(57)【要約】【課題】  変換素子の不純物半導体層への有機材料の混入を低減し、且つ、変換素子の電極の剥離を低減し得る検出装置を提供する。【解決手段】  複数の画素１１を基板１００の上に有し、画素１１が、スイッチ素子１３と、スイッチ素子１３の上に配置され画素毎に分離されスイッチ素子１３と接合された透明導電性酸化物からなる電極１２２の上に設けられた不純物半導体層１２３を含む変換素子１２と、を有し、複数のスイッチ素子１３を覆うように複数のスイッチ素子１３と複数の電極１２２との間に設けられた有機材料からなる層間絶縁層１２０を有する検出装置の製造方法であって、層間絶縁層１２０に接する複数の電極１２２の間において層間絶縁層１２０を覆うように配置された無機材料からなる絶縁部材１２１を形成する工程と、絶縁部材１２１と複数の電極１２２とを覆うように不純物半導体膜１２３’を成膜する工程と、を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を基板の上に有し、前記画素が、前記基板の上に配置されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子の上に配置され前記画素毎に分離され前記スイッチ素子と接合された透明導電性酸化物からなる電極の上に設けられた不純物半導体層を含む変換素子と、を有し、前記スイッチ素子を覆うように前記基板と複数の前記電極との間に設けられた有機材料からなる層間絶縁層を有する検出装置の製造方法であって、
前記層間絶縁層に接する複数の前記電極と、複数の前記電極の間において前記層間絶縁層を覆うように配置された無機材料からなる絶縁部材と、を形成する第１の工程と、
前記絶縁部材と複数の前記電極とを覆う、前記不純物半導体層となる不純物半導体膜を成膜する第２の工程と、
を有する検出装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程は、前記層間絶縁層を覆うように無機材料からなる絶縁膜を成膜し、前記絶縁膜から前記絶縁部材を形成する工程と、前記層間絶縁層及び前記絶縁部材を覆うように透明導電性酸化物膜を成膜し、前記透明導電性酸化物膜から前記電極を形成する工程と、を有する請求項１に記載の検出装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程は、前記層間絶縁層を覆うように透明導電性酸化物膜を成膜し、前記透明導電性酸化物膜から前記電極を形成する工程と、前記層間絶縁層及び前記電極を覆うように無機材料からなる絶縁膜を成膜し、前記絶縁膜から前記絶縁部材を形成する工程と、を有する請求項１に記載の検出装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層の上において前記不純物半導体膜の一部を除去して、不純物半導体層を形成する第３の工程を更に有する請求項１から３のいずれか１項に記載の検出装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２の工程は、前記不純物半導体膜を覆うように半導体膜を成膜する工程を更に有する請求項４に記載の検出装置の製造方法。
【請求項６】
前記第３の工程は、前記絶縁層の上において前記不純物半導体膜の一部と前記半導体膜の一部とを除去して、前記不純物半導体膜から前記不純物半導体層を、前記半導体膜から前記変換素子の半導体層を、それぞれ形成する工程である請求項５に記載の検出装置の製造方法。
【請求項７】
前記第３の工程は、前記不純物半導体層を覆うように半導体膜を成膜する工程を更に有する請求項４に記載の検出装置の製造方法。
【請求項８】
前記第３の工程は、前記絶縁部材の上で前記不純物半導体膜と前記半導体膜とを除去して、前記不純物半導体膜から前記不純物半導体層を、前記半導体膜から前記変換素子の半導体層を、それぞれ形成する工程である請求項７に記載の検出装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体膜を成膜する前に前記半導体膜よりも水素濃度の高い半導体膜を成膜する工程を更に有する請求項７に記載の検出装置の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体膜を覆うように前記不純物半導体膜とは異なる導電型の不純物半導体膜を成膜する工程と、前記異なる導電型の不純物半導体膜を覆うように前記電極とは異なる前記変換素子の他の電極となる導電膜を成膜する工程と、前記導電膜と接合する電極配線の正射影が前記絶縁部材と重なる位置に形成する工程と、を更に有する請求項８又は９に記載の製造方法。
【請求項１１】
複数の画素を基板の上に有し、前記画素が、前記基板の上に配置されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子の上に配置され前記画素毎に分離され前記スイッチ素子と接合された透明導電性酸化物からなる電極の上に設けられた不純物半導体層を含む変換素子と、を有し、複数の前記スイッチ素子を覆うように複数の前記スイッチ素子と複数の前記電極との間に設けられた有機材料からなる層間絶縁層を有する検出装置であって、
前記層間絶縁層に接して前記層間絶縁層の上に配置された複数の前記電極の間において前記層間絶縁層を覆うように前記層間絶縁層の上に配置された無機材料からなる絶縁部材を有し、
前記不純物半導体層は前記絶縁部材と複数の前記電極とを覆って成膜された不純物半導体膜が前記絶縁部材の上で分離されたものである検出装置。
【請求項１２】
請求項１１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。
【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の製造方法、その検出装置、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。
【０００３】
特許文献１に示す従来の検出装置は、基板の上に配置された透明導電性酸化物からなる画素毎に分離された電極上に設けられた変換素子を有する。また、基板と電極との間に配置された有機材料からなる層間絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して電極と接続されたスイッチ素子、を有する。変換素子は、層間絶縁層の上でその不純物半導体層や半導体層が除去されており、画素毎に分離されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７‐０３５７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成を製造しようとすると、変換素子の不純物半導体層となる不純物半導体膜を成膜する際に、層間絶縁層が露出している工程が存在する。このような場合、製造方法によっては、不純物半導体膜の成膜時において、層間絶縁層が露出されることとなる。そのため、層間絶縁層の有機材料が、成膜時のプロセスによって一部飛散し、不純物半導体層へ混入してしまう。それにより、変換素子の不純物半導体層が有機汚染されてしまい、不純物半導体層の欠陥や不純物半導体層と半導体層との間の欠陥が増加し、変換素子での暗電流の増加を招くという問題がある。
【０００６】
そこで、層間絶縁層の露出を防止する為に、層間絶縁層を覆うように無機材料からなる絶縁層を配置することが考えられる。しかしながら、この場合、透明導電性酸化物からなる変換素子の電極が絶縁層上に配置されることとなる。この透明導電性酸化物は、非晶質状態で成膜されてから多結晶化することによって形成される。透明導電性酸化物は、多結晶化の際に内部応力が変化する。無機材料からなる絶縁層は有機材料からなる層間絶縁層に比べて硬度が高く、結合エネルギーが大きいため、透明導電性酸化物の多結晶化の際の内部応力に追従することができず、絶縁層から変換素子の電極が剥離するといった問題が生じ得る。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決しようとするものであり、変換素子の不純物半導体層への有機材料の混入を低減し、且つ、変換素子の電極の剥離を低減し得る検出装置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】
【０００８】
本発明の検出装置の製造方法は、複数の画素を基板の上に有し、前記画素が、前記基板の上に配置されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子の上に配置され前記画素毎に分離され前記スイッチ素子と接合された透明導電性酸化物からなる電極の上に設けられた不純物半導体層を含む変換素子と、を有し、前記スイッチ素子を覆うように前記基板と複数の前記電極との間に設けられた有機材料からなる層間絶縁層を有する検出装置の製造方法であって、前記層間絶縁層に接する複数の前記電極と、複数の前記電極の間において前記層間絶縁層を覆うように配置された無機材料からなる絶縁部材と、を前記層間絶縁層の上に形成する工程と、前記絶縁層と複数の前記電極とを覆う、前記不純物半導体層となる不純物半導体膜を成膜する工程と、を有する。
【０００９】
また、本発明の検出装置は、複数の画素を基板の上に有し、前記画素が、前記基板の上に配置されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子の上に配置され前記画素毎に分離され前記スイッチ素子と接合された透明導電性酸化物からなる電極の上に設けられた不純物半導体層を含む変換素子と、を有し、前記スイッチ素子を覆うように前記基板と複数の前記電極との間に設けられた有機材料からなる層間絶縁層を有する検出装置であって、前記層間絶縁層に接して前記層間絶縁層の上に配置された複数の前記電極の間において前記層間絶縁層を覆うように前記層間絶縁層の上に配置された無機材料からなる絶縁部材を有し、前記不純物半導体層は前記絶縁層と複数の前記電極とを覆って成膜された不純物半導体膜が前記絶縁層の上で分離されたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、変換素子の不純物半導体層への有機材料の混入を低減し、且つ、変換素子の電極の剥離を低減し得る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】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの平面図、断面図、及び、画素間の拡大図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するためのマスクパターン及び断面図である。
【図３】本発明の検出装置の等価回路図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの断面図、及び、画素間の拡大図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するためのマスクパターン及び断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの断面図及び画素間の拡大図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するためのマスクパターン及び断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの断面図、及び、画素間の拡大図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの断面図及び画素間の拡大図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するためのマスクパターン及び断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの断面図及び画素間の拡大図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る検出装置の１画素あたりの平面図、及び、断面図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するためのマスクパターン及び断面図である。
【図１４】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】
【００１２】
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、本願明細書において放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。
【００１３】
（第１の実施形態）
先ず、図１（ａ）〜（ｄ）を用いて本発明の第１の実施形態に係る検出装置の一画素の構成について説明する。図１（ａ）は１画素あたりの平面図である。なお、図１では、簡便化の為、変換素子については第１電極のみを示している。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’での断面図であり、図１（ｃ）は画素端部（画素間）の拡大図であり、図１（ｄ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’での断面図である。
【００１４】
本発明の検出装置における１つの画素１１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スイッチ素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１３とを含む。変換素子１２は、ＰＩＮ型の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の上に層間絶縁層１２０を挟んで積層されて配置されている。
【００１５】
ＴＦＴ１３は、基板１００の上に、基板側から順に、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と電気的に接合されており、第１主電極１３５は信号配線１６と電気的に接合されており、第２主電極１３６は変換素子１２の第１電極１２２と電気的に接合されている。
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。
【００１６】
層間絶縁層１２０は、複数のＴＦＴ１３を覆うように、基板１００と後述する複数の第１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の第１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、電気的に接合される。
【００１７】
変換素子１２は、層間絶縁層１２０の上に、層間絶縁層側から順に、第１電極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、第２電極１２６と、を含む。ここで、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ある。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、例えば第１導電型がｎ型であれば第２導電型はｐ型である。
変換素子１２の第２電極１２６には電極配線１４が電気的に接合される。変換素子１２の第１電極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と電気的に接合される。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、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。
【００１８】
層間絶縁層１２０の上の複数の第１電極１２２の間には、無機材料からなる絶縁層１２１が層間絶縁層１２０に接して配置されている。そして、第１電極１２２と絶縁部材１２１とが、層間絶縁層１２０を覆うように層間絶縁層１２０の上に配置されている。そのため、不純物半導体層１２３となる不純物半導体膜を成膜する際に、層間絶縁層１２０が表面に露出されることが無く、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、絶縁部材１２１の上で画素ごとに分離されている。その分離のためのドライエッチング工程の際、絶縁部材１２１がエッチングストッパー層として働く為、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、有機材料による各層への汚染を防止することが可能となる。
【００１９】
第１電極１２２には、ＩＴＯ等の透明導電性酸化物が用いられる。透明導電性酸化物は、非晶質状態では、多結晶状態と比べて、著しくエッチングの速度高く、また、パターン制御性が高いといった特徴がある。その為、透明導電性酸化物の形成方法としては、まず、非晶質状態で成膜された透明導電性酸化物をエッチングした後、アニール工程により多結晶化させる方法が一般的である。このアニール工程において、透明導電性酸化物の内部応力が変化するため、膜密着性の観点で、透明導電性酸化物と接する下地の膜種が非常に重要となる。例えば、表面硬度が高く、結合エネルギーの高い無機材料からなる絶縁層上に、透明導電性酸化物を配置した場合、無機材料からなる絶縁層がＩＴＯの内部応力の変化による変形に追従できず、第１電極１２２が剥離する場合がある。一方、表面硬度が低く、結合エネルギーの弱い、有機材料からなる層間絶縁層１２０上に透明導電性酸化物を配置した場合、層間絶縁層１２０は無機材料からなる絶縁層よりも透明導電性酸化物の内部応力の変化による変形に追従できる。また、透明導電性酸化物の多結晶化の際のエネルギーにより、有機材料の結合が、多結晶化した透明導電性酸化物と再接合しなおすことで、応力の変化に対応でき、第１電極１２２の剥離を低減できる。本実施形態では、第１電極１２２は７０〜１８０μｍの幅を有して設けられており、その大部分が層間絶縁層１２０に接して配置されている為、第１電極１２２の剥離を低減できる。なお、本実施形態では、第１電極１２２は、その端約５μｍ程度が絶縁部材１２１の上に配置されている。この場合、第１電極１２２と絶縁部材１２１との間の密着力は低いが、第１電極１２２と層間絶縁層１２０とが接している幅に比べて非常に小さいため、第１電極１２２の剥離の問題は発生しない。
【００２０】
そして、変換素子１２を覆うように、パッシベーション層１５５が設けられている。
【００２１】
次に、図２を用いて、本発明の第１の実施形態における検出装置の製造方法について説明する。特に層間絶縁層１２０にコンタクトホールを形成する工程からは、マスクパターンとプロセス中の断面図を用いて詳しく説明する。なお、図２の（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ），（ｉ）は、それぞれ各工程で使用されるフォトマスクのマスクパターンの平面模式図である。また、図２の（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ），（ｊ）は、それぞれ図１（ａ）のＡ−Ａ’に対応する位置の各工程における断面模式図である。
【００２２】
まず、絶縁性の基板１００の上に、複数のＴＦＴ１３が設けられており、複数のＴＦＴ１３を覆うように保護層１３７が設けられている。保護層１３７には、第２主電極１３６上のフォトダイオードと電気的に接続する部分において、エッチングにより、コンタクトホールが設けられている。そして、図２（ｂ）に示す工程では、ＴＦＴ１３及び保護層１３７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を層間絶縁膜として成膜する。感光性を有する有機材料としては、他にもポリイミド樹脂等が使用可能である。そして、図２（ａ）に示すマスクを用いて、露光、現像処理によりコンタクトホールを有する層間絶縁層１２０を形成する。
【００２３】
次に、図２（ｄ）に示す工程では、層間絶縁層１２０を覆うように、窒化シリコン膜や酸化シリコン等の一般的な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。
そして、図２（ｃ）に示すマスクを用いて絶縁膜をエッチングして、画素間に絶縁部材１２１を形成する。
【００２４】
次に、図２（ｆ）に示す工程では、層間絶縁層１２０及び絶縁部材１２１を覆うように、スパッタリング法によりＩＴＯからなる非晶質な透明導電性酸化物膜を成膜する。そして、図２（ｅ）に示すマスクを用いて透明導電性酸化物膜をウエットエッチングし、アニール処理により多結晶化して、変換素子の第１電極１２２を形成する。この際、層間絶縁層１２０は、複数の絶縁部材１２１と複数の第１電極１２２によって、表面が覆われることとなる。また、この多結晶化によって、第１電極１２２の内部応力が増加するが、第１電極１２２の大部分が層間絶縁層１２０に接して形成される為、密着性が保たれ、第１電極１２２の剥離の問題は生じない。なお、ここでは透明導電性酸化物として、ＩＴＯを用いたが、その他、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＡＴＯ、ＡＺＯや、ＣｄＩｎ２Ｏ４、ＭｇＩｎ２Ｏ４、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＩｎＧａＺｎＯ４も好適に用いられる。また、ＣｕＡｌＯ２等のＣｕを含むデラフォサイト型などの非晶質状態をとり得る透明導電性酸化物も好適に用いられる。
【００２５】
次に、図２（ｈ）に示す工程では、絶縁層１２１及び第１電極１２２を覆うように、第１導電型の不純物半導体膜１２３’としてリン等の５価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。次いで、非晶質シリコン膜からなる半導体膜１２４’と、第２導電型の不純物半導体膜１２５’としてボロン等の３価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜と、をプラズマＣＶＤ法によりこの順に成膜する。不純物半導体膜１２３’の成膜に際して、層間絶縁層１２０が絶縁部材１２１と第１主電極１２２によって覆われていない場合、層間絶縁層１２０がプラズマに晒されてしまう。有機材料からなる層間絶縁膜１２０がこのプラズマに晒されると、有機材料が飛散して不純物半導体膜１２３’に混入する場合がある。そこで、本実施形態では、層間絶縁層１２０を絶縁部材１２１と第１主電極１２２とで覆い、第１導電型の不純物半導体層１２３となる不純物半導体膜１２３’の成膜時に層間絶縁層１２０の表面が露出しない構造としている。それにより、有機材料が飛散して第１導電型の不純物半導体膜へ混入することを防止することができる。次に、不純物半導体膜１２５’を覆うように、スパッタリング法により電極配線１４となるＡｌ等の導電膜を成膜する。そして、図２（ｇ）に示すマスクを用いて導電膜をウエットエッチングして、電極配線１４を形成する。
【００２６】
次に、図２（ｊ）に示す工程では、不純物半導体膜１２５’及び電極配線１４を覆うように、スパッタリング法により透明導電性酸化物膜を成膜する。次に、図２（ｉ）に示すマスクを用いて透明導電性酸化物膜をウエットエッチングして、変換素子１２の第２電極１２６を形成する。そして、同じ図２（ｉ）に示すマスクを用いて不純物半導体膜１２５’と半導体膜１２４’と不純物半導体膜１２３’とをドライエッチングにより一部を除去することにより、１画素ごとに変換素子１２を素子分離する。素子分離された変換素子１２には、不純物半導体層１２５、半導体層１２４、不純物半導体層１２３が形成される。
このドライエッチングによる画素分離は、絶縁部材１２１の上で行われる。その為、絶縁部材１２１がエッチングストッパー層として機能し、ドライエッチングのスピーシーズに層間絶縁層１２０が晒されることなく、有機材料による各層への汚染を防止することが可能となる。また、第１電極１２２は不純物半導体層１２３によって覆われた形状となる。
そのため、第１電極１２２と半導体層１２４と直接接合するショットキー接合を持たない構成となる。なお、本実施形態では、第２電極１２６の材料として透明導電性酸化物を用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、導電膜であればよい。例えば、変換素子として放射線を直接電荷に変換する素子を用いる場合には、Ａｌ等の放射線を透過しやすい導電膜を用いることができる。
【００２７】
そして、変換素子１２及び絶縁部材１２１を覆うように、パッシベーション層１５５を形成し、図１（ｂ）に示す構成が得られる。このパッシベーション層１５５の形成時においても、層間絶縁層１２０が露出しない構造となっているので、有機材料による各層への汚染することを防止することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、図２（ｊ）に示す工程で、ドライエッチングにより、１画素ごとに変換素子１２の素子分離を行っているが、電極配線１４がエッチングのマスクとなってしまう。そのため、図１（ｄ）で示すように、電極配線１４の正射影が位置する不純物半導体膜１２５’と半導体膜１２４’と不純物半導体膜１２３’は除去されずに残存する。したがって、電極配線１４の正射影が位置する領域の不純物半導体層１２３が隣接する画素の第１電極１２２間でつながった構造となる。このような構造でも不純物半導体層１２３の抵抗が絶縁体とみなせるほど十分高い場合には、不純物半導体層１２３は電気的に１画素ごとに分離されることとなり、問題なく動作させることが可能である。十分高い不純物半導体層１２３を得るためには、膜厚やドープ量を適正化する必要がある。
【００２９】
次に、図３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３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。変換素子の第２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の第２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の第２電極１２６にバイアス電位Ｖｓを供給する。
【００３０】
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の第１電極１２２にはＴＦＴ１３を介して基準電位Ｖｒｅｆを与え、第２電極１２５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ＴＦＴ１３が導通状態となることで、信号配線１６に出力され、読出回路４によりデジタルデータとして外部に読み出される。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて本発明の第１の実施形態に係る検出装置の一画素の構成について説明する。図４（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’での断面図であり、図４（ｂ）は画素端部（画素間）の拡大図であり、図４（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’での断面図である。また、第１の実施形態で説明したものと同じものは同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。
【００３２】
第１の実施形態では、図１（ｄ）のように、電極配線１４の正射影が位置する領域の不純物半導体層１２３が隣接する画素の第１電極１２２間でつながった構造となっていた。
一方、本実施形態では、不純物半導体膜１２３’を成膜後に、不純物半導体層１２３の形成を行っている。このため、図４（ｃ）のように、画素間で不純物半導体層１２３が分離された画素を得ることができる。
【００３３】
次に、図５を用いて、本発明の第２の実施形態における検出装置の製造方法を説明する。なお、図５の（ａ），（ｃ），（ｅ）は、それぞれ各工程で使用されるフォトマスクのマスクパターンの平面模式図である。また、図５の（ｂ），（ｄ），（ｆ）は、それぞれ図１（ａ）のＡ−Ａ’に対応する位置の各工程における断面模式図である。なお、第１の実施形態で説明したものと同じ工程については、詳細な説明は割愛する。特に、第１電極１２２を形成する工程までは、図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明したものと同様であるため、それ以降の工程について説明する。
【００３４】
まず、図５（ｂ）に示す工程では、絶縁層１２１及び第１電極１２２を覆うように、第１導電型の不純物半導体膜１２３’としてリン等の５価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。不純物半導体膜１２３’の成膜に際して、層間絶縁層１２０が絶縁層１２１と第１主電極１２２によって覆われていない場合、層間絶縁層１２０がプラズマに晒されてしまう。有機材料からなる層間絶縁膜１２０がこのプラズマに晒されると、有機材料が飛散して不純物半導体膜１２３’に混入する場合がある。そこで、本実施形態では、層間絶縁層１２０を絶縁層１２１と第１主電極１２２とで覆い、第１導電型の不純物半導体層１２３となる不純物半導体膜１２３’の成膜時に層間絶縁層１２０の表面が露出しない構造としている。それにより、有機材料が飛散して第１導電型の不純物半導体膜へ混入することを防止することができる。そして、図５（ａ）に示すマスクを用いて不純物半導体膜をドライエッチングして、不純物半導体層１２３を形成する。このドライエッチングによる画素分離は、絶縁層１２１の上で行われる。その為、絶縁層１２１がエッチングストッパー層として機能し、ドライエッチングのスピーシーズに層間絶縁層１２０が晒されることなく、有機材料による不純物半導体層１２３への汚染を防止することが可能となる。また、第１電極１２２は不純物半導体層１２３によって覆われた形状とする。
【００３５】
次に、図５（ｄ）に示す工程では、絶縁層１２１及び、不純物半導体層１２３を覆うように、非晶質シリコン膜からなる半導体膜１２４’と、第２導電型の不純物半導体膜１２５’としてボロン等の３価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜と、をプラズマＣＶＤ法によりこの順に成膜する。次に、不純物半導体膜１２５’を覆うように、スパッタリング法により電極配線１４となるＡｌ等の導電膜を成膜する。そして、図５（ｃ）に示すマスクを用いて導電膜をウエットエッチングして、電極配線１４を形成する。
【００３６】
次に、図５（ｆ）に示す工程では、不純物半導体膜１２５’及び共通電極配線１４を覆うように、スパッタリング法により透明導電性酸化物膜を成膜する。次に、図５（ｅ）に示すマスクを用いて透明導電性酸化物膜をウエットエッチングして、変換素子１２の第２電極１２６を形成する。そして、同じ図５（ｅ）に示すマスクを用いて不純物半導体膜１２５’と半導体膜１２４’とをドライエッチングにより除去することにより、１画素ごとに変換素子１２を素子分離する。素子分離された変換素子１２には、不純物半導体層１２５、半導体層１２４、不純物半導体層１２３が形成される。このドライエッチングによる画素分離は、絶縁層１２１の上で行われる。その為、絶縁層１２１がエッチングストッパー層として機能し、ドライエッチングのスピーシーズに層間絶縁層１２０が晒されることなく、有機材料による各層への汚染を防止することが可能となる。また、第１電極１２２は不純物半導体層１２３によって覆われた形状となっているため、第１電極１２２と半導体層１２４と直接接合するショットキー接合を持たない構成となる。なお、本実施形態では、第２電極１２６の材料として透明導電性酸化物を用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、導電膜であればよい。例えば、変換素子として放射線を直接電荷に変換する素子を用いる場合には、Ａｌ等の放射線を透過しやすい導電膜を用いることができる。
【００３７】
そして、変換素子１２及び絶縁層１２１を覆うように、パッシベーション層１５５を形成し、図４（ａ）、及び図４（ｃ）に示す構成が得られる。このパッシベーション層１５５の形成時においても、層間絶縁層１２０が露出しない構造となっているので、有機材料による各層への汚染することを防止することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、図５（ｂ）に示す工程で、図５（ａ）に示すマスクを用いて、個別化された不純物半導体層１２３の形成を行ったが、図５（ａ）の代わりに図５（ｇ）に示すマスクを用いて、不純物半導体膜１２３’の除去を行ってもよい。図５（ｇ）に示す部分の不純物半導体膜１２３’をあらかじめ除去して、図５（ｆ）に示す工程で、図５（ｅ）に示すマスクを用いて、不純物半導体膜１２５’と、半導体膜１２４’と、不純物半導体膜１２３’とをドライエッチングにより除去する。このことにより、不純物半導体層１２３が１画素ごとに分離された変換素子１２を得ることができる。また、図５（ｇ）のようなマスク用いることで、図５（ｆ）に示す工程でのドライエッチングのみでほぼ第１の不純物半導体層１２３の面積が決まる。そのため、不純物半導体膜１２３’のドライエッチング工程と半導体膜１２４’のドライエッチング工程との重ね合わせを考慮する必要のある図５（ａ）のマスクを使用するよりも、不純物半導体膜１２３’の面積を大きくすることが可能となる。
【００３９】
（第３の実施形態）
次に、図６（ａ）〜図６（ｃ）を用いて本発明の第３の実施形態に係る検出装置の一画素の構成について説明する。図６（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’での断面図であり、図６（ｂ）は画素端部（画素間）の拡大図であり、図６（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’での断面図である。また、先の実施形態で説明したものと同じものは同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。
【００４０】
第１の実施形態では、第１電極１２２の端が絶縁部材１２１の上に配置されているのに対し、本実施形態では、第１電極１２２の端が層間絶縁層１２０と絶縁部材１２１との間に配置されている。この構成により、透明導電性酸化物からなる第１電極１２２の全体が層間絶縁層１２０の上部のみに配置されることとなり、実施形態１に比べて層間絶縁層１２０と第１電極１２２の密着性をより高くできる。
【００４１】
次に、図７を用いて、本発明の第３の実施形態における検出装置の製造方法を説明する。特に層間絶縁層コンタクトホール形成からの工程については、マスクパターンとプロセス中の断面図を用いて詳細に説明する。なお、図７の（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ），（ｉ）は、それぞれ各工程で使用されるフォトマスクのマスクパターンの平面模式図である。また、図７の（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ），（ｊ）は、それぞれ図１（ａ）のＡ−Ａ’に対応する位置の各工程における断面模式図である。なお、先の実施形態で説明したものと同じ工程については、詳細な説明は割愛する。
【００４２】
まず、図７（ｂ）に示す工程では、ＴＦＴ１３及び保護層１３７を覆うように、感光性を有する有機材料であるアクリル樹脂を層間絶縁膜として成膜する。そして、図７（ａ）に示すマスクを用いて、コンタクトホールを有する層間絶縁層１２０を形成する。
【００４３】
次に、図７（ｄ）に示す工程では、層間絶縁層１２０を覆うように、スパッタリング法によりＩＴＯからなる非晶質な透明導電性酸化物膜を成膜する。そして、図７（ｃ）に示すマスクを用いて、透明導電性酸化物膜をウエットエッチングし、アニール処理により多結晶化して、変換素子の第１電極１２２を形成する。この多結晶化によって、第１電極１２２の内部応力が増加するが、第１電極１２２の全体が層間絶縁層１２０に接して形成される為、密着性が保たれ、第１電極１２２の剥離の問題は生じない。
【００４４】
次に、図７（ｆ）に示す工程では、層間絶縁層１２０及び第１電極１２２を覆うように、窒化シリコン膜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。そして、図７（ｅ）に示すマスクを用いて絶縁膜をエッチングして、画素間に絶縁部材１２１を形成する。この際、層間絶縁層１２０は、絶縁部材１２１と第１電極１２２によって、表面が覆われることとなる。
【００４５】
次に、図７（ｈ）に示す工程では、絶縁部材１２１及び第１電極１２２を覆うように、第１導電型の不純物半導体膜１２３’としてリン等の５価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。次いで、非晶質シリコン膜からなる半導体膜１２４’と、第２導電型の不純物半導体膜１２５’としてボロン等の３価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜と、をプラズマＣＶＤ法によりこの順に成膜する。本実施形態では、層間絶縁層１２０を絶縁部材１２１と第１主電極１２２とで覆い、第１導電型の不純物半導体層１２３となる不純物半導体膜１２３’の成膜時に層間絶縁層１２０の表面が露出しない構造としている。それにより、有機材料が飛散して第１導電型の不純物半導体膜へ混入することを防止することができる。次に、不純物半導体膜１２５’を覆うように、スパッタリング法により電極配線１４となるＡｌ等の導電膜を成膜する。そして、図７（ｇ）に示すマスクを用いて導電膜をウエットエッチングして、電極配線１４を形成する。
【００４６】
次に、図７（ｊ）に示す工程では、不純物半導体膜１２５’及び電極配線１４を覆うように、スパッタリング法により透明導電性酸化物膜を成膜する。次に、図７（ｉ）に示すマスクを用いて透明導電性酸化物をウエットエッチングにより除去して、第２電極１２６を形成する。そして、同じ図７（ｉ）に示すマスクを用いて、不純物半導体膜１２５’と半導体膜１２４’と不純物半導体膜１２３’とをドライエッチングにより一部を除去することにより、１画素ごとに変換素子１２を素子分離する。素子分離された変換素子１２には、不純物半導体層１２５、半導体層１２４、不純物半導体層１２３が形成される。このドライエッチングによる画素分離は、絶縁部材１２１の上で行われる。その為、絶縁部材１２１がエッチングストッパー層として機能し、ドライエッチングのスピーシーズに層間絶縁層１２０が晒されることなく、有機材料による各層への汚染を防止することが可能となる。
【００４７】
そして、変換素子１２及び絶縁部材１２１を覆うように、パッシベーション層１５５を形成し、図６（ａ）に示す構成が得られる。このパッシベーション層１５５の形成時においても、層間絶縁層１２０が露出しない構造となっているので、有機材料による各層への汚染することを防止することができる。
【００４８】
なお、本実施形態においても、電極配線１４の正射影が位置する領域の不純物半導体層１２３が隣接する画素の第１電極１２２間でつながった構造となる。このような構造でも、不純物半導体層１２３の抵抗が絶縁体とみなせるほど高い場合には、不純物半導体層１２３は電気的に１画素ごとに分離されることとなり、問題なく動作させることが可能である。
【００４９】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る検出装置の一画素の構成について説明する。図８（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’での断面図であり、図８（ｂ）は画素端部（画素間）の拡大図であり、図８（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’での断面図である。なお、第３の実施形態で説明したものと同じものは同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。
【００５０】
第３の実施形態では、図６（ｃ）のように、電極配線１４の正射影が位置する領域の不純物半導体層１２３が隣接する画素の第１電極１２２間でつながった構造となっていた。
一方、本実施形態では、第２の実施形態と同様に、不純物半導体膜１２３’を成膜後に、不純物半導体層１２３の形成を行っている。そのため、図８（ｃ）のように、画素間で不純物半導体層１２３が分離された画素を得ることができる。
【００５１】
なお、本実施形態の製造方法は、絶縁部材１２１を形成するまでの工程は、第３の実施形態で説明した図７（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示す工程と同様であり、不純物半導体層１２３を形成する工程からは、第２の実施形態で説明した工程と同様である。そのため、本実施形態における製造方法の詳細な説明は割愛する。
【００５２】
（第５の実施形態）
次に、図９（ａ）〜（ｃ）を用いて本発明の第３の実施形態に係る検出装置の一画素の構成について説明する。図９（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’での断面図であり、図９（ｂ）は画素端部（画素間）の拡大図である。また、図９（ｃ）は画素端部（画素間）の他の例を示す拡大図である。なお、先の実施形態で説明したものと同じものは同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。
【００５３】
第１の実施形態では、半導体層１２４、不純物半導体層１２５、及び第２電極１２６が画素毎に分離されている。それに対し、本実施形態では、図９（ａ）のように、半導体層１２４ａ、不純物半導体層１２５ａ、及び第２電極１２６ａが画素毎に分離されていない。一方、第１電極１２２及び不純物半導体層１２３は画素毎に分離されているため、変換素子１２は第１電極１２２毎に個別化されることとなる。そのため、本実施形態の構成では、第１の実施形態の構成に比べて開口率を大きくすることが可能となる。ここで、第１電極１２２毎に個別化を更に確実なものとするために、図９（ｃ）に示すように、半導体層１２４ａよりも水素濃度の高い半導体層１６０を、絶縁部材１２１と不純物半導体層１２３とを覆うように５ｎｍ程度の非常に薄い厚さで設けることが好ましい。この半導体層１６０は、半導体層１２４ａや不純物半導体層１２３に比べて比抵抗が高いため、隣接する画素間でのリークを低減することが可能となる。そして、半導体層１６０の膜厚を、トンネル効果が可能な厚さとすることで、不純物半導体層１２３と半導体層１２４ａとの間では電荷の移動が可能となり、変換素子１２はフォトダイオードとして機能できる。また、第２電極１２６ａが画素毎に分離されていないため、開口率を低下させる電極配線１４は設けなくてもよい。ただし、第２電極１２６ａだけでは抵抗が高い場合には、電極配線１４を設ける方がより好ましい。その場合、半導体層１２４ａや第２電極１２６ａを画素毎に分離していないため、電極配線１４の正射影が絶縁部材１２１と重なる位置に配置することができ、開口率を低下させることなく電極配線１４を設けることができる。
【００５４】
次に、図１０を用いて、本発明の第５の実施形態における検出装置の製造方法を説明する。なお、図１０の（ａ），（ｃ）は、それぞれ各工程で使用されるフォトマスクのマスクパターンの平面模式図である。また、図１０の（ｂ），（ｄ）は、それぞれ図１（ａ）のＡ−Ａ’に対応する位置の各工程における断面模式図である。なお、第１の実施形態で説明したものと同じ工程については、詳細な説明は割愛する。特に、第１電極１２２を形成する工程までは、図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明したものと同様であるため、それ以降の工程について説明する。
【００５５】
まず、図１０（ｂ）に示す工程では、絶縁部材１２１及び第１電極１２２を覆うように、第１導電型の不純物半導体膜１２３’としてリン等の５価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。本実施形態では、層間絶縁層１２０を絶縁部材１２１と第１主電極１２２とで覆い、第１導電型の不純物半導体層１２３となる不純物半導体膜１２３’の成膜時に層間絶縁層１２０の表面が露出しない構造としている。それにより、有機材料が飛散して第１導電型の不純物半導体膜へ混入することを防止することができる。そして、図１０（ａ）に示すマスクを用いて、不純物半導体膜１２３’をドライエッチングにより一部を除去することにより、不純物半導体層１２３を形成する。このドライエッチングによる画素分離は、絶縁部材１２１の上で行われる。その為、絶縁部材１２１がエッチングストッパー層として機能し、ドライエッチングのスピーシーズに層間絶縁層１２０が晒されることなく、有機材料による不純物半導体層１２３への汚染を防止することが可能となる。
【００５６】
次に、図１０（ｄ）に示す工程では、絶縁部材１２１及び不純物半導体層１２３を覆うように、半導体層１２４ａとなる非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。
次いで、第２導電型の不純物半導体層１２５ａとなるボロン等の３価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。ここで、図９（ｃ）に示す半導体層１６０を設ける場合には、非晶質シリコン膜の成膜に際して、最初に水素濃度の高くして非晶質シリコン膜を５ｎｍ程度の厚さで成膜し、次いで水素濃度を下げて非晶質シリコン膜を成膜するとよい。次に、不純物半導体層１２５を覆うように、スパッタリング法により電極配線１４となるＡｌ等の導電膜を成膜する。そして、図１０（ｃ）に示すマスクを用いて導電膜をウエットエッチングして、電極配線１４を形成する。
【００５７】
次に、不純物半導体膜１２５’及び電極配線１４を覆うように、スパッタリング法により透明導電性酸化物からなる第２電極１２６ａを成膜する。そして、第２電極１２６ａを覆うように、パッシベーション層１５５を形成し、図９（ａ）に示す構成が得られる。
【００５８】
（第６の実施形態）
次に、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を用いて本発明の第４の実施形態に係る検出装置の一画素の構成について説明する。図１１（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’の断面図であり、図１１（ｂ）は画素端部（画素間）の拡大図である。なお、先の実施形態で説明したものと同じものは同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。
【００５９】
第３の実施形態では、半導体層１２４、不純物半導体層１２５、及び第２電極１２６が画素毎に分離されている。それに対し、本実施形態では、図１１（ａ）のように、半導体層１２４ａ、不純物半導体層１２５ａ、及び第２電極１２６ａが画素毎に分離されていない。一方、第１電極１２２及び不純物半導体層１２３は画素毎に分離されているため、変換素子１２は第１電極１２２毎に個別化されることとなる。そのため、本実施形態の構成では、第２の実施形態の構成に比べて開口率を大きくすることが可能となる。また、第２電極１２６ａが画素毎に分離されていないため、開口率を低下させる電極配線１４は設けなくてもよい。ただし、第２電極１２６ａだけでは抵抗が高い場合には、電極配線１４を設ける方がより好ましい。その場合、半導体層１２４ａや第２電極１２６ａを画素毎に分離していないため、電極配線１４の正射影が絶縁部材１２１と重なる位置に配置することができ、開口率を低下させることなく電極配線１４を設けることができる。
【００６０】
なお、本実施形態の製造方法は、絶縁層１２１を形成するまでの工程は、第３の実施形態で説明した図７（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示す工程と同様であり、不純物半導体層１２３を形成する工程からは、第５の実施形態で説明した工程と同様である。そのため、本実施形態における製造方法の詳細な説明は割愛する。
【００６１】
（第７の実施形態）  次に、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を用いて本発明の第７の実施形態に係る検出装置の１画素の構成について説明する。図１２（ａ）は一画素あたりの平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＣ−Ｃ’での断面図である。なお、先の実施形態で説明したものと同じものは、同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。
【００６２】
先の実施形態では、変換素子１２の第２電極１２６上に電極配線１４が直接接続されている。それに対し、本実施形態では、図１２（ｂ）のように、第２電極１２６上の絶縁層１２７及び、層間絶縁層１２８のコンタクトホールを介して電極配線１４が電気的に接続されている。このような構造とすることで、まず変換素子１２を形成した後に、電極配線１４を形成することが可能となる。第２の実施形態や第４の実施形態では、変換素子１２を形成する際に、第１導電型の不純物半導体層１２３を形成した後、半導体層１２４と第２の不純物半導体膜１２５を形成するという２工程で、変換素子の個別化を行っている。
それに対し、本実施形態では、不純物半導体膜１２３’と半導体膜１２４’と不純物半導体膜１２５’を連続して成膜し、連続してドライエッチングして、変換素子を個別化することが可能となる。不純物半導体膜１２３’と半導体膜１２４’と不純物半導体膜１２５’とを連続して成膜することで、不純物半導体層１２３と半導体層１２４の間及び半導体層１２４と不純物半導体層１２５の間の界面の結晶状態がに良好な変換素子を得ることができる。
【００６３】
次に、図１３を用いて、本発明の第７の実施形態における検出装置の製造方法を説明する。なお、図１３（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ），（ｉ）は、各工程で使用されるフォトマスクのマスクパターンの平面模式図である。また図１３（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ），（ｊ）はそれぞれ図１２（ａ）のＣ−Ｃ’に対応する位置の各工程における断面模式図である。なお、先の実施形態で説明したものと同じ工程については、詳細な説明は割愛する。特に、第１電極１２２を形成する工程までは、図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明したものと同様であるため、それ以降の工程について説明する。
【００６４】
まず図１３（ｂ）に示す工程では、絶縁層１２１及び第１電極１２２を覆うように、第１導電型の不純物半導体膜１２３’としてリン等の５価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により成膜する。次いで、非晶質シリコン膜からなる半導体膜１２４’と、第２導電型の不純物半導体膜１２５’としてボロン等の３価の元素を不純物として混入した非晶質シリコン膜と、をプラズマＣＶＤ法によりこの順に成膜する。本実施形態では、層間絶縁層１２０を絶縁層１２１と第１主電極１２２とで覆い、第１導電型の不純物半導体層１２３となる不純物半導体膜１２３’の成膜時に層間絶縁層１２０の表面が露出しない構造としている。それにより、有機材料が飛散して第１導電型の不純物半導体膜へ混入することを防止することができる。次に、不純物半導体膜１２５’を覆うように、スパッタリング法により透明導電性酸化物を成膜する。次に、図１３（ａ）に示すマスクを用いて透明導電性酸化物をウエットエッチして、第２の電極１２６を形成する。そして、同じ図１３（ａ）に示すマスクを用いて、不純物半導体膜１２５’と半導体膜１２４’と不純物半導体膜１２３’とをドライエッチングにより除去することにより、１画素ごとに変換素子１２を素子分離する。素子分離された変換素子１２には、不純物半導体層１２５、半導体層１２４、不純物半導体層１２３が形成される。
【００６５】
次に、図１３（ｄ）に示す工程では、変換素子１２及び、絶縁層１２１を覆うように、窒化シリコン膜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。この絶縁膜の成膜時においても、層間絶縁層１２０が露出しない構造となっているので、有機材料による各層への汚染することを防止することができる。そして、図１３（ｃ）に示すマスクを用いて、絶縁膜をドライエッチングして、絶縁層１２７を形成する。
【００６６】
次に、図１３（ｆ）に示す工程では、電極１２６及び、絶縁層１２７を覆うように、感光性を有する有機材料であるアクリル樹脂を層間絶縁層として成膜する。そして、図１３（ｅ）に示すマスクを用いてコンタクトホールを有する層間絶縁層１２８を形成する。
【００６７】
次に、図１３（ｈ）に示す工程では、スパッタリング法により透明導電性酸化物を成膜する。次に、図１３（ｇ）に示すマスクを用いて透明導電性酸化物をウエットエッチして、導電層１２９を形成する。
【００６８】
次に、図１３（ｊ）に示す工程では、スパッタリング法により電極配線１４となるＡｌ等の導電膜を成膜する。そして、図１３（ｉ）に示すマスクを用いて導電膜をウエットエッチングして、電極配線１４を形成する。この工程により、電極配線１４と変換素子１２の第２電極１２６が導電層１２９によって、電気的に接続される。この際、導電層１２９を透明導電性酸化物によって形成することにより、開口率の低下を抑制ことができる。
【００６９】
そして、電極配線１４、導電層１２９、及び、層間絶縁層１２８を覆うように、パッシベーション層１５５を形成し、図１２（ｂ）に示す構成が得られる。
【００７０】
また、本実施形態では、画素間の構造が第２の実施形態と同様の例を示したが、当然、第４の実施形態と同様の構造でも問題ない。この場合、図１２（ａ）Ｃ−Ｃ’での断面図は、図１２（ｃ）のような構造となる。
【００７１】
また、図１２（ｄ）のように、電極配線１４を画素間に配置することも可能である。この場合、Ａｌ等で形成される電極配線１４が画素間に配置されるため、開口率の低下させることなく電極配線１４設けることができる。また、この電極配線１４がグリッドの機能も果たすため、ＭＴＦを増加させることができる。また、バイアス電位Ｖｓを図面内の上下方向のみからではなく左右からも供給することが可能となるため、バイアス電位供給遅延による画像ムラ等の発生を防止することが可能となる。
【００７２】
（応用実施形態）
次に、図１４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。
【００７３】
放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線検出装置６０４０に含まれる変換部３の各変換素子１２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。
【００７４】
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】
【００７５】
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  絶縁部材
１２２  第１電極
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  第２電極
１５５  保護層
【図１】
2015156493.tif 000003
【図２】
2015156493.tif 000004
【図３】
2015156493.tif 000005
【図４】
2015156493.tif 000006
【図５】
2015156493.tif 000007
【図６】
2015156493.tif 000008
【図７】
2015156493.tif 000009
【図８】
2015156493.tif 000010
【図９】
2015156493.tif 000011
【図１０】
2015156493.tif 000012
【図１１】
2015156493.tif 000013
【図１２】
2015156493.tif 000014
【図１３】
2015156493.tif 000015
【図１４】
2015156493.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月6日(2015.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を基板の上に有し、前記画素が、前記基板の上に配置されたスイッチ素子と、前記画素毎に分離され前記スイッチ素子と接合された電極の上に設けられた不純物半導体層と前記不純物半導体層の上に設けられた半導体層を含む変換素子と、を有し、前記不純物半導体層の不純物濃度は前記半導体層の不純物濃度よりも高く、前記スイッチ素子を覆うように前記基板と複数の前記電極との間に設けられた有機材料からなる層間絶縁層を有する検出装置の製造方法であって、
前記層間絶縁層に接する複数の前記電極と、複数の前記電極のうち隣接する２つの電極の間において前記層間絶縁層を覆うように配置された無機材料からなる絶縁部材と、を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記絶縁部材と複数の前記電極とを覆う、前記不純物半導体層となる不純物半導体膜を成膜する第２の工程と、
を有する検出装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程は、前記層間絶縁層を覆うように無機材料からなる絶縁膜を成膜し、前記絶縁膜の一部を除去して、前記絶縁部材を形成する工程と、前記層間絶縁層及び前記絶縁部材を覆うように導電性膜を成膜し、前記導電性膜の一部を除去して、前記電極を形成する工程と、を有する請求項１に記載の検出装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程は、前記層間絶縁層を覆うように導電性膜を成膜し、前記導電性膜の一部を除去して、前記電極を形成する工程と、前記層間絶縁層及び前記電極を覆うように無機材料からなる絶縁膜を成膜し、前記絶縁膜の一部を除去して、前記絶縁部材を形成する工程と、を有する請求項１に記載の検出装置の製造方法。
【請求項４】
前記導電性膜は、透明導電性酸化物膜であることを特徴とする請求項２または３に記載の検出装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２の工程の後に、前記絶縁部材の上において前記不純物半導体膜の一部を除去して、不純物半導体層を形成する第３の工程を更に有する請求項１から４のいずれか１項に記載の検出装置の製造方法。
【請求項６】
前記第３の工程の後に、前記不純物半導体膜を覆うように半導体膜を成膜する第４の工程を更に有する請求項５に記載の検出装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２の工程の後に、前記不純物半導体層を覆うように半導体膜を成膜する第５の工程を更に有する請求項１から４のいずれか１項に記載の検出装置の製造方法。
【請求項８】
前記第５の工程の後に、前記絶縁部材の上で前記不純物半導体膜と前記半導体膜とを除去して、前記不純物半導体膜から前記不純物半導体層を、前記半導体膜から前記変換素子の半導体層を、それぞれ形成する第６の工程を更に有する請求項７に記載の検出装置の製造方法。
【請求項９】
前記第４の工程は、前記半導体膜を成膜する前に前記半導体膜よりも水素濃度の高い半導体膜を成膜する工程を更に有する請求項６に記載の検出装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第４の工程の後に、前記半導体膜を覆うように前記不純物半導体膜とは異なる導電型の不純物半導体膜を成膜する工程と、前記異なる導電型の不純物半導体膜を覆うように前記電極とは異なる前記変換素子の他の電極となる導電膜を成膜する工程と、前記導電膜と接合する電極配線の正射影が前記絶縁部材と重なるように前記電極配線を形成する工程と、を更に有する請求項６に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記変換素子は、放射線叉は放射線を光に変換するシンチレータが変換した光を電荷に変換することを特徴とする請求項１から１０に記載の検出装置の製造方法。
【請求項１２】
複数の画素を基板の上に有し、前記画素が、前記基板の上に配置されたスイッチ素子と、前記画素毎に分離され前記スイッチ素子と接合された電極の上に設けられた不純物半導体層と前記不純物半導体層の上に設けられた半導体層を含む変換素子と、を有し、前記不純物半導体層の不純物濃度は前記半導体層の不純物濃度よりも高く、複数の前記スイッチ素子を覆うように複数の前記スイッチ素子と複数の前記電極との間に設けられた有機材料からなる層間絶縁層を有する検出装置であって、
前記層間絶縁層に接して前記層間絶縁層の上に配置された複数の前記電極のうち隣接する２つの電極の間において前記層間絶縁層を覆うように前記層間絶縁層の上に配置された無機材料からなる絶縁部材を有し、
前記不純物半導体層の端部が、前記絶縁部材の上に重なるように配置されていることを特徴とする検出装置。
【請求項１３】
前記変換素子は、放射線又は放射線を光に変換するシンチレータが変換した光を電荷に変換することを特徴とする請求項１２に記載の検出装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３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、
を具備する検出システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の検出装置の製造方法は、複数の画素を基板の上に有し、前記画素が、前記基板の上に配置されたスイッチ素子と、前記画素毎に分離され前記スイッチ素子と接合された電極の上に設けられた不純物半導体層と前記不純物半導体層の上に設けられた半導体層を含む変換素子と、を有し、前記不純物半導体層の不純物濃度は前記半導体層の不純物濃度よりも高く、前記スイッチ素子を覆うように前記基板と複数の前記電極との間に設けられた有機材料からなる層間絶縁層を有する検出装置の製造方法であって、前記層間絶縁層に接する複数の前記電極と、複数の前記電極のうち隣接する２つの電極の間において前記層間絶縁層を覆うように配置された無機材料からなる絶縁部材と、を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記絶縁部材と複数の前記電極とを覆う、前記不純物半導体層となる不純物半導体膜を成膜する第２の工程と、を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明の検出装置は、複数の画素を基板の上に有し、前記画素が、前記基板の上に配置されたスイッチ素子と、前記画素毎に分離され前記スイッチ素子と接合された電極の上に設けられた不純物半導体層と前記不純物半導体層の上に設けられた半導体層を含む変換素子と、を有し、前記不純物半導体層の不純物濃度は前記半導体層の不純物濃度よりも高く、複数の前記スイッチ素子を覆うように複数の前記スイッチ素子と複数の前記電極との間に設けられた有機材料からなる層間絶縁層を有する検出装置であって、前記層間絶縁層に接して前記層間絶縁層の上に配置された複数の前記電極のうち隣接する２つの電極の間において前記層間絶縁層を覆うように前記層間絶縁層の上に配置された無機材料からなる絶縁部材を有し、前記不純物半導体層の端部が、前記絶縁部材の上に重なるように配置されたものである。