【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び光検出素子を有する放射線撮像装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、絶縁基板上にＴＦＴを作りこむＴＦＴマトリックスパネルの大判化や駆動速度の高速化が急速に進められている。ＴＦＴを用いた液晶パネルの製造技術は、可視光を電気信号に変換する光電変換素子を有するエリアセンサー（例えば、Ｘ線撮像装置）へと利用されており、表面にＸ線（放射線）から可視光線への変換層を配置することで放射線撮像装置としても活用されている。
【０００３】
このような光照射量を読み取るパネルでは、液晶パネルのような画像表示装置と異なり、各画素に蓄積されたチャージを特に正確に転送することが重要で、外的作用により例えばＴＦＴの閾値電圧が変化すると、取り込んだ画像に画像ムラが発生してしまう。
【０００４】
そこで、放射線撮像装置において、光検出素子及びＴＦＴには、（１）素子毎に照射された光量を正確にチャージとして蓄積する、（２）素子毎に蓄積したチャージを正確に転送することが要求されている。
【０００５】
このように放射線撮像装置においては、例えばチャージを転送するＴＦＴがリークを起こす、もしくは、閾値電圧が変化すると、取り込んだ画像にアーチファクトが発生し、特に医療用の放射線撮像装置として利用することが出来なくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このため、例えばＴＦＴにおいては、チャージを確実に転送するために安定したＯＮ／ＯＦＦ特性が要求されている。特に、ＴＦＴのＯＦＦ特性は重要で、ＴＦＴのＯＦＦ時にリークを起こすと光電変換素子内のチャージを正確に伝えることが出来なくなってしまう。このため、ＴＦＴのＯＦＦ電流を最小限に抑えることはもちろん、外的作用、特にＴＦＴのバックチャネル効果に対し強いＴＦＴ構造を設計することが重要となる。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、放射線を電荷に変換し画像として表示させる放射線撮像装置において、発生した電荷を忠実に信号処理回路に転送する安定した高性能な薄膜トランジスタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線撮像装置は、基板と、前記基板上に配設され、放射線を電気信号に変換する複数の光検出素子と、前記光検出素子に接続された複数の薄膜トランジスタとを備えており、前記薄膜トランジスタは、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極と、前記ソース電極及びドレイン電極に対し前記ゲート電極と反対側に配置したシールド電極とで構成されている。
【０００９】
前記シールド電極は、前記ソース電極・ドレイン電極を覆っている保護膜の上に配置し、電圧を固定することで、特にＴＦＴのオフ時にリークの少ない、外部からの電界に対し特性が変化しにくい高性能なＴＦＴ特性を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線撮像装置、その駆動方法及びその製造方法の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について図１〜図９を参照して説明する。図１〜図６は、本実施形態に係る放射線撮像装置における、一画素の平面図と断面図、図７及び図８は、簡易等価回路と周辺回路のイメージ図、画素の平面図、図９は、製造プロセスを説明する図である。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る放射線撮像装置において、一画素の平面構成を示すレイアウト図である。この画素は、二次元状に複数配列されて放射線撮像装置（放射線検出装置）のパネル（センサーパネル）を構成するもので、絶縁基板上に配置される一対の光検出素子１０とＴＦＴ２０を有する。
【００１３】
光検出素子１０は、本実施形態では、可視光を電荷に変換する光電変換素子で、上部には放射線を可視光に変換する蛍光体層が配置されている。この光電変換素子は、図に示す例では、金属膜・絶縁膜・真性半導体層からなるＭＩＳ型光電変換素子で構成される。
【００１４】
この光検出素子１０を構成する一対の２つのセンサー電極１１、１２の内、一方のセンサー電極１１はＴＦＴ２０のドレイン電極２２に、また他方のセンサー電極１２は光検出素子（センサー）１０に電圧を印加するバイアス配線（共通電極バイアスライン）１３にそれぞれ接続されている。
【００１５】
ＴＦＴ２０は、ソース電極２１、ドレイン電極２２、ゲート電極２３、及びシールド電極２４の４つの電極を備えている。このうち、ソース電極２１は、転送ライン（データライン）２５を介して、光検出素子１０にて蓄積された電荷を読み取り処理をする信号処理回路（図７参照）に接続されている。また、ドレイン電極２２は、スルーホール２６を介して、光検出素子１０の一方のセンサー電極１１に接続されている。また、ゲート電極２３は、ゲート配線２７を介して、ＴＦＴ２０のＯＮ／ＯＦＦを制御するゲートドライバー回路（図７参照）に接続されている。そして、シールド電極２４は、ＴＦＴ２０の上部に配置されるものであり、シールド配線２８を通じて一定の電位（例えばＧＮＤ電位）に接続されている。この電位は、ＴＦＴの特性が向上する場合は、ゲート電極の駆動にあわせ可変電位で制御しても構わない。
【００１６】
図２は、図１中のＡ−Ａ’間の断面図である。図２において、絶縁基板３０上に、光検出素子１０（図中の左側部分）及びＴＦＴ２０（図中の右側部分）が形成され、その光検出素子１０及びＴＦＴ２０の上部に蛍光体層４０（図中の上側部分）が配置されている。
【００１７】
すなわち、光検出素子１０は、図に示す例では、ＭＩＳ型光電変換素子で構成され、その下部から上部へ、第１の電極層５０（一方のセンサー電極１１）、第１の絶縁層５１、真性半導体層５２、ｎ型半導体層５３、及び第３の電極層５４（他方のセンサー電極１２）で構成され、その上部にバイアス配線１３が配置されている。
【００１８】
また、ＴＦＴ２０は、図に示す例では、その下部から上部へ、第１の電極層５０（ゲート電極２３）、第１の絶縁層５１、真性半導体層５２、ｎ型半導体層５３、第２の電極層５５（ソース電極２１、ドレイン電極２２）、第２の絶縁層５６、及び第４の電極層５７（シールド電極２４）で構成されている。
【００１９】
ＴＦＴ２０のソース電極２１・ドレイン電極２２上にある第２の絶縁層５５上に、第４の電極層５７によりシールド電極２４を配置し、一定の電位を与えている。また、このシールド電極２４を例えばＳｉＮ膜のような絶縁性の保護膜で覆うとなお良い。
【００２０】
このように、ＴＦＴ２０のソース電極２１−ドレイン電極２２間のギャップ部を絶縁膜（第２の絶縁層５６）を介してシールド電極２４で覆うことで、外部から電界が与えられても、ＴＦＴ２０は影響を受けずに特性が変動することがなくなる。
【００２１】
なお、本実施形態では、光検出素子１０とシールド配線２８が交差する領域も光検出素子１０の受光部として機能するよう、シールド配線２８は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明電極を使用している。しかし、ＴＦＴ２０上部に配置したシールド電極２４のみについていえば、光が入射しない方が望ましい。
【００２２】
このため、図３に示すように、図１に示す構成（光検出素子１０（センサー電極１１、１２、バイアス配線１３）、ＴＦＴ２０（ソース電極２１、ドレイン電極２２、ゲート電極２３、シールド電極２４、転送ライン２５、スルーホール２６、ゲート配線２７、シールド配線２８））において、シールド電極２４のみ光を遮光する、例えば有機物からなる光遮光層２９をフォトリソグラフィー法により配置しても良いし、例えばＡｌやＭｏのようなＩＴＯと比較し抵抗率の小さな金属を電極として配置すると、ＴＦＴ部のシールド効果が高まりなお良い。
【００２３】
図４は、図３中のＢ−Ｂ’間の断面図である。図４の例では、図２と同じ構造（光検出素子１０（第１の電極層５０、第１の絶縁層５１、真性半導体層５２、ｎ型半導体層５３、第３の電極層５４、バイアス配線１３）、ＴＦＴ２０（第１の電極層５０、第１の絶縁層５１、真性半導体層５２、ｎ型半導体層５３、第２の電極層５５、第２の絶縁層５６、第４の電極層５７）、ただし光検出素子１０の上部に配置された蛍光体層は図示していない）において、ＴＦＴ２０のソース電極２１及びドレイン電極２２（第２の電極層５５）上にある第２の絶縁層５６上に、第４の電極層５７を配置し、更にその上部に例えば蛍光体層で発光した光を遮光するための光遮光層２９を配置している。
【００２４】
図５は、図１に示す構成（光検出素子１０（センサー電極１１、１２、バイアス配線１３）、ＴＦＴ２０（ソース電極２１、ドレイン電極２２、ゲート電極２３、シールド電極２４、転送ライン２５、スルーホール２６、ゲート配線２７、シールド配線２８））において、シールド電極２４が、転送ライン２５と接続されるＴＦＴ２０のソース電極２１もしくはドレイン電極２２と重ならないように配置されている。
【００２５】
ＴＦＴ２０を用いた放射線撮像装置では、転送ライン２５と他の電極に発生する容量が大きくなると、センサー部である光検出素子１０のＳ／Ｎが低下することが分かっている。このため、シールド電極２４を転送ライン２５と接続されるＴＦＴ２０のソース電極２１もしくはドレイン電極２２と重ねることで、転送ライン２５とシールド電極２４の間に容量が発生し、放射線撮像装置の性能を低下させてしまう。そこで、図５のように、転送ライン２５と接続されるＴＦＴ２０のソース電極２１もしくはドレイン電極２２の上部を避ける電極形状にしている。
【００２６】
図６は、図５中のＣ−Ｃ’断面図である。図６の例では、図２と同じ構造（光検出素子１０（第１の電極層５０、第１の絶縁層５１、真性半導体層５２、ｎ型半導体層５３、第３の電極層５４、バイアス配線１３）、ＴＦＴ２０（第１の電極層５０、第１の絶縁層５１、真性半導体層５２、ｎ型半導体層５３、第２の電極層５５、第２の絶縁層５６、第４の電極層５７）、ただし光検出素子１０の上部に配置された蛍光体層は図示していない）において、前述のように、ＴＦＴ２０のソース電極２１もしくはドレイン電極２２の一方の上にはシールド電極２４を重ねず、他方の上には重ねることで、ＴＦＴ２０に対する外的作用から電気的にシールド効果をもたせながら、放射線撮像装置としての性能を低下させない構成をとっている。
【００２７】
次に、上記光検出素子１０とＴＦＴ２０を含む画素の二次元配列から構成されるパネルを有する放射線撮像装置内に配置された電源と前述のシールド配線との接続について説明する。
【００２８】
図７は、装置内に配置された電源６０と、全ての画素６１〜６１内に配置されたＴＦＴ２０のシールド電極とを接続するためのシールド配線２８の配置を示した簡易的な等価回路図である。
【００２９】
図７中の上下に配置された信号処理回路６２、６２には、画素６１からの信号を転送する転送ライン２５が接続されており、図中の左側に配置されたゲートドライバー回路６３には、画素６１内に配置されたＴＦＴ２０を制御するためのゲート線（ゲート配線）２７が接続されている。
【００３０】
転送ライン２５は、中央付近で２つに分割されており、上部の転送ライン２５は上部の信号処理回路６２に、下部の転送ライン２５は下部の信号処理回路６２にそれぞれ接続されている。
【００３１】
ゲート線２７は、中央付近で２つに分割されていてもされていなくても良い。例えば中央付近で分割されていた場合、右側にもゲートドライバー回路（図示しない）を設け、左側のゲート線２７は左側のゲートドライバー回路６３に、右側のゲート線２７は右側のゲートドライバー回路にそれぞれ接続してもよい。また、中央付近で分割されていない場合は、図７の例のように左側に配置したゲートドライバー回路６３にそのまま接続しても良いし、右側にもゲートドライバー回路を設け、一つのゲート線が左右に配置された２つのゲートドライバー回路に接続されていても構わない。
【００３２】
ＴＦＴ２０のシールド電極は一定電位を印加する電源６０とシールド配線２８を通じて接続されており、上下に分割された転送ライン２５の分割部を通る配線２８ａを介して引き回すことで、転送ライン２５と交差する箇所を無くすことができるため、転送ライン２５の容量が増加することがなく、放射線撮像装置の性能を低下することなく配線を引き回すことができる。電源６０は、ゲートドライバー回路６３の内部に組み込み、ゲート線２７同様、シールド配線２８に左右から電源を供給するとなお良い。
【００３３】
図８は、図７の領域Ｄ部の画素平面図である。図８に示すように、転送ライン２５は、中央部で上下に分割されており、シールド配線２８がその間に転送ライン２５と垂直に配置されている。また、このシールド配線２８は、転送ライン２５と平行に配置された全てのシールド配線２８に接続されており、全ての画素に配置されたシールド電極に一定電位を供給している。図８では、センサー部である光検出素子１０に接続されているバイアス配線１３は、転送ライン２５と同様に上下に分割されているが、上下に分割されず接続されていても良い。
【００３４】
次に、上記光検出素子１０とＴＦＴ２０を含む画素の二次元配列から構成されるパネルを形成するための製造プロセスについて図９を参照して説明する。
【００３５】
まず、図９（ａ）に示すように、絶縁基板上に、第１の金属層（第１の電極層）５０を、例えばスパッタリングにより５００〜４０００Å成膜する。次に、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜Ｒ１をマスクとして、第１の金属層をパターニングすることにより、センサー電極、ゲート電極、並びにゲート配線を形成する。パターニング後、レジスト膜Ｒ１を除去する。
【００３６】
次いで、第１の絶縁膜（第１の絶縁層）５１を１５００〜４０００Å、半導体層（真性半導体層）５２を２０００〜１５０００Å、ＣＶＤ法により連続して成膜する。この半導体層５２が、光検出素子１０（撮像用光電変換素子）の真性半導体層（光電変換層）と、ＴＦＴ２０の真性半導体層になる。第１の絶縁膜５１としては、例えばＳｉＮ膜を用いる。
【００３７】
その後、図９（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法により、ＴＦＴ２０のゲート電極上が開口されたレジスト膜Ｒ２をマスクとして、半導体層５２を５００〜５０００Åだけエッチングする。
【００３８】
この工程は、光検出素子１０（撮像用光電変換素子及びモニタ用光電変換素子で光吸収率を高めるために半導体層５２を２０００〜１５０００Åと厚く積層しているため、このままでは、ＴＦＴ２０のソース・ドレイン間の直列抵抗が高くなるので、半導体層５２を薄膜化することでＴＦＴ２０のオン抵抗を低減することを目的としている。この際、エッチングは、例えばドライエッチングにより行う。パターニング後、レジスト膜Ｒ２を除去する。
【００３９】
次に、オーミックコンタクト層（ｎ型半導体層）５３を１００〜１０００Å、ＣＶＤ法により成膜する。
【００４０】
次いで、図９（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜Ｒ３をマスクとして、スルーホール２６を形成する。スルーホール２６は、ＴＦＴ２０のドレイン電極と光検出素子１０（撮像用光電変換素子）のセンサー電極とを電気的に接続しており、可視光線を光検出素子１０の受光部で吸収した際に発生した電荷は、その受光部と容量結合しているセンサー電極からＴＦＴ２０のドレイン電極を通じて読み取られる。
【００４１】
なお、後から成膜する金属膜のカバレッジを良くするため、エッチングとして、ケミカルドライエッチングを行い、ホール部の断面をテーパーエッチングすることが好ましい。金属膜のカバレッジを考慮する必要がない良い場合は、反応性イオンエッチングで加工精度を上げても良いし、プラズマエッチングで形成しても良い。パターニング後、レジスト膜Ｒ３を除去する。
【００４２】
次に、図９（ｄ）に示すように、第２の金属層（第２の電極層）５５としてＡｌ膜を、例えばスパッタリングにより１０００〜４０００Å成膜する。第２の金属層５５を形成する。スルーホール２６の表面に酸化膜が形成されて、スルーホール２６との接続が悪い場合には、Ａｌ膜の成膜前に、逆スパッタリングにより酸化膜を除去するプロセスを入れると良い。
【００４３】
次いで、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜Ｒ４をマスクとして、Ａｌ膜をパターニングすることにより、共通電極バイアスライン１３（バイアス配線）を形成する。このパターニングの際に、ＴＦＴ２０のソース電極・ドレイン電極、及び信号線が形成される予定の領域のＡｌ膜は、本工程でエッチングされないようにレジスト膜Ｒ４でマスクしておく。パターニング後、レジスト膜Ｒ４を除去する。
【００４４】
その後、図９（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ法により、新たなレジスト膜Ｒ５をマスクとして、第２の金属層５５をパターニングすることにより、ＴＦＴ２０のソース電極・ドレイン電極、及び信号線を形成する。この際に、既に形成されている共通電極バイアスライン１３（バイアス配線）は、本工程でエッチングされないようにレジスト膜Ｒ５でマスクしておく。また、次工程で行うドライエッチングの際に、光検出素子１０（撮像用光電変換素子）の開口領域内のオーミックコンタクト層５３が除去されないよう、共通電極バイアスライン１３だけでなく、光検出素子１０（撮像用光電変換素子）の開口領域全体をレジスト膜Ｒ５によりマスクしておく。
【００４５】
次に、同じく図９（ｅ）に示すように、レジスト膜Ｒ５をマスクとして、ドライエッチングを行うことにより、ＴＦＴ２０のギャップ部、即ち、ソース−ドレイン間のオーミックコンタクト層５３を除去することにより、オーミックコンタクト層５３を形成する。
【００４６】
次いで、図９（ｆ）に示すように、フォトリソグラフィ法により、レジスト膜Ｒ６をマスクとして、半導体層５２やオーミックコンタクト層５３の不要な部分を除去することにより、光検出素子１０（撮像用光電変換素子）の開口領域を区画し、半導体層５３を形成する。パターニング後、レジスト膜Ｒ６を除去する。
【００４７】
なお、第１の絶縁膜５１の不要な部分は、本実施形態では除去しないが、除去してもよい。第１の絶縁膜５１を除去せずに残存させる場合には、加工精度を確保するために、半導体層５２やオーミックコンタクト層５３の不要な部分を除去するためのエッチングは、半導体層５２と第１の絶縁膜５１を構成するＳｉＮ膜との選択比を確保しやすい条件で行うことが好ましい。
【００４８】
その後、第２の絶縁膜を保護膜として２０００〜１００００Å、ＣＶＤ法により成膜する。第２の絶縁膜（第２の絶縁層）５６としては、例えばＳｉＮ膜やＳｉＯ２膜を形成する。次いで、本実施形態の特徴であるシールド電極の材料を成膜する。材料としては、透明電極材料が望ましく、本実施形態ではＩＴＯ膜を１００〜１０００Å成膜している。
【００４９】
最後に、図９（ｇ）で示すように、ＴＦＴ２０のソース・ドレイン電極上部にＩＴＯ膜からなる第４の電極層５７を、フォトリソグラフィ法を用いて形成する。形成後はレジスト膜Ｒ７を除去して完成する。
【００５０】
また、図３及び図４で示したように、ＴＦＴ２０のシールド電極上に光遮光層を成す遮光用の導電膜もしくは有機膜を形成する場合、このあとのプロセスでフォトリソグラフィー法を用いて形成すると良い。
【００５１】
更に、前述のようにシールド電極もしくはその上の遮光用の導電膜もしくは有機膜を、例えばＳｉＮ膜のような絶縁性の保護膜で覆い、電気的な接続を取る接続パッド部をフォトリソグラフィー法により除去するとなお良い。
【００５２】
このようにして、絶縁基板３０上に、光検出素子１０（撮像用光電変換素子）及びＴＦＴ２０を形成することができる。
【００５３】
従って、本実施形態によれば、光検出素子とＴＦＴからなる放射線撮像装置において、ＴＦＴ上部にシールド電極を配置し、外部に配置した電源と接続することで、放射線撮像装置のパネルの外的作用に対しシールド効果をもたせることができる。このＴＦＴ部のシールド効果は、光検出素子に例えばＭＩＳ型光電変換素子、ＰＩＮ型光電変換素子、放射線を直接光電変換する放射線検出素子の全てにおいて得られる。
【００５４】
（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５５】
図１０は、本実施形態の放射線撮像装置において、一対の光検出素子１０とＴＦＴ２０を含む画素の平面構成を示すレイアウト図である。
【００５６】
光検出素子１０は、本実施形態では、可視光を電荷に変換する素子で、上部には放射線を可視光に変換する蛍光体層を配置している。この素子は、図に示す例では、金属膜・絶縁膜・真性半導体層からなるＭＩＳ型光電変換素子で構成される。
【００５７】
この光検出素子１０を構成する２つのセンサー電極１１、１２の内、一方のセンサー電極１１はＴＦＴ２０のドレイン電極２２に、また他方のセンサー電極１２は光検出素子（センサー）１０に電圧を印加するバイアス配線１３にそれぞれ接続されている。
【００５８】
ＴＦＴ２０は、ソース電極２１、ドレイン電極２２、ゲート電極２３、及びシールド電極２４の４つの電極で構成されている。このうち、ソース電極２１は、転送ライン（データライン）２５を介して、光検出素子１０にて蓄積された電荷を読み取り処理をする信号処理回路（図７参照）に接続されている。また、ドレイン電極２２は、スルーホール２６を介して、光検出素子１０の一方のセンサー電極１１に接続されている。また、ゲート電極２３は、ゲート配線２７を介して、ＴＦＴ２０のＯＮ／ＯＦＦを制御するゲートドライバー回路（図７参照）に接続されている。そして、シールド電極２４は、ＴＦＴ２０の上部に配置されるものであり、シールド配線２８を通じて電源により一定の電位を印加している。
【００５９】
このように、ＴＦＴ２０のソース電極２１−ドレイン電極２２間のギャップ部を絶縁膜を介してシールド電極２４で覆うことで、外部から電界が与えられてもＴＦＴ２０は影響を受けずに特性が変動することがなくなる。
【００６０】
本実施形態では、光検出素子１０とシールド配線２８が交差する領域も光検出素子１０の受光部として機能するよう、シールド配線２８は、ＩＴＯのような透明電極を使用している。また、前述のようにＴＦＴ２０を用いた放射線撮像装置では、転送ライン２５と他の電極に発生する容量が大きくなると、光検出素子１０（センサー部）のＳ／Ｎが低下することが分かっている。
【００６１】
このため、シールド電極２４を転送ライン２５と接続されるＴＦＴ２０のソース電極２１もしくはドレイン電極２２と重ねることで、転送ライン２５とシールド電極２４の間に容量が発生し、放射線撮像装置の性能を低下させてしまう。そこで、シールド電極２４は、図１０のように転送ライン２５と接続されるＴＦＴ２０のソース電極２１もしくはドレイン電極２１の上部を避ける電極形状にしている。また、シールド配線２８は、シールド電極２４以外の箇所では転送ライン２５から離れたところで引き回されており、転送ライン２５との間に形成する容量が増加することを防止している。
【００６２】
図１１は、シールド電極２４に電位を印加するための配線引き回しを示した概略図である。
【００６３】
図１１において、画素６１の転送ライン２５は、パネル外部に配置された半導体チップ７０の読み出し回路７１に接続されている。また、画素６１のバイアスライン（バイアス配線）１３も同様に、パネル外部に配置された電源ＶＳ２に接続されており、更に電源ＶＳ２の電位は可変制御が可能となっている。このとき、バイアスライン１３は、半導体チップ７０を配置したパッケージ７２の端部を通り電源ＶＳ２と接続されている。その接続先は、例えば縦方向のラインを列、横方向のラインを行と定義した場合、一度、行方向に配置された配線７３で横方向に引き回された後で、列方向に引き回されたバイアスライン１３に接続し、全ての列に配置された画素６１の電極と接続を取っている。
【００６４】
ＴＦＴ２０のシールド電極と接続されたシールド配線２８は、バイアスライン１３と同様に、パネル外部に配置された電源ＶＳ１に接続されている。また、電源ＶＳ１は、半導体チップ７０を配置したパッケージ７２の端部を通りパネル内のシールド配線２８と接続されている。
【００６５】
ただし、直接接続されるシールド配線２８は一部で、他の列方向に配置されたシールド配線２８は、直接接続された列方向に配置されたシールド配線２８から基板中央付近で行方向に引き回された引き回し配線２８ａを通じて接続されている。
【００６６】
この結果、転送ライン２５とシールド配線２８が交差することがなくなるため、転送ライン２５とシールド配線２８の間に容量が発生せず、放射線撮像装置の性能が低下することを防止している。
【００６７】
なお、シールド配線２８と接続されている電源ＶＳ１に関しては、プラス電位で図示しているが、ＴＦＴ２０の駆動方法や特性に応じた電位を与えることが望ましく、設計上可変電位を与えられるようにしても構わないし、タイミングによって電位を変動させても構わない。
【００６８】
（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６９】
図１２は、本実施形態に係る放射線撮像装置において、一対の光検出素子１０ａとＴＦＴ２０を含む画素の平面構成を示すレイアウト図である。
【００７０】
光検出素子１０ａは、本実施形態では、可視光を電荷に変換する素子で、上部には放射線を可視光に変換する蛍光体層を配置している。この光検出素子１０ａは、図に示す例では、ｎ型半導体層・真性半導体層・ｐ型半導体層からなるＰＩＮ型光電変換素子で構成され、この光電変換素子を挟み込んでいる２つのセンサー電極１１ａ、１２ａの内、一方のセンサー電極１１ａはＴＦＴ２０のドレイン電極２２に、また他方のセンサー電極１２ａは光検出素子（センサー）１０ａに電圧を印加するバイアス配線１３にそれぞれ接続されている。
【００７１】
ＴＦＴ２０は、ソース電極２１、ドレイン電極２２、ゲート電極２３、及びシールド電極２４の４つの電極を備えている。このうち、ソース電極２１は、転送ライン（データライン）２５を介して、光検出素子１０にて蓄積された電荷を読み取り処理をする信号処理回路（図７参照）に接続されている。また、ゲート電極２３は、ゲート配線２７を介して、ＴＦＴ２０のＯＮ／ＯＦＦを制御するゲートドライバー回路（図７参照）に接続されている。そして、シールド電極２４は、ＴＦＴ２０の上部に配置されるものであり、シールド配線２８を通じて一定電位に接続されている。
【００７２】
このように、ＴＦＴ２０のソース電極２１及びドレイン電極２２間のギャップ部を絶縁膜を介してシールド電極２４で覆うことで、外部から電界が与えられてもＴＦＴ２０は影響を受けずに特性が変動することがなくなる。
【００７３】
本実施形態では、光検出素子１０ａとシールド配線２８が交差する領域も光検出素子１０ａの受光部として機能するよう、シールド配線２８はＩＴＯのような透明電極を使用している。また、前述のようにＴＦＴ２０を用いた放射線撮像装置では、転送ライン２５と他の電極に発生する容量が大きくなると、光検出素子１０（センサー部）のＳ／Ｎが低下することが分かっている。
【００７４】
このため、シールド電極２４を転送ライン２５と接続されるＴＦＴ２０のソース電極２１もしくはドレイン電極２２と重ねることで、転送ライン２５とシールド電極２４の間に容量が発生し、放射線撮像装置の性能を低下させてしまう。そこで、シールド電極２４は、図１２のように転送ライン２５と接続されるＴＦＴ２９のソース電極２１もしくはドレイン電極２２の上部を避ける電極形状にしている。また、シールド配線１３は、シールド電極２４以外の箇所では転送ライン２５から離れたところで引き回されており、転送ライン２５との間に形成する容量が増加することを防止している。
【００７５】
図１３は、図１２のＥ−Ｅ’間の断面図である。図１３の例では、光検出素子１０ａの上部に配置された蛍光体層は図示していない。
【００７６】
図１３において、絶縁基板上に、光検出素子１０ａ（図中の左側部分）及びＴＦＴ２０（図中の右側部分）が配置されている。
【００７７】
光検出素子１０ａは、図に示す例では、ＰＩＮ型光電変換素子で構成され、その下部から上部へ、第２の電極層８０（一方のセンサー電極１１ａ）、第２のｎ型半導体層８１、第２の真性半導体層８２、ｐ型半導体層８３、第３の電極層８４（他方のセンサー電極１２ａ）で構成され、その上部にバイアス配線１３、第３の絶縁層８６が配置されている。
【００７８】
また、ＴＦＴ２０は、図に示す例では、その下部から上部へ、第１の電極層９０（ゲート電極２３）、第１の絶縁層９１、第１の真性半導体層９２、第１のｎ型半導体層９３、第２の電極層８０（ソース電極２１、ドレイン電極２２）、第２の絶縁層９４、第４の電極層９５（シールド電極２４）で構成され、その上部に第３の絶縁層８６が配置されている。
【００７９】
ＴＦＴ２０のソース電極２１・ドレイン電極２２（第２の電極層８０）上にある第２の絶縁層９４上に、第４の電極層９５によりシールド電極２４を配置し、一定の電位を与えている。また、このシールド電極２４を第３の絶縁層８６で覆うことで、電極の耐水性を向上させている。
【００８０】
本実施形態では、光検出素子にＰＩＮ型光電変換素子を用いているが、第１及び第２の実施形態のようにＭＩＳ型光電変換素子でも構わないし、放射線を直接電荷に変換し蛍光体層を必要としない直接変換材料を用いても構わない。
【００８１】
（第４の実施形態）
続いて、本発明の第４の実施形態について説明する。上記第１〜第３の実施形態では、ＴＦＴのソース・ドレイン電極上部に絶縁膜を介して配置したシールド電極が、パネルの外部に配置した電源と接続されている。しかし、シールド電極は、配置した絶縁膜上の表面電位を保持する効果により得られる。このため、シールド電極をパネル内の光検出素子もしくはＴＦＴに電位を供給するバイアス配線もしくはゲート配線と接続することでもシールド効果を得ることができる。
【００８２】
そこで、本実施形態では、例えば光検出素子としてＰＩＮ型光電変換素子が光検出素子として使用している場合、図１４に示すように、図１３に示す構造（光検出素子１０ａ：第２の電極層８０（一方のセンサー電極）、第２のｎ型半導体層８１、第２の真性半導体層８２、ｐ型半導体層８３、第３の電極層８４（他方のセンサー電極）、バイアス配線１３、第３の絶縁層８６、ＴＦＴ２０：第１の電極層９０（ゲート電極）、第１の絶縁層９１、第１の真性半導体層９２、第１のｎ型半導体層９３、第２の電極層８０（ソース電極、ドレイン電極）、第２の絶縁層９４、第４の電極層９５（シールド電極）で構成され、その上部に第３の絶縁層８６）において、シールド電極を成す第４の電極層９５をバイアス配線１３と接続されている第３の電極層８４に接続することで、外的作用に対しシールド効果をもたせることができる。
【００８３】
また、ＰＩＮ型光電変換素子の変わりに放射線を直接光電変換する放射線検出素子でも同様である。また、シールド電極を第１の電極層からなるゲート電極と接続することでも同様の効果が得られる。シールド電極に対し、例えば図１４に示すバイアス配線１３やバイアス配線と接続される第３の電極層８４、ゲート電極を成す第１の電極層９０のようにある電位を供給されている電極層と任意の容量結合をさせることでも、シールド効果を得ることができる。
【００８４】
図１５は、本発明による放射線撮像装置のＸ線診断システムへの応用例を示したものである。
【００８５】
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、前述した光検出素子（例えば、上面に放射線を可視光に変換する変更層としての蛍光体層を有する）及びＴＦＴを有する放射線撮像装置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、放射線撮像装置６０４０の蛍光体層は発光し、その光信号を光検出素子にて光電変換して、電気的情報を得る（光検出素子として放射線を直接光電変換する放射線検出素子を用いた場合、入射Ｘ線から直接電気的情報を得る）。この情報はディジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察できる。
【００８６】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどディスプレイ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、遠隔地の医師が診断することも可能である。またフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。
【００８７】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の好適な実施の態様を以下のとおり列挙する。
［実施態様１］ 少なくとも、基板と、前記基板上に配設されを光検出素子と、前記光検出素子に接続された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記薄膜トランジスタはソース電極、ドレイン電極、ゲート電極と、前記ソース電極及びドレイン電極に対し前記ゲート電極と反対側に配置したシールド電極とを有することを特徴とする放射線撮像装置。
［実施態様２］ 前記薄膜トランジスタは、少なくとも絶縁基板上に順にゲート電極、絶縁層、半導体層、第１導電型半導体層、ソース電極・ドレイン電極、保護層、シールド電極を有するボトムゲート型薄膜トランジスタであることを特徴とする実施態様１に記載の放射線撮像装置。
［実施態様３］ 前記シールド電極は、前記ソース電極及びドレイン電極間のギャップ部の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする実施態様１又は２に記載の放射線撮像装置。
［実施態様４］ 前記ソース電極及びドレイン電極の一方は、信号処理回路につながる転送ラインと接続されており、前記シールド電極は、前記転送ラインと接続された前記ソース電極及び前記ドレイン電極の一方と二次元的に重ならないことを特徴とする実施態様１〜３に記載の放射線撮像装置。
［実施態様５］ 前記複数の薄膜トランジスタに配置された全ての前記シールド電極が、互いに電気的に接続されていることを特徴とする実施態様１〜４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［実施態様６］ 前記シールド電極同士を互いに接続する接続配線が、少なくとも前記光検出素子と前記薄膜トランジスタが二次元的に配置された領域内で転送ラインと二次元的に交差しないことを特徴とする実施態様１〜５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［実施態様７］ 前記シールド電極同士を互いに接続する接続配線の全てもしくは一部が、前記光検出素子と薄膜トランジスタが二次元的に配置された領域内で一本もしくは複数本の配線に接続されまとめられ、前記領域外に引き出されて、一定の電位が印加されていることを特徴とする実施態様１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［実施態様８］ 前記一定の電位を印加する手段が、前記領域外のＧＮＤ電位もしくは一定電位を印加する電源と接続することを特徴とする実施態様１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［実施態様９］ 前記シールド電極と基板外に配置したＧＮＤ電位もしくは一定電位を印加する電源とを接続するシールド配線が、光を透過する導電性材料で形成されており、前記接続配線が前記光検出素子上に絶縁膜を介して配置されていることを特徴とする実施態様１〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［実施態様１０］ 前記光を透過する導電性材料が、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）もしくはｎ型半導体層もしくはｐ型半導体層であることを特徴とする実施態様１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［実施態様１１］ 前記光検出素子が、少なくとも絶縁層、半導体層、及びオーミックコンタクト層で形成されており、前記光検出素子の上面には放射線を可視光に変換する変換層を設けていることを特徴とする実施態様１〜１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［実施態様１２］ 前記光検出素子が、少なくともｎ型半導体層、半導体層、及びｐ型半導体層で形成されており、前記光検出素子の上面には放射線を可視光に変換する変換層を設けていることを特徴とする実施態様１〜１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［実施態様１３］ 前記光検出素子が、放射線を直接光電変換する放射線検出素子であることを特徴とする実施態様１〜１２のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
［実施態様１４］ 少なくとも、基板と前記基板上に配設されを光検出素子と、前記光検出素子に接続された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記薄膜トランジスタはソース電極、ドレイン電極、ゲート電極と、前記ソース電極・ドレイン電極に対し前記ゲート電極と反対側に配置したシールド電極からなる放射線撮像装置の製造方法であって、前記基板上に、前記光検出素子のセンサー電極、前記薄膜トランジスタのゲート電極用の導電膜を形成する工程と、前記導電膜をパターニングすることにより、前記光検出素子のセンサー電極、前記薄膜トランジスタのゲート電極を形成する工程と、前記基板の上方に、前記光検出素子の共通電極、前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極用の導電膜を形成する工程と、前記導電膜をパターニングすることにより、前記共通電極を形成する工程と、前記導電膜を更にパターニングすることにより、前記前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記導電膜上の絶縁膜の更に上方に、前記シールド電極用の導電膜を形成する工程と、前記導電膜をパターニングすることにより、前記シールド電極を形成する工程と、を有することを特徴とする放射線撮像装置の製造方法。
［実施態様１５］ 実施態様１〜１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、前記放射線撮像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撮像システム。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光検出素子とＴＦＴからなる放射線撮像装置において、ＴＦＴ上部にシールド電極を配置し、シールド電極を一定電位とすることで、パネルの外的作用に対しシールド効果をもたせることができる。また、本効果は光検出素子に例えばＭＩＳ型光電変換素子、ＰＩＮ型光電変換素子、放射線を直接光電変換する放射線検出素子の全てにおいて、ＴＦＴ部のシールド効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に関わる画素の平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に関わる画素の平面図である。
【図４】図２中のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に関わる画素の平面図である。
【図６】図５中のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に関わる放射線撮像装置の簡易等価回路と周辺回路のイメージ図である。
【図８】図７中の領域Ｄ部の画素の平面図である。
【図９】（ａ）〜（ｇ）は、放射線撮像装置の製造プロセスを説明する図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に関わる画素の平面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に関わる放射線撮像装置の、半導体チップ、読み出し回路、電源とパネル内のシールド電極・シールド配線の接続を表したイメージ図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に関わる画素の平面図である。
【図１３】図１２中のＥ−Ｅ’線に沿った断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に関わる画素の断面図である。
【図１５】本発明の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光検出素子（ＭＩＳ型光電変換素子）
１０ａ 光検出素子（ＰＩＮ型光電変換素子）
１１、１１ａ、１２、１２ａ センサー電極
１３ バイアス配線（バイアスライン、共通電極バイアスライン）
２０ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
２１ ソース電極
２２ ドレイン電極
２３ ゲート電極
２４ シールド電極
２５ 転送ライン（データライン）
２６ スルーホール
２７ ゲート配線
２８ シールド配線
３８ａ 引き回し配線（シールド配線）
３０ 絶縁基板（基板）
４０ 蛍光体層
５０ 第１の電極層（第１の金属層）
５１ 第１の絶縁層（第１の絶縁膜）
５２ 真性半導体層（半導体層）
５３ ｎ型半導体層（オーミックコンタクト層）
５４ 第３の電極層
５５ 第２の電極層（第２の金属層）
５６ 第２の絶縁層（第２の絶縁膜）
５７ 第４の電極層
６０ 電源
６１ 画素
６２ 信号処理回路
６３ ゲートドライバー回路
７０ 半導体チップ
７１ 読み出し回路
７２ パッケージ
７３ 引き回し配線（バイアス配線）
８０ 第２の電極層
８１ 第２のｎ型半導体層
８２ 第２の真性半導体層
８３ ｐ型半導体層
８４ 第３の電極層
９０ 第２の電極層
９１ 第１の絶縁層（第１の絶縁膜）
９３ 第１のｎ型半導体層
９４ 第２の絶縁膜（第２の絶縁膜）
９５ 第４の電極層
Ｒ１〜Ｒ７ レジスト膜
ＶＳ１ シールド配線側の電源
ＶＳ２ バイアスライン側の電源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation imaging apparatus having a thin film transistor (TFT) and a photodetector, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the size of a TFT matrix panel in which a TFT is formed on an insulating substrate and the driving speed have been rapidly increased. The manufacturing technology of a liquid crystal panel using a TFT is used for an area sensor (for example, an X-ray imaging device) having a photoelectric conversion element that converts visible light into an electric signal. By arranging a light-conversion layer, it is also used as a radiation imaging device.
[0003]
In a panel that reads such a light irradiation amount, unlike an image display device such as a liquid crystal panel, it is important to transfer charges accumulated in each pixel particularly accurately. For example, a threshold voltage of a TFT is reduced by an external action. If it changes, image irregularities will occur in the captured image.
[0004]
Therefore, in the radiation imaging apparatus, it is required that (1) the amount of light irradiated for each element is accurately accumulated as a charge, and (2) the charge accumulated for each element is accurately transferred to the photodetector and the TFT. Have been.
[0005]
As described above, in a radiation imaging apparatus, for example, when a TFT that transfers a charge leaks or a threshold voltage changes, artifacts occur in a captured image, and the radiation imaging apparatus can be used particularly as a medical radiation imaging apparatus. Disappears.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, for example, TFTs are required to have stable ON / OFF characteristics in order to transfer charges reliably. In particular, the OFF characteristic of the TFT is important. If a leak occurs when the TFT is turned off, the charge in the photoelectric conversion element cannot be transmitted accurately. For this reason, it is important not only to minimize the OFF current of the TFT but also to design a TFT structure that is strong against external effects, particularly, the back channel effect of the TFT.
[0007]
The present invention has been made in view of such a problem, and in a radiation imaging apparatus that converts radiation into electric charge and displays it as an image, a stable high-performance thin film transistor that faithfully transfers the generated electric charge to a signal processing circuit. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The radiation imaging apparatus of the present invention includes a substrate, disposed on the substrate, a plurality of light detection elements for converting radiation into electrical signals, and a plurality of thin film transistors connected to the light detection element, The thin film transistor includes a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode, and a shield electrode disposed on the opposite side of the source electrode and the drain electrode from the gate electrode.
[0009]
The shield electrode is disposed on the protective film covering the source electrode and the drain electrode, and by fixing the voltage, the characteristics are less likely to change with respect to an external electric field, especially with a small leak when the TFT is off. High performance TFT characteristics can be obtained.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a radiation imaging apparatus, a driving method thereof, and a manufacturing method thereof according to the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
[0011]
(1st Embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 are a plan view and a cross-sectional view of one pixel in the radiation imaging apparatus according to the present embodiment, FIGS. 7 and 8 are image diagrams of a simplified equivalent circuit and peripheral circuits, a plan view of a pixel, and FIG. FIG.
[0012]
FIG. 1 is a layout diagram illustrating a planar configuration of one pixel in the radiation imaging apparatus according to the present embodiment. The pixels are two-dimensionally arranged to form a panel (sensor panel) of a radiation imaging apparatus (radiation detection apparatus), and include a pair ofphotodetectors 10 andTFTs 20 arranged on an insulating substrate.
[0013]
In the present embodiment, thelight detection element 10 is a photoelectric conversion element that converts visible light into electric charges, and a phosphor layer that converts radiation into visible light is disposed above thelight detection element 10. In the example shown in the figure, this photoelectric conversion element is constituted by a MIS type photoelectric conversion element including a metal film, an insulating film, and an intrinsic semiconductor layer.
[0014]
Of the pair of twosensor electrodes 11 and 12 constituting thelight detecting element 10, onesensor electrode 11 applies a voltage to thedrain electrode 22 of theTFT 20, and theother sensor electrode 12 applies a voltage to the light detecting element (sensor) 10. It is connected to a bias wiring (common electrode bias line) 13 to be applied.
[0015]
TheTFT 20 includes four electrodes: asource electrode 21, adrain electrode 22, agate electrode 23, and ashield electrode 24. Among them, thesource electrode 21 is connected via a transfer line (data line) 25 to a signal processing circuit (see FIG. 7) for reading out the electric charge accumulated in thephotodetector 10. Thedrain electrode 22 is connected to onesensor electrode 11 of thephotodetector 10 via a throughhole 26. Thegate electrode 23 is connected to a gate driver circuit (see FIG. 7) that controls ON / OFF of theTFT 20 via agate wiring 27. Theshield electrode 24 is disposed above theTFT 20, and is connected to a fixed potential (for example, a GND potential) through theshield wiring 28. This potential may be controlled by a variable potential in accordance with the driving of the gate electrode when the characteristics of the TFT are improved.
[0016]
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2, a photodetector 10 (left part in the figure) and a TFT 20 (right part in the figure) are formed on an insulating substrate 30, and a phosphor layer 40 (see FIG. 2) is formed on thephotodetector 10 and theTFT 20. Middle upper part).
[0017]
That is, in the example shown in the figure, thelight detection element 10 is configured by a MIS type photoelectric conversion element, and the first electrode layer 50 (one sensor electrode 11), the firstinsulating layer 51, It is composed of anintrinsic semiconductor layer 52, an n-type semiconductor layer 53, and a third electrode layer 54 (the other sensor electrode 12), on which thebias wiring 13 is disposed.
[0018]
In the example shown in the figure, theTFT 20 has a first electrode layer 50 (gate electrode 23), a firstinsulating layer 51, anintrinsic semiconductor layer 52, an n-type semiconductor layer 53, a second It is composed of an electrode layer 55 (source electrode 21 and drain electrode 22), a secondinsulating layer 56, and a fourth electrode layer 57 (shield electrode 24).
[0019]
Theshield electrode 24 is disposed by thefourth electrode layer 57 on the secondinsulating layer 55 on thesource electrode 21 and thedrain electrode 22 of theTFT 20, and a constant potential is applied. Further, it is more preferable to cover theshield electrode 24 with an insulating protective film such as a SiN film.
[0020]
As described above, by covering the gap between thesource electrode 21 and thedrain electrode 22 of theTFT 20 with theshield electrode 24 via the insulating film (the second insulating layer 56), even if an electric field is applied from the outside, theTFT 20 can be formed. The characteristic does not fluctuate without being affected.
[0021]
In the present embodiment, a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide) is used for theshield wiring 28 so that a region where thelight detecting element 10 and theshield wiring 28 intersect also functions as a light receiving unit of thelight detecting element 10. are doing. However, regarding only theshield electrode 24 disposed above theTFT 20, it is desirable that no light is incident.
[0022]
For this reason, as shown in FIG. 3, the configuration shown in FIG. 1 (the photodetector 10 (sensor electrodes 11, 12 and bias wiring 13), the TFT 20 (source electrode 21,drain electrode 22,gate electrode 23,shield electrode 24, In thetransfer line 25, the throughhole 26, thegate wiring 27, and the shield wiring 28)), a light shielding layer 29 made of, for example, an organic material may be disposed by a photolithography method. When a metal having a lower resistivity than that of ITO such as Mo or Mo is disposed as an electrode, the shielding effect of the TFT portion is further enhanced, which is better.
[0023]
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB ′ in FIG. In the example of FIG. 4, the same structure as in FIG. 2 (the photodetector 10 (first electrode layer 50, first insulatinglayer 51,intrinsic semiconductor layer 52, n-type semiconductor layer 53,third electrode layer 54, bias Wiring 13), TFT 20 (first electrode layer 50, first insulatinglayer 51,intrinsic semiconductor layer 52, n-type semiconductor layer 53,second electrode layer 55, second insulatinglayer 56, fourth electrode layer 57) (however, the phosphor layer disposed above thephotodetector 10 is not shown), the second insulating layer on thesource electrode 21 and thedrain electrode 22 of the TFT 20 (the second electrode layer 55). Afourth electrode layer 57 is arranged on 56, and a light shielding layer 29 for shielding light emitted from, for example, the phosphor layer is arranged on thefourth electrode layer 57.
[0024]
FIG. 5 shows the configuration shown in FIG. 1 (photodetector 10 (sensor electrodes 11 and 12, bias wiring 13), TFT 20 (source electrode 21,drain electrode 22,gate electrode 23,shield electrode 24,transfer line 25, through hole 25). 26, thegate line 27, and the shield line 28)), theshield electrode 24 is arranged so as not to overlap with thesource electrode 21 or thedrain electrode 22 of theTFT 20 connected to thetransfer line 25.
[0025]
In the radiation imaging apparatus using theTFT 20, it is known that when the capacitance generated in thetransfer line 25 and other electrodes increases, the S / N of thelight detection element 10 as the sensor unit decreases. For this reason, by overlapping theshield electrode 24 with thesource electrode 21 or thedrain electrode 22 of theTFT 20 connected to thetransfer line 25, a capacitance is generated between thetransfer line 25 and theshield electrode 24, and the performance of the radiation imaging apparatus is reduced. Let me do it. Therefore, as shown in FIG. 5, the electrode shape is formed so as to avoid the upper part of thesource electrode 21 or thedrain electrode 22 of theTFT 20 connected to thetransfer line 25.
[0026]
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG. In the example of FIG. 6, the same structure as in FIG. 2 (the photodetector 10 (first electrode layer 50, first insulatinglayer 51,intrinsic semiconductor layer 52, n-type semiconductor layer 53,third electrode layer 54, bias Wiring 13), TFT 20 (first electrode layer 50, first insulatinglayer 51,intrinsic semiconductor layer 52, n-type semiconductor layer 53,second electrode layer 55, second insulatinglayer 56, fourth electrode layer 57) (However, the phosphor layer disposed above thephotodetector 10 is not shown). As described above, theshield electrode 24 is overlaid on one of thesource electrode 21 and thedrain electrode 22 of theTFT 20 as described above. However, by superimposing it on the other side, a configuration is adopted in which the performance as a radiation imaging apparatus is not deteriorated while providing an electrical shielding effect from an external action on theTFT 20.
[0027]
Next, a description will be given of a connection between a power supply disposed in a radiation imaging apparatus having a panel formed of a two-dimensional array of pixels including thephotodetector 10 and theTFT 20 and the above-described shield wiring.
[0028]
FIG. 7 is a simplified equivalent circuit diagram showing an arrangement of ashield wiring 28 for connecting apower supply 60 arranged in the device and shield electrodes of theTFTs 20 arranged in all thepixels 61 to 61. is there.
[0029]
Atransfer line 25 for transferring a signal from thepixel 61 is connected to thesignal processing circuits 62 and 62 arranged on the upper and lower sides in FIG. 7, and thegate driver circuit 63 arranged on the left side in the figure includes: A gate line (gate wiring) 27 for controlling theTFT 20 arranged in thepixel 61 is connected.
[0030]
Thetransfer line 25 is divided into two near the center. Theupper transfer line 25 is connected to the uppersignal processing circuit 62, and thelower transfer line 25 is connected to the lowersignal processing circuit 62.
[0031]
Thegate line 27 may or may not be divided near the center. For example, when divided in the vicinity of the center, a gate driver circuit (not shown) is also provided on the right side, theleft gate line 27 is provided on the leftgate driver circuit 63, and theright gate line 27 is provided on the right gate driver circuit. You may connect. Further, when the gate driver circuit is not divided near the center, the gate driver circuit may be directly connected to thegate driver circuit 63 arranged on the left side as in the example of FIG. 7, or a gate driver circuit may be provided on the right side. It may be connected to two gate driver circuits arranged on the left and right.
[0032]
The shield electrode of theTFT 20 is connected to apower supply 60 for applying a constant potential through ashield wiring 28, and intersects with thetransfer line 25 by being routed through awiring 28a passing through a vertically dividedtransfer line 25. Since the positions can be eliminated, the wiring can be routed without increasing the capacity of thetransfer line 25 and without deteriorating the performance of the radiation imaging apparatus. It is more preferable that thepower supply 60 is incorporated in thegate driver circuit 63 and supplies power to theshield wiring 28 from the left and right similarly to thegate line 27.
[0033]
FIG. 8 is a plan view of a pixel in a region D in FIG. As shown in FIG. 8, thetransfer line 25 is vertically divided at the center, and theshield wiring 28 is arranged perpendicular to thetransfer line 25 therebetween. Further, theshield wiring 28 is connected to all the shield wirings 28 arranged in parallel with thetransfer line 25, and supplies a constant potential to the shield electrodes arranged in all the pixels. In FIG. 8, thebias wiring 13 connected to thephotodetector 10 as the sensor unit is vertically divided like thetransfer line 25, but may be connected without being divided vertically.
[0034]
Next, a manufacturing process for forming a panel including a two-dimensional array of pixels including thephotodetector 10 and theTFT 20 will be described with reference to FIG.
[0035]
First, as shown in FIG. 9A, a first metal layer (first electrode layer) 50 is formed on an insulating substrate by, for example, sputtering at 500 to 4000 °. Next, a sensor electrode, a gate electrode, and a gate wiring are formed by patterning the first metal layer by photolithography using the resist film R1 as a mask. After patterning, the resist film R1 is removed.
[0036]
Next, a first insulating film (first insulating layer) 51 is formed continuously at 1500 to 4000 ° and a semiconductor layer (intrinsic semiconductor layer) 52 is formed at 2000 to 15000 ° by a CVD method. Thesemiconductor layer 52 becomes an intrinsic semiconductor layer (photoelectric conversion layer) of the photodetector 10 (photoelectric conversion element for imaging) and an intrinsic semiconductor layer of theTFT 20. As the first insulatingfilm 51, for example, a SiN film is used.
[0037]
Thereafter, as shown in FIG. 9B, thesemiconductor layer 52 is etched by 500 to 5000 ° by photolithography using the resist film R2 having an opening on the gate electrode of theTFT 20 as a mask.
[0038]
In this step, since thesemiconductor layer 52 is thickly laminated to 2000 to 15000 ° in order to increase the light absorptivity in the photodetector 10 (imaging photoelectric conversion element and monitor photoelectric conversion element), the source Since the series resistance between the drains increases, the object is to reduce the on-resistance of theTFT 20 by thinning thesemiconductor layer 52. At this time, the etching is performed by, for example, dry etching. Is removed.
[0039]
Next, an ohmic contact layer (n-type semiconductor layer) 53 is formed by a CVD method at 100 to 1000 °.
[0040]
Next, as shown in FIG. 9C, throughholes 26 are formed by photolithography using the resist film R3 as a mask. The throughhole 26 electrically connects the drain electrode of theTFT 20 and the sensor electrode of the light detection element 10 (photoelectric conversion element for imaging), and is generated when visible light is absorbed by the light receiving portion of thelight detection element 10. The charge thus obtained is read from the sensor electrode capacitively coupled to the light receiving section through the drain electrode of theTFT 20.
[0041]
Note that in order to improve the coverage of a metal film to be formed later, it is preferable to perform chemical dry etching as etching and taper etch the cross section of the hole. If it is not necessary to consider the coverage of the metal film, the processing accuracy may be increased by reactive ion etching, or the film may be formed by plasma etching. After patterning, the resist film R3 is removed.
[0042]
Next, as shown in FIG. 9D, an Al film is formed as the second metal layer (second electrode layer) 55 by, for example, sputtering at 1000 to 4000 °. Asecond metal layer 55 is formed. If an oxide film is formed on the surface of the through-hole 26 and connection with the through-hole 26 is poor, a process of removing the oxide film by reverse sputtering may be performed before forming the Al film.
[0043]
Next, the common electrode bias line 13 (bias wiring) is formed by patterning the Al film by photolithography using the resist film R4 as a mask. At the time of this patterning, the Al film in the region where the source electrode / drain electrode of theTFT 20 and the signal line are to be formed is masked with the resist film R4 so as not to be etched in this step. After patterning, the resist film R4 is removed.
[0044]
Thereafter, as shown in FIG. 9E, the source and drain electrodes of theTFT 20 and the signal lines are patterned by photolithography using the new resist film R5 as a mask and patterning thesecond metal layer 55. Form. At this time, the already formed common electrode bias line 13 (bias wiring) is masked with a resist film R5 so as not to be etched in this step. In addition, not only the commonelectrode bias line 13 but also thelight detection element 10 is used so that theohmic contact layer 53 in the opening area of the light detection element 10 (photoelectric conversion element for imaging) is not removed during the dry etching performed in the next step. The entire opening area of the (photoelectric conversion element for imaging) is masked with a resist film R5.
[0045]
Next, as shown in FIG. 9E, the gap portion of theTFT 20, that is, theohmic contact layer 53 between the source and the drain is removed by performing dry etching using the resist film R5 as a mask. Anohmic contact layer 53 is formed.
[0046]
Next, as shown in FIG. 9F, unnecessary portions of thesemiconductor layer 52 and theohmic contact layer 53 are removed by photolithography using the resist film R6 as a mask, so that the photodetector 10 (the imaging photoelectric conversion device) is removed. Asemiconductor layer 53 is formed by dividing an opening region of the conversion element. After patterning, the resist film R6 is removed.
[0047]
Note that unnecessary portions of the first insulatingfilm 51 are not removed in this embodiment, but may be removed. In the case where the first insulatingfilm 51 is left without being removed, etching for removing unnecessary portions of thesemiconductor layer 52 and theohmic contact layer 53 is performed to remove unnecessary portions of thesemiconductor layer 52 and theohmic contact layer 53 in order to secure processing accuracy. It is preferable to perform the process under the condition that the selectivity with respect to the SiN film constituting the first insulatingfilm 51 can be easily secured.
[0048]
After that, a film is formed by a CVD method at 2000 to 10000 ° using the second insulating film as a protective film. As the second insulating film (second insulating layer) 56, for example, a SiN film or SiO2 Form a film. Next, a material for the shield electrode, which is a feature of the present embodiment, is formed. As a material, a transparent electrode material is desirable, and in this embodiment, an ITO film is formed in a thickness of 100 to 1000 °.
[0049]
Finally, as shown in FIG. 9G, afourth electrode layer 57 made of an ITO film is formed on the source / drain electrodes of theTFT 20 by using a photolithography method. After the formation, the resist film R7 is removed to complete the process.
[0050]
As shown in FIGS. 3 and 4, when a light-shielding conductive film or an organic film that forms a light-shielding layer is formed on the shield electrode of theTFT 20, it may be formed using a photolithography method in a subsequent process. good.
[0051]
Further, as described above, the shield electrode or the light-shielding conductive film or the organic film thereon is covered with an insulating protective film such as a SiN film, and the connection pad portion for making electrical connection is formed by photolithography. It is even better to remove it.
[0052]
In this manner, the photodetector 10 (the imaging photoelectric conversion element) and theTFT 20 can be formed on the insulating substrate 30.
[0053]
Therefore, according to the present embodiment, in a radiation imaging device including a photodetector and a TFT, the shield electrode is disposed above the TFT and connected to a power supply disposed outside, so that the external operation of the panel of the radiation imaging device is achieved. Can have a shielding effect. This shielding effect of the TFT portion can be obtained in all of the MIS photoelectric conversion element, the PIN type photoelectric conversion element, and the radiation detection element that directly photoelectrically converts radiation to the light detection element.
[0054]
(Second embodiment)
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described.
[0055]
FIG. 10 is a layout diagram illustrating a planar configuration of a pixel including the pair ofphotodetectors 10 and theTFT 20 in the radiation imaging apparatus according to the present embodiment.
[0056]
In the present embodiment, thelight detection element 10 is an element that converts visible light into electric charge, and has a phosphor layer that converts radiation into visible light disposed above. In the example shown in the figure, this element is constituted by a MIS type photoelectric conversion element comprising a metal film, an insulating film and an intrinsic semiconductor layer.
[0057]
Of the twosensor electrodes 11 and 12 constituting thelight detecting element 10, onesensor electrode 11 applies a voltage to thedrain electrode 22 of theTFT 20, and theother sensor electrode 12 applies a voltage to the light detecting element (sensor) 10. Each is connected to abias wiring 13.
[0058]
TheTFT 20 includes four electrodes: asource electrode 21, adrain electrode 22, agate electrode 23, and ashield electrode 24. Among them, thesource electrode 21 is connected via a transfer line (data line) 25 to a signal processing circuit (see FIG. 7) for reading out the electric charge accumulated in thephotodetector 10. Thedrain electrode 22 is connected to onesensor electrode 11 of thephotodetector 10 via a throughhole 26. Thegate electrode 23 is connected to a gate driver circuit (see FIG. 7) that controls ON / OFF of theTFT 20 via agate wiring 27. Theshield electrode 24 is disposed above theTFT 20, and applies a constant potential from a power supply through theshield wiring 28.
[0059]
As described above, by covering the gap between thesource electrode 21 and thedrain electrode 22 of theTFT 20 with theshield electrode 24 via the insulating film, the characteristics of theTFT 20 fluctuate without being affected by an external electric field. Is gone.
[0060]
In the present embodiment, a transparent electrode such as ITO is used for theshield wiring 28 so that a region where thelight detection element 10 and theshield wiring 28 intersect also functions as a light receiving unit of thelight detection element 10. In the radiation imaging apparatus using theTFT 20 as described above, it is known that the S / N of the photodetector 10 (sensor unit) decreases when the capacitance generated in thetransfer line 25 and other electrodes increases. .
[0061]
For this reason, by overlapping theshield electrode 24 with thesource electrode 21 or thedrain electrode 22 of theTFT 20 connected to thetransfer line 25, a capacitance is generated between thetransfer line 25 and theshield electrode 24, and the performance of the radiation imaging apparatus is reduced. Let me do it. Therefore, theshield electrode 24 has an electrode shape that avoids the upper part of thesource electrode 21 or thedrain electrode 21 of theTFT 20 connected to thetransfer line 25 as shown in FIG. In addition, theshield wiring 28 is routed away from thetransfer line 25 except for theshield electrode 24, thereby preventing an increase in capacitance formed between theshield wiring 28 and thetransfer line 25.
[0062]
FIG. 11 is a schematic diagram showing wiring routing for applying a potential to theshield electrode 24.
[0063]
In FIG. 11, thetransfer line 25 of thepixel 61 is connected to thereadout circuit 71 of thesemiconductor chip 70 arranged outside the panel. Similarly, the bias line (bias wiring) 13 of thepixel 61 is also connected to a power supply VS2 disposed outside the panel, and the potential of the power supply VS2 can be variably controlled. At this time, thebias line 13 is connected to the power supply VS2 through the end of thepackage 72 on which thesemiconductor chip 70 is arranged. For example, if the vertical line is defined as a column and the horizontal line is defined as a row, the connection destination is once routed in the horizontal direction by thewiring 73 arranged in the row direction and then routed in the column direction. And connected to the electrodes of thepixels 61 arranged in all the columns.
[0064]
Theshield wiring 28 connected to the shield electrode of theTFT 20 is connected to the power supply VS1 disposed outside the panel, similarly to thebias line 13. The power supply VS1 is connected to theshield wiring 28 in the panel through the end of thepackage 72 on which thesemiconductor chip 70 is arranged.
[0065]
However, theshield wiring 28 directly connected is part of theshield wiring 28 arranged in the other column direction, and theshield wiring 28 arranged in the column direction directly connected is routed in the row direction near the center of the substrate from theshield wiring 28 arranged in the column direction. The connection is made through the drawnwiring 28a.
[0066]
As a result, thetransfer line 25 and theshield wiring 28 do not cross each other, so that no capacitance is generated between thetransfer line 25 and theshield wiring 28, thereby preventing the performance of the radiation imaging apparatus from deteriorating.
[0067]
Although the power supply VS1 connected to theshield wiring 28 is shown with a positive potential, it is desirable to apply a potential according to the driving method and characteristics of theTFT 20, and to provide a variable potential in design. Alternatively, the potential may be changed depending on the timing.
[0068]
(Third embodiment)
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described.
[0069]
FIG. 12 is a layout diagram illustrating a planar configuration of a pixel including the pair of photodetectors 10a and theTFT 20 in the radiation imaging apparatus according to the present embodiment.
[0070]
In the present embodiment, the light detection element 10a is an element that converts visible light into electric charge, and has a phosphor layer that converts radiation into visible light disposed above. In the example shown in the figure, the light detecting element 10a is configured by a PIN photoelectric conversion element including an n-type semiconductor layer, an intrinsic semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer, and two sensor electrodes 11a sandwiching the photoelectric conversion element. , 12a, one sensor electrode 11a is connected to thedrain electrode 22 of theTFT 20, and the other sensor electrode 12a is connected to thebias wiring 13 for applying a voltage to the photodetector (sensor) 10a.
[0071]
TheTFT 20 includes four electrodes: asource electrode 21, adrain electrode 22, agate electrode 23, and ashield electrode 24. Among them, thesource electrode 21 is connected via a transfer line (data line) 25 to a signal processing circuit (see FIG. 7) for reading out the electric charge accumulated in thephotodetector 10. Thegate electrode 23 is connected to a gate driver circuit (see FIG. 7) that controls ON / OFF of theTFT 20 via agate wiring 27. Theshield electrode 24 is disposed above theTFT 20, and is connected to a constant potential through ashield wiring 28.
[0072]
As described above, by covering the gap between thesource electrode 21 and thedrain electrode 22 of theTFT 20 with theshield electrode 24 via the insulating film, the characteristics of theTFT 20 fluctuate without being affected by an external electric field. Is gone.
[0073]
In the present embodiment, theshield wiring 28 uses a transparent electrode such as ITO so that a region where the light detecting element 10a and theshield wiring 28 intersect also functions as a light receiving portion of the light detecting element 10a. In the radiation imaging apparatus using theTFT 20 as described above, it is known that the S / N of the photodetector 10 (sensor unit) decreases when the capacitance generated in thetransfer line 25 and other electrodes increases. .
[0074]
For this reason, by overlapping theshield electrode 24 with thesource electrode 21 or thedrain electrode 22 of theTFT 20 connected to thetransfer line 25, a capacitance is generated between thetransfer line 25 and theshield electrode 24, and the performance of the radiation imaging apparatus is reduced. Let me do it. Therefore, theshield electrode 24 has an electrode shape that avoids the upper part of thesource electrode 21 or thedrain electrode 22 of the TFT 29 connected to thetransfer line 25 as shown in FIG. In addition, theshield wiring 13 is routed away from thetransfer line 25 at locations other than theshield electrode 24 to prevent an increase in capacitance formed between theshield line 13 and thetransfer line 25.
[0075]
FIG. 13 is a sectional view taken along line EE ′ of FIG. In the example of FIG. 13, the phosphor layer disposed above the photodetector 10a is not shown.
[0076]
In FIG. 13, a photodetector 10a (left part in the figure) and a TFT 20 (right part in the figure) are arranged on an insulating substrate.
[0077]
In the example shown in the figure, the photodetector 10a is constituted by a PIN-type photoelectric conversion element, and the second electrode layer 80 (one sensor electrode 11a), the second n-type semiconductor layer 81, It is composed of a second intrinsic semiconductor layer 82, a p-type semiconductor layer 83, and a third electrode layer 84 (the other sensor electrode 12a), on which abias wiring 13 and a third insulating layer 86 are arranged.
[0078]
In the example shown in the figure, theTFT 20 has a first electrode layer 90 (gate electrode 23), a first insulating layer 91, a first intrinsic semiconductor layer 92, a first n-type semiconductor A layer 93, a second electrode layer 80 (thesource electrode 21 and the drain electrode 22), a second insulating layer 94, and a fourth electrode layer 95 (the shield electrode 24). Is arranged.
[0079]
Theshield electrode 24 is disposed by the fourth electrode layer 95 on the second insulating layer 94 on thesource electrode 21 and the drain electrode 22 (second electrode layer 80) of theTFT 20, and a constant potential is applied. . Further, by covering theshield electrode 24 with the third insulating layer 86, the water resistance of the electrode is improved.
[0080]
In the present embodiment, the PIN type photoelectric conversion element is used as the light detection element. However, as in the first and second embodiments, the MIS type photoelectric conversion element may be used, or the radiation layer may be directly converted into electric charges to form the phosphor layer. A direct conversion material that does not require the above may be used.
[0081]
(Fourth embodiment)
Subsequently, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first to third embodiments, the shield electrode arranged above the source / drain electrodes of the TFT via the insulating film is connected to the power supply arranged outside the panel. However, the shield electrode is obtained by the effect of maintaining the surface potential on the placed insulating film. Therefore, the shield effect can be obtained by connecting the shield electrode to a bias wiring or a gate wiring for supplying a potential to the photodetector or TFT in the panel.
[0082]
Therefore, in the present embodiment, for example, when a PIN-type photoelectric conversion element is used as a light detection element, the structure shown in FIG. 13 (light detection element 10a: second electrode) is used as shown in FIG. A layer 80 (one sensor electrode), a second n-type semiconductor layer 81, a second intrinsic semiconductor layer 82, a p-type semiconductor layer 83, a third electrode layer 84 (the other sensor electrode), abias wiring 13, Third insulating layer 86, TFT 20: first electrode layer 90 (gate electrode), first insulating layer 91, first intrinsic semiconductor layer 92, first n-type semiconductor layer 93, second electrode layer 80 ( A source electrode, a drain electrode), a second insulating layer 94, and a fourth electrode layer 95 (shield electrode). On the third insulating layer 86), a fourth electrode layer 95 forming a shield electrode is formed. Is connected to thebias wiring 13 By connecting to the electrode layer 84, it is possible to have a shielding effect against external action.
[0083]
Further, the same applies to a radiation detection element that directly converts radiation instead of a PIN photoelectric conversion element. The same effect can be obtained by connecting the shield electrode to the gate electrode made of the first electrode layer. For example, abias wiring 13 shown in FIG. 14, a third electrode layer 84 connected to the bias wiring, and an electrode layer to which a certain potential is supplied such as a first electrode layer 90 forming a gate electrode, The shielding effect can also be obtained by making any capacitive coupling.
[0084]
FIG. 15 shows an application example of the radiation imaging apparatus according to the present invention to an X-ray diagnostic system.
[0085]
X-rays 6060 generated by the X-ray tube 6050 pass through thechest 6062 of the patient or the subject 6061, and have the above-described photodetector (for example, having a phosphor layer as a change layer for converting radiation into visible light on the upper surface) and The light enters aradiation imaging device 6040 having a TFT. The incident X-ray contains information on the inside of the body of thepatient 6061. The phosphor layer of theradiation imaging apparatus 6040 emits light in response to the incidence of X-rays, and the light signal is photoelectrically converted by a light detection element to obtain electrical information (direct radiation conversion of radiation is performed as a light detection element). When a radiation detecting element is used, electrical information is directly obtained from incident X-rays). This information is converted into digital data, image-processed by an image processor 6070, and can be observed on a display 6080 in the control room.
[0086]
Further, this information can be transferred to a remote place by a transmission means such as atelephone line 6090, and can be displayed on a display 6081 such as a doctor room at another place or stored in a recording means such as an optical disk, so that a doctor at a remote place can make a diagnosis. It is also possible. Further, it can be recorded on a film 6110 by a film processor 6100.
[0087]
The embodiments of the present invention have been described above. Preferred embodiments of the present invention are listed below.
[Embodiment 1] At least a substrate, a photodetector disposed on the substrate, and a plurality of thin film transistors connected to the photodetector, wherein the thin film transistor is a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode. And a shield electrode disposed on a side opposite to the gate electrode with respect to the source electrode and the drain electrode.
[Embodiment 2] The thin-film transistor is a bottom-gate thin-film transistor having at least a gate electrode, an insulating layer, a semiconductor layer, a first conductive semiconductor layer, a source electrode / drain electrode, a protective layer, and a shield electrode on an insulating substrate in this order. The radiation imaging apparatus according to the first embodiment, wherein:
[Embodiment 3] The radiation imaging apparatus according to embodiment 1 or 2, wherein the shield electrode covers at least a part of a gap between the source electrode and the drain electrode.
[Embodiment 4] One of the source electrode and the drain electrode is connected to a transfer line connected to a signal processing circuit, and the shield electrode is connected to one of the source electrode and the drain electrode connected to the transfer line. The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 1 to 3, wherein the radiation imaging apparatus does not overlap two-dimensionally.
[Embodiment 5] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 1 to 4, wherein all the shield electrodes arranged on the plurality of thin film transistors are electrically connected to each other.
[Embodiment 6] A connection line connecting the shield electrodes to each other does not two-dimensionally intersect a transfer line at least in a region where the photodetector and the thin film transistor are two-dimensionally arranged. The radiation imaging apparatus according to any one of the first to fifth embodiments.
[Embodiment 7] All or a part of the connection wiring connecting the shield electrodes to each other is connected to one or a plurality of wirings in a region where the photodetector and the thin film transistor are two-dimensionally arranged, and is collected. The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 1 to 6, wherein the radiation imaging apparatus is drawn out of the region and is applied with a constant potential.
[Eighth Embodiment] The radiation according to any one of the first to seventh embodiments, wherein the means for applying the constant potential is connected to a power supply for applying a GND potential or a constant potential outside the region. Imaging device.
[Embodiment 9] A shield wiring for connecting the shield electrode and a power supply for applying a GND potential or a constant potential disposed outside the substrate is formed of a light-transmitting conductive material, and the connection wiring is formed of the light. The radiation imaging apparatus according to any one of the first to eighth embodiments, wherein the radiation imaging apparatus is arranged on the detection element via an insulating film.
Embodiment 10 The light-transmitting conductive material is ITO (Indium Tin Oxide), an n-type semiconductor layer, or a p-type semiconductor layer, according to any one of embodiments 1 to 9, wherein Radiation imaging device.
[Embodiment 11] The photodetector is formed of at least an insulating layer, a semiconductor layer, and an ohmic contact layer, and a conversion layer for converting radiation into visible light is provided on an upper surface of the photodetector. The radiation imaging apparatus according to any one of the first to tenth embodiments, characterized in that:
[Embodiment 12] The photodetector is formed of at least an n-type semiconductor layer, a semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer, and a conversion layer for converting radiation into visible light is provided on an upper surface of the photodetector. The radiation imaging apparatus according to any one of the first to eleventh embodiments, wherein:
[Thirteenth embodiment] The radiation imaging apparatus according to any one of the first to twelfth embodiments, wherein the light detection element is a radiation detection element that directly converts radiation.
[Embodiment 14] At least a substrate, a photodetector disposed on the substrate, and a plurality of thin film transistors connected to the photodetector, wherein the thin film transistor has a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode A method for manufacturing a radiation imaging apparatus comprising a shield electrode disposed on the side opposite to the gate electrode with respect to the source electrode / drain electrode, wherein a sensor electrode of the photodetector and a gate electrode of the thin film transistor are provided on the substrate. Forming a conductive film for the photodetector and patterning the conductive film to form a sensor electrode of the photodetector and a gate electrode of the thin film transistor. Forming an electrode, a conductive film for a source electrode and a drain electrode of the thin film transistor; Forming a common electrode by patterning; forming a source electrode and a drain electrode of the thin film transistor by further patterning the conductive film; A step of forming a conductive film for the shield electrode, and a step of forming the shield electrode by patterning the conductive film.
[Embodiment 15] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 1 to 13, a signal processing unit configured to process a signal from the radiation imaging apparatus, and a unit configured to record a signal from the signal processing unit. Recording means; display means for displaying a signal from the signal processing means; transmission processing means for transmitting a signal from the signal processing means; and a radiation source for generating the radiation. A radiation imaging system, characterized in that:
[0088]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a radiation imaging apparatus including a photodetector and a TFT, a shield electrode is arranged above a TFT and a constant potential is applied to the shield electrode to prevent external effects of the panel. It can have a shielding effect. In addition, according to this effect, the shielding effect of the TFT portion can be obtained in all of the MIS photoelectric conversion element, the PIN photoelectric conversion element, and the radiation detection element that directly converts radiation into the light detection element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a pixel according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG.
FIG. 3 is a plan view of a pixel according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB ′ in FIG. 2;
FIG. 5 is a plan view of a pixel according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view taken along line CC ′ in FIG. 5;
FIG. 7 is an image diagram of a simplified equivalent circuit and peripheral circuits of the radiation imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
8 is a plan view of a pixel in a region D in FIG. 7;
FIGS. 9A to 9G are diagrams illustrating a manufacturing process of the radiation imaging apparatus.
FIG. 10 is a plan view of a pixel according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an image diagram showing a connection of a semiconductor chip, a readout circuit, a power supply and a shield electrode / shield wiring in a panel of the radiation imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view of a pixel according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line EE ′ in FIG.
FIG. 14 is a sectional view of a pixel according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating an overall configuration of a radiation imaging system using the radiation imaging apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Photodetector (MIS type photoelectric conversion element)
10a Photodetector (PIN type photoelectric conversion element)
11, 11a, 12, 12a Sensor electrode
13 Bias wiring (bias line, common electrode bias line)
20 TFT (thin film transistor)
21 Source electrode
22 Drain electrode
23 Gate electrode
24 Shield electrode
25 Transfer line (data line)
26 Through Hole
27 Gate wiring
28 Shield wiring
38a Leading wiring (shield wiring)
30 Insulating substrate (substrate)
40 phosphor layer
50 first electrode layer (first metal layer)
51 first insulating layer (first insulating film)
52 Intrinsic Semiconductor Layer (Semiconductor Layer)
53 n-type semiconductor layer (ohmic contact layer)
54 Third electrode layer
55 Second electrode layer (second metal layer)
56 Second insulating layer (second insulating film)
57 Fourth electrode layer
60 power supply
61 pixels
62 signal processing circuit
63 gate driver circuit
70 Semiconductor Chip
71 Readout circuit
72 packages
73 Leading wiring (bias wiring)
80 Second electrode layer
81 second n-type semiconductor layer
82 Second intrinsic semiconductor layer
83 p-type semiconductor layer
84 Third electrode layer
90 Second electrode layer
91 first insulating layer (first insulating film)
93 First n-type semiconductor layer
94 Second insulating film (second insulating film)
95 Fourth electrode layer
R1-R7 resist film
VS1 Power supply on shield wiring side
VS2 Power supply on bias line side
