(57)【要約】【課題】信号線のカップリング容量の増加を抑制することの可能な放射線検出器、ならびにそのような放射線検出器を備えた撮像装置および撮像システムを提供する。【解決手段】本技術の放射線検出器は、複数の画素と、シンチレータ層と、導電性の遮光膜とを備えている。各画素は、ノードを上面に向けて配置された光電変換素子と、ノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含んでいる。シンチレータ層は、光電変換素子の上方に配置されており、放射線を光に変換するようになっている。遮光膜は、入射光の、光電変換素子への入射を遮るものである。遮光膜は、複数の画素のうち一部の画素において、光電変換素子とシンチレータ層との間隙に配置されると共に光電変換素子の上面に電気的に接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が、ノードを上面に向けて配置された光電変換素子と、前記ノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を備えた
放射線検出器。
【請求項２】
前記光電変換素子から信号電荷を読み出すための複数の信号線をさらに備え、
各前記信号線は、前記トランジスタのソースおよびドレインのうち前記ノードに未接続の方の電極と接続されている
請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記遮光膜と前記信号線との間に平坦化膜をさらに備えた
請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記遮光膜は、前記光電変換素子の上面に積層されており、前記光電変換素子の上面と前記トランジスタとを電気的に接続する配線として機能する
請求項３に記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記遮光膜は、前記光電変換素子の上面の一部だけに接している
請求項３に記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記光電変換素子は、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、ｎ型半導体層および光透過電極をこの順に積層して構成され、
前記遮光膜は、前記光透過電極に接して形成されている
請求項３に記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記ｐ型半導体層は、前記トランジスタのソースおよびドレインと同一の面上に形成されており、
前記ｐ型半導体層、ならびに前記トランジスタのソースおよびドレインは、低温ポリシリコンで構成されている
請求項６に記載の放射線検出器。
【請求項８】
各々が、光電変換素子と、前記光電変換素子のノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を備え、
各前記光電変換素子は、前記光電変換素子から信号電荷を読み出すための信号線よりも上の層内に形成されている
放射線検出器。
【請求項９】
前記遮光膜は、積層面内に延在しており、前記光電変換素子の上面の電位を決めるためのバイアス線を兼ねている
請求項８に記載の放射線検出器。
【請求項１０】
前記光電変換素子は、下部電極、ｎ型半導体層、ｉ型半導体層、ｐ型半導体層および光透過電極をこの順に積層して構成され、
前記遮光膜は、前記光透過電極に接している
請求項８に記載の放射線検出器。
【請求項１１】
放射線検出器と、
前記放射線検出器を駆動する駆動部と
を備え、
前記放射線検出器は、
各々が、ノードを上面に向けて配置された光電変換素子と、前記ノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を有する
撮像装置。
【請求項１２】
放射線検出器と、
前記放射線検出器を駆動する駆動部と
を備え、
前記放射線検出器は、
各々が、光電変換素子と、前記光電変換素子のノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を有し、
各前記光電変換素子は、前記光電変換素子から信号電荷を読み出すための信号線よりも上の層内に形成されている
撮像装置。
【請求項１３】
撮像装置と、
前記撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置と
を備え、
前記撮像装置は、
放射線検出器と、
前記放射線検出器を駆動する駆動部と
を有し、
前記放射線検出器は、
各々が、ノードを上面に向けて配置された光電変換素子と、前記ノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を有する
撮像システム。
【請求項１４】
撮像装置と、
前記撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置と
を備え、
前記撮像装置は、
放射線検出器と、
前記放射線検出器を駆動する駆動部と
を有し、
前記放射線検出器は、
各々が、光電変換素子と、前記光電変換素子のノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を有し、
各前記光電変換素子は、前記光電変換素子から信号電荷を読み出すための信号線よりも上の層内に形成されている
撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、α線、β線、γ線またはＸ線などの放射線を検出する放射線検出器に関する。また、本技術は、上記放射線検出器を備えた撮像装置および撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線写真フィルムを介さずに、放射線に基づく画像を電気信号として得る撮像装置が開発されている。このような撮像装置では、各画素に、光電変換素子と、電界効果型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が配置されている。画素内に蓄積された信号電荷が、トランジスタを含む画素回路を用いて読み出されることにより、放射線量に基づく電気信号が得られる（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５８３４０号公報
【特許文献２】特開２００１−６１８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記撮像装置では、一般に、温度変化によって暗電流が変化するので、上記撮像装置を連続して使用する場合には、画像補正用の暗電流画像が経時変化する。暗電流に起因する画像補正を逐次、行うための方策として、例えば、光電変換素子に入射する光を常時遮蔽する層（遮光層）を、一部の画素に対して設け、その画素から得られる暗電流を画像補正に用いることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。しかし、従来の方策では、遮光層と、光電変換素子から電気信号を読み出すための信号線との間でカップリングが起き、信号線のカップリング容量が増加する。その結果、画像にノイズが生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、信号線のカップリング容量の増加を抑制することの可能な放射線検出器、ならびにそのような放射線検出器を備えた撮像装置および撮像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術の第１の放射線検出器は、複数の画素、シンチレータ層および遮光膜を備えている。各画素は、ノードを上面に向けて配置された光電変換素子と、ノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含んでいる。シンチレータ層は、光電変換素子の上方に配置されており、放射線を光に変換するようになっている。遮光膜は、入射光の、光電変換素子への入射を遮るものである。遮光膜は、複数の画素のうち一部の画素において、光電変換素子とシンチレータ層との間隙に配置されると共に光電変換素子の上面に電気的に接続されている。
【０００７】
本技術の第１の撮像装置は、上記の第１の放射線検出器と、上記の第１の放射線検出器を駆動する駆動部とを備えている。本技術の第１の撮像システムは、上記の第１の撮像装置と、上記の第１の撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備えている。
【０００８】
本技術の第１の放射線検出器、第１の撮像装置および第１の撮像システムでは、光電変換素子への光入射を遮る遮光膜が、光電変換素子のノードとシンチレータ層との間隙に配置されており、かつ光電変換素子のノードに電気的に接続されている。これにより、光電変換素子と遮光膜との間でカップリングが生じ難くなり、さらに、光電変換素子のノードが受光面とは反対側に配置されている場合と比べて、遮光膜と信号線との間で生じるカップリング容量を低減することができる。
【０００９】
本技術の第２の放射線検出器は、複数の画素、シンチレータ層および遮光膜を備えている。各画素は、光電変換素子と、光電変換素子のノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含んでいる。シンチレータ層は、光電変換素子の上方に配置されており、放射線を光に変換するようになっている。遮光膜は、入射光の、光電変換素子への入射を遮るものである。遮光膜は、複数の画素のうち一部の画素において、光電変換素子とシンチレータ層との間隙に配置されると共に光電変換素子の上面に電気的に接続されている。各光電変換素子は、光電変換素子から信号電荷を読み出すための信号線よりも上の層内に形成されている。
【００１０】
本技術の第２の撮像装置は、上記の第２の放射線検出器と、上記の第２の放射線検出器を駆動する駆動部とを備えている。本技術の第２の撮像システムは、上記の第２の撮像装置と、上記の第２の撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備えている。
【００１１】
本技術の第２の放射線検出器、第２の撮像装置および第２の撮像システムでは、光電変換素子への光入射を遮る遮光膜が、光電変換素子とシンチレータ層との間隙に配置されており、かつ光電変換素子の上面に電気的に接続されている。さらに、本技術では、各光電変換素子が、光電変換素子から信号電荷を読み出すための信号線よりも上の層内に形成されている。これにより、光電変換素子と遮光膜との間でカップリングが生じ難くなり、さらに、光電変換素子が信号線と同一の層内に形成されている場合と比べて、遮光膜と信号線との間で生じるカップリング容量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本技術の第１の放射線検出器、第１の撮像装置および第１の撮像システムによれば、遮光膜をノードとシンチレータ層との間隙に配置し、かつノードに電気的に接続するようにしたので、信号線のカップリング容量の増加を抑制することができる。その結果、画像に生じるノイズを低減することができる。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【００１３】
本技術の第２の放射線検出器、第２の撮像装置および第２の撮像システムによれば、遮光膜をノードとシンチレータ層との間隙に配置すると共に光電変換素子の上面に電気的に接続し、さらに、各光電変換素子を信号線よりも上の層内に形成するようにしたので、信号線のカップリング容量の増加を抑制することができる。その結果、画像に生じるノイズを低減することができる。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本技術の第１の実施形態に係る放射線検出器において撮像画素を横断する断面構成の一例を表す図である。
【図２】図１の放射線検出器において遮光画素を横断する断面構成の一例を表す図である。
【図３】図１の放射線検出器の回路構成の一例を表す図である。
【図４】図１の放射線検出器の断面構成の一変形例を表す図である。
【図５】本技術の第２の実施形態に係る放射線検出器において撮像画素を横断する断面構成の一例を表す図である。
【図６】図５の放射線検出器において遮光画素を横断する断面構成の一例を表す図である。
【図７】図５の放射線検出器の回路構成の一例を表す図である。
【図８】本技術の第３の実施形態に係る放射線検出器において撮像画素を横断する断面構成の一例を表す図である。
【図９】図８の放射線検出器において遮光画素を横断する断面構成の一例を表す図である。
【図１０】図８の放射線検出器の回路構成の一例を表す図である。
【図１１】本技術の第４の実施形態に係る撮像装置の概略構成の一例を表す図である。
【図１２】本技術の第５の実施形態に係る撮像システムの概略構成の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本技術を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（放射線検出器）
ノードを上面に向けて光電変換素子を配置した例
２．第１の実施の形態の変形例（放射線検出器）
遮光膜を光透過電極の一部分だけに接触させた例
３．第２の実施の形態（放射線検出器）
ノードを下面に向けて、信号線よりも上層に光電変換素子を配置した例
４．第２の実施の形態の変形例（放射線検出器）
ノードを上面に向けて、信号線よりも上層に光電変換素子を配置した例
５．第３の実施の形態（放射線検出器）
ノードを下面に向けて、信号線と同層に光電変換素子を配置した例
６．第４の実施の形態（撮像装置）
上記各実施の形態およびそれらの変形例に係る放射線検出器を
撮像装置の撮像部として用いた例
７．第５の実施の形態（撮像システム）
上記撮像装置を撮像システムに組み込んだ例
８．第５の実施の形態の変形例（撮像システム）
成型装置をさらに設けた例
【００１６】
＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
まず、本技術の第１の実施の形態に係る放射線検出器１について説明する。図１、図２は、本実施の形態の放射線検出器１の断面構成の一例を表したものである。図１は、放射線検出器１において撮像画素Ｐｘ１（後述）を横断する断面構成の一例を表したものである。図２は、放射線検出器１において遮光画素Ｐｘ２（後述）を横断する断面構成の一例を表したものである。放射線検出器１は、α線、β線、γ線またはＸ線などの放射線を検出するものであり、間接変換方式の放射線検出器である。間接変換方式とは、放射線を光信号に変換した後に電気信号に変換する方式を指す。放射線検出器１は、例えば、回路基板１０、シンチレータ層２０および反射板３０を備えている。なお、反射板３０は、必要に応じて省略することが可能である。
【００１７】
（回路基板１０）
図３は、放射線検出器１において光信号を電気信号に変換する部分の回路構成の一例を表したものである。回路基板１０は、支持基板１１上に、行列状に配置された複数の撮像画素Ｐｘ１と、１または複数の遮光画素Ｐｘ２とを備えている。撮像画素Ｐｘ１は、撮像画像の生成に用いられる電気信号を出力するものである。遮光画素Ｐｘ２は、暗電流に起因する画像補正に用いられる電気信号を出力するものである。撮像画素Ｐｘ１は、ノードＮを上面に向けて配置された光電変換素子１３と、ノードＮに電気的に接続されたトランジスタ１２とを含んでいる。遮光画素Ｐｘ２も、ノードＮを上面に向けて配置された光電変換素子１３と、ノードＮに電気的に接続されたトランジスタ１２とを含んでいる。遮光画素Ｐｘ２は、さらに、後述する遮光膜１５を有しており、その点で、撮像画素Ｐｘ１の構成と相違している。
【００１８】
支持基板１１は、例えば、半導体基板、または、ガラス基板で構成されている。光電変換素子１３は、シンチレータ層２０側から光電変換素子１３の上面（受光面１０Ａ）に入射する光（入射光）の光量に応じた電荷量の信号電荷を生成して内部に蓄積するものである。光電変換素子１３は、例えば、ＰＩＮ(Positive Intrinsic Negative)フォトダイオード、または、ＭＩＳ(Metal-Insulator-Semiconductor)型センサで構成されている。トランジスタ１２は、ゲートに入力される制御信号に応じてオン状態となることにより、光電変換素子１３で生成された信号電荷を信号線ＤＴＬ（後述）に出力するものである。トランジスタ１２は、例えば、電界効果型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成されている。
【００１９】
光電変換素子１３は、例えば、ｐ型半導体層１３Ａ、ｉ型半導体層１３Ｂ、ｎ型半導体層１３Ｃおよび光透過電極１３Ｄをこの順に積層して構成されている。ｐ型半導体層１３Ａは、例えば、低温ポリシリコンで構成されている。ｐ型半導体層１３Ａが低温ポリシリコンで構成されている場合、ｐ型半導体層１３Ａが低抵抗率となり、金属材料からなる下部電極を別途設ける必要がなくなる。つまり、この場合には、ｐ型半導体層１３Ａが下部電極として機能する。なお、ｐ型半導体層１３Ａは、例えば、微結晶シリコンあるいはアモルファスシリコンで構成されていてもよい。この場合、金属材料からなる下部電極を別途設けることが好ましい。ｐ型半導体層１３Ａは、後述のトランジスタ１２のソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅと同一の面（後述のゲート酸化膜１２Ｂの上面）上に形成されている。ｉ型半導体層１３Ｂは、ノンドープの真性半導体層であり、例えば、アモルファスシリコンで構成されている。ｉ型半導体層１３Ｂの厚みは、例えば、４００ｎｍ〜２０００ｎｍとなっている。ｎ型半導体層１３Ｃは、例えば、アモルファスシリコンで構成されている。ｎ型半導体層１３Ｃは、電荷を蓄積するノードＮとして機能する。光透過電極１３Ｄは、例えば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜により構成されている。
【００２０】
トランジスタ１２は、例えば、支持基板１１上に、ゲート１２Ａと、ゲート１２Ａを覆うように形成されたゲート絶縁膜１２Ｂとを有している。トランジスタ１２は、さらに、例えば、ゲート絶縁膜１２Ｂ上に、チャネル層（活性層）１２Ｃと、チャネル層１２Ｃの両脇に形成された一対のＬＤＤ(light Doped Drain)層（図示せず）と、チャネル層１２ＣおよびＬＤＤ層を挟んで形成された一対のソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅとを有している。チャネル層１２Ｃ、一対のＬＤＤ層および一対のソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅは、ｐ型半導体層１３Ａと同一の面（ゲート酸化膜１２Ｂの上面）上に形成されている。
【００２１】
トランジスタ１２は、さらに、例えば、チャネル層１２Ｃ、一対のＬＤＤ層および一対のソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅを覆うように形成されたゲート絶縁膜１２Ｇを有しており、ゲート絶縁膜１２Ｇ上であって、かつゲート１２Ａと対向する領域にゲート１２Ｆを有している。トランジスタ１２は、図１、図２に示したようなダブルゲート型のトランジスタであってもよいし、ゲート１２Ａまたはゲート１２Ｆが省略されたシングルゲート型のトランジスタであってもよい。
【００２２】
ゲート１２Ａ，１２Ｆは、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ等のいずれかよりなる単層膜、または、これらのうちの２つ以上を積層した積層膜で構成されている。ゲート絶縁膜１２Ｂ，１２Ｇは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜もしくは酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜等の単層膜で構成されている。ゲート絶縁膜１２Ｂ，１２Ｇは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも２つを互いに積層させた積層膜で構成されていてもよい。チャネル層１２Ｃ、一対のＬＤＤ層および一対のソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅは、例えば、低温ポリシリコンで構成されている。ｐ型半導体層１３Ａが低温ポリシリコンで構成されている場合、製造プロセスの簡略化の観点からは、チャネル層１２Ｃ、一対のＬＤＤ層および一対のソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅも、低温ポリシリコンで構成されていることが好ましい。
【００２３】
回路基板１０は、さらに、支持基板１１上に、積層面内方向に延在する複数の信号線ＤＴＬと、積層面内方向であって、かつ各信号線ＤＴＬと交差（例えば直交）する方向に延在する複数のゲート線ＧＴＬとを有している。回路基板１０は、さらに、積層面内方向であって、かつ各信号線ＤＴＬと略平行な方向に延在する複数のバイアス線ＢＳＬを有している。複数の撮像画素Ｐｘ１は、例えば、各信号線ＤＴＬと、各ゲート線ＧＴＬとが互いに交差する箇所に配置されている。１または複数の遮光画素Ｐｘ２も、例えば、各信号線ＤＴＬと、各ゲート線ＧＴＬとが互いに交差する箇所に配置されている。
【００２４】
信号線ＤＴＬは、光電変換素子１３から信号電荷を読み出すための配線である。ゲート線ＧＴＬは、トランジスタ１２をオンオフ制御する制御信号をトランジスタ１２のゲートに入力するための配線である。バイアス線ＢＳＬは、光電変換素子１３のアノード電位を決めるための配線である。撮像画素Ｐｘ１および遮光画素Ｐｘ２において、トランジスタ１２のゲートがゲート線ＧＴＬに接続され、トランジスタ１２のソースまたはドレインが光電変換素子１３のノードＮ（例えば、光透過電極１３Ｄ）に接続され、トランジスタ１２のソースおよびドレインのうちノードＮに未接続の電極が信号線ＤＴＬに接続されている。撮像画素Ｐｘ１および遮光画素Ｐｘ２において、光電変換素子１３のノードＮ（例えば、光透過電極１３Ｄ）がトランジスタ１２のソースまたはドレインに接続され、光電変換素子１３のアノード（例えば、ｐ型半導体層１３Ａ）がバイアス線ＢＳＬに接続されている。
【００２５】
回路基板１０は、さらに、層間絶縁膜１４Ａ，１４Ｂと、平坦化膜１４Ｃと、保護膜１６とを有している。
【００２６】
層間絶縁膜１４Ａは、トランジスタ１２を保護するとともに、信号線ＤＴＬやバイアス線ＢＳＬ等の形成面を設けるためのものである。層間絶縁膜１４Ａは、トランジスタ１２を覆うように形成されている。層間絶縁膜１４Ａは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜もしくは酸窒化シリコン膜等の単層膜で構成されている。層間絶縁膜１４Ａは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも２つを互いに積層させた積層膜で構成されていてもよい。ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜１４Ａは、ソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅ上にコンタクトホールをそれぞれ有している。ソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅのうち、光電変換素子１３寄りに形成されたソース・ドレイン層１２Ｄは、ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜１４Ａのコンタクトホールに形成された導電性のコンタクトＣＮＴと接続されている。ソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅのうち、光電変換素子１３から離れて形成されたソース・ドレイン層１２Ｅは、ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜１４Ａのコンタクトホールに形成された信号線ＤＴＬと接続されている。ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜１４Ａは、ｐ型半導体層１３Ａの上面のうちｉ型半導体層１３Ｂの形成されていない露出面上にコンタクトホールをそれぞれ有している。ｐ型半導体層１３Ａは、ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜１４Ａのコンタクトホールに形成されたバイアス線ＢＳＬと接続されている。
【００２７】
層間絶縁膜１４Ｂは、信号線ＤＴＬ、バイアス線ＢＳＬおよびコンタクトＣＮＴ等を保護するためのものである。層間絶縁膜１４Ｂは、各信号線ＤＴＬ、各コンタクトＣＮＴおよび各バイアス線ＢＳＬを覆うように形成されている。層間絶縁膜１４Ｂは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜もしくは酸窒化シリコン膜等の単層膜で構成されている。層間絶縁膜１４Ｂは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも２つを互いに積層させた積層膜で構成されていてもよい。層間絶縁膜１４Ｂは、平坦化膜（例えば、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂等）で構成されていてもよい。層間絶縁膜１４Ｂは、各コンタクトＣＮＴ上にコンタクトホールを有している。各コンタクトＣＮＴは、層間絶縁膜１４Ｂのコンタクトホールを介して光透過電極１３Ｄと接続されている。つまり、光透過電極１３Ｄは、各コンタクトＣＮＴや各信号線ＤＴＬとは別層で形成されている。ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜１４Ａ，１４Ｂは、光電変換素子１３が形成される箇所にコンタクトホールを有している。光電変換素子１３のうちｉ型半導体層１３Ｂが、ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜１４Ａ，１４Ｂに形成されたコンタクトホール内に形成されている。
【００２８】
平坦化膜１４Ｃは、トランジスタ１２や光電変換素子１３等によって生じる表面の凹凸を緩和するためのものである。平坦化膜１４Ｃは、例えば、平坦化膜（例えば、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂等）で構成されている。平坦化膜１４Ｃの厚さは、例えば、２．４μｍ以上となっている。平坦化膜１４Ｃは、信号線ＤＴＬと、光透過電極１３Ｄおよび遮光膜１５との間に形成されており、層間絶縁膜１４Ｂ、ｉ型半導体層１３Ｂおよびｎ型半導体層１３Ｃを覆うように形成されている。平坦化膜１４Ｃは、コンタクトＣＮＴ上と、ｎ型半導体層１３Ｃ上とに、コンタクトホールをそれぞれ有している。コンタクトＣＮＴおよびｎ型半導体層１３Ｃは、平坦化膜１４Ｃのコンタクトホールを介して、光透過電極１３Ｄと接続されている。
【００２９】
保護膜１６は、トランジスタ１２や光電変換素子１３等を外部から保護するものである。保護膜１６の上面は、シンチレータ層２０の形成面、またはシンチレータ層２０と回路基板１０とを互いに貼り合わせる面としての役割を有している。保護膜１６は、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜もしくは酸窒化シリコン膜等の単層膜で構成されている。保護膜１６は、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも２つを互いに積層させた積層膜で構成されていてもよい。
【００３０】
回路基板１０は、さらに、各遮光画素Ｐｘ２において、遮光膜１５を有している。遮光膜１５は、シンチレータ層２０からの光が光電変換素子１３に入射するのを遮るものである。遮光膜１５は、導電性を有している。遮光膜１５は、例えば、Ｍｏ、ＡｌおよびＭｏをこの順に積層して構成されている。遮光膜１５は、光電変換素子１３とシンチレータ層２０との間隙に配置されると共に、光電変換素子１３の上面に電気的に接続されている。遮光膜１５は、光透過電極１３Ｄ上に積層されており、光透過電極１３Ｄと共にｎ型半導体層１３Ｃとトランジスタ１２とを電気的に接続する配線として機能する。
【００３１】
回路基板１０は、さらに、回路基板１０のうち光電変換素子１３の下面側に反射膜１７を有している。具体的には、回路基板１０は、支持基板１１とゲート絶縁膜１２Ｂとの間であって、かつ光電変換素子１３と対向する領域に反射膜１７を有している。反射膜１７は、光電変換素子１３を透過してきた光を光電変換素子１３側に反射するものである。反射膜１７は、例えば、Ｍｏにより構成されている。なお、反射膜１７は、必要に応じて省略することが可能である。
【００３２】
（シンチレータ層２０）
シンチレータ層２０は、入射した放射線を光電変換素子１３の感度域に波長変換するものであり、具体的には、入射した放射線を光に変換するものである。シンチレータ層２０は、例えば、α線、β線、γ線またはＸ線などの放射線を可視光に変換する蛍光体で構成されている。このような蛍光体としては、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にタリウム（Ｔｌ）またはナトリウム（Ｎａ）を添加したもの、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）にタリウム（Ｔｌ）を添加したものが挙げられる。また、上記蛍光体としては、例えば、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）にユウロピウム（Ｅｕ）を添加したもの、弗化臭化セシウム（ＣｓＢｒＦ）にユウロピウム（Ｅｕ）を添加したものが挙げられる。
【００３３】
シンチレータ層２０は、光電変換素子１３の上方に配置されている。シンチレータ層２０は、例えば、回路基板１０の上面（例えば、保護膜１６の上面）を結晶成長面として形成されたものであり、例えば、真空蒸着法を用いて成膜することにより形成されたものである。シンチレータ層２０は、例えば、接着剤もしくは粘着剤を介して、回路基板１０の上面（例えば、保護膜１６の上面）に貼り合わされたものであってもよい。
【００３４】
（反射板３０）
反射板３０は、シンチレータ層２０の上面に配置されている。反射板３０は、シンチレータ層２０から光電変換素子１３とは反対方向へ発光した光を光電変換素子１３側に返す役割を持つ。反射板３０は、実質的に水分を透過しない水分不透過材料によって構成されていてもよい。このようにした場合には、反射板３０によって、シンチレータ層２０への水分の介入を防ぐことができる。反射板３０は、例えば、薄板ガラスからなる。反射板３０は省略されていてもよい。シンチレータ層２０上に設ける反射構造は、上記のような反射板３０以外の構成となっていてもよく、例えば、Ａｌの蒸着膜によって構成されていてもよい。
【００３５】
［効果］
次に、放射線検出器１の効果について説明する。放射線検出器１では、光電変換素子１３への光入射を遮る遮光膜１５が、光電変換素子１３のノードＮとシンチレータ層２０との間隙に配置されており、かつ光電変換素子１３のノードＮに電気的に接続されている。これにより、光電変換素子１３と遮光膜１５との間でカップリングが生じ難くなる。また、光透過電極１３Ｄおよび遮光膜１５と、信号線ＤＴＬとの間に、平坦化膜１４Ｃが存在する。これにより、光電変換素子１３のノードＮが受光面１０Ａとは反対側に配置されている場合と比べて、平坦化膜１４Ｃの厚さの分だけ、光透過電極１３Ｄおよび遮光膜１５が、信号線ＤＴＬから遠ざかるので、遮光膜１５と信号線ＤＴＬとの間で生じるカップリング容量を低減することができる。その結果、例えば、放射線検出器１を連続して使用する場合に、画像に生じるノイズを低減することができる。
【００３６】
特に、図２に示したように、光透過電極１３Ｄおよび遮光膜１５と、信号線ＤＴＬとの間に、膜厚の厚い平坦化膜１４Ｃが設けられている場合には、平坦化膜１４Ｃの代わりに膜厚の薄い層間絶縁膜などが設けられている場合と比べて、遮光膜１５と信号線ＤＴＬとの間で生じるカップリング容量を効果的に低減することができる。
【００３７】
＜２．第１の実施の形態の変形例＞
上記実施の形態では、遮光膜１５が、光透過電極１３Ｄと共にｎ型半導体層１３Ｃとトランジスタ１２とを電気的に接続する配線として機能する場合が例示されていた。しかし、遮光膜１５が、配線としての機能を有していなくてもよい。例えば、図４に示したように、遮光膜１５と光透過電極１３Ｄとの間に、ｉ型半導体層１３Ｂと対向する位置にコンタクトホールを有する層間絶縁膜１８が設けられ、遮光膜１５が層間絶縁膜１８のコンタクトホールを介して、光透過電極１３Ｄの上面の一部だけに接していてもよい。
【００３８】
＜３．第２の実施の形態＞
[構成] 
次に、本技術の第２の実施の形態に係る放射線検出器２について説明する。なお、以下では、上記の実施の形態と共通する構成要素に対しては、同一の符号が付されている。上記の実施の形態と相違する構成について主に説明し、上記の実施の形態と共通する構成についての説明は適宜、省略するものとする。
【００３９】
図５、図６は、本実施の形態の放射線検出器２の断面構成の一例を表したものである。図５は、放射線検出器２において撮像画素Ｐｘ３（後述）を横断する断面構成の一例を表したものである。図６は、放射線検出器２において遮光画素Ｐｘ４（後述）を横断する断面構成の一例を表したものである。放射線検出器２は、α線、β線、γ線またはＸ線などの放射線を検出するものであり、間接変換方式の放射線検出器である。放射線検出器２は、例えば、回路基板４０、シンチレータ層２０および反射板３０を備えている。なお、反射板３０は、必要に応じて省略することが可能である。
【００４０】
（回路基板４０）
図７は、放射線検出器２において光信号を電気信号に変換する部分の回路構成の一例を表したものである。回路基板４０は、支持基板１１上に、行列状に配置された複数の撮像画素Ｐｘ３と、１または複数の遮光画素Ｐｘ４とを備えている。撮像画素Ｐｘ３は、撮像画像の生成に用いられる電気信号を出力するものである。遮光画素Ｐｘ４は、暗電流に起因する画像補正に用いられる電気信号を出力するものである。撮像画素Ｐｘ３は、ノードＮを下面（受光面４０Ａとは反対側の面）に向けて配置された光電変換素子２２と、ノードＮに電気的に接続されたトランジスタ１２とを含んでいる。遮光画素Ｐｘ４も、ノードＮを下面に向けて配置された光電変換素子２２と、ノードＮに電気的に接続されたトランジスタ１２とを含んでいる。遮光画素Ｐｘ４は、さらに、後述する遮光膜２３を有しており、その点で、撮像画素Ｐｘ３の構成と相違している。
【００４１】
光電変換素子２２は、シンチレータ層２０側から光電変換素子２２の上面（受光面４０Ａ）に入射する光（入射光）の光量に応じた電荷量の信号電荷を生成して内部に蓄積するものである。光電変換素子２２は、例えば、ＰＩＮフォトダイオード、または、ＭＩＳ型センサで構成されている。トランジスタ１２は、ゲートに入力される制御信号に応じてオン状態となることにより、光電変換素子２２で生成された信号電荷を信号線ＤＴＬに出力するものである。
【００４２】
光電変換素子２２は、例えば、下部電極２２Ａ、ｎ型半導体層２２Ｂ、ｉ型半導体層２２Ｃ、ｐ型半導体層２２Ｄおよび光透過電極２２Ｅをこの順に積層して構成されている。下部電極２２Ａは、例えば、Ｍｏ、ＡｌおよびＭｏをこの順に積層して構成されている。下部電極２２Ａは、コンタクトＣＮＴおよび信号線ＤＴＬよりも上の層内に形成されている。つまり、光電変換素子２２が、コンタクトＣＮＴおよび信号線ＤＴＬよりも上の層内に形成されている。ｎ型半導体層２２Ｂは、例えば、アモルファスシリコンで構成されている。ｎ型半導体層２２Ｂは、電荷を蓄積するノードＮとして機能する。ｉ型半導体層２２Ｃは、ノンドープの真性半導体層であり、例えば、アモルファスシリコンで構成されている。ｉ型半導体層２２Ｃの厚みは、例えば、４００ｎｍ〜２０００ｎｍとなっている。ｐ型半導体層２２Ｄは、例えば、アモルファスシリコンで構成されている。光透過電極２２Ｅは、例えば、ＩＴＯ等の透明導電膜により構成されている。
【００４３】
回路基板４０は、さらに、支持基板１１上に、積層面内方向に延在する複数の信号線ＤＴＬと、積層面内方向であって、かつ各信号線ＤＴＬと交差（例えば直交）する方向に延在する複数のゲート線ＧＴＬとを有している。回路基板４０は、さらに、積層面内方向であって、かつ各信号線ＤＴＬと略平行な方向に延在する複数のバイアス線ＢＳＬを有している。複数の撮像画素Ｐｘ３は、例えば、各信号線ＤＴＬと、各ゲート線ＧＴＬとが互いに交差する箇所に配置されている。１または複数の遮光画素Ｐｘ４も、例えば、各信号線ＤＴＬと、各ゲート線ＧＴＬとが互いに交差する箇所に配置されている。
【００４４】
信号線ＤＴＬは、光電変換素子２２から信号電荷を読み出すための配線である。ゲート線ＧＴＬは、トランジスタ１２をオンオフ制御する制御信号をトランジスタ１２のゲートに入力するための配線である。バイアス線ＢＳＬは、光電変換素子２２のアノード電位を決めるための配線である。
【００４５】
撮像画素Ｐｘ３および遮光画素Ｐｘ４において、トランジスタ１２のゲートがゲート線ＧＴＬに接続され、トランジスタ１２のソースまたはドレインが光電変換素子２２のノードＮに接続され、トランジスタ１２のソースおよびドレインのうちノードＮに未接続の電極が信号線ＤＴＬに接続されている。撮像画素Ｐｘ３および遮光画素Ｐｘ４において、光電変換素子２２のノードＮがトランジスタ１２のソースまたはドレインに接続され、光電変換素子２２のアノードがバイアス線ＢＳＬに接続されている。
【００４６】
回路基板４０は、さらに、層間絶縁膜２１Ａ、平坦化膜２１Ｂ、層間絶縁膜２１Ｃおよび平坦化膜２１Ｄを有している。
【００４７】
層間絶縁膜２１Ａは、トランジスタ１２を保護するとともに、信号線ＤＴＬ等の形成面を設けるためのものである。層間絶縁膜２１Ａは、トランジスタ１２を覆うように形成されている。層間絶縁膜２１Ａは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜もしくは酸窒化シリコン膜等の単層膜で構成されている。層間絶縁膜２１Ａは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも２つを互いに積層させた積層膜で構成されていてもよい。ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜２１Ａは、ソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅ上にコンタクトホールをそれぞれ有している。ソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅのうち、光電変換素子２２寄りに形成されたソース・ドレイン層１２Ｄは、ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜２１Ａのコンタクトホールに形成された導電性のコンタクトＣＮＴと接続されている。ソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅのうち、光電変換素子２２から離れて形成されたソース・ドレイン層１２Ｅは、ゲート絶縁膜１２Ｇおよび層間絶縁膜２１Ａのコンタクトホールに形成された信号線ＤＴＬと接続されている。
【００４８】
平坦化膜２１Ｂは、信号線ＤＴＬおよびコンタクトＣＮＴ等によって生じる表面の凹凸を緩和するとともに、光電変換素子２２の形成面を設けるためのものである。平坦化膜２１Ｂは、各信号線ＤＴＬおよび各コンタクトＣＮＴを覆うように形成されている。平坦化膜２１Ｂは、例えば、ポリイミド系樹脂等により構成されている。平坦化膜２１Ｂは、各コンタクトＣＮＴ上にコンタクトホールを有している。各コンタクトＣＮＴは、平坦化膜２１Ｂのコンタクトホールを介して下部電極２２Ａと接続されている。つまり、下部電極２２Ａは、各コンタクトＣＮＴおよび各信号線ＤＴＬとは別層で形成されている。
【００４９】
層間絶縁膜２１Ｃは、光電変換素子２２を保護するとともに、バイアス線ＢＳＬ等の形成面を設けるためのものである。層間絶縁膜２１Ｃは、光電変換素子２２を覆うように形成されている。層間絶縁膜２１Ｃは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜もしくは酸窒化シリコン膜等の単層膜で構成されている。層間絶縁膜２１Ｃは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン膜のうちの少なくとも２つを互いに積層させた積層膜で構成されていてもよい。層間絶縁膜２１Ｃは、光透過電極２２Ｅ上にコンタクトホールを有している。光透過電極２２Ｅは、層間絶縁膜２１Ｃのコンタクトホールを介してバイアス線ＢＳＬと接続されている。バイアス線ＢＳＬは、光電変換素子２２の上方であって、かつ層間絶縁膜２１Ｃ上に配置されている。つまり、バイアス線ＢＳＬは、光電変換素子２２とシンチレータ層２０との間隙に配置されている。
【００５０】
平坦化膜２１Ｄは、光電変換素子２２等を外部から保護するものである。平坦化膜２１Ｄの上面は、シンチレータ層２０の形成面、またはシンチレータ層２０と回路基板４０とを互いに貼り合わせる面としての役割を有している。平坦化膜２１Ｄは、例えば、ポリイミド系樹脂等により構成されている。
【００５１】
回路基板４０は、さらに、各遮光画素Ｐｘ４において、光透過電極２２Ｅに接する遮光膜２３を有している。遮光膜２３は、シンチレータ層２０からの光が光電変換素子２２に入射するのを遮るものである。遮光膜２３は、導電性を有している。本実施の形態では、遮光膜２３が、各遮光画素Ｐｘ４に対応して設けられたバイアス線ＢＳＬを兼ねている。遮光膜２３は、例えば、Ｍｏ、ＡｌおよびＭｏをこの順に積層して構成されている。遮光膜２３は、各信号線ＤＴＬと略平行な方向に延在しており、少なくとも、光電変換素子２２と対向する領域において、光電変換素子２２の上面を覆うように形成されている。なお、各撮像画素Ｐｘ３に対応して設けられた各バイアス線ＢＳＬは、光電変換素子２２と対向する領域において、光電変換素子２２の上面を全て覆わないように形成されている。従って、各撮像画素Ｐｘ３に対応して設けられた各バイアス線ＢＳＬは、シンチレータ層２０からの光が光電変換素子２２に入射するのをできるだけ妨げないように構成されている。
【００５２】
（シンチレータ層２０）
シンチレータ層２０は、光電変換素子２２の上方に配置されている。シンチレータ層２０は、入射した放射線を光電変換素子２２の感度域に波長変換するものであり、具体的には、入射した放射線を光に変換するものである。シンチレータ層２０は、例えば、回路基板４０の上面（例えば、平坦化膜２１Ｄの上面）を結晶成長面として形成されたものであり、例えば、真空蒸着法を用いて成膜することにより形成されたものである。シンチレータ層２０は、例えば、接着剤もしくは粘着剤を介して、回路基板４０の上面（例えば、平坦化膜２１Ｄの上面）に貼り合わされたものであってもよい。
【００５３】
（反射板３０）
反射板３０は、シンチレータ層２０から光電変換素子２２とは反対方向へ発光した光を光電変換素子２２側に返す役割を持つ。
【００５４】
［効果］
次に、放射線検出器２の効果について説明する。放射線検出器２では、光電変換素子２２への光入射を遮る遮光膜２３が、光電変換素子２２とシンチレータ層２０との間隙に配置されており、かつ光電変換素子２２の上面に電気的に接続されている。これにより、光電変換素子２２と遮光膜２３との間でカップリングが生じ難くなる。また、各光電変換素子２２が、各信号線ＤＴＬよりも上の層内に形成されている。これにより、各信号線ＤＴＬと同一の層内に形成されている場合と比べて、各光電変換素子２２を各信号線ＤＴＬよりも上の層内に移動した分だけ、光透過電極２２Ｅおよび遮光膜２３が、信号線ＤＴＬから遠ざかるので、遮光膜２３と信号線ＤＴＬとの間で生じるカップリング容量を低減することができる。その結果、例えば、放射線検出器２を連続して使用する場合に、画像に生じるノイズを低減することができる。
【００５５】
＜４．第２の実施の形態の変形例＞
第２の実施の形態では、光電変換素子２２が、ノードＮを下面（受光面４０Ａとは反対側の面）に向けて配置されていたが、例えば、ノードＮを上面（受光面４０Ａ）に向けて配置されていてもよい。ただし、この場合には、下部電極２２Ａが受光面４０Ａ側に配置されるので、下部電極２２Ａが、光透過電極（例えば、ＩＴＯなどの透明導電膜）で構成され、遮光画素Ｐｘ４においては、さらに、下部電極２２Ａ上に、上記第１の実施の形態の遮光膜１５が配置されることになる。また、バイアス線ＢＳＬは、例えば、光電変換素子２２の脇であって、かつ信号線ＤＴＬと同一の層内に形成されることになる。従って、本変形例では、遮光膜２３の代わりに遮光膜１５が設けられ、遮光膜１５がバイアス線ＢＳＬとは別体で設けられることになる。このようにした場合であっても、上記第２の実施の形態と同様、遮光膜１５と信号線ＤＴＬとの間で生じるカップリング容量を低減することができる。その結果、例えば、放射線検出器２を連続して使用する場合に、画像に生じるノイズを低減することができる。
【００５６】
＜５．第３の実施の形態＞
[構成] 
次に、本技術の第３の実施の形態に係る放射線検出器３について説明する。なお、以下では、上記の実施の形態と共通する構成要素に対しては、同一の符号が付されている。上記の実施の形態と相違する構成について主に説明し、上記の実施の形態と共通する構成についての説明は適宜、省略するものとする。
【００５７】
図８、図９は、本実施の形態の放射線検出器３の断面構成の一例を表したものである。図８は、放射線検出器３において撮像画素Ｐｘ５（後述）を横断する断面構成の一例を表したものである。図９は、放射線検出器３において遮光画素Ｐｘ６（後述）を横断する断面構成の一例を表したものである。放射線検出器３は、α線、β線、γ線またはＸ線などの放射線を検出するものであり、間接変換方式の放射線検出器である。放射線検出器３は、例えば、回路基板５０、シンチレータ層２０および反射板３０を備えている。なお、反射板３０は、必要に応じて省略することが可能である。
【００５８】
（回路基板５０）
図１０は、放射線検出器３において光信号を電気信号に変換する部分の回路構成の一例を表したものである。回路基板５０は、支持基板１１上に、行列状に配置された複数の撮像画素Ｐｘ５と、１または複数の遮光画素Ｐｘ６とを備えている。撮像画素Ｐｘ５は、撮像画像の生成に用いられる電気信号を出力するものである。遮光画素Ｐｘ６は、暗電流に起因する画像補正に用いられる電気信号を出力するものである。撮像画素Ｐｘ５は、ノードＮを下面（受光面５０Ａとは反対側の面）に向けて配置された光電変換素子２４と、ノードＮに電気的に接続されたトランジスタ１２とを含んでいる。遮光画素Ｐｘ６も、ノードＮを下面に向けて配置された光電変換素子２４と、ノードＮに電気的に接続されたトランジスタ１２とを含んでいる。遮光画素Ｐｘ６は、さらに、後述する遮光膜２５を有しており、その点で、撮像画素Ｐｘ５の構成と相違している。
【００５９】
光電変換素子２４は、シンチレータ層２０側から光電変換素子２４の上面（受光面５０Ａ）に入射する光（入射光）の光量に応じた電荷量の信号電荷を生成して内部に蓄積するものである。光電変換素子２４は、例えば、ＰＩＮフォトダイオード、または、ＭＩＳ型センサで構成されている。トランジスタ１２は、ゲートに入力される制御信号に応じてオン状態となることにより、光電変換素子２４で生成された信号電荷を信号線ＤＴＬに出力するものである。
【００６０】
光電変換素子２４は、例えば、ｎ型半導体層２４Ａ、ｉ型半導体層２４Ｂ、ｐ型半導体層２４Ｃおよび光透過電極２４Ｄをこの順に積層して構成されている。ｎ型半導体層２４Ａは、例えば、低温ポリシリコンで構成されている。ｎ型半導体層２４Ａが低温ポリシリコンで構成されている場合、ｎ型半導体層２４Ａが低抵抗率となり、金属材料からなる下部電極を別途設ける必要がなくなる。つまり、この場合には、ｎ型半導体層２４Ａが下部電極として機能する。なお、ｎ型半導体層２４Ａは、例えば、微結晶シリコンあるいはアモルファスシリコンで構成されていてもよい。この場合、金属材料からなる下部電極を別途設けることが好ましい。ｎ型半導体層２４Ａは、トランジスタ１２のソース・ドレイン層１２Ｄ，１２Ｅと同一の面（ゲート酸化膜１２Ｂの上面）上に形成されている。ｉ型半導体層２４Ｂは、ノンドープの真性半導体層であり、例えば、アモルファスシリコンで構成されている。ｉ型半導体層２４Ｂの厚みは、例えば、４００ｎｍ〜２０００ｎｍとなっている。ｐ型半導体層２４Ｃは、例えば、アモルファスシリコンで構成されている。光透過電極２４Ｄは、例えば、ＩＴＯ等の透明導電膜により構成されている。
【００６１】
回路基板５０は、さらに、支持基板１１上に、積層面内方向に延在する複数の信号線ＤＴＬと、積層面内方向であって、かつ各信号線ＤＴＬと交差（例えば直交）する方向に延在する複数のゲート線ＧＴＬとを有している。回路基板５０は、さらに、積層面内方向であって、かつ各信号線ＤＴＬと略平行な方向に延在する複数のバイアス線ＢＳＬを有している。複数の撮像画素Ｐｘ５は、例えば、各信号線ＤＴＬと、各ゲート線ＧＴＬとが互いに交差する箇所に配置されている。１または複数の遮光画素Ｐｘ６も、例えば、各信号線ＤＴＬと、各ゲート線ＧＴＬとが互いに交差する箇所に配置されている。
【００６２】
信号線ＤＴＬは、光電変換素子２４から信号電荷を読み出すための配線である。ゲート線ＧＴＬは、トランジスタ１２をオンオフ制御する制御信号をトランジスタ１２のゲートに入力するための配線である。バイアス線ＢＳＬは、光電変換素子２４のアノード電位を決めるための配線である。
【００６３】
撮像画素Ｐｘ５および遮光画素Ｐｘ６において、トランジスタ１２のゲートがゲート線ＧＴＬに接続され、トランジスタ１２のソースまたはドレインが光電変換素子２４のノードＮ（例えば、ｎ型半導体層２４Ａ）に接続され、トランジスタ１２のソースおよびドレインのうちノードＮに未接続の電極が信号線ＤＴＬに接続されている。撮像画素Ｐｘ５および遮光画素Ｐｘ６において、光電変換素子２４のノードＮ（例えば、ｎ型半導体層２４Ａ）がトランジスタ１２のソースまたはドレインに接続され、光電変換素子２４のアノード（例えば、光透過電極２４Ｄ）がバイアス線ＢＳＬに接続されている。
【００６４】
回路基板５０は、さらに、層間絶縁膜１４Ａ，１４Ｂと、平坦化膜１４Ｃと、保護膜１６とを有している。回路基板１０は、さらに、各遮光画素Ｐｘ６において、光透過電極２４Ｄに接する遮光膜２５を有している。遮光膜２５は、シンチレータ層２０からの光が光電変換素子２４に入射するのを遮るものである。遮光膜２５は、導電性を有している。本実施の形態では、遮光膜２５が、各遮光画素Ｐｘ６に対応して設けられたバイアス線ＢＳＬを兼ねている。遮光膜２５は、例えば、Ｍｏ、ＡｌおよびＭｏをこの順に積層して構成されている。遮光膜２５は、各信号線ＤＴＬと略平行な方向に延在しており、少なくとも、光電変換素子２４と対向する領域において、光電変換素子２４の上面を覆うように形成されている。なお、各撮像画素Ｐｘ５に対応して設けられた各バイアス線ＢＳＬは、光電変換素子２４と対向する領域において、光電変換素子２４の上面を全て覆わないように形成されている。従って、各撮像画素Ｐｘ５に対応して設けられた各バイアス線ＢＳＬは、シンチレータ層２０からの光が光電変換素子２４に入射するのをできるだけ妨げないように構成されている。
【００６５】
［効果］
次に、放射線検出器３の効果について説明する。放射線検出器２３は、光電変換素子２４への光入射を遮る遮光膜２５が、光電変換素子２４とシンチレータ層２０との間隙に配置されており、かつ光電変換素子２４の上面に電気的に接続されている。これにより、光電変換素子２４と遮光膜２５との間でカップリングが生じ難くなる。また、各光電変換素子２４が、各信号線ＤＴＬよりも上の層内に形成されている。これにより、各信号線ＤＴＬと同一の層内に形成されている場合と比べて、各光電変換素子２４を各信号線ＤＴＬよりも上の層内に移動した分だけ、光透過電極２４Ｄおよび遮光膜２５が、信号線ＤＴＬから遠ざかるので、遮光膜２５と信号線ＤＴＬとの間で生じるカップリング容量を低減することができる。その結果、例えば、放射線検出器３を連続して使用する場合に、画像に生じるノイズを低減することができる。
【００６６】
＜６．第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態に係る撮像装置４について説明する。図１１は、撮像装置４の概略構成の一例を表したものである。撮像装置４は、上述の放射線検出器１〜３を撮像部４１に用いたものであり、医療用をはじめ、手荷物検査等のその他の非破壊検査用の撮像装置として好適に用いられるものである。撮像装置４は、例えば、基板上に撮像部４１を備え、この撮像部４１の周辺領域に、撮像部４１を駆動する駆動部を備えている。駆動部は、例えば、行走査部４２、Ａ／Ｄ変換部４３、列走査部４４およびシステム制御部４５を有している。
【００６７】
撮像部４１は、撮像装置４における撮像エリアとなるものである。撮像部４１は、放射線検出器１、放射線検出器２または放射線検出器３によって構成されている。撮像部４１は、撮像画素領域４１Ａと、遮光画素領域４１Ｂとを有している。撮像画素領域４１Ａには、行列状に配置された複数の撮像画素Ｐｘ１、Ｐｘ３もしくはＰｘ５が設けられている。遮光画素領域４１Ｂには、１または複数の遮光画素Ｐｘ２、Ｐｘ４もしくはＰｘ６が設けられている。
【００６８】
撮像部４１では、複数のゲート線ＧＴＬが行方向に延在しており、複数の信号線ＤＴＬおよび複数のバイアス線ＢＳＬが列方向に延在している。各ゲート線ＧＴＬが行走査部４２に接続され、各信号線ＤＴＬがＡ／Ｄ変換部４３に接続され、各バイアス線ＢＳＬが列走査部４４に接続されている。
【００６９】
行走査部４２は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、各撮像画素Ｐｘ１、各撮像画素Ｐｘ３もしくは各撮像画素Ｐｘ５、および各遮光画素Ｐｘ２、各遮光画素Ｐｘ４もしくは各遮光画素Ｐｘ６を、例えば行単位で駆動するようになっている。行走査部４２によって選択走査された画素行の各画素から出力された信号電荷は、各信号線ＤＴＬを介してＡ／Ｄ変換部４３に供給される。Ａ／Ｄ変換部４３は、各信号線ＤＴＬを介して入力された信号電荷に基づいてＡ／Ｄ変換を行うものであり、例えば、信号線ＤＴＬごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【００７０】
列走査部４４は、例えば、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、Ａ／Ｄ変換部４３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。列走査部４４による選択走査により、行走査部４２で選択された画素行の各画素から出力された信号電荷に対応する撮像信号Ｄｏｕｔがシリアルで外部へ出力される。
【００７１】
行走査部４２、Ａ／Ｄ変換部４３および列走査部４４からなる回路部分は、撮像部４１と共に共通の基板上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されていてもよい。また、当該回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【００７２】
システム制御部４５は、外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータなどを受け取り、また、撮像装置４の内部情報などのデータを出力するものである。システム制御部４５は、さらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部４２、Ａ／Ｄ変換部４３および列走査部４４などの周辺回路の駆動制御を行うようになっている。
【００７３】
本実施の形態では、上述の放射線検出器１，２，３が撮像部４１に用いられている。従って、例えば、撮像部４１を連続して使用した場合であっても、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。
【００７４】
＜７．第５の実施の形態＞
次に、第５の実施の形態に係る撮像システム５について説明する。図１２は、撮像システム５の概略構成の一例を表したものである。撮像システム５は、上述の放射線検出器１，２，３が画素部４１に用いられた撮像装置４を備えている。撮像システム５は、例えば、撮像装置４と、画像処理部６と、表示装置７とを備えている。なお、必要に応じて表示装置６が省略されてもよい。
【００７５】
画像処理部６は、撮像装置４により得られた撮像信号Ｄｏｕｔに対して所定の画像処理を施すものであり、具体的には、撮像信号Ｄｏｕｔに対して所定の画像処理を施すことにより、表示信号Ｄ１を生成する。表示装置７は、撮像装置４により得られた撮像信号Ｄｏｕｔに基づく画像表示を行うものであり、具体的には、画像処理部６で処理された後の撮像信号（表示信号Ｄ１）に基づいて、映像を表示するものである。
【００７６】
本実施の形態では、放射線源１００から被写体２００に向けて照射された放射線のうち、被写体２００を透過した成分が撮像装置４によって検出される。撮像装置４で検出されることにより得られた撮像信号Ｄｏｕｔには、画像処理部６によって所定の処理がなされる。所定の処理がなされた後の撮像信号（表示信号Ｄ１）は、表示装置７に出力され、表示信号Ｄ１に応じた映像が、表示装置７のモニタ画面に表示される。
【００７７】
このように、本実施の形態では、撮像装置４において上述の放射線検出器１，２，３が用いられている。従って、例えば、撮像装置４を連続して使用した場合であっても、ノイズの少ない高画質化な画像を得ることができる。
【００７８】
＜８．第５の実施の形態の変形例＞
上記第５の実施の形態において、撮像システム５が、画像処理部６で処理された後の撮像信号（３ＤＣＡＤ（computer-aided design）信号）に基づいて立体物を成型する成型装置（図示せず）をさらに備えていてもよい。成型装置は、例えば、３Ｄプリンタである。画像処理部６は、撮像信号Ｄｏｕｔに対して所定の画像処理を施すことにより、３ＤＣＡＤ信号を生成するものである。
【００７９】
本変形例では、撮像装置４において上述の放射線検出器１，２，３が用いられている。従って、高精度な立体物を形成することができる。
【００８０】
以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本技術が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
【００８１】
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
各々が、ノードを上面に向けて配置された光電変換素子と、前記ノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を備えた
放射線検出器。
（２）
前記光電変換素子から信号電荷を読み出すための複数の信号線をさらに備え、
各前記信号線は、前記トランジスタのソースおよびドレインのうち前記ノードに未接続の方の電極と接続されている
（１）に記載の放射線検出器。
（３）
前記遮光膜と前記信号線との間に平坦化膜をさらに備えた
（２）に記載の放射線検出器。
（４）
前記遮光膜は、前記光電変換素子の上面に積層されており、前記光電変換素子の上面と前記トランジスタとを電気的に接続する配線として機能する
（１）ないし（３）のいずれか一項に記載の放射線検出器。
（５）
前記遮光膜は、前記光電変換素子の上面の一部だけに接している
（１）ないし（３）のいずれか一項に記載の放射線検出器。
（６）
前記光電変換素子は、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、ｎ型半導体層および光透過電極をこの順に積層して構成され、
前記遮光膜は、前記光透過電極に接して形成されている
（１）ないし（５）のいずれか一項に記載の放射線検出器。
（７）
前記ｐ型半導体層は、前記トランジスタのソースおよびドレインと同一の面上に形成されており、
前記ｐ型半導体層、ならびに前記トランジスタのソースおよびドレインは、低温ポリシリコンで構成されている
（６）に記載の放射線検出器。
（８）
各々が、光電変換素子と、前記光電変換素子のノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を備え、
各前記光電変換素子は、前記光電変換素子から信号電荷を読み出すための信号線よりも上の層内に形成されている
放射線検出器。
（９）
前記遮光膜は、積層面内に延在しており、前記光電変換素子の上面の電位を決めるためのバイアス線を兼ねている
（８）に記載の放射線検出器。
（１０）
前記光電変換素子は、下部電極、ｎ型半導体層、ｉ型半導体層、ｐ型半導体層および光透過電極をこの順に積層して構成され、
前記遮光膜は、前記光透過電極に接している
（８）または（９）に記載の放射線検出器。
（１１）
放射線検出器と、
前記放射線検出器を駆動する駆動部と
を備え、
前記放射線検出器は、
各々が、ノードを上面に向けて配置された光電変換素子と、前記ノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を有する
撮像装置。
（１２）
放射線検出器と、
前記放射線検出器を駆動する駆動部と
を備え、
前記放射線検出器は、
各々が、光電変換素子と、前記光電変換素子のノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を有し、
各前記光電変換素子は、前記光電変換素子から信号電荷を読み出すための信号線よりも上の層内に形成されている
撮像装置。
（１３）
撮像装置と、
前記撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置と
を備え、
前記撮像装置は、
放射線検出器と、
前記放射線検出器を駆動する駆動部と
を有し、
前記放射線検出器は、
各々が、ノードを上面に向けて配置された光電変換素子と、前記ノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を有する
撮像システム。
（１４）
撮像装置と、
前記撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置と
を備え、
前記撮像装置は、
放射線検出器と、
前記放射線検出器を駆動する駆動部と
を有し、
前記放射線検出器は、
各々が、光電変換素子と、前記光電変換素子のノードに電気的に接続された電界効果型のトランジスタとを含む複数の画素と、
前記光電変換素子の上方に配置され、放射線を光に変換するシンチレータ層と、
複数の前記画素のうち一部の前記画素において、前記光電変換素子と前記シンチレータ層との間隙に配置されると共に前記光電変換素子の上面に電気的に接続され、入射光の、前記光電変換素子への入射を遮る遮光膜と
を有し、
各前記光電変換素子は、前記光電変換素子から信号電荷を読み出すための信号線よりも上の層内に形成されている
撮像システム。
【符号の説明】
【００８２】
１，２…放射線検出器、３…撮像装置、４…撮像システム、５…画像処理部、６…表示装置、１０，４０…回路基板、１０Ａ，４０Ａ…受光面、１１…支持基板、１２…トランジスタ、１２Ａ，１２Ｆ…ゲート、１２Ｂ，１２Ｇ…ゲート絶縁膜、１２Ｃ…チャネル、１２Ｄ，１２Ｅ…ソース・ドレイン、１３，２２，２４…光電変換素子、１３Ａ，２２Ｄ…ｐ型半導体層、１３Ｂ，２２Ｃ…ｉ型半導体層、１３Ｃ，２２Ｂ…ｎ型半導体層、１３Ｄ，２２Ｅ…光透過電極、１４Ａ，１４Ｂ，１８，２１Ａ，２１Ｃ…層間絶縁膜、１４Ｃ，２１Ｂ，２１Ｄ…平坦化膜、１５，２３，２５…遮光膜、１６，２４…保護膜、１７…反射膜、２０…シンチレータ層、２２Ａ…下部電極、３０…反射板、３１…撮像部、３１Ａ…撮像画素領域、３１Ｂ…遮光画素領域、３２…、行走査線、３３…Ａ／Ｄ変換部、３４…列走査線、３５…システム制御部、１００…放射線源、２００…被写体、ＢＳＬ…バイアス線、ＣＮＴ…コンタクト、Ｄｏｕｔ…出力信号、ＤＴＬ…信号線、ＧＴＬ…ゲート線、Ｐｘ１，Ｐｘ３，Ｐｘ５…撮像画素、Ｐｘ２，Ｐｘ４，Ｐｘ６…遮光画素。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016044968.tif 000009
【図８】
2016044968.tif 000010
【図９】
2016044968.tif 000011
【図１０】
2016044968.tif 000012
【図１１】
2016044968.tif 000013
【図１２】
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