专利名称：检测装置和放射线检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可应用于使用放射线的医疗诊断成像装置、无损测试装置、分析装置等的检测装置，还涉及一种放射线检测装置和配备有放射线检测装置的放射线检测系统。
背景技术：
最近几年，半导体技术的发展使得能够大规模生产大尺寸的放射线传感器。现代放射线传感器(放射线检测装置)的半导体构件包括转换元件和开关元件，所述转换元件例如光电转换元件，所述开关元件例如薄膜晶体管(TFT)。为了形成例如医疗X射线检测装置的放射线检测装置，可将这些半导体构件与执行波长转换(即，将例如X射线的放射线转换为可见光等)的荧光部件(闪烁器)组合，并布置在一维或二维像素阵列中。通常，放射线检测装置中所使用的像素结构可分为两类，即，单面型和层叠型，在单面型中，转换元件和开关元件设置在相同的平面中，在层叠型中，转换元件设置在开关元件之上。在单面型生产中，可使用相同的半导体生产过程来生产转换元件和开关元件，这使得可简化生产过程。在层叠型检测装置的情况下，与单面型相比，将转换元件设置在开关元件之上使得可增大每个像素中的转换元件的尺寸。因此，层叠型检测装置能够提供比单面型检测装置可提供的更大的信号、更大的信噪比和更高的灵敏度。在放射线检测装置中，特别是在医疗X射线检测装置中，需要减小患者被曝露的放射线量。为了满足这个要求，重要的是实现具有更高灵敏度和高信噪(S/N)比的传感器。 在传感器中，噪声由许多源产生。可以是噪声源的器件/元件包括转换元件、开关元件、信号线、积分放大器和外围电路。以下，由信号线产生的噪声将被称为信号线噪声。当信号线具有寄生电容C时，通过以下方程给出信号线噪声。信号线噪声=V kTC以下，由积分放大器产生的噪声将被称为放大器噪声。在具有反馈电容Cf的积分放大器用作电荷读取放大器的情况下，通过以下方程给出放大器噪声。放大器噪声=C/CfX放大器输入处的噪声因此，信号线的寄生电容C的减小对于减小检测装置的噪声是有效的。也就是说， 为了实现高灵敏度，通过减小信号线的寄生电容来减小噪声是有效的。在检测装置中，还需要提高驱动速度。当通过其供给驱动脉冲以控制开关元件的导通/关断的驱动线具有电容Cg和电阻Rg时，通过以下方程给出该驱动线的时间常数τ。τ =CgXRg因此，如果驱动线的电容和/或电阻增大，则驱动线的时间常数τ增大，这可引起通过驱动线发送的驱动脉冲变钝(dull)或失真。因此，如果开关元件的导通时间段缩短， 则钝化可使得开关元件难以对于设计的必需时间段处于导通状态。也就是说，钝化使得难以缩短导通时间段，这使得难以提高驱动速度。日本专利公开No. 2002-76360公开了一种实现具有电阻减小的信号/驱动线(以
5下，简单地称为线)的单面型放射线检测装置的技术。美国专利申请公布No. 2007/0045556 提出了一种减小层叠型放射线检测装置中的线的电阻的技术。因此，在常见的放射线检测装置中，无论这些放射线检测装置中的像素结构是单面型还是层叠型，都需要减小像素节距(Pitch)、增大像素数量、提高灵敏度和提高驱动速度。具体地讲，由于医疗X射线检测装置包括各种类型的检测装置，例如X射线乳房摄影装置、能够拍摄运动图像的X射线透射检测装置等，所以非常期望针对这些各种类型的医疗X 射线装置中的每种减小像素节距和增大像素数量。
发明内容
鉴于本领域的目前状态，本发明的一个目的是提供这样一种技术，该技术用于通过减小信号线电容来减小噪声，并通过减小与检测装置中的驱动线相关联的时间常数来提高驱动速度，尤其是在具有以较小间隔布置的较多数量像素的层叠型检测装置中。在一个方面，本发明公开了一种检测装置，包括多个像素，所述多个像素在绝缘衬底上按行方向和列方向布置，其中每个像素包括转换元件和开关元件，所述转换元件被配置为将放射线或光转换为电荷，所述开关元件设置在所述绝缘衬底上，并被配置为输出与所述电荷对应的电信号，并且其中所述转换元件设置在所述开关元件之上。设置在所述转换元件之下的驱动线连接至按行方向布置的开关元件中的每一个；和信号线，所述信号线连接至按列方向布置的开关元件中的每一个。所述信号线包括嵌入在绝缘部件中的导电层，所述绝缘部件形成在位置比所述驱动线的最上表面部分低的层中。从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步特征将变得清楚。
图1示出根据本发明的第一实施例的检测装置的概念电路图。图2A是根据本发明的第一实施例的检测装置的像素的平面图，图2B至2D是其截面图。图3AJB和3C是根据本发明的第二实施例的检测装置的像素的截面图。图4示出根据本发明的第三实施例的检测装置的概念电路图。图5A是根据本发明的第三实施例的检测装置的像素的平面图，图5B至5D是其截面图。图6示出根据本发明的第四实施例的检测装置的概念电路图。图7A和7B是每个示出根据本发明的第四实施例的检测装置中的像素的平面图， 图7C至7E是沿着图7A的特定线截取的截面图，图7F是沿着图7B的线截取的截面图。图8示出配备有根据本发明的实施例的放射线检测装置的示例性放射线检测系统。
具体实施例方式以下结合附图参照实施例对本发明进行更详细的描述。在本说明书中，术语“放射线”用于描述各种类型的放射线，包括通过放射性衰变辐射的粒子束(例如α射线、β射线、Y射线等)和具有与这样的粒子束的高能量类似的高能量的其它束。例如，X射线、宇宙射线等落在放射线的范围内。此外，在本说明书中，转换元件是指被配置为将放射线或光转换为电信号(电荷)的半导体器件。第一实施例以下参照附图对根据第一实施例的放射线检测装置进行描述。参照图1和图2A-2D，根据第一实施例的放射线检测装置100包括绝缘衬底101和形成在绝缘衬底101上的像素区域103，绝缘衬底101例如玻璃衬底。在像素区域103中， 多个像素102按行方向和列方向布置。也就是说，多个像素102按矩阵布置。每个像素102 包括转换元件104和开关元件105，转换元件104被配置为将入射在其上的放射线或光转换为电荷，开关元件105被配置为输出与由转换元件104提供的电荷对应的电信号。在本实施例中，金属绝缘体半导体(MIQ型光电转换元件用作转换元件，薄膜晶体管(TFT)用作开关元件。在转换元件被设计为将放射线转换为电荷的情况下，荧光部件设置在光电转换元件的放射线入射侧，以将放射线转换为可被光电转换元件检测的可见光。转换元件104的第一电极L电连接至开关元件105的第一主电极，转换元件104的第二电极U电连接至偏压线106。指出，偏压线106共用地电连接至按列方向布置的转换元件104中的每一个的第二电极U。开关元件105的控制电极电连接至驱动线107，开关元件105的第二主电极电连接至信号线108。指出，驱动线107共用地连接至按行方向布置的开关元件105中的每一个的控制电极，还通过第一连接线109电连接至驱动电路110。驱动电路110被配置为依次或者同时将驱动脉冲供给按列方向布置的多根驱动线107，由此电信号以行为单位从像素并行地输出到按行方向布置的多根信号线108。每根信号线108共用地电连接至按列方向布置的多个开关元件105的第二主电极，还通过第二连接线111电连接至读取电路112。读取电路112包括积分放大器113和采样保持电路，积分放大器113是对各信号线108提供的并且被配置为提供通过信号线108接收的电信号的积分放大值，采样保持电路被配置为对由积分放大器113提供的放大电信号进行采样和保持。读取电路112还包括复用器115 和模拟-数字转换器116，复用器115被配置为将从采样保持电路并行输出的电信号转换为串行电信号，模拟-数字转换器116被配置为将输出电信号转换为数字数据。参考电势 Vref从电源电路119供给读取电路112的非反相输入端子。电源电路119还通过公共偏压线117和第三连接线118电连接至按行方向布置的多根偏压线106，以将偏压电势Vs或初始化电势Vr供给各转换元件104的第二电极U。接下来，以下参照图1对根据本实施例的检测装置的操作进行描述。参考电势 Vref通过开关元件施加于转换元件104的第一电极L，偏压电势Vs施加于第二电极U,从而加偏压于转换元件104，以使得MIS型光电转换元件的光电转换层被耗尽。在这种状态下， 朝向被检对象发射的放射线穿过该对象，同时强度衰减，并被荧光部件(未示出)转换为可见光。结果得到的可见光入射在光电转换元件上，并被转换为电荷。当开关元件105响应于从驱动电路110施加于驱动线107的驱动脉冲而导通时，与所述电荷对应的电信号通过信号线108输出，读取电路112将该电信号作为数字数据读出。其后，偏压线106的电势从偏压电势Vs切换到初始化电势Vr，开关元件105导通，以从光电转换元件移除正电荷或负电荷的残余载流子。其后，偏压线106的电势从初始化电势Vr切换到偏压电势Vs，以完成转换元件104的初始化。以下参照图2A至2D对一个像素的层结构进行描述。指出，在图2A中，为了简化图示，以下述简化方式绘制转换元件104，即，仅绘制其第一电极L。图2B至2D分别是沿着线IIB-IIB、IIC-IIC和IID-IID截取的截面图。如图2A 所示，根据本实施例的放射线检测装置的一个像素包括用作光电转换元件的转换元件104、 通过TFT实现的开关元件105、信号线108的一部分、驱动线107的一部分和偏压线106的一部分。如图2B至2D所示，用作开关元件105的TFT包括由层叠在绝缘衬底101上的多个层形成的元件。具体地讲，开关元件105包括层叠在绝缘衬底101上的第一导电层201、 第一绝缘层202、第一半导体层203、第一杂质半导体层204和第二导电层205。第一导电层 201用作TFT的控制电极(栅电极)，第一绝缘层202用作TFT的栅绝缘膜。第一半导体层 203用作沟道，第一杂质半导体层204用作欧姆接触层，第二导电层205用作TFT的第一或第二主电极(源电极或漏电极)。在上述层上，形成第二绝缘层206和第三绝缘层207。用作信号线108的第三导电层208形成在第二绝缘层206和第三绝缘层207中。更具体地讲，第三导电层208嵌入在第二绝缘层206和第三绝缘层207中，以使得第三导电层208的最上表面部分与第三绝缘层207的最上表面部分基本上平齐，并使得第二导电层205之上的第二绝缘层206的膜厚度和第三绝缘层207的膜厚度之和基本上等于第三导电层208的膜厚度。用作开关元件 105的第二主电极的第二导电层205连接至用作信号线108的第三导电层208。指出，“最上表面部分”是指用作线的导电层或者绝缘层的任何表面区域中的与转换元件最靠近的表面区域。第四绝缘层209设置在第三绝缘层207和第三导电层208之上。第四导电层210 嵌入在第四绝缘层209中，以使得第四导电层210的最上表面部分与第四绝缘层209的最上表面部分基本上齐平。也就是说，第四绝缘层209的膜厚度与第四导电层210的膜厚度基本上相等。第五绝缘层211设置在第四绝缘层209和第四导电层210之上。用作驱动线 107的第五导电层212嵌入在第五绝缘层211中，第五绝缘层211具有与第五导电层212的膜厚度基本上相等的膜厚度，以使得第五导电层212的最上表面部分与第五绝缘层211的最上表面部分基本上齐平。第四导电层210用作连接第二导电层205与第六导电层214的连接电极，第二导电层205用作开关元件105的第一主电极，第六导电层214用作转换元件 104的第一电极L。第四导电层201还用作连接第一导电层201与第五导电层212的连接电极，第一导电层201用作开关元件105的控制电极，第五导电层212用作驱动线107。用作转换元件104的MIS型光电转换元件形成在第六绝缘层213和第五导电层 212上，第六绝缘层213设置在第五导电层212之上。MIS型光电转换元件包括第六导电层 214、第七绝缘层215、第二半导体层216、第二杂质半导体层217和第八导电层219。第六导电层214用作光电转换元件的下电极(第一电极L)。第七绝缘层215用作用于阻挡产生的正电荷和负电荷的载流子移动的完美的绝缘层。第二半导体层216用作将放射线或光转换为电荷的光电转换层。第二杂质半导体层217用作阻挡正电荷或负电荷载流子移动的阻挡层。第八导电层219用作上电极(第二电极U)。第七导电层218用作偏压线106。使用第八导电层219实现的上电极(第二电极U)用于将偏压电压施加于整个转换元件104， 其中，偏压电压等于通过偏压线106供给的偏压电势Vs或初始化电势Vr与供给第一电极 L的参考电势Vref之间的差。如上所述，在根据本实施例的放射线检测装置中，开关元件105、信号线108、栅极线107、转换元件104和偏压线106设置在绝缘衬底101上。在这些之上，还设置了第八绝缘层220、保护层(未示出)和荧光部件(未示出)。一个像素由上述这些元件形成。也就是说，根据本实施例的放射线检测装置为转换元件位于开关元件之上的层叠型。在本实施例中，如上所述，用作开关元件105的TFT的第一主电极和第二主电极形成在与其中形成信号线108的层不同的层中，并且用作信号线108的第三导电层208嵌入在第二绝缘层206和第三绝缘层207中，这允许用作信号线的第三导电层208被形成为具有大的厚度。因此，在放射线检测装置中，为了减小像素节距并增大像素数量，可减小线宽度，而不引起信号线108的电阻显著增大。信号线108在信号线108与驱动线107相交的部分处以及还在信号线108与转换元件104的第一电极L相交的部分处具有电容。在本实施例中，信号线108的小宽度导致每个相交部处的重叠面积的减小，这导致相交部处的电容减小。信号线108与转换元件104的第一电极L之间的重叠面积比信号线108与驱动线 107之间的重叠面积大。因此，为了进一步减小信号线108的电容，用第三导电层208实现信号线108，以使得它嵌入在第二绝缘层206和第三绝缘层207中，并使得信号线108的最上表面部分离转换元件的距离比驱动线107的最上表面部分离转换元件的距离大，从而实现信号线108与转换元件之间的相交部处的电容的减小，其中，第二绝缘层206和第三绝缘层207为位于在比驱动线107的最上表面部分低的层中的绝缘部件，驱动线107位于转换元件104之下。此外，在本实施例中，第四导电层210嵌入在第四绝缘层209中，第五导电层 212嵌入在第五绝缘层211中。这使得可为设置在信号线108与驱动线107之间的第四绝缘层209实现大的厚度，并为设置在信号线108与转换元件104的第一电极L之间的第四绝缘层209和第五绝缘层212实现大的厚度。因此，可减小信号线108与驱动线107之间的相交部处的电容以及信号线108与转换元件104的第一电极L之间的相交部处的电容。 因此，可减小像素节距和/或增大像素数量以及信号线108与驱动线107或转换元件104 之间的相交部的数量，同时为信号线108保持低电阻和低电容，这使得可防止由于信号线电容而导致的噪声增大。此外，由于允许减小信号线108的线宽度，所以可减小驱动线107 在信号线108与驱动线107之间的相交部处的电容。用作开关元件105的TFT的控制电极用与实现驱动线107的导电层不同的导电层实现。此外，由于用作驱动线107的第五导电层212嵌入在第五绝缘层211中，所以可为用作驱动线107的第五导电层212实现增大的厚度，这使得即使在对布局的限制不允许增大驱动线107的线宽度的情况下，也可减小驱动线107的电阻。此外，驱动线107的厚度的增大使得可减小驱动线107的宽度，而不引起电阻增大。因此，可通过减小驱动线107的宽度来减小驱动线107与信号线106之间的交叉部面积。因此，可减小驱动线107的电容中的由与信号线重叠而引起的电容。此外，可通过减小驱动线107的宽度来减小驱动线107与第一电极L之间的交叉部的面积，尽管驱动线107与转换元件的第一电极L之间的距离也减小。这使得可防止驱动线107与第一电极L之间的相交部处的电容的显著增大。因此， 可减小像素节距和/或增大像素数量以及驱动线107与信号线108或转换元件104之间的相交部的数量，同时为驱动线107保持低电阻和低电容，这使得可防止驱动线的时间常数的增大。如上所述，本实施例可实现能够被高速驱动的层叠型低噪声检测装置。虽然图1中仅显示了 3X3个像素，但是实际的放射线检测装置可包括如例如2000X2000个像素或者更多个像素那么多的像素。在上述实施例中，放射线检测装置是组合光电转换元件和荧光部件的间接型，本发明不限于这种类型。对于直接型放射线检测装置，也可获得与上述实施例中所获得的那些优点类似的优点，在直接型放射线检测装置中， 光电转换元件用下述转换元件替换，所述转换元件包括设置在电极之间的半导体层(例如非晶硒)，并能够将X射线、Y射线或例如α射线或β射线的粒子束直接转换为电荷。此外，间接型放射线检测装置中所使用的转换元件不限于MIS型光电转换元件，而是可使用其它类型的光电转换元件，例如PIN型光电二极管。第二实施例以下参照图3Α至3C对本发明的第二实施例进行描述，图3Α至3C分别是沿着线 ΙΙΙΑ-ΙΙΙΑ、ΙΙΙΒ-ΙΙΙΒ和IIIC-IIIC截取的截面图。与第一实施例中的元件类似的元件用类似的标号表示，并省略其重复说明。在本实施例中，每个像素的层结构与根据第一实施例的每个像素的层结构类似，除了通过使用绝缘层的特征来形成用作信号线108的第三导电层208和用作驱动线107的第五导电层212以具有与根据第一实施例的形状不同的形状之外。首先，以下参照图3Α至3C对用作信号线108的第三导电层208的形状进行描述。 第二绝缘层206使用无机膜形成，第三绝缘层207使用具有负型光敏性的有机绝缘膜形成。 首先形成用作第二绝缘层206的无机膜，然后形成用作第三绝缘层207的有机绝缘膜。然后通过曝光对有机绝缘膜进行构图，以形成第三绝缘层207。随后，通过使用第三绝缘层207 作为蚀刻掩模对无机膜进行蚀刻来形成第二绝缘层206。其后，形成将用作第三导电层208 的导电膜，并通过表面抛光工艺去除其不必要的部分，以使得在第二绝缘层206和第三绝缘层208中形成用作信号线108的第三导电层208。在通过上述工艺获得的配置中，如果分别用ST和SM表示信号线108的上部的宽度及其最大宽度，则ST < SM。接下来，以下对用作驱动线107的第五导电层212的形状进行描述。在形成第四绝缘层209和第四导电层210之后，形成第五绝缘层211。使用具有正型光敏性的有机绝缘膜来形成第五绝缘层211。在形成有机绝缘膜之后，通过曝光对有机绝缘膜进行构图，以形成第五绝缘层211。其后，形成将用作第五导电层212的导电膜，并通过表面抛光工艺去除其不必要的部分，以使得在第五绝缘层211中形成用作驱动线107的第五导电层212。在通过上述工艺获得的配置中，如果分别用GB和GM表示驱动线107的下部的宽度及其最大宽度，则 GB < GM。通过将信号线108形成为具有如上所述线宽度满足ST < SM的形状，可减小信号线108与驱动线107之间的重叠面积或者信号线108与转换元件104之间的重叠面积。因此，与第一实施例相比，本实施例使得可进一步减小信号线电容。通过将驱动线107形成为具有如上所述线宽度满足GB < GM的形状，可减小信号线108与驱动线107之间的重叠面积。因此，与第一实施例相比，本实施例使得可进一步减小信号线电容和驱动线电容。因此， 本实施例使得可实现能够被高速驱动的层叠型低噪声放射线检测装置。在上述实施例中，在有机绝缘膜中形成信号线108和驱动线107。可在有机绝缘膜上形成无机绝缘膜，以防止有机绝缘膜在表面抛光工艺期间被切除。也就是说，通过将用作抛光停止层的无机绝缘膜设置在有机绝缘膜上，变得能够改进处理精度。第三实施例
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以下参照附图对本发明的第三实施例进行描述。图4示出根据第三实施例的等效电路图。图5A是根据第三实施例的一个像素的平面图。图5B至5D分别是图5A的沿着线 VB-VB.VC-VC和VD-VD截取的截面图。与第一实施例中的元件类似的元件用类似的标号表示，并省略其重复说明。在本实施例中，像素102还包括用以对转换元件104进行初始化的初始化开关元件401。初始化开关元件401的控制端子电连接至初始化驱动线402，初始化开关元件401 的第一主电极电连接至转换元件104的第一电极L，初始化开关元件401的第二主电极电连接至初始化偏压线403。指出，初始化驱动线402共用地连接至按行方向布置的多个初始化开关元件401中的每一个的控制电极，还通过第四连接线404电连接至初始化驱动电路405。初始化驱动电路405被配置为依次或者同时将驱动脉冲供给按列方向布置的多个初始化驱动线402，以逐行地对转换元件401进行初始化。初始化偏压线403共用地电连接至按列方向布置的初始化开关元件401的第二主电极。电源电路119通过公共初始化偏压线406和第五连接线407电连接至逐线按行方向布置的多个初始化偏压线403，以使得初始化电势Vt被供给每个转换元件104的第一电极L。另一方面，对于转换元件104的第二电极U,根据本实施例的电源电路119通过公共偏压线117和第三连接线118仅供给偏压电势 Vs。接下来，以下参照图4对根据本实施例的检测装置的操作进行描述。参考电势 Vref通过开关元件施加于转换元件104的第一电极L，偏压电势Vs施加于第二电极U,从而加偏压于转换元件，以使得MIS型光电转换元件的光电转换层被耗尽。在这种状态下，朝向被检对象发射的放射线穿过该对象，同时强度衰减，并被荧光部件(未示出)转换为可见光。结果得到的可见光入射在光电转换元件上，并被转换为电荷。当信号输出开关元件105 响应于从驱动电路110施加于驱动线107的驱动脉冲而导通时，通过信号线108输出与所述电荷对应的电信号，读取电路112将该电信号作为数字数据读出。其后，从初始化驱动电路405通过初始化驱动线402施加驱动脉冲，从而使初始化开关元件401导通。结果，初始化电势Vt通过初始化偏压线403施加于转换元件104的第一电极L。作为偏压电压Vs-Vt 施加于转换元件104以对转换元件104进行初始化的结果，从转换元件移除正电荷或负电荷的残余载流子。其后，转换元件104的第一电极L的电势从初始化电势Vt切换到偏压电势Vref，以完成转换元件104的初始化。逐行地重复上述操作，以获得一副图像的图像信号。如果进一步重复这种操作，则可获得运动图像。参照图5A至5D，以下对像素的层结构进行描述。如图5A所示，根据本实施例的放射线检测装置的一个像素包括转换元件104、信号输出开关元件105和初始化开关元件 401。每个像素还包括信号线108的一部分、驱动线107的一部分、初始化驱动线402的一部分、初始化偏压线403的一部分和偏压线106的一部分。如图5B至5D所示，开关元件 105和初始化开关元件401每个包括形成在绝缘衬底101上的第一绝缘层501、第一半导体层502、第二绝缘层503、第一导电层504、第三绝缘层505和第二导电层506。第一导电层 504用作TFT的控制电极(栅电极)，第二绝缘层503用作TFT的栅绝缘膜。用作TFT的沟道的第一半导体层502由多晶硅制成。第二导电层506用作第一或第二主电极(源电极或漏电极)。 在上述元件之上的上层中，设置了第四绝缘层507和第五绝缘层508。用作信号线108和初始化偏压线403的第三导电层509形成在第四绝缘层507和第五绝缘层508中。 用作开关元件105的第二主电极和初始化开关元件401的第二主电极的第二导电层506连接至用作信号线108和初始化偏压线403的第三导电层509。第四绝缘层507使用具有正型光敏性的有机绝缘膜形成，第五绝缘层508使用具有负型光敏性的有机绝缘膜形成。在通过上述工艺获得的结构中，如果用ST表示信号线108和初始化偏压线403的上部的宽度并用SM表示其最大宽度，则ST < SM。在上述元件之上的上层中，设置了第六绝缘层510，第六绝缘层510使用具有正光敏性的有机绝缘膜形成，并且第四导电层511嵌入在第六绝缘层510中。在更上层中，设置了第七绝缘层512和第八绝缘层513。用作驱动线107或初始化驱动线402的第五导电层 514形成在第七绝缘层512和第八绝缘层513中。第七绝缘层512使用具有正型光敏性的有机绝缘膜形成，第八绝缘层513使用具有负型光敏性的有机绝缘膜形成。在通过上述工艺获得的结构中，如果用GT表示驱动线107和初始化驱动线402的上部的宽度、用GB表示其下部的宽度并用GM表示其最大宽度，则GB < GM且GT < GM。第四导电层511用作连接第二导电层506与第六导电层516的连接电极，第二导电层506用作开关元件105或初始化开关元件401的第一主电极，第六导电层516用作转换元件104的第一电极L。第四导电层511还用作连接第一导电层504与第五导电层514的连接电极，第一导电层504用作开关元件105或初始化开关元件401的控制电极，第五导电层514用作驱动线107或初始化驱动线402。在上述元件之上的上层中，形成第九绝缘层515，此外，在第九绝缘层515上形成用作转换元件104的MIS型光电转换元件。MIS型光电转换元件包括第六导电层516、第十绝缘层517、第二半导体层518、杂质半导体层519和第八导电层521。第六导电层516用作光电转换元件的下电极(第一电极L)。第十绝缘层517用作用于阻挡产生的正电荷和负电荷的载流子移动的完美的绝缘层。第二半导体层518用作将放射线或光转换为电荷的光电转换层。杂质半导体层519用作阻挡正电荷或负电荷载流子移动的阻挡层。第八导电层 521用作上电极(第二电极U)。第七导电层520用作偏压线106。使用第八导电层521实现的上电极(第二电极U)用于将偏压电压施加于整个转换元件104，其中偏压电压等于通过偏压线106供给的偏压电势Vs与供给第一电极L的参考电势Vref或初始化电势Vt之间的差。如上所述，通过在具有正型或负型光敏性的多个绝缘层中形成线，可容易地控制每根线的形状。这使得可减小信号线电容。此外，在本实施例中，由于驱动线107被形成为上部宽度GT比最大宽度GM小，所以驱动线与转换元件的下电极(第一电极L)之间的重叠面积与根据第一实施例或第二实施例的重叠面积相比减小。结果，在驱动线与转换元件之间的相交部处实现电容的减小。因此，可减小通过电阻和电容的乘积而给出的驱动线的时间常数，从而实现高速驱动能力。第四实施例以下参照附图对本发明的第四实施例进行描述。图6示出根据第四实施例的等效电路图。图7A和7B是每个示出像素的平面图，图7C至7E分别是沿着图7A的线VIIC-VIIC、 VIID-VIID和VIIE-VIIE截取的截面图，图7F是沿着图7B的线VIIF-VIIF截取的截面图。 与第三实施例中的元件类似的元件用类似的标号表示，并省略其重复说明。
在根据本实施例的放射线检测装置中，像素节距与第三实施例中的像素节距相比进一步减小。如果减小线宽度以实现小的像素节距，则结果是被一个像素中的连接孔占据的面积与总面积的比率增大。这可导致用于信号输出开关元件的连接孔与用于初始化开关元件的连接孔重叠的可能性。指出，连接孔是指通过其连接开关元件的电极与线的孔。在本实施例中，为了解决以上问题，交替设置图7A中所示的第一像素A和图7B中所示的第二像素B。指出，第二像素B具有与通过将第一像素A的图案旋转180°而获得的图案等同的布局图案。层结构类似于根据第三实施例的层结构，但是连接孔和线结构的位置不同于根据第三实施例的连接孔和线结构的位置。以下对与第三实施例的差别进行详细描述。在本实施例中，每列中的信号线108 包括第一信号线108a和第二信号线108b，第一信号线108a用第二导电层506实现，第二信号线108b用嵌入在第五绝缘层508中的第三导电层509实现。每列中的初始化偏压线 403包括第一初始化偏压线403a和第二初始化偏压线40 ，第一初始化偏压线403a用第二导电层506实现，第二初始化偏压线40 用嵌入在第五绝缘层508中的第三导电层509 实现。嵌入在第四绝缘层507中的第三导电层509形成连接孔。每行中的驱动线107包括第一驱动线107a和第二驱动线107b，第一驱动线107a用第一导电层504实现，第二驱动线107b用第五导电层514实现。每行中的初始化驱动线402包括第一初始化驱动线40 和第二初始化驱动线402b，第一初始化驱动线40 用第一导电层504实现，第二初始化驱动线402b用第五导电层514实现。为了这些，第三导电层509和第四导电层511形成连接孔。第一像素A包括用于连接信号输出开关元件105的控制电极与第二驱动线107b 的连接孔和用于连接第二主电极与第二信号线108b的连接孔。因此，开关元件105的控制电极连接至第一驱动线107a和第二驱动线107b 二者，第二主电极连接至第一信号线108a 和第二信号线108b 二者。然而，没有用于连接初始化开关元件401的控制电极与第二初始化驱动线402b的连接孔，并且没有用于连接第二主电极与第二初始化偏压线40 的连接孔。因此，初始化开关元件401的控制电极仅连接至第一初始化驱动线40 ，第二主电极仅连接至第一初始化偏压线403a。相反，第二像素B不包括用于连接信号输出开关元件105 的控制电极与第二驱动线107b的连接孔和用于连接第二主电极与第二信号线108b的连接孔。因此，开关元件105的控制电极仅连接至第一驱动线107a，第二主电极仅连接至第一信号线108a。另一方面，存在用于连接初始化开关元件401的控制电极与第二初始化驱动线 402b的连接孔，并且存在用于连接第二主电极与第二初始化偏压线40 的连接孔。因此， 初始化开关元件401的控制电极连接至第一初始化驱动线40 和第二初始化驱动线402b 二者，第二主电极连接至第一初始化偏压线403a和第二初始化偏压线40 二者。也就是说，本实施例与第三实施例的不同之处在于交替地设置连接孔的布局不同的两种类型的像
ο通过如上所述交替地布置像素A和像素B，变得可减小每像素的连接孔的数量。这使得即使在像素节距进一步减小的情况下，也可在每个像素中设置多个开关元件。此外，在本实施例中，如在第三实施例中那样，可进一步减小信号线和驱动线的电容和电阻，这使得可实现能够被高速驱动的层叠型低噪声放射线检测装置。虽然在本实施例中，交替地布置两种类型的像素，但是像素类型的数量不限于两种。可组合连接孔的布局不同的三种或更
13多种类型的像素来实现类似的优点。第五实施例图8示出使用根据本发明实施例的放射线检测装置的放射线检测系统的示例。在图8中所示的放射线检测系统中，由用作放射线源的X射线管6050产生的X射线6060穿过被检的患者或对象6061的胸部6062，入射在放射线检测装置6040上，放射线检测装置6040具有设置在顶部的荧光部件。入射在光电转换装置6040上的X射线包括关于患者6061的身体内部的信息。响应于入射的X射线，荧光部件发射光。发射的光被转换为电信息。电信息被转换为数字信号，并通过用作信号处理单元的图像处理器6070进行图像处理。结果得到的图像显示在安装于控制室中的用作显示单元的显示器6080上。发送单元可使用例如电话线6090的网络连接将所获得的信息从信号处理单元传送到远程位置，以使得信息可被显示在安装在远程位置处的医生室中的用作显示单元的显示器6081上或者可被存储在例如光盘的存储介质中。这使得远程位置处的医生可进行诊断。用作记录单元的胶片处理器6100可将所述信息记录在用作记录介质的胶片6110上。尽管已参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是将理解本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这样的修改及等同结构和功能。
权利要求
1.一种检测装置，包括多个像素，所述多个像素在绝缘衬底上按行方向和列方向布置，每个像素包括转换元件和开关元件，所述转换元件被配置为将放射线或光转换为电荷，所述开关元件设置在所述绝缘衬底上，并被配置为输出与所述电荷对应的电信号，所述转换元件设置在所述开关元件之上；驱动线，所述驱动线设置在所述转换元件之下，并连接至按行方向布置的开关元件中的每一个；和信号线，所述信号线连接至按列方向布置的开关元件中的每一个， 其中，所述信号线包括嵌入在绝缘部件中的导电层，所述绝缘部件设置在比所述驱动线的最上表面部分低的层中。
2.根据权利要求1所述的检测装置，还包括设置在所述转换元件与所述开关元件之间的多个绝缘层，其中所述绝缘部件包括作为所述多个绝缘层之一并且位置比用作驱动线的导电层的最上表面部分低的绝缘层，所述用作驱动线的导电层位于所述转换元件之下。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其中所述开关元件包括设置在所述绝缘衬底上的第一导电层、设置在第一导电层上的第一绝缘层、设置在第一绝缘层上的第一半导体层、设置在第一半导体层上的第一杂质半导体层和设置在第一杂质半导体层上的第二导电层，所述信号线包括第三导电层，第三导电层嵌入在第二绝缘层和第三绝缘层中，并连接至所述开关元件，其中，第二绝缘层设置在所述开关元件上，第三绝缘层设置在第二绝缘层上，所述驱动线包括嵌入在第五绝缘层中的第五导电层，第五绝缘层形成在第四绝缘层上，第五导电层通过第三导电层和第四导电层连接至所述开关元件，第四导电层嵌入在第四绝缘层中，第四绝缘层设置在第三绝缘层上，以及所述转换元件包括第七导电层，第七导电层用作通过第五绝缘层上的第六绝缘层设置的下电极，并且通过第三导电层、第四导电层和第五导电层连接至所述开关元件。
4.根据权利要求2所述的检测装置，其中每个像素还包括用以对转换元件进行初始化的初始化开关元件， 并且其中所述检测装置还包括初始化驱动线，所述初始化驱动线连接至按行方向布置的多个初始化开关元件，和初始化偏压线，所述初始化偏压线连接至按列方向布置的多个初始化开关元件。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其中所述开关元件包括设置在所述绝缘衬底上的第一绝缘层、设置在第一绝缘层上的第一半导体层、设置在第一绝缘层上的第二绝缘层、设置在第二绝缘层上的第一导电层、设置在第一导电层上的第三绝缘层和设置在第三绝缘层上的第二导电层，所述信号线包括第三导电层，第三导电层嵌入在第四绝缘层上的第五绝缘层中，第四绝缘层设置在所述开关元件上，和所述驱动线包括第五导电层，第五导电层嵌入在设置于第六绝缘层上的第七绝缘层中，并通过第三导电层和第四导电层连接至所述开关元件，第四导电层嵌入在设置于第五绝缘层上的第六绝缘层中。
6.根据权利要求5所述的检测装置，其中第五导电层还被嵌入在第八绝缘层中，第八绝缘层设置在第七绝缘层上，以及所述转换元件包括第六导电层，第六导电层用作通过第八绝缘层上的第九绝缘层设置的下电极，并且通过第三导电层、第四导电层和第五导电层连接至所述开关元件。
7.根据权利要求5所述的检测装置，其中所述初始化偏压线包括第三导电层，以及所述初始化驱动线包括第五导电层，第五导电层通过第三导电层和第四导电层连接至所述开关元件。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其中所述多个像素包括第一像素和第二像素，所述信号线包括第一信号线和第二信号线，第一信号线包括第二导电层，第二信号线包括第三导电层，所述驱动线包括第一驱动线和第二驱动线，第一驱动线包括第一导电层，第二驱动线包括第五导电层，所述初始化偏压线包括第一初始化偏压线和第二初始化偏压线，第一初始化偏压线包括第二导电层，第二初始化偏压线包括第三导电层，所述初始化驱动线包括第一初始化驱动线和第二初始化驱动线，第一初始化驱动线包括第一导电层，第二初始化驱动线包括第五导电层，第一像素的开关元件包括控制电极和主电极，所述控制电极连接至第一驱动线和第二驱动线二者，所述主电极连接至第一信号线和第二信号线二者，第一像素的初始化开关元件包括控制电极和主电极，所述控制电极仅连接至第一初始化驱动线，所述主电极仅连接至第一初始化偏压线，以及第二像素的开关元件包括控制电极和主电极，所述控制电极仅连接至第一驱动线，所述主电极仅连接至第一信号线，第二像素的初始化开关元件包括控制电极和主电极，所述控制电极连接至第一初始化驱动线和第二初始化驱动线二者，所述主电极连接至第一初始化偏压线和第二初始化偏压线二者。
9.根据权利要求1所述的检测装置，其中，当用ST表示信号线的上部的宽度并用SM表示其最大宽度时，满足以下条件ST < sm。
10.根据权利要求1所述的检测装置，其中，当用GB表示驱动线的下部的宽度并用GM 表示其最大宽度时，满足以下条件GB < GM。
11.一种放射线检测系统，包括 根据权利要求1所述的检测装置，信号处理单元，所述信号处理单元被配置为对从所述检测装置供给的信号进行处理； 存储单元，所述存储单元被配置为存储从所述信号处理单元供给的信号； 显示单元，所述显示单元被配置为显示从所述信号处理单元供给的信号； 发送单元，所述发送单元被配置为发送从所述信号处理单元供给的信号；和放射线源，所述放射线源被配置为产生放射线。
全文摘要
本发明涉及一种检测装置和放射线检测系统。包括以小间隔布置的多个像素的层叠型检测装置被配置为具有与信号线和/或驱动线相关联的低电容。通过这种新颖的配置，可在信号线和/或驱动线中实现小的时间常数和高速驱动能力。所述检测装置中的所述多个像素在绝缘衬底上按行方向和列方向布置。每个像素包括转换元件和开光元件，转换元件设置在开关元件之上。设置在转换元件之下的驱动线连接至按行方向布置的开关元件，信号线连接至按列方向布置的开关元件。信号线包括嵌入在绝缘部件中的导电层，所述绝缘部件设置在比驱动线的最上表面部分低的层中。
文档编号H01L27/146GK102376725SQ20111021896
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月2日 优先权日2010年8月5日
发明者和山弘, 川锅润, 望月千织, 渡边实, 石井孝昌, 藤吉健太郎 申请人:佳能株式会社