(57)【要約】【課題】安定した電気特性の半導体層が得られ、２次元検出器の歩留まりを向上させることができる２次元検出器の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定により原子構造比率（環状セレン比率）が所定の範囲（０．７５以下の範囲）を満たす半導体材料（セレン原料）を原料ロットから選択して用いて半導体層（アモルファスセレン膜）を形成すれば、安定した電気特性の半導体層（アモルファスセレン膜）が得られ、２次元検出器（ＦＰＤ）の歩留まりを向上させることができる。【選択図】図４
2013219221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光または放射線を検出する２次元検出器を製造する方法であって、
前記２次元検出器は、
前記光または放射線を電荷信号に変換する半導体層と、
前記半導体層に電圧を印加する共通電極と、
前記電荷信号を読み出すアクティブマトリックス基板と
を備え、
前記共通電極に電圧を印加した状態で前記光または放射線を前記半導体層に入射して、前記半導体層で変換された前記電荷信号を前記アクティブマトリックス基板が読み出すことで、前記光または放射線を検出するように構成され、
原子構造比率が所定の範囲を満たす半導体材料を用いて前記半導体層を形成することを特徴とする２次元検出器の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の２次元検出器の製造方法において、
前記半導体層はアモルファスセレン膜であって、
セレンの原子構造として、セレン原子が環状につながる環状セレンと、セレン原子が鎖状につながる鎖状セレンとからなり、
セレンの原子構造の波数を横軸とし、そのときの吸収率を縦軸としたときの鎖状セレンのピーク高さを分母とし、環状セレンのピーク高さを分子とした値である環状セレンのピーク高さ／鎖状セレンのピーク高さを環状セレン比率としたときに、
前記環状セレン比率が０．７５よりも小さいセレン原料を用いて前記アモルファスセレン膜を形成することを特徴とする２次元検出器の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の２次元検出器の製造方法において、
前記アクティブマトリックス基板上に前記セレン原料を用いて蒸着により前記アモルファスセレン膜を成膜する際の蒸着源を250℃〜300℃の範囲とすることを特徴とする２次元検出器の製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の２次元検出器の製造方法において、
前記アクティブマトリックス基板上に前記セレン原料を用いて蒸着により前記アモルファスセレン膜を成膜する際の当該アクティブマトリックス基板の温度を40℃〜50℃の範囲とすることを特徴とする２次元検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、医用分野、工業分野、原子力分野に使用される光または放射線を検出する２次元検出器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元検出器は、光または放射線を電荷信号に変換する半導体層と、半導体層に電圧を印加する共通電極と、上述した電荷信号を読み出すアクティブマトリックス基板とを備えている。ここでは、Ｘ線を検出する２次元検出器を例に採って説明するとともに、半導体層として非晶質のアモルファスセレン膜を例に採って説明する。セレン原料を用いて蒸着によりアモルファスセレン膜を形成（成膜）することで、容易に大面積かつ厚いアモルファスセレン膜を形成することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１（特開２００８−２６８１７４号公報）では、アモルファスセレンの配位数に着目しており、蒸着メッシュの温度を制御することで形成されるアモルファスセレン膜の配位数が所定の範囲（１．９５±０．０２）に収まるようにしている。配位数を制御することによりアモルファスセレン膜中の単位体積当たりの正孔トラップ量を制御することで、所望の電気特性を有するアモルファスセレン膜を形成することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６８１７４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、このような構成を有する従来の場合には、次のような問題がある。
すなわち、上述したように配位数を制御したとしても、成膜により劣化が生じ易く、成膜条件が多少変化するとアモルファスセレン膜などに代表される個々の半導体層の電気特性にバラツキが生じる。その結果、アモルファスセレン膜などの半導体層の電気特性が安定せずに、二元検出器の歩留まりも低下してしまう。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、安定した電気特性の半導体層が得られ、２次元検出器の歩留まりを向上させることができる２次元検出器の製造方法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】
【０００７】
発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
【０００８】
すなわち、アモルファスセレン膜などに代表される半導体層の原料、半導体材料に着目してみた。なお、出荷の対象となる半導体層の原料において、当該原料中に含まれる不純物は、誘導結合プラズマ（ICP: Inductively Coupled Plasma）測定などに代表される元素分析から測定値限界以下であることが確認されている。しかし、不純物濃度よりも構造での特性の方が影響しているものと考えられる。
【０００９】
してみれば、成膜では電気特性の原料ロット依存性、すなわち原料ロットの製造日依存性があると考えられる。そこで、例えば半導体層として非晶質のアモルファスセレン膜を採用した場合にセレンの原子構造に着目してみた。原子構造レベルに大別すると、セレンは、セレン原子が環状につながる環状セレンと、セレン原子が鎖状につながる鎖状セレンとからなる。セレン原子が環状につながっていることにより環状セレンは電気的に安定しているが、原子同士の結合が強いので励起しにくいという点がある。逆に、セレン原子が鎖状につながっていることにより鎖状セレンは電気的に不安定であるが、原子同士の結合が弱いので励起し易いという点がある。
【００１０】
そこで、環状セレンや鎖状セレンが含まれる割合（原子構造比率）により吸収端エネルギーが左右される筈という知見を得た。かかる知見の下で、図９に示すＸＡＦＳ (SPring-8: Super Photon ring-8 GeV)測定を行い、セレン構造と吸収端エネルギーとの間に相関があることを確認してみた。
【００１１】
ここで、ＸＡＦＳ測定とは、Ｘ線吸収微細構造(X-ray Absorption Fine Structure)測定であり、Ｘ線照射により、内殻電子の励起に起因して得られる吸収スペクトルを測定し、Ｘ線吸収スペクトル上でＸ線の吸収端付近に見られる固有の構造を調べる。図９の横軸はＸ線のエネルギー（図９では「Energy」で表記）であり、図９の縦軸はＸ線の吸収量（図９では「normalized χ μ」で表記）であり、吸収端領域における立ち上がり部分を拡大したものである。
【００１２】
図６に示すように、セレンの原子構造の波数を横軸とし、そのときの吸収率を縦軸としたときの鎖状セレンのピーク高さを分母とし、環状セレンのピーク高さを分子とした値である環状セレンのピーク高さ／鎖状セレンのピーク高さを環状セレン比率とする。図６に示すようにセレン原料を測定して、その測定結果に応じて環状セレン比率毎にＸＡＦＳ測定を行った結果は、図９に示す通りである。
【００１３】
図９に示すように、環状セレン比率の高い原料ほど吸収端エネルギーの立ち上がりが高エネルギー側にシフトしていることがわかる。つまり、同一エネルギーでは、環状セレン比率の高い原料（すなわち環状セレンを多く含む原料）ではＸ線の吸収量が少なく励起しにくく、環状セレン比率の低い原料（すなわち鎖状セレンを多く含む原料）ではＸ線の吸収量が多く励起し易いことがわかる。図９でのＸＡＦＳ測定の結果から、環状セレンでは電子が入ると電界勾配が異様に悪くなると考えられる。
【００１４】
さらには、環状セレン比率がある程度高いと、成膜に大きく悪影響をも及ぼすことが、図７や図１０の結果から確認されている。図７や図１０の結果については詳しく後述する。以上のように、不純物とは関係なく原料ロットでの原子構造に着目すれば、成膜後の半導体層の電気特性でのバラツキが原子構造比率により左右されるという知見を得た。さらに、原子構造比率の観点から、例えば図６に示すように半導体材料を測定して、その測定結果から原子構造比率が所定の範囲を満たす半導体材料を原料ロットから選択して用いて半導体層を形成すれば、安定した電気特性の半導体層が得られ、２次元検出器の歩留まりを向上させることができるという知見を得た。
【００１５】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る２次元検出器の製造方法は、光または放射線を検出する２次元検出器を製造する方法であって、前記２次元検出器は、前記光または放射線を電荷信号に変換する半導体層と、前記半導体層に電圧を印加する共通電極と、前記電荷信号を読み出すアクティブマトリックス基板とを備え、前記共通電極に電圧を印加した状態で前記光または放射線を前記半導体層に入射して、前記半導体層で変換された前記電荷信号を前記アクティブマトリックス基板が読み出すことで、前記光または放射線を検出するように構成され、原子構造比率が所定の範囲を満たす半導体材料を用いて前記半導体層を形成することを特徴とするものである。
【００１６】
［作用・効果］この発明に係る２次元検出器の製造方法によれば、原子構造比率が所定の範囲を満たす半導体材料を原料ロットから選択して用いて半導体層を形成すれば、安定した電気特性の半導体層が得られ、２次元検出器の歩留まりを向上させることができる。
【００１７】
この発明に係る２次元検出器の製造方法において、半導体層としてアモルファスセレン膜を採用した場合には、以下のような製造方法となる。
すなわち、セレンの原子構造として、セレン原子が環状につながる環状セレンと、セレン原子が鎖状につながる鎖状セレンとからなり、セレンの原子構造の波数を横軸とし、そのときの吸収率を縦軸としたときの鎖状セレンのピーク高さを分母とし、環状セレンのピーク高さを分子とした値である環状セレンのピーク高さ／鎖状セレンのピーク高さを環状セレン比率（図６を参照）とする。環状セレン比率が０．７５よりも小さいセレン原料を用いてアモルファスセレン膜を形成する。
【００１８】
所定の範囲を満たす原子構造比率を規定値の範囲としたときに、環状セレン比率の規定値を０．７５以下と設定したのは以下の知見による。
すなわち、原子が環状につながっているというのは、微視的に部分的に結晶格子を形成していることになり、隣接する結晶格子との間に格子欠陥が形成される。２次元検出器によって得られた画像の残像特性は、セレン中の構造欠陥に放射線入射によって生じた電子・正孔が一定期間に捕えられ、励起状態になった後にエネルギーが放出されることにより生じているとされている。これを抑制するために、Ｎａ（ナトリウム）などの不純物を微少量添加（ドープ）していた。ただし、Ｎａドープは検出器の感度低下を伴うので、微少量しかドープできない。そのため、鎖状構造のままアモルファスセレン膜を、例えば蒸着などにより形成することにより、構造欠陥の量を少なくすることができ、残像特性の改善効果が得られる筈という知見を得た。
【００１９】
かかる知見の下で、図８（ａ）に示す環状セレン比率に対するラグ特性の測定を行い、環状セレン比率とラグ特性との間に相関があることを確認してみた。図８（ｂ）の実線に示すようにパルス状のＸ線を照射する。図８（ｂ）の横軸は時間であり、図８（ｂ）の縦軸は、Ｘ線の入射線量を“１”（１００％）に規格化した値である。
【００２０】
パルス状のＸ線を照射すると、照射停止後に時間遅れ分の信号成分が減衰しつつも残留する（図８（ｂ）の点線を参照）。これが残像として画像に現れる。照射停止後に３３ｍｓｅｃ経過したときの残留信号成分（の入射線量に対する比率）を、図８（ａ）に示すラグ特性として、環状セレン比率毎にそれぞれ対応させる。より具体的に説明すると、図６に示すようにセレン原料を測定して、その測定結果から環状セレン比率毎にセレン原料を選択して、アモルファスセレン膜を蒸着によりそれぞれ形成（成膜）する。各々のアモルファスセレン膜を備えた２次元Ｘ線検出器（フラットパネル型Ｘ線検出器）をそれぞれ用いて、照射停止後に３３ｍｓｅｃ経過したときのラグ特性をそれぞれ測定する。このようにして、環状セレン比率毎にラグ特性をそれぞれ測定して、環状セレン比率に対応したラグ特性の結果は、図８（ａ）に示す通りである。
【００２１】
図８（ａ）の横軸は環状セレン比率であり、図８（ａ）の縦軸は、測定されたラグ特性（図８（ａ）では「Lag」で表記）である。図８（ａ）に示すように、環状セレン比率が０．７５よりも小さい範囲で、ラグ特性が合格基準値である５％以下となる境界が存在することがわかる。よって、環状セレン比率が０．７５よりも小さいセレン原料を用いてアモルファスセレン膜を形成することで、ラグ特性は合格基準値を満たし、残像特性の改善効果が得られる。
【００２２】
半導体層としてアモルファスセレン膜を採用した場合には、アクティブマトリックス基板上にセレン原料を用いて蒸着によりアモルファスセレン膜を成膜する際の蒸着源を250℃〜300℃の範囲とするのが好ましい。セレンの融点は同素体などに応じて変動するが、243℃以下の範囲であるので、セレンの融点よりも高く蒸着源を設定することにより、蒸着によりアモルファスセレン膜を形成することができる。また、アクティブマトリックス基板上にセレン原料を蒸着によりアモルファスセレン膜を成膜する際の当該アクティブマトリックス基板の温度を40℃〜50℃の範囲とするのが好ましい。アクティブマトリックス基板の温度を40℃〜50℃の範囲とすることで、良好なアモルファスセレン膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に係る２次元検出器の製造方法によれば、原子構造比率が所定の範囲を満たす半導体材料を原料ロットから選択して用いて半導体層を形成すれば、安定した電気特性の半導体層が得られ、２次元検出器の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略断面図である。
【図２】フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）のアクティブマトリックス基板の等価回路を示すブロック図である。
【図３】フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）のアクティブマトリックス基板の概略断面図である。
【図４】一連のフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の製造に用いられる蒸着装置の概略図である。
【図６】遠赤外ＦＴ−ＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）を用いて成膜前のセレン原料の環状セレン比率を測定した結果である。
【図７】遠赤外ＦＴ−ＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）を用いて成膜後のアモルファスセレン膜の環状セレン比率を測定した結果である。
【図８】（ａ）は環状セレン比率をそれぞれ変えたセレン原料を用いたときのラグ特性、（ｂ）はパルス状のＸ線の照射および残留信号成分の模式図である。
【図９】環状セレン比率毎でのＸＡＦＳ（X-ray Absorption Fine Structure）測定の結果での吸収端領域における立ち上がり部分を拡大したものである。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は成膜過程でのアモルファスセレン膜のＸＡＦＳ（X-ray Absorption Fine Structure）測定の結果での吸収端領域における立ち上がり部分を拡大したものである。
【実施例】
【００２５】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」と略記する）の概略断面図であり、図２は、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）のアクティブマトリックス基板の等価回路を示すブロック図であり、図３は、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）のアクティブマトリックス基板の概略断面図である。本実施例では、２次元検出器として、Ｘ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を例に採って説明するとともに、半導体層として非晶質のアモルファスセレン膜を例に採って説明する。
【００２６】
本実施例に係るＦＰＤは、図１に示すように、アクティブマトリックス基板１と、Ｘ線の入射により電荷を生成するＸ線感応型のアモルファスセレン膜２と、バイアス電圧印加用の共通電極３とを備えている。アクティブマトリックス基板１は、図２、図３に示すように、Ｘ線の入射面側に複数の収集電極１１を形成し、各収集電極１１で収集される電荷の蓄積・読み出し用電気回路１２を配設して構成されている。各収集電極１１についてはＸ線検出有効エリアＳＡ内で２次元状マトリックス配列で設定している。アクティブマトリックス基板１は、この発明におけるアクティブマトリックス基板に相当し、Ｘ線感応型のアモルファスセレン膜２は、この発明における半導体層に相当し、バイアス電圧印加用の共通電極３は、この発明における共通電極に相当する。
【００２７】
図１に示すように、このアクティブマトリックス基板１の収集電極の入射面側にアモルファスセレン膜２を積層し、そのアモルファスセレン膜２の入射側に共通電極３を面状に形成して積層している。そして、共通電極３の入射面にバイアス電圧給電用のリード線４を接続している。銅線等のリード線４を導電ペースト（例えば銀ペースト）を介して共通電極３に接続する。
【００２８】
図２、図３に示すようにアクティブマトリクス基板１は、上述したように収集電極１１を形成し、蓄積・読み出し用電気回路１２を配設している。蓄積・読み出し用電気回路１２は、コンデンサ１２Ａやスイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜電界効果トランジスタ）１２Ｂおよびゲート線１２ａ，データ線１２ｂなどからなり、各収集電極１１毎に１個のコンデンサ１２Ａおよび１個のＴＦＴ１２Ｂが対応付けて接続されている。
【００２９】
また、アクティブマトリックス基板１の蓄積・読み出し用電気回路１２の周囲にはゲートドライバ１３と電荷電圧変換型増幅器１４とマルチプレクサ１５とＡ／Ｄ変換器１６とを配設して接続している。これらのゲートドライバ１３、電荷電圧変換型増幅器１４、マルチプレクサ１５、Ａ／Ｄ変換器１６は、アクティブマトリックス基板１とは別基板で接続されている。なお、ゲートドライバ１３、電荷電圧変換型増幅器１４、マルチプレクサ１５、Ａ／Ｄ変換器１６の一部または全部を、アクティブマトリックス基板１に内蔵してもよい。
【００３０】
ＦＰＤによってＸ線を検出する際には、バイアス供給電源（図示省略）からバイアス電圧を、バイアス電圧給電用のリード線４を介してバイアス電圧印加用の共通電極３に印加する。バイアス電圧を印加した状態で、Ｘ線の入射に伴ってＸ線感応型のアモルファスセレン膜２で電荷を生成する。この生成された電荷を収集電極１１で一旦収集する。蓄積・読み出し用電気回路１２によって、収集された電荷を各収集電極１１毎のＸ線検出信号として取り出す。
【００３１】
具体的には、収集電極１１で収集された電荷がコンデンサ１２Ａに一旦蓄積される。そして、ゲートドライバ１３からゲート線１２ａを介して読み出し信号を各ＴＦＴ１２Ｂのゲートに順に与える。読み出し信号を与えることで、読み出し信号が与えられたＴＦＴ１２ＢがＯＦＦからＯＮに移行する。その移行したＴＦＴ１２Ｂのソースに接続されたデータ線１２ｂがマルチプレクサ１５によって順に切り換え接続されるのにしたがって、コンデンサ１２Ａに蓄積された電荷を、ＴＦＴ１２Ｂからデータ線１２ｂを介して読み出す。読み出された電荷を電荷電圧変換型増幅器１４で増幅して、マルチプレクサ１５によって各収集電極１１毎のＸ線検出信号としてＡ／Ｄ変換器１６に送り出してアナログ値からディジタル値に変換する。
【００３２】
例えば、ＦＰＤをＸ線透視撮影装置に備えた場合には、Ｘ線検出信号を後段の画像処理回路に送り込んで、画像処理を行って２次元Ｘ線透視画像等を出力する。２次元状マトリックス配列の各収集電極１１は、Ｘ線画像（ここでは２次元Ｘ線透視画像）の各画素に対応する電極（画素電極）にそれぞれ対応している。Ｘ線検出信号を取り出すことで、Ｘ線検出有効エリアＳＡに投影されるＸ線の２次元強度分布に応じたＸ線画像（ここでは２次元Ｘ線透視画像）を作成することができる。つまり、本実施例に係るＦＰＤは、Ｘ線検出有効エリアＳＡに投影されるＸ線の２次元強度分布を検出することができる２次元アレイタイプのＸ線検出器である。
【００３３】
このようにして、アモルファスセレン膜２はＸ線を電荷信号（Ｘ線検出信号）に変換し、共通電極３はアモルファスセレン膜２にバイアス電圧を印加し、アクティブマトリックス基板１は電荷信号（Ｘ線検出信号）を読み出す。そして、共通電極３にバイアス電圧を印加した状態でＸ線をアモルファスセレン膜２に入射して、アモルファスセレン膜２で変換された電荷信号（Ｘ線検出信号）をアクティブマトリックス基板１が読み出すことで、Ｘ線を検出するようにフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）は構成される。
【００３４】
次に、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を製造する方法について、図４および図５を参照して説明する。図４は、一連のフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の製造方法を示すフローチャートであり、図５は、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の製造に用いられる蒸着装置の概略図であり、図６は、遠赤外ＦＴ−ＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）を用いて成膜前のセレン原料の環状セレン比率を測定した結果である。
【００３５】
（ステップＳ１）遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定
遠赤外ＦＴ−ＩＲ(Bruker製,IFS-66v/S)で測定を行い、半導体材料の原子構造比率が所定の範囲を満たす物のみを半導体層の形成（成膜）に使用することとする。ここで、遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定とは赤外分光法による測定であり、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy)測定である。遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定では、特定の原子構造に起因する吸収スペクトルを測定することで、各電子構造を調べる。具体的には、赤外線を分子に照射すると，分子を構成している原子間の振動エネルギーに相当する赤外線を吸収する。この吸収度合いを調べることによって化合物の構造や定量を行う（http://www.an.shimadzu.co.jp/ftir/ftir.htmを参照）。
【００３６】
遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定では、図６に示すように、セレンの原子構造の波数を横軸とし、そのときの吸収率を縦軸としたときの吸収スペクトルを観測する。波数が１４０［ｃｍ−１］を鎖状セレン、波数が２５８［ｃｍ−１］を環状セレンのピークとしてそれぞれ考える(M. Kawarada and Y. Nishina, Jpn.J.Appl.Phys., 14, 1519(1975))。それぞれの原料での測定結果を鎖状セレンピークの高さで規格化する。そして、鎖状セレンのピーク高さを分母とし、環状セレンのピーク高さを分子とした値である環状セレンのピーク高さ／鎖状セレンのピーク高さを環状セレン比率として計算する。図６では、特性の悪い原料ほど環状セレン比率が高いことが確認されている。
【００３７】
（ステップＳ２）環状セレン比率が０．７５以下？
このようにして、原子構造比率の観点から、ステップＳ１での図６に示す遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定によりセレン原料を測定して、測定されたセレン原料での環状セレン比率が０．７５以下であるか？否かを判定する。遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定により環状セレン比率が０．７５を超えている場合には、特性の悪い原料（特性不良の原料）であると判断して、アモルファスセレン膜の形成（成膜）に用いない。逆に、遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定により環状セレン比率が０．７５以下である場合には、特性の良い原料（特性良品の原料）であると判断して、次のステップＳ３に進む。
【００３８】
（ステップＳ３）セレン原料を選択
環状セレン比率が０．７５以下である場合には、そのセレン原料を選択してアモルファスセレン膜の形成（成膜）に用いる。
【００３９】
（ステップＳ４）アモルファスセレン膜を形成
ステップＳ３で選択された環状セレン比率が０．７５よりも小さいセレン原料を用いてアモルファスセレン膜を形成する。本実施例では、図５に示す蒸着装置を用いて蒸着によりアモルファスセレン膜を形成する。
【００４０】
図５に示すように、蒸着装置２１は、チャンバ２２とトレイ２３とフィルタ２４とヒータ２５と支持プレート２６と温度センサ２７とを備えている。チャンバ２２は、トレイ２３やフィルタ２４やヒータ２５や支持プレート２６や温度センサ２７を収納する蒸着用処理室である。トレイ２３は、蒸着源であるソースＳを収容する容器であって、ステップＳ３で選択された環状セレン比率が０．７５よりも小さいセレン原料をソースＳとしてトレイ２３に収容する。フィルタ２４はトレイ２３の上部に取り付けられており、蒸着の際にソースＳからの蒸気がメッシュ状のフィルタ２４を通して、アクティブマトリックス基板１（図１および図３も参照）にアモルファスセレン膜２（図１および図３も参照）を形成する。
【００４１】
各々のヒータ２５はトレイ２３の底部や側部にそれぞれ取り付けられており、蒸着源であるソースＳの温度が250℃〜300℃の範囲になるように加熱する。支持プレート２６は、40℃〜50℃の範囲で温度調節（温調）された温水を内部に通すことで、アクティブマトリックス基板１の温度を40℃〜50℃の範囲に設定する。なお、ヒータ２５からは支持プレート２６は離れているので、ヒータ２５による温度の影響を受けずに、温調された温水とほぼ同じ温度でアクティブマトリックス基板１の温度を設定することができる。また、成膜されるアモルファスセレン膜２も、ヒータ２５による温度の影響をさほどに受けずに、温調された温水の温度よりも＋１０°程度の温度で形成される。温度センサ２７は例えば熱電対等で構成されている。蒸着源であるソースＳの温度設定については、温度センサ２７による温度をフィードバック制御することで行えばよい。
【００４２】
蒸着の際には、蒸着源であるソースＳが250℃〜300℃の範囲になるようにヒータ２５は加熱して、40℃〜50℃の範囲で温調された温水を支持プレート２６内部に通して、蓄積・読み出し用電気回路１２（図２、図３を参照）などをパターン形成したアクティブマトリックス基板１を支持プレート２６が吊り下げ支持することで、アクティブマトリックス基板１の温度を40℃〜50℃の範囲とする。ヒータ２５によりソースＳを250℃〜300℃の範囲に加熱して、加熱によりソースＳの蒸気がフィルタ２４を通して、アクティブマトリックス基板１に対して蒸着を行うことにより、支持プレート２６とは逆側の面（すなわち収集電極の入射面）にアクティブマトリックス基板１にアモルファスセレン膜２が形成（成膜）される。
【００４３】
そして、別の蒸着装置で蒸着により共通電極３（図１、図３を参照）をアモルファスセレン膜２の入射側に形成（成膜）する。さらに、別基板に実装したゲートドライバ１３や電荷電圧変換型増幅器１４やマルチプレクサ１５やＡ／Ｄ変換器１６（いずれも図２を参照）を、アモルファスセレン膜２が成膜されたアクティブマトリックス基板１に対して接続することで、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を製造する。
【００４４】
次に、環状セレン比率をそれぞれ変えたときの測定結果について、上述した図６も含めて、図７〜図１０を参照して説明する。図７は、遠赤外ＦＴ−ＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）を用いて成膜後のアモルファスセレン膜の環状セレン比率を測定した結果であり、図８（ａ）は、環状セレン比率をそれぞれ変えたセレン原料を用いたときのラグ特性であり、図８（ｂ）は、パルス状のＸ線の照射および残留信号成分の模式図であり、図９は、環状セレン比率毎でのＸＡＦＳ（X-ray Absorption Fine Structure）測定の結果での吸収端領域における立ち上がり部分を拡大したものであり、図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、成膜過程でのアモルファスセレン膜のＸＡＦＳ（X-ray Absorption Fine Structure）測定の結果での吸収端領域における立ち上がり部分を拡大したものである。
【００４５】
図６に示すように、成膜前のセレン原料を遠赤外ＦＴ−ＩＲで測定を行うのと同様に、図７は、成膜後のアモルファスセレン膜を遠赤外ＦＴ−ＩＲで測定を行った結果である。図６の成膜前と同様に、図７の成膜後においても電気特性の悪いテストデバイス（特性不良を用いて得られた試験用のＦＰＤ）では、環状セレン比率が高くなることがわかる。
【００４６】
また、上述したように、図８（ｂ）でパルス状のＸ線を照射して、照射停止後に３３ｍｓｅｃ経過したときの残留信号成分（の入射線量に対する比率）をラグ特性として、環状セレン比率毎にそれぞれ対応させた結果は、図８（ａ）に示す通りである。図８（ａ）の結果からも環状セレン比率とラグ特性との間に相関があり、環状セレン比率が０．７５よりも小さい範囲で、ラグ特性が合格基準値である５％以下となる境界が存在することがわかる。
【００４７】
また、上述したように環状セレン比率毎にＸＡＦＳ測定を行った結果は、図９に示す通りである。一番下の二点鎖線は環状セレン比率が０．８５７のとき、下から２番目の一点鎖線は環状セレン比率が１．０２のとき、中央の細かい点線は環状セレン比率が０．７４５のとき、上から２番目の粗い点線は環状セレン比率が０．６２３のとき、一番上の実線は環状セレン比率が０．４１７のときである。図９では環状セレン比率が１．０２のときよりも環状セレン比率が０．８５７の方が吸収端エネルギーの立ち上がりが高エネルギー側にシフトしているが、それ以外は上述したように環状セレン比率の高い原料ほど吸収端エネルギーの立ち上がりが高エネルギー側にシフトしていることがわかる。このことから、環状セレン比率の高い原料ほど吸収端エネルギーの立ち上がりが遅く、セレン構造と吸収端エネルギーとの間に相関があることがわかる。
【００４８】
図１０は、成膜過程における各段階でのＸＡＦＳ測定の結果であり、図１０（ａ）は、電気特性の良い原料（特性良品の原料）を用いたときの成膜過程における各段階でのＸＡＦＳ測定の結果であり、図１０（ｂ）は、電気特性の悪い原料（特性不良の原料）を用いたときの成膜過程における各段階でのＸＡＦＳ測定の結果である。図９と同様に、図１０の横軸はＸ線のエネルギー（図１０では「Energy」で表記）であり、図１０の縦軸はＸ線の吸収量（図１０では「normalized χ μ」で表記）であり、吸収端領域における立ち上がり部分を拡大したものである。一番上の実線は良品初期・不良初期のとき、中央の粗い点線は良品中期・不良中期のとき、一番下の細かい点線は良品終期・不良終期のときである。
【００４９】
図６の成膜前と比べて図７の成膜後での環状セレン比率が高くなるのは、加熱・蒸着によって鎖状セレンが結合して環状セレンが増えるからだと考えられる。実際に、良品・不良の原料とも成膜が進むにつれて環状セレン比率が高くなった結果、成膜初期，成膜中期，成膜終期の順に吸収端エネルギーの立ち上がりが高エネルギー側にシフトしていることが図１０からわかる。このことから、良品・不良の原料とも成膜が進むにつれて吸収端エネルギーの立ち上がりが遅くなることがわかる。
【００５０】
ただし、図１０（ａ）の良品初期・良品中期でのＸＡＦＳ測定の結果では環状セレン比率がさほどに変わらず特性劣化が進み難く、良品終期で環状セレン比率が高くなるのがわかる。一方、図１０（ｂ）の不良初期・不良中期でのＸＡＦＳ測定の結果では成膜が進むにつれて環状セレン比率が高くなり、不良中期段階で特性劣化が進んでいるのがわかる。このことから、電気特性の悪い原料（特性不良の原料）ほどアモルファスセレン膜中の環状セレン比率が高くなるのが早くなり、特性劣化の原因になっているのがわかる。なお、良品・不良の原料とも成膜初期では成膜が進むにつれて膜の温度が上昇し、成膜途中（成膜中期）で膜の温度が一定になり、成膜終期で僅かに膜の温度が上昇する。これは、成膜終期ではソース（原料）の量が減少することに伴って温度が上昇するのだと考えられる。よって、成膜終期での温度上昇により、良品・不良の原料とも成膜終期では特性劣化が加速するのだと考えられる。
【００５１】
アモルファスセレン膜は、成膜中期で形成された膜がほとんどであるので、図１０（ａ）のように電気特性の良い原料（特性良品の原料）を用いたときの成膜中期（すなわち良品中期）では特性劣化がさほどに進んでいないことから、良品中期で成膜されたアモルファスセレン膜では特性劣化が進んでおらず、一方の不良中期で成膜されたアモルファスセレン膜では特性劣化が進んでいることがわかる。
【００５２】
上述のフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の製造方法によれば、原子構造比率（本実施例では環状セレン比率）が所定の範囲（本実施例では０．７５以下の範囲）を満たす半導体材料（本実施例ではセレン原料）を原料ロットから選択して用いて半導体層（本実施例ではアモルファスセレン膜２）を形成すれば、安定した電気特性の半導体層（アモルファスセレン膜２）が得られ、２次元検出器（本実施例ではＦＰＤ）の歩留まりを向上させることができる。
【００５３】
本実施例では、半導体層としてアモルファスセレン膜２を採用している。セレンの原子構造として、セレン原子が環状につながる環状セレンと、セレン原子が鎖状につながる鎖状セレンとからなり、図６に示すように、セレンの原子構造の波数を横軸とし、そのときの吸収率を縦軸としたときの鎖状セレンのピーク高さを分母とし、環状セレンのピーク高さを分子とした値である環状セレンのピーク高さ／鎖状セレンのピーク高さを環状セレン比率とする。本実施例では、環状セレン比率が０．７５よりも小さいセレン原料を用いてアモルファスセレン膜２を形成している。
【００５４】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００５５】
（１）上述した実施例では、Ｘ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を例に採って説明したが、半導体層，共通電極およびアクティブマトリックス基板を備えた２次元検出器であれば、Ｘ線以外の放射線（α線、β線、γ線）や光を検出する２次元検出器の製造方法にも適用することができる。
【００５６】
（２）上述した実施例では、半導体層は非晶質のアモルファスセレンであったが、多結晶の半導体層（例えばＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅ）を形成する場合においても適用することができる。また、多結晶の半導体層を形成する場合にはＣｌなどのハロゲンをドープあるいは混合することで原子構造を制御することができるので、原子構造比率の観点から、ハロゲンをドープあるいはハロゲンを混合した半導体材料を測定して、その測定結果から原子構造比率が所定の範囲を満たす当該半導体材料を原料ロットから選択して用いて半導体層を形成してもよい。
【００５７】
（３）上述した実施例では、遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定により半導体材料を測定したが、原子構造比率が測定可能な測定手法であれば、遠赤外ＦＴ−ＩＲ測定に限定されない。
【符号の説明】
【００５８】
１  …  アクティブマトリックス基板
２  …  アモルファスセレン膜
３  …  共通電極
【図１】
2013219221.tif 000003
【図２】
2013219221.tif 000004
【図３】
2013219221.tif 000005
【図４】
2013219221.tif 000006
【図５】
2013219221.tif 000007
【図６】
2013219221.tif 000008
【図７】
2013219221.tif 000009
【図８】
2013219221.tif 000010
【図９】
2013219221.tif 000011
【図１０】
2013219221.tif 000012