JP2012079820A - 検出装置及び放射線検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】 更なる小画素ピッチ化及び多画素化が求められる検出装置、特に、積層型の検出装置において、信号線容量の更なる低減による低ノイズ化及び駆動線の時定数の更なる低減による高速駆動化が可能な検出装置を提供する。
【解決手段】 放射線又は光を電荷に変換する変換素子１０４と、スイッチ素子１０５と、を含み、行方向及び列方向に配列された複数の画素１０２と、行方向の複数のスイッチ素子１０５に接続された駆動線１０７と、列方向の複数のスイッチ素子１０５に接続された信号線１０８と、を有し、変換素子１０４がスイッチ素子１０５の上方に配置された検出装置であって、信号線１０８は、変換素子１０４の下方に配置された駆動線１０７の最上位表面よりも下方に配置されたスイッチ素子１０５の主電極の最上位表面よりも下層の絶縁部材に埋め込んで形成された導電層２０２からなることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される検出装置、放射線検出装置、及び放射線検出システムに関するものである。なお、本願明細書において放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。また、本願明細書において変換素子は、光または放射線を電気信号に変換する半導体素子をいう。

近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶ディスプレイ用パネルの製造技術が進展し、パネルの大型化と共に表示部の大画面化が進んでいる。この製造技術は、半導体によって構成された光電変換素子等の変換素子とＴＦＴ等などのスイッチ素子を有する大面積エリアセンサ（検出装置）に応用されている。このようなエリアセンサは、Ｘ線等の放射線を可視光等の光に波長変換する蛍光体と組み合わせて、医療用Ｘ線検出装置のような放射線検出装置の分野で利用されている。一般に、放射線検出装置の画素構造は、変換素子とスイッチ素子とを同一平面上に配置する平面型と、スイッチ素子の上方に変換素子を配置する積層型の２つに分類される。平面型は、変換素子とスイッチ素子を同じ半導体製造プロセスで形成可能なため、製造プロセスを簡略化できる。また積層型の検出装置では、変換素子をスイッチ素子の上方に配置するため、平面型と比べて１画素における変換素子の面積を大きく形成することができる。そのため、積層型の検出装置では、より大きな信号を得ることが可能であり、平面型の検出装置と比べて高Ｓ／Ｎ、即ち高感度となる。このような検出装置において、特に医療用Ｘ線検出装置においては、患者へのＸ線の爆射量低減が望まれており、センサの高感度化、即ちＳ／Ｎの向上が重要である。ここで、ノイズについて説明する。一般にノイズの発生源は、変換素子、スイッチ素子、信号線、積分アンプ、周辺回路に分類される。信号線の寄生容量をＣとし、信号線を発生源とするノイズを信号線ノイズと称すると、
信号線ノイズ＝√ｋＴＣ
となる。また、積分アンプに電荷読み出しアンプを使用する場合には、積分アンプの帰還容量をＣｆとし、積分アンプを発生源とするノイズをアンプノイズと称すると、
アンプノイズ＝Ｃ／Ｃｆ×アンプ入力ノイズ
となる。そのため、信号線の寄生容量Ｃの低減は、検出装置のノイズ低減に有効である。即ち、高感度化を実現する方法として、信号線の寄生容量低減によるノイズ低減が有効である。

また、検出装置では、駆動速度の向上が望まれている。ここで、スイッチ素子の導通及び非導通を制御する駆動パルスが印加される駆動線の容量をＣｇ、抵抗をＲｇとすると、駆動線の時定数τは
τ＝Ｃｇ×Ｒｇ
となる。つまり、駆動線の容量及び／又は抵抗が増加すると駆動線の時定数τが大きくなり、駆動線に印加される駆動パルスになまりが生じる。そのため、スイッチ素子の導通時間を短くすると、発生したなまりによりスイッチ素子の導通時間が十分に確保できない場合が生じる。そのためスイッチ素子の導通時間を短くすることができず、結果、駆動速度の向上が困難となる。

特許文献１では、平面型の放射線検出装置において、配線の低抵抗化について提案が成されている。また、特許文献２では、積層型の放射線検出装置において、配線の低抵抗化について提案が成されている。

特開２００２−７６３６０号公報 特開２００７−９６２８２号公報

このような検出装置においては、更なる小画素ピッチ化及び多画素化が求められており、それに伴い更なる感度及び駆動速度の向上が求められている。特に、医療用Ｘ線検出装置においては、一般撮影用Ｘ線検出装置に加え、より小画素ピッチで且つ多画素のマンモ撮影用Ｘ線検出装置や、動画撮影可能な透視撮影用Ｘ線検出装置など、装置の多様化が進んでいる。

このような検出装置において、小画素ピッチ化及び多画素化に伴い、配線数が増加し、信号線と駆動線の交差部が増加することで、信号線容量及び駆動線容量が増加する。特に、特許文献２のような積層型の検出装置においては、信号線と変換素子の交差部の数も増加することで、信号線容量が更に増加する。結果、信号線容量に起因するノイズが増加し、感度が低下する。このため、信号線容量の低減によるノイズ低減が更に必要となる。また、駆動線の時定数低減も更に必要となる。特に、積層型の検出装置においては、信号線と駆動線の交差部の影響に加えて、駆動線と変換素子の交差部の影響も考慮しなければならない。

以上のように、検出装置、特に放射線検出装置においては、高感度化のために画素構造を積層型とした場合でも、更なる感度及び駆動速度の向上が必要である。
そこで、本発明の課題は、更なる小画素ピッチ化及び多画素化が求められる検出装置、特に、積層型の検出装置において、信号線容量の更なる低減による低ノイズ化及び駆動線の時定数の更なる低減による高速駆動化が可能な検出装置を提供することである。

本発明の検出装置は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子と、を含み、行方向及び列方向に配列された複数の画素と、行方向の複数の前記スイッチ素子に接続された駆動線と、列方向の複数の前記スイッチ素子に接続された信号線と、を有し、
前記変換素子が前記スイッチ素子の上方に配置された検出装置であって、前記駆動線の最上位表面は前記変換素子の下方に配置され、前記スイッチ素子の主電極の最上位表面は前記駆動線の最上位表面よりも下方に配置されており、前記信号線は、前記スイッチ素子の主電極の最上位表面よりも下層の絶縁部材に埋め込んで形成された導電層からなることを特徴とする。

本発明により、検出装置、特に積層型の放射線検出装置において、信号線容量の更なる低減による更なる低ノイズ化が可能であり、かつ駆動線の時定数の更なる低減による更なる高速駆動化が可能な検出装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態である検出装置を説明する等価回路図である。 本発明の第１の実施形態である放射線検出装置を説明する１画素の平面図及び断面図である。 本発明の第１の実施形態である放射線検出装置を説明する１画素の平面図及び断面図の他の例である。 本発明の第２の実施形態である放射線検出装置を説明する１画素の平面図及び断面図である。 本発明の第３の実施形態である放射線検出装置を説明する１画素の平面図及び断面図である。 本発明の放射線検出装置の放射線検出システムへの応用例を説明する概略図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例と共に、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の検出装置の実施形態である放射線検出装置について、図面を用いて説明する。
本実施形態における放射線検出装置１００は、ガラス基板等の絶縁基板１０１上に、行方向及び列方向に配列された複数の画素１０２を含む画素領域１０３が設けられている。各画素１０２は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子１０４と、変換素子１０４の電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子１０５と、を含む。本実施形態では、変換素子としてＭＩＳ型光電変換素子を用いており、スイッチ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いている。変換素子が放射線を電荷に変換することが求められる場合には、光電変換素子の放射線入射側に、放射線を光電変換素子が感知可能な可視光に波長変換する蛍光体が配置され得る。変換素子１０４の第１電極Ｌには、スイッチ素子１０５の第１主電極が電気的に接続され、変換素子１０４の第２電極Ｕには、バイアス線１０６が電気的に接続される。バイアス線１０６は、列方向に配列された複数の変換素子１０４の第２電極Ｕに共通に接続される。スイッチ素子１０５の制御電極には、駆動線１０７が電気的に接続され、スイッチ素子１０５の第２主電極には、信号線１０８が電気的に接続される。駆動線１０７は、行方向に配列された複数のスイッチ素子１０５の制御電極に共通に接続され、また、第１接続配線１０９を介して駆動回路１１０に電気的に接続される。駆動回路１１０が列方向に複数配列された駆動線１０７に駆動パルスを順次に又は同時に供給することにより、行単位で画素からの電気信号が、行方向に配列された複数の信号線１０５に並列に出力される。信号線１０５は、列方向に配列された複数のスイッチ素子１０５の第２主電極に共通に接続され、また、第２接続配線１１１を介して読出回路１１２に電気的に接続される。読出回路１１２は、信号線１０５毎に、信号線１０５からの電気信号を積分して増幅する積分増幅器１１３と、積分増幅器１１３で増幅して出力された電気信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路を備える。読出回路１１２は更に、複数のサンプルホールド回路から並列に出力される電気信号を直列の電気信号に変換するマルチプレクサ１１５と、出力された電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１１６を含む。読出回路１１２の非反転入力端子には電源回路１１９から基準電位Ｖｒｅｆが供給される。電源回路１０９は更に、共通バイアス線１１７及び第３接続配線１１８を介して、行方向に配列された複数のバイアス線１０６に電気的に接続されており、変換素子１０４の第２電極Ｕにバイアス電位Ｖｓ又は初期化電位Ｖｒを供給する。

次に、図１を用いて本実施形態の検出装置の動作について説明する。変換素子１０４の第１電極Ｌにはスイッチ素子を介して基準電位Ｖｒｅｆを与え、第２電極Ｕにはバイアス電位Ｖｓを与えることにより、ＭＩＳ型光電変換素子の光電変換層が空乏化するようなバイアスを変換素子１０４に与える。この状態で、被検体に向けて曝射された放射線は、被検体により減衰を受けて透過し、ここでは図示しない蛍光体で可視光に変換され、この可視光が光電変換素子に入射し、電荷に変換される。この電荷に応じた電気信号は、駆動回路１１０から駆動線１０７に印加される駆動パルスによりスイッチ素子１０５が導通状態となることで、信号線１０８に出力され、読出回路１１２によりデジタルデータとして外部に読み出される。その後、バイアス線１０６の電位をバイアス電位から初期化電位Ｖｒに変化させてスイッチ素子１０５を導通状態とすることにより、光電変換素子で発生し残留した正又は負のキャリアが除去される。その後、バイアス線１０６の電位を初期化電位Ｖｒからバイアス電位Ｖｓに変化させることにより、変換素子１０４の初期化がなされる。

以下に、図２を用いて画素の層構成を説明する。ここで、図２（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ、図２（ａ）中のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’の断面図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態の放射線検出装置の１画素内には、変換素子１０４である光電変換素子と、スイッチ素子１０５であるＴＦＴと、信号線１０８の一部と、駆動線１０７の一部と、バイアス線１０６の一部が配置されている。なお、図２（ａ）では、図面の簡略化のために、変換素子１０４については第１電極Ｌのみを記載している。また、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、スイッチ素子１０５であるＴＦＴは、第１絶縁層２０１及び第２絶縁層２０３上に形成された第２導電層２０４、第３絶縁層２０５、第１半導体層２０６、第１不純物半導体層２０７、第３導電層２０８から構成されている。第２導電層２０４はＴＦＴの制御電極（ゲート電極）として、第３絶縁層２０５はゲート絶縁膜として用いられている。また、第１半導体層２０６はＴＦＴのチャネルとして、第１不純物半導体層２０７はオーミックコンタクト層として、第３導電層２０８は第１又は第２主電極（ソース又はドレイン電極）として用いられている。ここで、スイッチ素子１０５であるＴＦＴの主電極の一方と接続される信号線１０８は、絶縁基板１０１上に設けられた第１絶縁層２０１の中に埋め込まれた第１導電層２０２を用いて形成されている。つまり、第１導電層２０２は、第１絶縁層２０１に埋め込まれており、第１導電層２０２の最上位表面は第１絶縁層２０１の最上位表面と概略同一表面を構成している。そして、第１絶縁層２０１の膜厚は、第１導電層２０２の膜厚と概略等しくされている。ここで、最上位表面とは、各配線となる導電層又は各絶縁層において変換素子から最も近い表面である。図２（ｃ）に示すように、第２導電層２０４からなるスイッチ素子１０５の制御電極は、スイッチ素子１０５の上方に配置した第４絶縁層２０９及び第５絶縁層２１０に埋め込まれた第４導電層２１１からなる駆動線１０７と接続している。第４導電層２１１からなる駆動線１０７は第５絶縁層２１０の中に埋め込まれており、第４導電層２１１の最上位表面は第５絶縁層２１０の最上位表面と概略同一表面を構成している。そして、第５絶縁層２１０の膜厚は、第４導電層２１１の膜厚と概略等しくされている。また、第１導電層２０２からなる信号線１０８と第４導電層２１１からなる駆動線１０７との間には、第２絶縁層２０３、第３絶縁層２０５、第４絶縁層２０９の３つの絶縁層があり、配線間の容量が小さくなるような構造としている。

駆動線１０７の上層には、第６絶縁層２１２を介して、変換素子１０４としてＭＩＳ型の光電変換素子が形成されている。ＭＩＳ型光電変換素子は、第５導電層２１３、第７絶縁層２１４、第２半導体層２１５、第２不純物半導体層２１６、第７導電層２１８から構成されている。第５導電層２１３は光電変換素子の下電極（第１電極Ｌ）として、第７絶縁層２１４は発生した正及び負のキャリアの移動をブロックする完全絶縁層として用いられている。また、第２半導体層２１５は放射線又は光を電荷に変換する光電変換層として、第２不純物半導体層２１６は正又は負のキャリアの移動をブロックするブロッキング層として、第７導電層２１８は上電極（第２電極Ｕ）として用いられている。また、第６導電層２１７はバイアス線１０６として用いられる。そして、第７導電層２１８からなる上電極（第２電極Ｕ）はバイアス線１０６から供給されるバイアス電位Ｖｓ又は初期化電位Ｖｒと、第１電極Ｌに供給される基準電位Ｖｒｅｆとの電位差であるバイアス電圧を、変換素子１０４全体に印加する電極として用いられる。ここで、変換素子の第１電極Ｌとなる第５導電層２１３は、図２（ｂ）に示すように、第４導電層２１１を接続プラグとしてスイッチ素子１０５であるＴＦＴの主電極の他方と接続する。

以上のように、本実施形態の検出装置は、絶縁基板１０１上に信号線１０８、スイッチ素子１０５、駆動線１０７、変換素子１０４、バイアス線１０６が順次配置される。また、更にその上層には、第８絶縁層２１９、保護層（不図示）、蛍光体（不図示）が配置される。これらにより１つの画素が構成される。つまり、本実施形態の検出装置は、スイッチ素子の上方に変換素子が配置された積層型の放射線検出装置である。

上述のように、本実施形態では、スイッチ素子１０５であるＴＦＴの第１主電極及び第２主電極と、信号線１０８を別々の層で形成している。そして、信号線１０８となる第１導電層２０２を第１絶縁層２０１に埋め込んで配置してある。それにより、信号線１０８となる第１導電層２０２を厚く形成することが可能である。そのため、小画素ピッチ化及び多画素化が要求される放射線検出装置において、レイアウトの関係上、それに応じて線幅を細くした場合でも、信号線１０８の抵抗増加を防止することが可能となる。また、信号線１０８は、駆動線１０７との交差部で容量を形成し、また変換素子１０４の第１電極Ｌとの交差部で容量を形成する。しかしながら、本実施形態のように信号線１０８が細い場合には、これら交差部での容量が小さくなる。また、信号線１０８と駆動線１０７の重なり面積に比べ、信号線１０８と変換素子１０４の第１電極Ｌとの重なり面積の方が大きい。そこで、信号線１０８は、変換素子１０４の下方に配置された駆動線１０７となる導電層の最上位表面よりも下方に配置されたスイッチ素子１０５の主電極の最上位表面よりも下層の絶縁部材である第１絶縁層２０１に埋め込んで配置された第１導電層２０２からなる。それにより、信号線１０８の最上位表面を駆動線１０７の最上位表面及びスイッチ素子１０５の主電極の最上位表面よりも変換素子から離間して配置している。そのため、信号線１０８と変換素子との交差部による容量が低減される。また、信号線１０８と駆動線１０７との間に、スイッチ素子１０５を構成する絶縁層及びスイッチ素子を保護する絶縁層が少なくとも配置される。そのため、信号線１０８と駆動線１０７との交差部の容量を小さくすることが可能である。更に、本実施形態では、第４導電層２１１を第５絶縁層２１０に埋め込んで配置している。そのため、信号線１０８と変換素子１０４の第１電極Ｌとの間に配置された第５絶縁層２１０を厚く形成できる。また、第６絶縁層２１２は材料を選定することにより厚く形成できる。そのため、信号線１０８と変換素子１０４の第１電極Ｌとの交差部の容量を小さくすることが可能である。また、信号線１０８の配線容量は、信号線１０８の容量と、信号線１０８と接続されるスイッチ素子１０５の主電極の一方の容量との総容量となる。スイッチ素子１０５としてアモルファスシリコンＴＦＴを用いて、高速駆動の放射線検出装置を作成した場合、スイッチ素子１０５のサイズが大きくなる。このとき、更に信号線の容量を小さくするため、スイッチ素子１０５の主電極と変換素子１０４の第１電極Ｌとの距離が長くすることで、信号線１０５の総容量を小さくすることができる。その結果、小画素ピッチ化及び多画素化が要求され、信号線１０８と重なる駆動線１０７及び変換素子１０４の数が増えた場合でも、信号線１０８は低抵抗で且つ低容量となり、信号線容量に起因するノイズの増加を防止することが可能となる。また、信号線１０８の線幅を細くすることが可能となるため、信号線１０８と駆動線１０７の交差部における駆動線１０７の容量も小さくすることができる。

一方、スイッチ素子１０５であるＴＦＴの制御電極と駆動線１０７を別々の導電層で形成している。そして、駆動線１０７となる第４導電層２１１を、第５絶縁層２１０に埋め込んで配置している。このため、駆動線１０７となる第４導電層２１１を厚く形成することが可能であり、レイアウトの関係上、線幅を太くすることが困難な場合でも駆動線１０７の低抵抗化を実現できる。また、駆動線１０７を厚く形成することが可能となるため、抵抗を増加することなく駆動線１０７を細くできる。そのため、駆動線１０７を細くすることで、信号線１０６との重なり面積が減り、駆動線１０７の容量のうち、信号線との重なりに起因する容量の低減が可能である。更に、駆動線１０７と変換素子の第１電極Ｌとの距離は短くなってしまうが、駆動線１０７の線幅を細くすることが可能となるため、駆動線１０７と第１電極Ｌの交差部の面積が小さくできる。そのため、駆動線１０７と第１電極Ｌの交差部の容量が著しく増加することを防止できる。その結果、小画素ピッチ化及び多画素化が要求され、駆動線１０７と重なる信号線１０８及び変換素子１０４の数が増えた場合でも、駆動線１０７は低抵抗で且つ低容量となり、駆動線の時定数の増加を防止することが可能となる。

なお、上記説明では信号線１０８となる第１導電層２０２を絶縁基板１０１の上の第１絶縁層２０１に埋め込んで設けたが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、第１絶縁層２０１を複数の絶縁層からなる積層構造とし、積層構造中に第１導電層２０２を形成してもよい。また、図３を用いて本実施形態の他の例を説明する。なお、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図２（ａ）のＡ−Ａ’，Ｂ−Ｂ’， Ｃ−Ｃ’の断面図である。他の例では、絶縁基板１０１上に第１絶縁層２０１を設けず、第１導電層２０２を絶縁基板１０１に埋め込んで設けている。つまり、本例において、絶縁基板１０１が、変換素子１０４の下方に配置された駆動線１０７となる導電層の最上位表面及びスイッチ素子１０５の最上位表面よりも下層の絶縁部材となる。この場合、図２（ｂ）〜（ｄ）で示す形態に比べて、第１絶縁層２０１を設ける必要がない。また、第２絶縁層２０３も本発明において必須ではなく、必要に応じて設けられれば良い。

また、配線抵抗を下げる為には、埋め込むために溝を形成する絶縁部材は、膜厚が厚いもの程よい。そのため、第１絶縁層２０１や第５絶縁層２１０の材料としては、簡単に形成できる有機絶縁膜や、低応力な無機絶縁膜などを使用すると良い。また、形成する溝は、フォトリソグラフィー法を用いて形成すると良い。無機絶縁膜を使用する場合は、フォトリソグラフィー法を用いた後で、エッチング処理により形成する方法があり、無機絶縁膜の材料が酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜を用い、フッ化水素酸などのエッチング液を用いると簡単に形成できる。有機絶縁膜を使用する場合は、感光剤を含む有機絶縁膜を用いて現像処理し形成する方法などがある。ただし、現像処理やフッ化水素酸処理を行う場合、加工が等方的に進むと高アスペクト比の配線を形成し難くなる。そこで、有機絶縁膜に現像処理で溝を形成する場合は、リソグラフィー法を用いた際の露光時の解像力が高い装置を選択することで、線幅に対し膜厚方向の厚さが厚い高アスペクト比の溝を形成することが可能となる。また、無機絶縁膜に溝を形成する場合、異方性エッチングが可能なドライエッチング、たとえば、ＥＣＲやＩＣＰなどの異方性エッチングを用いて形成することで、高アスペクト比の溝を形成することが可能となる。また、配線を埋め込む有機絶縁膜や無機絶縁膜は、周囲の電極や配線との容量を小さくするために、低誘電な材料を選択すると良い。一方、埋め込む配線材料としては、比抵抗が低い材料が望ましく、銅、アルミニウム、銀、金や白金、もしくはそれらの化合物を用いると良い。配線の形成方法としてはダマシン法等があり、例えばスパッタリング法や蒸着法をもちいて全面に成膜したあとで、ＣＭＰ等による研磨を用いて平坦化処理を施したり、メッキを用いて部分的に配線材料を成膜して平坦化処理を施したりして形成する方法がある。この時、信号線１０８の膜厚は第１絶縁層２０１と同じ厚さとなる。また、信号線１０８に耐熱性のある材料を選択し、ガラスの中や耐熱性がある無機絶縁膜内に埋め込むことで、上部に形成するＴＦＴが、例えば３５０℃以上の高温のプロセスで形成する半導体層を用いることができ抵抗の低いＴＦＴを配置することが可能となる。

なお、図１には３×３画素を示しているが、実際には例えば２０００×２０００画素が配置されて放射線検出装置を構成している。また本実施例において、光電変換素子と蛍光体と組み合わせた間接型の放射線検出装置を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。光電変換素子に代えて、Ｘ線，γ線、あるいはα線，β線などの粒子線を直接電荷に変換するアモルファスセレン等の半導体層を電極間に挟んだ変換素子を用いた直接型の放射線検出装置においても同様の効果が得られる。また、間接型の放射線検出装置の変換素子は、ＭＩＳ型光電変換素子とは別の光電変換素子、例えばＰＩＮ型のフォトダイオードを用いてもかまわない。また、本実施形態ではスイッチ素子として逆スタガ構造のＴＦＴを用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、スタガ構造のＴＦＴを用いてもよい。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、第２の実施形態である放射線検出装置の１画素を表した平面図である。図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図４（ａ）中のＡ−Ａ’，Ｂ−Ｂ’，Ｃ−Ｃ’の断面図である。その他等価回路、及び動作原理は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

第１の実施形態と異なる本実施形態の特徴は、信号線１０８及び駆動線１０７の形状を制御している点である。信号線１０８の配線容量は、駆動線との交差部及び変換素子１０４の第１電極Ｌとの交差部によって形成され、どちらも信号線１０８より上方の導電層との間で形成される。そこで、本実施形態では、第１絶縁層２０１にネガ型の感光性を有する有機絶縁膜を用いて、埋め込みにより信号線となる第１導電層２０２を形成する。それにより、図４（ｂ）に示すように、信号線１０８となる第１導電層２０２の上部幅Ｓ１を、第１導電層２０２の最大幅Ｓ０より小さくし、信号線１０８の上方の導電層との間で形成される容量を低減させることが可能となる。

また、第５絶縁層２１０を３種類の絶縁材料を用いて第５絶縁層２１０ａと第５絶縁層２１０ｂと第５絶縁層２１０ｃにより構成し、第４導電層２１１を２１１ａ〜２１１ｃにより構成する。そして、ポジ型の感光性を有する有機絶縁膜を第６絶縁層２１０ｂに、ネガ型の感光性を有する有機絶縁膜を第５絶縁層２１０ｃに用いる。そして、第５絶縁層２１０ｂ及び２１０ｃに埋め込まれた第４導電層２１１ｂ及び２１１ｃにより駆動線１０７を形成する。それにより、図４（ｄ）のように、駆動線１０７を構成する第４導電層２１１ｃの上部幅Ｇ１を、第４導電層２１１ｃの下部幅又は第４導電層２１１ｂの上部幅である駆動線１０７の最大幅Ｇ０より小さく形成する。また、駆動線１０７を構成する第４導電層２１１ｂの下部幅Ｇ２を、第４導電層２１１ｃの下部幅又は第４導電層２１１ｂの上部幅である駆動線１０７の最大幅Ｇ０より小さく形成する。その結果、信号線１０８となる第１導電層２０２と駆動線１０７を構成する第４導電層２１１ｂの交差部の面積を低減させることが可能となる。並びに、駆動線１０７を構成する第４導電層２１１ｃと変換素子１０４の第１電極Ｌとなる第５導電層２１３の交差部の面積を低減させることが可能となる。そのため、第１の実施形態に対して、本実施形態は更なる信号線容量と駆動線容量の低減が可能となる。結果、より低ノイズであり、かつ高速駆動が可能な積層型の放射線検出装置を実現できる。ここで、図４（ｂ）に示すように、第４導電層２１１ａ〜２１１ｃは、変換素子の第１電極Ｌとなる第５導電層２１３とスイッチ素子１０５であるＴＦＴの主電極の他方とを接続する接続プラグとしても用いられる。

（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、図２（ａ）中のＡ−Ａ’の断面図で、図５（ｂ）は図２（ａ）中のＢ−Ｂ’の断面図、図５（ｃ）は図２（ａ）中のＣ−Ｃ’の断面図である。その他等価回路、及び動作原理は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

第１の実施形態と異なる本実施形態の特徴は、信号線１０８とスイッチ素子１０５の制御電極が、第１絶縁層２０１に埋め込まれた第１導電層２０２により同時に形成されている点である。信号線１０８とスイッチ素子１０５の制御電極とを同一の第１導電層２０２で形成することにより、第１の実施形態と比べて製造プロセスの簡略化が可能となり歩留まりの向上が期待できる。加えて、ゲート絶縁膜となる第３絶縁層２０５にスイッチ素子１０５の制御電極による段差がない為、スイッチ素子１０５の耐性を高めることも可能である。

また本実施形態についても、第２の実施形態のように、信号線１０８となる第１導電層２０２及び駆動線１０７となる第４導電層２１１の形状を制御することで、更なる配線容量の低下させることが可能である。この際、第４絶縁層２０９の膜厚を厚くすると、配線間の距離を離すことができる為、更に有効である。

（第４の実施形態）
図６は本発明による放射線検出装置を用いた放射線検出システムへの応用例を示したものである。
図６に示すように、放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、蛍光体を上部に実装した放射線検出装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応して蛍光体は発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され、制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。

また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送できる。また、別の場所のドクタールームなどに設置された表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができる。それにより、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

１０１ 絶縁基板
１０２ 画素
１０３ 画素領域
１０４ 変換素子
１０５ スイッチ素子
１０６ バイアス線
１０７ 駆動線
１０８ 信号線
２０１ 第１絶縁層
２０２ 第１導電層
２０３ 第２絶縁層
２０４ 第２導電層
２０５ 第３絶縁層
２０６ 第１半導体層
２０７ 第１不純物半導体層
２０８ 第３導電層
２０９ 第４絶縁層
２１０ 第５絶縁層
２１１ 第４導電層
２１２ 第６絶縁層
２１３ 第５導電層
２１４ 第７絶縁層
２１５ 第２半導体層
２１６ 第２不純物半導体層
２１７ 第６導電層
２１８ 第７導電層
２１９ 第８絶縁層

Claims (8)

1. 放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子と、を含み、行方向及び列方向に配列された複数の画素と、
   行方向の複数の前記スイッチ素子に接続された駆動線と、
   列方向の複数の前記スイッチ素子に接続された信号線と、を有し、
   前記変換素子が前記スイッチ素子の上方に配置された検出装置であって、
   前記駆動線の最上位表面は前記変換素子の下方に配置され、前記スイッチ素子の主電極の最上位表面は前記駆動線の最上位表面よりも下方に配置されており、前記信号線は、前記スイッチ素子の主電極の最上位表面よりも下層の絶縁部材に埋め込んで形成された導電層からなることを特徴とする検出装置。
2. 前記スイッチ素子は、絶縁基板の上に設けられており、
   前記絶縁部材は、前記絶縁基板と前記スイッチ素子との間に設けられた絶縁層又は前記絶縁基板であることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
3. 前記駆動線は、前記スイッチ素子と前記変換素子との間に設けられた絶縁層に埋め込んで形成された導電層からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。
4. 前記スイッチ素子の制御電極は、前記信号線となる導電層と同一の導電層を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検出装置。
5. 前記信号線の上部幅をＳ１、最大幅をＳ０とした場合、
   Ｓ１＜Ｓ０
   を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検出装置。
6. 前記駆動線の上部幅をＧ１、下部幅をＧ２、最大幅をＧ０とした場合、
   Ｇ１＜Ｇ０ もしくは Ｇ２＜Ｇ０
   を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検出装置。
7. 前記信号線及び前記駆動線の少なくとも一方が複数の絶縁層に埋め込まれて配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の検出装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の検出装置と、
   前記検出装置からの信号を処理する信号処理手段と、
   前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
   前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
   前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
   前記放射線を発生させるための放射線源と、を具備することを特徴とする放射線検出システム。

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