(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の並び合って配置されているパネルから成り、パッシベーション層により被覆されている半導体材料から成る画素マトリックスと、針状の結晶からなる蒸着されたシンチレータ層とを含み、前記シンチレータ層が、このシンチレータ層の上に入射する電磁波を、前記画素マトリックスにより処理可能な電磁波に変換する固体画像検出器の製造方法において、
全てのパッシベーション層の上に前記シンチレータ層から放出される電磁波に対して透過性の層が被着され、その後に前記透過性の層の上に前記シンチレータ層が蒸着され、前記透過性の層として箔が使用され、前記箔は前記パッシベーション層の上に接着剤により接着されるまたは粘着力により取付けられ、前記箔は、個々のパネルの当接継ぎ目に設けられる全ての隙間を覆うことを特徴とする固体画像検出器の製造方法。
【請求項２】
前記透過性の層は、前記シンチレータ層の屈折率と、前記パッシベーション層または半導体材料の屈折率との間のほぼ中間の屈折率を持つことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記箔の屈折率と、前記パッシベーション層または半導体材料の屈折率との中間の屈折率を持つ接着剤が使用されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記箔は、異なる屈折率を持った複数の箔層から成ることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。
【請求項５】
前記箔として、少なくとも１８０°Ｃまで安定な箔が使用されることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。
【請求項６】
前記透過性の層を被着する前に、並び合って配置されているパネルの継ぎ目が、少なくとも部分的に充填材料により満たされることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の方法。
【請求項７】
前記充填材料として、前記シンチレータ層から放出される電磁波に対して透過性でない材料が使用されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記充填材料として接着剤が使用されることを特徴とする請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
複数の並び合って配置されているパネルから成り、パッシベーション層により被覆されている半導体材料から成る画素マトリックスと、針状の結晶からなる蒸着されたシンチレータ層とを含み、前記シンチレータ層が、このシンチレータ層の上に入射する電磁波を前記画素マトリックスにより処理可能な電磁波に変換する固体画像検出器において、
全てのパッシベーション層（１６、２４）の上に、このパッシベーション層（１６、２４）を覆い前記シンチレータ層から放出される電磁波に対して透過性の層（１８、２２）が設けられ、この透過性の層（１８、２２）の上に前記シンチレータ層（１５、２７）が被着され、前記透過性の層（１８）が、画素マトリックス（１７）の上に接着剤（２０）により接着されているまたは粘着力により取付けられている箔（１９）であり、この箔（１９）は、個々のパネル（２）の当接継ぎ目（４）に設けられる全ての隙間を覆うことを特徴とする固体画像検出器。
【請求項１０】
前記透過性の層（１８、２２）の屈折率が、シンチレータ層（１５、２７）の屈折率とパッシベーション層（１６、２４）または半導体材料の屈折率との間のほぼ中間の値を有することを特徴とする請求項９記載の固体画像検出器。
【請求項１１】
接着剤の屈折率が、前記箔（１９）の屈折率と前記パッシベーション層（１６、２４）または半導体材料の屈折率との間の中間の値を有することを特徴とする請求項９または１０記載の固体画像検出器。
【請求項１２】
前記箔が、異なる屈折率を有する複数の箔層から成っていることを特徴とする請求項９ないし１１の１つに記載の固体画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の並び合って配置されているパネルから成り、パッシベーション層により被覆された半導体材料、特に無定形のシリコンから成る画素マトリックスと、針状の結晶からなる蒸着されたシンチレータ層とを含み、そのシンチレータ層が、このシンチレータ層の上に入射する電磁波を画素マトリックスにより処理可能な電磁波に変換する固体画像検出器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
公知のこのような固体画像検出器は、半導体材料、例えば無定形のシリコン（ａ‐Ｓｉ）から成る画素マトリックスの形態の能動的な読出しマトリックスに基づいている。像情報はＸ線変換器、（例えばセシウム沃化物（ＣｓＩ））から成るいわゆるシンチレータ層の中で、画素マトリックスにより処理可能な電磁波に変換される。像情報は、画像マトリックスの能動的な画素の中に電荷として記憶され、続いて専用の電子回路により読出され、かつアナログ‐ディジタル変換される。Ｘ線量子はシンチレータ層の中で電磁波に、セシウム沃化物の場合には光に変換され、続いてホトダイオードを含んでいる無定形のシリコンの画素に運ばれる。この光学的なプロセスは、良好な像質を達成するため、最適化されていなければならない。その際に、画素マトリックスへのシンチレータ層の結合が本質的に決定的である。なぜならば、悪い結合は最も重要な像質にとって重要なパラメータに悪影響を及ぼすからである。これらのパラメータは周波数領域内でＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ‐Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｋｔｉｏｎ）により定量化される分解能と、ＤＱＥ（Ｄｅｔｅｃｔｉｖｅ  Ｑｕａｎｔｅｎ  Ｅｆｆｉｚｉｅｎｚ）により記述される信号対雑音伝達能とである。これらのパラメータに対して良い値を得るためには、発生される信号、すなわちシンチレータから発生される電磁波を、損失および漏れプロセスによる取るに足るほどの減弱なしに、そして散乱または屈折による位置情報の本質的な偏差なしに画素マトリックスの上にもたらすことが重要である。
【０００３】
信号および位置情報を得るための最良の公知の方法は、シンチレータ層による画素マトリックスまたはその上に構成されたパッシベーション層の直接的な蒸着である。これは、特定の温度条件を遵守しつつ、個別のパネルから成る固体検出器に対して適用可能である。しかし、並び合って配置されている多くの部分検出器から成る大面積の検出器では問題が生ずる。これらの部分検出器の当接縁に常に、シンチレータ層の結晶成長を強く乱し、そして均等な成長を妨げる顕微鏡的な小さい穴が生ずるのである。これらの当接縁を囲む範囲の中では満足な信号伝達、従ってまた像質が達成されない。このような大面積の固体検出器の直接的な蒸着はこれまで不可能であった。
【０００４】
しかしそれにもかかわらず、このような大面積の画素マトリックスの上にシンチレータ層を被着するためには、シンチレータ層を先ず基板、通常は薄いアルミニウム箔の上に蒸着し、続いてシンチレータ層と共に、画素マトリックスに向かうように固体画像検出器の部分検出器の上に接着する。しかしこの接着により光学的な結合特性が著しく損なわれるので、ＭＴＦもＤＱＥも特に高い位置頻度の際に直接的なプロセスの際よりも悪い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、シンチレータ層の光学的な結合特性が改善された、大面積の固体画像検出器の製造を可能にする方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は冒頭に記載されている種類の方法において、本発明によれば、全てのパッシベーション層の上にシンチレータ層から放出される電磁波に対して透過性の層を被着し、その後この透過性の層の上にシンチレータ層を蒸着し、透過性の層として箔を使用し、この箔がパッシベーション層の上に接着剤により接着するまたは粘着力により取付けられ、この箔は、個々のパネルの当接継ぎ目に設けられる全ての隙間を覆うことにより解決される。
【０００７】
本発明による方法では、多くの並び合って配置された部分検出器から成る画素マトリックスのパッシベーション層、例えばシリコン窒化物層の上に、先ず電磁波透過性の層が被覆され、これに伴ない平らな面がパネル縁の当接継ぎ目の範囲内にも作られる。このことは、シンチレータ材料を直接にこの層の上に蒸着し、そして均等なシンチレータ層を部分検出器の当接継ぎ目の範囲内にも成長させることを可能にする。電磁波透過性の層が直接的に画素マトリックスのパッシベーション層の上に被覆されており、しかもシンチレータ層が直接的にこの層の上に被覆されているので、こうして非常に良好な光学的結合が生ずる。
【０００８】
光学的な結合を一層改善するため、本発明によれば、シンチレータ層の屈折率と、パッシベーション層または半導体材料の屈折率との間の中間の屈折率を持つ層が使用される。これにより、シンチレータ層から発生される電磁波の、これに対して電磁波抵抗性の層の中への入射の際の屈折と、この貫通する電磁波のパッシベーション層または半導体材料の中への入射の際に生ずる屈折とを可能な限りわずかに保つことができる。
【０００９】
第１の実施態様によれば、層としてパッシベーション層の上に接着もしくは粘着力により取付けられる箔が使用される。その際に、屈折率が箔の屈折率とパッシベーション層または半導体材料の屈折率との間に位置する接着剤が使用される。特に、箔の屈折率と、パッシベーション層または半導体材料の屈折率との中間の屈折率を持つ接着剤が使用される。接着剤層も特定の厚みを有するので、その屈折率の相応の選択により屈折を考慮に入れて、電磁波案内の別の改善が達成される。最後に、多くの異なる屈折率を有する箔層から成る箔も使用される。
【００１０】
箔の厚みは可能な限りわずかであるべきであり、そして数μｍの範囲内であるべきである。直接的に箔の上に蒸着されるので、すなわち蒸着のために必要な温度に曝されるので、その箔は少なくとも１８０°Ｃまで、特に少なくとも２５０°Ｃまで熱的に安定であらねばならない。それゆえ、少なくとも１８０°Ｃまで、特に少なくとも２５０°Ｃまで安定な箔が使用される。
【００１１】
層を構成するために箔を用いる本発明の代替的な実施例では、層が粘性のある層材料の注型と、これに続く硬化により形成される。部分検出器が上側に鋳込まれ、それによって非常に平らな表面層が得られ、その上に次いでシイチレータ材料が蒸着される。層材料として接着剤が使用され、この場合ここでも層の厚みは数μｍであるべきであろう。使用される層材料は硬化した状態で少なくとも１８０°Ｃまで、特に少なくとも２５０°Ｃまで安定でなければならない。
【００１２】
特に箔を使用する場合には、安定性を得るため、層を被覆するに先立って、並び合って配置されるパネルの継ぎ目を少なくとも部分的に充填材料により満たすのが目的にかなっている。層の注型時、当接継ぎ目はいずれにせよ層材料により満たされるので、これにより十分な安定性が生ずる。
【００１３】
しかし、当接継ぎ目を経て側部で電磁波が半導体材料の中に、従ってまた縁側の画素の中に入射するのを避けるため、充填材料として、シンチレータ層から放出される電磁波に対して透過性でない材料を使用するべきである。ここでもまた充填材料として接着剤が適している。この充填材料、特に接着剤は、箔を使用する場合にも注型層を形成する場合にも、前もって当接継ぎ目の中に導入し、その後に初めて箔を被着し、または層材料を注型する。当接継ぎ目は、その際に可能なかぎり完全に電磁波を透過しない材料により満たされるべきであろう。これにより、シンチレータ層から放出される電磁波が意図に反して入射し、縁範囲内で情報エラーを生ずることが避けられる。
【００１４】
方法とならんで本発明はさらに、複数の並び合って配置されているパネルから成り、パッシベーション層により被覆されている半導体材料、特に無定形のシリコンから成る画素マトリックスと、針状の結晶からなる蒸着されたシンチレータ層とを含み、前記シンチレータ層が、このシンチレータ層の上に入射する電磁波を画素マトリックスにより処理可能な電磁波に変換する固体画像検出器において、全てのパッシベーション層の上に、このパッシベーション層を覆いシンチレータ層から放出される電磁波に対して透過性の層が設けられ、この透過性の層の上にシンチレータ層が被着され、その透過性の層が、前記画素マトリックスの上に接着剤により接着されているまたは粘着力により取付けられている箔であり、この箔は、個々のパネルの当接継ぎ目に設けられる全ての隙間を覆うことを特徴とする固体画像検出器に関する。
【００１５】
しかして、本発明による製造方法に関する実施態様は次の通りである。
・透過性の層は、シンチレータ層の屈折率と、前記パッシベーション層または半導体材料の屈折率との間のほぼ中間の屈折率を持つ（請求項２）。
・箔の屈折率と、パッシベーション層または半導体材料の屈折率との中間の屈折率を持つ接着剤が使用される（請求項３）。箔は、異なる屈折率を持った複数の箔層から成る（請求項４）。箔は、少なくとも数μｍの厚みを有する。箔として、少なくとも１８０°Ｃまで安定な箔が使用される（請求項５）。
・透過性の層は、粘性のある層材料を注型し、続いてこの層材料を硬化させることにより形成される。層材料として接着剤が使用される。透過性の層は、少なくとも数μｍの厚みを有する。層材料として、硬化した状態で少なくとも１８０°Ｃまで安定な層材料が使用される。透過性の層を被着する前に、並び合って配置されているパネルの継ぎ目が、少なくとも部分的に充填材料により満たされる（請求項６）。充填材料として、シンチレータ層から放出される電磁波に対して透過性でない材料が使用される（請求項７）。充填材料として接着剤が使用される（請求項８）。
また、本発明による固体画像検出器に関する実施態様は次の通りである。
・透過性の層の屈折率が、シンチレータ層の屈折率とパッシベーション層および／または場合によっては半導体材料の屈折率との間のほぼ中間の値を有する（請求項１０）。
・接着剤の屈折率が、箔の屈折率と前記パッシベーション層および／または場合によっては半導体材料の屈折率との間の中間の値を有する（請求項１１）。箔が、異なる屈折率を有する複数の箔層から成っている（請求項１２）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の他の利点、特徴および詳細は以下に説明する実施例から、また図面により明らかになる。
【００１７】
図１は多数の個々の画素３から成り、それぞれ画素マトリックスを備えた半導体材料から成る４つの分離した部分検出器、いわゆるパネル２から成る本発明による固体画像検出器１を原理図の形態で示す。パネル２は当接継ぎ目４を形成して並び合って配置されている。当接継ぎ目４は数μｍ幅であり、その幅は主として向かい合うパネルの縁部の品質に関係する。調査の結果、継ぎ目幅は２０〜８０μｍの範囲内、時にはそれ以上となることが判明している。図１中に示されているパネル２は、その下側でガラス保持体の形態の共通の基板上に配置されている。画素３により形成される能動的な像面の上に、例えばシリコン窒化物から成り、詳細には示されていないパッシベーション層５が被着されている。このパッシベーション層の上に再び、後でまた説明するように、シンチレータ層が形成される。図１中にはさらに駆動および読出し電子回路の行ドライバー６および読出しチップ７が示されている。
【００１８】
先に説明したように、図１中に示すパネル配置の上に、シンチレータ層を被着する必要がある。図４は並び合って配置されたパネルの直接的な蒸着の際に、存在する当接継ぎ目から生ずる問題を示す。基板８上の両方のパネルの間に当接継ぎ目４が位置する。図４に示すように、この場合、針状のセシウム沃化物結晶１０から成るシンチレータ層９をパッシベーション層の上に成長する際に、結晶に乱れが生ずる。このことは当接継ぎ目の範囲内の不満足な像質に通ずる。
【００１９】
図２は固体画像検出器１１を通る断面を示す。この固体画像検出器では両方のパネル１３の間の当接継ぎ目１２が、例えば接着剤の形態の充填材料１４により満たされている。充填材料１４は、電磁波がパネル１３の縁範囲の中に側部から入射するのを避けるように、シンチレータ層１５から放出される電磁波に対して不透過性である。パネル１３の画素マトリックス１７を覆うパッシベーション層１６の上に、図示の実施例では、シンチレータ層１５から放出される電磁波に対して透過性の箔１９の形態の層１８が被着されている。箔１９はパッシベーション層１６も、また当接継ぎ目１２も覆い、平らな面を形成し、そしてその上にはシンチレータ層１５が蒸着されている。箔１９の取付は接着剤層２０により行われる。箔１９の屈折率および場合によっては接着剤層２０の屈折率は、シンチレータ層１５から画素マトリックス１７への電磁波の案内を最適化するために、シンチレータ層１５ならびにパッシベーション層１６および場合によってはパネル１３の半導体材料に相応して選ばれている。接着剤層２０による箔１９の取付に対して代替的に、箔を粘着により取付けることも可能である。
【００２０】
図３は本発明の別の実施例を示す。固体画像検出器のそこに示されている断面図では層２２はパネル２３の上に粘性のある層材料を注型し、続いて好ましくは接着剤が使用されるこの層材料を硬化させることにより形成されている。層２２はパネル２３のパッシベーション層２４を均等に覆い、さらにそれはここでも不透明の充填材料により満たされる当接継ぎ目２６を満たす。ここでも平らな表面が生じ、その上にシンチレータ層２７が蒸着される。
【００２１】
層１８および２２の厚みは数μｍである。それらはシンチレータ層から放出される電磁波に対して抵抗性であり、かつ蒸着過程での温度に対して安定である。図２中に示されている箔は、さらに多くの重なり合って配置された箔層から成っていてよく、その際に各々の層は、光学的結合の改善を達成するため、異なる屈折率を有し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  多くの個々のパネルから成る固体画像検出器の原理図。
【図２】  箔の形態の層を有する固体画像検出器を通る原理図の形態の断面図。
【図３】  注ぎ込みにより発生された層を有する図２に相応する図。
【図４】  本発明による層の組み込みなしにシンチレータ層の直接的な蒸着から生ずる構成を示すための固体画像検出器を通る断面図。
【符号の説明】
１    固体画像検出器
２    画素
３    画素
４    当接継ぎ目
５    パッシベーション層
６    行ドライバー
７    読出しチップ
８    基板
９    シンチレータ層
１０  セシウム沃化物結晶
１１  固体画像検出器
１２  当接継ぎ目
１３  パネル
１４  充填材料
１５  シンチレータ
１６  パッシベーション層
１７  画素マトリックス
１８  層
１９  箔
２０  接着剤層
２１  固体画像検出器
２２  層
２３  パネル
２４  パッシベーション層
２５  充填材料
２６  当接継ぎ目
２７  シンチレータ層
【図１】
0004812155.tif 000002
【図２】
0004812155.tif 000003
【図３】
0004812155.tif 000004
【図４】
0004812155.tif 000005