(57)【要約】【課題】検出装置の変換素子に含まれる絶縁層の薄膜化に有利な技術を提供する。【解決手段】複数の画素を有する検出装置の製造方法は、スイッチ素子が配された基板の上に有機絶縁層を形成する工程と、有機絶縁層の上に、画素ごとに分割された複数の画素電極を形成する工程と、有機絶縁層のうち複数の画素電極で覆われていない部分の上に無機材料部を形成する工程と、複数の画素電極と無機材料部とを覆う無機絶縁膜を形成する工程と、無機絶縁膜を覆う半導体膜を形成する工程と、無機材料部をエッチングストッパーとして使用するエッチングにより半導体膜を画素ごとに分割する工程とを有する。【選択図】図３
2014236162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有する検出装置の製造方法であって、
スイッチ素子が配された基板の上に有機絶縁層を形成する工程と、
前記有機絶縁層の上に、画素ごとに分割された複数の画素電極を形成する工程と、
前記有機絶縁層のうち前記複数の画素電極で覆われていない部分の上に無機材料部を形成する工程と、
前記複数の画素電極と前記無機材料部とを覆う無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜を覆う半導体膜を形成する工程と、
前記無機材料部及び前記無機絶縁膜の積層構造をエッチングストッパーとして使用するエッチングにより前記半導体膜を画素ごとに分割する工程とを有することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記無機材料部を形成する工程は、
前記有機絶縁層の前記覆われていない部分と前記複数の画素電極とを無機膜で覆う工程と、
前記無機膜のうち、前記複数の画素電極の少なくとも一部を覆う部分をエッチングにより除去する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記無機材料部は、前記有機絶縁層の前記覆われていない部分と前記複数の画素電極の縁とを覆うことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記無機材料部は、前記有機絶縁層の前記覆われていない部分の一部を覆い、前記複数の画素電極に接していないことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記無機材料部は無機絶縁体で形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記無機材料部は無機導電体で形成されることを特徴とする請求項１、２又は４に記載の製造方法。
【請求項７】
複数の画素を有する検出装置の製造方法であって、
スイッチ素子が配された基板の上に有機絶縁層を形成する工程と、
前記有機絶縁層の上に、画素ごとに分割された複数の画素電極を形成する工程と、
前記有機絶縁層のうち前記複数の画素電極で覆われていない部分と前記複数の画素電極とを覆う無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜のうち前記有機絶縁層の前記覆われていない部分の上にある第１部分を覆うマスクを用いて、前記無機絶縁膜のうち前記複数の画素電極の上にある第２部分の厚さをエッチングにより低減する工程と、
前記無機絶縁膜を覆う半導体膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜の前記第１部分をエッチングストッパーとして使用するエッチングにより前記半導体膜を画素ごとに分割する工程とを有することを特徴とする製造方法。
【請求項８】
複数の画素を有する検出装置の製造方法であって、
スイッチ素子が配された基板の上に有機絶縁層を形成する工程と、
前記有機絶縁層の上に無機絶縁層を形成する工程と、
前記無機絶縁層の上に、画素ごとに分割された複数の画素電極を形成する工程と、
前記無機絶縁層のうち前記複数の画素電極で覆われていない部分と、前記複数の画素電極とを覆う無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜を覆う半導体膜を形成する工程と、
前記無機絶縁層及び前記無機絶縁膜の積層構造をエッチングストッパーとして使用するエッチングにより前記半導体膜を画素ごとに分割する工程とを有することを特徴とする製造方法。
【請求項９】
前記有機絶縁層を形成する工程は、
前記スイッチ素子が配された前記基板の上に有機絶縁膜を形成する工程と、
前記有機絶縁膜に、前記スイッチ素子の電極の一部を露出するコンタクトホールを形成することによって、前記有機絶縁層を形成する工程とを含み、
前記製造方法は、前記コンタクトホールの中にある前記画素電極の段差部分を覆う無機材料部を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
複数の画素を有する検出装置であって、
基板に配されたスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の上にある有機絶縁層と、
前記有機絶縁層の上にあり、画素ごとに分割された複数の画素電極と、
前記有機絶縁層のうち前記複数の画素電極で覆われていない部分の上にある無機材料部と、
前記複数の画素電極の上にある無機絶縁層と、
前記無機絶縁層の上にあり、画素ごとに分割された半導体層とを有することを特徴とする検出装置。
【請求項１１】
複数の画素を有する検出装置であって、
基板に配されたスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の上にある有機絶縁層と、
前記有機絶縁層の上にあり、画素ごとに分割された複数の画素電極と、
前記有機絶縁層のうち前記複数の画素電極で覆われていない部分と、前記複数の画素電極とを覆う無機絶縁層と、
前記無機絶縁層の上にあり、画素ごとに分割された半導体層とを有し、
前記無機絶縁層のうち前記基板からの高さが最も高くなる部分は、前記有機絶縁層の前記覆われていない部分の上にあることを特徴とする検出装置。
【請求項１２】
複数の画素を有する検出装置であって、
基板に配されたスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の上にある有機絶縁層と、
前記有機絶縁層の上にあり、前記スイッチ素子の電極の一部を露出するコンタクトホールを有する第１無機絶縁層と、
前記第１無機絶縁層の上にあり、画素ごとに分割された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極の上にある第２無機絶縁層と、
前記第２無機絶縁層の上にあり、画素ごとに分割された半導体層とを有することを特徴とする検出装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の検出装置と、
前記検出装置によって得られた信号を処理する信号処理手段と、
を備えることを特徴とする放射線検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、その製造方法及び放射線検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、変換素子とＴＦＴ等のスイッチ素子とを有する検出装置を提案する。この検出装置では、スイッチ素子の上に変換素子が配されており、スイッチ素子と変換素子との間に層間絶縁層が配される。変換素子は、画素ごとに分割された電極と、この電極の上にあり、複数の画素で共有される絶縁層と、この絶縁層の上にあり、画素ごとに分割された半導体層とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０５９８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で提案される検出装置の製造方法において、画素ごとに分割された半導体層を形成するために、絶縁層の上に形成された半導体膜の一部をエッチングにより除去する必要がある。このエッチングでは絶縁層が下地層となる。エッチングにより、層間絶縁層に接する部分の絶縁層の膜厚が数１０ｎｍまで低減すると、検出装置の製造方法における熱工程で発生する層間絶縁層の縮小に変換素子の絶縁層が追従できず、層間絶縁層から変換素子の絶縁層が剥がれる恐れがある。さらに、エッチングガスが絶縁層を貫通した場合に、その下の層間絶縁層がエッチングに晒される。層間絶縁層が有機材料で形成される場合に層間絶縁層がエッチングに晒されると、変換素子が有機材料で汚染され、暗電流が増加する。
【０００５】
このような膜剥がれや汚染を防ぐためには、層間絶縁層に接する部分の絶縁層の膜厚が十分な厚さとなるように、絶縁層を形成すればよい。しかし、特許文献１の構成では、層間絶縁層に接する部分の絶縁層の膜厚は、画素電極の上にある部分の絶縁層の膜厚に依存する。そのため、変換素子の感度を向上させるために絶縁層を薄膜化することが困難である。そこで、本発明は、検出装置の変換素子に含まれる絶縁層の薄膜化に有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の第１側面は、複数の画素を有する検出装置の製造方法であって、スイッチ素子が配された基板の上に有機絶縁層を形成する工程と、前記有機絶縁層の上に、画素ごとに分割された複数の画素電極を形成する工程と、前記有機絶縁層のうち前記複数の画素電極で覆われていない部分の上に無機材料部を形成する工程と、前記複数の画素電極と前記無機材料部とを覆う無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜を覆う半導体膜を形成する工程と、前記無機材料部をエッチングストッパーとして使用するエッチングにより前記半導体膜を画素ごとに分割する工程とを有することを特徴とする製造方法を提供する。本発明の第２側面は、複数の画素を有する検出装置の製造方法であって、スイッチ素子が配された基板の上に有機絶縁層を形成する工程と、前記有機絶縁層の上に、画素ごとに分割された複数の画素電極を形成する工程と、前記有機絶縁層のうち前記複数の画素電極で覆われていない部分と前記複数の画素電極とを覆う無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜のうち前記有機絶縁層の前記覆われていない部分の上にある第１部分を覆うマスクを用いて、前記無機絶縁膜のうち前記複数の画素電極の上にある第２部分の厚さをエッチングにより低減する工程と、前記無機絶縁膜を覆う半導体膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜の前記第１部分をエッチングストッパーとして使用するエッチングにより前記半導体膜を画素ごとに分割する工程とを有することを特徴とする製造方法を提供する。本発明の第３側面は、複数の画素を有する検出装置の製造方法であって、スイッチ素子が配された基板の上に有機絶縁層を形成する工程と、前記有機絶縁層の上に無機絶縁層を形成する工程と、前記無機絶縁層の上に、画素ごとに分割された複数の画素電極を形成する工程と、前記無機絶縁層のうち前記複数の画素電極で覆われていない部分と、前記複数の画素電極とを覆う無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜を覆う半導体膜を形成する工程と、前記無機絶縁層をエッチングストッパーとして使用するエッチングにより前記半導体膜を画素ごとに分割する工程とを有することを特徴とする製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段により、検出装置の変換素子に含まれる絶縁層の薄膜化に有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】様々な実施形態の検出装置の等価回路例を説明する図。
【図２】第１実施形態の検出装置の画素の構成例を説明する図。
【図３】第１実施形態の検出装置の製造方法例を説明する図。
【図４】第１実施形態の検出装置の第１変形例の構成を説明する図。
【図５】第１実施形態の検出装置の第２変形例の構成を説明する図。
【図６】第１実施形態の検出装置の第２変形例の製造方法を説明する図。
【図７】第１実施形態の検出装置の第３変形例の構成を説明する図。
【図８】第１実施形態の検出装置の第３変形例の製造方法を説明する図。
【図９】第２実施形態の検出装置の画素の構成例を説明する図。
【図１０】第２実施形態の検出装置の製造方法例を説明する図。
【図１１】第３実施形態の検出装置の画素の構成例を説明する図。
【図１２】第３実施形態の検出装置の製造方法例を説明する図。
【図１３】他の実施形態の放射線検出システムを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付の図面を参照しつつ本発明の様々な実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
【００１０】
図１を参照しながら本発明の様々な実施形態に係る検出装置１００の等価回路の一例を説明する。検出装置１００は照射された放射線を検出するように構成されている。放射線は例えばＸ線、α線、β線又はγ線でありうる。検出装置１００は例えば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用いられうる。
【００１１】
検出装置１００は、基板１０１の上に配された画素アレイ１０２を有しうる。画素アレイ１０２には複数の画素１０３がアレイ状に並んでいる。図１の例では説明の簡便化のため画素アレイ１０２が３行３列の画素１０３を有する場合を示すが、画素アレイ１０２は任意の行数・列数の画素１０３を有しうる。画素１０３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として機能するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１０５とを含みうる。変換素子１０４が光を電荷に変換する場合に、検出装置１００は画素アレイ１０２を覆う位置に、放射線を光に変換するシンチレータ（不図示）を有してもよい。
【００１２】
変換素子１０４は第１電極１０６と第２電極１０７とを有する。変換素子１０４の第１電極１０６は、同一画素内に配されたＴＦＴ１０５の第１主電極に接続されている。変換素子１０４の第２電極１０７は、列方向に配されたバイアス線１１１を介して電源回路１１０に接続されている。ＴＦＴ１０５の第２主電極は、列方向に配された信号線１２１を介して読出回路１２０に接続されている。ＴＦＴ１０５の制御電極は、行方向に配された駆動線１３１を介して駆動回路１３０に接続されている。
【００１３】
読出回路１２０は、信号線１２１ごとに、信号線１２１からの電気信号を積分して増幅する積分増幅器１２２と、積分増幅器１２２で増幅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１２３とを有しうる。読出回路１２０は更に、複数のサンプルホールド回路１２３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１２４と、マルチプレクサ１２４から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１２５とを有しうる。積分増幅器１２２の非反転入力端子には電源回路１１０から基準電位Ｖｒｅｆが供給される。電源回路１１０は更に、バイアス線１１１を介して、変換素子１０４の第２電極１０７にバイアス電位Ｖｓを供給する。
【００１４】
続いて、検出装置１００の動作の概要について説明する。電源回路１１０は、変換素子１０４の第１電極１０６にＴＦＴ１０５を介して基準電位Ｖｒｅｆを与えるとともに、変換素子１０４の第２電極１０７に放射線又は可視光によって発生した電子正孔対を分離するのに必要なバイアス電位Ｖｓを与える。この状態で、被検体を透過し、変換素子１０４に入射した放射線又はそれに応じた可視光が電荷に変換され変換素子１０４に蓄積される。駆動回路１３０から駆動線１３１に印加される駆動パルスによりＴＦＴ１０５が導通状態となることで、変換素子１０４に蓄積された電荷に応じた電気信号が信号線１２１に出力され、読出回路１２０によりデジタルデータとして外部に読み出される。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図２を参照して、上述の検出装置１００の第１実施形態に係る画素１０３の構造例について説明する。検出装置１００の画素１０３以外の構成はどのようなものであってもよく、既存の構成を用いてもよいので、説明を省略する。図２（ａ）は１つの画素１０３及びその周辺に注目した平面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図を示す。図２（ａ）では図の見易さのために一部の要素を省略して描いている。
【００１６】
上述のように、画素１０３は、変換素子１０４とＴＦＴ１０５とを含みうる。ＴＦＴ１０５はガラス基板等の絶縁性の基板１０１の上に配されており、変換素子１０４はＴＦＴ１０５の上に配されている。ＴＦＴ１０５と変換素子１０４との間に層間絶縁層２１０が配されており、これによってＴＦＴ１０５と変換素子１０４とが絶縁される。
【００１７】
ＴＦＴ１０５は、基板１０１の上に、基板１０１に近い側から順に、制御電極２０１と、絶縁層２０２と、半導体層２０３と、半導体層２０３よりも不純物濃度の高い不純物半導体層２０４と、第１主電極２０５と、第２主電極２０６とを含む。不純物半導体層２０４はその一部の領域で第１主電極２０５及び第２主電極２０６と接しており、その一部の領域と接する半導体層２０３の領域の間の領域がＴＦＴ１０５のチャネル領域となる。ＴＦＴ１０５の制御電極２０１は駆動線１３１と電気的に接続されている。ＴＦＴ１０５の第１主電極２０５は変換素子１０４の第１電極１０６と電気的に接続されている。ＴＦＴ１０５の第２主電極２０６は信号線１２１と電気的に接続されている。本実施形態では、ＴＦＴ１０５の第１主電極２０５及び第２主電極２０６と信号線１２１とは、同じ導電パターンで一体的に形成されており、第２主電極２０６が信号線１２１の一部をなしている。ＴＦＴ１０５、駆動線１３１及び信号線１２１を覆うように保護層２０７が配されている。本実施形態ではスイッチ素子として非晶質シリコンを主材料とした半導体層２０３及び不純物半導体層２０４を有する逆スタガ型のＴＦＴを用いるが、スイッチ素子は他の構成であってもよい。例えば、スイッチ素子として、多結晶シリコンを主材料としたスタガ型のＴＦＴを用いてもよいし、有機ＴＦＴ、酸化物ＴＦＴ等を用いてもよい。
【００１８】
層間絶縁層２１０は、各画素のＴＦＴ１０５を覆うように、基板１０１と変換素子１０４の第１電極１０６との間に配されている。層間絶縁層２１０に設けられたコンタクトホールにおいて、変換素子１０４の第１電極１０６とＴＦＴ１０５の第１主電極２０５とが接続されている。
【００１９】
変換素子１０４は、層間絶縁層２１０の上に、層間絶縁層２１０に近い側から順に、第１電極１０６と、無機絶縁層２２１と、半導体層２２２と、不純物半導体層２２３と、第２電極１０７とを含む。変換素子１０４の第２電極１０７はバイアス線１１１に電気的に接続されている。変換素子１０４はパッシベーション層２２４で覆われている。第１実施形態では、変換素子１０４として、非晶質シリコンを主材料とした半導体層２２２、不純物半導体層２２３を有するＭＩＳ型の光電変換素子を用いるが、変換素子１０４は他の構成であってもよい。例えば、変換素子１０４として、非晶質セレンを主材料とした半導体層２２２、不純物半導体層２２３を用いた、放射線を直接電荷に変換する変換素子を用いてもよい。第１電極１０６及び第２電極１０７は画素１０３ごとに分割されており、１つの画素１０３に１つの第１電極１０６と１つの第２電極１０７とが含まれる。そのため、第１電極１０６及び第２電極１０７はいずれも画素電極とも呼ばれうる。また、第１電極１０６は下側画素電極（下側電極）とも呼ばれ、第２電極１０７は上側画素電極（上側電極）とも呼ばれうる。半導体層２２２及び不純物半導体層２２３も画素１０３ごとに分割されており、１つの画素１０３に１つの半導体層２２２と１つの不純物半導体層２２３とが含まれる。無機絶縁層２２１は複数の画素１０３に共通して配されうる。
【００２０】
層間絶縁層２１０は、誘電率が低く、厚膜化や平坦化が可能な有機材料で形成された有機絶縁層であってもよい。それにより、変換素子１０４とＴＦＴ１０５の間に発生する容量を小さくすることができる。また、層間絶縁層２１０の上面を平坦化することにより、ＴＦＴ１０５や駆動線１３１、信号線１２１の段差を解消でき、層間絶縁層２１０の上にある変換素子１０４を安定して形成できる。
【００２１】
変換素子１０４の出力Ｑoutと、入射する光や放射線によって半導体層２２２に発生する電荷量Ｑinとの間に以下の関係が成り立つ。
【００２２】
Ｑout＝Ｇ×Ｑin
ここで、Ｇは内部ゲインであり、以下の式で表される。
【００２３】
Ｇ＝(Ｃi)／(Ｃi+Ｃs)
この式のＣiは無機絶縁層２２１の容量値であり、Ｃsは半導体層２２２の容量値である。従って、無機絶縁層２２１の容量値が大きい方が出力Ｑoutの値が大きくなるので、無機絶縁層２２１の膜厚を薄くすることによって変換素子１０４の感度を向上できる。
【００２４】
無機絶縁層２２１の薄膜化に伴って次のような課題が生じる。無機絶縁層２２１のうち、第１電極１０６の隙間を覆う部分は、半導体層２２２を分割するためのドライエッチングにおける下地層となる。このドライエッチングによって、半導体層２２２だけでなく、その下の無機絶縁層２２１まですべて除去されてしまうと、有機材料の層間絶縁層２１０がドライエッチングに晒されてしまい、有機材料による汚染を引き起こす恐れがある。例えば、無機絶縁層２２１が窒化シリコン膜であり、半導体層２２２が非晶質シリコン膜である場合を検討する。シリコン系材料のエッチングガスは、ＣＦ４やＳＦ６のようなフッ素系のガス又は塩素系のガスを用いるのが一般的である。これらのエッチングガスにおける窒化シリコンと非晶質シリコンとのエッチング選択比は無限大ではないので、非晶質シリコン膜のみを選択的にエッチングすることは難しい。それに加えて、ローディング効果等による面内でのエッチングレートのばらつきが存在するので、エッチングレートの遅い箇所で非晶質シリコンを完全に除去するために、オーバーエッチを行う必要がある。そのオーバーエッチによって、エッチングレートの早い箇所で、薄膜化した窒化シリコン膜が完全に除去されてしまう恐れがあり、上述した有機材料による汚染を招く恐れがある。
【００２５】
そこで、第１実施形態に係る検出装置１００は、第１電極１０６の隙間の位置において、層間絶縁層２１０の上に、無機絶縁層２２１だけでなく無機材料部２２５も有する。この無機材料部２２５と無機絶縁層２２１との積層構造がエッチングストッパーとして機能することによって、無機絶縁層２２１の膜厚が薄い場合であっても、上述のような有機材料による汚染を防止できる。また、エッチング後に無機材料部２２５を十分な厚さで残せるので、無機材料部２２５が層間絶縁層２１０から剥がれる可能性も低減できる。
【００２６】
次に、図３を用いて、図２で説明した画素１０３の構造を有する検出装置１００の製造方法例について説明する。図３では、層間絶縁層２１０及び変換素子１０４の製造方法を詳細に説明する。検出装置１００のＴＦＴ１０５や他の構成要素は既存の方法で形成されてもよいので、説明を省略する。図３の（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）は、図２（ｂ）の断面図に対応し、各工程における断面図を示す。これらの図では、図２（ｂ）と同様に、１つの画素１０３と、その周辺とに注目する。図３の（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）は、各工程で使用されるフォトマスクの１画素分のマスクパターンの平面模式図である。図の斜線部が遮光部を示す。実際のマスクでは、１画素分のマスクパターンがアレイ状に配列される。
【００２７】
まず、図３（ｂ）に示す工程において、ＴＦＴ１０５と、ＴＦＴ１０５を覆う保護層２０７とが形成された基板１０１を準備する。保護層２０７には、第１主電極２０５の一部を露出するコンタクトホールが形成されている。この基板１０１の上に、ＴＦＴ１０５及び保護層２０７を覆うように、スピナー等の塗布装置を用いて、感光性を有する有機材料であるアクリル樹脂からなる有機絶縁膜を成膜する。感光性を有する有機材料として、ポリイミド樹脂等を用いてもよい。そして、図３（ａ）に示すマスクを用いて露光を行い、その後、現像を行うことによって、有機絶縁膜にコンタクトホール３０１を形成する。これにより、層間絶縁層２１０が形成される。層間絶縁層２１０のコンタクトホール３０１によって、保護層２０７のコンタクトホールが露出する。すなわち、層間絶縁層２１０のコンタクトホール３０１から第１主電極２０５の一部が露出する。
【００２８】
次に、図３（ｄ）に示す工程において、層間絶縁層２１０を覆うように、スパッタリング法によりＩＴＯからなる非晶質な酸化物膜を成膜する。この酸化物膜は透明であり、導電性を有する。そして、図３（ｃ）に示すマスクを用いてこの酸化物膜をウエットエッチングして、酸化物膜を画素ごとに分割する。そして、分割された酸化物膜をアニール処理により多結晶化することによって、複数の第１電極１０６が形成される。上述の例では酸化物膜の材料としてＩＴＯを用いたが、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＡＴＯ、ＡＺＯや、ＣｄＩｎ2Ｏ4、ＭｇＩｎ2Ｏ4、ＺｎＧａ2Ｏ4、ＩｎＧａＺｎＯ4などの材料を用いてもよい。また、酸化物膜の材料として、ＣｕＡｌＯ2などのＣｕを含むデラフォサイト型などの非晶質状態をとりうる材料を用いてもよい。
【００２９】
次に、図３（ｆ）に示す工程において、層間絶縁層２１０及び第１電極１０６を覆うように、窒化シリコン膜や酸化シリコンなどの無機材料からなる無機絶縁膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。そして、図３（ｅ）に示すマスクを用いて無機絶縁膜をエッチングして、第１電極１０６の隙間を覆う位置に無機材料部２２５を形成する。具体的には、エッチングにより、第１電極１０６の縁を除く部分の上にある無機絶縁膜を除去する。これにより、層間絶縁層２１０のうち、複数の第１電極１０６によって覆われていない部分３０２と、第１電極１０６の縁とを覆う無機材料部２２５が形成される。
【００３０】
次に、図３（ｈ）に示す工程において、無機材料部２２５及び第１電極１０６を覆うように、窒化シリコン膜や酸化シリコン等の無機材料からなる絶縁膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。この絶縁膜が無機絶縁層２２１となる。その後、非晶質シリコン膜からなる半導体膜３０３と、リン等の５価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜からなる不純物半導体膜３０４とをプラズマＣＶＤ法によりこの順に成膜する。その後、不純物半導体膜３０４を覆うように、スパッタリング法によりＡｌ等からなる導電膜を成膜する。この導電膜をウエットエッチングして、バイアス線１１１を形成する。その後、不純物半導体膜３０４及びバイアス線１１１を覆うように、スパッタリング法により酸化物膜を成膜する。この酸化物膜は透明であり、導電性を有する。次に、図３（ｇ）に示すマスクを用いてこの酸化物膜をウエットエッチングして、酸化物膜を画素ごとに分割する。この分割された酸化物膜が複数の第２電極１０７となる。第２電極１０７の材料は、第１電極１０６の材料と同様のものから選択しうる。変換素子１０４が放射線を直接電荷に変換する素子の場合に、第２電極１０７は透明である必要はなく、例えばＡｌ等の放射線を透過しやすい導電膜を用いてもよい。
【００３１】
次に、図３（ｊ）に示す工程において、図３（ｉ）に示すマスクを用いて不純物半導体膜３０４及び半導体膜３０３をドライエッチングすることにより、不純物半導体膜３０４及び半導体膜３０３を画素ごとに分割する。分割された不純物半導体膜３０４が不純物半導体層２２３となり、分割された半導体膜３０３が半導体層２２２となる。このドライエッチングでは、層間絶縁層２１０の部分３０２の上にある無機材料部２２５がエッチングストッパーとして機能する。そのため、ドライエッチングによって無機絶縁層２２１が完全に除去されてとしても、無機材料部２２５の下にある層間絶縁層２１０がドライエッチングに晒されることがなく、有機材料による汚染を防止できる。また、エッチング後に十分な厚さの無機材料部２２５が残るように無機材料部２２５を形成することによって、層間絶縁層２１０が収縮することによる無機材料部２２５の膜剥がれも抑制できる。最後に、変換素子１０４を覆うようにパッシベーション層２２４を形成することによって、図２（ｂ）に示す構成が得られる。
【００３２】
＜第１変形例＞
図４を参照して、第１実施形態に係る検出装置１００の第１変形例について説明する。図４は１つの画素１０３及びその周辺に注目した断面図を示し、図２（ｂ）に対応する。第１変形例は、第１実施形態とは、無機材料部２２５の形状が異なる。第１実施形態では、無機材料部２２５が第１電極１０６の縁を覆っていた。第１変形例では、無機材料部２２５は第１電極１０６と接しておらず、層間絶縁層２１０の部分３０２の一部のみを覆っている。第１変形例においても、無機材料部２２５がエッチングストッパーとして機能するので、有機材料による汚染を防止できる。また、層間絶縁層２１０が収縮することによる無機材料部２２５の膜剥がれも抑制できる。第１変形例では、無機材料部２２５が第１電極１０６と接していないので、無機材料部２２５は窒化シリコン等の無機絶縁体で形成されてもよいし、Ａｌ等を含む金属などの無機導電体で形成されてもよい。第１変形例に係る検出装置１００は、図３（ｅ）に示すマスクの形状を変更することによって、第１実施形態に係る検出装置１００と同様に製造できる。
【００３３】
＜第２変形例＞
図５を参照して、第１実施形態に係る検出装置１００の第２変形例について説明する。図５（ａ）は１つの画素１０３及びその周辺に注目した平面図を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図を示す。図５（ａ）では図の見易さのために一部の要素を省略して描いている。
【００３４】
第２変形例は、第１実施形態とは、無機材料部５０１を更に有する点で異なる。無機材料部５０１は、層間絶縁層２１０に形成されたコンタクトホール３０１において、第１電極１０６の段差部分を覆う位置に配されている。
【００３５】
第１実施形態の図２（ｆ）で説明した無機材料部２２５を形成するエッチングにおいて、第１電極１０６が下地層となる。一般に、被エッチング層は、結晶性や膜厚によってエッチングレートが異なる。例えば、第１電極１０６のうち、保護層２０７の縁を覆う部分や、層間絶縁層２１０と保護膜１３７との境界を覆う部分に段差が形成される。この段差部分では結晶性が弱くなるので、エッチングレートが速くなる。その結果、第１電極１０６がエッチングにより貫通してしまい、第１主電極２０５及び保護層２０７がエッチングに晒されてしまう場合がある。第２変形例では、この段差部分を無機材料部５０１で保護することによって、段差部分がエッチングに晒されることを防止できる。図５（ｂ）の例では、第１電極１０６の段差部分のみを無機材料部５０１で覆っているが、コンタクトホール３０１全体において、第１電極１０６を無機材料部５０１で覆ってもよい。
【００３６】
次に、図６を用いて、図５で説明した画素１０３の構造を有する検出装置１００の製造方法例について説明する。図３（ｄ）に示す工程までは第１実施形態と同様であるので、重複する説明を省略する。次に、図６（ｂ）に示す工程において、層間絶縁層２１０及び第１電極１０６を覆うように、窒化シリコン膜や酸化シリコンなどの無機材料からなる無機絶縁膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。そして、図６（ａ）に示すマスクを用いて無機絶縁膜をエッチングして、無機材料部２２５及び無機材料部５０１を形成する。この後の工程は、図３（ｈ）に示す工程以降と同様であるので、重複する説明を省略する。
【００３７】
第２変形例に係る検出装置１００も、第１実施形態と同様の効果を有しうる。また、第１変形例と第２変形例とを組み合わせてもよい。この場合に、無機材料部５０１が無機導電体の無機膜で形成されてもよい。
【００３８】
＜第３変形例＞
図７を参照して、第１実施形態に係る検出装置１００の第３変形例について説明する。図７（ａ）は１つの画素１０３及びその周辺に注目した平面図を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ’線での断面図を示す。図７（ａ）では図の見易さのために一部の要素を省略して描いている。
【００３９】
第３変形例は、第１実施形態とは、無機材料部７０１を更に有する点で異なる。無機材料部７０１は、層間絶縁層２１０に形成されたコンタクトホール３０１において、第１電極１０６の段差の下に配されている。具体的には、無機材料部７０１は、第１電極１０６と第１主電極２０５との間、及び第１電極１０６と保護層２０７との間に配されている。第３変形例では、無機材料部７０１がエッチングストッパーとして機能することによって、第１主電極２０５及び保護層２０７がエッチングに晒されることを防止できる。
【００４０】
次に、図８を用いて、図７で説明した画素１０３の構造を有する検出装置１００の製造方法例について説明する。図８（ｂ）に示す工程において、第１実施形態と同様にして、ＴＦＴ１０５と、ＴＦＴ１０５を覆う保護層２０７とが形成された基板１０１を準備する。次に、ＴＦＴ１０５及び保護層２０７を覆うように、窒化シリコン膜等の無機材料からなる無機絶縁膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。そして、図８（ａ）に示すマスクを用いてこの無機絶縁膜をエッチングして、無機材料部７０１を形成する。無機材料部７０１は、Ａｌ等の無機導電体で形成されてもよい。
【００４１】
次に、図８（ｄ）に示す工程において、図３（ｂ）と同様にして、図８（ｃ）に示すマスクを用いて層間絶縁層２１０を形成する。この後の工程は、図３（ｄ）に示す工程以降と同様であるので、重複する説明を省略する。
【００４２】
第３変形例に係る検出装置１００も、第１実施形態と同様の効果を有しうる。また、第１変形例と第３変形例とを組み合わせてもよいし、第２変形例と第３変形例とを組み合わせてもよい。さらに、第１変形例から第３変形例のすべてを同時に組み合わせてもよい。また、これらの変化例及びその組合せは、以下の任意の実施形態に適用することもできる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
図９を参照して、上述の検出装置１００の第２実施形態に係る画素１０３の構造例について説明する。検出装置１００の画素１０３以外の構成はどのようなものであってもよく、既存の構成を用いてもよいので、説明を省略する。図９（ａ）は１つの画素１０３及びその周辺に注目した平面図を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ’線での断面図を示す。図９（ａ）では図の見易さのために一部の要素を省略して描いている。
【００４４】
第２実施形態は、第１実施形態とは、無機材料部２２５を有していない点で異なる。また、これらの実施形態では、無機絶縁層２２１の形状が異なる。第２実施形態の無機絶縁層２２１は、層間絶縁層２１０の部分３０２の上に、基板１０１からの高さが最も高くなる部分を有する。このような厚さを有することにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４５】
次に、図１０を用いて、図９で説明した画素１０３の構造を有する検出装置１００の製造方法例について説明する。図３（ｄ）に示す工程までは第１実施形態と同様であるので、重複する説明を省略する。次に、図１０（ｂ）に示す工程において、層間絶縁層２１０及び第１電極１０６を覆うように、窒化シリコン膜や酸化シリコンなどの無機材料からなる無機絶縁膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。その後、図１０（ａ）に示すマスクを用いて、第１電極１０６の上にある絶縁膜を所望の厚さになるまでエッチングして、無機絶縁層２２１を形成する。このマスクは層間絶縁層２１０の部分３０２の上にある絶縁膜を覆うので、層間絶縁層２１０の部分３０２の上の部分はエッチングされない。そのため、無機絶縁層２２１のうち層間絶縁層２１０の部分３０２の上にある部分の厚さを、第１電極１０６の上にある部分の厚さよりも厚くすることができる。この後の工程は、図３（ｈ）に示す工程以降と同様であるので、重複する説明を省略する。
【００４６】
＜第３実施形態＞
図１１を参照して、上述の検出装置１００の第３実施形態に係る画素１０３の構造例について説明する。検出装置１００の画素１０３以外の構成はどのようなものであってもよく、既存の構成を用いてもよいので、説明を省略する。図１１（ａ）は１つの画素１０３及びその周辺に注目した平面図を示し、図１１（ｂ）は図９（ａ）のＥ−Ｅ’線での断面図を示す。図１１（ａ）では図の見易さのために一部の要素を省略して描いている。
【００４７】
第３実施形態は、第１実施形態とは、無機材料部２２５を有しておらず、絶縁層１１０１を有している点で異なる。第３実施形態では、層間絶縁層２１０の部分３０２の上にある無機絶縁層２２１の厚さと絶縁層１１０１の厚さとの合計が、第１電極１０６の上にある無機絶縁層２２１の厚さよりも厚い。この無機絶縁層２２１と絶縁層１１０１との積層構造がエッチングストッパーとして機能することによって、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４８】
絶縁層１１０１は、画素１０３において、第１電極１０６の下に、第１主電極２０５へのコンタクトホールを除いて全面に配される。そのため、絶縁層１１０１と第１電極１０６との密着性を向上させるために、第１電極１０６を酸化物膜ではなく金属材料で形成してもよい。
【００４９】
次に、図１２を用いて、図１１で説明した画素１０３の構造を有する検出装置１００の製造方法例について説明する。図３（ｂ）に示す工程までは第１実施形態と同様であるので、重複する説明を省略する。次に、図１２（ｂ）に示す工程において、層間絶縁層２１０を覆うように、窒化シリコン膜や酸化シリコンなどの無機材料からなる絶縁膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。その後、図１２（ａ）に示すマスクを用いて絶縁膜をエッチングして、第１主電極２０５の一部を露出するコンタクトホール１１０２を形成する。これにより、絶縁層１１０１が形成される。この後の工程は、図３（ｄ）に示す工程以降と同様であるので、重複する説明を省略する。
【００５０】
上述の第１実施形態から第３実施形態のいずれにおいても、無機絶縁層２２１を薄膜化した場合であっても、エッチングストッパーとして機能する無機部分の厚さを厚くすることができる。以下、半導体膜３０３をエッチングする前のエッチングストッパーの厚さの具体例を検討する。
【００５１】
半導体膜３０３の材料が非晶質シリコンであり、エッチングストッパーの材料が窒化シリコンであり、半導体膜３０３をエッチングするためのエッチングガスの主成分がフッ素系ガスであるとする。フッ素系ガスに対する非晶質シリコンと窒化シリコンとのエッチング選択比は１：１程度である。そこで、ローディング効果等による面内のエッチングレートばらつきが±１０％であった場合に、エッチングレートの低い箇所の非晶質シリコンを全て除去するために、最低でも１０％のオーバーエッチングが必要になる。プロセスマージンを確保するために２０％のオーバーエッチングを行うと、そのオーバーエッチングによって、エッチングレートの早い箇所では３０％のオーバーエッチングが行われる計算になる。その結果、半導体膜３０３の厚さを１０００ｎｍとした場合に、エッチングレートの早い箇所では、エッチングストッパーが３００ｎｍ程度オーバーエッチングされることになる。エッチング後のエッチングストッパーの厚さが５０ｎｍ以下になると、後の熱工程においてエッチングストッパーの膜剥がれが発生する可能性がある。そこで、上述の例では、エッチング前のエッチングストッパーの厚さが３５０ｎｍ以上となるようにエッチングストッパーを形成すればよい。
【００５２】
また、半導体膜３０３をエッチングするためのエッチングガスの主成分が塩素系ガスの場合に、非晶質シリコンと窒化シリコンとの選択比は４：１程度である。そこで、上述の例と同様の計算により、エッチング前のエッチングストッパーの厚さが１２５ｎｍ以上となるようにエッチングストッパーを形成すればよい。
【００５３】
＜その他の実施形態＞
図１３は本発明に係る放射線用の検出装置のＸ線診断システム（放射線検出システム）への応用例を示した図である。Ｘ線チューブ６０５０（放射線源）で発生した放射線としてのＸ線６０６０は、被験者又は患者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレータを上部に配置した検出装置６０４０に入射する。検出装置６０４０は、上述の何れかの実施形態に係る検出装置でありうる。シンチレータを上部に配置した検出変換装置は放射線用の検出装置を構成する。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シンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され信号処理部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部となるディスプレイ６０８０で観察できる。放射線検出システムは、検出装置と、検出装置からの信号を処理する信号処理部とを少なくとも有する。
【００５４】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理部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表示部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部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。また記録部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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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