(57)【要約】【課題】  素子の破壊を抑え、信頼性を確保した状態で回復（リペア）できる構成を提供する。【解決手段】  複数の光電変換素子を有する光電変換パネルと波長変換体を有する放射線検出装置において、引き出し線と上下で絶縁されてクロスする絶縁破壊誘導配線を有する構成とした。【選択図】        図１
2005123306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子を有する光電変換パネルと波長変換体を有する放射線検出装置において、引き出し線と上下で絶縁されてクロスする絶縁破壊誘導配線を有することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
クロス部の絶縁耐圧値が光電変換素子の絶縁耐圧値以下および実使用時の電圧差以上であることを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項３】
絶縁破壊誘導配線が、固定電位に接続されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項４】
絶縁破壊誘導配線が網の目構造であることを特徴とする請求項１または３に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
クロス部がリペア時に保護層以外で覆われていないことを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項６】
クロス部が１シグナルライン当たり、複数あることを特徴とする請求項１または３または５に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
クロス部を構成する層の内、少なくとも１層が光電変換素子の同じ同一層よりも薄いことを特徴とする請求項２記載の放射線検出装置。
【請求項８】
クロス部の下側に位置する配線の断面傾斜角度が同一層の他の断面傾斜角度に対し大きいことを特徴とする請求項２記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線検出装置に関し、特に医療用Ｘ線診断装置、非破壊検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レントゲン撮影のデジタル化が加速しており、各社からＸ線エリアセンサーが発表されている。その方式もダイレクト方式（Ｘ線を直接電気信号に変換して読み取るタイプ）とインダイレクト方式（Ｘ線を一旦可視光に変換して可視光を電気信号に変換して読み取るタイプ）の２つに大別される。
【０００３】
図１５は、一般的なＸ線デジタルラジオグラフィーの平面図である。図中、１００は基板、この上部にはアモルファスシリコンを用いた複数の光電変換素子２００が配列されており、ゲートライン１０２、シグナルライン１０１と接続されている。図示していないが、シグナルライン１０１と同じ方向にバイアスライン１０８も存在する。また、光電素子の上部には、波長変換体３００が載置されており、紙面上部より入射する放射線を吸収し、光電変換素子２００が検知可能な波長の電磁波に変換するものである。前出各ラインは、基板１００端部に伸びており、図示しない電気実装部品に接続される。
【０００４】
図１６は、光電変換素子２００の詳細平面図である。ＴＦＴ部２０３とセンサー部２０２から構成され、シグナルライン１０１は、ＴＦＴ部２０３のソース電極を形成している。図中Ａ‐Ａ断面を図１７に示す。波長変換体は図示しない。シグナルライン１０１は、ゲートライン１０２とクロスして（クロス部２１１）ＴＦＴ部２０３に繋がる。ＴＦＴ部２０３は、ゲート電極（ゲートライン１０２）上で、シグナルライン１０１とドレイン電極１１４が向かい合い、チャネル部１１８を形成する。ゲートライン１０２と上電極（シグナルライン１０１、ドレイン電極１１４）との間は、ゲート絶縁膜（絶縁層）１１１、半導体層１１２、オーミックコンタクト層１１３が配置される。特にＴＦＴの性能を重視するため、ＴＦＴ部２０３の半導体層１１２は、他の部分に比べ薄くしている。ＴＦＴの動作原理は、周知のものなので割愛する。一方、センサー部２０２は、オーミックコンタクト層１１３とセンサー下電極１１５との間に半導体層１１７と絶縁層１１６を挟んでコンデンサーを形成する。波長変換体３００からの電磁波でセンサー部の半導体層１１２にキャリアを発生するものである。下電極１１５とドレイン電極１１４は、接続されている。
【０００５】
等価回路を図１８に示す。半導体層１１７によって形成されるキャパシター部４０６と、絶縁層１１６によって形成されるキャパシター部４０５によってＭＩＳ型フォトセンサー部２０２が形成される。４０１はシグナルライン１０１、４０４はＴＦＴ部２０３である。４０３はバイアスライン１０８、４０８はバイアス用の電源、４０７はアンプ、４０２はゲートライン１０２、４０９はシグナル読み出し装置、４１０はゲートドライブ装置である。この図の中でも、蛍光板は図示していない。
【０００６】
簡単に駆動を説明する。最初、バイアス用電源４０８よりリフレッシュ電圧を投入し、バイアスライン４０３を通して、４０６及び４０５のキャパシター部をリフレッシュしておく。その後、同じくバイアス用電源４０８よりバイアス電圧に切り替えた状態で、放射線を放射し、波長変換体からの電磁波をキャパシター部４０６に当てると、その光に相当した量の電子・ホール対（キャリア）が発生する。このキャリアをキャパシター部４０６及び４０５に蓄積した状態でゲートライン４０２より一定電圧を投入すると、ＴＦＴ部４０４が導通し、相当の電荷（微弱）がシグナルライン４０１に流れる。これをアンプ４０７によって増幅し、シグナル読み出し装置４０９で信号処理を行うことによって、信号出力を取り出すことができる。図面では、便宜上３×３のピクセルで表現したが、実際は、縦、横方向ともＮ×Ｍピクセルとすることが可能である。
【０００７】
図１９には、放射線装置の製造工程の一部を示す。本図では、光電変換素子が形成されたセンサーパネルから、波長変換体形成、裏面遮光形成、電気実装部品接続を行っていくプロセスを示している。図１９（ａ）の、基板１００、シグナルライン１０１、保護層１２１で示すセンサーパネルの上部に、波長変換体（蛍光体）３００を形成し（図１９（ｂ））、周囲を規定サイズにスクライブする（図１９（ｃ））。次に裏面遮光材１５１を形成（図１９（ｄ））し、ＴＡＢ１５２及びＰＣＢ１５３を接続して、モジュールが完成する（図１９（ｅ））。
【特許文献１】特許第３０６６９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した構成の放射線検出装置では、特に、スクライブから、周囲の電気実装部品を接続するまでの間は、静電気による影響を最も受け易い危険な状態といえる。これを軽減するための防御策として、ゲートライン同士を高抵抗で接続し、キャパシター容量を大きくするなどの処置をしている。しかし、シグナルラインに対しては、扱う信号が微弱なため、そのような処置をすることができないので、個々のシグナルラインは、電気実装部品が接続するまでの間、ゲート線との間の容量が小さいままの状態である。
【０００９】
現実に、製造工程で、シグナルラインからの放電により、図１６に示すように、ＴＦＴ部２０３の上下配線間で静電気破壊が生じ（絶縁破壊部５０７）、ショートしてしまうトラブルが続発した。先述したとおり、ＴＦＴ部２０３の半導体層１１２は、薄く加工しているため、耐圧が弱い構造となっている。このような破壊は画像上クロスの欠陥となって現れるため、リペア作業により修正する必要がある。
【００１０】
リペア作業をするに当たっては、上部には波長変換体、基板裏側には遮光材を配置しており、これらのどちらかを除去しなければ実施できない状況で、多大な工数を必要とするものであった。
【００１１】
仮にどちらかを除去してリペアを施したとしても、リペア箇所がビット欠陥となるに加え、素子部保護層破壊による信頼性への悪影響を及ぼす恐れがあった。
【００１２】
また、このような絶縁破壊は引き出し線側に集中して発生する事もわかっている。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、仮に静電気破壊にいたる規模の放電が発生したとしても、素子の破壊を抑え、信頼性を確保した状態で回復（リペア）できる構成の放射線検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、複数の光電変換素子を有する光電変換パネルと波長変換体を有する放射線検出装置において、引き出し線と上下で絶縁されてクロスする絶縁破壊誘導配線を有する構造とした。
【００１５】
クロス部で故意的に静電気破壊を起こさせるため、クロス部の絶縁耐圧値が光電変換素子の絶縁耐圧値以下および実使用時の電圧差以上とした。
【００１６】
使用時は、絶縁破壊誘導配線が、固定電位に接続されていることとした。
【００１７】
リペア時の絶縁破壊誘導配線の一部浮遊を防止するため、それが網の目構造である。
【００１８】
また、リペア時は、クロス部が保護層以外で覆われていない構造とした。
【００１９】
破壊の規模に対処するため、クロス部が１シグナルライン当たり、複数ある構造にした。
【００２０】
クロス部の耐圧を下げるために、クロス部を構成する層の内、少なくとも１層が光電変換素子の同じ同一層よりも薄い構成とした。
【００２１】
また、クロス部の下側に位置する配線の断面傾斜角度が同一層の他の断面傾斜角度に対し大きいといった構成をとることも可能とした。
【００２２】
こうすることで、大規模な放電下にさらされても素子を破壊することなく回復させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、放射線検出装置の製造工程において、万が一静電気破壊にいたる規模の放電が発生したとしても、素子領域を破壊させることなく回復させることが可能となる。
【００２４】
同時に、他の構造物の破壊なしで回復作業（リペア）を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のねらいは、放射線検出装置の製造工程において、万が一静電気破壊にいたる規模の放電が発生したとしても、素子領域を破壊させることなく回復させることのできる構成を提供することにある。
【００２６】
〔絶縁破壊誘導配線〕
絶縁破壊誘導配線はシグナルラインとの間で上下間容量を持たせるための配線である。
【００２７】
このため、どのような配線を施してもかまわないが、現実的には素子で使用する金属配線を流用すればよい。素子に使用する金属配線が複数の層であってもどれかに限定するものでもない。このような構成であれば、光電変換素子形成プロセスを変更することなく本配線を形成することが可能である。現実的にはゲート配線と同じ層（下配線）を用いる方がシグナル線に抵抗アップ要因であるコンタクトを設置する必要も無く、良い。
【００２８】
但し、放射線検出装置として駆動する場合は、本発明の配線が電気的に浮いた状態だとシグナルにノイズが生じてしまうので、固定電位にする手段を必要とする。具体的には、電実装部品と接続し、そこからＧＮＤに接続するなどの手段が良い。
【００２９】
万が一、絶縁破壊が生じるとクロス部にて本配線を切断しなければならず、リペアが複数箇所に及ぶと、組み合わせによっては絶縁破壊誘導配線がＧＮＤに接続できない部分が生じるので、複数箇所からＧＮＤに接続しておく、更にはパターンを網目状にめぐらせるなどの構成が良い。
【００３０】
〔クロス部〕
クロス部の耐圧は素子の最低耐圧値以下でなくてはならず、現実的には素子の相当部分の層構成にしておけばよい。たとえば、図１７において、最も耐圧が低い部分はＴＦＴ部２０３の上下間である（半導体層１１２が薄い）ので、絶縁破壊誘導配線とシグナルラインとの間もそれぞれ同じ厚みでゲート絶縁膜、半導体層、オーミックコンタクト層の構成にすればよい。または、光電変換素子をそのまま形成しても良い。
【００３１】
より良くは、さらに絶縁膜を薄くする、下電極断面傾斜角度を大きくしておく、などの構成にしても良い。ここで、断面傾斜角度とは、水平面を基準にしたときの断面の角度をいう。但し、シグナルラインに駆動電位が発生するため、駆動電圧差による絶縁破壊を生じない構成にとどめる必要がある。実質的には、シグナルラインは、数Ｖの電位なので、１０Ｖ以上の絶縁抵抗があれば良い。
【００３２】
クロス部の数は、一本のシグナルラインに対し、複数設けるのが良い。これは、放電の電荷量や過渡特性によって、被害が１箇所に限らないためである。但し、増やしすぎると、シグナルラインとの間の容量増による信号への影響が無視し得なくなる、領域が拡大する、などの悪影響があるので、現実的には１０本程度であればよい。たとえば、パターンのライン＆スペースを１０＆１０μｍにすれば、１０本でも全体幅は２００μｍ、つまり０．２ｍｍなので、実質的に大きな影響は無い。
【００３３】
クロス部は意図的に絶縁破壊を生じさせる場所であるがゆえにリペアすべき箇所となるため、リペア時にリペア工程を妨げる構造物があってはならない。たとえば、基板表面からリペアを施す場合は、波長変換体やＴＡＢなどの構造物が上部に重なる位置であってはならない。素子に施す保護層は一般的にリペア工程を妨げない程度の厚みなので、この限りではない。逆に裏面からリペアを施す場合は、遮光材が重なる位置にあってはならない。クロス部さえ上述位置であればよく、絶縁破壊誘導配線はこの限りではない。
【００３４】
〔検査及びリペア〕
検査はモジュール（電気実装部品まで接続された状態）にて通常通り行う。
【００３５】
静電気破壊が発生した場合、シグナルに新しい容量が加わるだけである。シグナルの過渡特性に変化が現れるので、どのラインに破壊が発生したかが電気信号から推測することができる。これを外観でチェックし、アドレスを明確にした上でレーザーリペアを施す。
【００３６】
もしも、同じ素子構成でクロス部を作製した場合は、素子のゲートラインが静電破壊誘導配線となっているので、電気検査のみでアドレスまで判別することが可能となる。
【００３７】
リペアした箇所は保護層が破壊されているが、光電変換素子と離れており、特性に影響を与える事は無く、後の工程で封止を行っておけば、腐食の心配も無い。
【実施例１】
【００３８】
図１に、好適な実施例の平面図を示す。図の縦方向に走っているラインがゲートライン１０２、横方向に走っているのがシグナルライン１０１である。横方向には、この他、バイアスライン１０８（従来例参照）が走っているが、図示していない。
【００３９】
絶縁破壊誘導配線１０３は波長変換体３００とＴＡＢ１５２の間の位置で縦方向に走っている。各線は独立になっており、全て、ＴＡＢ１５２と２箇所で（図の上下）接続されている。
【００４０】
いくつかの断面構造を図２、３、４に示す。図２は、静電気誘導配線をゲート配線と同じ層（下配線）にした場合なので、上部左右にシグナルライン１０１が走っている。クロス部での各層（絶縁層１１１、半導体層１１２、オーミックコンタクト層１１３）の厚みはＴＦＴ部に合わせているため、実質耐圧がＴＦＴ部と同等となっている。
【００４１】
図３は図１に対し、絶縁破壊誘導配線１０３の断面を急峻にした例である。こうすることにより、上部に形成される各層のカバレッジが悪くなり、同じ膜厚でも絶縁耐圧が低下する。こうすることにより、素子よりも絶縁耐圧を下げることが可能となる。配線の断面を急峻にする方法の一例としては、レジストの密着性を他の部分よりも上げてエッチングを行うというものがある。
【００４２】
図４は、シグナルラインと絶縁破壊誘導配線の上下関係を逆にしたものである。シグナルライン１０１（ｂ）が図面左右に走っている。
【００４３】
実際にリペアする様子を図５及び６に示す。パッド部１２０にはＴＡＢ１５２が接続されているが図示していない。図５のように絶縁破壊部５０１が同じラインに発生したとする。対象のシグナルライン１０１は、静電気誘導配線が有する分だけ容量が増加するので、過渡応答性能が変化する。これを検査工程で検知し、どのラインかを確定する。確定したラインの外観をチェックすることで、図のような破壊部を発見することができる。
【００４４】
これを表面から絶縁破壊誘導配線にレーザーを照射して図６のような状態にする。５０２は絶縁破壊部である。このように２箇所づつ切断しても、図面上下に向かう線はどちらもＴＡＢ１５２に接続されているし、切り離された部分はシグナルライン１０１にショートしているので、浮遊する部分を生じない。実使用時にて安定した特性を得ることが可能である。この上部には、封止材を設けて腐食等に対する信頼性を確保するものである。
【００４５】
図７には、等価回路を示した。従来例の図１８とは、絶縁破壊誘導配線４２０がシグナルライン４０１及びバイアスライン４０３をクロスしていることだけが違う。シグナルライン４０１もしくはバイアスライン４０３が絶縁破壊誘導配線４２０とショートすれば、その上下をオープンにするので、回路上変化することは無い。詳細な駆動は従来例で説明したので、割愛する。
【実施例２】
【００４６】
別の好適な実施例を図８に示す。実施例１との違いは、絶縁破壊誘導配線１０４が網目状にパターン化されており、ＴＡＢ１５２には一本にまとめて配線されている点である。
【００４７】
図９、１０にリペアする様子を示す。図９のように、静電気破壊が共通する絶縁破壊誘導配線で複数発生したとする。実施例１のパターンだと、リペアを行うとリペアを実施された絶縁破壊誘導配線の一部は浮遊することになり、その部分とクロスするシグナルライン１０１の特性が安定しない。この実施例だと、全てのラインが網目状に繋がっているのでこのような共通絶縁破壊誘導配線に破壊が発生してもリペアによって、浮遊部分を生じにくい。
【００４８】
また、外部への接続を一本にしたのは、リペアに関係しない部分以外をシンプルにすることで、接続を容易にすることができるためである。
【実施例３】
【００４９】
別の好適な実施例を図１１に示す。実施例２との違いは、クロス部がＴＡＢのパッド部１２０より基板１００端よりにあることである。リペアは基板１００裏側から行うことになるが、リペア後にはクロス部を切り落とすことが可能となり、シンプルな構造にすることができる。このとき、裏面遮光はクロス部にオーバーラップしていないことが必要である。
【実施例４】
【００５０】
別の好適な実施例を図１２に示す。これは、クロス部として、光電変換素子２１０を形成したものである。この光電変換素子２１０のゲート線が本発明での絶縁破壊誘導配線１０７となる。光電変換素子２１０は画素領域に形成する光電変換素子２００と同じ設計である。この素子２１０も駆動できるように配線しておくことで、電気検査のみで破壊部のアドレスを知ることができる。但し、実使用時は、ゲート線（絶縁破壊誘導配線）はドライブさせないで電位を固定しておく方が良い。
【００５１】
リペアの様子を図１３、１４に示す。図１３（ａ）のようにＴＦＴ部２０３に絶縁破壊部５０３が発生した場合は、図１３（ｂ）にリペア部５０４で示すように、ＴＦＴ部２０３ごと飛ばすと上下間のショートは無くなる。図１４（ａ）のようにクロス部に絶縁破壊部５０５が発生した場合は、前出のようにゲート線（絶縁破壊誘導配線）を２箇所切断する（図１４（ｂ）のリペア部５０６）。これらのリペアによって、シグナルライン１０１は絶縁破壊誘導配線と切り離すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１の平面図
【図２】実施例１のクロス部断面図の一例を示す図
【図３】実施例１のクロス部断面図の一例を示す図
【図４】実施例１のクロス部断面図の一例を示す図
【図５】実施例１の絶縁破壊部の平面図
【図６】実施例１の絶縁破壊部をリペアした状態の平面図
【図７】実施例１の等価回路図
【図８】実施例２の平面図
【図９】実施例２の絶縁破壊部の平面図
【図１０】実施例２の絶縁破壊部をリペアした状態の平面図
【図１１】実施例３の平面図
【図１２】実施例４の平面図
【図１３（ａ）】実施例４の絶縁破壊部の平面図
【図１３（ｂ）】実施例４の絶縁破壊部をリペアした状態の平面図
【図１４（ａ）】実施例４の絶縁破壊部の平面図
【図１４（ｂ）】実施例４の絶縁破壊部をリペアした状態の平面図
【図１５】従来例の平面図
【図１６】従来例の光電変換素子の平面図
【図１７】従来例の光電変換素子部の断面図
【図１８】従来例の等価回路
【図１９（ａ）】従来例の製造工程順の断面図
【図１９（ｂ）】従来例の製造工程順の断面図
【図１９（ｃ）】従来例の製造工程順の断面図
【図１９（ｄ）】従来例の製造工程順の断面図
【図１９（ｅ）】従来例の製造工程順の断面図
【符号の説明】
【００５３】
１００  基板
１０１  シグナルライン
１０２  ゲートライン
１０３  絶縁破壊誘導配線
１０４  絶縁破壊誘導配線
１０５  絶縁破壊誘導配線
１０７  絶縁破壊誘導配線
１０８  バイアスライン
１１１  絶縁層（ゲート絶縁膜）
１１２  半導体層
１１３  オーミックコンタクト層
１１４  ドレイン電極
１１５  センサー下電極
１１６  絶縁層
１１７  半導体層
１１８  チャネル部
１２０  パッド部
１２１  保護層
１５１  裏面遮光材
１５２  ＴＡＢ
１５３  ＰＣＢ
２００  光電変換素子
２０２  センサー部
２０３  ＴＦＴ部
２１０  光電変換素子
２１１  クロス部
３００  波長変換体（蛍光体）
４０１  シグナルライン
４０２  ゲートライン
４０３  バイアスライン
４０４  ＴＦＴ部
４０５  キャパシター部（コンデンサー）
４０６  キャパシター部（コンデンサー）
４０７  アンプ
４０８  バイアス用電源
４０９  シグナル読み出し装置
４１０  ゲートドライブ装置
５０１  絶縁破壊部
５０２  絶縁破壊部
５０３  絶縁破壊部
５０４  リペア部
５０５  絶縁破壊部
５０６  リペア部
【図１】
2005123306.tif 000003
【図２】
2005123306.tif 000004
【図３】
2005123306.tif 000005
【図４】
2005123306.tif 000006
【図５】
2005123306.tif 000007
【図６】
2005123306.tif 000008
【図７】
2005123306.tif 000009
【図８】
2005123306.tif 000010
【図９】
2005123306.tif 000011
【図１０】
2005123306.tif 000012
【図１１】
2005123306.tif 000013
【図１２】
2005123306.tif 000014
【図１３（ａ）】
2005123306.tif 000015
【図１３（ｂ）】
2005123306.tif 000016
【図１４（ａ）】
2005123306.tif 000017
【図１４（ｂ）】
2005123306.tif 000018
【図１５】
2005123306.tif 000019
【図１６】
2005123306.tif 000020
【図１７】
2005123306.tif 000021
【図１８】
2005123306.tif 000022
【図１９（ａ）】
2005123306.tif 000023
【図１９（ｂ）】
2005123306.tif 000024
【図１９（ｃ）】
2005123306.tif 000025
【図１９（ｄ）】
2005123306.tif 000026
【図１９（ｅ）】
2005123306.tif 000027