(57)【要約】【課題】応答特性を改善し、動画像を得るのに適した固体撮像装置、及び放射線撮像装置を提供する。【解決手段】光を電気信号に変換するフォトセンサーと、前記フォトセンサーから出力される電気信号を読み出すための手段とを２次元状に配置してなる固体撮像装置において、前記フォトセンサーは、基板６００上に形成され、第１の電極層６０９、第１の半導体層６１０、障壁層として働く第２の半導体層６１８、光電変換層である第３の半導体層６１１、第４の半導体層６１２、及び第２の電極層６１３から構成される。光電効果によって発生したキャリアは移動度が高く、準位にトラップされ熱的に励起されたキャリアの移動度は遅いため、遅い移動度のキャリアは障壁を越えられず、速い移動度のキャリアだけ障壁を通過することができる。【選択図】　　　図２
2004063660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気信号に変換するフォトセンサーと、前記フォトセンサーから出力される電気信号を読み出すための手段とを２次元状に配置してなる固体撮像装置において、前記フォトセンサーは、第１の電極層、第１の半導体層、障壁層として働く第２の半導体層、光電変換層である第３の半導体層、第４の半導体層、及び第２の電極層から構成されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第２の半導体層は、正の導電性の半導体層であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第２の半導体層のバンドギャップは、光電変換層である第３の半導体層のバンドギャップより大きく、かつ光電効果によって電荷を発生することができる層であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記フォトセンサーから出力される電気信号を読み出すための手段は、薄膜トランジスタであり、１つの画素に、前記フォトセンサーと前記薄膜トランジスタとを有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記フォトセンサーの各層は、絶縁性の基板上に形成され、前記第１の電極層は、クロム、もしくはアルミニウムの合金、又はアルミニウムの合金とモリブデンの積層した膜から成り、前記第１の半導体層は、負の導電性をもつＮ＋型アモルファスシリコン層であり、前記障壁層として働く第２の半導体層は、正の導電性をもつＰ型アモルファスシリコン層であり、前記光電変換層である第３の半導体層は、水素化アモルファスシリコン層であり、前記第４の半導体層は、正の導電性をもつＰ＋型アモルファスシリコン層であり、前記第２の電極層は、透明電極材料、又はアルミニウムやアルミニウムの合金から成ることを特徴とする請求項１又は４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記薄膜トランジスタは、絶縁性の基板上に形成され、クロム、もしくはアルミニウムの合金、又はアルミニウムの合金とモリブデンの積層した膜から成る第１の電極層と、アモルファスシリコン窒化膜から成る絶縁層と、水素化アモルファスシリコン層から成るチャネル層と、チャネル層と電極層とをオーミックコンタクトをとるための負の導電性をもつＮ＋型アモルファスシリコン層と、アルミニウム、又はアルミニウムとモリブデンの積層した膜から成る第２の電極層とから構成されることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
放射線を光に変換する波長変換体を有し、請求項１記載の固体撮像装置を用いることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項８】
前記波長変換体は、ヨウ化セシウムを主な材料とした蛍光板であることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記波長変換体は、ＧＯＳ蛍光板であることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
放射線動画像を撮影するための電気回路と、駆動手段とを有することを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトセンサーを有する固体撮像装置、及び放射線を用いて診断用の動画像を得るのに適した放射線撮像装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書では、α線、β線、γ線、Ｘ線等も放射線の範疇に含むものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
胃、腸等の消火器系や心臓の診断用Ｘ線画像の撮影は、イメージ・インテンシファイヤー（Ｉ．Ｉ）を用いられている。これら常に動いている臓器の静止画撮影では、医師の欲しい画像が得られないことが多く、動画による診断又は動画を見ながら、静止画の撮影タイミングを見極める等、動画像の必要性が求められるところである。
【０００４】
図７は、Ｉ．Ｉの構造を示す図であり、Ｉ．Ｉは、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）をガラス面に蒸着した蛍光面１０１、この蛍光面に接するように配置された陰極板１０２、さらに陰極板１０２から発生した電子を集束加速する電子レンズ１０３、及び電子レンズ１０３で集束された電子像を可視画像へ変換、表示するためのアルミ膜上に蛍光体を蒸着した出力面１０４から成る。
【０００５】
人体１０９を透過したＸ線１１０は、まず、ＣｓＩの蛍光面１０１でＸ線像へ変換される。ＣｓＩが発する像は対向する陰極板１０２で電子像へ変換される。電子像は電子レンズ１０３によって集束、加速され、出力面１０４へ照射され、出力面１０４で可視画像となる。出力面１０４で映し出された画像は、ＴＶカメラ１０５、又はＣＣＤカメラで観察することでモニター１０７に表示することができる。
【０００６】
しかしながら、Ｉ．Ｉは、原理上以下の問題を抱えている。
【０００７】
一つは、電子レンズ１０３を採用しているため画像に歪みが生じる。二つ目に電子レンズ１０３や、陰極板１０２のサイズの制限から大きな視野が得られない、装置が大型で狭いＸ線室では取り回しが難しいといった問題がある。
【０００８】
近年、半導体技術の進歩により平面検出器（フラットパネルディテクター：ＦＰＤ）を用いた、固体撮像装置としてのＸ線撮像装置が実用化している。
【０００９】
ＦＰＤを用いたＸ線撮像装置の利点は、フィルムより優れた感度や画質、画像のディジタル化による画像管理の簡便さ、画像処理による新たな診断方法の確立等のほかに、静止画のみならず、動画像も撮影できることである。
【００１０】
さらに、ＦＰＤを用いたＸ線動画像は、Ｉ．Ｉにくらべ画像の歪みが無い、大角サイズのフィルムと同じ視野が得られる、Ｉ．Ｉのような高電圧が不要、ＦＰＤ自身が薄く取り回しが容易なことが特徴である。
【００１１】
よって、ＦＰＤを用いた動画撮影装置を用いることでＩ．Ｉの抱える画質の歪み等の問題を解決できること、静止画と動画を１台の装置で撮影できることによるＸ線画像診断の効率化ならびに患者に対する負荷の軽減が実現できることから、ＦＰＤによる動画撮影が注目されている。
【００１２】
図８は、ＦＰＤの構造を示す図であり、ＦＰＤ２１２は、蛍光体２０１で人体を透過したＸ線を可視光２０２に変換しその画像を、ガラス基板上にアモルファスシリコンプロセスを用いて作られるセンサー基板２０３によって等倍で読み取る。センサー基板２０３はフォトセンサーとフォトセンサーからの信号の出力をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチング素子から成る画素が２次元状に配置されたものであり、読み取られたＸ線画像は、電気信号としてセンサー基板２０３から出力される。
【００１３】
さらに、出力された電気信号は、信号増幅回路２０４で増幅された後、中継基板２２３を介して、制御基板２２４へ送られ、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）２０６でディジタル信号へ変換される。中継基板２２３は、制御基板２２４から出力される制御信号を信号増幅器に伝達するほか、センサー基板２０３、垂直駆動回路２０５、信号増幅回路２０４で必要な電源を作ることができる。
【００１４】
ディジタル信号へ変換された画像データは画像処理装置２０９によって動画像に処理されモニター２１８へ表示される。Ｘ線動画像撮影装置は、コントロールＰＣ２１１によってすべてが制御され、Ｘ線源２１９との同期や画像の保存、画像の印刷、病院内ネットワークとの接続等もこのコントロールＰＣ２１１で行うことができる。
【００１５】
図９は、ＦＰＤの１画素の断面図である。１画素は、ＰＩＮ型フォトセンサーとスイッチング素子としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）から成る。
【００１６】
画素は、ガラス基板３００上に形成され、ＴＦＴ部は、クロム、もしくはアルミニウムの合金、又はアルミニウムの合金とモリブデンの積層した膜から成るゲート電極層３０１、アモルファス窒化シリコン膜で形成される絶縁層３０２、アモルファスシリコンによって形成されるチャネル層３０３、チャネル層と金属の電極層とをオーミックコンタクトをとるためのＮ＋型アモルファスシリコン層３０４、アルミニウム、又はアルミニウムとモリブデンの積層した膜から成るソース電極層３０５、及びドレイン電極層３０６、ＴＦＴを保護するための保護層３０８から構成される。
【００１７】
フォトセンサー部は、ＰＩＮ型アモルファスシリコンフォトセンサーであり、クロム、もしくはアルミニウムの合金、又はアルミニウムの合金とモリブデンの積層した膜から成るカソード電極層３０９、ＰＩＮ型フォトセンサーのＮ＋層となるＮ＋型アモルファスシリコン層３１０、水素化アモルファスシリコンによって形成される光電変換層（Ｉ層）３１１、ＰＩＮ型フォトセンサーのＰ＋層となるＰ＋型アモルファスシリコン層３１２、ＰＩＮ型フォトセンサーに電圧を供給するための、ＩＴＯ等の透明電極材料、又はアルミニウムやアルミニウムの合金等の金属で形成されるセンサーバイアス線３１３から構成される。
【００１８】
さらに、フォトセンサーとＴＦＴを湿度や異物から保護するための保護層３１４、放射線を可視光に変換する蛍光体３１６、蛍光体３１６を接着するための接着層３１５、及び蛍光体３１６を湿度から保護するための蛍光体保護層３１７が有る。
【００１９】
ＦＰＤにアモルファスシリコンプロセスが用いられる理由は、大面積を均一に成膜でき、ディテクターの特性を均一にできるためである。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したアモルファスシリコンを用いたＦＰＤでは、ＰＩＮ型アモルファスシリコンダイオードの光応答特性が悪いため、フレームレートが高くできない問題がある。
【００２１】
すなわち、前フレームで強い光が照射された画素が次フレームの読み出しまでにほとんど光があたらない条件のとき、光応答特性による出力が発生する。この画素特性が、動画像に残像となって現れるため読み出し間隔を長くし残像を抑えなくてはならない。
【００２２】
フォトセンサーの応答速度が遅い原因は、アモルファスシリコンのバンドギャップ内にあるトラップ準位と、トラップ準位がある層内を移動するキャリア伝導に関係している。
【００２３】
図１０は、光電変換層でのキャリア伝導を示している。光電効果で発生した電子４０１は、センサーに印加された電圧によって生じる電界によってドリフトしＮ＋層へと導かれる。しかし、電子が伝導していく層内には局在準位が存在し電子の一部はこの準位にトラップされる。
【００２４】
トラップされた電子４０３は、４０２として示されるように熱的励起によってある確率で放出されるが、局在準位にトラップされてから放出されるまでの時間、すなわち時定数が長いため光電流が光照射後も局在準位から発生した電子に起因するセンサー出力が発生し、このセンサー出力がセンサーの光応答特性となる。
【００２５】
局在準位の電子を放出する時定数は、局在準位の深さや電子の移動度等の物理定数が関与するため光電変換層の膜質や材料で決まる。ゆえに、応答特性を改善する為には局在準位を減らすよう膜質や材料を変更する方法が考えられる。
【００２６】
アモルファスシリコンにおいてトラップ準位が多量に存在するのは、非晶質であるためであり、準位を減らすためには膜の結晶性を上げた、ポリシリコンや結晶のシリコンを用いるのが良い。しかし、一方で、アモルファスシリコンがフォトセンサー材料として好適な理由は、多くの局在準位があることによってフォトセンサーに適した比抵抗が得られるためである。よって、膜質を変えて局在準位を減らすことはフォトセンサーの特性を悪くする方向に働くため現実的でない。
【００２７】
また、材料に関してもアモルファスシリコンと同等の均質性と、光感度、比抵抗を持ちながら、局在準位の少ない材料は現在見つかっておらず、材料の変更による光応答の改善は難しい。
【００２８】
しかしながら、光電効果によって発生したキャリアと、準位にトラップされ熱的に励起されたキャリアでは、伝導のし易さが異なることに着目し、センサーの構造を変えることによって光応答を改善することが考えられる。
【００２９】
つまり、光電効果によって発生したキャリアは移動度が高く、準位にトラップされ熱的に励起された電子の移動度は遅いため、フォトセンサーの電極近傍に適当なエネルギーの障壁を設けると、遅い移動度のキャリアは障壁を越えられず、速い移動度のキャリアだけ障壁を通過することができる。
【００３０】
すなわち、光電効果によって発生したキャリアのみを取り出すことが可能となり応答特性を改善することができる。
【００３１】
本発明は、応答特性を改善し、動画像を得るのに適した固体撮像装置、及び放射線撮像装置を提供することを目的としている。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、光を電気信号に変換するフォトセンサーと、前記フォトセンサーから出力される電気信号を読み出すための手段とを２次元状に配置してなる固体撮像装置において、前記フォトセンサーは、第１の電極層、第１の半導体層、障壁層として働く第２の半導体層、光電変換層である第３の半導体層、第４の半導体層、及び第２の電極層から構成されている。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を示す。
【００３４】
［実施形態１］
図１は、本発明に係る実施形態１の原理を示す図であり、フォトセンサーのバンドダイアグラムを示す。図１において、光電変換層であるＩ層５０２とＮ＋層５０４の間に障壁層５０３としてＰ型アモルファスシリコン層を設けたＰＩＰＮ型フォトセンサーであり、このＰＩＰＮ型センサーにセンサー光強度に応じた電流を出力するようにセンサー両端に電圧を印加した状態を示している。
【００３５】
このＰ型アモルファスシリコン層によって、５０７として示されるように光電効果によって発生した後準位にトラップされ、その後準位から励起した移動度の低い電子５０６は、障壁層５０３を越えることができず結果として、遮蔽することができる。一方、光電効果で発生した移動度の大きい電子５０５は障壁を乗り越えＮ＋層へ到達することができる。
【００３６】
この障壁層の厚みを厚くする、又は、障壁層のエネルギー障壁が高いほど電子の遮断効果は大きくなるため、光電効果によって発生した電子を遮断する確率も高くなり感度の低下につながる。よって、Ｐ型アモルファスシリコン層のアクセプタ量に依存する障壁層の障壁高さ、及び障壁層の厚みは、応答特性の改善効果と感度低下を考慮に入れ最適な膜厚と障壁高さにする。
【００３７】
よって、障壁を越えることのできる、光電効果で発生した電子によって応答特性で画素の応答特性が決まるため、従来のＰＩＮ型フォトセンサーにくらべ光応答特性が大きく改善される。
【００３８】
図２は、本実施形態における１画素の層構成を示す図である。
【００３９】
画素は、ガラス基板６００上に形成され、ＴＦＴ部は、クロム、もしくはアルミニウムの合金、又はアルミニウムの合金とモリブデンの積層した膜から成るゲート電極層６０１、アモルファス窒化シリコン膜で形成される絶縁層６０２、水素化アモルファスシリコンによって形成されるチャネル層６０３、チャネル層と金属電極とをオーミックコンタクトをとるためのＮ＋型アモルファスシリコン層６０４、アルミニウム、又はアルミニウムとモリブデンの積層した膜によって形成されるソース電極層６０５、ドレイン電極層６０６、及びＴＦＴを保護するための保護層６０８から構成される。
【００４０】
フォトセンサー部は、ＰＩＰＮ型アモルファスシリコンフォトセンサーであり、クロム、もしくはアルミニウムの合金、又はアルミニウムの合金とモリブデンの積層した膜から成るカソード電極層６０９、ＰＩＰＮ型フォトセンサーのＮ＋層となるＮ＋型アモルファスシリコン層６１０、Ｐ型アモルファスシリコンによって形成される障壁層６１８、水素化アモルファスシリコンによって形成される光電変換層６１１、ＰＩＰＮ型フォトセンサーのＰ層となるＰ＋型アモルファスシリコン層６１２、フォトセンサーに電圧を供給するための、ＩＴＯ等の透明電極材料、又はアルミニウムやアルミニウムの合金で形成されるセンサーバイアス線６１３から構成される。
【００４１】
さらに、フォトセンサーとＴＦＴを湿度や異物から保護するための保護層６１４、放射線を可視光に変換する蛍光体６１６、蛍光体６１６を接着するための接着層６１５、及び蛍光体６１６を湿度から保護するための蛍光体保護層６１７がある。蛍光体６１６は、ヨウ化セシウムを主な材料とした蛍光板、又はＧＯＳ蛍光板である。
【００４２】
各層の膜厚は、ゲート電極層６０１が２０００Å、絶縁層６０２が２０００Å、チャネル層６０３が１５００Å、Ｎ＋型アモルファスシリコン層６０４が７００Å、ソース電極層６０５、ドレイン電極層６０６、及び信号線６０４が１μｍ、カソード電極層６０９が２０００Å、Ｎ＋型アモルファスシリコン層６１０が７００Å、障壁層６１８が１００Å、光電変換層６１１が６０００Å、Ｐ＋型アモルファスシリコン層６１２が２００Å、センサーバイアス線が１μｍである。
【００４３】
本発明において、各層の厚みは上記に限らず、蛍光体の発光スペクトルや、ＴＦＴの電流‐電圧特性、応答特性から最適な膜厚を用いることとする。
【００４４】
図３は、本実施形態における画素のセンサー基板のプロセスフローを示す図である。
【００４５】
画素は、ガラス基板６００上に、クロム、もしくはアルミニウムの合金、又はアルミニウムの合金とモリブデンの積層した膜をスパッタ法によって堆積した後、ＴＦＴのゲート電極層６０１とＰＩＰＮ型フォトセンサーのカソード電極層６０９にパターニングによって分離する。
【００４６】
その後、ＴＦＴの絶縁層６０２となるアモルファス窒化シリコン膜、チャネル層６０３となるアモルファスシリコン層、Ｎ＋型アモルファスシリコン層６０４を化学気相成長（ＣＶＤ）法、又はプラズマＣＶＤ法によって順次堆積する。各層を堆積後、パターニングしＴＦＴとなる部分を除きエッチングにより除去する。また、Ｎ＋アモルファスシリコン層６０４はソース側とドレイン側に分離する。
【００４７】
さらに、アルミニウム、又はアルミニウムとモリブデンの積層した膜をスパッタ法により堆積し、ソース電極層６０５、ドレイン電極層６０６、及び信号線６０７をパターニングによって形成する。
【００４８】
ＴＦＴを次のプロセスから保護する目的で、アモルファス窒化膜の保護層６１４をＣＶＤ法、又はプラズマＣＶＤ法により堆積し、パターニングでＴＦＴ上部のみを残す。
【００４９】
次にＰＩＰＮ型フォトセンサーを形成する。カソード電極層６０９の上に、Ｎ＋型アモルファスシリコン層６１０、障壁層となるＰ型アモルファスシリコン層６１８、光電変換層となるアモルファスシリコン層６１１、Ｐ＋型アモルファスシリコン層６１２をＣＶＤ法、及びプラズマＣＶＤ法によって順次堆積する。これら堆積した層をパターニングしてセンサー部に形成する。ＩＴＯをスパッタ法によって堆積し、パターニングしセンサーバイアス線６１３を形成する。
【００５０】
ＴＦＴとＰＩＰＮ型フォトセンサーを形成した後、全面に保護層となるアモルファスシリコン窒化膜６１４を堆積し、蛍光体６１６、蛍光体保護層６１７を接着する。
【００５１】
本発明において、ソース電極層６０５、及びドレイン電極層６０６は、アルミニウム、又はアルミニウムとモリブデンの積層した膜に限らずＩＴＯ等の透明電極を用いてもよい。
【００５２】
また、ＴＦＴ及びＰＩＰＮ型センサーの膜圧は、それぞれ、動画撮影に要求される性能を満たすよう最適化された値が用いられる。
【００５３】
図４に、本発明であるＰＩＰＮ型アモルファスフォトセンサー（Ｓ１１〜Ｓ３３）を用いた３×３画素の光電変換装置とそのタイミングチャートを示す。光電変換装置は、各画素のＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のゲートバイアスを制御する垂直駆動回路８０４、画素からの信号を増幅するオペアンプ（Ａｍｐ１〜３）、オペアンプからの信号を一時保持するサンプルホールド回路８０２、サンプルホールド回路８０２から出力される信号をシリアルデータにして出力するマルチプレキサー８０１、各信号線（ｓｉｇ１〜ｓｉｇ３）の電位をリセットするために設けられたリセットスイッチ（ＲＣ１〜ＲＣ３）、及びセンサーバイアス源８０３から成る。
【００５４】
また、光電変換装置には、図４では図示していないが、蛍光体６１６、オペアンプ（Ａｍｐ１〜３）、サンプルホールド回路８０２、マルチプレキサー８０１、垂直駆動回路８０４、及びリセットスイッチ（ＲＣ１〜ＲＣ３）を駆動するために必要な中継基板も含む。また、オペアンプ（Ａｍｐ１〜３）、サンプルホールド回路８０２、マルチプレキサー８０１は、図８における信号増幅回路２０４に相当する。
【００５５】
以下に、１フレームの読み出し方法を説明する。
【００５６】
まず、リセットスイッチ（ＲＣ１〜ＲＣ３）によって信号線（ｓｉｇ１〜ｓｉｇ３）の電位をリセットし、前フレームでの信号線電位の履歴をリセットする。次に垂直駆動回路８０４によってゲート線ｇ１の電位をＴＦＴがオンする電圧にする。ＴＦＴがＯＮすると１行目のラインのＰＩＰＮ型フォトセンサーＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３から信号線（ｓｉｇ１〜ｓｉｇ３）へ電荷が転送される。信号線（ｓｉｇ１〜ｓｉｇ３）へ送られた電荷は、オペアンプ（Ａｍｐ１〜３）で増幅された後、サンプルホールド回路８０２で保持される。ＴＦＴは、フレームレートからくる時間的制約と転送効率から決められた最適な時間ＯＮした後、ＯＦＦされる。
【００５７】
再度、リセットスイッチ（ＲＣ１〜ＲＣ３）によって信号線（ｓｉｇ１〜ｓｉｇ３）の電位をリセットした後、垂直駆動回路８０４によって、ゲート線ｇ２をＯＮし次のラインの画素を読み出す。このとき、マルチプレキサー８０１によってサンプルホールド回路８０２に保持された前ラインの信号が出力される。
【００５８】
この動作を最後のラインまで繰り返すことにより１フレームの読み出しができる。
【００５９】
本発明において、画素数は３×３画素に限らず、ＦＰＤの有効エリアと必要な空間解像力から求められる画素ピッチにより決定される。
【００６０】
［実施形態２］
以下に、本発明に係る実施形態２について説明する。
【００６１】
図５は、本発明に係る実施形態２の原理を示す図であり、フォトセンサーのバンドダイアグラムである。本実施形態ではフォトセンサーの光応答特性を改善するため、光電変換層であるＩ層に用いられるアモルファスシリコンよりもバンドギャップが大きく、光電変換層と同じように光を吸収し光電効果を起こす材料を用いた層、Ｉ’層を障壁層として用いていることが特徴である。
【００６２】
このＩ’層では、光照射時はＩ層と同様光電効果によってキャリアを発生する。このため、Ｉ’層とＩ層の界面でＩ’層とＩ層のバンドギャップの差の１／２の障壁が存在するが、光照射時は、Ｉ’層内の電子密度が増加するため、Ｉ層で発生した電子９０１はＩ’層を容易に通過することができる。
【００６３】
センサーに光が照射されなくなると、Ｉ’層の電子密度が減るため、Ｉ層から移動してくる電子はＩ’層を通過することができない。このため応答を悪くする要因である光電効果によって発生した後局在準位にトラップされた電子９０２が９０３として示されるように励起されても、Ｉ’層を越えることができなくなる。
【００６４】
よって、フォトセンサーの応答特性を改善することができる。
【００６５】
図６は、本実施形態における１画素の層構成を示す図である。
【００６６】
画素は、ガラス基板６００上に形成され、ＴＦＴ部は、クロム、もしくはアルミニウムの合金、又はアルミニウムの合金とモリブデンの積層した膜から成るゲート電極層６０１、アモルファス窒化シリコン膜で形成される絶縁層６０２、水素化アモルファスシリコンによって形成されるチャネル層６０３、チャネル層と金属の電極層とのオーミックコンタクトをとるためのＮ＋型アモルファスシリコン層６０４、アルミニウム、又はアルミニウムとモリブデンの積層した膜によって形成されるソース電極層６０５、ドレイン電極層６０６、及びＴＦＴを保護するための保護層６０８から構成される。
【００６７】
フォトセンサー部は、ＰＩＩ’Ｎ型アモルファスシリコンフォトセンサーであり、クロム、もしくはアルミニウムの合金、又はアルミニウムの合金とモリブデンの積層した膜から成るカソード電極層６０９、ＰＩＩ’Ｎ型フォトセンサーのＮ＋層となるＮ＋型アモルファスシリコン層６１０、光電変換層のバンドギャップより大きいバンドギャップをもち、かつ、水素化アモルファスシリコンと同様の光吸収特性をもつ材料で形成された障壁層１００１、水素化アモルファスシリコンによって形成される光電変換層６１１、ＰＩＩ’Ｎ型フォトセンサーのＰ層となるＰ＋型アモルファスシリコン層６１２、ＩＴＯ等の透明電極材料、又はアルミニウムやアルミニウムの合金で形成される、ＰＩＩ’Ｎ型フォトセンサーに電圧を供給するためのセンサーバイアス線６１３から構成される。
【００６８】
さらに、フォトセンサーとＴＦＴを湿度や異物から保護するための保護層６１４、放射線を可視光に変換する蛍光体６１６、蛍光体６１６を接着するための接着層６１５、蛍光体６１６を湿度から保護するための蛍光体保護層６１７が有る。蛍光体６１６は、ヨウ化セシウムを主な材料とした蛍光板、又はＧＯＳ蛍光板である。
【００６９】
障壁層の材料は、例えば光電変換層に用いられる水素化アモルファスシリコンより膜中水素濃度を高くしバンドギャップを大きくしたものや、アモルファス硫化砒素（Ａｓ２Ｓ３）等であってもよい。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のものに比べ、応答特性を改善し、静止画と歪みの無い動画の両方を撮影可能でかつＸ線ディジタル画像を得ることのできるＦＰＤを用いた固体撮像装置、特に動画像用の放射線撮像装置のフレームレートを向上させることができる。
【００７１】
これにより、従来のものと同等かそれ以上の画質とフレームレートを持つ動画撮影と静止画撮影が１台の撮像装置で行え画像診断の効率化が図れ、また患者の負担を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態１の原理を示す図
【図２】実施形態１における１画素の層構成を示す図
【図３】センサー基板のプロセスフローを示す図
【図４】３×３画素の光電変換装置とそのタイミングチャート
【図５】本発明に係る実施形態２の原理を示す図
【図６】実施形態２における１画素の層構成を示す図
【図７】従来技術のＩ．Ｉの構造を示す図
【図８】フラットパネルディテクター（ＦＰＤ）の構造を示す図
【図９】１画素の断面図
【図１０】光電変換層でのキャリア伝導を示す図
【符号の説明】
６００　ガラス基板
６０１　ゲート電極層
６０２　絶縁層
６０３　チャネル層
６０４　Ｎ＋型アモルファスシリコン層
６０５　ソース電極層
６０６　ドレイン電極層
６０９　カソード電極層
６１０　Ｎ＋型アモルファスシリコン層
６１１　光電変換層
６１２　Ｐ＋型アモルファスシリコン層
６１３　センサーバイアス線
６１６　蛍光体
６１８，１００１　障壁層
Ｓ１１〜Ｓ３３　フォトセンサー
Ｔ１１〜Ｔ３３　ＴＦＴ
【図１】
2004063660.tif 000003
【図２】
2004063660.tif 000004
【図３】
2004063660.tif 000005
【図４】
2004063660.tif 000006
【図５】
2004063660.tif 000007
【図６】
2004063660.tif 000008
【図７】
2004063660.tif 000009
【図８】
2004063660.tif 000010
【図９】
2004063660.tif 000011
【図１０】
2004063660.tif 000012