專利名稱：利用放射線進(jìn)行圖像攝影的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由圖像傳感器將入射的放射線變換成電信號(hào)并生成圖像信息，同時(shí)在一側(cè)用AEC傳感器檢測(cè)放射線的入射量并進(jìn)行放射線露出控制的可應(yīng)用于圖像攝影裝置的放射線圖像攝影裝置及其制造方法，以及圖像攝影電路基板。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的放射線圖像攝影裝置中，分別裝入以二維方式檢測(cè)透過(guò)人體的放射線并形成圖像的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置，以及控制從放射線源入射的放射線的露出的放射線自動(dòng)露出控制裝置(AEC)。
作為這種代表性的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置，一般是將MIS型光變換元件和開(kāi)關(guān)TFT構(gòu)成的像素配置成矩陣狀，在其放射線的入射面上配置將放射線變換成可見(jiàn)光的熒光體。
圖12是現(xiàn)有的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的等效電路圖。圖13是圖12所示的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的平面圖。
圖12、圖13中4008是光變換元件等半導(dǎo)體變換元件，4007是開(kāi)關(guān)TFT，構(gòu)成各個(gè)像素。
TFT4007的柵極連接到共用的柵極線(Vg)4001，柵極線4001連接到控制TFT導(dǎo)通、截止的柵極驅(qū)動(dòng)器4002。而各TFT4007的源極或漏極連接到共用的信號(hào)線(Sig線)4003，信號(hào)線4003連接到放大器IC4004。此外，如圖所示，光變換元件驅(qū)動(dòng)用偏置線(Vs線)4005連接到共用電極驅(qū)動(dòng)器4006。
向被檢體入射的放射線通過(guò)被檢體受到衰減透過(guò)，由熒光體層變換成可見(jiàn)光，該可見(jiàn)光入射到光變換元件，被變換成電荷。該電荷通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)器4002施加的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖經(jīng)TFT4007輸送到信號(hào)線4003，由放大器IC4004被讀出到外部。然后，通過(guò)光變換元件驅(qū)動(dòng)用偏置線(Vs線)4005，除去由光變換元件產(chǎn)生輸送的電荷。將該動(dòng)作稱為更新。
圖14是表示MIS型光變換元件和開(kāi)關(guān)TFT構(gòu)成的一像素區(qū)域(圖13內(nèi)D-D’位置)的層結(jié)構(gòu)的模式剖面圖，這里，表示同時(shí)形成MIS型光變換元件和開(kāi)關(guān)TFT的例子。
MIS型光變換元件由第1導(dǎo)電層(下部電極)4101、第1絕緣層4102、第1半導(dǎo)體層4103、歐姆接觸層4105、第2導(dǎo)電層(偏置線)4106、以及透明電極4113(例如ITO)構(gòu)成，下部電極與TFT4007的源極或漏極連接。TFT4007包括第1導(dǎo)電層4101(柵極層)、第1絕緣層4102(柵極絕緣層)、第1半導(dǎo)體層4103、歐姆接觸層4105、以及第2導(dǎo)電層4106(源極和漏極)。在形成各柵極線TFT4007的柵極的電極層中，各信號(hào)線分別連接形成源極和漏極的層。然后，在上部形成保護(hù)層(例如SiN和有機(jī)膜)4118、以及將放射線變換成可見(jiàn)光的熒光體4119。
此外，以往還使用將以a-Se等為代表的放射線的直接變換材料和積蓄電容、開(kāi)關(guān)TFT進(jìn)行組合的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置。
下面，對(duì)于放射線圖像攝影裝置，說(shuō)明控制從放射線源入射的放射線的露出的放射線自動(dòng)露出控制裝置(AEC)。
一般地，在具有二維狀配置的傳感器的放射線圖像攝影裝置中，需要對(duì)每個(gè)被攝體或每次攝影調(diào)整(AEC控制)入射的放射線量。以往，將AEC控制用傳感器與圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置分開(kāi)設(shè)置。將放射線的衰減為5％左右的多個(gè)薄型AEC傳感器分別設(shè)置在圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的前面，根據(jù)這些AEC傳感器的輸出來(lái)停止放射線的入射，獲得適合圖像化的放射線量。作為這里使用的AEC傳感器，使用由電離箱將放射線直接作為電荷取出的傳感器、或通過(guò)熒光體變換為可見(jiàn)光并由光纖取出到外部，由光電倍增管變換成電荷的傳感器等。構(gòu)成現(xiàn)有的放射線圖像攝影裝置的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置和放射線自動(dòng)露出控制裝置(AEC)的圖像圖示于圖15。
但是，如上所述，在二維狀配置的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置中，在另外設(shè)置AEC傳感器，調(diào)整入射的放射線量(AEC)時(shí)，存在傳感器的配置問(wèn)題。即，AEC所需的信息一般在被攝體的中央部，所以按在圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的攝像上沒(méi)有妨礙來(lái)配置AEC傳感器，需要放射線的衰減非常小的AEC傳感器，引起裝置整體的成本上升。
而且，由于不存在完全沒(méi)有衰減的傳感器，所以不能避免被攝體中央部即診斷上非常重要的部位圖像的圖像質(zhì)量下降。此外，在這樣另外設(shè)置的AEC傳感器中，不利于以可手持方式進(jìn)行各個(gè)部位攝影的放射線圖像攝影裝置的小型化。
對(duì)于這樣的結(jié)構(gòu)，在USP5448613中，公開(kāi)了以下結(jié)構(gòu)將第2像素組設(shè)置在傳感器基板內(nèi)，由與圖像讀出用傳感器不同的移位寄存器驅(qū)動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)電荷的積分。
但是，在簡(jiǎn)單地這樣構(gòu)成的情況下，將圖像讀出用的一部分像素用上述第2像素置換，與圖像讀出關(guān)聯(lián)的像素與全體像素的開(kāi)口率降低，而且布線也分別環(huán)繞第1像素、第2像素，有布線結(jié)構(gòu)復(fù)雜的危險(xiǎn)。
因此，在上述公報(bào)的結(jié)構(gòu)中，有關(guān)像素的布局和布線結(jié)構(gòu)還有改善的余地。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷而構(gòu)思了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，圖像傳感裝置最好包括具有將入射的放射線變換成電信號(hào)的變換部件，根據(jù)從所述變換部件輸出的電信號(hào)來(lái)生成圖像信息；其中，根據(jù)所述檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行對(duì)入射的放射線的露出控制。
本發(fā)明的第2方式的放射線圖像攝影裝置的制造方法是放射線圖像攝影裝置的制造方法，該放射線圖像攝影裝置具有將入射的放射線變換成電信號(hào)的多個(gè)變換部件和檢測(cè)放射線的入射量的多個(gè)檢測(cè)部件，該方法的特征在于在所述變換部件的下方部位形成所述檢測(cè)部件。
本發(fā)明第3方式的攝像電路基板包括開(kāi)關(guān)元件，切換來(lái)自變換部件的電信號(hào)的輸出動(dòng)作，該變換部件將入射的放射線變換成電信號(hào)；以及檢測(cè)元件，檢測(cè)放射線的入射量；其特征在于，將所述開(kāi)關(guān)元件和所述檢測(cè)元件形成在同一層。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下結(jié)合附圖的說(shuō)明將變得明顯，在附圖中，對(duì)相同或相似的部分附以相同的標(biāo)號(hào)。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式等效電路圖。
圖2是本發(fā)明第1實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式平面圖。
圖3是本發(fā)明第1實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式平面圖。
圖4A和圖4B是本發(fā)明第1實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的1像素區(qū)域的模式剖面圖。
圖5是本發(fā)明第2實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式等效電路圖。
圖6是本發(fā)明第2實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式平面圖。
圖7是本發(fā)明第2實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式平面圖。
圖8A和圖8B是本發(fā)明第2實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的1像素區(qū)域的模式剖面圖。
圖9是本發(fā)明第3實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式等效電路圖。
圖10是本發(fā)明第3實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式平面圖。
圖11是本發(fā)明第3實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的1像素區(qū)域的模式剖面圖。
圖12是現(xiàn)有例的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的等效電路圖。
圖13是現(xiàn)有例的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的平面圖。
圖14是模式地表示MIS型光變換元件和開(kāi)關(guān)TFT構(gòu)成的1像素區(qū)域的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖15是構(gòu)成現(xiàn)有例的放射線圖像攝影裝置的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置和放射線自動(dòng)露出控制裝置(AEC)的圖像圖。
圖16是表示第4實(shí)施方式的放射線攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
圖17是表示第4實(shí)施方式的放射線攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)的布局圖。
圖18是表示第4實(shí)施方式的放射線攝像裝置中不設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件和其引出布線的像素的平面結(jié)構(gòu)布局圖。
圖19是表示第4實(shí)施方式的放射線攝像裝置中設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件的像素的平面結(jié)構(gòu)布局圖。
圖20是表示第4實(shí)施方式的放射線攝像裝置中設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件和其引出布線的像素的平面結(jié)構(gòu)布局圖。
圖21是沿圖18中的I-I線的剖面圖。
圖22是沿圖19中的II-II線的剖面圖。
圖23是表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的放射線攝像裝置中設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件的像素的平面結(jié)構(gòu)布局圖。
圖24是表示第5實(shí)施方式的放射線攝像裝置中設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件和其引出布線的像素的平面結(jié)構(gòu)布局圖。
圖25是沿圖23中的III-III線的剖面圖。
圖26A～圖26D是按工序順序表示本發(fā)明第5實(shí)施方式的制造放射線攝像裝置的方法的剖面圖。
圖27A～圖27C是按工序順序表示制造本發(fā)明第5實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法的剖面圖，是表示圖26A～圖26D所示工序的后續(xù)工序的剖面圖。
圖28是設(shè)置于本發(fā)明的第6實(shí)施方式的放射線攝像裝置中的TFT矩陣板的模擬等效電路圖。
圖29是表示第6實(shí)施方式中從柵極驅(qū)動(dòng)電路部52提供給各柵極線的電壓和其定時(shí)的定時(shí)圖。
圖30A和圖30B是表示制造本發(fā)明第6實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法的剖面圖。
圖31A和圖31B是表示制造本發(fā)明第6實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法的剖面圖，是表示圖30A和圖30B所示工序的后續(xù)工序的剖面圖。
圖32A和圖32B是表示制造本發(fā)明第6實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法的剖面圖，是表示圖31A和圖31B所示工序的后續(xù)工序的剖面圖。
圖33A和圖33B是表示制造本發(fā)明第6實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法的剖面圖，是表示圖32A和圖32B所示工序的后續(xù)工序的剖面圖。
圖34A和圖34B是表示制造本發(fā)明第6實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法的剖面圖，是表示圖33A和圖33B所示工序的后續(xù)工序的剖面圖。
圖35A和圖35B是表示制造本發(fā)明第6實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法的剖面圖，是表示圖34A和圖34B所示工序的后續(xù)工序的剖面圖。
圖36是表示第6實(shí)施方式的監(jiān)視用光電變換元件2的平面結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)該指出，除非特別說(shuō)明以外，這些實(shí)施方式中提出的部件的相對(duì)配置、數(shù)字表達(dá)和數(shù)值都不限制本發(fā)明的范圍。
以下，一邊參照附圖一邊詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，這里，說(shuō)明用于理解本發(fā)明的參考例。該參考例根據(jù)上述的USP5448613記述的內(nèi)容。圖16是表示參考例的放射線攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)的等效電路圖。圖17是表示參考例的放射線攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)的布局圖。在圖16中，表示在像素區(qū)域中設(shè)置4行4列(16個(gè))的像素的例子，但其數(shù)目不限于此。
在本參考例中，在每個(gè)像素中，設(shè)置攝像用光電變換元件(第1光電變換元件)和開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管(TFT)的組合、或攝像用光電變換元件和開(kāi)關(guān)用TFT及AEC控制用的監(jiān)視用光電變換元件(第2光電變換元件)的組合。具體地說(shuō)，在從圖16中的上方起第a行、第b列的像素中，設(shè)置一個(gè)攝像用光電變換元件Mba和一個(gè)開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管Tba(a、b＝1、2、3、4)。而且，在第4列中第3行和第4行的像素中，分別設(shè)置一個(gè)監(jiān)視用光電變換元件MA43、MA44。而在第4列中第1行和第2行的像素中，分別設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件使用的環(huán)繞布線。
此外，將配置于第b列的4個(gè)攝像用光電變換元件連接到共用的偏置線Vsb，從攝像用信號(hào)處理電路51施加固定偏置。配置于第a行的4個(gè)開(kāi)關(guān)用TFT的柵極(控制電極)連接到共用的柵極線Vga，由柵極驅(qū)動(dòng)電路部52控制柵極的導(dǎo)通/截止(ON/OFF)。而且，配置于第b列的4個(gè)開(kāi)關(guān)用TFT的源極或漏極連接到共用的信號(hào)線Sigb。信號(hào)線Sig1～Sig4連接到攝像用信號(hào)處理電路部51。
監(jiān)視用光電變換元件MA43和MA44是TFT型的傳感器，各自源極連接到電源53，各自漏極連接到監(jiān)視用信號(hào)處理電路部54，各自柵極(控制電極)連接到柵極驅(qū)動(dòng)電路部52。通過(guò)從電源53向源極施加電壓，如果在源-漏間提供電位，則在電極間的受光部中受光照射產(chǎn)生的電子和空穴因源-漏間的電位差被輸送給各電極。通過(guò)監(jiān)視用信號(hào)處理電路54實(shí)時(shí)地讀取該電荷，可以測(cè)定光照射量。
如果將圖16所示結(jié)構(gòu)的電路應(yīng)用于配有多個(gè)像素的放射線攝像裝置，例如，如圖17所示，在變換部(像素區(qū)域)T內(nèi)，存在集合設(shè)置了攝像用光電變換元件和開(kāi)關(guān)用TFT的多個(gè)像素的區(qū)域R1、集合設(shè)置了攝像用光電變換元件、開(kāi)關(guān)用TFT和監(jiān)視用光電變換元件的多個(gè)像素的區(qū)域R2、以及集合設(shè)置了攝像用光電變換元件、開(kāi)關(guān)用TFT和監(jiān)視用光電變換元件使用的環(huán)繞布線的多個(gè)像素的區(qū)域R3。
下面，說(shuō)明參考例的三種像素的平面結(jié)構(gòu)。圖18是表示在參考例的放射線攝像裝置中不設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件和其環(huán)繞布線的像素的平面結(jié)構(gòu)的布局圖。圖19是表示在參考例的放射線攝像裝置中設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件的像素的平面結(jié)構(gòu)的布局圖。圖20是表示在參考例的放射線攝像裝置中設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件使用的環(huán)繞布線的像素的平面結(jié)構(gòu)的布局圖。圖21是沿圖18中的I-I線的剖面圖，圖22是沿圖19中的II-II線的剖面圖。再有，在圖18至圖20中，將半導(dǎo)體層表示比存在于其下方的控制電極等處于內(nèi)側(cè)，但這是為了便于說(shuō)明的圖，在該參考例中，如圖21和圖22所示，半導(dǎo)體層和光電變換層比存在于其下方的控制電極擴(kuò)大形成，而在半導(dǎo)體層和光電變換層的下面存在第1絕緣膜。這在其他布局圖中也是同樣。
如圖18及圖21所示，在沒(méi)有設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件和其環(huán)繞布線的像素中，在絕緣基板10上，形成攝像用光電變換元件1的傳感器電極11、開(kāi)關(guān)用TFT3的控制電極(柵極)12和覆蓋它們的第1絕緣膜13。
在第1絕緣膜13上，依次疊層半導(dǎo)體層(光電變換層)14a和歐姆接觸層15a，以與傳感器電極11匹配。而且，在歐姆接觸層15a上，形成共用電極偏置線路16。該共用電極偏置線路16相當(dāng)于圖16中的偏置線Vs1～Vs4。
在第1絕緣膜13上，還形成半導(dǎo)體層14b，以與控制電極12匹配，在該半導(dǎo)體層14b上的兩個(gè)地方，形成歐姆接觸層15b。一個(gè)歐姆接觸層15b擴(kuò)大至傳感器電極11的上方。而且，在擴(kuò)大至該傳感器電極11上方的歐姆接觸層15b上形成漏極17d，在另一歐姆接觸層15b上形成源極17s。在所述一個(gè)歐姆接觸層15b、半導(dǎo)體層14b及第1絕緣膜13中，形成通孔27，漏極17d與傳感器電極11電連接。
然后，形成覆蓋它們的第2絕緣膜18。雖然未圖示，但在第2絕緣膜18上，形成將X射線變換成可見(jiàn)光線的熒光層。
再有，源極17s連接到信號(hào)線19，控制電極12連接到柵極線20。信號(hào)線19相當(dāng)于圖16的Sig1～Sig4，柵極線20相當(dāng)于圖16中的柵極線Vg1～Vg4。這樣構(gòu)成的像素至少存在于區(qū)域R1中，也可以存在于區(qū)域R2和R3中。
下面，說(shuō)明設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件的像素的結(jié)構(gòu)。如圖19和圖22所示，在該像素中，在絕緣基板10上，除了攝像用光電變換元件1的傳感器電極11和開(kāi)關(guān)用TFT3的控制電極(柵極)12以外，還形成監(jiān)視用光電變換元件2的控制電極21，并由第1絕緣膜13覆蓋這些電極。如果比較該像素與圖18和圖21所示的像素，像素的形狀和面積相同，在圖19和圖22所示的像素中，為了形成控制電極21，傳感器電極11等變小。除了攝像用光電變換元件1變小以外，攝像用光電變換元件1和開(kāi)關(guān)用TFT3的結(jié)構(gòu)與圖18和圖21所示的像素相同。
在監(jiān)視用光電變換元件2中，在第1絕緣膜13上，形成半導(dǎo)體層(光電變換層)14c，以與控制電極21匹配，在該半導(dǎo)體層14c上的兩個(gè)地方，形成歐姆接觸層15c。然后，在兩個(gè)歐姆接觸層15c上，分別形成漏極22d、源極22s。漏極22d、源極22s被第2絕緣膜18覆蓋。
如圖19所示，控制電極21比半導(dǎo)體層14c延長(zhǎng)形成，在第1絕緣膜13的控制電極21的兩端部匹配的位置上，形成通孔28。然后，通過(guò)該通孔28來(lái)跨接?xùn)艠O線20，形成在夾置柵極線20下將相鄰的像素的控制電極21之間電連接的上部布線23。這樣構(gòu)成的像素存在于區(qū)域R2。
如圖20所示，在設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件用環(huán)繞布線的像素中，形成漏極22d使用的布線24、控制電極21使用的布線25和源極22s使用的布線26。比較該像素與圖18和圖21所示的像素，像素的形狀和面積相同，在圖20所示的像素中，為了形成布線24至26，傳感器電極11等變小。除了攝像用光電變換元件1變小以外，攝像用光電變換元件1和開(kāi)關(guān)用TFT3的結(jié)構(gòu)與圖18和圖21所示的像素相同。這樣構(gòu)成的像素存在于區(qū)域R3。
此外，雖然在圖21和圖22中未示出，但在第2絕緣膜18的上方，形成將X射線變換成可見(jiàn)光線的熒光層。
根據(jù)這樣構(gòu)成的參考例，在絕緣基板10上除了攝像用光電變換元件1以外還設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件2，所以不需要另外配置放射線監(jiān)視基板，可以將裝置整體小型化和輕量化。
可是，如圖20所示，為了連接控制電極21和上部布線21，需要設(shè)置通孔28。不用說(shuō)，監(jiān)視用光電變換元件1的受光面積充分。此外，如圖20所示，在設(shè)置了環(huán)繞布線24至26的像素中，攝像用光電變換元件1的受光面積與圖18所示的像素比較，變得非常小。對(duì)于該參考例的結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)一步提高兩光電變換元件1及2的孔徑率。
以下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
(第1實(shí)施方式)作為本發(fā)明的第1實(shí)施方式，在構(gòu)成放射線圖像攝影裝置的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置中，與開(kāi)關(guān)TFT同時(shí)形成AEC傳感器(第二光變換元件)，在其上通過(guò)有機(jī)絕緣膜疊層形成MIS型光變換元件(第一光變換元件)。用圖面說(shuō)明以下例子將元件間隙的光吸收層薄膜化，以使光入射到圖像攝影用MIS型光變換元件(第一光變換元件)的間隙中。這里，作為變換元件，將進(jìn)行光變換并形成電荷的元件作為光變換元件，將放射線直接變換為電荷的元件作為放射線變換元件。
圖1是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式等效電路圖。圖2、圖3是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式平面圖。圖4A是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的一像素區(qū)域(圖2、圖3內(nèi)A-A’位置)的模式剖面圖。圖4B是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的一像素區(qū)域(圖3內(nèi)a-a’位置)的模式剖面圖。
在圖1、圖2、圖3、圖4A和圖4B中，1008是第1光變換元件等的半導(dǎo)體變換元件，1007是開(kāi)關(guān)TFT，構(gòu)成各個(gè)像素。而且，第二光變換元件1009跨接多個(gè)像素，連接到AEC傳感器用讀出裝置1010、AEC傳感器用控制裝置1011、AEC傳感器用控制裝置1012。
再有，在圖2、圖3的平面圖中，像素區(qū)域?yàn)?×3像素，實(shí)際上例如將2000×2000像素配置在絕緣基板上。而且，第二光變換元件為跨接2×2像素的形狀，但實(shí)際上例如一個(gè)第二光變換元件跨接200×200像素，在屏板內(nèi)至少配置三個(gè)以上。
第一光變換元件1008和開(kāi)關(guān)TFT1007與現(xiàn)有例同樣，TFT1007的柵極連接到共用的柵極線(Vg)1001，柵極線1001連接到控制TFT的導(dǎo)通、截止的柵極驅(qū)動(dòng)器1002。而且，各TFT1007的源極或漏極連接到共用的信號(hào)線(Sig線)1003，信號(hào)線1003連接到放大器IC1004。此外，如圖示那樣，光變換元件驅(qū)動(dòng)用偏置線(Vs線)1005連接到共用電極驅(qū)動(dòng)器1006。
第二光變換元件1009的源極線1014、柵極線1015分別連接到AEC傳感器用控制裝置1011、AEC傳感器用控制裝置1012，在讀出其電荷時(shí)，可以根據(jù)入射光量始終輸出電荷。因此，始終被施加固定電位。該第二光變換元件1009檢測(cè)出的電荷通過(guò)漏極線1013被AEC傳感器用讀出裝置1010放大，通過(guò)將其輸出相加來(lái)檢測(cè)放射線的總?cè)肷淞俊?br> 下面，使用圖4A，說(shuō)明本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的層結(jié)構(gòu)。
首先，在玻璃基板1100上形成開(kāi)關(guān)TFT1007、用作AEC傳感器的第二光變換元件1009。首先，通過(guò)濺射法成膜第一導(dǎo)電層1101，并通過(guò)CVD法連續(xù)成膜TFT1007及第二光變換元件1009的柵極和柵極線(例如AlNd/Mo 2500A)、在其上的第一絕緣層1102(例如SiN 3000A)、第一半導(dǎo)體層(第一光吸收層)1103(例如a-Si 1500A)、第二絕緣層1104(例如SiN 2000A)，通過(guò)背面曝光將第二絕緣層作為各源、漏間的保護(hù)膜形成在柵極和柵極線上。
接著，通過(guò)CVD法，成膜第一歐姆接觸層1105(例如a-Si(n+)200A)，通過(guò)濺射法成膜第二導(dǎo)電層1106(例如Mo/Al/Mo4000A)，形成各源電極、漏電極和布線。而且，在其上形成作為保護(hù)層的第三絕緣層1107(例如有機(jī)BCB(苯環(huán)丁烯))。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)同時(shí)形成TFT1007和第二光變換元件1009，形成在同一層中包括TFT1007和第二光變換元件1009的攝像電路基板。
通過(guò)濺射法成膜第三導(dǎo)電層1108(例如Mo/Al/Mo 4000A)，通過(guò)接觸孔與TFT1007的源電極或漏電極連接，而且作為第一光變換元件1008的下電極分離在每個(gè)像素中。在其上通過(guò)CVD法連續(xù)成膜第四絕緣層1109(例如SiN 2000A)、第二半導(dǎo)體層(第二光吸收層)1110(例如a-Si 5000A)、第二歐姆接觸層1111(例如a-Si(n+)200A)。
再次通過(guò)濺射法成膜第四導(dǎo)電層1112(例如Mo/Al/Mo4000A)，形成第一光變換元件1008的偏置線，接著通過(guò)濺射法成膜透明導(dǎo)電層1113(例如ITO 200A)。為了將光入射到第二光變換元件1009(光傳播區(qū)域)，通過(guò)濕法和干法方式沿第二光變換元件1009的源-漏線帶狀地腐蝕透明導(dǎo)電層1113、第二歐姆接觸層1111、第二半導(dǎo)體層(第二光吸收層)1110，在第二半導(dǎo)體層上形成凹陷。
此時(shí)，光傳播區(qū)域的第二半導(dǎo)體層(第二光吸收層)1110最好形成完全沒(méi)有開(kāi)孔圖形，增大對(duì)第二光變換元件1009的光入射量，但即使在圖所示那樣的半腐蝕狀態(tài)下，如果第二半導(dǎo)體層(第二光吸收層)1110的吸收為50％以下的殘膜量，則仍具有功能。
在本實(shí)施方式中，沿第二光變換元件1009的源-漏線帶狀地形成光傳播區(qū)域(參照?qǐng)D4A)，但也可以每隔一像素將第二半導(dǎo)體層(第二光吸收層)1110分離在元件中。然后在上面形成形成保護(hù)層1118(例如SiN和有機(jī)膜)、熒光體1119。
在本實(shí)施方式中，作為第一光變換元件1008，使用了MIS型光變換元件，當(dāng)然也可以使用PIN型光變換元件。在本實(shí)施方式中，作為第二光變換元件1009，使用了柵極、源極、漏極三個(gè)構(gòu)成的TFT型的光變換元件，但即使是除去柵極的結(jié)構(gòu)，也可獲得充分的性能。如果圖2所示那樣將第二光變換元件的柵極線1015配置在第一光變換元件的下電極的間隙中，則在可以避免在柵極線1015和第一光變換元件間產(chǎn)生寄生電容的噪聲等方面是有利的，而如果圖3、圖4B那樣配置在第一光變換元件的下電極的正下方，則可以擴(kuò)大第一光變換元件的下電極面積，所以信號(hào)提高。此外，在本實(shí)施方式中，如圖2和圖3所示，在TFT1007的上方也形成第一光變換元件1008，由此確保第一光變換元件1008的高開(kāi)孔率，但也可以從第一光變換元件1008的形成區(qū)域中除去TFT1007的上方部位。
根據(jù)本實(shí)施方式，將AEC傳感器(第二光變換元件)同時(shí)形成在圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的基板上，所以不需要單獨(dú)設(shè)置放射線自動(dòng)露出控制裝置(AEC)，可以將放射線圖像攝影裝置小型化。
在本實(shí)施方式中，原樣使用圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的基板的制作處理，所以在成本方面是有利的。
至今在圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的前面單獨(dú)地設(shè)置AEC傳感器，而在本實(shí)施方式中，使用間隙來(lái)形成AEC傳感器(第二光變換元件)，而不對(duì)圖像攝影用的第一光變換元件的開(kāi)孔率產(chǎn)生影響，沒(méi)有圖像的下降。
而且，在本實(shí)施方式中，將與第一光變換元件的間隙這樣的窄的區(qū)域的第二光變換元件跨接形成在多個(gè)像素(例如200×200像素)上并電連接，所以可以取出作為AEC傳感器的充分輸出。
此外，AEC傳感器還可以同時(shí)作為放射線監(jiān)視器使用。放射線監(jiān)視器檢測(cè)入射到圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的放射線的接通、截止，控制圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的檢測(cè)，但不限于第一實(shí)施例，在本發(fā)明的所有實(shí)施例中都可使用。
(第2實(shí)施方式)下面，說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。
作為本發(fā)明的第2實(shí)施方式，用

以下例子在構(gòu)成放射線圖像攝影裝置的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置中，與開(kāi)關(guān)TFT同時(shí)形成AEC傳感器(第二光變換元件)，在其上通過(guò)有機(jī)絕緣膜疊層PIN型光變換元件(第一光變換元件)時(shí)，除去元件間的光吸收層，以使光入射到圖像攝影用的PIN型光變換元件(第一光變換元件)的間隙中。
圖5是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式等效電路圖。圖6、圖7是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式平面圖。圖8A是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的一圖像區(qū)域(圖6、圖7內(nèi)B-B’位置)的模式剖面圖。圖8B是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的一像素區(qū)域(圖7內(nèi)b-b’位置)的模式剖面圖。
在圖5、圖6、圖7中，2008是第一光變換元件等半導(dǎo)體變換元件，2007是開(kāi)關(guān)TFT，分別構(gòu)成像素。而且，第二光變換元件2009跨接多個(gè)像素，連接到AEC傳感器用讀出裝置2010、AEC傳感器用控制裝置2011、AEC傳感器用控制裝置2012。
再有，在圖6、圖7的平面圖中，像素區(qū)域?yàn)?×3像素，實(shí)際上例如將2000×2000像素配置在絕緣基板上。而且，第二光變換元件為跨接2×2像素的形狀，但實(shí)際上例如一個(gè)第二光變換元件跨接200×200像素，在屏板內(nèi)至少配置三個(gè)以上。
第一光變換元件2008和開(kāi)關(guān)TFT2007與現(xiàn)有例同樣，TFT1007的柵極連接到共用的柵極線(Vg)2001，柵極線連接到控制TFT2007的導(dǎo)通、截止的柵極驅(qū)動(dòng)器2002。而且，各TFT2007的源極或漏極連接到共用的信號(hào)線(Sig線)2003，信號(hào)線2003連接到放大器IC2004。此外，如圖示那樣，光變換元件驅(qū)動(dòng)用偏置線(Vs線)2005連接到共用電極驅(qū)動(dòng)器2006。
第二光變換元件2009的源極線2014、柵極線2015分別連接到AEC傳感器用控制裝置2011、AEC傳感器用控制裝置2012，在讀出其電荷時(shí)，可以根據(jù)入射光量始終輸出電荷。因此，始終被施加固定電位。該第二光變換元件2009檢測(cè)出的電荷通過(guò)漏極線2013被AEC傳感器用讀出裝置2010放大，通過(guò)將其輸出相加來(lái)檢測(cè)放射線的總?cè)肷淞俊?br> 下面，使用圖8A，說(shuō)明本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的層結(jié)構(gòu)。
首先，在玻璃基板2100上形成開(kāi)關(guān)TFT2007、用作AEC傳感器的第二光變換元件2009。通過(guò)濺射法成膜第一導(dǎo)電層2101，并通過(guò)CVD法連續(xù)成膜TFT及第二光變換元件1009的柵極和柵極線(例如AlNd/Mo 2500A)、在其上的第一絕緣層2102(例如SiN3000A)、第一半導(dǎo)體層(第一光吸收層)2103(例如a-Si1500A)。
這里，為了滿足TFT2007傳送速度快，滿足第一半導(dǎo)體層2103為薄膜，所以通過(guò)僅對(duì)TFT部分進(jìn)行半腐蝕來(lái)將第一半導(dǎo)體層2103薄膜化。接著，通過(guò)CVD法，成膜第一歐姆接觸層2105(例如a-Si(n+)200A)，通過(guò)濺射法成膜第二導(dǎo)電層2106(例如Mo/Al/Mo4000A)，形成各源電極、漏電極和布線。
在其上通過(guò)CVD法成膜第二絕緣層2104(例如SiN 2000A)，用于專門(mén)保護(hù)TFT2007的溝道部分，而且形成作為保護(hù)層的第三絕緣層2107(例如有機(jī)BCB(苯環(huán)丁烯))。
通過(guò)濺射法成膜第三導(dǎo)電層2108(例如Mo/Al/Mo 4000A)，通過(guò)接觸孔與TFT2007的源電極或漏電極連接，而且作為第一光變換元件的下電極分離在每個(gè)像素中，以不覆蓋在TFT部分之上。在其上通過(guò)CVD法連續(xù)成膜N型半導(dǎo)體層2114(例如a-Si(P)1000A)、高電阻半導(dǎo)體層(第二光吸收層)2115(例如a-Si5000A)、P型半導(dǎo)體層2116(例如a-Si(N)1000A)。而且，通過(guò)濺射法成膜第四導(dǎo)電層2112(例如Mo/Al/Mo 4000A)，形成第一光變換元件的偏置線。
為了確保各像素的分離、以及對(duì)第二光變換元件2009的光傳播路徑，以沿第一光變換元件的下電極的形狀來(lái)干法腐蝕(元件分離)N型半導(dǎo)體層2114、高電阻半導(dǎo)體層(第二光吸收層)2115、P型半導(dǎo)體層2116。在本實(shí)施方式中，如圖8A所示，每隔一像素將N型半導(dǎo)體層2114、高電阻半導(dǎo)體層(第二光吸收層)2115、P型半導(dǎo)體層2116按沿第一光變換元件的下電極的形狀進(jìn)行元件分離，但最好是如第1實(shí)施方式那樣，以沿第二光變換元件的源-漏線帶狀地形成光傳播區(qū)域，擴(kuò)大第一光變換元件的開(kāi)孔率。然后在上面形成保護(hù)層2118(例如SiN和有機(jī)膜)、熒光體2119。
在本實(shí)施方式中，作為第一光變換元件，使用了PIN型光變換元件，當(dāng)然也可以使用MIS型光變換元件。在本實(shí)施方式中，作為第二光變換元件，使用了柵極、源極、漏極三個(gè)構(gòu)成的TFT型的光變換元件，但即使是除去柵極的結(jié)構(gòu)，也可獲得充分的性能。
如果圖6所示那樣將第二光變換元件的柵極線配置在第二光變換元件的下電極的間隙中，則在可以避免在柵極線2015和第一光變換元件間產(chǎn)生寄生電容的噪聲等方面是有利的，而如果圖7、圖8B那樣配置在第二光變換元件的下電極的正下方，則可以擴(kuò)大第一光變換元件的下電極面積，所以信號(hào)提高。而且，在本實(shí)施方式中，形成從第一光變換元件2008的形成區(qū)域中除去TFT2007的上方部位的結(jié)構(gòu)，但在考慮到TFT的光漏泄電流時(shí)，如第1實(shí)施方式的圖4A所示那樣，也可以在TFT上方部位也形成第一光變換元件來(lái)降低對(duì)TFT的光入射。
根據(jù)本實(shí)施方式，將AEC傳感器(第二光變換元件)同時(shí)形成在圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的基板上，所以不需要單獨(dú)設(shè)置放射線自動(dòng)露出控制裝置(AEC)，可以將放射線圖像攝影裝置小型化。
在本實(shí)施方式中，原樣使用圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的基板的制作處理，所以在成本方面是有利的。
至今在圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的前面單獨(dú)地設(shè)置AEC傳感器，而在本實(shí)施方式中，使用間隙來(lái)形成AEC傳感器(第二光變換元件)，而不對(duì)圖像攝影用的第一光變換元件的開(kāi)孔率產(chǎn)生影響，沒(méi)有圖像的下降。
而且，根據(jù)本實(shí)施方式，將與第一光變換元件的間隙這樣的窄的區(qū)域的第二光變換元件跨接形成在多個(gè)像素(例如200×200像素)上并電連接，所以可以取出作為AEC傳感器的充分輸出。
(第3實(shí)施方式)作為本發(fā)明的第3實(shí)施方式，用

以下例子在構(gòu)成放射線圖像攝影裝置的圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置中，在形成開(kāi)關(guān)TFT3007、在其上通過(guò)有機(jī)絕緣膜形成非晶硒(a-Se)和砷化鎵(GaAs)等有代表性的放射線的直接檢測(cè)材料(第一放射線變換元件)時(shí)，在該第一放射線變換元件的間隙中形成AEC傳感器(第二放射線變換元件)。
圖9是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式等效電路圖。圖10是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的模式平面圖。圖11是本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的一像素區(qū)域(圖10內(nèi)C-C’位置)的模式剖面圖。
使用圖9、圖10來(lái)說(shuō)明本實(shí)施方式的工作。3017是第一放射線變換元件等半導(dǎo)體變換元件，3007是開(kāi)關(guān)TFT，分別構(gòu)成像素。而且，跨接多個(gè)像素的第二放射線變換元件3018共有第一放射線變換元件3017和偏置線3005，第二放射線變換元件3018固有的下電極布線3020連接到AEC傳感器用讀出裝置3010。再有，實(shí)際上例如將2000×2000像素配置在絕緣基板上。而且，第二放射線變換元件3018實(shí)際上例如一個(gè)第二光變換元件跨接200×200像素，在屏板內(nèi)至少配置三個(gè)以上。
向被檢體入射的放射線通過(guò)被檢體受到衰減并透過(guò)，入射到第一放射線變換元件3017(例如a-Se)。如果放射線進(jìn)入a-Se，則通過(guò)光電效應(yīng)產(chǎn)生與入射的放射線能量對(duì)應(yīng)的正負(fù)電荷。使用由共用電極驅(qū)動(dòng)器3006連接的偏置線3005，在a-Se的兩端上施加幾千伏特的電壓時(shí)，產(chǎn)生的電荷可沿電場(chǎng)作為光流取出，圖像攝像用的第1放射線變換元件3017產(chǎn)生的電荷積蓄在配置于絕緣基板上的積蓄電容器3019上。該積蓄的電荷通過(guò)TFT3007傳送到信號(hào)線3003，通過(guò)放大器IC3004在外部被讀出。TFT3007的柵極連接到共用的柵極線(Vg)3001，柵極線3001連接到控制TFT的導(dǎo)通、截止的柵極驅(qū)動(dòng)器3002。
另一方面，第二放射線變換元件3018夾置在偏置線3005(上電極)和下電極布線3020上，通過(guò)始終施加固定電位，可以根據(jù)入射光量來(lái)輸出電荷。產(chǎn)生的電荷通過(guò)下電極直接連接到AEC傳感器用讀出裝置3010并被放大，通過(guò)將該輸出相加來(lái)檢測(cè)放射線的總?cè)肷淞俊?br> 下面，使用圖11來(lái)說(shuō)明本實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的層結(jié)構(gòu)。
首先，在玻璃基板3100上通過(guò)濺射法成膜第一導(dǎo)電層3101，并形成TFT3007的柵極和柵極線、第二放射線變換元件用積蓄電容器的下電極(例如AlNd/Mo 2500A)。在其上通過(guò)CVD法連續(xù)成膜第一絕緣層3102(例如SiN 3000A)、第一半導(dǎo)體層(第一光吸收層)3103(例如a-Si 1500A)、第二絕緣層3104(例如SiN 2000A)，將第二絕緣層通過(guò)背面曝光作為T(mén)FT源、漏間的保護(hù)膜形成在第一導(dǎo)電層上。
接著，通過(guò)CVD法成膜第一歐姆接觸層3105(例如a-Si(n+)200A)，通過(guò)濺射法成膜第二導(dǎo)電層3106(例如Mo/Al/Mo4000A)，并形成各源極、漏極及布線、第二放射線變換元件的下電極布線3020。而且在其上形成作為保護(hù)層的第三絕緣層3107(例如有機(jī)BCB(苯環(huán)丁烯))。通過(guò)腐蝕來(lái)除去TFT3007的源極或漏極上的接觸孔部、以及第二放射線變換元件的下電極部分的第三絕緣層。
通過(guò)濺射法成膜第三導(dǎo)電層3108(例如Cu 2000A)，通過(guò)接觸孔與TFT的源極或漏極連接，而且作為第一光變換元件的下電極分離在每個(gè)像素中。在其上形成a-Se。而且，通過(guò)濺射法成膜第四導(dǎo)電層3112(例如Mo/Al/Mo 4000A)。然后，在上面形成保護(hù)層3118(例如SiN和有機(jī)膜)。
在本實(shí)施方式中，用作AEC傳感器的第二放射線變換元件的產(chǎn)生電荷通過(guò)下電極布線3020被直接讀出，但如果用第一導(dǎo)電層來(lái)形成固有的電極，則也可以積蓄、讀出。而且，在本實(shí)施方式中，如圖10所示，形成從第一放射線變換元件(第一放射線變換元件的下電極)3017的形成區(qū)域中除去TFT2007的上方部位的結(jié)構(gòu)，但在考慮到TFT3007的光漏泄電流的情況，如第1實(shí)施方式的圖4A所示那樣，也可以在TFT上方部位也形成第一放射線變換元件來(lái)降低對(duì)TFT的光入射。
根據(jù)本實(shí)施方式，將AEC傳感器(第二放射線變換元件)同時(shí)形成在圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的基板上，所以不需要單獨(dú)設(shè)置放射線自動(dòng)露出控制裝置(AEC)，可以將放射線圖像攝影裝置小型化。
在本實(shí)施方式中，原樣使用圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的基板的制作處理，所以在成本方面是有利的。
至今在圖像攝影用放射線檢測(cè)裝置的前面單獨(dú)地設(shè)置AEC傳感器，而在本實(shí)施方式中，使用間隙來(lái)形成AEC傳感器(第二放射線變換元件)，而不對(duì)圖像攝影用的第一放射線變換元件的開(kāi)孔率產(chǎn)生影響，沒(méi)有圖像的下降。
而且，根據(jù)本實(shí)施方式，將與第一光變換元件的間隙這樣的窄的區(qū)域的第二光變換元件跨接形成在多個(gè)像素(例如200×200像素)上并電連接，所以可以取出作為AEC傳感器的充分輸出。
因此，可以實(shí)現(xiàn)不引起圖像下降、具有以高靈敏度檢測(cè)-調(diào)整入射的放射線量的(AEC)功能的成本低、并且小型的放射線圖像攝影裝置。即，形成在變換部件的下方配有檢測(cè)部件的結(jié)構(gòu)，所以不需要在放射線圖像攝影裝置以外準(zhǔn)備其他檢測(cè)部件。還可以避免因以往那樣將檢測(cè)部件配置在放射線圖像攝影裝置上而使變換部件接受衰減的放射線，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。而且，將檢測(cè)部件和變換部件形成為以多層結(jié)構(gòu)配置的結(jié)構(gòu)，所以可以有助于裝置本體的小型化。
(第4實(shí)施方式)下面，說(shuō)明本發(fā)明的第4實(shí)施方式。圖16是表示第4實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的電路結(jié)構(gòu)的等效電路圖。圖17是表示第4實(shí)施方式的放射線圖像攝影裝置的整體結(jié)構(gòu)的布局圖。在圖16中，示出在像素區(qū)域中設(shè)置4行4列(16個(gè))像素的例子，但其數(shù)目不限定于此。
在本實(shí)施方式中，設(shè)置攝像用光電變換元件(第1光電變換元件)和開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管(TFT)的組合、或攝像用光電變換元件和開(kāi)關(guān)用TFT及AEC控制用的監(jiān)視用光電變換元件(第2光電變換元件)的組合。具體地說(shuō)，在從圖16中的上方起第a行、第b列的像素中，設(shè)置一個(gè)攝像用光電變換元件Mba和一個(gè)開(kāi)關(guān)用薄膜晶體管Tba(a、b＝1、2、3、4)。而且，在第4列中第3行和第4行的像素中，分別設(shè)置一個(gè)監(jiān)視用光電變換元件MA43、MA44。而在第4列中第1行和第2行的像素中，分別設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件使用的環(huán)繞布線。
此外，將配置于第b列的4個(gè)攝像用光電變換元件連接到共用的偏置線Vsb，從攝像用信號(hào)處理電路51施加固定偏置。配置于第a行的4個(gè)開(kāi)關(guān)用TFT的柵極(控制電極)連接到共用的柵極線Vga，由柵極驅(qū)動(dòng)電路部52控制柵極的導(dǎo)通/截止(ON/OFF)。而且，配置于第b列的4個(gè)開(kāi)關(guān)用TFT的源極或漏極連接到共用的信號(hào)線Sigb。信號(hào)線Sig1～Sig4連接到攝像用信號(hào)處理電路部51。
監(jiān)視用光電變換元件MA43和MA44是TFT型的傳感器，各自源極連接到電源53，各自漏極連接到監(jiān)視用信號(hào)處理電路部54，各自柵極(控制電極)連接到柵極驅(qū)動(dòng)電路部52。通過(guò)從電源53向源極施加電壓，如果在源-漏間提供電位，則在電極間的受光部中受光照射產(chǎn)生的電子和空穴因源-漏間的電位差被輸送給各電極。通過(guò)監(jiān)視用信號(hào)處理電路54實(shí)時(shí)地讀取該電荷，可以測(cè)定光照射量。
如果將圖16所示結(jié)構(gòu)的電路應(yīng)用于配有多個(gè)像素的放射線攝像裝置，例如，如圖17所示，在變換部(像素區(qū)域)T內(nèi)，存在集合設(shè)置了攝像用光電變換元件和開(kāi)關(guān)用TFT的多個(gè)像素的區(qū)域R1、集合設(shè)置了攝像用光電變換元件、開(kāi)關(guān)用TFT和監(jiān)視用光電變換元件的多個(gè)像素的區(qū)域R2、以及集合設(shè)置了攝像用光電變換元件、開(kāi)關(guān)用TFT和監(jiān)視用光電變換元件使用的環(huán)繞布線的多個(gè)像素的區(qū)域R3。
下面，說(shuō)明第4實(shí)施方式的三種像素的平面結(jié)構(gòu)。圖18是表示在第4實(shí)施方式的放射線攝像裝置中不設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件和其環(huán)繞布線的像素的平面結(jié)構(gòu)的布局圖。圖19是表示在參考例的放射線攝像裝置中設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件的像素的平面結(jié)構(gòu)的布局圖。圖20是表示在參考例的放射線攝像裝置中設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件使用的環(huán)繞布線的像素的平面結(jié)構(gòu)的布局圖。圖21是沿圖18中的I-I線的剖面圖，圖22是沿圖19中的II-II線的剖面圖。再有，在圖18至圖20中，將半導(dǎo)體層表示比存在于其下方的控制電極等處于內(nèi)側(cè)，但這是為了便于說(shuō)明的圖，在該第4實(shí)施方式中，如圖21和圖22所示，半導(dǎo)體層和光電變換層比存在于其下方的控制電極擴(kuò)大形成，而在半導(dǎo)體層和光電變換層的下面存在第1絕緣膜。這在其他布局圖中也是同樣。
如圖18及圖21所示，在沒(méi)有設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件和其環(huán)繞布線的像素中，在絕緣基板10上，形成攝像用光電變換元件1的傳感器電極11、開(kāi)關(guān)用TFT3的控制電極(柵極)12和覆蓋它們的第1絕緣膜13。
在第1絕緣膜13上，依次疊層半導(dǎo)體層(光電變換層)14a和歐姆接觸層15a，以與傳感器電極11匹配。而且，在歐姆接觸層15a上，形成共用電極偏置線路16。該共用電極偏置線路16相當(dāng)于圖16中的偏置線Vs1～Vs4。
在第1絕緣膜13上，還形成半導(dǎo)體層14b，以與控制電極12匹配，在該半導(dǎo)體層14b上的兩個(gè)地方，形成歐姆接觸層15b。一個(gè)歐姆接觸層15b擴(kuò)大至傳感器電極11的上方。而且，在擴(kuò)大至該傳感器電極11上方的歐姆接觸層15b上形成漏極17d，在另一歐姆接觸層15b上形成源極17s。在所述一個(gè)歐姆接觸層15b、半導(dǎo)體層14b及第1絕緣膜13中，形成通孔27，漏極17d與傳感器電極11電連接。
然后，形成覆蓋它們的第2絕緣膜18。雖然未圖示，但在第2絕緣膜18上，形成將X射線變換成可見(jiàn)光線的熒光層。
再有，源極17s連接到信號(hào)線19，控制電極12連接到柵極線20。信號(hào)線19相當(dāng)于圖16的Sig1～Sig4，柵極線20相當(dāng)于圖16中的柵極線Vg1～Vg4。這樣構(gòu)成的像素至少存在于區(qū)域R1中，也可以存在于區(qū)域R2和R3中。
下面，說(shuō)明設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件的像素的結(jié)構(gòu)。如圖19和圖22所示，在該像素中，在絕緣基板10上，除了攝像用光電變換元件1的傳感器電極11和開(kāi)關(guān)用TFT3的控制電極(柵極)12以外，還形成監(jiān)視用光電變換元件2的控制電極21，并由第1絕緣膜13覆蓋這些電極。如果比較該像素與圖18和圖21所示的像素，像素的形狀和面積相同，在圖19和圖22所示的像素中，為了形成控制電極21，傳感器電極11等變小。除了攝像用光電變換元件1變小以外，攝像用光電變換元件1和開(kāi)關(guān)用TFT3的結(jié)構(gòu)與圖18和圖21所示的像素相同。
在監(jiān)視用光電變換元件2中，在第1絕緣膜13上，形成半導(dǎo)體層(光電變換層)14c，以與控制電極21匹配，在該半導(dǎo)體層14c上的兩個(gè)地方，形成歐姆接觸層15c。然后，在兩個(gè)歐姆接觸層15c上，分別形成漏極22d、源極22s。漏極22d、源極22s被第2絕緣膜18覆蓋。
如圖19所示，控制電極21比半導(dǎo)體層14c延長(zhǎng)形成，在第1絕緣膜13的控制電極21的兩端部匹配的位置上，形成通孔28。然后，通過(guò)該通孔28來(lái)跨接?xùn)艠O線20，形成在夾置柵極線20下將相鄰的像素的控制電極21之間電連接的上部布線23。這樣構(gòu)成的像素存在于區(qū)域R2。
如圖20所示，在設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件用環(huán)繞布線的像素中，形成漏極22d使用的布線24、控制電極21使用的布線25和源極22s使用的布線26。比較該像素與圖18和圖21所示的像素，像素的形狀和面積相同，在圖20所示的像素中，為了形成布線24至26，傳感器電極11等變小。除了攝像用光電變換元件1變小以外，攝像用光電變換元件1和開(kāi)關(guān)用TFT3的結(jié)構(gòu)與圖18和圖21所示的像素相同。這樣構(gòu)成的像素存在于區(qū)域R3。
此外，雖然在圖21和圖22中未示出，但在第2絕緣膜18的上方，形成將X射線變換成可見(jiàn)光線的熒光層。
根據(jù)這樣構(gòu)成的第4實(shí)施方式，在絕緣基板10上除了攝像用光電變換元件1以外還設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件2，所以不需要另外配置放射線監(jiān)視基板，可以將裝置整體小型化和輕量化。
(第5實(shí)施方式)在本實(shí)施方式中，通過(guò)將控制電極21連接到相鄰的柵極線20，除去控制電極21用的環(huán)繞布線25，發(fā)現(xiàn)可提高監(jiān)視用光電變換元件2的受光面積(開(kāi)口率)、以及設(shè)置了環(huán)繞布線的像素內(nèi)的攝像用光電變換元件1的受光面積(開(kāi)口率)，可提高特性。
圖23是表示在本實(shí)施方式的放射線攝像裝置中設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件的像素的平面結(jié)構(gòu)的布局圖。圖25是沿圖23中的III-III線的剖面圖。
在本實(shí)施方式中，在設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件的像素中，如圖23和圖25所示，控制電極21連接到柵極線20。在該柵極線20中，還連接設(shè)置在同一像素內(nèi)的開(kāi)關(guān)用TFT3的控制電極12。
將這樣構(gòu)成的像素集合配置，例如，漏極22d、源極22s、共用電極偏置線16及信號(hào)線19在這些像素間共有。
如圖24所示，在設(shè)置了監(jiān)視用光電變換元件用的環(huán)繞布線的像素中，形成漏極22d用的布線24和源極22s用的布線26，但與第4實(shí)施方式不同，不形成控制電極21用的布線。這是因?yàn)閷⒖刂齐姌O21連接到柵極線20。源極22s和漏極22d通過(guò)布線24、26分別環(huán)繞至屏板外部。
沒(méi)有設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件和其環(huán)繞布線的像素的結(jié)構(gòu)與圖18和圖21所示的像素相同。
將圖23和圖25所示的像素與圖18和圖21所示的像素比較，像素的形狀和面積相同，在圖23和圖25所示的像素中，由于形成監(jiān)視用光電變換元件2，所以攝像用光電變換元件1的受光面積(開(kāi)口率)僅減小這部分。而將圖24所示的像素與圖18和圖21所示的像素比較，像素的形狀和面積相同，由于形成布線24和26，所以攝像用光電變換元件1的受光面積(開(kāi)口率)僅減小這部分。
這些像素如圖17所示那樣配置。即，在四邊形的二維地形成的變換部T中的四角和中央附近，配置設(shè)置了成對(duì)形成監(jiān)視用光電變換元件和攝像用光電變換元件的多個(gè)像素的區(qū)域R2。在本實(shí)施方式中，在區(qū)域R2內(nèi)的20行×3列的像素中，設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件。
下面，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)上述這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法。
首先，如上所述，從電源52將電壓施加在監(jiān)視用光電變換元件2的源極22s上，在源-漏間提供電位。而在控制電極21上，通過(guò)從柵極線20施加作為T(mén)FT3的截止電壓的半導(dǎo)體層的耗盡電壓，防止暗電流并提高電子和空穴的收集效率。
在這樣的狀態(tài)下，向熒光層(未圖示)照射X射線，從熒光層將可見(jiàn)光照射到光電變換部后，被監(jiān)視用光電變換元件2吸收的可見(jiàn)光變換成電荷，通過(guò)漏極22d輸送到監(jiān)視用信號(hào)處理電路54。因此，可將該電荷量作為X射線照射量并進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定。
然后，如果監(jiān)視用信號(hào)處理電路54測(cè)定的X射線照射量達(dá)到設(shè)定值，則將信號(hào)傳送到X射線發(fā)生器，停止X射線的照射。然后，通過(guò)立即向TFT3的柵極線20依次施加TFT3的工作電壓，從信號(hào)線19讀取積蓄在攝像用光電變換元件1的電容中的電荷。
此時(shí)，從連接到施加了工作電壓的柵極線20的控制電極21向監(jiān)視用光電變換元件3的半導(dǎo)體層14c施加正向電壓(TFT3的工作電壓)，所以可以除去監(jiān)視用光電變換元件2內(nèi)的絕緣膜13和半導(dǎo)體層14c的界面上與X射線照射量對(duì)應(yīng)積蓄的電荷。
本實(shí)施方式在監(jiān)視用光電變換元件2中沒(méi)有設(shè)置上部布線用的通孔，所以其受光面積(開(kāi)口率)增大。對(duì)于設(shè)置了環(huán)繞布線的像素，設(shè)置三條環(huán)繞布線，而在本實(shí)施方式中，沒(méi)有設(shè)置控制電極用的環(huán)繞布線25，僅設(shè)置兩條環(huán)繞布線24和26。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，該像素中的攝像用光電變換元件1的受光面積(開(kāi)口率)增大。而且，在本實(shí)施方式中，不需要用于驅(qū)動(dòng)控制電極21的電位的電路，所以可簡(jiǎn)化電路。
再有，在某個(gè)像素中，也可以不設(shè)置攝像用光電變換元件1，而僅設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件2和與其相鄰的像素內(nèi)的監(jiān)視用光電變換元件2用的環(huán)繞布線。
例如區(qū)域R2內(nèi)的20行×1列的像素或1行×3列的像素那樣，也可以僅在區(qū)域R2內(nèi)的1行內(nèi)的像素中，設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件。
下面，說(shuō)明制造本實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法。圖26A至圖26D和圖27A至圖27C是按工序順序表示制造本實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法的剖面圖。
首先，如圖26A所示，在絕緣基板10上，例如通過(guò)濺射成膜500～4000的AlNd膜31作為第1金屬膜。作為第1金屬膜，也可以形成Mo膜或Ta膜，而且，也可以形成依次成膜多個(gè)膜的疊層膜。接著，通過(guò)光刻法，將抗蝕劑膜32作為掩膜，通過(guò)對(duì)AlNd膜31進(jìn)行構(gòu)圖，形成傳感器電極11、控制電極12和21及柵極線20。AlNd膜31的腐蝕例如通過(guò)使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蝕液的濕法處理來(lái)進(jìn)行。在構(gòu)圖后，除去抗蝕劑膜32。
接著，如圖26B所示，通過(guò)CVD法連續(xù)成膜1500～4000的第1絕緣膜13、2000～15000的半導(dǎo)體層33。半導(dǎo)體層33成為攝像用光電變換元件1的半導(dǎo)體層(光電變換層)14a、TFT3的半導(dǎo)體層14b、監(jiān)視用光電變換元件2的半導(dǎo)體層(光電變換層)14c。作為第1絕緣膜13，例如使用SiN膜。
然后，通過(guò)光刻法，將TFT3的控制電極12上開(kāi)口的抗蝕劑膜34作為掩模，將半導(dǎo)體層33僅腐蝕500～5000。該工序?yàn)榱颂岣邤z像用光電變換元件1和監(jiān)視用光電變換元件2的光吸收率而將半導(dǎo)體層33增厚疊層到2000～15000，在這樣的情況下，TFT3的源-漏間的串聯(lián)電阻升高，所以通過(guò)將半導(dǎo)體層33薄膜化，以達(dá)到降低TFT3的導(dǎo)通電阻的目的。此時(shí)，腐蝕例如通過(guò)干法腐蝕來(lái)進(jìn)行。作為干法腐蝕，為了減少半導(dǎo)體層33的損傷，獲得良好的加工精度，最好是等離子體腐蝕，同樣可以是半導(dǎo)體層33的損傷少的化學(xué)干法腐蝕，也可以是以低功率(例如0.1～0.2W/cm2左右)、高壓力(例如10～30Pa左右)進(jìn)行的反應(yīng)性腐蝕。在構(gòu)圖后，除去抗蝕劑膜34。
接著，如圖26C所示，通過(guò)CVD法成膜100～1000的歐姆接觸層35。在半導(dǎo)體層33和歐姆接觸層35的界面上插入氧化硅的情況下，作為前處理，也可以用氫氟酸(例如0.1～10wt％左右)進(jìn)行處理，在插入有機(jī)膜的情況下，也可以照射氧等離子體來(lái)除去。在歐姆接觸層35的成膜之前，在CVD裝置內(nèi)進(jìn)行基于氫等離子體的最終處理也可以。
接著，通過(guò)光刻法，將抗蝕劑膜36作為掩模，形成通孔27。通孔27將TFT3的漏極17d和攝像用光電變換元件1的傳感器電極11電連接，在受光部吸收可見(jiàn)光時(shí)產(chǎn)生的電荷從與受光部電容耦合的傳感器電極11通過(guò)漏極17d被讀取。
再有，為了良好地進(jìn)行后面成膜的金屬膜的覆蓋，作為腐蝕，進(jìn)行化學(xué)干法腐蝕，最好對(duì)孔部的剖面進(jìn)行錐狀腐蝕。在不需要考慮金屬膜的覆蓋的情況下，用反應(yīng)性離子腐蝕可以提高加工精度，也可以用等離子體腐蝕形成。在構(gòu)圖后，除去抗蝕劑膜36。
接著，如圖26D所示，例如通過(guò)濺射成膜1000～4000的的Al膜37作為第2金屬膜。作為第2金屬膜，也可以形成Mo膜或Ta膜，或也可以形成依次成膜多個(gè)膜的疊層膜。在通孔27的表面上形成氧化膜，與通孔27的連接差的情況下，在Al膜37的成膜前，最好進(jìn)行通過(guò)逆濺射來(lái)除去氧化膜的處理。
接著，通過(guò)光刻法，將抗蝕劑膜38作為掩模，通過(guò)對(duì)Al膜37進(jìn)行構(gòu)圖，形成共用電極偏置線16。Al膜37的腐蝕例如通過(guò)使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蝕液的濕法處理來(lái)進(jìn)行。因此，Al膜37比抗蝕劑膜38稍稍后退到內(nèi)側(cè)。在該構(gòu)圖時(shí)，形成源極17s和22s、漏極17d和22d及信號(hào)線19的預(yù)定區(qū)域的Al膜37以抗蝕劑膜38作為掩模而在本工序中不被腐蝕。在構(gòu)圖后，除去抗蝕劑膜38。
然后，如圖27A所示，通過(guò)光刻法，將新的抗蝕劑膜39作為掩模，通過(guò)對(duì)Al膜37進(jìn)行構(gòu)圖，形成源極17s和22s、漏極17d和22d及信號(hào)線19。Al膜37的腐蝕例如通過(guò)使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蝕液的濕法處理來(lái)進(jìn)行。因此，Al膜37比抗蝕劑膜38稍稍后退到內(nèi)側(cè)。
此時(shí)，已經(jīng)形成的共用電極偏置線16以抗蝕劑膜39作為掩模而在本工序中不被腐蝕。在下工序中進(jìn)行的干法腐蝕時(shí)，不僅將共用電極偏置線16，而且將攝像用光電變換元件1的開(kāi)口區(qū)域整體通過(guò)抗蝕劑膜39進(jìn)行掩模。
接著，如圖27A所示，將抗蝕劑膜39作為掩模，通過(guò)進(jìn)行干法腐蝕，除去TFT的間隙部、即源-漏間的歐姆接觸層35，從而形成歐姆接觸層15a至15c。
接著，如圖27B所示，通過(guò)光刻法，將抗蝕劑膜40作為掩模，通過(guò)除去半導(dǎo)體層33和歐姆接觸層35的無(wú)用部分，對(duì)攝像用光電變換元件1的開(kāi)口區(qū)域進(jìn)行掃描，形成半導(dǎo)體層14a至14c。在構(gòu)圖后，除去抗蝕劑膜40。
再有，第1絕緣膜13的無(wú)用部分在本實(shí)施方式中沒(méi)有除去，但也可以除去。在將第1絕緣膜13不除去地殘留的情況下，為了確保加工精度，用于除去半導(dǎo)體層33和歐姆接觸層35的無(wú)用部分的腐蝕最好是進(jìn)行容易確保半導(dǎo)體層33和構(gòu)成第1絕緣摸13的SiN膜的選擇比的等離子體腐蝕。
然后，如圖27C所示，通過(guò)CVD法成膜2000～10000的第2絕緣膜18作為保護(hù)膜。作為第2絕緣膜18，例如可以形成SiN膜。這樣，可以形成攝像用光電變換元件1、監(jiān)視用光電變換元件2和TFT3。
然后，形成熒光層(未圖示)，為了確保電連接，使用光刻法進(jìn)行構(gòu)圖和干法腐蝕來(lái)除去周邊部的保護(hù)膜，可以完成放射線攝像裝置。
(第6實(shí)施方式)下面，說(shuō)明本發(fā)明的第6實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，將監(jiān)視用光電變換元件2設(shè)置在變換部T的附近。圖28是設(shè)置在本實(shí)施方式的放射線攝像裝置中的TFT矩陣板的模擬等效電路圖。
在該放射線攝像裝置中，例如設(shè)置包括12行×9列的攝像用光電變換元件1的光電變換部、以及三個(gè)監(jiān)視用光電變換元件2。各攝像用光電變換元件1與開(kāi)關(guān)用TFT3成對(duì)來(lái)構(gòu)成一個(gè)像素。攝像用光電變換元件1、監(jiān)視用光電變換元件2及開(kāi)關(guān)用TFT3的剖面結(jié)構(gòu)分別與第4實(shí)施方式的剖面結(jié)構(gòu)相同。
攝像用光電變換元件1的控制電極12通過(guò)柵極線g1～g12連接到柵極驅(qū)動(dòng)電路部52，源極17s通過(guò)信號(hào)線s1～s9連接到攝像用信號(hào)處理電路部51。
監(jiān)視用光電變換元件2例如是TFT型的傳感器，其源極17s連接到電源，漏極17d集中為一個(gè)布線并共用連接到監(jiān)視用信號(hào)處理電路部54。三個(gè)監(jiān)視用光電變換元件2分別被配置在左端、中央部、右端。監(jiān)視用光電變換元件2的各控制電極21與攝像用光電變換元件1的第12行的柵極線g12連接。
在這樣構(gòu)成的第6實(shí)施方式中，通過(guò)從電源53將電壓施加在源極17s上，在源-漏間提供電位時(shí)，在電極間的受光部中受光照射產(chǎn)生的電子和空穴因源-漏間的電位差而被輸送給各電極。通過(guò)監(jiān)視用信號(hào)處理電路54實(shí)時(shí)地讀取該電荷，可以測(cè)定光照射量。在該監(jiān)視時(shí)，在第12行的柵極線g12中，施加作為T(mén)FT3的截止電壓的半導(dǎo)體層的耗盡電壓，防止暗電流并提高電子和空穴的收集效率。在從第12行的像素讀出電荷時(shí)，利用柵極線g12上施加的TFT的工作電壓，可以除去監(jiān)視用光電變換元件2內(nèi)的絕緣膜13和半導(dǎo)體層14c的界面上積蓄的空穴。
圖29是表示第6實(shí)施方式中從柵極驅(qū)動(dòng)電路部52提供給各柵極線的電壓及其定時(shí)的定時(shí)圖。
首先，在時(shí)間Txon～Txoff向屏板照射放射線。該放射線通過(guò)配置于基板上的熒光層被變換成可見(jiàn)光，照射在各光電變換元件1和2上。照射到光電變換部的可見(jiàn)光被二維配置的攝像用光電變換元件1吸收，作為電荷積蓄在各元件的電容中。而被監(jiān)視用光電變換元件2吸收的可見(jiàn)光同樣變換成電荷，通過(guò)漏極17d輸送到監(jiān)視用信號(hào)處理電路54。由此，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視X射線照射量。
然后，如果監(jiān)視用信號(hào)處理電路54測(cè)定的X射線照射量達(dá)到設(shè)定值，則將信號(hào)傳送到X射線發(fā)生器，停止X射線的照射。然后，通過(guò)立即向柵極線g1～g12依次施加TFT3的工作電壓，從信號(hào)線s1～s9讀取積蓄在攝像用光電變換元件1的電容中的電荷。
如果在柵極線g12上施加TFT3的工作電壓(時(shí)間Tron～Troff)，則由連接到柵極線g12的三個(gè)控制電極21向監(jiān)視用光電變換元件2的各半導(dǎo)體層14c施加正向電壓(TFT3的工作電壓0，所以可除去監(jiān)視用光電變換元件2內(nèi)的絕緣膜13和半導(dǎo)體層14c的界面上與X射線照射量對(duì)應(yīng)的積蓄電荷(更新動(dòng)作)。
根據(jù)本實(shí)施方式，在光電變換部?jī)?nèi)不需要設(shè)置監(jiān)視用光電變換元件2本身及其環(huán)繞布線，所以可以比第4實(shí)施方式進(jìn)一步提高所有像素中攝像用光電變換元件1的受光面積(開(kāi)口率)。此外，無(wú)論像素大小如何，監(jiān)視用光電變換元件2的大小都可以根據(jù)屏板的大小來(lái)設(shè)定，所以可以比第4實(shí)施方式進(jìn)一步提高監(jiān)視用光電變換元件2的受光面積(開(kāi)口率)。
下面，說(shuō)明制造本實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法。圖30至圖35是以工序順序表示制造方法的剖面圖。這里，圖30A或圖35A表示與監(jiān)視用光電變換元件2相當(dāng)?shù)牟糠郑瑘D30B或圖35B表示與攝像用光電變換元件1相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 首先，如圖30A和圖30B所示，在絕緣基板10上，例如通過(guò)濺射成膜500～4000的AlNd膜31作為第1金屬膜。作為第1金屬膜，也可以形成Mo膜或Ta膜，而且，也可以形成依次成膜多個(gè)膜的疊層膜。接著，通過(guò)光刻法，將抗蝕劑膜32作為掩膜，通過(guò)對(duì)AlNd膜31進(jìn)行構(gòu)圖，形成傳感器電極11、控制電極12和21及柵極線20。AlNd膜31的腐蝕例如通過(guò)使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蝕液的濕法處理來(lái)進(jìn)行。在構(gòu)圖后，除去抗蝕劑膜32。
接著，如圖31A和圖31B所示，通過(guò)CVD法連續(xù)成膜1500～4000的第1絕緣膜13、2000～15000的半導(dǎo)體層33和100～1000的歐姆接觸層35。半導(dǎo)體層33成為攝像用光電變換元件1的半導(dǎo)體層(光電變換層)14a、TFT3的半導(dǎo)體層14b、監(jiān)視用光電變換元件2的半導(dǎo)體層(光電變換層)14c。作為第1絕緣膜13，例如使用SiN膜。
然后，如圖31A和圖31B所示，通過(guò)光刻法，將抗蝕劑膜36作為掩模，形成通孔27。通孔27將TFT3的漏極17d和攝像用光電變換元件1的傳感器電極11電連接，在受光部吸收可見(jiàn)光時(shí)產(chǎn)生的電荷從與受光部電容耦合的傳感器電極11通過(guò)漏極17d被讀取。
再有，為了良好地進(jìn)行后面成膜的金屬膜的覆蓋，作為腐蝕，進(jìn)行化學(xué)干法腐蝕，最好對(duì)孔部的剖面進(jìn)行錐狀腐蝕。在不需要考慮金屬膜的覆蓋的情況下，用反應(yīng)性離子腐蝕可以提高加工精度，也可以用等離子體腐蝕形成。在構(gòu)圖后，除去抗蝕劑膜36。
接著，如圖32A和圖32B所示，例如通過(guò)濺射成膜1000～4000的Al膜37作為第2金屬膜。作為第2金屬膜，也可以形成Mo膜或Ta膜，或也可以形成依次成膜多個(gè)膜的疊層膜。在通孔27的表面上形成氧化膜，與通孔27的連接差的情況下，在Al膜37的成膜前，最好進(jìn)行通過(guò)逆濺射來(lái)除去氧化膜的處理。
接著，通過(guò)光刻法，將抗蝕劑膜38作為掩模，通過(guò)對(duì)Al膜37進(jìn)行構(gòu)圖，形成共用電極偏置線16。Al膜37的腐蝕例如通過(guò)使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蝕液的濕法處理來(lái)進(jìn)行。因此，Al膜37比抗蝕劑膜38稍稍后退到內(nèi)側(cè)。在該構(gòu)圖時(shí)，形成源極17s和22s、漏極17d和22d及信號(hào)線19的預(yù)定區(qū)域的Al膜37以抗蝕劑膜38作為掩模而在本工序中不被腐蝕。在構(gòu)圖后，除去抗蝕劑膜38。
然后，如圖34A和圖34B所示，通過(guò)光刻法，將新的抗蝕劑膜39作為掩模，通過(guò)對(duì)Al膜37進(jìn)行構(gòu)圖，形成源極17s和22s、漏極17d和22d及信號(hào)線19。Al膜37的腐蝕例如通過(guò)使用含有硝酸、磷酸和醋酸的腐蝕液的濕法處理來(lái)進(jìn)行。因此，Al膜37比抗蝕劑膜38稍稍后退到內(nèi)側(cè)。
此時(shí)，已經(jīng)形成的共用電極偏置線16以抗蝕劑膜39作為掩模而在本工序中不被腐蝕。在下工序中進(jìn)行的干法腐蝕時(shí)，不僅將共用電極偏置線16，而且將攝像用光電變換元件1的開(kāi)口區(qū)域整體通過(guò)抗蝕劑膜39進(jìn)行掩模，以不除去攝像用光電變換元件1的開(kāi)口區(qū)域內(nèi)的歐姆接觸層35。
接著，如圖33A和圖33B所示，將抗蝕劑膜39作為掩模，通過(guò)進(jìn)行干法腐蝕，除去TFT的間隙部、即源-漏間的歐姆接觸層35，從而形成歐姆接觸層15a至15c。
接著，如圖34A和圖34B所示，通過(guò)光刻法，將抗蝕劑膜40作為掩模，通過(guò)除去半導(dǎo)體層33和歐姆接觸層35的無(wú)用部分，對(duì)攝像用光電變換元件1的開(kāi)口區(qū)域進(jìn)行掃描，形成半導(dǎo)體層14a至14c。在構(gòu)圖后，除去抗蝕劑膜40。
再有，第1絕緣膜13的無(wú)用部分在本實(shí)施方式中沒(méi)有除去，但也可以除去。在將第1絕緣膜13不除去地殘留的情況下，為了確保加工精度，用于除去半導(dǎo)體層33和歐姆接觸層35的無(wú)用部分的腐蝕最好是進(jìn)行容易確保半導(dǎo)體層33和構(gòu)成第1絕緣摸13的SiN膜的選擇比的等離子體腐蝕。
然后，如圖35A和圖35B所示，通過(guò)CVD法成膜2000～10000的第2絕緣膜18作為保護(hù)膜。作為第2絕緣膜18，例如可以形成SiN膜。這樣，可以形成攝像用光電變換元件1、監(jiān)視用光電變換元件2和TFT3。圖36是表示本實(shí)施方式的監(jiān)視用光電變換元件2的平面結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖30或圖35表示沿圖36中的IV-IV線的剖面。
然后，形成熒光層(未圖示)，為了確保電連接，使用光刻法進(jìn)行構(gòu)圖和干法腐蝕來(lái)除去周邊部的保護(hù)膜，可以完成放射線攝像裝置。
再有，在本實(shí)施方式中，監(jiān)視用光電變換元件2的柵極連接到柵極線g12，但也可以連接到柵極驅(qū)動(dòng)電路52中與柵極線g1～g12單獨(dú)連接的柵極線上。這種情況下，在該柵極線中，將工作電壓依次施加在柵極線g1～g12上后，或在將工作電壓施加在柵極線g12的同時(shí)，在監(jiān)視用光電變換元件2的各半導(dǎo)體層14c上施加正向電壓，從而作為更新動(dòng)作，除去積蓄的電荷就可以。
這種情況下，可以將用于驅(qū)動(dòng)監(jiān)視用光電變換元件2的柵極的電路部與TFT的柵極驅(qū)動(dòng)電路部52共用。
這里，在說(shuō)明制造上述第1或第5實(shí)施方式的放射線攝像裝置的方法中，在形成了歐姆接觸層后形成第2金屬膜，但也可以在形成第2金屬膜前，在歐姆接觸層上形成ITO(Indium-Tin-Oxide；氧化銦錫)等構(gòu)成的透明電極膜。通過(guò)形成這樣的透明電極膜，即使歐姆接觸層的膜厚薄也不產(chǎn)生問(wèn)題，所以可將歐姆接觸層的膜厚薄膜化，由此增大入射光量自身。而且，在監(jiān)視用光電變換元件2中，如果在源極22s和漏極22d上也使用透明電極膜，則可以增大入射光量，所以其靈敏度提高。
根據(jù)上述第4、第5實(shí)施方式，第2半導(dǎo)體變換元件與第1半導(dǎo)體變換元件形成在同一基板上，所以可以將裝置整體小型化和輕量化。而且，可以根據(jù)由第2半導(dǎo)體變換元件檢測(cè)出的放射線量進(jìn)行AEC控制，此時(shí)，由于不產(chǎn)生第2半導(dǎo)體變換元件的放射線的衰減，所以可以獲得良好的圖像質(zhì)量的攝像圖像。
再有，本發(fā)明不限于上述第1～第5實(shí)施方式，也可以將這些實(shí)施方式適當(dāng)組合使用。例如，在將圖像讀取傳感器疊層設(shè)置在第2變換元件(AEC用傳感器、放射線用傳感器)上方的結(jié)構(gòu)(第1實(shí)施方式～第3實(shí)施方式)中，如第4、第5實(shí)施方式中所述那樣，也可以是將第2變換元件的電極(連接到電極的布線)和開(kāi)關(guān)元件的控制電極(連接到電極的布線)共用連接的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，布線結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，而且更適合于提高圖像讀取用的第1變換元件和AEC用及/或放射線用的第2變換元件兩者的受光面積。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以形成本發(fā)明的許多明顯不同的實(shí)施方式，所以應(yīng)該指出，除了所附權(quán)利要求的限定以外，本發(fā)明不限于特定的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種放射線圖像攝影裝置，具有將入射的放射線變換成電信號(hào)的變換部件，根據(jù)從所述變換部件輸出的電信號(hào)來(lái)生成圖像信息，其特征在于在所述變換部件的下方部位，配有檢測(cè)所述放射線的入射量的檢測(cè)部件；根據(jù)所述檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行對(duì)入射的放射線的露出控制。
2.如權(quán)利要求1所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，具有多個(gè)所述變換部件，所述檢測(cè)部件匹配地設(shè)置在所述多個(gè)變換部件之間。
3.如權(quán)利要求1所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，根據(jù)所述檢測(cè)部件的結(jié)果，進(jìn)行所述變換部件的控制。
4.如權(quán)利要求1所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述變換部件包括將入射的放射線變換成可見(jiàn)光的熒光體，以及將所述熒光體變換的可見(jiàn)光變換成電信號(hào)的第1變換元件。
5.如權(quán)利要求1所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述變換部件包括將入射的放射線變換成電信號(hào)的第1變換元件。
6.如權(quán)利要求1所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述檢測(cè)部件包括將熒光體從放射線變換的可見(jiàn)光變換成電信號(hào)的第2變換元件。
7.如權(quán)利要求4所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，將所述檢測(cè)部件形成在形成于規(guī)定的封閉區(qū)域內(nèi)的所述第1變換元件的下方部位。
8.如權(quán)利要求4所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第1變換元件包含變換層，所述變換層在所述檢測(cè)部件的上方部位，膜厚比其他部位薄。
9.如權(quán)利要求4所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第1變換元件包含變換層，在所述變換層中，在所述檢測(cè)部件的上方部位形成開(kāi)孔。
10.如權(quán)利要求4所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第1變換元件是MIS型半導(dǎo)體變換元件。
11.如權(quán)利要求6所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第2變換元件是MIS型半導(dǎo)體變換元件。
12.如權(quán)利要求4所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第1變換元件是PIN型半導(dǎo)體變換元件。
13.如權(quán)利要求1所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，將所述檢測(cè)部件與對(duì)從所述變換部件輸出電信號(hào)的輸出動(dòng)作進(jìn)行切換的開(kāi)關(guān)元件形成在同一層。
14.如權(quán)利要求5所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，將所述檢測(cè)部件形成在形成于所述封閉區(qū)域內(nèi)的所述第1變換元件的下方部位。
15.如權(quán)利要求5所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第1變換元件包含變換層，所述變換層在所述檢測(cè)部件的上方部位，膜厚比其他部位薄。
16.如權(quán)利要求5所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第1變換元件包含變換層，在所述變換層中，在所述檢測(cè)部件的上方部位形成開(kāi)孔。
17.如權(quán)利要求5所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第1變換元件是MIS型半導(dǎo)體變換元件。
18.如權(quán)利要求5所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第1變換元件是PIN型半導(dǎo)體變換元件。
19.如權(quán)利要求5所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述第1變換元件含有非晶硒(a-Se)或砷化鎵(GaAs).
20.如權(quán)利要求1所述的放射線圖像攝影裝置，其特征在于，所述變換部件包括將放射線變換成電信號(hào)的多個(gè)第1半導(dǎo)體變換元件、以及連接到所述第1半導(dǎo)體變換元件的多個(gè)薄膜晶體管；所述檢測(cè)部件包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管型的第2半導(dǎo)體變換元件；所述第2半導(dǎo)體變換元件的控制電極連接到從所述多個(gè)薄膜晶體管中選擇的至少一個(gè)薄膜晶體管的控制電極。
21.一種放射線圖像攝影裝置的驅(qū)動(dòng)方法，用于驅(qū)動(dòng)放射線圖像攝影裝置，該放射線圖像攝影裝置包括放射線源；基板；變換部，包括配置于所述基板上、將放射線變換成電信號(hào)的多個(gè)第1半導(dǎo)體變換元件，以及連接到所述第1半導(dǎo)體變換元件的多個(gè)薄膜晶體管；以及場(chǎng)效應(yīng)晶體管型的第2半導(dǎo)體變換元件，配置在所述基板上，以便檢測(cè)入射到所述變換部?jī)?nèi)的放射線的總照射量，將放射線變換成電信號(hào)；其中，所述第2半導(dǎo)體變換元件的控制電極連接到從所述多個(gè)薄膜晶體管中選擇的至少一個(gè)薄膜晶體管的控制電極上；其特征在于，該方法包括在所述第2半導(dǎo)體變換元件的控制電極上施加所述薄膜晶體管的截止電壓，以便使用所述第2半導(dǎo)體變換元件來(lái)檢測(cè)入射到所述變換部?jī)?nèi)的放射線的總照射量的工序；從所述放射線源向所述變換部照射放射線的工序；在所述總照射量達(dá)到某個(gè)值時(shí)，停止來(lái)自所述放射線源的放射線照射的工序；在所述薄膜晶體管的控制電極上施加工作電壓，以便讀出積蓄在所述第1半導(dǎo)體變換元件中的電荷的工序；以及在所述第2半導(dǎo)體變換元件的半導(dǎo)體層上施加正向偏置，以便除去所述第2半導(dǎo)體變換元件內(nèi)的殘存電荷的工序。
22.如權(quán)利要求21所述的放射線圖像攝影裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，同時(shí)進(jìn)行在所述薄膜晶體管的控制電極上施加工作電壓的一部分工序和在所述第2半導(dǎo)體變換元件的半導(dǎo)體層上施加正向偏置的工序。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種放射線圖像攝影裝置。根據(jù)本發(fā)明的放射線刷新圖像，不需要另外準(zhǔn)備AEC傳感器，可以避免如以往那樣因AEC傳感器配置在放射線圖像攝影裝置上，圖像傳感器接收衰減的放射線，從而導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，同時(shí)有助于裝置本體的小型化。為此，提供一種放射線圖像攝影裝置，具有將入射的放射線變換成電信號(hào)的第一光變換元件，根據(jù)從第一光變換元件輸出的電信號(hào)來(lái)生成圖像信息，其中，在與第一光變換元件的間隙匹配的其下方部位上，配有檢測(cè)來(lái)自該間隙的放射線的入射量的多個(gè)第二光變換元件，根據(jù)第二光變換元件的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行對(duì)入射的放射線的露出控制和所述光變換元件的控制。
文檔編號(hào)H01L27/146GK1474595SQ0312780
公開(kāi)日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者森井稔子, 和, 森下正和, 昌, 辻井修, 渡邊実, 石井孝昌 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社