JP2008170445A

JP2008170445A - Ｘ線像撮像装置

Info

Publication number: JP2008170445A
Application number: JP2008015269A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Miyaguchi; 和久宮口; Hiroto Sato; 宏人佐藤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2021-12-06
Also published as: JP4440979B2

Abstract

【課題】ファイバオプティカルプレートを用いない構成を採用した場合においても、製造工程が煩雑となることなく、Ｘ線像撮像装置の小型化を図ることが可能なＸ線像撮像装置を提供すること。
【解決手段】Ｘ線遮蔽部材２１は、ＣＣＤチップ３のＸ線入射方向前方に配設され、基台２に接着固定されている。Ｘ線遮蔽部材２１には、ＣＣＤチップ３の受光部５に対応する位置に、この受光部５に向けてＸ線を入射させるための開口部２２が設けられている。開口部２２は、ＣＣＤチップ３の受光部５の外側領域、ボンディングワイヤ１６、及び電極パッド１４のＸ線入射方向前方に位置する部分よりも内側に形成されている。シンチレータ３１は、Ｘ線遮蔽部材２１がＣＣＤチップ３のＸ線入射方向前方に配設された状態で、受光部５の表面上に成長、形成されている。シンチレータ３１の表面には、保護膜３２がコーティングされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線像を撮像するＸ線像撮像装置に関する。

この種のＸ線像撮像装置として、例えば特許文献１に開示されたようなものが知られている。このＸ線像撮像装置は、Ｘ線を光に変換するシンチレータがＸ線入射側に成長されたファイバオプティカルプレートと、このファイバオプティカルプレートのＸ線出射側に光学的に接続される半導体イメージセンサとを備えている。また、特許文献１に開示されたＸ線像撮像装置においては、Ｘ線を遮蔽する金属で作製された枠体により、シフトレジスタ、ボンディングワイヤ、アンプアレイ等へのＸ線の入射が遮蔽されている。
特開２０００−２８７３５号公報

しかしながら、特開２０００−２８７３５号公報に開示されたような構成のＸ線像撮像装置においては、以下のような問題点を有していることが判明した。
(1) シンチレータが成長されたファイバオプティカルプレートと半導体イメージセンサとの光学的な接続は、接着剤により成されていることから、ファイバオプティカルプレートと半導体イメージセンサとの接着面が剥がれてしまう惧れがある。接着面の剥がれた部分は、固体撮像素子にて撮像した画像上におけるパターンノイズとなってしまう。
(2) ファイバオプティカルプレートをＸ線遮蔽部材として機能させるためには、ある程度の厚さが必要となり、Ｘ線像撮像装置の小型化を阻害する要因となる。
(3) 通常、ファイバオプティカルプレートは、半導体イメージセンサを基台（パッケージ）に配置し、ワイヤボンディングにて電気的に接続した後に、半導体イメージセンサに接着する。このため、ボンディングワイヤを切断しないように、ファイバオプティカルプレートを半導体イメージセンサの受光部に位置合わせして接着する必要があり、半導体イメージセンサへの接着工程が煩雑なものとなってしまう。

一方、これらの問題を解決する構成として、ファイバオプティカルプレートを用いることなく、シンチレータを半導体イメージセンサの受光部表面上に成長させるものも考えられる。しかしながら、シンチレータを半導体イメージセンサの受光部表面上に成長させる場合には、半導体イメージセンサの受光部における所望の領域にシンチレータを成長させるためのマスクが必要となる。このため、半導体イメージセンサの受光部に対して適切な位置にマスクを配置してシンチレータを成長させた後に、マスクを取り外し、半導体イメージセンサをアセンブリすることになり、Ｘ線像撮像装置の製造工程が煩雑なものになってしまう。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ファイバオプティカルプレートを用いない構成を採用した場合においても、製造工程が煩雑となることなく、Ｘ線像撮像装置の小型化を図ることが可能なＸ線像撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線像撮像装置は、受光部を有する固体撮像素子と、固体撮像素子のＸ線入射方向前方に配設され、受光部に対応する位置に開口部が設けられているＸ線遮蔽部材と、Ｘ線遮蔽部材が固体撮像素子のＸ線入射方向前方に配設された状態で、受光部表面上に形成されたシンチレータと、を備え、Ｘ線遮蔽部材のＸ線入射側となる面上に、シンチレータが形成されていることを特徴とする。

本発明に係るＸ線像撮像装置では、Ｘ線遮蔽部材を備えているので、固体撮像素子の受光部より外側に位置する部分にＸ線が照射されるのを防ぐことができる。そして、このＸ線遮蔽部材は、固体撮像素子の受光部表面上にシンチレータを成長させるためのマスク部材として機能し、シンチレータは、Ｘ線遮蔽部材が固体撮像素子のＸ線入射方向前方に配設された状態で成長される。これにより、固体撮像素子の受光部表面上の適切な位置にシンチレータを確実に成長させることができる。また、Ｘ線遮蔽部材を固体撮像素子のＸ線入射方向前方に配設した状態で、シンチレータを形成することができるので、製造工程が煩雑となるのを防ぐことができる。

また、本発明に係るＸ線像撮像装置においては、従来の技術が備えていたファイバオプティカルプレートを用いていないので、Ｘ線像撮像装置の小型化や低価格化が可能となる。

また、Ｘ線入射方向から見て受光部の外側に配設され、固体撮像素子の信号出力を取り出すための配線と、配線を覆う保護樹脂と、を更に備えていることが好ましい。このように、Ｘ線入射方向から見て受光部の外側に配設され、固体撮像素子の信号出力を取り出すための配線と、配線を覆う保護樹脂とを更に備えることにより、配線にシンチレータが付着するのを防ぎ、配線が劣化するのを防ぐことができる。また、配線の短絡や断線からの保護を効果的に行うことができる。

また、シンチレータを覆って形成されている電気絶縁性の有機膜を更に備えていることが好ましい。このように、シンチレータを覆って形成されている電気絶縁性の有機膜を更に備えることにより、シンチレータと固体撮像素子の受光部とを確実に密着させることができ、シンチレータが剥がれるのを防ぐことができる。この結果、一端付着したシンチレータが剥がれることで、固体撮像素子の特性劣化となるのを防止することができる。

また、窪み部が形成された基台を更に備えており、固体撮像素子は、窪み部の底部に載置されて該窪み部に対して固定され、Ｘ線遮蔽部材は、基台に固定され、有機膜は、窪み部内において、受光部表面上及びＸ線遮蔽部材のＸ線入射側となる面上にわたって一体に形成されていることが好ましい。

また、有機膜における、受光部表面上及びＸ線遮蔽部材のＸ線入射側となる面上に形成された部分上に形成された反射薄膜を更に備えていることが好ましい。

以上のように、本発明によれば、ファイバオプティカルプレートを用いない構成を採用した場合においても、製造工程が煩雑となることなく、Ｘ線像撮像装置の小型化を図ることが可能なＸ線像撮像装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明によるＸ線像撮像装置及びその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
まず、図１に基づいて本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係るＸ線像撮像装置の断面構造を説明するための概略図である。図１に示されるように、Ｘ線像撮像装置１は、収容容器（パッケージ）としてのセラミック製の基台２と、固体撮像素子としてのＣＣＤチップ３とを備えている。基台２は、ＣＣＤチップ３を収容するものであり、その中央部には、基台２の所定方向に伸びる窪み部４が形成されている。ＣＣＤチップ３は、窪み部４の底部に載置され、この窪み部４（基台２）に対して固定されている。

ＣＣＤチップ３は、複数の光電変換素子を配置した受光部５を有している。ＣＣＤチップ３には、図２に示されるように、ＦＦＴ型ＣＣＤが形成されており、垂直シフトレジスタ部分６と水平シフトレジスタ部分７とが設けられている。ここで、図２における垂直シフトレジスタ部分６が受光部５に相当する部分である。この垂直シフトレジスタ部分６は、受光エリア８、オプティカルブラックエリア９、及びアイソレーションエリア１０を含んでいる。受光エリア８は、複数の光電変換素子（画素）が２次元的に配置されることにより形成されている。オプティカルブラックエリア９は、受光エリア８の外側に位置しており、光が入射しない構成とされた光電変換素子が受光エリア８を取り囲むようにして配置されている。また、アイソレーションエリア１０は、受光エリア８とオプティカルブラックエリア９とを電気的に分離するために、受光エリア８とオプティカルブラックエリア９との間に配置されている。

入力部１１は、垂直シフトレジスタ部分６及び水平シフトレジスタ部分７に電気信号を注入するためのものである。電荷蓄積期間に受光・撮像によってポテンシャル井戸に蓄積された電荷は、垂直シフトレジスタ部分６と、水平シフトレジスタ部分７とによって、電荷転送期間に順次転送され、時系列信号となる。転送された電荷は、出力部１２にて電圧に変換され、画像信号として出力される。

垂直シフトレジスタ部分６（各光電変換素子）、水平シフトレジスタ部分７、入力部１１、及び出力部１２は、図示していないチップ上の配線によってＣＣＤチップ３の端部（受光部５の外側）に配置された電極パッド１３のうち対応する電極パッドと電気的に接続されている。

窪み部４のＣＣＤチップ３が固定された部分の外側には、複数の電極パッド１４が配列されている。これらの電極パッドは、基台２の裏面に配置されている外部接続用の電極端子１５と基台２を貫通している内部配線（図示せず）によって電気的に接続されている。

ＣＣＤチップ３は基台２上にそれぞれの対応する電極パッド１３，１４同士が近接するように載置されており、対応する電極パッド１３，１４同士はボンディングワイヤ１６（配線）によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１６は、ＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６の各光電変換素子）の信号出力を取り出すためのもので、ＣＣＤチップ３の受光部５の外側に配設される。電極パッド１３は、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４、内部配線、及び、電極端子１５と電気的に接続されることになる。

Ｘ線像撮像装置１は、板状のＸ線遮蔽部材２１を備えている。Ｘ線遮蔽部材２１は、ＣＣＤチップ３のＸ線入射方向前方に配設されており、基台２に形成された段部１８に接着固定されている。Ｘ線遮蔽部材２１は、Ｘ線が透過し難い材料、たとえばＣｕＷ等からなる。Ｘ線遮蔽部材２１には、ＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）に対応する位置に、この受光部５に向けてＸ線を入射させるための開口部２２が設けられている。

Ｘ線遮蔽部材２１は、ＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）の外側領域（水平シフトレジスタ部分７、入力部１１、出力部１２、及び電極パッド１３）、ボンディングワイヤ１６、及び電極パッド１４のＸ線入射方向前方を遮蔽し、これらの部分にＸ線が入射するのを防いでいる。開口部２２は、ＣＣＤチップ３の受光部５の外側領域、ボンディングワイヤ１６、及び電極パッド１４のＸ線入射方向前方に位置する部分よりも内側に形成されることになる。このように、Ｘ線遮蔽部材２１が、ＣＣＤチップ３の受光部５の外側領域、ボンディングワイヤ１６、及び電極パッド１４にＸ線が入射するのを防ぐことにより、Ｘ線照射によるノイズの発生やＣＣＤの劣化を低減することができる。なお、開口部２２の形状及び大きさは、後述するシンチレータ３１の形成工程において、ＣｓＩ蒸気がＸ線遮蔽部材２１の裏面側に回り込んで、ＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）の外側領域（水平シフトレジスタ部分７、入力部１１、出力部１２、及び電極パッド１３）、ボンディングワイヤ１６、及び電極パッド１４に付着することがないように設定されている。

また、Ｘ線像撮像装置１は、入射したＸ線を受光部５の光電変換素子が感度を有する波長帯の光に変換するシンチレータ３１を備えている。このシンチレータ３１は、Ｘ線遮蔽部材２１がＣＣＤチップ３のＸ線入射方向前方に配設された状態で、受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）の表面上に成長、形成されている。シンチレータ３１は、ＣｓＩ、ＮａＩ等の柱状結晶、あるいは、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ等の粉状結晶からなる。また、シンチレータ３１は、Ｘ線遮蔽部材２１がＣＣＤチップ３のＸ線入射方向前方に配設された状態で成長させるので、Ｘ線遮蔽部材２１のＸ線入射側となる面にも成長、形成されることになる。

シンチレータ３１の表面には、保護膜３２がコーティングされている。この保護膜３２は、Ｘ線透過性で、水蒸気を遮断するものであり、シンチレータ３１側から電気絶縁性の第１の有機膜３３、反射薄膜３４、電気絶縁性の第２の有機膜３５が積層されて構成されている。

第１の有機膜３３及び第２の有機膜３５は、シンチレータ３１が空気に触れるのを防止して、潮解性による発光効率の劣化を防いでいる。第１の有機膜３３及び第２の有機膜３５は、Ｘ線透過性が高く且つ水蒸気及びガスの透過が極めて少ない、ポリパラキシリレン（スリーボンド社製、商品名パリレン）、ポリモノクロロパラキシリレン（同社製、商品名パリレンＣ）等のキシレン系樹脂からなり、ＣＶＤ（化学的蒸着）法等を用いることで形成される。これらのパリレンによるコーティング膜は、水蒸気及びガスの透過が極めて少なく、撥水性、耐薬品性も高いほか、薄膜でも優れた電気絶縁性を有し、放射線、可視光線に対して透明であるなど有機膜３３，３５にふさわしい優れた特徴を有している。

反射薄膜３４は、シンチレータ３１で発生した光のうち、ＣＣＤチップ３側でなく、Ｘ線入射側に向かう光を反射することで発光量の損失を低減し、検出器の検出感度を増大させることができる。また、反射薄膜３４は、外部からの直接光を遮断することもできる。反射薄膜３４としては、金、銀、アルミなどの金属薄膜が使用できる。

基台２には、図１に示されるように、窪み部４を密封するための窓材１７が接着固定されている。窓材１７は、可視光線を遮断してＸ線を透過する材料からなり、Ｂｅ（ベリリウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃ（カーボン）、Ｌｅｘａｎ^ＴＭ（Ｃ、Ｈ、Ｏの化合物）などが用いられる。

次に、図３〜図７に基づいて、上述した構成のＸ線像撮像装置１の製造方法について説明する。図３〜図７は、本第１実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。

まず、図３に示されるように、ＣＣＤチップ３を基台２に接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）にて固定する。このとき、ＣＣＤチップ３を、受光部５の表面をＸ線入射側に向けた状態で、窪み部４の底部にＣＣＤチップ３を載置する。そして、対応する電極パッド１３と電極パッド１４とをボンディングワイヤ１６で電気的に接続する。

ボンディングワイヤ１６による結線を終えると、図４に示されるように、Ｘ線遮蔽部材２１を、Ｘ線遮蔽部材２１に形成された開口部２２がＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）のＸ線入射方向前方に位置するように位置決めした状態で、基台２に接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）を用いて接着固定する。このとき、Ｘ線遮蔽部材２１は、ＣＣＤチップ３の受光部５の外側領域（水平シフトレジスタ部分７、入力部１１、出力部１２、及び電極パッド１３）、ボンディングワイヤ１６、及び電極パッド１４のＸ線入射方向前方を遮蔽することになる。

次に、図５に示されるように、ＴｌをドープしたＣｓＩを真空蒸着法によって厚さ約２００μｍの柱状結晶として成長させることによりシンチレータ３１を形成する。このとき、ＣｓＩ蒸気は、Ｘ線遮蔽部材２１の開口部２２を通って窪み部４内に入ることになり、Ｘ線遮蔽部材２１はシンチレータ３１を成長、形成させるためのマスク部材として機能し、開口部２２の位置に対応するＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）の表面上にシンチレータ３１が形成されることになる。したがって、シンチレータ３１が、ＣＣＤチップ３の受光部５の外側領域（水平シフトレジスタ部分７、入力部１１、出力部１２、及び電極パッド１３）、ボンディングワイヤ１６、及び電極パッド１４上に付着することはない。なお、Ｘ線遮蔽部材２１のＸ線入射側となる面にも、シンチレータ３１が成長、形成されることになる。

ＣｓＩは、吸湿性が高く、露出したままにしておくと空気中の水蒸気を吸湿して溶解してしまう。その保護のため、図６に示されるように、ＣＶＤ（化学的蒸着）法によりシンチレータ３１が形成されたＣＣＤチップ３、Ｘ線遮蔽部材２１等を含んで、窪み部４全体にわたって厚さ１０μｍのパリレンで包み込み、第１の有機膜３３を形成する。

具体的には、金属の真空蒸着と同様に真空中で蒸着によるコーティングを行うもので、原料となるジパラキシリレンモノマーを熱分解して、生成物をトルエン、ベンゼンなどの有機溶媒中で急冷しダイマーと呼ばれるジパラキシリレンを得る工程と、このダイマーを熱分解して、安定したラジカルパラキシリレンガスを生成させる工程と、発生したガスを素材上に吸着、重合させて分子量約５０万のポリパラキシリレン膜を重合形成させる工程からなる。

ＣｓＩの柱状結晶の間には隙間があるが、パリレンはこの狭い隙間にある程度入り込むので、第１の有機膜３３は、シンチレータ３１に密着し、シンチレータ３１を密封する。また、この第１の有機膜３３は、ＣＣＤチップ３の受光部５の外側領域（水平シフトレジスタ部分７、入力部１１、出力部１２、及び電極パッド１３）、ボンディングワイヤ１６、及び電極パッド１４上にも形成され、これらを被覆する。このパリレンコーティングにより、凹凸のあるシンチレータ３１表面に均一な厚さの精密薄膜コーティングを形成することができる。また、パリレンのＣＶＤ形成は、金属蒸着時よりも真空度が低く、常温で行うことができるため、加工が容易である。

続いて、図７に示されるように、第１の有機膜３３の入射面側の表面に０．１５μｍ厚さのＡｌ膜を蒸着法により積層することで反射薄膜３４を形成する。このとき、Ａｌ蒸気は、シンチレータ３１形成時のＣｓＩ蒸気と同様に、Ｘ線遮蔽部材２１の開口部２２を通って窪み部４内に入ることになり、Ｘ線遮蔽部材２１は反射薄膜３４を形成させるためのマスク部材として機能し、ＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）に形成されたシンチレータ３１の直上部分の第１の有機膜３３上に反射薄膜３４が形成されることになる。なお、Ｘ線遮蔽部材２１のＸ線入射側となる面にも、反射薄膜３４が形成されることになる。

蒸着時には、Ｘ線遮蔽部材２１を配置していても、Ａｌ蒸気が僅かながらＸ線遮蔽部材２１の裏側へと回り込んでしまうことがある。しかしながら、ＣＣＤチップ３の受光部５の外側領域（水平シフトレジスタ部分７、入力部１１、出力部１２、及び電極パッド１３）、ボンディングワイヤ１６、及び電極パッド１４が第１の有機膜３３で被覆されているので、反射薄膜３４がこれらの部分上に直接形成されることがなく、反射薄膜３４による電極パッド１３、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４の短絡を効果的に防止できる。

そして、再度ＣＶＤ法により、パリレンを基板全体の表面に１０μｍ厚さで被覆して第２の有機膜３５を形成する（図７参照）。この第２の有機膜３５は、反射薄膜３４のハンドリング等による汚れやはく離、酸化による劣化を防止するためのものである。こうして第１の有機膜３３、反射薄膜３４、第２の有機膜３５を積層させてなる保護膜３２が形成される。最後に、窓材１７を基台２に接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）を用いて接着固定することで、図１に示されるＸ線像撮像装置１が得られる。

続いて、Ｘ線像撮像装置１の動作を説明する。窓材１７を透過して入射したＸ線は、有機膜３３，３５、反射薄膜３４の全てを透過してシンチレータ３１に達する。このＸ線は、シンチレータ３１で吸収され、Ｘ線の光量に比例した光が放射される。放射された光のうち、Ｘ線の入射方向に逆行した光は、第１の有機膜３３を透過して、反射薄膜３４で反射される。このため、シンチレータ３１で発生した光はほとんど全てがＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）へと入射する。この結果、効率の良い高感度の測定が可能となる。

垂直シフトレジスタ部分６（各光電変換素子）では、光電変換により、この可視光の光量に対応する電気信号が生成されて一定時間蓄積される。この可視光の光量は入射するＸ線の光量に対応しているから、つまり、各々の光電変換素子に蓄積されている電気信号は、入射するＸ線の光量に対応することになり、Ｘ線画像に対応する画像信号が得られる。光電変換素子に蓄積されたこの画像信号を図示していない信号ラインから電極パッド１３、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４、内部配線を介して最終的には電極端子１５から順次出力することにより、外部へと転送し、これを処理することにより、Ｘ線像を表示することができる。

このように、本第１実施形態によれば、Ｘ線遮蔽部材２１が、ＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）の表面上にシンチレータ３１を成長させるためのマスク部材として機能し、シンチレータ３１は、Ｘ線遮蔽部材２１がＣＣＤチップ３のＸ線入射方向前方に配設された状態で成長される。これにより、ＣＣＤチップ３の受光部５の表面上の適切な位置にシンチレータ３１を確実に成長させることができる。また、Ｘ線遮蔽部材２１をＣＣＤチップ３のＸ線入射方向前方に配設した状態で、シンチレータ３１を形成することができるので、製造工程が煩雑となるのを防ぐことができる。

また、本第１実施形態のＸ線像撮像装置１においては、従来の技術が備えていたファイバオプティカルプレートを用いていないので、Ｘ線像撮像装置１の小型化が可能となる。

また、本第１実施形態のＸ線像撮像装置１においては、シンチレータ３１を覆って形成されている電気絶縁性の有機膜３３，３５を更に備えることにより、シンチレータ３１とＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）とを確実に密着させることができ、シンチレータ３１が剥がれるのを防ぐことができる。この結果、一端付着したシンチレータ３１が剥がれることで、ＣＣＤチップ３の特性劣化となるのを防止することができる。

（第２実施形態）
次に、図８に基づいて本発明の第２実施形態を説明する。図８は、第２実施形態に係るＸ線像撮像装置の断面構造を説明するための概略図である。

第２実施形態のＸ線像撮像装置５１においては、図８に示されるように、電極パッド１３，１４とボンディングワイヤ１６とを覆って包み込む保護樹脂６１が備えられている。この保護樹脂６１としては、上述した保護膜３２（有機膜３３）との接着性が良好な樹脂、例えばアクリル系接着剤である協立化学産業株式会社製WORLD ROCK No.801-SET2(70,000cPタイプ)を用いることが好ましい。保護膜３２（有機膜３３，３５）は、保護樹脂６１の表面上に形成されることになる。

Ｘ線像撮像装置５１の製造方法を説明すると、まず、基台２にＣＣＤチップ３を接着固定し、対応する電極パッド１３と電極パッド１４とをボンディングワイヤ１６で電気的に接続した後に、これらの電極パッド１３，１４とボンディングワイヤ１６とを包み込むように樹脂を塗布して硬化させることで保護樹脂６１を形成する。これによりボンディングワイヤ１６は、樹脂内に封入されて保護されるので、ボンディングワイヤ１６の接着強度、機械的強度が増し、以後の製造工程および使用時におけるボンディングワイヤ１６の断線、短絡といった破損を効果的に防止できる。

その後、Ｘ線遮蔽部材２１を、Ｘ線遮蔽部材２１に形成された開口部２２がＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分）のＸ線入射方向前方に位置するように位置決めした状態で、基台２に接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）を用いて接着固定する。そして、第１実施形態と同様に、Ｘ線遮蔽部材２１をマスク部材としてシンチレータ３１を成長させて形成し、更に、保護膜３２（第１の有機膜３３、反射薄膜３４、第２の有機膜３５）を形成する。

このように、本第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様に、Ｘ線遮蔽部材２１をＣＣＤチップ３の受光部５（垂直シフトレジスタ部分６）表面上にシンチレータ３１を成長させるためのマスク部材として機能させることで、Ｘ線像撮像装置５１の製造工程が煩雑となるのを防ぐことができる。また、従来の技術が備えていたファイバオプティカルプレートを用いていないので、Ｘ線像撮像装置５１の小型化や低価格化が可能となる。

更に、本第２実施形態のＸ線像撮像装置５１においては、電極パッド１３，１４とボンディングワイヤ１６とを覆って包み込む保護樹脂６１を備えているので、これらの電極パッド１３，１４とボンディングワイヤ１６とにシンチレータ３１が付着するのを防ぎ、電極パッド１３，１４とボンディングワイヤ１６とが劣化するのを防ぐことができる。

また、本第２実施形態のＸ線像撮像装置５１においては、保護樹脂６１の表面上に保護膜３２（有機膜３３，３５）が形成されて、ボンディングワイヤ１６が更に保護されるので、使用時のボンディングワイヤ１６の破損を効果的に防止できる。

（第３実施形態）
次に、図９に基づいて本発明の第３実施形態を説明する。図９は、第３実施形態に係るＸ線像撮像装置の断面構造を説明するための概略図である。

第３実施形態のＸ線像撮像装置７１においては、固体撮像素子として裏面照射型のＣＣＤチップ８１を用いている。ＣＣＤチップ８１は、厚さ約３００〜６００μｍ程度のＰ型シリコン基板からなり、たとえばシリコンのＰ⁺層とその上に形成されたＰエピタキシャル層とで構成されている。このＣＣＤチップ８１のＰエピタキシャル層の表面には、ＣＣＤ８２が形成され、そのＰエピタキシャル層と反対側のＣＣＤ８２に対応する部分では、Ｐ^＋層の一部が除去されることでＰエピタキシャル層が露出されて光ガイド凹部が形成され、アキュームレーション層が形成されている。このため、ＣＣＤチップ８１は、ＣＣＤ８２を含む薄型化された薄型部分８４が設けられている。なお、薄型部分８４は、約１５〜４０μｍの厚さとなっている。

基台２の窪み部４の底部には、一方の面側にコンタクトパッド７３が形成されている配線基板７２が載置され、基台２に固定されている。ＣＣＤチップ８１は、ＣＣＤ８２が形成された面の裏面側が光入射面となるように、配線基板７２上に配設されている。これにより、ＣＣＤチップ８１においては、薄型部分８４のＣＣＤ８２の裏面側となる部分が受光部となる。ＣＣＤチップ８１の電極パッド（図示せず）は、導電性バンプ７４を介して、配線基板７２のコンタクトパッド７３と電気的に接続（バンプボンディング）されている。

また、配線基板７２のコンタクトパッド７３と基台２の電極パッド１４とは、ボンディングワイヤ１６により電気的に接続されている。これにより、ＣＣＤ８２で得られた信号電荷がＣＣＤチップ８１の電極パッド、導電性バンプ７４、コンタクトパッド７３、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４、及び電極端子１５を通って外部に取り出されるようになっている。

Ｘ線像撮像装置７１は、第１実施形態のＸ線像撮像装置１と同様に、Ｘ線遮蔽部材２１を備えている。このＸ線遮蔽部材２１は、ＣＣＤチップ８１のＸ線入射方向前方に配設されており、基台２に接着固定されている。Ｘ線遮蔽部材２１には、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４（受光部）に対応する位置に、この薄型部分８４に向けてＸ線を入射させるための開口部２２が設けられている。

Ｘ線遮蔽部材２１は、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４の外側領域（ベベル部分８５、枠部分８６）、コンタクトパッド７３、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４のＸ線入射方向前方を遮蔽し、これらの部分にＸ線が入射するのを防いでいる。開口部２２は、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４の外側領域（ベベル部分８５、枠部分８６）のＸ線入射方向前方に位置する部分よりも内側ぐらいに形成されることになる。このように、Ｘ線遮蔽部材２１が、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４の外側領域、コンタクトパッド７３、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４にＸ線が入射するのを防ぐことにより、Ｘ線照射によるノイズの発生やＣＣＤの劣化を低減することができる。なお、開口部２２の形状及び大きさは、シンチレータ３１の形成工程におけるＣｓＩ蒸気、及び、反射薄膜３４の形成工程におけるＡｌ蒸気がＸ線遮蔽部材２１の裏面側に回り込んで、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４の外側領域（ベベル部分８５、枠部分８６）、コンタクトパッド７３、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４に付着することがないように設定されている。

シンチレータ３１は、Ｘ線遮蔽部材２１がＣＣＤチップ８１のＸ線入射方向前方に配設された状態で、薄型部分８４（受光部）の表面上に成長、形成されている。また、シンチレータ３１の表面には、保護膜３２（第１の有機膜３３、反射薄膜３４、第２の有機膜３５）がコーティングされている。

次に、図１０〜図１４に基づいて、上述した構成のＸ線像撮像装置７１の製造方法について説明する。図１０〜図１４は、本第３実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。

まず、図１０に示されるように、ＣＣＤチップ８１を配線基板７２上に導電性バンプ７４を介して設置し、次にその配線基板７２を基台２に接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）にて固定する。このとき、ＣＣＤチップ８１を、ＣＣＤ８２が形成された面の裏面側をＸ線入射側に向けた状態で、載置する。

ＣＣＤチップ８１を設置、固定すると、図１１に示されるように、配線基板７２のコンタクトパッド７３と電極パッド１４とをボンディングワイヤ１６で電気的に接続する。そして、Ｘ線遮蔽部材２１を、Ｘ線遮蔽部材２１に形成された開口部２２がＣＣＤチップ８１の薄型部分８４（受光部）のＸ線入射方向前方に位置するように位置決めした状態で、基台２に接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）を用いて接着固定する。このとき、Ｘ線遮蔽部材２１は、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４の外側領域（ベベル部分８５、枠部分８６）、コンタクトパッド７３、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４のＸ線入射方向前方を遮蔽することになる。

次に、図１２に示されるように、ＴｌをドープしたＣｓＩを真空蒸着法によって厚さ約２００μｍの柱状結晶として成長させることによりシンチレータ３１を形成する。このとき、ＣｓＩ蒸気は、Ｘ線遮蔽部材２１の開口部２２を通って窪み部４内に入ることになり、Ｘ線遮蔽部材２１はシンチレータ３１を成長、形成させるためのマスク部材として機能し、開口部２２の位置に対応するＣＣＤチップ８１の薄型部分８４の表面上にシンチレータ３１が形成されることになる。したがって、シンチレータ３１が、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４の外側領域（ベベル部分８５、枠部分８６）、コンタクトパッド７３、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４上に付着することはない。

続いて、図１３に示されるように、ＣＶＤ（化学的蒸着）法によりシンチレータ３１が形成されたＣＣＤチップ８１及びＸ線遮蔽部材２１が配設された基台２の窪み部４全体を厚さ１０μｍのパリレンで包み込み、第１の有機膜３３を形成する。この第１の有機膜３３は、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４の外側領域（ベベル部分８５、枠部分８６）、コンタクトパッド７３、ボンディングワイヤ１６、電極パッド１４上にも形成され、これらを被覆する。

次に、図１４に示されるように、第１の有機膜３３の入射面側の表面に０．１５μｍ厚さのＡｌ膜を蒸着法により積層することで反射薄膜３４を形成する。このとき、Ａｌ蒸気は、シンチレータ３１形成時のＣｓＩ蒸気と同様に、Ｘ線遮蔽部材２１の開口部２２を通って窪み部４内に入ることになり、Ｘ線遮蔽部材２１は反射薄膜３４を形成させるためのマスク部材として機能し、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４に形成されたシンチレータ３１の直上部分の第１の有機膜３３上に反射薄膜３４が形成されることになる。そして、再度ＣＶＤ法により、パリレンを基板全体の表面に１０μｍ厚さで被覆して第２の有機膜３５を形成する（図１４参照）。第１の有機膜３３、反射薄膜３４、及び有機膜３５の形成は、第１実施形態と同様にして行う。最後に、窓材１７を基台２に接着剤（たとえば、エポキシ樹脂系接着剤）を用いて接着固定することで、図９に示されるＸ線像撮像装置７１が得られる。

このように、本第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、Ｘ線遮蔽部材２１が、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４（受光部）表面上にシンチレータ３１を成長させるためのマスク部材として機能し、シンチレータ３１は、Ｘ線遮蔽部材２１がＣＣＤチップ８１のＸ線入射方向前方に配設された状態で成長される。これにより、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４の表面上における適切な位置にシンチレータ３１を確実に成長させることができる。また、Ｘ線遮蔽部材２１をＣＣＤチップ８１のＸ線入射方向前方に配設した状態で、シンチレータ３１を形成することができるので、製造工程が煩雑となるのを防ぐことができる。もちろん、Ｘ線像撮像装置７１の小型化も可能となる。

通常、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４は機械的強度が弱く、薄型部分８４に対してシンチレータを形成したファイバオプティカルプレートを光学的に接続することは困難である。しかしながら、本第３実施形態よれば、機械的強度が弱い薄型部分８４に対して、容易にシンチレータ３１を設けることができる。

また、本第３実施形態のＸ線像撮像装置７１においては、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４に対してのみシンチレータ３１、反射薄膜３４を形成しており、特に、ＣＣＤチップ８１のベベル部分８５にはこれらのシンチレータ３１、反射薄膜３４を形成していない。これにより、ベベル部分８５に入射した光がベベル部分８５と反射薄膜３４との間で多重反射して、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４に入射するのを防止することができる。

（第４実施形態）
次に、図１５に基づいて本発明の第４実施形態を説明する。図１５は、第４実施形態に係るＸ線像撮像装置の断面構造を説明するための概略図である。

第４実施形態のＸ線像撮像装置９１においては、ＣＣＤチップ８１を冷却する冷却器としてのペルチェ素子９５が設けられている。ペルチェ素子９５は、基台２の窪み部４の底部にペルチェ素子９５の発熱部が載置された状態で、この基台２に固着されている。発熱部とは反対側に位置するペルチェ素子９５の吸熱部の上面には、配線基板７２が載置され、この吸熱部の上面に固着されている。ペルチェ素子９５の発熱部側がペルチェ素子９５に電源を供給するための電源供給部（図示せず）に接続されている。

本第４実施形態においても、第３実施形態と同様に、Ｘ線遮蔽部材２１を、ＣＣＤチップ８１の薄型部分８４（受光部）表面上にシンチレータ３１を成長させるためのマスク部材として機能させることで、Ｘ線像撮像装置９１の製造工程が煩雑となるのを防ぐことができると共に、Ｘ線像撮像装置９１の小型化や低価格化を図ることが可能となる。

なお、第１〜第４実施形態において、保護膜３２としてパリレン製の有機膜３３，３５の間に反射薄膜３４を挟み込んだ構造のものについて説明したが、第１の有機膜３３と第２の有機膜３５の材料は異なるものでも良く、反射薄膜３４として金等の腐食に強い材料を使用しているような場合は、第２の有機膜３５自体を設けなくてもよい。また、固体撮像素子は、ＣＣＤチップ３，８１に限られることなく、アモルファスシリコン製のフォトダイオード（ＰＤ）アレイと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で形成したものでもよいし、ＭＯＳ型のイメージセンサでもよい。

また、第３及び第４実施形態において、第２実施形態と同様に、ボンディングワイヤ１６を保護樹脂にて覆うようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係るＸ線像撮像装置の断面構成を説明するための概略図である。本発明の第１実施形態に係るＸ線像撮像装置に含まれる、ＣＣＤチップの構成を説明するための概略図である。本発明の第１実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第１実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第１実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第１実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第１実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第２実施形態に係るＸ線像撮像装置の断面構成を説明するための概略図である。本発明の第３実施形態に係るＸ線像撮像装置の断面構成を説明するための概略図である。本発明の第３実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第３実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第３実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第３実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第３実施形態に係るＸ線像撮像装置の製造方法を説明するための概略図である。本発明の第４実施形態に係るＸ線像撮像装置の断面構成を説明するための概略図である。

符号の説明

１，５１，７１，９１…Ｘ線像撮像装置、２…基台、３…ＣＣＤチップ、５…受光部、１６…ボンディングワイヤ、２１…Ｘ線遮蔽部材、２２…開口部、３１…シンチレータ、３２…保護膜、３３…第１の有機膜、３４…反射薄膜、３５…第２の有機膜、６１…保護樹脂、８１…ＣＣＤチップ、８２…ＣＣＤ、８４…薄型部分、９５…ペルチェ素子。

Claims

受光部を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子のＸ線入射方向前方に配設され、前記受光部に対応する位置に開口部が設けられているＸ線遮蔽部材と、
前記Ｘ線遮蔽部材が前記固体撮像素子のＸ線入射方向前方に配設された状態で、前記受光部表面上に形成されたシンチレータと、を備え、
前記Ｘ線遮蔽部材のＸ線入射側となる面上に、シンチレータが形成されていることを特徴とするＸ線像撮像装置。
前記Ｘ線入射方向から見て前記受光部の外側に配設され、前記固体撮像素子の信号出力を取り出すための配線と、
前記配線に接して該配線を覆う保護樹脂と、を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線像撮像装置。
前記シンチレータを覆って形成されている電気絶縁性の有機膜を更に備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線像撮像装置。
窪み部が形成された基台を更に備えており、
前記固体撮像素子は、前記窪み部の底部に載置されて該窪み部に対して固定され、
前記Ｘ線遮蔽部材は、前記基台に固定され、
前記有機膜は、前記窪み部内において、前記受光部表面上及び前記Ｘ線遮蔽部材のＸ線入射側となる前記面上にわたって一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のＸ線像撮像装置。
前記有機膜における、前記受光部表面上及び前記Ｘ線遮蔽部材のＸ線入射側となる前記面上に形成された部分上に形成された反射薄膜を更に備えていることを特徴とする請求項４に記載のＸ線像撮像装置。