JP2006017742A - Device for detecting radiation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は放射線検出装置に係わり、特に、一対の光電変換素子とスイッチ素子とが複数配置されたセンサー基板上に、入射した放射線を該光電変換素子が検知可能な光に変換するシンチレーター層を設けてなる放射線検出装置に関する。 The present invention relates to a radiation detection apparatus, and in particular, a scintillator layer that converts incident radiation into light that can be detected by the photoelectric conversion element is provided on a sensor substrate on which a plurality of pairs of photoelectric conversion elements and switch elements are arranged. The present invention relates to a radiation detection apparatus.
医療分野や非破壊検査等の分野で、Ｘ線等の放射線をシンチレーターで光に変換し、その光をイメージセンサーで光電変換して画像データとして保存、転送するシステムが注目されている。 In the fields of medical care and non-destructive inspection, a system that converts radiation such as X-rays into light with a scintillator, photoelectrically converts the light with an image sensor, and stores and transfers it as image data has attracted attention.
このようなシステムに用いる放射線検出装置としては、例えば特許文献１に、Ｘ線を光に変換するシンチレーターの材料としてＣｓＩを用い、このＣｓＩを２次元センサー基板上に配置させた放射線検出装置が開示されている。
ところで、上記のような放射線検出装置においては、医療検査、非破壊検査のハイスピード化、人体に与える影響によるＸ線照射量の低減等の要請から、放射線検出装置の高感度化が望まれる。 By the way, in the radiation detection apparatus as described above, it is desired to increase the sensitivity of the radiation detection apparatus because of demands such as high speed medical examination and non-destructive inspection and reduction of the X-ray irradiation amount due to the influence on the human body.
本発明の目的は、放射線検出装置の画素の実質的な開口率を上げ、高感度化、ハイスピード化の可能な放射線検出装置を提供するものである。 An object of the present invention is to provide a radiation detection apparatus capable of increasing the substantial aperture ratio of a pixel of the radiation detection apparatus and increasing the sensitivity and speed.
本発明の放射線検出装置は、光電変換素子とスイッチ素子とからなる画素が複数配置されたセンサー基板と、複数の前記画素を被覆して前記センサー基板上に配置された保護層と、複数の前記画素上において前記保護層の表面に配置された表面が平坦な平坦化層と、前記平坦化層の前記表面上に蒸着により配置された、入射した放射線を該光電変換素子が検知可能な光に変換する柱状結晶からなるシンチレーター層と、少なくとも前記シンチレーター層と前記平坦化層とを被覆して前記センサー基板及び前記シンチレーター層上に配置された光反射膜と、を有することを特徴とする。 The radiation detection apparatus of the present invention includes a sensor substrate in which a plurality of pixels each including a photoelectric conversion element and a switch element are disposed, a protective layer that covers the plurality of pixels and is disposed on the sensor substrate, A flattened layer having a flat surface disposed on the surface of the protective layer on the pixel, and incident radiation disposed on the surface of the flattened layer by vapor deposition into light that can be detected by the photoelectric conversion element. It comprises a scintillator layer made of columnar crystals to be converted, and a light reflecting film disposed on the sensor substrate and the scintillator layer so as to cover at least the scintillator layer and the planarization layer.
また本発明の放射線検出装置は、基体と、該基体上に配置され、複数の光電変換素子と複数のスイッチ素子とを有する複数のセンサー基板と、複数の前記センサー基板の間及び複数の前記複数のセンサー基板上に渡って配置された平坦化層と、該平坦化層上に設けられたシンチレーター層と、
少なくとも前記シンチレーター層と前記平坦化層とを被覆して前記複数のセンサー基板及び前記シンチレーター層上に配置された光反射膜と、を有することを特徴とする。
Further, the radiation detection apparatus of the present invention includes a base, a plurality of sensor substrates disposed on the base and having a plurality of photoelectric conversion elements and a plurality of switch elements, and a plurality of the sensor substrates and a plurality of the plurality of the plurality of sensor boards. A planarizing layer disposed over the sensor substrate, a scintillator layer provided on the planarizing layer,
And a light reflection film disposed on the scintillator layer, covering at least the scintillator layer and the flattening layer.
以下、図２及び図３に示すセンサー基板を本発明に適用した場合を例にとって説明する。 Hereinafter, a case where the sensor substrate shown in FIGS. 2 and 3 is applied to the present invention will be described as an example.
図２及び図３において、１０１はＰＩＮ型フォトダイオード、１０２はＴＦＴである。図３から明らかなように、ＰＩＮ型フォトダイオード１０１とＴＦＴ１０２とは層構成および各層の膜厚も異なる（構成の詳細な説明は後述する。）。その結果、センサー基板の表面はＴＦＴ、フォトダイオード間で大きな段差を生ずることになる。
2 and 3,
センサー材料としてａ−Ｓｉ膜を使用し、配線材料としてＡｌを使用する場合、ＳｉＮ保護膜は成膜温度に制限がある状態で形成されている。そのため、センサー基板表面の段差のステップカバレジは検討の余地が残っている。しかし、仮に、カバレジが改善されたとしても表面段差はそのまま保存される。 When an a-Si film is used as the sensor material and Al is used as the wiring material, the SiN protective film is formed in a state where the film formation temperature is limited. For this reason, there remains room for examination of the step coverage of the step on the sensor substrate surface. However, even if the coverage is improved, the surface step is preserved as it is.
本発明者は、このような段差のある表面に、ＣｓＩ等のシンチレーターを形成する場合、ＰＩＮ型フォトダイオードのバイアスライン、また、周辺部の段差でＣｓＩ成長状態が悪く、結晶性が乱れ、その影響で実質的な開口率が低下することを見出した。そして、本発明者がＣｓＩ等のシンチレーター層を形成する面を平坦化したところ、良好な結晶性を有するシンチレーター層を得ることができた。 When the present inventor forms a scintillator such as CsI on such a stepped surface, the CsI growth state is poor and the crystallinity is disturbed by the bias line of the PIN type photodiode or the step in the peripheral portion. It has been found that the effective aperture ratio decreases due to the influence. And when this inventor planarized the surface which forms scintillator layers, such as CsI, the scintillator layer which has favorable crystallinity was able to be obtained.
ここで、特開平７−２７８６３号公報に記載された発明と本発明との違いについて説明する。特開平７−２７８６３号公報には、基板にシンチレーターを形成する場合にシンチレーターの所定の位置に亀裂を生じさせるために、基板に凹状又は凸状のパターンを形成することが記載されている。しかしながら、同公報にはセンサー基板上で画素内においても段差が生じ、この段差がシンチレーター層の結晶性に影響を及ぼし、開口率を低下させる課題、及び段差を軽減するために、シンチレーター層と接する面を平坦面とすることの開示はない。 Here, the difference between the invention described in JP-A-7-27863 and the present invention will be described. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-27863 describes that when a scintillator is formed on a substrate, a concave or convex pattern is formed on the substrate in order to cause a crack at a predetermined position of the scintillator. However, in this publication, a step is also generated in the pixel on the sensor substrate, and this step affects the crystallinity of the scintillator layer, and the problem of lowering the aperture ratio and the contact with the scintillator layer in order to reduce the step. There is no disclosure that the surface is flat.
なお、本願において、放射線とは粒子線又は電磁波をいい、シンチレーターはこれらの粒子線又は電磁波を光電変換素子で検知可能な領域の波長の光に変換する物質をいう。特に、Ｘ線は前述したように、医療分野や非破壊検査等の分野で用いられており、本発明が好適に用いられる。 Note that in this application, radiation refers to particle beams or electromagnetic waves, and scintillators refer to substances that convert these particle beams or electromagnetic waves into light having a wavelength in a region detectable by a photoelectric conversion element. In particular, as described above, X-rays are used in fields such as the medical field and nondestructive inspection, and the present invention is preferably used.
本発明によれば、シンチレーター層を構成するＣｓＩ等の結晶性を向上させることができる。更に、ＣｓＩ等のシンチレーター層の表面の凹凸を平坦化し、反射膜、保護膜をカバレジ良く、高信頼性で作製することができる。 According to the present invention, the crystallinity of CsI or the like constituting the scintillator layer can be improved. Furthermore, the unevenness of the surface of the scintillator layer such as CsI can be flattened, and the reflective film and the protective film can be manufactured with good coverage and high reliability.
更に、センサー基板を貼り合わせて作成する場合において、複数基板に均一にＣｓＩ等のシンチレーター層を形成することができる。 Further, when the sensor substrate is formed by bonding, a scintillator layer such as CsI can be uniformly formed on a plurality of substrates.
その結果、実質的な開口率を上げ、高感度、ハイスピードの放射線検出装置を提供することができる。 As a result, a substantial aperture ratio can be increased, and a high sensitivity and high speed radiation detection apparatus can be provided.
以下、本発明の実施の形態について実施例に基づいて図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例は放射線検出装置の一例としてＸ線検出装置を例に取って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on examples. In the following embodiments, an X-ray detection apparatus will be described as an example of a radiation detection apparatus.
本発明の第1の実施例として、光電変換素子としてＰＩＮ型フォトセンサーとスイッチ素子としてＴＦＴを利用した構成のセンサー基板を用いて説明する。 As a first embodiment of the present invention, a sensor substrate having a configuration using a PIN photosensor as a photoelectric conversion element and a TFT as a switch element will be described.
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の第１実施例のＸ線検出装置の製造工程を示す断面図である。 FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing the manufacturing process of the X-ray detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
まず、図１（ａ）に示すように、ガラス等の基板１１上にＰＩＮ型フォトダイオードからなる光電変換素子部１２及びＴＦＴ１３が形成され、その上にデバイス特性の安定化のためにＳｉＮ保護膜１４が形成される。
First, as shown in FIG. 1A, a photoelectric
図２はセンサー基板の等価回路図、図３はセンサー基板の模式的断面図を示し、図２，図３中、１０１はＰＩＮ型フォトダイオード、１０２はＴＦＴ、１０３は信号線、１０４はゲート配線、１０５はセンサーバイアス配線である。 2 is an equivalent circuit diagram of the sensor substrate, and FIG. 3 is a schematic sectional view of the sensor substrate. In FIGS. 2 and 3, 101 is a PIN photodiode, 102 is a TFT, 103 is a signal line, and 104 is a gate wiring. , 105 are sensor bias wirings.
また、図３において、２０１はガラス基板、２０２はゲート配線、２０３はゲート絶縁膜、２０４はｉ型ａ−Ｓｉ活性層、２０５はＳｉＮ層、２０６はｎ＋型オーミックコンタクト層、２０７はＳＤ（ソース・ドレイン）電極、２０８はセンサー下電極、２１０、２１１、２１２はそれぞれｐ、ｉ、ｎ型ａ−Ｓｉ層、２０９はセンサー上電極、２１３はＳｉＮ保護膜である。なお、図３中において、センサーバイアス配線は不図示である。 In FIG. 3, 201 is a glass substrate, 202 is a gate wiring, 203 is a gate insulating film, 204 is an i-type a-Si active layer, 205 is a SiN layer, 206 is an n + type ohmic contact layer, and 207 is SD ( Source and drain) electrodes, 208 a sensor lower electrode, 210, 211 and 212 are p, i and n-type a-Si layers, 209 is a sensor upper electrode, and 213 is a SiN protective film. In FIG. 3, the sensor bias wiring is not shown.
本実施例では図３に示すように、ＴＦＴは逆スタガー型のＴＦＴを用い、ＳｉＮゲート絶縁層、ｉ型ａ−Ｓｉ活性層、ｎ＋オーミックコンタクト層より構成されている。一方、ＰＩＮ型フォトダイオードは、ｐ型ａ−Ｓｉ層、ｉ型ａ−Ｓｉ層、ｎ型ａ−Ｓｉ層より構成されている。即ち、ＴＦＴとＰＩＮ型フォトダイオードとでは、層構成が異なり、その結果、センサー基板の表面段差は機能素子間で大きなものとなる。 In this embodiment, as shown in FIG. 3, the TFT is an inverted stagger type TFT, and is composed of a SiN gate insulating layer, an i-type a-Si active layer, and an n + ohmic contact layer. On the other hand, the PIN photodiode is composed of a p-type a-Si layer, an i-type a-Si layer, and an n-type a-Si layer. That is, the layer configuration differs between the TFT and the PIN type photodiode, and as a result, the surface step of the sensor substrate becomes large between the functional elements.
このような構成のセンサー基板上に、通常、デバイス特性の安定化のためにＳｉＮ保護膜１４が形成される。
The SiN
その後、図１（ｂ）に示すように、平坦化層１５としてポリイミドをスピンナーを用いて塗布形成した。ポリイミドとしては、東レ製，セミコファイン（ＬＰ−６２；通常粘度は６００〜１０００ｃｐｓ、固形分は１６．５〜１８．５％）である。スピン条件は第１回目は５０（ｒｐｍ）／３０（ｓｅｃ）、第２回目はＸ（ｒｐｍ）／６０（ｓｅｃ）（Ｘ：粘度（ｃｐｓ）×固形分（％）×０．０５６３）とした。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, polyimide was applied and formed as the planarizing
平坦化層はスクリーン印刷、ロールコーター、スプレー、スプレー アンド スピンなどでも可能である。その後、シンチレーター層として、ＣｓＩを蒸着する。ＣｓＩは本実施例では柱状結晶を成長させた。本実施例では、このようにＣｓＩの蒸着面を平坦化層１５としたことで、ＣｓＩの蒸着面の凹凸をなくしＣｓＩの結晶性が良好なものを得ることができた。
The planarizing layer can also be screen printing, roll coater, spray, spray and spin, etc. Thereafter, CsI is deposited as a scintillator layer. CsI grew columnar crystals in this example. In this example, the CsI vapor deposition surface was used as the planarizing
本発明の第２の実施例は、上述した第１の実施例のＣｓＩ層上を平坦化し、さらに光反射膜として（保護膜も兼ねている）Ａｌ膜を設けたものである。 In the second embodiment of the present invention, the CsI layer of the first embodiment is flattened, and an Al film (also serving as a protective film) is provided as a light reflecting film.
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２実施例のＸ線検出装置の製造工程を示す断面図である。 4A to 4C are cross-sectional views showing the manufacturing process of the X-ray detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図４（ｂ）に示すＣｓＩ積層工程までは、図１（ａ），（ｂ）を用いて説明した第１実施例の製造工程と同様にして製造を行う。 Up to the CsI stacking process shown in FIG. 4B, the manufacturing is performed in the same manner as the manufacturing process of the first embodiment described with reference to FIGS. 1A and 1B.
次に、積層されたＣｓＩ１６の表面を平坦化した。ＣｓＩを柱状結晶として成長させた場合、その表面は数μmから数10μm程度の凹凸を示す。本実施例では、反射膜、或いは、耐湿性保護膜を均一に、且つ、カバレッジ良く形成するために、ポリウレタン研磨布及びシリカ研磨剤などを用いて平坦化を行った。図５は研磨領域Ｐを示す一部断面図である。なお、平坦化はエッチバック等のフォトリソグラフィにより可能でもある。 Next, the surface of the laminated CsI16 was planarized. When CsI is grown as a columnar crystal, the surface shows irregularities of about several μm to several tens of μm. In this example, in order to form a reflective film or a moisture-resistant protective film uniformly and with good coverage, planarization was performed using a polyurethane polishing cloth and a silica abrasive. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the polishing region P. Note that planarization can also be performed by photolithography such as etch back.
その後、反射膜と保護膜を兼ねてＡｌ膜１７を形成した。
Thereafter, an
本発明の第３の実施例は、上述した第２の実施例においてＣｓＩ層の研磨を行わずに、平坦化層としてポリイミド膜を形成したものである。 In the third embodiment of the present invention, a polyimide film is formed as a planarizing layer without polishing the CsI layer in the second embodiment described above.
図６は本発明の第３実施例のＸ線検出装置の構成を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the X-ray detection apparatus according to the third embodiment of the present invention.
本実施例のＸ線検出装置を作製するには、まず、ＣｓＩ積層工程までは、図１（ａ），（ｂ）を用いて説明した第１実施例の製造工程と同様にして製造を行う。 In order to manufacture the X-ray detection apparatus of the present embodiment, first, up to the CsI stacking process, the manufacturing is performed in the same manner as the manufacturing process of the first embodiment described with reference to FIGS. .
次に、積層されたＣｓＩ１６上に平坦化層としてポリイミドをスピンナーを用いて塗布形成している。上述したように、ＣｓＩを柱状結晶として成長させた場合、その表面は数μmから数10μm程度の凹凸を示すがポリイミドを塗布形成することで表面が平坦化される。さらに、反射膜、或いは、耐湿性保護膜を均一に、且つ、カバレジ良く形成するために、反射膜と保護膜を兼ねてＡｌ膜を形成した。図７はポリイミドおよびＡｌ膜形成後の構成を示す断面図である。
Next, polyimide is applied and formed on the stacked
なお、本実施例では、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、センサー基板端部の端面にもポリイミド膜１８及びＡｌ膜１７が形成されている。ＣｓＩは第１の平坦化層となるポリイミド膜１５と第２の平坦化層となるポリイミド膜１８とによりパッケイジされた構造となっている。さらに、更に、第１および第２の平坦化層は、耐湿性保護膜となるＡｌ膜１７でパッケイジされた構造となっている。このような構成を取ることにより、例えばＣｓＩが水分等の外部雰囲気の影響を受けないようにして耐久性を向上させることができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 8A and 8B, a
図９は、センサー基板端面にポリイミド膜１８及びＡｌ膜１７が形成される場合の製造工程を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a manufacturing process in the case where the
なお、このような端部処理を行わなくても、例えばアルミ箔等の薄板金属板でセンサー基板を覆うことで同様な効果を得ることができる。このような構成例としては本件出願人が特願平１０−９６９５８号に提案したものがある。この構成を本発明に適用することができる。 Even if such end processing is not performed, the same effect can be obtained by covering the sensor substrate with a thin metal plate such as an aluminum foil. An example of such a configuration is that proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 10-96958. This configuration can be applied to the present invention.
図１６及び図１７は特願平１０−９６９５８号において示されたＸ線検出装置の断面図である。図１６ではシンチレーター層２１１の端部を覆うように、傾斜面を持つように薄板金属板２１４を延伸し、この端辺を下側に折り曲げ、センサー基板の一部に樹脂封止材２１６を設けている。この構成では有機樹脂又は無機樹脂の樹脂封止材２１６によって水分等の通過を抑制することができるとともに、薄板金属板２１４とシンチレーター層２１１との間に形成される空間によっても水分等がシンチレーター層２１１に侵入するのを防止することができる。
16 and 17 are sectional views of the X-ray detector shown in Japanese Patent Application No. 10-96958. In FIG. 16, the thin metal plate 214 is extended so as to have an inclined surface so as to cover the end portion of the
また、図１７では薄板金属板２１４をシンチレーター層端部に沿って折り曲げた形状にし、外周を有機樹脂又は無機樹脂の樹脂封止材２１６で封止した構成にしている。この構成ではシンチレーター層の端面部分が金属により覆われているので、水分等がシンチレーター層へ侵入するのを抑制できる。
In FIG. 17, the thin metal plate 214 is bent along the end of the scintillator layer, and the outer periphery is sealed with a
本発明の第４の実施例は、上述した第３の実施例にように、ＣｓＩの蒸着面の平坦化をする場合に、ポリイミド膜を用いずＳｉＮ保護膜をＣＭＰ等により研磨することで行ったものである。 The fourth embodiment of the present invention is performed by polishing the SiN protective film by CMP or the like without using the polyimide film when the CsI deposition surface is flattened as in the third embodiment described above. It is a thing.
図１０（ａ）、（ｂ）は本発明の第４実施例のＸ線検出装置の製造工程を示す断面図である。本実施例は上記のようにＣｓＩの蒸着面の平坦化をする場合に、ポリイミド膜を用いずＳｉＮ保護膜を研磨する点を除いて第３の実施例の工程と同じなので、主として研磨工程について説明を行う。 FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views showing the manufacturing process of the X-ray detection apparatus of the fourth embodiment of the present invention. Since this embodiment is the same as the third embodiment except that the SiN protective film is polished without using the polyimide film when the CsI deposition surface is flattened as described above, the polishing process is mainly described. Give an explanation.
図１０（ａ）に示すように、ＰＩＮ型フォトダイオード１２、ＴＦＴ１３等による表面の凹凸が埋まるようにＳｉＮ保護膜１４を形成した後に、ＣＭＰ等により研磨することでＳｉＮ保護膜１４表面を平坦化する。その後、上述した第３実施例と同様に図１０（ｂ）に示すように、ＣｓＩ層１６、平坦化層としてポリイミド膜１８、耐湿性保護膜となるＡｌ膜１７を形成した。なお保護膜１４としてＳｉＯ２膜を用いてもよい。
As shown in FIG. 10A, after the SiN
本実施例において、保護膜１４は、ＰＩＮ型フォトダイオード１２、ＴＦＴ１３を保護する部分については、ＰＩＮ型フォトダイオード、ＴＦＴの特性に影響を与えず、緻密な膜を形成することが望ましいが、平坦化させる部分については必ずしも、このような膜を形成する必要はない。
In this embodiment, it is desirable that the
図１１はＰＩＮ型フォトダイオード１２、ＴＦＴ１３を保護する部分は、特性に影響を与えず、緻密な第１の保護膜１４、凹凸部分を埋める部分は研磨しやすい、堆積速度が速い等の材料からなる第２の保護膜１９で形成した場合を示す断面図である。
In FIG. 11, the portions that protect the
第１の保護膜１４としてＳｉＮ膜、第２の保護膜としてＳｉＯ２膜を形成したり、同一の材料の膜（ＳｉＮ膜やＳｉＯ２膜）で、製造方法や製造条件を変えて第１の保護膜１４と第２の保護膜１９を形成することができる。同一の材料の膜で第１の保護膜１４と第２の保護膜１９の製造条件を変えて形成する場合の例としては、第１の保護膜をＨ２，Ｎ２,ＳＨ４の混合ガスでＣＶＤ法により堆積し、第２の保護膜をＨ２，ＮＨ３,ＳＨ４の混合ガスでＣＶＤ法により堆積することで、ＰＩＮ型フォトダイオード、ＴＦＴの特性に影響を与えず、しかも堆積速度を向上させて保護膜を形成することができる。第１の保護膜と第２の保護膜の製造方法を変えて形成する場合の例としては、第１の保護膜をＨ２，Ｎ２,ＳＨ４の混合ガスでＣＶＤ法により堆積し、第２の保護膜をスパッタ法で堆積する場合が挙げられる。
A SiN film is formed as the first
前述した実施例１〜４は、一枚のセンサー基板について説明したが、センサー基板の大きさに限界があるときに大面積のＸ線検出装置を構成する場合には、複数のセンサー基板を貼り合わせて構成することがある。図１４及び図１５を用いて、複数のセンサー基板を貼り合わせて大面積のＸ線検出装置を構成した場合の実装例について説明する。 In the above-described first to fourth embodiments, a single sensor substrate has been described. However, when a large-area X-ray detection apparatus is configured when the size of the sensor substrate is limited, a plurality of sensor substrates are pasted. May be configured together. A mounting example when a large-area X-ray detection apparatus is configured by bonding a plurality of sensor substrates will be described with reference to FIGS.
センサー基板２０は、ＰＩＮ型フォトダイオード、ＴＦＴ、第１のＳｉＮ保護膜上に、第１のポリイミド平坦化層、ＣｓＩ等のシンチレーター層、第2のポリイミド平坦化層、Ａｌ反射膜、第２のＳｉＮ保護膜の層構成を有している。第２のＳｉＮ保護膜はＡｌ反射膜がセンサー基板切断時に腐食されるのを防止する目的で設けられることもある。
The
以上の様に構成されたセンサー基板はダイヤモンドブレードにより切断され、図１４に示すように、基台２１に貼り合わせられる。 The sensor substrate configured as described above is cut by a diamond blade and bonded to the base 21 as shown in FIG.
図１５は図１４のＡ−Ａ断面図であり、図１５に示すように、センサー基板２０間の貼り合わせ部には、光学的なクロストークを防止するために黒色の樹脂２２を充填している。また、センサー基板の端面が露出している場合にはエポキシ等の樹脂２３で被覆することが望ましい。
FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 14. As shown in FIG. 15, the bonded portion between the
本発明の第５の実施例として、複数のセンサー基板を貼り合わせた後に平坦化を行う場合について述べる。 As a fifth embodiment of the present invention, a case where planarization is performed after bonding a plurality of sensor substrates will be described.
図１２に示すように、基台２１に複数個のセンサー基板２０を貼り合わせた後、ポリイミド平坦化層１５を塗布し、この時、貼り合わせクロス部にディスペンサーで一旦充填した後、再度、基板全体にスピンコートする。その後、ＣｓＩ等のシンチレーター層１６を蒸着し、第２のポリイミド平坦化層１８を塗布した後、Ａｌ膜１７を形成する。
As shown in FIG. 12, after bonding a plurality of
なお、不図示であるが基板張り合わせ前には、基板端面及び表面の一部に黒色の樹脂を塗布し光学的クロストークを防止している。 Although not shown, before the substrates are bonded together, a black resin is applied to the substrate end faces and part of the surface to prevent optical crosstalk.
本実施例において、第３実施例と同様に、センサー基板端面にポリイミド膜１８及びＡｌ膜１７を形成したり、アルミ箔等の薄板金属板でセンサー基板を覆う端面処理を行ってもよいことはもちろんである。
In the present embodiment, as in the third embodiment, the
以上説明した各実施例は、光電変換素子としてＰＩＮ型フォトダイオードを用いているが、ＴＦＴと同じ層構成を有するＭＩＳ型フォトセンサーを用いることができる。このようなＭＩＳ型フォトセンサーを用いたＸ線検出装置は、例えば特開平７−２５０５１２号公報に開示されている。 In each of the embodiments described above, a PIN photodiode is used as the photoelectric conversion element, but an MIS photosensor having the same layer configuration as the TFT can be used. An X-ray detection apparatus using such a MIS photosensor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-250512.
図１３（ａ）は一画素に相当する部分の平面図、図１３（ｂ）は図１３中破線Ａ−Ｂで示した部分の断面図である。 13A is a plan view of a portion corresponding to one pixel, and FIG. 13B is a cross-sectional view of the portion indicated by a broken line AB in FIG.
図１３において、Ｓ１１は光電変換素子、Ｔ１１はＴＦＴ、Ｃ１１はコンデンサ、ＳＩＧは信号配線である。３０１はガラスなどで形成される絶縁基板上に設けられた、ＡｌやＣｒなどで形成される下部電極である。３０２は電子、ホール共に通過を阻止する窒化シリコン（ＳｉＮ）などで形成される絶縁層であり、その厚さはトンネル効果により電子、ホールが通過できないほどの厚さである５００オングストローム以上に設定される。３０３は水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の真性半導体ｉ層で形成される光電変換半導体層、３０４は光電変換半導体層３０３に透明電極３０５側からのホールの注入を阻止するａ−Ｓｉのｎ＋層で形成される注入阻止層、透明電極３０５はＩＴＯのようなインジウム又はスズを含む化合物、酸化物などで形成される。３０６はＳｉＮ保護膜である。
In FIG. 13, S11 is a photoelectric conversion element, T11 is a TFT, C11 is a capacitor, and SIG is a signal wiring.
図１３から明らかなように、光電変換素子はＴＦＴと同一膜構成であり、またコンデンサＣ１１と光電変換素子Ｓ１１とは特別に素子を分離しておらず、光電変換素子Ｓ１１の電極の面積を大きくすることによりコンデンサＣ１１を形成している。 As is clear from FIG. 13, the photoelectric conversion element has the same film configuration as the TFT, and the capacitor C11 and the photoelectric conversion element S11 are not particularly separated from each other, and the area of the electrode of the photoelectric conversion element S11 is increased. By doing so, the capacitor C11 is formed.
次に、本発明によるＸ線検出装置の実装例及びそれを用いたＸ線検出システムについて説明する。 Next, an implementation example of the X-ray detection apparatus according to the present invention and an X-ray detection system using the same will be described.
図１８（ａ）、図１８（ｂ）は本発明によるＸ線検出装置の実装例の模式的構成図及び模式的断面図である。 FIGS. 18A and 18B are a schematic configuration diagram and a schematic cross-sectional view of an implementation example of the X-ray detection apparatus according to the present invention.
光電変換素子とＴＦＴはａ−Ｓｉセンサー基板６０１１内に複数個形成され、シフトレジスタＳＲ１と検出用集積回路ＩＣが実装されたフレキシブル回路基板６０１０が接続されている。フレキシブル回路基板６０１０の逆側は回路基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に接続されている。前記ａ−Ｓｉセンサー基板６０１１の複数枚が基台６０１２の上に接着され大型の光電変換装置を構成する基台６０１２の下には処理回路６０１８内のメモリ６０１４をＸ線から保護するため鉛板６０１３が実装されている。ａ−Ｓｉセンサー基板６０１１上にはＸ線を可視光に変換するためのシンチレーター６０３０たとえばＣｓＩが、蒸着されている。図１８（ｂ）に示されるように全体をカーボンファイバー製のケース６０２０に収納している。
A plurality of photoelectric conversion elements and TFTs are formed in an
図１９は本発明によるＸ線検出装置のＸ線診断システムへの応用例を示したものである。 FIG. 19 shows an application example of the X-ray detection apparatus according to the present invention to an X-ray diagnosis system.
Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレーターを上部に実装した光電変換装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレーターは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察できる。
X-rays 6060 generated by the
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。またフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。
Further, this information can be transferred to a remote place by a transmission means such as a
１１ 基板
１２ ＰＩＮ
１３ ＴＦＴ
１４ ＳｉＮ
１５ 平坦化層
１６ シンチレーター層
１７ Ａｌ層
１８ 平坦化層
１９ ＳｉＯ２層
11
13 TFT
14 SiN
15
Claims (9)
複数の前記画素を被覆して前記センサー基板上に配置された保護層と、
複数の前記画素上において前記保護層の表面に配置された表面が平坦な平坦化層と、
前記平坦化層の前記表面上に蒸着により配置された、入射した放射線を該光電変換素子が検知可能な光に変換する柱状結晶からなるシンチレーター層と、
少なくとも前記シンチレーター層と前記平坦化層とを被覆して前記センサー基板及び前記シンチレーター層上に配置された光反射膜と、
を有することを特徴とする放射線検出装置。 A sensor substrate on which a plurality of pixels each including a photoelectric conversion element and a switch element are arranged;
A protective layer covering the plurality of pixels and disposed on the sensor substrate;
A planarized layer having a flat surface disposed on the surface of the protective layer on the plurality of pixels;
A scintillator layer made of columnar crystals arranged by vapor deposition on the surface of the planarization layer and converting incident radiation into light that can be detected by the photoelectric conversion element;
A light reflecting film disposed on the sensor substrate and the scintillator layer so as to cover at least the scintillator layer and the planarization layer;
A radiation detection apparatus comprising:
該基体上に配置され、複数の光電変換素子と複数のスイッチ素子とを有する複数のセンサー基板と、
複数の前記センサー基板の間及び複数の前記複数のセンサー基板上に渡って配置された平坦化層と、
該平坦化層上に設けられたシンチレーター層と、
少なくとも前記シンチレーター層と前記平坦化層とを被覆して前記複数のセンサー基板及び前記シンチレーター層上に配置された光反射膜と、
を有することを特徴とする放射線検出装置。 A substrate;
A plurality of sensor substrates disposed on the substrate and having a plurality of photoelectric conversion elements and a plurality of switch elements;
A planarization layer disposed between the plurality of sensor substrates and over the plurality of sensor substrates;
A scintillator layer provided on the planarization layer;
A light reflecting film that covers at least the scintillator layer and the planarization layer and is disposed on the plurality of sensor substrates and the scintillator layer;
A radiation detection apparatus comprising:
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