(57)【要約】【課題】市場が新たに開拓され、拡大するような転換期となる低価格化を達成するための放射線検出装置の製造方法を提案し、バラエティーに富む放射線検出装置を低価格で実現する。【解決手段】放射線検出装置の製造方法は、液晶表示装置のＴＦＴアレイ製造工程と同一の製造工程Ｓｔ１１〜Ｓｔ１５を用いて保護膜形成前のＴＦＴアレイ基板を製造し、所定のサイズに切断後、そのＴＦＴアレイ基板上に、センサ製造工程Ｓｔ２１〜Ｓｔ２４を用いてセンサ部を積層し、放射線検出装置を製造する。このように安価なＴＦＴアレイ基板を作成する液晶表示装置の製造工程Ｓｔ１１〜Ｓｔ１５と、センサ製造工程Ｓｔ２１〜Ｓｔ２４とを組み合わせて、低価格な放射線検出装置を実現する。液晶表示装置で使用されるＴＦＴアレイをそのまま流用することで、より一層の低価格化を可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１の製造装置を用いて、複数のスイッチング素子を形成する工程と、
前記複数のスイッチング素子上に、前記第１の製造装置とは異なる第２の製造装置を用いて、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を形成する工程と、を有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の製造装置は、前記複数のスイッチング素子として液晶表示装置に用いられるスイッチング素子アレイを形成するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の製造装置は、前記複数の光電変換素子として第１の導電型および第２の導電型の不純物半導体層を形成可能なものであることを特徴とする請求項１又は２記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項４】
前記複数の光電変換素子上に、入射する放射線を前記光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を配置する工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項５】
基板上に、第１の製造装置を用いて複数のスイッチング素子を形成する工程と、
前記複数のスイッチング素子上に、前記第１の製造装置とは異なる第２の製造装置を用いて、放射線を電気信号に変換する複数の変換素子を形成する工程と、を有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
【請求項６】
基板上に、第１の製造装置を用いて、複数のスイッチング素子を形成する工程と、
前記複数のスイッチング素子上に、前記第１の製造装置とは異なる第２の製造装置を用いて、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を形成する工程と、を有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の製造装置は、前記複数の光電変換素子として液晶表示装置に用いられるスイッチング素子アレイを形成するものであることを特徴とする請求項６記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２の製造装置は、前記複数の変換素子として第１の導電型および第２の導電型の不純物半導体層が形成可能なものであることを特徴とする請求項６又は７記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置の製造方法および光電変換装置の製造方法に係り、とくにＸ線、γ線などの放射線を検出するデジタル放射線検出装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル放射線検出装置は、所謂、産業用であり、民生用とは様相が大きく異なる。つまり、同一品を大量生産し低価格化し、普及させると言った数量のビジネスモデルとは異なり、むしろ、少量多品種製品であると言える。特に、医療用途においては放射被爆低減、即ち特性向上の要望が強く、更に撮影部位により様々なパネルサイズ及び画素サイズの製品が期待されている。
【０００３】
このような事情を背景にして、特許文献１ではＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）型センサパネルが提案され、低価格な放射線検出装置が実現されている。この装置では、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）素子とセンサ素子の層構成が同様なＭＩＳ構造であることから、製造工程における簡略化が図られている。特に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を共有可能にしたことで、低価格化を実現している。
【特許文献１】米国特許第６０７５２５６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来例の放射線検出装置は、製造工程を簡略化して低価格を実現しているものの、放射線検出装置専用の製造工程を用いて生産する際の数量的な制約から、より一層の低価格化には限度がある。即ち、放射線検出装置は、医療用途のものに代表されるように、本来、少量多品種である。そのため、放射線検出装置を専用の製造工程で作成する場合には、顕著な低価格化は望めない。
【０００５】
本発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもので、市場が新たに開拓され、拡大するような転換期となる低価格化を達成するための放射線検出装置の製造方法を提案し、バラエティーに富む放射線検出装置を低価格で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る放射線検出装置の製造方法は、基板上に、第１の製造装置を用いて、複数のスイッチング素子を形成する工程と、前記複数のスイッチング素子上に、前記第１の製造装置とは異なる第２の製造装置を用いて、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明において、前記第１の製造装置は、前記複数のスイッチング素子として液晶表示装置に用いられるスイッチング素子アレイを形成するものであってもよい。前記第２の製造装置は、前記複数の光電変換素子として第１の導電型および第２の導電型の不純物半導体層が形成可能なものであってもよい。
【０００８】
本発明に係る放射線検出装置の製造方法は、前記複数の光電変換素子上に、入射する放射線を前記光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を配置する工程をさらに有することを特徴とする。ここで波長変換体は、入射するＸ線、γ線などの放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換するものである。
【０００９】
本発明に係る放射線検出装置の製造方法は、基板上に、第１の製造装置を用いて複数のスイッチング素子を形成する工程と、前記複数のスイッチング素子上に、前記第１の製造装置とは異なる第２の製造装置を用いて、放射線を電気信号に変換する複数の変換素子を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る光電変換装置の製造方法は、基板上に、第１の製造装置を用いて、複数のスイッチング素子を形成する工程と、前記複数のスイッチング素子上に、前記第１の製造装置とは異なる第２の製造装置を用いて、光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放射線検出装置の製造に際し、ＴＦＴなどの複数のスイッチング素子と、その上に配置される複数の光電変換素子または放射線を電気信号に変換する複数の変換素子とをそれぞれ分割して、互いに異なる第１の製造装置と第２の製造装置を用いて生産している。これにより、市場が新たに開拓され、拡大するような転換期となる低価格化を達成するための放射線検出装置の製造方法を提案することができ、バラエティーに富む放射線検出装置を低価格で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る放射線検出装置の製造方法および光電変換装置の製造方法を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本実施例に係る放射線検出装置の製造方法を用いた工程を示すフロー図である。本実施例の放射線検出装置は、液晶表示装置の製造工程（ＴＦＴアレイ基板工程）で得られたＴＦＴアレイ基板をそのまま流用して作製されるものである。
【００１４】
同図に示すように、液晶表示装置の製造工程は、ＴＦＴアレイ基板を形成するＴＦＴアレイ基板（製造）工程と、得られたＴＦＴアレイ基板と、その対向基板として作成されたカラーフィルタ（ＣＦ）基板とを用いて個別セル（パネル）まで作成するセル（製造）工程とを有する。両工程を経て、その後の実装工程によりパネルに電気部品、光学部品などが実装されて最終的に液晶表示装置が製造される。
【００１５】
具体的には、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板工程では、ガラス基板（絶縁基板）上にＴＦＴのゲート電極を形成する（Ｓｔ１１）。次いで、その上にＴＦＴのゲート絶縁膜、ＴＦＴのチャネル層を構成するａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）等の半導体層、そのチャネル層を保護するチャネル保護膜として、ＳｉＮ／Ｓｉ／ＳｉＮの島状部分を形成し（Ｓｔ１２）、その上にＴＦＴのＳＤ（ソース／ドレイン）電極を形成する（Ｓｔ１３）。次いで、その上に、保護膜を形成し（Ｓｔ１４）、その上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極を形成し（Ｓｔ１５）、さらにその上に配向膜を形成する（Ｓｔ１６）。これにより、ＴＦＴアレイ基板を得る。
【００１６】
次のセル工程では、得られたＴＦＴアレイ基板の対向側に、図示しないＣＦ基板製造工程で作成されたＣＦ基板を互いに貼り合せ（Ｓｔ１７）、所定サイズの１パネル（セル）毎に切断する（Ｓｔ１８）。次いで、切断されたセルのＴＦＴアレイ基板およびＣＦ基板間のセルギャップに液晶を注入して封止する（Ｓｔ１９、Ｓｔ２０）。
【００１７】
本実施例では、液晶表示装置の製造工程で用いるＴＦＴアレイ基板工程において、ＴＦＴアレイ基板の作成途中、即ち、配向膜作成前の段階で、生産工程を分岐し、放射線検出装置の製造工程で用いるセンサ（製造）工程に移行し、配向膜作成前のＴＦＴアレイ基板上にセンサ部を形成する。
【００１８】
すなわち、センサ工程では、配向膜作成前のＴＦＴアレイを流用して、そのＴＦＴアレイ上に光電変換素子としてＭＩＳ型センサ（センサ部）を構成するセンサ絶縁膜、ａ−Ｓｉ等の半導体層、ｎ＋半導体層として、ＳｉＮ／Ｓｉ／ｎ＋を形成する（Ｓｔ２１）。次いで、その上にバイアス線を形成し（Ｓｔ２２）、その上に上電極を形成し（Ｓｔ２３）、さらにその上に保護膜を形成する（Ｓｔ２４）。これにより、配向膜作成前のＴＦＴアレイ基板上にセンサ部を積層してセンサパネルを形成する。
【００１９】
その後、形成されたセンサパネルは、電気実装、蛍光体（シンチレータ）実装、筐体組み等の各工程を経て、放射線検出装置となる。蛍光体実装工程は、センサパネル上にシンチレータ（蛍光体）を積層させたカーボンやフィルムに貼り合わせる方式でも、センサパネル上に直接シンチレータを堆積させる方式でも、いずれでも適用可能である。
【００２０】
図２は、上記配向膜作成前のＴＦＴアレイ基板１０における１画素の模式的断面図である。図中、１１はガラス基板などの絶縁性基板、１２はゲート電極、１３はゲート絶縁膜、１４はａ−Ｓｉなどからなる第１の半導体層、１５はエッチストッパ層として機能する絶縁層、１６はオーミックコンタクト層として機能する第１の不純物半導体層、１７はソース／ドレイン電極、１８は保護膜、１９は画素電極である。本来であれば、このＴＦＴアレイ上に配向膜を形成することになるが、本実施例では、配向膜を形成せずに、この後、センサ工程Ｓｔ２１〜２４に移行して、図２に示す配向膜形成前のＴＦＴアレイ基板１０上にセンサ部を形成して放射線検出装置を作成する。
【００２１】
図３は、図２に示すＴＦＴアレイ基板１０上にセンサ部３０を積層したセンサパネルの１画素の模式的断面図である。図中、３１はセンサ絶縁膜、３２はａ−Ｓｉなどからなる第２の半導体層、３３はキャリアブロッキング機能を有する第２の不純物半導体層、３４はセンサ上電極、３５はセンサバイアス配線、３６は保護膜である。ＴＦＴアレイ基板１０上にセンサ部３０を積層した構造である。
【００２２】
本実施例の放射線検出装置では、そのセンサ部３０上に波長変換体としてのシンチレータ（非図示）が配置される。この構成において、Ｘ線等の放射線は、シンチレータ（非図示）により光電変換素子で検出可能な波長の光に変換され、その光がセンサ部３０に入射する。入射光は、センサ部３０にて光電変換及び蓄積され、その信号がＴＦＴの転送動作により読み出し回路（非図示）に読み出される。
【００２３】
従って、本実施例では、ＴＦＴアレイ基板１０上に層間絶縁膜を介してセンサ部３０を形成した放射線検出装置において、ＴＦＴアレイ基板１０とセンサ部３０とを分割して生産している。すなわち、本実施例では、液晶表示装置の製造工程を用いてＴＦＴアレイ基板１０を得ると共に、得られたＴＦＴアレイ基板１０上に、放射線検出装置のセンサ製造工程を用いてセンサ部３０を形成している。
【００２４】
一般に、液晶表示装置の製造工程では大量生産が行なわれている。このため、液晶表示装置の製造工程を用いると、ＴＦＴアレイ基板を安価に作成できる利点がある。更に、液晶表示装置で使用されるＴＦＴアレイ基板をそのまま流用することで、一層低価格化が可能となる。また、液晶表示装置で製造されているパネルサイズ、画素サイズは多種にわたっており、放射線検出装置に要求される範囲を網羅している。安価な液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板を流用することは利点が大きい。
【００２５】
以上のように、本実施例によれば、安価なＴＦＴアレイ基板を作成できる液晶表示装置の製造工程と、センサ工程とを組み合わせて、低価格な放射線検出装置を実現することが可能になる。
【００２６】
なお、本実施例では、液晶表示装置の製造装置を用いて作成されるＴＦＴアレイとして、エッチストッパー型のものを例にしているが、ギャップエッチング型のものを用いてもよい。或いは、アモルファスシリコンＴＦＴの代わりにポリシリコンＴＦＴを用いて最適なＴＦＴアレイを選定することも可能である。また、本実施例では、アモルファスシリコンＴＦＴとして、逆スタガ型（ボトムゲート型）のものを用いているが、スタガ型（トップゲート型）のものを用いてもよい。
【００２７】
また、ＴＦＴアレイ上に形成される光電変換素子から成る間接変換型のセンサとして、ＭＩＳ型センサを用いているが、これと同様にＰＩＮ型センサを用いてもよい。或いは、放射線を直接電気信号に変換するアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）材料等から構成される直接型センサなどの変換素子を用いることも可能である。直接型センサを用いる場合は、シンチレータを配置する必要はない。このように、本実施例の製造方法を用いると、使用するＴＦＴアレイ及びセンサを適宜選択でき、状況に応じて請託が可能になることも大きな利点である。
【００２８】
図６は、本実施例による放射線検出装置の製造方法を用いる場合のビジネスモデルの概要を説明するものである。
【００２９】
図６において、Ａ工場４１は、ＴＦＴアレイを製造するＴＦＴアレイ基板工程を行なう工場である。また、Ｂ工場４２は、Ａ工場４１で製造されたＴＦＴアレイ基板上にセンサ部を形成するセンサ工程を行なう工場である。また、Ｃ工場４３は、Ｂ工場４２で形成されたセンサパネル上に電気部品、光学部品を実装する実装工程を行なう工場である。さらに、Ｄ工場４４は、各工場４１〜４３を通じて放射線検出装置の製造及び管理を行ない、筐体組み等の組み立て工程を行なう工場である。図６の例では、Ａ工場４１とＢ工場４２、或いは、Ｂ工場４２とＣ工場４３は同一会社であっても、別会社であっても良い。また、Ａ工場４１、Ｂ工場４２、Ｃ工場４３が同一会社内のラインと考えても差し支えない。本実施例では、Ａ工場４１は、液晶表示装置などを製造するための大量生産ラインを保有している。
【実施例２】
【００３０】
本発明の第２の実施例では、様々なサイズのＴＦＴアレイ基板を用いた放射線検出装置の製造方法について述べる。なお、ＴＦＴアレイ基板としてサイズが異なるものを用いる点以外については、前述の第１の実施例と同様のため、その説明を省略する。
【００３１】
図４及び図５は、ＴＦＴアレイ基板とセンサ基板の関係を示す。図中、１０１、１１０は前述のＴＦＴアレイ基板工程で形成されたサイズの異なるＴＦＴアレイ基板のマザーガラス（切断前）、１０２はマザーガラス１０１、１１０から切断された後のセンサ基板として用いるガラス基板（切断後）、１０３、１０４はＴＦＴ或いはセンサパネルサイズである。
【００３２】
図４の例では、ＴＦＴアレイ基板工程で形成されたマザーガラス１０１を２等分に切断して、次のセンサ工程で流品できるサイズのガラス基板１０２に加工している。同様に、図５の例では、ＴＦＴアレイ基板工程で形成されたマザーガラス１１０を４等分に切断して、次のセンサ工程で流品可能なガラス基板１０２に加工している。ここで用いるＴＦＴアレイ基板のマザーガラス１０１、１１０は、第１の実施例と同様にＴＦＴアレイ基板工程で形成された配向膜塗布前のＴＦＴアレイ基板である。
【００３３】
本実施例によれば、センサ工程で使用できるガラス基板のガラスサイズを固定することで、設備投資も少なく、低価格で生産可能となる。特に、ＴＦＴアレイは汎用性が高いので大型基板を使用し、センサ工程は小型基板を使用することで、更に投資を抑えて低価格化が可能となる。この場合、例えばＴＦＴアレイ基板工程はタクト６０秒、センサ工程はそれ以上である。
【００３４】
なお、液晶表示装置で使用されるＴＦＴアレイは、低価格化のための大型基板サイズ化と、小型基板サイズでの高機能化が並行しており、様々な種類のＴＦＴ、或いは、パネルサイズ、画素サイズなどを選択するためにも、ＴＦＴアレイ基板工程とセンサ工程を分離した生産方法が望ましい。
【００３５】
なお、上述した各実施例では、放射線検出装置の製造方法を説明しているが、本発明は必ずしもこれに限らず、光電変換装置の製造方法に適用可能である。例えば、ＴＦＴなどのスイッチング素子と、センサ素子としての光電変換素子とから構成されている完全積層型の光電変換装置の製造方法に用いることができる。この場合には、液晶表示装置の製造装置を用いてＴＦＴアレイ基板を製造し、そのＴＦＴアレイ基板を流用して、そのＴＦＴアレイ上に、光電変換装置の製造装置を用いてセンサ部を積層することで、光電変換装置を製造してもよい。この場合、ＴＦＴアレイ基板は、所定サイズに切断された後、センサ製造工程でセンサ部を積層し光電変換装置を製造してもよい。さらに、ＴＦＴアレイ基板の製造は、液晶表示装置のＴＦＴアレイ製造工程と同一製造工程を使用してもよい。
【００３６】
また、上述した各実施例では、スイッチング素子アレイの例としてＴＦＴアレイを用いた場合を説明しているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、スイッチング素子アレイとして、ダイオードを用いたものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明は、完全積層型の光電変換装置及び放射線検出装置の製造方法の用途に適用できる。放射線検出装置の製造方法に用いる場合、医療画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用されるデジタル放射線検出装置の製造方法の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施例に係る放射線検出装置の製造方法を説明するフロー図である。
【図２】図１に示すＴＦＴアレイ基板工程で作成された配向膜形成前のＴＦＴアレイ基板における１画素の模式的断面図である。
【図３】図２に示すＴＦＴアレイ基板にセンサ部を積層したセンサパネルの１画素の模式的断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る放射線検出装置の製造方法を説明する図で、ＴＦＴアレイ基板のマザーガラスを２等分に切断して用いる場合のＴＦＴアレイ基板とセンサ基板の関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る放射線検出装置の製造方法を説明する図で、ＴＦＴアレイ基板のマザーガラスを４等分に切断して用いる場合の場合のＴＦＴアレイ基板とセンサ基板の関係を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る放射線検出装置の製造方法を用いた場合のビジネスモデルを説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１  ガラス基板
１２  ゲート電極
１３  ゲート絶縁膜
１４  ａ−Ｓｉ半導体層
１５  ギャップストッパー層
１６  オーミックコンタクト層
１７  ソース／ドレイン電極
１８  保護膜
１９  画素電極
３１  センサ絶縁膜
３２  ａ−Ｓｉ半導体層
３３  キャリアブロッキング層
３４  センサ上電極
３５  センサバイアス配線
３６  保護膜
１０１、１１０  マザーガラス（切断前）
１０２  ガラス基板（切断後）
１０３、１０４  ＴＦＴ或いはセンサパネルサイズ
【図１】
2007149750.tif 000003
【図２】
2007149750.tif 000004
【図３】
2007149750.tif 000005
【図４】
2007149750.tif 000006
【図５】
2007149750.tif 000007
【図６】
2007149750.tif 000008