放射線検出素子
【課題】欠陥画素を分離してリペアしつつ、欠陥画素を分離するための切断箇所を保護した放射線検出素子を提供する。
【解決手段】欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつ保護部３２で覆われた部分で切断する。
【解決手段】欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつ保護部３２で覆われた部分で切断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出素子に係り、特に、放射線検出素子の欠陥画素のリペアに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等の放射線検出素子が実用化されている。このＦＰＤは、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。
【０００３】
この種の放射線検出素子は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、Ｘ線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式や、Ｘ線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
【０００４】
この放射線検出素子は、例えば、複数の走査配線及び複数の信号配線が互いに交差して配設され、当該走査配線及び信号配線の各交差部に対応して電荷蓄積部及びＴＦＴスイッチなどのスイッチ素子が設けられ、各交差部の電荷蓄積部及びスイッチ素子を覆うように半導体層が設けられている。
【０００５】
このような放射線検出素子を用いた放射線画像撮影装置では、放射線画像を撮影する場合、Ｘ線が照射される間、各走査配線に対してＯＦＦ信号を出力して各スイッチ素子をオフにして半導体層に発生した電荷を各電荷蓄積部に蓄積し、画像を読み出す場合、各走査配線に対して１ラインずつ順にＯＮ信号を出力して各電荷蓄積部に蓄積された電荷を電気信号として読み出し、読み出した電気信号をデジタルデータへ変換することにより、放射線画像を得ている。
【０００６】
ところで、放射線検出素子は、絶縁性基板上に、各種の材料を堆積させ、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離などの各工程が行われて形成される。
【０００７】
この放射線検出素子の製造プロセスにおいて、欠陥画素が生じる場合がある。この欠陥画素はリークが発生して正常なデータが得られない場合や、欠陥画素と同じ信号配線に接続された他の画素のデータにもリークにより影響を与えてしまう場合がある。
【０００８】
このような欠陥画素を補正する技術として、特許文献１には、欠陥画素のスイッチ素子に対してレーザ光を照射してスイッチ素子部分の配線を切断し、欠陥画素を電気的に分離する技術が記載されている。
【０００９】
また、特許文献２には、欠陥画素のスイッチ素子に対してレーザ光を照射して欠陥画素を分離すると共に、欠陥画素が接続された信号配線に対してもレーザ光を照射して欠陥画素が接続された信号配線を切断して電気的に分離する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許４３１１６９３号
【特許文献２】特開２００１−１５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術のように、欠陥画素のスイッチ素子に対してレーザ光を照射してスイッチ素子部分の配線を切断し、その上層に半導体層を形成した場合、切断されたスイッチ素子部分の配線の側面に半導体が堆積され、切断されたスイッチ素子部分の配線部分でリークが発生する場合がある。
【００１２】
また、特許文献２に記載の技術のように、レーザ光を照射して信号配線を切断する場合、切断箇所において信号配線を保護する上層の保護層もなくなり、信号配線にリークや腐食が発生する場合がある。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、欠陥画素を分離してリペアしつつ、欠陥画素を分離するための切断箇所を保護した放射線検出素子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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の放射線検出素子は、放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部に発生した電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数設けられ、各画素に備えられた各スイッチ素子をスイッチングする制御信号が流れる複数の走査配線と前記各スイッチ素子のスイッチング状態に応じて前記画素に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる複数の信号配線とが設けられた基板と、前記基板の前記画素がマトリクス状に設けられた検出領域を覆うように形成され、当該検出領域を保護する保護部と、を備え、欠陥画素のスイッチ素子に接続された前記走査配線と前記信号配線の少なくとも一方が前記検出領域外でかつ前記保護部で覆われた部分で切断されている。
【００１５】
本発明の放射線検出素子は、基板に放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部及びセンサ部に発生した電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数設けられ、当該基板にさらに各画素に備えられた各スイッチ素子をスイッチングする制御信号が流れる複数の走査配線と各スイッチ素子のスイッチング状態に応じて画素に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる複数の信号配線とが設けられている。また、基板の画素がマトリクス状に設けられた検出領域を覆うように検出領域を保護する保護部が形成されている。
【００１６】
そして、本発明では、欠陥画素のスイッチ素子に接続された走査配線と信号配線の少なくとも一方が検出領域外でかつ保護部で覆われた部分で切断されている。ここで、欠陥画素とは、絶縁膜を介した２つの金属層間で絶縁膜を破るような静電破壊が発生した画素や、異物が混入したり、異物の混入後、当該異物が剥離して欠陥部が発生した画素、絶縁膜の堆積時にピンホールが発生した画素などである。異物とは、画素を構成する構成物質と異なる物質、及び画素を複数の物質で複数層により構成する際に本来とは異なる層、位置に混入した物質をいう。
【００１７】
このように、本発明の放射線検出素子は、欠陥画素のスイッチ素子に接続された走査配線と信号配線の少なくとも一方を検出領域外でかつ保護部で覆われた部分で切断しているので、欠陥画素を分離してリペアしつつ、欠陥画素を分離するための切断箇所を保護できる。
【００１８】
なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、スイッチ素子を覆うようにセンサ部を形成してもよい。
【００１９】
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、センサ部に、放射線が照射されることにより電荷を発生する半導体層が各画素毎に個別に形成され、欠陥画素のスイッチ素子に接続された走査配線が少なくとも切断されることが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、請求項４に記載の発明のように、センサ部に、放射線が照射されることにより電荷を発生する半導体層が各画素で連続的に形成され、欠陥画素のスイッチ素子に接続された信号配線が切断されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明によれば、欠陥画素を分離してリペアしつつ、欠陥画素を分離するための切断箇所を保護できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の１画素単位の構成を示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の１画素単位の構成を示す線断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の全体構成を示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る異物が混入した画素の一例を示す線断面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の切断箇所の一例を示す平面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成を示す構成図である。
【図８】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の１画素単位の構成を示す平面図である。
【図９】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の１画素単位の構成を示す線断面図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の全体構成を示す断面図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の切断箇所の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下では、本発明を、放射線画像撮影装置１００に適用した場合について説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１には、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。
【００２４】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、放射線を直接電荷に変換する直接変換方式の放射線検出素子１０Ａを備えている。
【００２５】
放射線検出素子１０Ａは、照射された放射線を受けて電荷を発生するセンサ部１０３と、センサ部１０３で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積容量５と、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素７が放射線を検出する検出領域Ｓ（図４参照）にマトリクス状に複数設けられている。電荷蓄積容量５の一方の電極は後述する蓄積容量配線１０２を介して接地されて電圧レベルがグランドレベルとされている。
【００２６】
また、放射線検出素子１０Ａには、上記ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。
【００２７】
各信号配線３には、当該信号配線３に接続された何れかのＴＦＴスイッチ４がＯＮされることにより電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されており、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御装置１０４が接続されている。
【００２８】
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、画像を構成する各画素の情報として、各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を検出する。
【００２９】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御装置１０４には、信号検出回路１０５において検出された電気信号に所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御装置１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する信号処理装置１０６が接続されている。
【００３０】
図２及び図３には、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ａの構成の一例が示されている。なお、図２には、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ａの１つの画素７の構造を示す平面図が示されており、図３には、図２のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００３１】
図３に示すように、放射線検出素子１０Ａは、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１、蓄積容量下部電極１８、ゲート電極２及び蓄積容量配線１０２（図２参照。）が形成されている。ゲート電極２は走査配線１０１に接続され、蓄積容量下部電極１８は蓄積容量配線１０２に接続されている。この走査配線１０１、蓄積容量下部電極１８、ゲート電極２及び蓄積容量配線１０２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１配線層」ともいう。）は、例えば、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成される。
【００３２】
この第１配線層上には、一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜により形成される。
【００３３】
絶縁膜１５上のゲート電極２に対応する位置には、半導体活性層８が形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００３４】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成され、また、絶縁膜１５上の蓄積容量下部電極１８に対応する位置に蓄積容量上部電極１６が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続され（図２参照。）、ドレイン電極１３は蓄積容量上部電極１６に接続されている。ソース電極９、ドレイン電極１３、蓄積容量上部電極１６及び信号配線３が形成された配線層（以下、この配線層を「第２配線層」ともいう。）は、例えば、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成される。
【００３５】
本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、ゲート電極２やゲート絶縁膜１５、ソース電極９、ドレイン電極１３によりＴＦＴスイッチ４が構成されており、蓄積容量下部電極１８やゲート絶縁膜１５、蓄積容量上部電極１６により電荷蓄積容量５が構成されている。
【００３６】
この第２配線層を覆い、基板１上の画素７が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１１が形成されている。このＴＦＴ保護膜層１１は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００３７】
このＴＦＴ保護膜層１１上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料など）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１１には、蓄積容量上部電極１６と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００３８】
層間絶縁膜１２上には、各画素７毎に、コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うように下部電極１８が形成されおり、この下部電極１８は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、コンタクトホール１７を介して蓄積容量上部電極１６と接続されている。
【００３９】
下部電極１８上の基板１上の画素７が設けられた検出領域Ｓのほぼ全面には、非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなる半導体層２０が一様に形成されている。この半導体層２０は、Ｘ線などの放射線が照射されることにより、内部に電荷（電子−正孔）を発生する。
【００４０】
この半導体層２０上には、上部電極２２が形成されている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、上部電極２２や半導体層２０、下部電極１８によりセンサ部１０３が構成されている。
【００４１】
上部電極２２は、不図示のバイアス電源に接続されており、バイアス電源からバイアス電圧が供給される。半導体層２０内に発生した電荷は、上部電極２２から印加されるバイアス電圧による電界により、電荷の極性に応じて上部電極２２又は下部電極１８へ移動する。
【００４２】
この半導体層２０に用いられるアモルファスセレン等の光電変換材料は、熱、湿度、汚染等の環境変化により劣化しやすいために何らかのカバーが必要である。また、上部電極２２には、１〜１０ｋVの高圧電圧が印加されるため、十分な耐圧を確保する必要がある。
【００４３】
このため、本実施の形態に係る直接変換方式の放射線検出素子１０Ａには、図４に示すように上部電極２２上のデバイス上部に、上部電極２２を覆う上部基板としてのカバーガラス３０が設けられている。本実施の形態では、カバーガラス３０として、基板１と同じ材質の無アルカリガラスを採用している。
【００４４】
基板１には、カバーガラス３０を支持するリブ材３１が設けられている。リブ材３１は、例えば、アクリル樹脂等の樹脂材料で形成されており、半導体層２０が形成された検出領域Ｓの周囲を囲んでいる。
【００４５】
カバーガラス３０は、その外周部がリブ材３１に接合されており、リブ材３１により支持されている。
【００４６】
カバーガラス３０とリブ材３１と基板１とに囲まれた空間には、充填部材としての硬化性樹脂３２が充填され、検出領域Ｓが保護されている。なお、硬化性樹脂３２としては、例えば、エポキシ、シリコン等の常温硬化性樹脂が用いられる。
【００４７】
ところで、放射線検出素子１０Ａは、基板１上に各層を形成する製造プロセスにおいて、欠陥画素７Ａが生じる場合がある。
【００４８】
図５には、ＴＦＴスイッチ４部分に異物４０が混入した場合の例が示されている。このように異物４０が混入した場合、ＴＦＴスイッチ４からリークが発生して欠陥画素７Ａとなる。
【００４９】
そこで、本実施の形態では、図６に示すように、基板１上への各層の形成が終了した段階で各画素７のリークの発生、異物付着の少なくとも一方の検査することにより欠陥画素７Ａの検出を行う。そして、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつ硬化性樹脂３２によって覆われる部分（図４の矢印Ｔ部分）でレーザ光を照射して切断し、欠陥画素７Ａを電気的に分離してリペアを行う。走査配線１０１を切断した場合は、当該走査配線１０１に対してスキャン信号制御装置１０４から制御信号が流れず、欠陥画素７Ａからの電荷の読み出しが行われなくなり、欠陥画素７Ａを含んだ走査配線方向の画素列が線欠陥となる。信号配線３を切断した場合は、欠陥画素７Ａから読出された電気信号が信号検出回路１０５に伝わらなくなり、欠陥画素７Ａを含んだ走査配線方向の画素列が線欠陥となる。
【００５０】
なお、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａのように、半導体層２０が各画素７で連続している場合、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１を切断すると、欠陥画素７Ａの下部電極１８に蓄積された電荷が放出されずに蓄積され、欠陥画素７Ａの下部電極１８に蓄積された電荷によって半導体層２０内の電界が歪んで欠陥画素７Ａの周辺の画素７のデータに影響を及ぼす場合がある。このような場合、信号配線３側のみを切断する方が好ましい。
【００５１】
このリペア後、基板１にリブ材３１を形成してカバーガラス３０を固定し、硬化性樹脂３２が充填する。
【００５２】
このように、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつ保護部としての硬化性樹脂３２で覆われた部分で切断することにより、欠陥画素７Ａを分離してリペアしつつ、欠陥画素７Ａを分離するための切断箇所を保護できる。
【００５３】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、半導体層２０が各画素７で連続しているため、例えば、欠陥画素７Ａのみを電気的に分離して点欠陥としてリペアしようとした場合、半導体層２０も切断することになり、半導体層２０とリペアによって露出した配線の端面でリークが発生する。このため、本実施の形態のように半導体層２０が各画素７で連続している放射線検出素子１０Ａでは、走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外で切断して欠陥画素７Ａのリペアを行うことが好ましい。
【００５４】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａは、検出領域Ｓを保護する硬化性樹脂３２により欠陥画素７Ａを分離するための切断箇所も保護できるため、切断箇所を保護するための保護部材を別に設ける必要がない。これにより、放射線検出素子１０Ａを製造する際の製造工程も増加しない。
【００５５】
なお、第１の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、切断された走査配線１０１及び信号配線３に接続された各画素７のデータが得られず線欠陥となるが、例えば、信号処理装置１０６に線欠陥となる各画素７の位置を示す位置情報を予め記憶させておき、信号処理装置１０６において位置情報に基づいて線欠陥の各画素７の位置を求め、線欠陥となる各画素７のデータを、線欠陥となる各画素７に隣接する正常な画素７のデータから補間処理を行うことにより生成できる。
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態として、放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出素子１０Ｂに本発明を適用した場合について説明する。
【００５６】
図７には、第２の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂを用いた放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。なお、上記第１の実施形態（図１）と対応する部分には第１の実施形態と同一の符号を付して説明する。また、放射線を光に変換するシンチレータは省略されている。
【００５７】
放射線検出素子１０Ｂは、光を受けて電荷を蓄積するセンサ部１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素７が検出領域Ｓにマトリクス状に多数設けられている。
【００５８】
また、放射線検出素子１０Ｂには、上記ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。
【００５９】
各信号配線３には、信号検出回路１０５が接続されており、各走査配線１０１には、スキャン信号制御装置１０４が接続されている。この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御装置１０４には、信号処理装置１０６が接続されている。
【００６０】
図８には、本実施形態に係る間接変換方式の放射線検出素子１０Ｂの１画素単位の構造を示す平面図が示されており、図９には、図８のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００６１】
図９に示すように、放射線検出素子１０Ｂは、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１、ゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図８参照。）。
【００６２】
この走査配線１０１及びゲート電極２上には、走査配線１０１及びゲート電極２を覆い一面に絶縁膜１５が形成されている。
【００６３】
絶縁膜１５上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。
【００６４】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている（図８参照。）。
【００６５】
このソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（不図示）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。
【００６６】
これら半導体活性層８、ソース電極９、ドレイン電極１３、及び信号配線３を覆い、基板１上の画素７が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１１が形成されている。
【００６７】
このＴＦＴ保護膜層１１上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでは、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１１のドレイン電極１３と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００６８】
層間絶縁膜１２上には、コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１８が形成されており、この下部電極１８は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。この下部電極１８は、後述する半導体層２１が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Ａｌ系材料、ＩＴＯなど導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。
【００６９】
一方、半導体層２１の膜厚が薄い場合（０．２〜０．５μｍ前後）、半導体層２１で光が吸収が十分でないため、ＴＦＴスイッチ４への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、遮光性メタルを主体とする合金、若しくは積層膜とすることが好ましい。
【００７０】
下部電極１８上には、フォトダイオードとして機能する半導体層２１が形成されている。本実施の形態では、半導体層２１として、ｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層（ｎ＋アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、ｐ＋アモルファスシリコン）を積層したＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃを順に積層して形成する。ｉ層２１Ｂは、光が照射されることにより電荷（自由電子と自由正孔のペア）が発生する。ｎ＋層２１Ａ及びｐ＋層２１Ｃは、コンタクト層として機能し、下部電極１８及び後述する上部電極２２とｉ層２１Ｂをと電気的に接続する。
【００７１】
また、本実施の形態では、下部電極１８を半導体層２１よりも大きくしており、また、ＴＦＴスイッチ４の光の照射側を半導体層２１で覆っている。これにより、画素領域内での光を受光できる面積の割合（所謂、フィルファクタ）を大きくしており、また、ＴＦＴスイッチ４への光入射を抑制している。
【００７２】
各半導体層２１上には、それぞれ個別に上部電極２２が形成されている。この上部電極２２には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）などの光透過性の高い材料を用いている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでは、上部電極２２や半導体層２１、下部電極１８によりセンサ部１０３が構成されている。
【００７３】
層間絶縁膜１２、半導体層２１及び上部電極２２上には、上部電極２２に対応する一部で開口２７Ａを持つように保護絶縁膜２３が形成されている。保護絶縁膜２３はＴＦＴ保護膜層１１と同じく、例えば、ＳｉＮx等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００７４】
この保護絶縁膜２３上には、共通電極配線２５がＡｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした合金あるいは積層膜で形成されている。共通電極配線２５は、開口２７Ａ付近にコンタクトパッド２７が形成され、保護絶縁膜２３の開口２７Ａを介して上部電極２２と電気的に接続される。
【００７５】
このように形成された放射線検出素子１０Ｂには、必要に応じてさらに光吸収性の低い絶縁性の材料により保護膜２４が形成されて、図１０に示すように、その表面に光吸収性の低い接着樹脂を用いてＧＯＳ等からなるシンチレータ２９が貼り付けられる。
【００７６】
ところで、放射線検出素子１０Ｂも、基板１上に各層を形成する製造プロセスにおいて、欠陥画素７Ａが生じる場合がある。
【００７７】
そこで、本実施の形態においても、基板１上への各層の形成が終了した段階で各画素７のリークの発生、異物付着の少なくとも一方の検査することにより欠陥画素７Ａの検出を行い、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつシンチレータ２９によって覆われる部分でレーザ光を照射して切断し、欠陥画素７Ａを電気的に分離してリペアを行う。
【００７８】
なお、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂのように、半導体層２０が各画素７で分離している場合、走査配線１０１と信号配線３の何れを切断してもよく、両方切断してもよい。
【００７９】
図１１には、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された信号配線３を切断した例が示されている。
【００８０】
また、走査配線１０１を切断した場合は、当該走査配線１０１に対してスキャン信号制御装置１０４から制御信号が流れず、欠陥画素７Ａに対して電圧が印加されなくなるため、制御信号が流れることによる欠陥画素７Ａでのリークを防止できる。
【００８１】
このリペア後、基板１にシンチレータ２９を貼り付けて検出領域Ｓを保護する。
【００８２】
このように、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂにおいても、欠陥画素７Ａのスイッチ素子に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつ保護部としてのシンチレータ２９で覆われた部分で切断することにより、欠陥画素７Ａを分離してリペアしつつ、欠陥画素７Ａを分離するための切断箇所を保護できる。
【００８３】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでも、シンチレータ２９により欠陥画素７Ａを分離するための切断箇所も保護できるため、切断箇所を保護するための保護部材を別に設ける必要がない。これにより、放射線検出素子１０Ｂを製造する際の製造工程も増加しない。
【００８４】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでは、ＴＦＴスイッチ４の光の照射側を半導体層２１が覆っているため、例えば、欠陥画素７Ａのみを電気的に分離して点欠陥としてリペアしようとした場合、半導体層２１も切断することになり、半導体層２１とリペアによって露出した配線の端面でリークが発生する。このリークの発生を防ぐため、例えば、半導体層２１とＴＦＴスイッチ４とが重ならないように形成した場合、画素領域内でのフィルファクタが低下する。このため、本実施の形態のようにＴＦＴスイッチ４の光の照射側を半導体層２１で覆った放射線検出素子１０Ｂでは、走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外で切断して欠陥画素７Ａのリペアを行うことが好ましい。
【００８５】
なお、第２の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂにおいても、切断された走査配線１０１及び信号配線３に接続された各画素７のデータが得られず線欠陥となるが、例えば、信号処理装置１０６に線欠陥となる各画素７の位置を示す位置情報を予め記憶させておき、信号処理装置１０６において位置情報に基づいて線欠陥となる各画素７の位置を求め、線欠陥となる各画素７のデータを、線欠陥となる各画素７に隣接する正常な画素７のデータから補間処理を行うことにより生成できる。
【００８６】
なお、上記各実施の形態では、欠陥画素７Ａのリペア後に、リペアによる切断箇所を硬化性樹脂３２やシンチレータ２９などの保護部により保護する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、硬化性樹脂３２やシンチレータ２９がリペアの際のレーザ光により切断できないほど厚く、配線の切断箇所を保護できる場合には、先に硬化性樹脂３２やシンチレータ２９により基板１を保護した後に、基板１の裏面（センサ部１０３が形成されていない面）側からレーザ光を照射して欠陥画素７Ａのリペアを行うようにしてもよい。
【００８７】
また、上記第２の実施の形態では、センサ部１０３（半導体層２１）がＴＦＴスイッチ４の光の照射側（基板１の上面側）を覆っている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、センサ部１０３をＴＦＴスイッチ４よりも下層側にＴＦＴスイッチ４を覆うように形成した場合において、レーザ光を照射して欠陥画素７Ａのみを電気的に分離して点欠陥としてリペアしようとした場合、センサ部１０３も切断することになり、センサ部１０３とリペアによって露出した配線の端面でリークが発生する。すなわち、センサ部１０３がＴＦＴスイッチ４を覆うように形成され、センサ部１０３とＴＦＴスイッチ４の領域が重なる場合には、走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外で切断して欠陥画素７Ａのリペアを行うことが好ましい。
【００８８】
また、上記各実施の形態では、基板１として無アルカリガラスを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ポリイミド等の絶縁体を用いて絶縁性の基板１を形成してもよい。基板の材料はこれに限定されるものではない。
【００８９】
また、上記第１の実施の形態では、直接変換方式の放射線検出素子１０Ａにおいて半導体層２０が各画素７で連続している場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、フォトダイオード層が各画素で連続している場合に本発明を適用してもよい。特表２００８−５０５４９６号公報の図５、図６には、各画素でフォトダイオード層が連続している例が示されている。
【００９０】
また、放射線検出素子１０Ａ、１０Ｂは、センサ部１０３が設けられた表側から放射線が照射されてもよく、基板１側（裏側）から放射線が照射されてもよい。ここで、間接変換方式の放射線検出素子１０Ｂでは、表側から放射線が照射された場合、シンチレータ２９の上面側（基板１の反対側）でより強く発光し、裏側から放射線が照射された場合、基板１を透過した放射線がシンチレータ２９に入射してシンチレータ２９の基板１側がより強く発光する。半導体層２１には、シンチレータ２９で発生した光により電荷が発生する。このため、間接変換方式の放射線検出素子１０Ｂは、表側から放射線が照射された場合の方が裏側から放射線が照射された場合よりも、放射線が基板１を透過しないため、放射線に対する感度を高く設計することが可能であり、また、裏側から放射線が照射された場合の方が表側から放射線が照射された場合よりも各半導体層２１に対するシンチレータ２９の発光位置が近いため、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高い。
【００９１】
また、上記各実施の形態では、Ｘ線を検出することにより画像を検出する放射線画像撮影装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、検出対象とする電磁波は可視光や紫外線、赤外線等いずれであってもよい。
【００９２】
その他、上記各実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００の構成（図１、図７参照。）及び放射線検出素子１０Ａ、１０Ｂの構成（図２〜図６、図８〜図１１）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９３】
１ 基板
３ 信号配線
４ ＴＦＴスイッチ
７ 画素
７Ａ 欠陥画素
１０Ａ、１０Ｂ 放射線検出素子
２０、２１ 半導体層
２９ シンチレータ
３２ 硬化性樹脂
４０ 異物
１０１ 走査配線
１０３ センサ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出素子に係り、特に、放射線検出素子の欠陥画素のリペアに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等の放射線検出素子が実用化されている。このＦＰＤは、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。
【０００３】
この種の放射線検出素子は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、Ｘ線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式や、Ｘ線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
【０００４】
この放射線検出素子は、例えば、複数の走査配線及び複数の信号配線が互いに交差して配設され、当該走査配線及び信号配線の各交差部に対応して電荷蓄積部及びＴＦＴスイッチなどのスイッチ素子が設けられ、各交差部の電荷蓄積部及びスイッチ素子を覆うように半導体層が設けられている。
【０００５】
このような放射線検出素子を用いた放射線画像撮影装置では、放射線画像を撮影する場合、Ｘ線が照射される間、各走査配線に対してＯＦＦ信号を出力して各スイッチ素子をオフにして半導体層に発生した電荷を各電荷蓄積部に蓄積し、画像を読み出す場合、各走査配線に対して１ラインずつ順にＯＮ信号を出力して各電荷蓄積部に蓄積された電荷を電気信号として読み出し、読み出した電気信号をデジタルデータへ変換することにより、放射線画像を得ている。
【０００６】
ところで、放射線検出素子は、絶縁性基板上に、各種の材料を堆積させ、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離などの各工程が行われて形成される。
【０００７】
この放射線検出素子の製造プロセスにおいて、欠陥画素が生じる場合がある。この欠陥画素はリークが発生して正常なデータが得られない場合や、欠陥画素と同じ信号配線に接続された他の画素のデータにもリークにより影響を与えてしまう場合がある。
【０００８】
このような欠陥画素を補正する技術として、特許文献１には、欠陥画素のスイッチ素子に対してレーザ光を照射してスイッチ素子部分の配線を切断し、欠陥画素を電気的に分離する技術が記載されている。
【０００９】
また、特許文献２には、欠陥画素のスイッチ素子に対してレーザ光を照射して欠陥画素を分離すると共に、欠陥画素が接続された信号配線に対してもレーザ光を照射して欠陥画素が接続された信号配線を切断して電気的に分離する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許４３１１６９３号
【特許文献２】特開２００１−１５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術のように、欠陥画素のスイッチ素子に対してレーザ光を照射してスイッチ素子部分の配線を切断し、その上層に半導体層を形成した場合、切断されたスイッチ素子部分の配線の側面に半導体が堆積され、切断されたスイッチ素子部分の配線部分でリークが発生する場合がある。
【００１２】
また、特許文献２に記載の技術のように、レーザ光を照射して信号配線を切断する場合、切断箇所において信号配線を保護する上層の保護層もなくなり、信号配線にリークや腐食が発生する場合がある。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、欠陥画素を分離してリペアしつつ、欠陥画素を分離するための切断箇所を保護した放射線検出素子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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の放射線検出素子は、放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部に発生した電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数設けられ、各画素に備えられた各スイッチ素子をスイッチングする制御信号が流れる複数の走査配線と前記各スイッチ素子のスイッチング状態に応じて前記画素に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる複数の信号配線とが設けられた基板と、前記基板の前記画素がマトリクス状に設けられた検出領域を覆うように形成され、当該検出領域を保護する保護部と、を備え、欠陥画素のスイッチ素子に接続された前記走査配線と前記信号配線の少なくとも一方が前記検出領域外でかつ前記保護部で覆われた部分で切断されている。
【００１５】
本発明の放射線検出素子は、基板に放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部及びセンサ部に発生した電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数設けられ、当該基板にさらに各画素に備えられた各スイッチ素子をスイッチングする制御信号が流れる複数の走査配線と各スイッチ素子のスイッチング状態に応じて画素に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる複数の信号配線とが設けられている。また、基板の画素がマトリクス状に設けられた検出領域を覆うように検出領域を保護する保護部が形成されている。
【００１６】
そして、本発明では、欠陥画素のスイッチ素子に接続された走査配線と信号配線の少なくとも一方が検出領域外でかつ保護部で覆われた部分で切断されている。ここで、欠陥画素とは、絶縁膜を介した２つの金属層間で絶縁膜を破るような静電破壊が発生した画素や、異物が混入したり、異物の混入後、当該異物が剥離して欠陥部が発生した画素、絶縁膜の堆積時にピンホールが発生した画素などである。異物とは、画素を構成する構成物質と異なる物質、及び画素を複数の物質で複数層により構成する際に本来とは異なる層、位置に混入した物質をいう。
【００１７】
このように、本発明の放射線検出素子は、欠陥画素のスイッチ素子に接続された走査配線と信号配線の少なくとも一方を検出領域外でかつ保護部で覆われた部分で切断しているので、欠陥画素を分離してリペアしつつ、欠陥画素を分離するための切断箇所を保護できる。
【００１８】
なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、スイッチ素子を覆うようにセンサ部を形成してもよい。
【００１９】
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、センサ部に、放射線が照射されることにより電荷を発生する半導体層が各画素毎に個別に形成され、欠陥画素のスイッチ素子に接続された走査配線が少なくとも切断されることが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、請求項４に記載の発明のように、センサ部に、放射線が照射されることにより電荷を発生する半導体層が各画素で連続的に形成され、欠陥画素のスイッチ素子に接続された信号配線が切断されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明によれば、欠陥画素を分離してリペアしつつ、欠陥画素を分離するための切断箇所を保護できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の１画素単位の構成を示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の１画素単位の構成を示す線断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の全体構成を示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る異物が混入した画素の一例を示す線断面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の切断箇所の一例を示す平面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成を示す構成図である。
【図８】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の１画素単位の構成を示す平面図である。
【図９】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の１画素単位の構成を示す線断面図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の全体構成を示す断面図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の切断箇所の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下では、本発明を、放射線画像撮影装置１００に適用した場合について説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１には、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。
【００２４】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、放射線を直接電荷に変換する直接変換方式の放射線検出素子１０Ａを備えている。
【００２５】
放射線検出素子１０Ａは、照射された放射線を受けて電荷を発生するセンサ部１０３と、センサ部１０３で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積容量５と、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素７が放射線を検出する検出領域Ｓ（図４参照）にマトリクス状に複数設けられている。電荷蓄積容量５の一方の電極は後述する蓄積容量配線１０２を介して接地されて電圧レベルがグランドレベルとされている。
【００２６】
また、放射線検出素子１０Ａには、上記ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。
【００２７】
各信号配線３には、当該信号配線３に接続された何れかのＴＦＴスイッチ４がＯＮされることにより電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されており、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御装置１０４が接続されている。
【００２８】
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、画像を構成する各画素の情報として、各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を検出する。
【００２９】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御装置１０４には、信号検出回路１０５において検出された電気信号に所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御装置１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する信号処理装置１０６が接続されている。
【００３０】
図２及び図３には、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ａの構成の一例が示されている。なお、図２には、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ａの１つの画素７の構造を示す平面図が示されており、図３には、図２のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００３１】
図３に示すように、放射線検出素子１０Ａは、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１、蓄積容量下部電極１８、ゲート電極２及び蓄積容量配線１０２（図２参照。）が形成されている。ゲート電極２は走査配線１０１に接続され、蓄積容量下部電極１８は蓄積容量配線１０２に接続されている。この走査配線１０１、蓄積容量下部電極１８、ゲート電極２及び蓄積容量配線１０２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１配線層」ともいう。）は、例えば、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成される。
【００３２】
この第１配線層上には、一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜により形成される。
【００３３】
絶縁膜１５上のゲート電極２に対応する位置には、半導体活性層８が形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００３４】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成され、また、絶縁膜１５上の蓄積容量下部電極１８に対応する位置に蓄積容量上部電極１６が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続され（図２参照。）、ドレイン電極１３は蓄積容量上部電極１６に接続されている。ソース電極９、ドレイン電極１３、蓄積容量上部電極１６及び信号配線３が形成された配線層（以下、この配線層を「第２配線層」ともいう。）は、例えば、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成される。
【００３５】
本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、ゲート電極２やゲート絶縁膜１５、ソース電極９、ドレイン電極１３によりＴＦＴスイッチ４が構成されており、蓄積容量下部電極１８やゲート絶縁膜１５、蓄積容量上部電極１６により電荷蓄積容量５が構成されている。
【００３６】
この第２配線層を覆い、基板１上の画素７が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１１が形成されている。このＴＦＴ保護膜層１１は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００３７】
このＴＦＴ保護膜層１１上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料など）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１１には、蓄積容量上部電極１６と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００３８】
層間絶縁膜１２上には、各画素７毎に、コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うように下部電極１８が形成されおり、この下部電極１８は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、コンタクトホール１７を介して蓄積容量上部電極１６と接続されている。
【００３９】
下部電極１８上の基板１上の画素７が設けられた検出領域Ｓのほぼ全面には、非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなる半導体層２０が一様に形成されている。この半導体層２０は、Ｘ線などの放射線が照射されることにより、内部に電荷（電子−正孔）を発生する。
【００４０】
この半導体層２０上には、上部電極２２が形成されている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、上部電極２２や半導体層２０、下部電極１８によりセンサ部１０３が構成されている。
【００４１】
上部電極２２は、不図示のバイアス電源に接続されており、バイアス電源からバイアス電圧が供給される。半導体層２０内に発生した電荷は、上部電極２２から印加されるバイアス電圧による電界により、電荷の極性に応じて上部電極２２又は下部電極１８へ移動する。
【００４２】
この半導体層２０に用いられるアモルファスセレン等の光電変換材料は、熱、湿度、汚染等の環境変化により劣化しやすいために何らかのカバーが必要である。また、上部電極２２には、１〜１０ｋVの高圧電圧が印加されるため、十分な耐圧を確保する必要がある。
【００４３】
このため、本実施の形態に係る直接変換方式の放射線検出素子１０Ａには、図４に示すように上部電極２２上のデバイス上部に、上部電極２２を覆う上部基板としてのカバーガラス３０が設けられている。本実施の形態では、カバーガラス３０として、基板１と同じ材質の無アルカリガラスを採用している。
【００４４】
基板１には、カバーガラス３０を支持するリブ材３１が設けられている。リブ材３１は、例えば、アクリル樹脂等の樹脂材料で形成されており、半導体層２０が形成された検出領域Ｓの周囲を囲んでいる。
【００４５】
カバーガラス３０は、その外周部がリブ材３１に接合されており、リブ材３１により支持されている。
【００４６】
カバーガラス３０とリブ材３１と基板１とに囲まれた空間には、充填部材としての硬化性樹脂３２が充填され、検出領域Ｓが保護されている。なお、硬化性樹脂３２としては、例えば、エポキシ、シリコン等の常温硬化性樹脂が用いられる。
【００４７】
ところで、放射線検出素子１０Ａは、基板１上に各層を形成する製造プロセスにおいて、欠陥画素７Ａが生じる場合がある。
【００４８】
図５には、ＴＦＴスイッチ４部分に異物４０が混入した場合の例が示されている。このように異物４０が混入した場合、ＴＦＴスイッチ４からリークが発生して欠陥画素７Ａとなる。
【００４９】
そこで、本実施の形態では、図６に示すように、基板１上への各層の形成が終了した段階で各画素７のリークの発生、異物付着の少なくとも一方の検査することにより欠陥画素７Ａの検出を行う。そして、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつ硬化性樹脂３２によって覆われる部分（図４の矢印Ｔ部分）でレーザ光を照射して切断し、欠陥画素７Ａを電気的に分離してリペアを行う。走査配線１０１を切断した場合は、当該走査配線１０１に対してスキャン信号制御装置１０４から制御信号が流れず、欠陥画素７Ａからの電荷の読み出しが行われなくなり、欠陥画素７Ａを含んだ走査配線方向の画素列が線欠陥となる。信号配線３を切断した場合は、欠陥画素７Ａから読出された電気信号が信号検出回路１０５に伝わらなくなり、欠陥画素７Ａを含んだ走査配線方向の画素列が線欠陥となる。
【００５０】
なお、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａのように、半導体層２０が各画素７で連続している場合、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１を切断すると、欠陥画素７Ａの下部電極１８に蓄積された電荷が放出されずに蓄積され、欠陥画素７Ａの下部電極１８に蓄積された電荷によって半導体層２０内の電界が歪んで欠陥画素７Ａの周辺の画素７のデータに影響を及ぼす場合がある。このような場合、信号配線３側のみを切断する方が好ましい。
【００５１】
このリペア後、基板１にリブ材３１を形成してカバーガラス３０を固定し、硬化性樹脂３２が充填する。
【００５２】
このように、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつ保護部としての硬化性樹脂３２で覆われた部分で切断することにより、欠陥画素７Ａを分離してリペアしつつ、欠陥画素７Ａを分離するための切断箇所を保護できる。
【００５３】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、半導体層２０が各画素７で連続しているため、例えば、欠陥画素７Ａのみを電気的に分離して点欠陥としてリペアしようとした場合、半導体層２０も切断することになり、半導体層２０とリペアによって露出した配線の端面でリークが発生する。このため、本実施の形態のように半導体層２０が各画素７で連続している放射線検出素子１０Ａでは、走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外で切断して欠陥画素７Ａのリペアを行うことが好ましい。
【００５４】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａは、検出領域Ｓを保護する硬化性樹脂３２により欠陥画素７Ａを分離するための切断箇所も保護できるため、切断箇所を保護するための保護部材を別に設ける必要がない。これにより、放射線検出素子１０Ａを製造する際の製造工程も増加しない。
【００５５】
なお、第１の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、切断された走査配線１０１及び信号配線３に接続された各画素７のデータが得られず線欠陥となるが、例えば、信号処理装置１０６に線欠陥となる各画素７の位置を示す位置情報を予め記憶させておき、信号処理装置１０６において位置情報に基づいて線欠陥の各画素７の位置を求め、線欠陥となる各画素７のデータを、線欠陥となる各画素７に隣接する正常な画素７のデータから補間処理を行うことにより生成できる。
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態として、放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出素子１０Ｂに本発明を適用した場合について説明する。
【００５６】
図７には、第２の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂを用いた放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。なお、上記第１の実施形態（図１）と対応する部分には第１の実施形態と同一の符号を付して説明する。また、放射線を光に変換するシンチレータは省略されている。
【００５７】
放射線検出素子１０Ｂは、光を受けて電荷を蓄積するセンサ部１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素７が検出領域Ｓにマトリクス状に多数設けられている。
【００５８】
また、放射線検出素子１０Ｂには、上記ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。
【００５９】
各信号配線３には、信号検出回路１０５が接続されており、各走査配線１０１には、スキャン信号制御装置１０４が接続されている。この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御装置１０４には、信号処理装置１０６が接続されている。
【００６０】
図８には、本実施形態に係る間接変換方式の放射線検出素子１０Ｂの１画素単位の構造を示す平面図が示されており、図９には、図８のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００６１】
図９に示すように、放射線検出素子１０Ｂは、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１、ゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図８参照。）。
【００６２】
この走査配線１０１及びゲート電極２上には、走査配線１０１及びゲート電極２を覆い一面に絶縁膜１５が形成されている。
【００６３】
絶縁膜１５上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。
【００６４】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている（図８参照。）。
【００６５】
このソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（不図示）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。
【００６６】
これら半導体活性層８、ソース電極９、ドレイン電極１３、及び信号配線３を覆い、基板１上の画素７が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１１が形成されている。
【００６７】
このＴＦＴ保護膜層１１上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでは、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１１のドレイン電極１３と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００６８】
層間絶縁膜１２上には、コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１８が形成されており、この下部電極１８は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。この下部電極１８は、後述する半導体層２１が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Ａｌ系材料、ＩＴＯなど導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。
【００６９】
一方、半導体層２１の膜厚が薄い場合（０．２〜０．５μｍ前後）、半導体層２１で光が吸収が十分でないため、ＴＦＴスイッチ４への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、遮光性メタルを主体とする合金、若しくは積層膜とすることが好ましい。
【００７０】
下部電極１８上には、フォトダイオードとして機能する半導体層２１が形成されている。本実施の形態では、半導体層２１として、ｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層（ｎ＋アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、ｐ＋アモルファスシリコン）を積層したＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃを順に積層して形成する。ｉ層２１Ｂは、光が照射されることにより電荷（自由電子と自由正孔のペア）が発生する。ｎ＋層２１Ａ及びｐ＋層２１Ｃは、コンタクト層として機能し、下部電極１８及び後述する上部電極２２とｉ層２１Ｂをと電気的に接続する。
【００７１】
また、本実施の形態では、下部電極１８を半導体層２１よりも大きくしており、また、ＴＦＴスイッチ４の光の照射側を半導体層２１で覆っている。これにより、画素領域内での光を受光できる面積の割合（所謂、フィルファクタ）を大きくしており、また、ＴＦＴスイッチ４への光入射を抑制している。
【００７２】
各半導体層２１上には、それぞれ個別に上部電極２２が形成されている。この上部電極２２には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）などの光透過性の高い材料を用いている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでは、上部電極２２や半導体層２１、下部電極１８によりセンサ部１０３が構成されている。
【００７３】
層間絶縁膜１２、半導体層２１及び上部電極２２上には、上部電極２２に対応する一部で開口２７Ａを持つように保護絶縁膜２３が形成されている。保護絶縁膜２３はＴＦＴ保護膜層１１と同じく、例えば、ＳｉＮx等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００７４】
この保護絶縁膜２３上には、共通電極配線２５がＡｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした合金あるいは積層膜で形成されている。共通電極配線２５は、開口２７Ａ付近にコンタクトパッド２７が形成され、保護絶縁膜２３の開口２７Ａを介して上部電極２２と電気的に接続される。
【００７５】
このように形成された放射線検出素子１０Ｂには、必要に応じてさらに光吸収性の低い絶縁性の材料により保護膜２４が形成されて、図１０に示すように、その表面に光吸収性の低い接着樹脂を用いてＧＯＳ等からなるシンチレータ２９が貼り付けられる。
【００７６】
ところで、放射線検出素子１０Ｂも、基板１上に各層を形成する製造プロセスにおいて、欠陥画素７Ａが生じる場合がある。
【００７７】
そこで、本実施の形態においても、基板１上への各層の形成が終了した段階で各画素７のリークの発生、異物付着の少なくとも一方の検査することにより欠陥画素７Ａの検出を行い、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつシンチレータ２９によって覆われる部分でレーザ光を照射して切断し、欠陥画素７Ａを電気的に分離してリペアを行う。
【００７８】
なお、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂのように、半導体層２０が各画素７で分離している場合、走査配線１０１と信号配線３の何れを切断してもよく、両方切断してもよい。
【００７９】
図１１には、欠陥画素７ＡのＴＦＴスイッチ４に接続された信号配線３を切断した例が示されている。
【００８０】
また、走査配線１０１を切断した場合は、当該走査配線１０１に対してスキャン信号制御装置１０４から制御信号が流れず、欠陥画素７Ａに対して電圧が印加されなくなるため、制御信号が流れることによる欠陥画素７Ａでのリークを防止できる。
【００８１】
このリペア後、基板１にシンチレータ２９を貼り付けて検出領域Ｓを保護する。
【００８２】
このように、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂにおいても、欠陥画素７Ａのスイッチ素子に接続された走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外でかつ保護部としてのシンチレータ２９で覆われた部分で切断することにより、欠陥画素７Ａを分離してリペアしつつ、欠陥画素７Ａを分離するための切断箇所を保護できる。
【００８３】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでも、シンチレータ２９により欠陥画素７Ａを分離するための切断箇所も保護できるため、切断箇所を保護するための保護部材を別に設ける必要がない。これにより、放射線検出素子１０Ｂを製造する際の製造工程も増加しない。
【００８４】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでは、ＴＦＴスイッチ４の光の照射側を半導体層２１が覆っているため、例えば、欠陥画素７Ａのみを電気的に分離して点欠陥としてリペアしようとした場合、半導体層２１も切断することになり、半導体層２１とリペアによって露出した配線の端面でリークが発生する。このリークの発生を防ぐため、例えば、半導体層２１とＴＦＴスイッチ４とが重ならないように形成した場合、画素領域内でのフィルファクタが低下する。このため、本実施の形態のようにＴＦＴスイッチ４の光の照射側を半導体層２１で覆った放射線検出素子１０Ｂでは、走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外で切断して欠陥画素７Ａのリペアを行うことが好ましい。
【００８５】
なお、第２の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂにおいても、切断された走査配線１０１及び信号配線３に接続された各画素７のデータが得られず線欠陥となるが、例えば、信号処理装置１０６に線欠陥となる各画素７の位置を示す位置情報を予め記憶させておき、信号処理装置１０６において位置情報に基づいて線欠陥となる各画素７の位置を求め、線欠陥となる各画素７のデータを、線欠陥となる各画素７に隣接する正常な画素７のデータから補間処理を行うことにより生成できる。
【００８６】
なお、上記各実施の形態では、欠陥画素７Ａのリペア後に、リペアによる切断箇所を硬化性樹脂３２やシンチレータ２９などの保護部により保護する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、硬化性樹脂３２やシンチレータ２９がリペアの際のレーザ光により切断できないほど厚く、配線の切断箇所を保護できる場合には、先に硬化性樹脂３２やシンチレータ２９により基板１を保護した後に、基板１の裏面（センサ部１０３が形成されていない面）側からレーザ光を照射して欠陥画素７Ａのリペアを行うようにしてもよい。
【００８７】
また、上記第２の実施の形態では、センサ部１０３（半導体層２１）がＴＦＴスイッチ４の光の照射側（基板１の上面側）を覆っている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、センサ部１０３をＴＦＴスイッチ４よりも下層側にＴＦＴスイッチ４を覆うように形成した場合において、レーザ光を照射して欠陥画素７Ａのみを電気的に分離して点欠陥としてリペアしようとした場合、センサ部１０３も切断することになり、センサ部１０３とリペアによって露出した配線の端面でリークが発生する。すなわち、センサ部１０３がＴＦＴスイッチ４を覆うように形成され、センサ部１０３とＴＦＴスイッチ４の領域が重なる場合には、走査配線１０１と信号配線３の少なくとも一方を検出領域Ｓ外で切断して欠陥画素７Ａのリペアを行うことが好ましい。
【００８８】
また、上記各実施の形態では、基板１として無アルカリガラスを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ポリイミド等の絶縁体を用いて絶縁性の基板１を形成してもよい。基板の材料はこれに限定されるものではない。
【００８９】
また、上記第１の実施の形態では、直接変換方式の放射線検出素子１０Ａにおいて半導体層２０が各画素７で連続している場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、フォトダイオード層が各画素で連続している場合に本発明を適用してもよい。特表２００８−５０５４９６号公報の図５、図６には、各画素でフォトダイオード層が連続している例が示されている。
【００９０】
また、放射線検出素子１０Ａ、１０Ｂは、センサ部１０３が設けられた表側から放射線が照射されてもよく、基板１側（裏側）から放射線が照射されてもよい。ここで、間接変換方式の放射線検出素子１０Ｂでは、表側から放射線が照射された場合、シンチレータ２９の上面側（基板１の反対側）でより強く発光し、裏側から放射線が照射された場合、基板１を透過した放射線がシンチレータ２９に入射してシンチレータ２９の基板１側がより強く発光する。半導体層２１には、シンチレータ２９で発生した光により電荷が発生する。このため、間接変換方式の放射線検出素子１０Ｂは、表側から放射線が照射された場合の方が裏側から放射線が照射された場合よりも、放射線が基板１を透過しないため、放射線に対する感度を高く設計することが可能であり、また、裏側から放射線が照射された場合の方が表側から放射線が照射された場合よりも各半導体層２１に対するシンチレータ２９の発光位置が近いため、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高い。
【００９１】
また、上記各実施の形態では、Ｘ線を検出することにより画像を検出する放射線画像撮影装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、検出対象とする電磁波は可視光や紫外線、赤外線等いずれであってもよい。
【００９２】
その他、上記各実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００の構成（図１、図７参照。）及び放射線検出素子１０Ａ、１０Ｂの構成（図２〜図６、図８〜図１１）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９３】
１ 基板
３ 信号配線
４ ＴＦＴスイッチ
７ 画素
７Ａ 欠陥画素
１０Ａ、１０Ｂ 放射線検出素子
２０、２１ 半導体層
２９ シンチレータ
３２ 硬化性樹脂
４０ 異物
１０１ 走査配線
１０３ センサ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部に発生した電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数設けられ、各画素に備えられた各スイッチ素子をスイッチングする制御信号が流れる複数の走査配線と前記各スイッチ素子のスイッチング状態に応じて前記画素に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる複数の信号配線とが設けられた基板と、
前記基板の前記画素がマトリクス状に設けられた検出領域を覆うように形成され、当該検出領域を保護する保護部と、を備え、
欠陥画素のスイッチ素子に接続された前記走査配線と前記信号配線の少なくとも一方が前記検出領域外でかつ前記保護部で覆われた部分で切断された
放射線検出素子。
【請求項２】
前記センサ部は、前記スイッチ素子を覆うように形成された
請求項１記載の放射線検出素子。
【請求項３】
前記センサ部は、放射線が照射されることにより電荷を発生する半導体層が各画素毎に個別に形成され、
欠陥画素のスイッチ素子に接続された前記走査配線が少なくとも切断された
請求項１又は請求項２記載の放射線検出素子。
【請求項４】
前記センサ部は、放射線が照射されることにより電荷を発生する半導体層が各画素で連続的に形成され、
欠陥画素のスイッチ素子に接続された前記信号配線が切断された
請求項１又は請求項２記載の放射線検出素子。
【請求項１】
放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部及び当該センサ部に発生した電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数設けられ、各画素に備えられた各スイッチ素子をスイッチングする制御信号が流れる複数の走査配線と前記各スイッチ素子のスイッチング状態に応じて前記画素に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる複数の信号配線とが設けられた基板と、
前記基板の前記画素がマトリクス状に設けられた検出領域を覆うように形成され、当該検出領域を保護する保護部と、を備え、
欠陥画素のスイッチ素子に接続された前記走査配線と前記信号配線の少なくとも一方が前記検出領域外でかつ前記保護部で覆われた部分で切断された
放射線検出素子。
【請求項２】
前記センサ部は、前記スイッチ素子を覆うように形成された
請求項１記載の放射線検出素子。
【請求項３】
前記センサ部は、放射線が照射されることにより電荷を発生する半導体層が各画素毎に個別に形成され、
欠陥画素のスイッチ素子に接続された前記走査配線が少なくとも切断された
請求項１又は請求項２記載の放射線検出素子。
【請求項４】
前記センサ部は、放射線が照射されることにより電荷を発生する半導体層が各画素で連続的に形成され、
欠陥画素のスイッチ素子に接続された前記信号配線が切断された
請求項１又は請求項２記載の放射線検出素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１０８８９０（Ｐ２０１１−１０８８９０Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６３１７８（Ｐ２００９−２６３１７８）
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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