的第六導(dǎo)電層214之間的相交部分的面積的減小。因此，與第一和第二實(shí)施例相比，本實(shí)施例使得能夠進(jìn)一步減小信號(hào)線電容和驅(qū)動(dòng)線電容。因此，本實(shí)施例使得能夠?qū)崿F(xiàn)能夠以高速被驅(qū)動(dòng)的層疊型低噪聲放射線檢測(cè)裝置。第四實(shí)施例圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用放射線檢測(cè)裝置的放射線檢測(cè)系統(tǒng)的例子。在圖7所示的放射線檢測(cè)系統(tǒng)中，由用作放射線源的X射線管6050產(chǎn)生的X射線 6060穿過(guò)患者或經(jīng)受檢查的被檢體6061的胸部6062，并且入射到具有設(shè)置在頂部的熒光部件的放射線檢測(cè)裝置6040上。入射在光電轉(zhuǎn)換裝置6040上的X射線包含關(guān)于患者6061 身體內(nèi)部的信息。響應(yīng)入射的X射線，熒光部件發(fā)射光。發(fā)射的光被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。電信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并且通過(guò)諸如計(jì)算機(jī)的用作信號(hào)處理單元的圖像處理器6070經(jīng)受圖像處理。在安裝在控制室內(nèi)的用作顯示單元的顯示器6080上顯示得到的圖像。獲得的信息可以以已知的方式通過(guò)諸如電話線或無(wú)線鏈接的通信網(wǎng)絡(luò)6090被傳送到遠(yuǎn)程位置，使得可以在安裝在遠(yuǎn)程位置的醫(yī)生室內(nèi)的用作顯示單元的顯示器6081上顯示信息或者可以在諸如光盤(pán)的存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)信息。這允許遠(yuǎn)程位置處的醫(yī)生進(jìn)行診斷?？梢酝ㄟ^(guò)用作記錄單元的膠片處理器6100在用作記錄介質(zhì)的膠片6110上記錄信息。雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有的變更方式以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)裝置，包括在絕緣基板上沿行方向和列方向布置的多個(gè)像素，各像素包含被配置為將放射線或光轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件和被設(shè)置在絕緣基板上并被配置為輸出與所述電荷對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的開(kāi)關(guān)元件，該轉(zhuǎn)換元件被設(shè)置在開(kāi)關(guān)元件之上；與沿行方向布置的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件連接的驅(qū)動(dòng)線；和與沿列方向布置的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件連接的信號(hào)線，其中，開(kāi)關(guān)元件的主電極的最上表面部分位于轉(zhuǎn)換元件之下，其中，驅(qū)動(dòng)線位于絕緣基板上，并且，驅(qū)動(dòng)線的最上表面部分位于各開(kāi)關(guān)元件的主電極的最上表面部分之下，并且，其中，信號(hào)線由被嵌入位于比驅(qū)動(dòng)線的最上表面部分低的層中的絕緣部件中的導(dǎo)電層形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)裝置，其中，絕緣部件是所述絕緣基板或設(shè)置在所述絕緣基板和驅(qū)動(dòng)線之間的絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的檢測(cè)裝置，其中，驅(qū)動(dòng)線包含位于絕緣基板和各開(kāi)關(guān)元件的主電極的最上表面部分之間的導(dǎo)電層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的檢測(cè)裝置，其中，各開(kāi)關(guān)元件的控制電極包含被嵌入位于絕緣基板和開(kāi)關(guān)元件的主電極的最上表面部分之間的絕緣層中的導(dǎo)電層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)裝置，其中，當(dāng)信號(hào)線的上部的寬度由ST表示并且信號(hào)線的最大寬度由SM表示時(shí)，滿足以下的條件ST < sm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)裝置，其中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)線的下部的寬度由GB表示并且驅(qū)動(dòng)線的最大寬度由GM表示時(shí)，滿足以下的條件GB < GM。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的檢測(cè)裝置，其中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)線的上部的寬度由GT表示時(shí)，滿足以下的條件GT < GM。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)裝置，其中，信號(hào)線和驅(qū)動(dòng)線中的至少一個(gè)被嵌入多個(gè)絕緣層中。
9.一種放射線檢測(cè)系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1的檢測(cè)裝置；被配置為處理從檢測(cè)裝置供給的信號(hào)的信號(hào)處理單元；被配置為存儲(chǔ)從信號(hào)處理單元供給的信號(hào)的存儲(chǔ)單元；被配置為顯示從信號(hào)處理單元供給的信號(hào)的顯示單元；被配置為傳送從信號(hào)處理單元供給的信號(hào)的傳送單元；和被配置為產(chǎn)生放射線的放射線源。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及檢測(cè)裝置和放射線檢測(cè)系統(tǒng)。層疊型檢測(cè)裝置包含沿行方向和列方向以小的間隔布置的多個(gè)像素，并且具有允許高速驅(qū)動(dòng)操作的小的信號(hào)線電容。各像素包含被配置為將放射線或光轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件和被設(shè)置在絕緣基板上的開(kāi)關(guān)元件。驅(qū)動(dòng)線被設(shè)置在絕緣基板上并與沿行方向布置的開(kāi)關(guān)元件連接；并且，信號(hào)線與沿列方向布置的開(kāi)關(guān)元件連接。各轉(zhuǎn)換元件被設(shè)置在相應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件之上。通過(guò)使用被嵌入位于驅(qū)動(dòng)線的最上表面部分之下的絕緣層中的導(dǎo)電層來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)線，該驅(qū)動(dòng)線的最上表面部分位于開(kāi)關(guān)元件的主電極的最上表面部分之下，該開(kāi)關(guān)元件的主電極的最上表面部分位于轉(zhuǎn)換元件之下。
文檔編號(hào)G01T1/24GK102565843SQ20111029606
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者和山弘, 川鍋潤(rùn), 望月千織, 渡邊實(shí), 石井孝昌, 藤吉健太郎 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社