(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に、
格子状に配列された複数の電極配線と、
これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、
前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層と、
この層間絶縁層上に形成された複数の画素電極とを有し、
前記層間絶縁層は、前記電極配線が格子状に配列されている画素配列領域とこの画素配列領域を囲む周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ、前記周辺領域に配置された前記層間絶縁層の上面の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されているアクティブマトリクス基板を備え、
前記アクティブマトリクス基板上の前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように電磁波導電性を有する半導体層が形成され、この半導体層が前記周辺領域において前記凹凸部上に積層されていることを特徴とする電磁波検出器。
【請求項２】
前記層間絶縁層は、感光性有機材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電磁波検出器。
【請求項３】
前記凹凸部の表面は、凹凸部と接するようにアクティブマトリクス基板上に積層される半導体層に対して、凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁波検出器。
【請求項４】
前記無機層は前記画素電極と同一の材料からなることを特徴とする請求項３に記載の電磁波検出器。
【請求項５】
前記凹凸部は、前記絶縁基板と接する領域の前記層間絶縁層に形成され、かつ前記層間絶縁層を貫通する構造を有し、凹凸部における層間絶縁層と絶縁基板との間には、凹凸部と接するようにアクティブマトリクス基板上に積層される半導体層に対して、前記絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られる無機層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電磁波検出器。
【請求項６】
前記凹凸部は、前記電極配線に対する前記層間絶縁層の積層方向において前記電極配線と重畳しない位置に形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電磁波検出器。
【請求項７】
前記半導体層における前記凹凸部上の部分は、アクティブマトリクス基板の外方側へ向かうほど、厚みが漸次薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁波検出器。
【請求項８】
格子状に配列された複数の電極配線とこれら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、層間絶縁層と、複数の画素電極とが順次積層されている画素配列領域、およびこの画素配列領域を囲む周辺領域を有するアクティブマトリクス基板と、
前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように前記アクティブマトリクス基板の表面に形成された電磁波導電性を有する半導体層とを備えている電磁波検出器において、
前記層間絶縁層は、前記画素配列領域、および前記周辺領域の少なくとも一部の領域に形成され、アクティブマトリクス基板の前記周辺領域の前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されていることを特徴とする電磁波検出器。
【請求項９】
絶縁基板上に、
格子状に配列された複数の電極配線とこれら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、層間絶縁層、複数の画素電極、および電磁波導電性を有する半導体層が順次積層されている電磁波検出器において、
前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されていることを特徴とする電磁波検出器。
【請求項１０】
前記凹凸部の表面は、前記半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われていることを特徴とする請求項９に記載の電磁波検出器。
【請求項１１】
前記凹凸部の表面は、前記半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われ、前記無機層は前記画素電極と同一の材料からなることを特徴とする請求項９に記載の電磁波検出器。
【請求項１２】
前記凹凸部は、前記絶縁基板と接する領域の前記層間絶縁層に形成され、かつ前記層間絶縁層を貫通する構造を有し、凹凸部における層間絶縁層と前記絶縁基板との間には、前記半導体層に対して前記絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られる無機層が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の電磁波検出器。
【請求項１３】
絶縁基板上に、
格子状に配列された複数の電極配線と、
これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、
前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層と、
この層間絶縁層上に形成された複数の画素電極とを有し、
前記層間絶縁層は、前記電極配線が格子状に配列されている画素配列領域とこの画素配列領域を囲む周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ、前記周辺領域に配置された前記層間絶縁層の上面の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成され、
前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように、熱膨張率が前記絶縁基板と異なる接合層が形成され、この接合層が前記周辺領域において前記凹凸部上に積層されていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線等の放射線、可視光あるいは赤外光等の電磁波を検出する電磁波検出器、およびアクティブマトリクス基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線などの電磁波を感知して電荷（電子−正孔のペア）を発生する半導体膜、即ち電磁波導電性を有する半導体膜と画素電極（電荷収集電極）等からなる半導体センサーとを二次元状に配置するとともに、各画素電極にスイッチング素子を設けた二次元の電磁波検出器が知られている。この電磁波検出器では、各行毎にスイッチング素子を順次オンにして各列毎に上記電荷を読み出すようになっている。
【０００３】
例えば、文献「D.L.Lee,et al., “A New Digital Detector for Projection Radiografy”,SPIE,2432,pp.237-249,1995」には、上記電磁波検出器に相当する二次元画像検出器についての具体的な構造や原理が記載されている。この二次元画像検出器の原理を図９を参照して説明する。
【０００４】
電磁波導電性を示すＳｅから成る半導体膜１０１の上層には、共通となる単一のバイアス電極１０２が形成され、下層には複数の電荷収集電極１０３が形成されている。これら電荷収集電極１０３は、それぞれ電荷蓄積容量（Ｃｓ）１０４およびＴＦＴ素子（アクティブ素子）１０５に接続されている。なお、半導体膜１０１とバイアス電極１０２との間、および半導体膜１０１と電荷収集電極１０３との間には、電荷阻止層としてそれぞれ誘電層１０６、１０７が必要に応じて設けられる。また、１０８は絶縁基板であり、バイアス電極１０２には高圧電源１０９が接続される。
【０００５】
このような二次元画像検出器では、Ｘ線などの電磁波が入射すると、半導体膜１０１内で電荷（電子−正孔のペア）が発生する。このとき、半導体膜１０１と電荷蓄積容量１０４とは、電気的に直列に接続された構造になっている。したがって、バイアス電極１０２にバイアス電圧を印加しておくと、半導体膜１０１で発生した電荷（電子−正孔のペア）はそれぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量１０４に電荷が蓄積される仕組みになっている。
【０００６】
電荷蓄積容量１０４に蓄積された電荷は、ＴＦＴ素子１０５をオンにすることで外部に取り出すことができる。このように、二次元画像検出器では、電荷収集電極１０３、電荷蓄積容量１０４およびＴＦＴ素子１０５を二次元状に配置し、線順次に電荷を読み出していくことで検出対象である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
【０００７】
一般に、電磁波導電性を有する半導体膜１０１としては、Ｓｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ2 、ＨｇＩ2 、ＳｉＧｅ、Ｓｉ等が使用される。この中で、Ｓｅ膜（特に非晶質のａ−Ｓｅ膜）は、低い暗電流（リーク電流）特性を有し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なことから、アクティブマトリクス基板１１０（図９参照）上に直接半導体膜１０１を形成する構造の電磁波検出器（特にＸ線検出器）に広く使用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の電磁波検出器に用いるアクティブマトリクス基板１１０は、通常、ガラス基板を絶縁基板１０８とし、その上に金属膜（ＡｌあるいはＴａなど）、半導体膜（ａ−Ｓｉあるいはｐ−Ｓｉなど）、絶縁膜（ＳｉＮｘやＳｉＯｘ）を成膜して所定の形状にパターニングすることで、電気配線やＴＦＴ素子１０５などの要素部材が構成されている。
【０００９】
しかしながら、例えば、ガラス基板を絶縁基板１０８としたアクティブマトリクス基板１１０上に、半導体膜１０１としてａ−Ｓｅ膜が成膜された電磁波検出器の場合、ガラス基板の熱膨張係数３〜８（×１０-6／℃）とＳｅ膜の熱膨張係数３０〜５０（×１０-6／℃）とが約１桁の差を有するため、環境温度の変化に伴いａ−Ｓｅ膜が剥離しやすくなる。
【００１０】
また、上記ａ−Ｓｅ膜は、絶縁基板１０８を曲げるような外的応力の負荷によっても剥離しやすいといった問題がある。特に、この剥離（膜剥がれ）現象は、ａ−Ｓｅ膜の外端部から発生しやすく、したがって、電磁波検出器が大画面化した際には、ａ−Ｓｅ膜と絶縁基板１０８との間での熱膨張量の差が大きくなることや、絶縁基板１０８の反りによって特に顕著となる。
【００１１】
上記のようにしてａ−Ｓｅ膜が剥離した場合には、例えばＸ線の照射によりａ−Ｓｅ膜で発生した電荷が、ＴＦＴ素子１０５の電荷収集電極１０３に到達できず、Ｘ線の検出が不能となる。また、ａ−Ｓｅ膜の剥がれが外端部から生じた場合、その剥がれは、画素配列領域まで進行しやすく、被害が大きくなる。
【００１２】
したがって、本発明のアクティブマトリクス基板および電磁波検出器は、アクティブマトリクス基板上に成膜される例えば半導体膜の剥がれを防止できるようにすることを目的としている。また、本発明のアクティブマトリクス基板および電磁波検出器は、アクティブマトリクス基板上に成膜される例えば半導体膜の外端部側からの剥がれを防止できるようにすることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、格子状に配列された複数の電極配線と、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層と、この層間絶縁層上に形成された複数の画素電極とを有し、前記層間絶縁層は、前記電極配線が格子状に配列されている画素配列領域とこの画素配列領域を囲む周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ、前記周辺領域に配置された前記層間絶縁層の上面の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されているアクティブマトリクス基板を備え、前記アクティブマトリクス基板上の前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように電磁波導電性を有する半導体層が形成され、この半導体層が前記周辺領域において前記凹凸部上に積層されていることを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、アクティブマトリクス基板の層間絶縁層は、画素配列領域とその周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ周辺領域に配置された層間絶縁層の上面の少なくとも一部に、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されている。このようなアクティブマトリクス基板は、その上面にさらに他の層を積層して使用される。例えば電磁波検出器として使用される場合、その表面に半導体層が積層される。この場合、半導体層は、層間絶縁層の前記凹凸部上に積層されると、周辺領域において層間絶縁層と凹凸嵌合した状態で接合される。
【００１５】
したがって、半導体層は、周辺領域、即ち半導体層の外端部において、実質的に広い面積にて層間絶縁層と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じる。この結果、アクティブマトリクス基板に半導体層が積層された状態において、半導体層とアクティブマトリクス基板の絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合や、アクティブマトリクス基板を曲げるような外力が加わった場合であっても、アクティブマトリクス基板からの半導体層の剥離を防止することができる。
【００１６】
また、半導体層が上記のような原因でアクティブマトリクス基板から剥離する場合、その剥離は通常半導体層の外端部から生じる。したがって、アクティブマトリクス基板の層間絶縁層における周辺領域に凹凸部が形成された構成により、半導体層の剥離をさらに確実に防止することができる。
【００１７】
結局、上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板からの半導体層の剥離が発生し難く、信頼性の高い電磁波検出器を提供することができる。
【００１８】
上記の電磁波検出器は、前記層間絶縁層が、感光性有機材料からなる構成としてもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、例えばスピン塗布法により層間絶縁層を容易に例えば１〜５μｍの厚みに形成可能であり、また層間絶縁層自身が感光性を有するので、例えばフォトリソグラフィ技術により層間絶縁層に簡単に凹凸部を形成することができる。
【００２０】
上記の電磁波検出器は、前記凹凸部の表面が、凹凸部と接するようにアクティブマトリクス基板上に積層される半導体層に対して、凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われている構成としてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、層間絶縁層と層間絶縁層の凹凸部上に積層される半導体層とが材質的に相性が悪いために、凹凸部において前記両者間に十分な接合強度が得られない場合であっても、上記のように、凹凸部の表面が、その上に積層される半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われているので、凹凸部において所望の接合強度を得ることができる。
【００２２】
上記の電磁波検出器は、前記無機層が前記画素電極と同一の材料からなる構成としてもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、前記の無機層を画素電極の形成工程において同時に形成可能である。したがって、工程数の増加を抑制しつつ、凹凸部に無機層を形成すること、即ち層間絶縁層と半導体層との材質的相性の不適合による凹凸部での接合強度の低下を防止して所望の接合強度を得ることができる。
【００２４】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は、前記絶縁基板と接する領域の前記層間絶縁層に形成され、かつ前記層間絶縁層を貫通する構造を有し、凹凸部における層間絶縁層と絶縁基板との間には、凹凸部と接するようにアクティブマトリクス基板上に積層される半導体層に対して、前記絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られる無機層が形成されている構成としてもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、絶縁基板として例えば表面が鏡面となっているガラス基板が使用されている場合であっても、層間絶縁層の凹凸部上に積層される半導体層の、凹凸部の貫通構造を経て層間絶縁層の下面側に達している部分は、鏡面となっているガラス基板の表面ではなく、無機層の表面と接する。この場合、無機層は、半導体層に対して絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られるようになっているので、半導体層は凹凸部において所望の接続強度を得ることができる。
【００２６】
上記の電磁波検出器は、前記凹凸部が、前記電極配線に対する前記層間絶縁層の積層方向において前記電極配線と重畳しない位置に形成されている構成としてもよい。
【００２７】
上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板上に例えば半導体層が積層された場合において、電極配線と半導体層との距離を層間絶縁層の厚み分だけ確実に離すことができる。これにより、電極配線と半導体層との間に発生する静電容量を低減でき、前記両者の不要な電気的カップリングを小さくすることができる。この結果、例えば半導体層で発生したノイズが電極配線に混入してアクティブマトリクス基板のＳ／Ｎが低下する事態を抑制することができる。
【００２８】
上記の電磁波検出器は、前記半導体層における前記凹凸部上の部分が、アクティブマトリクス基板の外方側へ向かうほど、厚みが漸次薄くなるように形成されている構成としてもよい。
【００２９】
上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板に対する半導体層の外端部からの剥離をさらに確実に防止することができる。
【００３０】
本発明の電磁波検出器は、格子状に配列された複数の電極配線とこれら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、層間絶縁層と、複数の画素電極とが順次積層されている画素配列領域、およびこの画素配列領域を囲む周辺領域を有するアクティブマトリクス基板と、前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように前記アクティブマトリクス基板の表面に形成された電磁波導電性を有する半導体層とを備えている電磁波検出器において、前記層間絶縁層は、前記画素配列領域、および前記周辺領域の少なくとも一部の領域に形成され、アクティブマトリクス基板の前記周辺領域の前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されていることを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板の前記周辺領域の前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されているので、半導体層は、前記周辺領域において凹凸嵌合した状態で接合される。
【００３２】
したがって、半導体層は、アクティブマトリクス基板の周辺領域、即ち半導体層の外端部において、実質的に広い面積にてアクティブマトリクス基板と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じる。この結果、半導体層とアクティブマトリクス基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合や、アクティブマトリクス基板を曲げるような外力が加わった場合であっても、アクティブマトリクス基板からの半導体層の剥離を防止することができる。
【００３３】
また、半導体層が上記のような原因でアクティブマトリクス基板から剥離する場合、その剥離は通常半導体層の外端部から生じる。したがって、アクティブマトリクス基板の周辺領域に凹凸部が形成された構成により、半導体層の剥離をさらに確実に防止することができる。
【００３４】
本発明の電磁波検出器は、絶縁基板上に、格子状に配列された複数の電極配線とこれら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子、層間絶縁層、複数の画素電極、および電磁波導電性を有する半導体層が順次積層されている電磁波検出器において、前記層間絶縁層における前記半導体層と接する領域の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されていることを特徴としている。
【００３５】
上記の構成によれば、層間絶縁層における半導体層と接する領域の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成されているので、半導体層は、凹凸部において層間絶縁層と凹凸嵌合した状態で接合される。この場合、凹凸部は、例えば層間絶縁層における隣り合う画素間の位置に設けられる。
【００３６】
したがって、半導体層は、凹凸部において実質的に広い面積にて層間絶縁層と接合し、かつその接合部にはアンカー効果が生じる。この結果、半導体層と絶縁基板との間に熱膨張係数の大幅な差がある場合や、電磁波検出器を曲げるような外力が加わった場合であっても、絶縁基板からの半導体層の剥離を防止することができる。
【００３７】
上記の電磁波検出器は、前記凹凸部の表面が、前記半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われている構成としてもよい。
【００３８】
上記の構成によれば、層間絶縁層と層間絶縁層の凹凸部上に積層される半導体層とが材質的に相性が悪いために、凹凸部において前記両者間に十分な接合強度が得られない場合であっても、上記のように、凹凸部の表面が、その上に積層される半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われているので、凹凸部において所望の接合強度を得ることができる。
【００３９】
上記の電磁波検出器は、前記凹凸部の表面が、前記半導体層に対して凹凸部の表面よりも高い接合強度が得られる無機層にて覆われ、前記無機層は前記画素電極と同一の材料からなる構成としてもよい。
【００４０】
上記の構成によれば、前記の無機層を画素電極の形成工程において同時に形成可能である。したがって、工程数の増加を抑制しつつ、凹凸部に無機層を形成すること、即ち層間絶縁層と半導体層との材質的相性の不適合による凹凸部での接合強度の低下を防止して所望の接合強度を得ることができる。
【００４１】
上記の電磁波検出器において、前記凹凸部は、前記絶縁基板と接する領域の前記層間絶縁層に形成され、かつ前記層間絶縁層を貫通する構造を有し、凹凸部における層間絶縁層と前記絶縁基板との間には、前記半導体層に対して前記絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られる無機層が形成されている構成としてもよい。
【００４２】
上記の構成によれば、絶縁基板として例えば表面が鏡面となっているガラス基板が使用されている場合であっても、層間絶縁層の凹凸部上に積層される半導体層の、凹凸部の貫通構造を経て層間絶縁層の下面側に達している部分は、鏡面となっているガラス基板の表面ではなく、無機層の表面と接する。この場合、無機層は、半導体層に対して絶縁基板の表面よりも高い接合強度が得られるようになっているので、半導体層は凹凸部において所望の接続強度を得ることができる。
【００４３】
本発明のアクティブマトリクス基板は、絶縁基板上に、格子状に配列された複数の電極配線と、これら電極配線の各格子毎に配置されたアクティブ素子と、前記電極配線およびアクティブ素子の上層に設けられた層間絶縁層と、この層間絶縁層上に形成された複数の画素電極とを有し、前記層間絶縁層は、前記電極配線が格子状に配列されている画素配列領域とこの画素配列領域を囲む周辺領域の少なくとも一部とを覆うように配置され、かつ、前記周辺領域に配置された前記層間絶縁層の上面の少なくとも一部には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部が形成され、前記画素配列領域と前記周辺領域の少なくとも一部とを覆うように、熱膨張率が前記絶縁基板と異なる接合層が形成され、この接合層が前記周辺領域において前記凹凸部上に積層されていることを特徴としている。
【００４４】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態を図１ないし図４に基づいて以下に説明する。なお、電磁波検出器およびアクティブマトリクス基板において、画素配列領域とは、電極配線が格子状に配列された領域であり、この領域は、アクティブ素子および画素電極が２次元状に配列されているアクティブ領域となっている。特に、電磁波検出器においては、撮像領域に対応する。
【００４５】
本実施の形態における電磁波検出器は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、主な構成要素として、アクティブマトリクス基板１１、半導体膜（半導体層）１２およびバイアス電極１３を備えている。アクティブマトリクス基板１１は、画素配列領域１４にアクティブマトリクスアレイを有する。半導体膜１２は検出対象の電磁波に感応して電荷を生成する。バイアス電極１３は半導体膜１２にバイアス電圧を印加するためのものである。
【００４６】
アクティブマトリクス基板１１は、図３に示すように、ガラスあるいはセラミックス等からなる絶縁基板２１を有し、この絶縁基板２１上に前記アクティブマトリクスアレイが形成されている。このアクティブマトリクスアレイは、例えばａ−Ｓｉやｐ−Ｓｉを用いたＴＦＴ素子（アクティブ素子）２２、電荷蓄積容量（Ｃｓ）２３、電荷収集電極（画素電極）２４、並びにバスラインを形成するゲート電極２５およびデータ電極２９などが、ＸＹマトリクス状に配列されて構成されている。なお、アクティブ素子としては、上記ＴＦＴ素子２２以外に、例えばＭＩＭ素子あるいはダイオード素子等であってもよい。
【００４７】
上記ＸＹマトリクスは、単位格子に相当する１画素のサイズが、０．１×０．１ｍｍ2 〜０．３×０．３ｍｍ2 程度であり、この１画素が５００×５００〜３０００×３０００画素程度、マトリクス状に配列されたものが一般的である。
【００４８】
上記の図３は１画素当たりの電磁波検出器の構成を示す縦断面図であり、その構成はさらに詳細には次のようになっている。
アクティブマトリクス基板１１では、例えばガラス基板からなる絶縁基板２１上に、ゲート電極２５、電荷蓄積容量（Ｃｓ）電極２６、電荷蓄積容量２３、ゲート絶縁膜２７、接続電極（ドレイン電極）２８、データ電極（ソース電極）２９、ＴＦＴ素子２２、絶縁保護膜３０、層間絶縁膜（層間絶縁層）３１、および電荷収集電極（画素電極）２４などが形成されている。なお、ＴＦＴ素子２２はチャンネル層３２およびコンタクト層３３を有している。また、層間絶縁膜３１にはコンタクトホール３４が形成され、このコンタクトホール３４により電荷収集電極２４が接続電極２８と接続されている。そして、電磁波検出器では、このようなアクティブマトリクス基板１１上に、半導体膜１２およびバイアス電極１３が形成されている。
【００４９】
上記の電磁波検出器は、次のようにして製造することができる。
絶縁基板２１としての例えばガラス基板には、例えば無アルカリガラス基板（例えばコーニング社製＃１７３７等）を用いることができる。そして、このガラス基板１上にＴａやＡｌ等の金属膜からなるゲート電極２５および電荷蓄積容量電極２６を形成する。これらは、ガラス基板上に上記金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３０００Åに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより形成する。
【００５０】
次に、ゲート電極２５および電荷蓄積容量電極２６を覆うようにして、ガラス基板上面のほぼ全面に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘ等からなるゲート絶縁膜２７をＣＶＤ法により厚さ約３５００Åに成膜する。このゲート絶縁膜２７は、電荷蓄積容量２３における誘電体としての機能も兼ねている。なお、ゲート絶縁膜２７としては、ＳｉＮｘやＳｉＯｘに限らず、ゲート電極２５および電荷蓄積容量電極２６を陽極酸化した陽極酸化膜を併用することもできる。
【００５１】
次に、ゲート電極２５の上方に、ゲート絶縁膜２７を介して、ＴＦＴ素子（ＴＦＴ）２２のチャネル部となるチャンネル層（ｉ層）３２、およびデータ電極２９と接続電極（ドレイン電極）２８とのコンタクトを図るためのコンタクト層（ｎ+ 層）３３を形成する。これらはａ−Ｓｉから成り、ＣＶＤ法によりそれぞれ約１０００Å、約４００Åの厚さになるように成膜し、その後、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。
【００５２】
次に、コンタクト層（ｎ+ 層）３３上に、データ電極２９と接続電極（ドレイン電極）２８を形成する。この接続電極２８は、電荷蓄積容量２３を構成する上層側の電極ともなっている。これらデータ電極２９および接続電極２８は、上記ゲート絶縁膜２７および電荷蓄積容量電極２６と同様に、ＴａやＡｌ等の金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３０００Åに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより形成する。
【００５３】
次に、ＴＦＴ素子２２や電荷蓄積容量２３等を形成した絶縁基板（ガラス基板）２１のほぼ全面を覆うようにして、絶縁保護膜３０を形成する。この絶縁保護膜３０は、ＣＶＤ法にてＳｉＮｘを厚さ約３０００Åに成膜することにより形成する。なお、コンタクトホール３４が形成される接続電極２８上の部分においては、ＳｉＮｘを除去しておく。
【００５４】
次に、絶縁保護膜３０上の略全面を覆うようにして層間絶縁膜３１を形成する。この層間絶縁膜３１は、感光性を有するアクリル樹脂をスピナー等の塗布装置を用いて厚さ約３μｍに成膜することにより形成する。感光性を有する有機材料としては、他にもポリイミド樹脂等が使用可能である。
【００５５】
その後、所定の遮光パターンを有するフォトマスクを用いて、層間絶縁膜３１に露光・現像処理（フォトリソグラフィ）を施し、画素毎にコンタクトホール３４を形成する。コンタクトホール３４では、層間絶縁膜３１を縦方向に貫通する孔を形成し、下層の接続電極（ドレイン電極）２８を露出させる。
【００５６】
次に、コンタクトホール３４が形成された層間絶縁膜３１上に電荷収集電極２４として、導電膜をパターン形成する。この電荷収集電極２４は、コンタクトホール３４を介して、ＴＦＴ素子２２の接続電極２８と電気的に接続される。
【００５７】
上記電荷収集電極２４としては、例えば厚み０．１〜０．２μｍのＩＴＯ膜（インジウム錫酸化膜）、ＩＺＯ膜（インジウム亜鉛酸化膜）、Ａｌ膜、Ａｌ合金膜（例えばＡｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｚｒ合金など）、Ａｌと他の導電膜との積層膜（例えばＡｌ／Ｍｏ、Ａｌ／Ｔｉなど）等を用いることができる。なお、本願では、上記のＡｌ膜、Ａｌ合金膜、およびＡｌと他の導電膜との積層膜を併せて「Ａｌを主成分とする導電膜」と称する。
【００５８】
次に、上記のようにして形成したアクティブマトリクス基板１１に対し、画素配列領域１４をすべて覆うように、ａ−Ｓｅからなる電磁波導電性を有する半導体膜１２を形成する。この半導体膜１２は、Ｘ線の吸収効率を考慮し、真空蒸着法により膜厚が約０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍになるように成膜する。なお、電磁波導電性を有する半導体膜には、ａ−Ｓｅ以外にも、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ2 、ＨｇＩ2 、ＳｉＧｅ、あるいはＳｉ等を使用することができる。ただし、アクティブマトリクスアレイが形成されたアクティブマトリクス基板１１上に直接半導体膜１２が形成された構造の電磁波検出器とする場合には、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なアモルファスＳｅ膜（ａ−Ｓｅ膜）が最適である。
【００５９】
そして、この半導体膜１２上のほぼ全面に、Ａｕ、Ａｌなどからなるバイアス電極１３を、真空蒸着法により約２０００Åの厚さで形成することで、図２（ａ）（ｂ）および図３に示した電磁波検出器が得られる。なお、最上部のバイアス電極１３には、図示しない外部高圧電源からバイアス電圧が印加される。
【００６０】
次に、本実施の形態の電磁波検出器が特徴とする構成について図１により説明する。図１は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。ただし、図１においては、便宜上、アクティブマトリクス基板１１を構成しているＴＦＴ素子２２や各電極配線を省略し、層間絶縁膜３１と電荷収集電極（画素電極）２４のみを記載している。
【００６１】
アクティブマトリクス基板１１は、図１に示すように、通常、電極配線が格子状に配列された画素配列領域１４（アクティブ領域、マトリクス領域）と、それ以外の領域、即ち画素配列領域１４の周辺部に位置する周辺領域１５とに大別することができる。
【００６２】
アクティブマトリクス基板１１では、層間絶縁膜３１が画素配列領域１４から周辺領域１５の一部に渡って広い面積で形成されている。周辺領域１５における層間絶縁膜３１には、凹部と凸部との少なくとも一方からなる凹凸部１７が形成されている。この凹凸部１７は、接合増強部として機能するものであり、周辺領域１５における層間絶縁膜３１の全領域に限らず、少なくとも一部の領域に形成されていればよい。また、電磁波検出器においては、画素配列領域１４から周辺領域１５における上記凹凸部１７が形成されている領域に渡って、半導体膜１２が形成されている。即ち、周辺領域１５において、半導体膜１２は層間絶縁膜３１上に形成され、凹凸部１７と嵌合した状態に接合されている。
【００６３】
上記の凹凸部１７としては、各種ドットパターン、ストライプパターンあるいは波線パターン等を任意の密度で形成したもとすることができる。ドットパターンの例としては例えば図４（ａ）（ｂ）に示すものがあり、ストライプパターンとしては例えば図４（ｃ）に示すものがある。図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す各パターンは、それらが凹部または凸部の何れであってもよい。
【００６４】
上記ドットパターンやストライプパターンなどの各パターンにおいては、例えば、深さあるいは高さを約３μｍ、幅（径）を約５〜１０μｍとすることができる。
【００６５】
なお、凹凸部１７は、凹部と凸部との少なくとも一方からなるものとしているが、これには、凹形状のもの、凸形状のもの、溝、孔、梨地等、凹部または凸部を形成するための各種構造が含まれる。
【００６６】
上記凹凸部１７は、例えば凹部からなる場合、例えば層間絶縁膜３１にコンタクトホール３４を形成する際に、同時に形成することができる。この場合には、新たなプロセスを追加することなしに簡便に形成可能である。
【００６７】
また、層間絶縁膜３１がアクリル系樹脂からなるとともに、絶縁基板２１がガラス基板からなり、かつ周辺領域１５において層間絶縁膜３１が絶縁基板２１上に直接形成されている場合、ガラス基板の表面は極めて鏡面であるため、絶縁基板２１と層間絶縁膜３１との接合強度が低くなる。この場合には、アクティブマトリクス基板１１の周辺領域１５においても、画素配列領域１４と同様に、層間絶縁膜３１の下層に、ＳｉＮｘやＳｉ０2 等からなる無機系薄膜（無機層）を配置しておくことが好ましい。具体的には、図３に示したゲート絶縁膜２７や絶縁保護膜３０を形成する場合、その膜を周辺領域１５の絶縁基板２１上において層間絶縁膜３１が存在する位置（層間絶縁膜３１の下の位置）まで連続的に形成しておくと良い。
【００６８】
上記の構成において、電磁波検出器では、Ｘ線などの電磁波が入射すると、半導体膜１２内で電荷（電子−正孔のペア）が発生する。このとき、半導体膜１２と電荷蓄積容量２３とは電気的に直列に接続された構造になっている。したがって、バイアス電極１３にバイアス電圧を印加しておくと、半導体膜１２で発生した電荷（電子−正孔のペア）はそれぞれ＋電極側と−電極側に移動する。この結果、電荷蓄積容量２３に電荷が蓄積される。
【００６９】
電荷蓄積容量２３に蓄積された電荷は、ＴＦＴ素子２２をオンにすることで、データ電極２９を介して、図示しない外部のアンプ回路に取り出すことができる。このとき、電荷収集電極２４、電荷蓄積容量２３およびＴＦＴ素子２２は、上述のようにＸＹマトリクス状に配置されているので、線順次にＴＦＴ素子２２を駆動して電荷を読み出していくことにより、検出対象である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
【００７０】
また、アクティブマトリクス基板１１は、周辺領域１５における層間絶縁膜３１に前述のように凹凸部１７を有している。したがって、このアクティブマトリクス基板１１上に半導体膜１２およびバイアス電極１３を順次成膜して形成された電磁波検出器、即ち上記半導体膜１２が周辺領域１５において層間絶縁膜３１の上記凹凸部１７上に配されている電磁波検出器では、凹凸部１７を有していない電磁波検出器と比較して、半導体膜１２と層間絶縁膜３１との接合面積が増大し、かつ半導体膜１２が凹凸部１７と嵌合状態となっていることによりアンカー効果が発生する。したがって、アクティブマトリクス基板１１に対する半導体膜１２の接合強度が向上する。この結果、半導体膜１２と絶縁基板２１との熱膨張係数が大幅に異なる場合の両者間の熱膨張量の差による層間絶縁膜３１、即ち絶縁基板２１からの半導体膜１２の剥がれや、外力による電磁波検出器の変形（反り）などによる絶縁基板２１からの半導体膜１２の剥がれを防止することができる。
【００７１】
即ち、例えば、ガラス基板を絶縁基板２１としたアクティブマトリクス基板１１上に、半導体膜１２としてａ−Ｓｅ膜が成膜された電磁波検出器の場合、ガラス基板の熱膨張係数３〜８（×１０-6／℃）とａ−Ｓｅ膜の熱膨張係数３０〜５０（×１０-6／℃）とが約１桁の差を有するため、環境温度の変化に伴いａ−Ｓｅ膜が剥離しやすくなっていた。また、絶縁基板２１を曲げるような僅かな外的応力の負荷によってもａ−Ｓｅ膜が剥離しやすいといった問題が発生していた。
【００７２】
そこで、上記のように層間絶縁膜３１に凹凸部１７が形成され、この凹凸部１７の上に半導体膜１２が形成される構成とすれば、半導体膜１２と層間絶縁膜３１との接合面積が増大すること、および凹凸部１７によるアンカー効果により、絶縁基板２１からの半導体膜１２の剥がれを防止することができる。
【００７３】
また、絶縁基板２１からの半導体膜１２の剥がれは、半導体膜１２の外端部から生じやすくなっている。この問題に対し、本実施の形態においては、凹凸部１７がアクティブマトリクス基板１１の周辺領域１５における層間絶縁膜３１に形成されているので、特に周辺部からの半導体膜１２の剥がれを適切に防止できるようになっている。
【００７４】
また、半導体膜１２における凹凸部１７上の部分は、図１に示すように、アクティブマトリクス基板１１の外方側へ向かうほど、厚みが漸次薄くなるように形成されている。具体的には、例えば、厚みが漸次薄くなるような傾斜を有する形状となっている。したがって、周辺部からの半導体膜１２の剥がれをさらに適切に防止できるようになっている。
【００７５】
〔実施の形態２〕
本発明の実施の他の形態を図５に基づいて以下に説明する。
本実施の形態の電磁波検出器は、図５に示す構成を有している。この電磁波検出器は、アクティブマトリクス基板１１の周辺領域１５における層間絶縁膜３１に、前記電磁波検出器と同様に凹凸部１７が形成される一方、この凹凸部１７の上に無機膜（無機層）４１が形成されたものとなっている。他の構成は前記電磁波検出器と同様である。
【００７６】
上記の無機膜４１には、各種薄膜を使用可能であるものの、電磁波検出器（アクティブマトリクス基板１１）の製造工程の増加を抑制する上では、電荷収集電極（画素電極）２４と同様の材料を用いるのが好ましい。具体的には、ＩＴＯ膜（インジウム錫酸化膜）、ＩＺＯ膜（インジウム亜鉛酸化膜）、Ａｌ膜、Ａｌ合金膜（例えばＡｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｚｒ合金など）、Ａｌと他の導電膜との積層膜（例えばＡｌ／Ｍｏ、Ａｌ／Ｔｉなど）等である。この場合、無機膜４１は、電荷収集電極２４をパターニングする際に、同時に周辺領域１５に形成すればよい。
【００７７】
上記無機膜４１は次の機能を備える。
第１には、層間絶縁膜３１と半導体膜１２との接続強度促進膜としての機能である。即ち、層間絶縁膜３１とその上に形成される半導体膜１２とが材質的に相性が悪く、それ故、たとえ層間絶縁膜３１に物理的な前記凹凸部１７を形成した場合であっても上記両者の接合強度が十分に向上しない場合、上記のように、無機膜４１を上記両者間に配しておくことにより、所望の接合強度を得ることができる。この場合に使用する無機膜４１は、半導体膜１２に対して凹凸部１７、即ち層間絶縁膜３１の表面よりも高い接合強度が得られるものである。
【００７８】
第２には、凹凸部１７を製造工程において薬液から保護する保護膜としての機能である。即ち、層間絶縁膜３１に凹凸部１７やコンタクトホール３４を形成した後には、フォトレジストを利用した周知のフォトリソグラフィ技術やエッチング技術により電荷収集電極（画素電極）２４のパターニング工程が行われる。その際、層間絶縁膜３１がフォトレジストの剥離液（薬液）に曝されることになる。このとき、層間絶縁膜３１がアクリル系樹脂にて形成されている場合、層間絶縁膜３１は、凹凸部１７を有しているので、凹凸部１７を有していない平坦な構造の場合と比べて、それ自身が薬液からダメージを受けやすく、凹凸部１７のパターンが崩れてしまうことがある。そこで、凹凸部１７が無機膜４１にて覆われていれば、フォトレジストの剥離工程において上記凹凸部１７が薬液に曝されることがなく、凹凸部１７は良好な形状を維持することができる。
【００７９】
〔実施の形態３〕
本発明の実施のさらに他の形態を図６ないし図８に基づいて以下に説明する。本実施の形態の電磁波検出器は、アクティブマトリクス基板１１の周辺領域１５における層間絶縁膜３１に前述の凹凸部１７を有する構成において、凹凸部１７の好ましい配置形態を考慮したものとなっている。
【００８０】
本実施の形態の電磁波検出器において、凹凸部１７は、図６に示すように配置されている。同図は、電磁波検出器のアクティブマトリクス基板１１における周辺領域１５付近の平面図であり、凹凸部１７が凹部からなる場合を示している。なお、この凹凸部１７は凸部からなるものであってもよく、また、前述のように、溝部やその他の凹あるいは凸パターンからなるものであってもよい。
【００８１】
図６に示すように、電磁波検出器のアクティブマトリクス基板１１は、その端縁部に多数の接続端子５１が並設されており、これら接続端子５１には、周辺領域１５に形成された引出し配線５２を通じて、画素配列領域１４のマトリクス状に形成された電極配線５３が接続されている。なお、引出し配線５２も電極配線であるが、ここでは画素配列領域１４に形成されている電極配線５３と区別するために、引出し配線５２としている。
【００８２】
そして、凹凸部１７は、引出し配線５２と重ならないように、引出し配線５２同士の間に形成されている。したがって、引出し配線（電極配線）５２の上には、層間絶縁膜３１が存在している。これにより、本実施の形態の電磁波検出器は、電極配線５３、即ち接続端子５１に、半導体膜１２で発生したノイズが重畳される事態を抑制できるようになっている。
【００８３】
即ち、一般に、半導体膜１２にはＸ線照射や熱的励起により何らかの電荷が発生し、その電荷によりもたらされる不要な電位が下層の引出し配線５２にノイズとして重畳する可能性がある。そこで、凹凸部１７を上記のように引出し配線５２と重畳しないように形成すれば、引出し配線５２と半導体膜１２との距離を層間絶縁膜３１の厚み分（例えば３μｍ）だけ確実に離すことができる。これにより、引出し配線５２と半導体膜１２との間に発生する静電容量を低減でき、両者の電気的カップリングを小さくすることができる。この結果、電磁波検出器の検出信号にノイズが混入し、そのＳ／Ｎが低下する事態を抑制することができる。
【００８４】
なお、上記のアクティブマトリクス基板１１の構成は、電磁波検出器ばかりでなく、例えば図７に示すように、液晶表示装置６１にも適用可能である。この液晶表示装置６１では、アクティブマトリクス基板１１と対向基板６２との間に液晶層６３が設けられ、この液晶層６３はシール材６４によって上記両者間に封入されている。
【００８５】
上記シール材６４は、熱硬化型樹脂あるいは紫外線硬化型樹脂等からなり、アクティブマトリクス基板１１の周辺領域１５に形成された凹凸部１７上に設けられている。即ち、シール材６４のアクティブマトリクス基板１１側の端部は、凹凸部１７と嵌合した状態でアクティブマトリクス基板１１と接合している。このような構成により、液晶表示装置６１に対して、例えば曲げ加重など、アクティブマトリクス基板１１とシール材６４とを引き剥がすような加重が加わった場合であっても、これら両者は容易には引き剥がされないようになっている。これにより、液晶表示装置６１の信頼性を高めることができる。
【００８６】
また、以上の実施の形態の電磁波検出器は、Ｘ線等の放射線の検出器に限ることなく、可視光、赤外光など各種電磁波に対する検出器にも応用することが可能である。また、アクティブマトリクス基板１１の構造や半導体膜１２の材料についても、上記の実施の形態に示したものに限定されることなく、その他の種々の構成、種々の材料を適宜使用可能である。
【００８７】
また、以上の実施の形態においては、凹凸部１７がアクティブマトリクス基板１１の周辺領域１５における層間絶縁膜３１に形成されているものとし、これにより、半導体膜１２に対する高い剥離防止機能を発揮し得るようになっている。しかしながら、凹凸部１７は、必ずしも周辺領域１５に形成されている必要はなく、例えば図８に示すように、画素配列領域１４における画素５５間の層間絶縁膜３１に形成されている構成であってもよい。この場合であっても、そのような凹凸部１７を有していない場合と比較して、半導体膜１２についての高い剥離防止機能を得ることができる。
【００８８】
また、以上の実施の形態においては、電磁波検出器に含まれるアクティブマトリクス基板１１に対して凹凸部１７を設けた構成としている。しかしながら、上記凹凸部１７を設けた構成は、これに限らず、製品としてのアクティブマトリクス基板１１にも適用可能である。即ち、この場合のアクティブマトリクス基板１１は、熱膨張率が絶縁基板２１と大幅に異なるような膜（層）、例えば半導体膜１２が上面に形成されることを前提とする製品、あるいは変形を生じやすく、あるいは変形を受けやすく、その上に形成される膜（層）の剥がれを生じやすい製品として流通するものである。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電磁波検出器およびアクティブマトリクス基板によれば、接合層の剥離が発生し難く、信頼性の高い電磁波検出器およびアクティブマトリクス基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態における電磁波検出器の構成を示すものであって、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】  図２（ａ）は本発明の実施の一形態の電磁波検出器を示す平面図、図２（ｂ）は同電磁波検出器の概略の縦断面図である。
【図３】  図２（ａ）に示した電磁波検出器における１画素部分を拡大して示す縦断面図断面図である。
【図４】  図４（ａ）は図１に示した凹凸部となるドットパターンの例を示す平面図、図４（ｂ）は同凹凸部となる他のドットパターンの例を示す平面図、図４（ｃ）は同凹凸部となるストライプパターンの例を示す平面図である。
【図５】  本発明の実施の他の形態における電磁波検出器の構成を示すものであって、電磁波検出器の図１に示した部分に対応する縦断面図である。
【図６】  本発明の実施のさらに他の形態における電磁波検出器の構成を示すものであって、凹凸部が形成されているアクティブマトリクス基板の周辺領域付近の平面図である。
【図７】  本発明の実施の形態において示したアクティブマトリクス基板を液晶表示装置に適用した例を示す液晶表示装置の概略の縦断面図である。
【図８】  本発明の実施のさらに他の形態における電磁波検出器の構成を示すものであって、凹凸部が形成されているアクティブマトリクス基板の画素配列領域における要部の平面図である。
【図９】  従来の電磁波検出器の動作原理を説明する縦断面図である。
【符号の説明】
１１    アクティブマトリクス基板
１２    半導体膜（半導体層）
１３    バイアス電極
１４    画素配列領域
１５    周辺領域
１７    凹凸部
２１    絶縁基板
２２    ＴＦＴ素子
２３    電荷蓄積容量
２４    電荷収集電極（画素電極）
２８    接続電極
３１    層間絶縁膜（層間絶縁層）
３４    コンタクトホール
４１    無機膜（無機層）
５１    接続端子
５２    引出し配線
【図１】
0003788740.tif 000002
【図２】
0003788740.tif 000003
【図３】
0003788740.tif 000004
【図４】
0003788740.tif 000005
【図５】
0003788740.tif 000006
【図６】
0003788740.tif 000007
【図７】
0003788740.tif 000008
【図８】
0003788740.tif 000009
【図９】
0003788740.tif 000010