(57)【要約】【課題】  不純物半導体層と画素電極の良好な密着性と、変換素子の良好な暗電流特性と、を両立することが可能な検出装置を提供する。【解決手段】  可視光を透過し得る基板１００と、基板１００側から順に画素電極と不純物半導体層１２３と半導体層１２４とを有して放射線又は光を電荷に変換する変換素子１２と、基板１００を透過して変換素子１２へ可視光を照射するための光源２４と、を含む検出装置であって、画素電極は、少なくとも一部が可視光を透過し得る厚さを有する金属層１２２を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を透過し得る基板と、
前記基板側から順に画素電極と不純物半導体層と半導体層とを有して放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、
前記基板を透過して前記変換素子へ前記可視光を照射するための光源と、
を含む検出装置であって、
前記画素電極は、少なくとも一部が前記可視光を透過し得る厚さを有する金属層を含むことを特徴する検出装置。
【請求項２】
前記金属層は、前記半導体層の厚さをｄ、前記半導体層の比誘電率をεｒ、真空の比誘電率をε０、前記変換素子の電圧をＶ、素電荷をｑ、前記可視光に対する前記基板の透過率をＴｓ、前記可視光に対する前記変換素子と前記基板の間の構成物の透過率をＴａ、前記可視光に対する前記不純物半導体層の透過率をＴｉ、前記半導体層の内部量子効率をη、前記可視光の照射の時間をｔ、前記可視光の照度をＥ、前記可視光の最大視感度をＫｍ、プランク定数をｈ、光速をｃ、前記可視光のピーク波長をλ、波長λにおける比視感度をＦとすると、前記画素電極の前記可視光に対する透過率Ｔｃが、
Ｔｃ≧（ε０＊εｒ＊Ｖ＊Ｋｍ＊Ｆ＊ｈ＊ｃ）／（ｄ＊ｑ＊Ｔｓ＊Ｔａ＊Ｔｉ＊η＊ｔ＊Ｅ＊λ）
を満たす厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
各々が、前記変換素子と、前記画素電極に電気的に接続され前記電荷を転送するトランジスタと、を含み、前記基板の上に行列状に配置された複数の画素と、
前記電荷に基づく画像信号を前記複数の画素から出力するために前記複数の画素のトランジスタを行単位で順次駆動する駆動回路と、
を含み、
前記変換素子の容量をＣＳ、前記トランジスタのオン抵抗をＲＯＮ、要求されるＳ／Ｎ比を満たす前記画像信号を出力するために前記駆動回路が前記複数の画素のトランジスタを行単位で順次駆動するのに必要な時間をＴ、前記複数の画素の行数をｎ、前記不純物半導体層及び前記画素電極からなる部材の抵抗をＲＳとすると、
ＲＳ≦Ｔ／（ｎ×ＣＳ）−ＲＯＮ
を満たすことを特徴とする請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記トランジスタは、前記基板と前記画素電極との間に配置されており、前記基板及び前記トランジスタと前記画素電極との間には層間絶縁層が配置されており、
前記層間絶縁層は、前記画素電極と前記トランジスタとを電気的に接続するためのコンタクトホールが設けられており、
前記コンタクトホールにおいて前記トランジスタと前記金属層とが電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記画素電極は、前記金属層の前記トランジスタと電気的に接続される領域の周囲に位置する段差を被覆する導電部材を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記画素電極は、前記トランジスタの前記画素電極と電気的に接続される領域を被覆する導電部材を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の検出装置。
【請求項７】
前記画素電極は、前記金属層と前記層間絶縁層との間に配置され前記金属層と電気的に接続された透明導電性酸化物からなる導電層を更に含む請求項４に記載の検出装置。
【請求項８】
前記層間絶縁層の表面を画素電極と覆うように配置された被覆部材を更に有することを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項９】
前記半導体層は非晶質シリコンからなり、前記不純物半導体層はｎ型の非晶質シリコンからなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記変換素子は、前記画素電極と対向して配置された対向電極と、前記半導体層と前記対向電極との間に配置されたｐ型の非晶質シリコンからなる他の不純物半導体層と、を更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出装置。
【請求項１１】
請求項１から１０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、
を具備する検出システム。
【請求項１２】
前記検出装置に向かって放射線を出射する放射線源を更に含む請求項１１に記載の検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、及び、検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜半導体製造技術は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチ素子と、フォトダイオード等の放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、を組み合わせた画素のアレイ（画素アレイ）を有する検出装置にも利用されている。従来の検出装置として、特許文献１には、基板の上に配置されたスイッチ素子と、スイッチ素子の上に配置されスイッチ素子と電気的に接続された変換素子と、基板及びスイッチ素子と変換素子との間に配置された層間絶縁層と、を含む検出装置が開示されている。また、特許文献１の変換素子は、スイッチ素子と電気的に接続された画素電極と、画素電極と対向して配置された対向電極と、画素電極と対向電極との間に配置された半導体層と、画素電極と半導体層との間に配置された不純物半導体層と、を有する。この画素電極は、残像低減のための光の照射の効率化等のため、多結晶化された透明導電性酸化物が用いられ、更に、特許文献１の変換素子には、半導体層と画素電極との密着性を向上させるバッファー層を設けてもよいことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０２６３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、不純物半導体層と透明導電性酸化物の密着性と、変換素子の暗電流特性と、の両立が困難であった。不純物半導体層と透明導電性酸化物との間の密着性を向上させようとすると、変換素子の暗電流特性の低下を招き、逆に、変換素子の暗電流特性を向上させようとすると、不純物半導体層と透明導電性酸化物との間の密着性の低下を招いていた。そこで、本願発明では、不純物半導体層と画素電極の良好な密着性と、変換素子の良好な暗電流特性と、を両立することが可能な検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の検出装置は、可視光を透過し得る基板と、前記基板側から順に画素電極と不純物半導体層と半導体層とを有して放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、前記基板を透過して前記変換素子へ前記可視光を照射するための光源と、を含む検出装置であって、前記画素電極は、少なくとも一部が前記可視光を透過し得る厚さを有する金属層を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本願発明により、不純物半導体層と画素電極の良好な密着性と、変換素子の良好な暗電流特性と、を両立することが可能な検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの平面模式図及び断面模式図である。
【図２】検出装置の模式的等価回路図である。
【図３】検出装置の構成を説明するための断面模式図である。
【図４】第１の実施形態の他の例に係る検出装置の１画素あたりの平面模式図である。
【図５】第２の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの平面模式図及び断面模式図である。
【図６】第３の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの平面模式図である。
【図７】第４の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの平面模式図である。
【図８】第５の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの平面模式図である。
【図９】本発明の検出装置を用いた放射線検出システムの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明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。なお、本明細書では、放射性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、放射線に含まれるものとする。
【０００９】
（第１の実施形態）
先ず、図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて第１の実施形態に係る検出装置について説明する。図１（ａ）は検出装置を構成する１画素の平面模式図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’における断面模式図である。なお、図１（ａ）は、後述する各絶縁層、被覆部材、半導体層、及び、各不純物半導体層は、簡便化の為に省略している。
【００１０】
本発明の検出装置は、基板１００の上に画素１１が行列状に複数配置されている。１つの画素１１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、放射線又は光を電荷に変換する変換素子１２と、変換素子１２の電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１３とを含む。本実施形態では、変換素子１２として非晶質シリコンのＰＩＮ型フォトダイオードを用いている。変換素子１２は、ガラス基板等の絶縁性の基板１００の上に設けられたＴＦＴ１３の上に、有機材料からなる層間絶縁層１２０を挟んで積層されて配置されている。層間絶縁層１２０は、複数のスイッチ素子である複数のＴＦＴ１３を覆うように配置されている。なお、図１（ｂ）に示すように、層間絶縁層１２０の表面は、無機材料からなる被覆部材１２１と画素電極１２２により覆われている。
【００１１】
ＴＦＴ１３は、基板１００の上に、基板側から順に配置された、制御電極１３１と、絶縁層１３２と、半導体層１３３と、半導体層１３３よりも不純物濃度の高い不純物半導体層１３４と、第１主電極１３５と、第２主電極１３６と、を含む。不純物半導体層１３４はその一部領域で第１主電極１３５及び第２主電極１３６と接しており、その一部領域と接する半導体層１３３の領域の間の領域が、ＴＦＴのチャネル領域となる。制御電極１３１は制御配線１５と電気的に接続されており、第１主電極１３５は信号配線１６と電気的に接続されており、第２主電極１３６は変換素子１２の画素電極１２２と電気的に接続されている。なお、本実施形態では第１主電極１３５と第２主電極１３６と信号配線１６とは、同じ導電層で一体的に構成されており、第１主電極１３５が信号配線１６の一部をなしている。保護層１３７はＴＦＴ１３、制御配線１５、及び信号配線１６を覆うように設けられている。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１３３及び不純物半導体層１３４を用いた逆スタガ型のＴＦＴを用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、多結晶シリコンを主材料としたスタガ型のＴＦＴを用いたり、有機ＴＦＴ、酸化物ＴＦＴ等を用いたりすることができる。なお、本実施形態では、制御電極１３１と制御配線１５は同じ導電層を使用して一体的に形成されている。また、第１主電極１３５と信号配線１６は同じ導電層を使用して一体的に形成されている。
【００１２】
層間絶縁層１２０は、複数のＴＦＴ１３を覆うように、基板１００と後述する変換素子１２の画素電極１２２との間に配置されており、コンタクトホールを有している。変換素子１２の画素電極１２２とＴＦＴ１３の第２主電極１３６とが、層間絶縁層１２０に設けられたコンタクトホールにおいて、電気的に接続される。
【００１３】
変換素子１２は、層間絶縁層１２０の上に、層間絶縁層側（基板側）から順に配置された、画素電極となる金属層１２２と、第１導電型の不純物半導体層１２３と、半導体層１２４と、第２導電型の不純物半導体層１２５と、対向電極１２６と、を含む。画素電極は、金属材料又は合金材料からなる金属層１２２を含む。金属材料としては、Ａｌ（２．６５５×１０−６Ωｃｍ），Ｃｒ（１．２９×１０−５Ωｃｍ），Ｔｉ（４．２×１０−５Ωｃｍ），Ｃｕ（１．６７×１０−６Ωｃｍ）から好適に選択され得る。また、合金材料としては、Ａｌ系合金が好適に用いられ、例えばＡｌ−Ｎｄ（５．０××１０−８Ωｃｍ）が好適に用いられ得る。このような金属材料又は合金材料は、特許文献１にあるような透明導電性酸化物に比べて、第１導電型の不純物半導体層１２３を形成する際のプラズマＣＶＤにおけるプラズマ耐性が高い。そのため、金属層１２２は、プラズマＣＶＤによるダメージが透明導電性酸化物の層よりも抑制され、第１導電型の不純物半導体層１２３との密着性を透明導電性酸化物の層に比べて高くすることができる。また、金属層１２２は、透明導電性酸化物に比べて表面の平坦性が良好なため、金属層１２２に接する不純物半導体層１２３の格子欠陥は、透明導電性酸化物に接する不純物半導体層に比べて少なくなり得る。そのため、金属層１２２に接する不純物半導体層１２３は透明導電性酸化物に接する不純物半導体層に比べて不純物の濃度を高くすることができ、ＰＩＮ型フォトダイオードの逆バイアス時の逆方向飽和電流、すなわち暗電流を抑制できる。そして、金属層１２２は、少なくとも一部が残像低減のために基板１００の画素１１が配置された表面と対向する表面側に備えられ得る光源（不図示）から照射される可視光を透過し得る厚さを有する。金属層１２２の少なくとも一部が可視光を透過し得る厚さを有することにより、光源（不図示）からの光を十分に半導体層１２４に照射することが可能となる。また、金属材料又は合金材料は透明導電性酸化物（〜２．０×１０−４Ωｃｍ）に比べて比抵抗が低いため、金属層１２２の抵抗を、間隙１２２’を備えても画素電極として用い得るに十分低くなるように抑制することが容易となる。そのため、十分な画素の転送速度を確保することが容易となる。このように、少なくとも一部が可視光を透過し得る厚さを有する金属層１２２を用いることにより、不純物半導体層と画素電極の良好な密着性、変換素子の良好な暗電流特性、及び、良好な転送速度の確保が可能な検出装置を提供することが可能となる。第１導電型の不純物半導体層１２３は、第１導電型の極性を示し、半導体層１２４及び第２導電型の不純物半導体層１２５よりも第１導電型の不純物の濃度が高いものである。また、第２導電型の不純物半導体層１２５は、第２導電型の極性を示し、第１導電型の不純物半導体層１２３及び半導体層１２４よりも第２導電型の不純物の濃度が高いもので、本発明の他の不純物半導体層に相当する。第１導電型と第２導電型とは互いに異なる極性の導電型であり、本実施形態では第１導電型がｎ型、第２導電型はｐ型である。ただし、本発明はそれに限定されるものではなく、第１導電型がｐ型、第２導電型はｎ型であってもよい。変換素子���２の対向電極１２６には電極配線（不図示）が電気的に接続される。画素電極となる金属層１２２は層間絶縁層１２０に設けられたコンタクトホールにおいて、ＴＦＴ１３の第２主電極１３６と電気的に接続される。本実施形態では、非晶質シリコンを主材料とした第１導電型の不純物半導体層１２３、半導体層１２４、第２導電型の不純物半導体層１２５を用いたフォトダイオードを用いている。なお、本実施形態では、層間絶縁層１２０の表面が、金属層１２２と無機材料からなる被覆部材１２１とで覆われている。そのため、不純物半導体層１２３となる不純物半導体膜をＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリング法等により成膜する際に、層間絶縁層１２０の表面の露出が抑制される。そのため、不純物半導体層１２３への有機材料の混入が低減できる。また、本実施形態では、不純物半導体層１２３、半導体層１２４、及び、不純物半導体層１２５が、被覆部材１２１の上で画素ごとに分離または除去されている。その分離または除去の際、被覆部材１２１がエッチングストッパー層として働くこととなる。そのため、層間絶縁層１２０がドライエッチングのスピーシーズに晒されることなく、有機材料による変換素子への汚染を抑制することが可能となる。
【００１４】
そして、変換素子１２、及び、被覆部材１２１を覆うように、パッシベーション層１２７が設けられている。
【００１５】
なお、本実施形態では、非晶質シリコンを主材料とした第１導電型の不純物半導体層１２３、半導体層１２４、第２導電型の不純物半導体層１２５を用いたフォトダイオードを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば非晶質セレンを主材料とした第１導電型の不純物半導体総１２３、半導体層１２４、第２導電型の不純物半導体層１２５を用いた、放射線を直接電荷に変換する素子も用いることができる。対向電極１２６は、画素電極となる金属層１２２と対向して配置され、電極配線（不図示）と電気的に接続される。非晶質シリコンを主材料とした第１導電型の不純物半導体層１２３、半導体層１２４、第２導電型の不純物半導体層１２５を用いたフォトダイオードを用いる場合、対向電極１２６は透明導電性酸化物を用いることが好ましい。放射線を可視光に波長変換するシンチレータ（不図示）からの光を良好に半導体層１２４へ透過させるためである。
【００１６】
ここで、画素電極の可視光の透過率は、１０％以上であることが好ましい。誠意検討の結果、以下の関係を満たせば、残像の抑制に必要な画素電極の透過率が得られる。残像を抑制するためには、変換素子１２を光照射によって飽和させる必要がある。変換素子１２の飽和電荷量Ｎ１は、以下の式（１）で示される。
【００１７】
Ｎ１＝（ε０＊εｒ＊Ｓ＊Ｖ）／（ｑ＊ｄ）  ・・・（１）
ここで、Ｓ（ｃｍ２）は半導体層１２４の面積、ｄは半導体層１２４の厚さ、εｒ（Ｆ・ｃｍ−１）は半導体層１２４の比誘電率、ε０（Ｆ・ｃｍ−１）は真空の比誘電率、Ｖ（Ｖ）は変換素子１２の電圧、ｑ（Ｃ）は素電荷である。一方、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す光源２４からの可視光の照射によって変換素子１２で発生するフォトキャリアＮ２は、以下の式（２）で示される。
【００１８】
Ｎ２＝Ｔｓ＊Ｔａ＊Ｔｃ＊Ｔｉ＊η＊Ｐ＊ｔ＊Ｓ  ・・・（２）
ここで、Ｔｓは光源２４が出射する可視光に対する基板１００の透過率、Ｔａは変換素子１２と基板１００の間の構成物の透過率、Ｔｃは画素電極の透過率、Ｔｉは不純物半導体層１２３の透過率である。また、ηは半導体層１２４の内部量子効率、Ｐはフォトン流束（個・ｃｍ−２・ｓ−１）、ｔ（ｓ）は可視光の照射の時間である。
【００１９】
変換素子１２が光照射によって飽和するということはＮ２≧Ｎ１となる。そのため、式（１）と式（２）より、画素電極の透過率Ｔｃは、以下の式（３）を満たすことが望ましい。
【００２０】
Ｔｃ≧（ε０＊εｒ＊Ｖ）／（ｄ＊ｑ＊Ｔｓ＊Ｔａ＊Ｔｉ＊η＊Ｐ＊ｔ）  ・・・（３）
なお、フォトン流束Ｐは、光源２４が出射する可視光のピーク波長λ（ｎｍ）、照度Ｅ（ｌｘ）、最大視感度Ｋｍ（ｌｍ・Ｗ−１）、波長λにおける比視感度Ｆ、プランク定数ｈ（Ｊｓ）、光速ｃ（ｍｓ−１）から以下の式（５）によって導き出せる。
【００２１】
Ｐ＝Ｅ＊λ／（Ｋｍ＊Ｆ＊ｈ＊ｃ）  ・・・（４）
式（３）及び式（４）より
Ｔｃ≧（ε０＊εｒ＊Ｖ＊Ｋｍ＊Ｆ＊ｈ＊ｃ）／（ｄ＊ｑ＊Ｔｓ＊Ｔａ＊Ｔｉ＊η＊ｔ＊Ｅ＊λ）  ・・・（５）
このような画素電極の透過率Ｔｃを満たすように、金属層１２２の厚さが適宜設定され得る。なお、図１（ｂ）では金属層１２２は単層で説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、異なる材料の複数層であってもよい。
【００２２】
次に、図２を用いて本発明の第１の実施形態に係る検出装置の概略的等価回路を説明する。なお、図２では説明の簡便化のため３行３列の等価回路図を用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、検出装置はｎ行ｍ列（ｎ，ｍはいずれも２以上の自然数）の画素アレイを有する。本実施形態における検出装置は、基板１００の表面上に、行方向及び列方向に配列された複数の画素１を含む変換部３が設けられている。各画素１は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子１２と、変換素子１２の電荷に応じた電気信号を出力するＴＦＴ１３と、を含む。変換素子の対向電極１２６側の表面に、放射線を可視光に波長変換するシンチレータ（不図示）が配置されてもよい。電極配線１４は、列方向に配列された複数の変換素子１２の対向電極１２６に共通に接続される。制御配線１５は、行方向に配列された複数のＴＦＴ１３の制御電極１３１に共通に接続され、駆動回路２に電気的に接続される。駆動回路２が列方向に複数配列された制御配線１５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配線１６に並列に出力される。信号配線１６は、列方向に配列された複数のＴＦＴ１３の第１主電極１３５に共通に接続され、読出回路４に電気的に接続される。読出回路４は、信号配線１６毎に、信号配線１６からの電気信号を積分して増幅する積分増幅器５と、積分増幅器５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６を備える。読出回路４は更に、複数のサンプルホールド回路６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７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８を含む。積分増幅器５の非反転入力端子には電源回路９から基準電位Ｖｒｅｆが供給される。電源回路９は更に、行方向に配列された複数の電極配線１４に電気的に接続されており、変換素子１２の対向電極１２６にバイアス電位Ｖｓを供給する。
【００２３】
以下に、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１２の画素電極１２２にはＴＦＴ１３を介して基準電位Ｖｒｅｆを与え、対向電極１２６には、放射線又は可視光によって発生した電子正孔対分離に必要なバイアス電位Ｖｓを与える。この状態で、被検体を透過した放射線又はそれに応じた可視光が変換素子１２に入射し、電荷に変換され変換素子１２に蓄積される。この電荷に応じた電気信号は、駆動回路２から制御配線１５に印加される駆動パルスにより行単位でＴＦＴ１３が導通状態となることで、各信号配線１６に行単位で並列に出力される。行単位で出力された電気信号は、読出回路４により１行分のデジタルデータとして外部に読み出される。この動作が行単位で順次行われることにより、画素から１画像分の画像信号が複数の画素１１から読出回路４に出力され、読出回路４により１画像分のデジタルデータである画像データが出力される。このような動作を行うため、本願発明の画素電極は、間隙１２２’を備えた金属層１２２を含んでいても、複数の画素１１から十分な画像信号が出力されなければならない。そのため、本願発明では、以下の式（６）を満たす画素電極であることが好ましい。
【００２４】
ＲＳ≦Ｔ／（ｎ×ＣＳ）−ＲＯＮ  ・・・（６）
ここで、ＣＳは変換素子１２の容量、ＲＯＮはＴＦＴ１３のオン抵抗、Ｔは要求されるＳ／Ｎ比を満たす画像信号を出力するために駆動回路２が複数の画素１１のＴＦＴ１３を行単位で順次駆動するのに必要な時間である。また、ｎは複数の画素１１の行数、ＲＳは不純物半導体層１２３及び画素電極からなる部材の抵抗である。ここで、要求されるＳ／Ｎ比とは、変換素子１２で生成され得る電荷の量とＴＦＴ１３の導通によって転送され得る電荷の量の差分、即ち、画素１１に残留する電荷の量を変換素子１２で生成され得る電荷の量で除算した値の逆数である。なお、図１（ｂ）に示す形態にあっては、不純物半導体層１２３のシート抵抗は、ＴＦＴ１３のオン抵抗ＲＯＮの２００倍以下であることが好ましい。
【００２５】
次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて、本願発明の検出装置の構成を説明する。図３（ａ）に示す検出装置は、基板１００の放射線入射側において、基板１００側から順に、画素１１とシンチレータ２１とを備える。また、検出装置は、基板１００の画素が備えられた側と反対側に、基板１００側から順に、光源２４と回路基板２３とを備える。光源２４は、残像低減のために、基板１００及び金属層１２２の間隙１２２’を透過して画素１１の変換素子１２の半導体層１２４へ可視光を照射するためのものである。回路基板２３は、駆動回路２又は読出回路４が備えられ、画素１１に電気的に接続されたフレキシブルプリント基板に電気的に接続されている。また、回路基板２３には、駆動回路２に制御信号を供給する集積回路、及び、読出回路４からの画像信号を処理する集積回路の少なくとも一方が備えられている。一方、図３（ｂ）に示す検出装置は、基板１００の放射線入射側とは反対側において、基板１００側から順に、画素１１とシンチレータ２１と回路基板２３とを備える。そして、基板１００の放射線入射側、即ち、基板１００の画素が備えられた側と反対側に、回路基板２３を備える。そして、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す検出装置は、基板１００、画素１１、シンチレータ２１、フレキシブルプリント基板２２、回路基板２３、及び、光源２４を収容する筐体２０を含む。
【００２６】
なお、図１（ｂ）では、半導体層１２４及び不純物半導体層１２５が画素１１毎に分離されている形態を示したが、本願発明はそれに限定されるものではない。図４に示すように、半導体層１２４及び不純物半導体層１２５が、画素１１毎に分離されていなくてもよい。図４に示す形態では、図１（ｂ）に示す形態に比べて半導体層１２４及び不純物半導体層１２５が配置される面積が大きくなり、図１（ｂ）に比べて開口率が向上する。なお、図４では、対向電極１２６は画素１１毎に分割されていてもよいが、画素１１毎に分離されていない方が、開口率向上の観点で有利となり、好ましい。このことは、本願発明の他の実施形態にも好適に適用され得る。また、図１（ｂ）では、被覆部材１２１が金属層１２２の間に位置する形態を示したが、本願発明はそれに限定されるものではない。図４に示すように、被覆部材１２１が層間絶縁層１２０の全面を覆うように配置し、それによって金属層１２２と被覆部材１２１とで層間絶縁層１２０の表面を覆うようにしてもよい。その場合、金属層１２２の金属材料としては、Ａｌ，Ｍｏ（５．０×１０−８Ωｃｍ），Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ（５．６５×１０−６Ωｃｍ），Ｃｕから好適に選択され得る。また、合金材料としては、Ａｌ系合金が好適に用いられ、例えばＡｌ−Ｎｄが好適に用いられ得る。
【００２７】
（第２の実施形態）
次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて第２の実施形態に係る検出装置について説明する。図５（ａ）は検出装置を構成する１画素の平面模式図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ’における断面模式図である。なお、図５（ａ）では、各絶縁層、被覆部材、半導体層、及び、各不純物半導体層は、簡便化の為に省略している。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す第２の実施形態では、図１（ａ）及び図１（ｃ）に示す第１の実施形態に比べて、以下の点で相違する。
【００２８】
第１の実施形態では、金属層１２２の全域を光源２４からの可視光を透過し得る厚さとしていたが、第２の実施形態では、金属層１２２の一部の領域を光源２４からの可視光を透過し得る厚さとしている。特に、金属層１２２のうち、コンタクトホールに位置する金属層１２２の領域と、金属層１２２の周縁の領域と、を除くに領域が、光源２４からの可視光を透過し得る厚さとされている。これにより、図１（ｂ）に示す第１の実施形態に比べて、コンタクトホールにおける第２主電極１３６との電気接続の確実性の向上と、機械的強度の向上と、を図ることが可能となる。なお、図５（ｂ）では金属層１２２は単一の層で記載されているが、本願発明はそれに限定されるものではない。例えば、金属層１２２を２層の積層構成とし、Ａｌ−Ｎｄ合金を材料として３０ｎｍの膜厚で１層目を構成し、Ｍｏを材料として１００ｎｍの膜厚で２層目を構成し、光源２４からの可視光を透過し得る領域の２層目を除去して金属層１２２としてもよい。
【００２９】
（第３の実施形態）
次に、図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて第３の実施形態に係る検出装置について説明する。図６（ａ）は検出装置を構成する１画素の平面模式図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ’における断面模式図である。なお、図６（ａ）では、各絶縁層、被覆部材、半導体層、及び、各不純物半導体層は、簡便化の為に省略している。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す第３の実施形態では、図１（ａ）及び図１（ｃ）に示す第１の実施形態に比べて、以下の点で相違する。
【００３０】
第３の実施形態では、画素電極が、金属層１２２のトランジスタ１３と電気的に接続される領域の周囲に位置する段差を被覆する導電部材１２２ａを更に有する点で第１の実施形態と相違する。金属層１２２は、コンタクトホールにおいてトランジスタ１３の第２主電極１３６と電気的に接続される領域の周囲に段差を有している。金属層１２２の膜厚が薄い場合、この段差において断裂が起こり得る。そこで本実施形態では、画素電極がその段差を被覆する導電部材１２２ａを更に備えることにより、段差における金属層１２２の断裂による接続不良を抑制し得る。それにより、図１（ｂ）に示す第１の実施形態に比べて、コンタクトホールにおける第２主電極１３６との電気接続の確実性の向上と、機械的強度の向上と、を図ることが可能となる。この導電部材１２２ａに用いる金属材料としては、Ａｌ，Ｍｏ（５．０×１０−８Ωｃｍ），Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｕの金属材料、から好適に選択され得る。また、導電部材１２２ａに用いる合金材料としては、Ａｌ系合金が好適に用いられ、例えばＡｌ−Ｎｄが好適に用いられ得る。
【００３１】
（第４の実施形態）
次に、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて第４の実施形態に係る検出装置について説明する。図７（ａ）は検出装置を構成する１画素の平面模式図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ’における断面模式図である。なお、図７（ａ）では、各絶縁層、被覆部材、半導体層、及び、各不純物半導体層は、簡便化の為に省略している。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す第４の実施形態では、図１（ａ）及び図１（ｃ）に示す第１の実施形態に比べて、以下の点で相違する。
【００３２】
第４の実施形態では、画素電極が、トランジスタ１３の画素電極と電気的に接続される領域を被覆する導電部材１２２ｂを更に有する点で第１の実施形態と相違する。保護層１３７は、トランジスタ１３の第２主電極１３６と電気的に接続される領域の周囲に端部を有している。金属層１２２の膜厚が薄い場合、金属層１２２の保護層１３７の端部を覆う領域において段差となり断裂が起こり得る。そこで本実施形態では、トランジスタ１３の第２主電極１３６と保護層１３７の端部とを被覆する導電部材１２２ｂを画素電極が更に備えることにより、金属層１２２の断裂による接続不良を抑制し得る。それにより、図１（ｂ）に示す第１の実施形態に比べて、コンタクトホールにおける第２主電極１３６との電気接続の確実性の向上と、機械的強度の向上と、を図ることが可能となる。この導電部材１２２ｂに用いる金属材料としては、Ａｌ，Ｍｏ（５．０×１０−８Ωｃｍ），Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｕの金属材料、から好適に選択され得る。また、導電部材１２２ｂに用いる合金材料としては、Ａｌ系合金が好適に用いられ、例えばＡｌ−Ｎｄが好適に用いられ得る。
【００３３】
（第５の実施形態）
次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）を用いて第５の実施形態に係る検出装置について説明する。図８（ａ）は検出装置を構成する１画素の平面模式図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ’における断面模式図である。なお、図８（ａ）では、各絶縁層、被覆部材、半導体層、及び、各不純物半導体層は、簡便化の為に省略している。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す第５の実施形態では、図１（ａ）及び図１（ｃ）に示す第１の実施形態に比べて、以下の点で相違する。
【００３４】
第５の実施形態では、画素電極が、金属層１２２と層間絶縁層１２０との間に配置され金属層１２２と電気的に接続された透明導電性酸化物からなる導電層１２２ｃを更に有する点で第１の実施形態と相違する。透明導電性酸化物は、不純物半導体層１２３との密着性が良好ではないが、導電層１２２ｃと不純物半導体層１２３と間には金属層１２２が存在するため、不純物半導体層１２３とはほとんど直接接触しない。そのため、不純物半導体層１２３との密着性が良好な金属層１２２によって、画素電極としては十分な密着性が確保され得る。また、このような構成により、光源２４からの可視光の透過率を確保しつつ、画素電極のシート抵抗を第１の実施形態に比べて低くできる。
【００３５】
（応用実施形態）
次に、図９を用いて、本発明の検出装置を用いた放射線検出システムを説明する。
【００３６】
放射線源であるＸ線チューブ６０５０から出射されたＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、本願発明の検出装置６０４０に含まれる各変換素子に入射する。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変換部３で放射線を電荷に変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルデータ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。
【００３７】
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、別の場所のドクタールームなど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、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。
【符号の説明】
【００３８】
１１  画素
１２  変換素子
１３  スイッチ素子
１４  電極配線
１５  制御配線
１６  信号配線
１００  基板
１２０  層間絶縁層
１２１  被覆部材
１２２  金属層
１２３  第１導電型の不純物半導体層
１２４  半導体層
１２５  第２導電型の不純物半導体層
１２６  対向電極
【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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