(57)【要約】  【課題】結晶性が良好な光電変換膜を有するＸ線検出器を提供する。  【解決手段】下部電極14を、表面粗さが中心線粗さで１２ｎｍ以下となるようにスパッタリング法により５０℃以下の低温、あるいは低酸素含有率のスパッタガス中で成膜する。下部電極14の上部に光電変換膜４を形成する。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する放射線に応じて電荷を生成する光電変換膜と、この光電変換膜により生成された電荷を検出する回路基板とを具備した放射線検出器において、
前記回路基板は、表面粗さが中心線平均粗さで１２ｎｍ以下となるようにスパッタリング法により５０℃以下の低温にて形成された下部電極を備え、
前記光電変換膜は、前記下部電極の上部に形成されている
ことを特徴とした放射線検出器。
【請求項２】
入射する放射線に応じて電荷を生成する光電変換膜と、この光電変換膜により生成された電荷を検出する回路基板とを具備した放射線検出器において、
前記回路基板は、表面粗さが中心線平均粗さで１２ｎｍ以下となるようにスパッタリング法により酸素含有率５ａｔ％以下のスパッタガス中で形成された下部電極を備え、
前記光電変換膜は、前記下部電極の上部に形成されている
ことを特徴とした放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射する放射線を電気信号に変換する光電変換膜を備えた放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＸ線検出器などの放射線検出器としては、回路基板の下部電極の上部に、入射するＸ線を電気信号に変換する光電変換膜を成膜したものがある。
【０００３】
また、回路基板の下部電極の上部に、光電変換膜の密着性を向上させるバッファ膜を成膜し、このバッファ膜の上部に光電変換膜を成膜するものもある。
【０００４】
しかしながら、上述の放射線検出器では、光電変換膜の結晶性が、下地膜となる下部電極、あるいはバッファ膜などの膜質に左右され、下地膜の膜質が良好でない場合には、光電変換膜の結晶状態も不良となり、光電変換膜の結晶が不均一になったり、異常量成長が見られたり、光電変換膜と下地膜との密着性が低下したりなど、光電変換膜の結晶性を向上することが容易でない。一方で、下地膜の膜質には様々な要素があり、光電変換膜の結晶性に影響を与える要素を特定することが容易でない。
【０００５】
そこで、例えば水素、あるいは水を含んだスパッタガスを用いて、スパッタリング法により下部電極を非晶質化させて平坦化させることで、光電交換膜の結晶性を向上させたＸ線検出器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２６３００号公報（第４−７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のＸ線検出器では、下部電極の結晶性の制御が難しく、また下部電極と光電変換膜の反応性が高くなるという問題点を有している。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、結晶性の制御が容易で、中心平均粗さ１２μｍ以下の下部電極を備えた放射線検出器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】
本発明は、入射する放射線に応じて電荷を生成する光電変換膜と、この光電変換膜により生成された電荷を検出する回路基板とを具備した放射線検出器において、前記回路基板は、表面粗さが中心線平均粗さで１２ｎｍ以下となるようにスパッタリング法により５０℃以下の低温にて形成された下部電極を備え、前記光電変換膜は、前記下部電極の上部に形成されているものである。
【０００９】
また、本発明は、入射する放射線に応じて電荷を生成する光電変換膜と、この光電変換膜により生成された電荷を検出する回路基板とを具備した放射線検出器において、前記回路基板は、表面粗さが中心線平均粗さで１２ｎｍ以下となるようにスパッタリング法により酸素含有率５ａｔ％以下のスパッタガス中で形成された下部電極を備え、前記光電変換膜は、前記下部電極の上部に形成されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、結晶性の制御が容易で、平坦なＩＴＯ膜などの下部電極を得ることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、光電変換膜との反応性を抑制した下部電極を得ることができる。
【００１２】
そして、本発明によれば、上記のような性状が良好な下部電極を容易に得られることにより、結晶性が良好な光電変換膜を有する放射線検出器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の第１の実施の形態の放射線検出器の構成を図１ないし図３を参照して説明する。
【００１４】
図１および図２において、１は放射線検出器としてのＸ線検出器を示し、このＸ線検出器１は、マトリクス状に配列された複数の画素２を有する回路基板としてのアクティブマトリクス基板であるＴＦＴ基板３と、このＴＦＴ基板３の上部に形成された光電変換膜４と、この光電変換膜４の上部に設けられた上部電極５とをそれぞれ備えている。
【００１５】
ＴＦＴ基板３の一主面である表面上には、画素２毎にそれぞれスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)11と、この薄膜トランジスタ11のドレイン電極12に電気的にそれぞれ接続された電荷蓄積用キャパシタ13及び下部電極14とが、それぞれ対応して形成されている。また、ＴＦＴ基板３には、各画素２の間に、薄膜トランジスタ11のゲート電極15に電気的に接続された制御電極16が例えば図２に示す横方向である行方向に沿って、薄膜トランジスタ11のソース電極17に電気的に接続された読み出し電極18が例えば図２に示す縦方向である列方向に沿って、それぞれ配設されている。
【００１６】
下部電極14は、スパッタリング法で成膜された、例えばインジウム−スズ酸化膜、すなわちＩＴＯ膜(Indium Tin Oxide)であり、画素電極として作用するものである。また、この下部電極14は、原子間力顕微鏡により測定される上部の表面粗さが中心線平均粗さ(Ｒａ)で１２ｎｍ以下に形成されている。なお、中心線平均粗さ(Ｒａ)とは、評価長さをＬ、中心線をＸ軸とし、粗さ曲線をｙ＝Ｚ（ｘ）とした場合に、
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で表されるものである。また、下部電極14の表面粗さは、下部電極14の製造方法、温度及びスパッタガス中の酸素(Ｏ２)含有率などの製造条件、あるいは膜厚条件などにより容易に制御可能であり、本実施の形態では、下部電極14は、例えば室温からスパッタリングを開始し、最終的には５０℃以下の低温下で成膜されている。
【００１７】
光電変換膜４は、上部電極５から入射する放射線、例えばＸ線を電気信号に変換するもので、例えばヨウ化水銀(ＨｇＩ２)などの金属ヨウ化物にて、スパッタリング法、あるいは真空蒸着法などの方法で下部電極14の上部を覆って形成した多結晶膜である。したがって、この光電変換膜４は、下部電極14の上部の膜質を反映した多結晶膜として形成されている。
【００１８】
ここで、光電変換膜４の異物結晶、すなわち、配向性が異なる結晶、粒径が大きく異なる結晶、あるいは組成が異なる結晶などの発生割合は、図３に示すように、下部電極14の平坦性がよいと小さく、平坦性が悪いと大きくなる。この原因としては、下部電極14の平坦性が失われている突起、窪み、あるいは結晶粒界などが起点となって結晶形状が異なる結晶が発生するためと推定される。このため、本実施の形態では、下部電極14の上部の表面粗さを中心線平均粗さで１２ｎｍ以下とすることで、光電変換膜４での異物結晶の発生割合が、Ｘ線検出器１の画素不良率の許容度から算出された光電変換膜４での異物結晶の発生割合の許容度である２％以下となっている。
【００１９】
上部電極５は、図１および図２に示すように、下部電極14に対向して設けられ、光電変換膜４の上部全面に亘って面一に形成されている。また、この上部電極５には、この上部電極５に印加電界を生じさせる図示しない電源部が電気的に接続されている。
【００２０】
次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。
【００２１】
まず、Ｘ線検出器１の光電変換膜４中に外部からＸ線が入射すると、この光電変換膜４内で吸収されて励起される。
【００２２】
そして、この入射Ｘ線自体のエネルギによって、光電変換膜４の内部に電子と正孔とのペアが多数発生する。
【００２３】
このとき、上部電極５と下部電極14との間に形成されたバイアス電界により、光電変換膜４内に発生した光導電電荷が移動する。
【００２４】
すると、電子あるいは正孔のいずれかが光導電電荷として下部電極14へと移動して到達する。
【００２５】
この後、各下部電極14へと移動して流入した光導電電荷は、これら各下部電極14に接続された薄膜トランジスタ11のゲート電極15が駆動状態、すなわちオン状態となるまで、これら各下部電極14に接続された電荷蓄積用キャパシタ13へと移動して保持されて蓄積される。
【００２６】
このとき、制御電極16の一つを駆動状態にすると、この駆動状態となった制御電極16に接続された横一行の薄膜トランジスタ11がオン状態となる。
【００２７】
そして、このオン状態となったそれぞれの薄膜トランジスタ11に接続された電荷蓄積用キャパシタ13に蓄積された光導電電荷が読み出し電極18へと出力される。
【００２８】
この結果、Ｘ線画像の特定の行の画素２に対応する信号が出力されるため、オンする制御電極16の駆動を順々に変えて制御することにより、全てのＸ線画像の画素２に対応する信号を出力でき、この出力信号をデジタル画像信号に変換することによって、外部にＸ線画像として出力できる。
【００２９】
上述したように、上記第１の実施の形態によれば、ＴＦＴ基板３の下部電極14を、表面粗さが中心線平均粗さで１２ｎｍ以下となるようにスパッタリング法により５０℃以下の低温下で成膜し、この下部電極14の上部に光電変換膜４を成膜することで、結晶性が良好な光電変換膜４を得ることができる。
【００３０】
そして、光電変換膜４の結晶性を向上できることで、歩留まりを向上させることができるとともに、Ｘ線画像の画質をより向上したＸ線検出器１を提供できる。
【００３１】
次に、第２の実施の形態を図４を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図４において、21はバッファ膜を示し、このバッファ膜21は、下部電極14と光電変換膜４との密着性を向上するもので、例えば酸化亜鉛(ＺｎＯ)、あるいは酸化鉛(ＰｂＯ)などにて、スパッタリング法で下部電極14の上部を覆って成膜されている。また、このバッファ膜21の表面粗さは、中心線平均粗さで１２ｎｍ以下に形成されている。
【００３３】
また、光電変換膜４は、バッファ膜21の上部に、スパッタリング法により成膜されている。ここで、バッファ膜21の表面粗さは、バッファ膜21の製造方法、温度及び酸素(Ｏ２)分圧などの製造条件、あるいは膜厚条件などにより容易に制御可能であり、本実施の形態では、バッファ膜21は、室温からスパッタリングを開始し、５０℃以下の低温下で成膜されている。したがって、光電変換膜４は、上記第１の実施の形態と同様に、異物結晶の発生割合が２％以下となっている。
【００３４】
そして、この第２の実施の形態によれば、ＴＦＴ基板３の下部電極14の上部に設けるバッファ膜21を、表面粗さが中心線平均粗さで１２ｎｍ以下となるようにスパッタリング法により室温下で成膜し、このバッファ膜21の上部に光電変換膜４を成膜することで、結晶性が良好な光電変換膜４を得ることができる。
【００３５】
また、下部電極14の上部にバッファ膜21を形成し、このバッファ膜21の上部に光電変換膜４を形成することで、光電変換膜４と下部電極14との密着性をより向上でき、Ｘ線画像の画質をより向上できる。
【００３６】
なお、上記各実施の形態において、下部電極14、あるいはバッファ膜21を、酸素を外部から導入しないスパッタガス、具体的には酸素含有率が５原子パーセント（５ａｔ％）以下のスパッタガス中で表面粗さが中心線平均粗さで１２ｎｍ以下となるようにスパッタリング法により成膜する構成とすることも可能である。この場合にも、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することが可能になる。
【００３７】
また、放射線検出器としてＸ線検出器１について説明したが、例えばγ線などのＸ線以外の各種放射線を検出する放射線検出器であっても対応させて用いることができる。
【００３８】
さらに、ＴＦＴ基板３は、画素２をマトリクス状に設けたものについて説明したが、画素２を一次元的に設けたものなどでもよい。
【００３９】
そして、光電変換膜４は、少なくとも下部電極14の上部に設けられていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の放射線検出器を示す縦断面図である。
【図２】同上放射線検出器を示す説明平面図である。
【図３】同上放射線検出器の光電変換膜での異物結晶の発生割合と光電変換膜が形成される下地膜の表面粗さとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態の放射線検出器を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    放射線検出器としてのＸ線検出器
３    回路基板としてのＴＦＴ基板
４    光電変換膜
14    下部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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