(57)【要約】【課題】シンチレータ層32を確実に保護できるＸ線検出器１を提供する。【解決手段】光電変換基板２の光電変換素子を設けた表面に第１の保護層31を形成したうえでシンチレータ層32を形成し、シンチレータ層32との接触による光電変換素子の劣化を防止する。シンチレータ層32の表面を覆う第２の保護層33を形成する。第１の保護層31の周辺部31aと第２の保護層33の周辺部33aとに密着させ、第１の保護層31と第２の保護層33との間にシンチレータ層32を密閉し、大気中の水分によるシンチレータ層32の劣化を防止する。第１の保護層31と第２の保護層33とを同じ物質で形成し、第１の保護層31と第２の保護層33との接合面の界面における結合強度の劣化や熱膨張係数差による応力を低減し、シンチレータ層32の密閉状態を維持する。【選択図】図１
2007192807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換基板の光電変換素子が設けられた表面に第１の保護層を形成し、
この第１の保護層の表面にシンチレータ層を形成し、
このシンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部を前記第１の保護層の周辺部に密着させて前記第１の保護層との間に前記シンチレータ層を密閉するように前記第１の保護層と同じ物質の第２の保護層を形成する
ことを特徴とするＸ線検出器の製造方法。
【請求項２】
第１の保護層および第２の保護層の物質は、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物とする
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検出器の製造方法。
【請求項３】
第１の保護層および第２の保護層の物質は、炭素結晶を主成分とする無機物とする
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検出器の製造方法。
【請求項４】
表面に光電変換素子が設けられた光電変換基板と、
この光電変換基板の表面に形成された第１の保護層と、
この第１の保護層の表面に形成されたシンチレータ層と、
前記第１の保護層と同じ物質で形成され、前記シンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部が前記第１の保護層の周辺部に密着して前記第１の保護層との間に前記シンチレータ層を密閉する第２の保護層と
を具備していることを特徴とするＸ線検出器。
【請求項５】
第１の保護層および第２の保護層の物質は、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物である
ことを特徴とする請求項４記載のＸ線検出器。
【請求項６】
第１の保護層および第２の保護層の物質は、炭素結晶を主成分とする無機物である
ことを特徴とする請求項４記載のＸ線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を検出するＸ線検出器の製造方法およびＸ線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代のＸ線診断用画像検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面形のＸ線検出器が注目を集めている。このＸ線検出器では、Ｘ線を照射することにより、Ｘ線撮影像またはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。このＸ線検出器は、固体検出器であることから、画質性能や安定性の面においても極めて期待が大きく、多くの研究開発が進められている。
【０００３】
実用化の最初の用途として、比較的大きな線量で静止画像を収集する胸部あるいは一般撮影用に開発され、近年商品化されている。より高性能で、透視線量下において毎秒３０フレーム以上のリアルタイム動画を実現させる必要のある循環器、消化器分野への応用に対しても近い将来に商品化が予想される。この動画用途に対しては、Ｓ／Ｎ比の改善や微小信号のリアルタイム処理技術などが重要な開発項目となっている。
【０００４】
ところで、Ｘ線検出器は、直接方式と間接方式との二方式に大別される。直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅなどの光導電膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用キャパシタに導く方式であり、Ｘ線により発生した光導電電荷を高電界により直接的に電荷蓄積用キャパシタに導くため、略アクティブマトリクスの画素電極のピッチで規定される解像度特性が得られる。一方、間接方式は、シンチレータ層によりＸ線を一旦可視光に変換し、可視光をａ−ＳｉフォトダイオードやＣＣＤなどの光電変換素子により信号電荷に変換して電荷蓄積用キャパシタに導く方式であるため、シンチレータ層からの可視光がフォトダイオードやＣＣＤに到達するまでの光学的な拡散および散乱により解像度特性の劣化が生じる。
【０００５】
通常、間接方式のＸ線検出器においては、構造上、シンチレータ層の特性が重要となり、入射したＸ線に対する出力信号強度を向上させるため、例えば、シンチレータ層には、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）などの酸化物系化合物などから構成される高輝度蛍光物質が用いられていることが多い。さらに、一般的に、高密度なシンチレータ層は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの気相成長法により、複数の光電変換素子が形成された回路基板上に一様に形成されていることが多い。
【０００６】
しかし、シンチレータ層は、高輝度蛍光物質であるＣｓＩなどのハロゲン化合物を用いた場合、沃素などのハロゲン元素の反応性が高いため、シンチレータ層と接触する光電変換素子中の陽性元素などと反応して腐食が発生すること、および大気中の水分と反応してシンチレータ層が潮解することから、Ｘ線検出器の諸特性および信頼性の劣化や、生産性の低下および生産コスト増加が発生する。
【０００７】
そこで、間接方式のＸ線検出器においては、均一なシンチレータ層を形成することを目的としているが、回路基板の光電変換素子が配列された表面にポリイミドの透明層を形成し、この透明層上にシンチレータ層を形成することにより、シンチレータ層による腐食も防止している。さらに、シンチレータ層を覆って密封するポリパラキシリレンの保護層を形成し、大気中の水分によるシンチレータ層の潮解に対して保護している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−４８８７２号公報（第３頁、図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、シンチレータ層を覆う保護層の周辺部は物質の異なる回路基板などに接合されるため、保護層と異なる物質の部材との界面における接合強度が劣化しやすいとともに、保護層と異なる物質の部材との熱膨張係数差によって応力が生じるなどに起因して保護層が剥離し、シンチレータ層の密閉性が損なわれる問題がある。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、シンチレータ層を確実に保護できるＸ線検出器の製造方法およびＸ線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＸ線検出器の製造方法は、光電変換基板の光電変換素子が設けられた表面に第１の保護層を形成し、この第１の保護層の表面にシンチレータ層を形成し、このシンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部を前記第１の保護層の周辺部に密着させて前記第１の保護層との間に前記シンチレータ層を密閉するように前記第１の保護層と同じ物質の第２の保護層を形成するものである。
【００１１】
本発明のＸ線検出器は、表面に光電変換素子が設けられた光電変換基板と、この光電変換基板の表面に形成された第１の保護層と、この第１の保護層の表面に形成されたシンチレータ層と、前記第１の保護層と同じ物質で形成され、前記シンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部が前記第１の保護層の周辺部に密着して前記第１の保護層との間に前記シンチレータ層を密閉する第２の保護層とを具備しているものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光電変換基板の複数の光電変換素子が配列された表面に第１の保護層を形成したうえでこの第１の保護層の表面にシンチレータ層を形成することにより、シンチレータ層との接触による光電変換素子の腐食を防止でき、さらに、シンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部を第１の保護層の周辺部に密着させて第１の保護層との間にシンチレータ層を密閉する第２の保護層を形成することにより、大気中の水分によるシンチレータ層の潮解を防止でき、しかも、第１の保護層と第２の保護層とが同じ物質であり、第１の保護層と第２の保護層との接合面の界面における結合強度の劣化や熱膨張係数差による応力を低減でき、シンチレータ層の密閉状態を確実に維持でき、シンチレータ層を確実に保護できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１ないし図４に第１の実施の形態を示す。
【００１５】
図１ないし図３において、１はＸ線検出器で、このＸ線検出器１は、間接方式のＸ線平面画像検出器である。このＸ線検出器１は、可視光を電気信号に変換するアクティブマトリクス光電変換基板である光電変換基板２を備えている。
【００１６】
光電変換基板２は、矩形平板状の透光性を有するガラスなどにて形成された絶縁基板としての支持基板３を備えている。この支持基板３の表面には、二次元的でマトリクス状に複数の画素４が配列され、各画素４毎に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)５、電荷蓄積用キャパシタ６、画素電極７、およびフォトダイオードなどの光電変換素子８が形成されている。
【００１７】
図３に示すように、支持基板３上には、この支持基板３の行方向に沿った複数の制御ラインとしての制御電極11が配線されている。これら複数の制御電極11は、支持基板３上の各画素４間に位置し、この支持基板３の列方向に離間されて設けられている。これら制御電極11には、薄膜トランジスタ５のゲート電極12が電気的に接続されている。
【００１８】
支持基板３上には、この支持基板３の列方向に沿った複数の読出電極13が配線されている。これら複数の読出電極13は、支持基板３上の各画素４間に位置し、この支持基板３の行方向に離間されて設けられている。そして、これら複数の読出電極13には、薄膜トランジスタ５のソース電極14が電気的に接続されている。また、この薄膜トランジスタ５のドレイン電極15は、電荷蓄積用キャパシタ６および画素電極７にそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
図２に示すように、薄膜トランジスタ５のゲート電極12は、支持基板３上に島状に形成されている。このゲート電極12を含む支持基板３上には、絶縁膜21が積層されて形成されている。この絶縁膜21は、各ゲート電極12を覆っている。また、この絶縁膜21上には、島状の複数の半絶縁膜22が積層されて形成されている。これら半絶縁膜22は、半導体にて構成されており、薄膜トランジスタ５のチャネル領域として機能する。そして、これら各半絶縁膜22は、各ゲート電極12に対向して配設されており、これら各ゲート電極12を覆っている。すなわち、これら各半絶縁膜22は、各ゲート電極12上に絶縁膜21を介して設けられている。
【００２０】
半絶縁膜22を含む絶縁膜21上には、島状のソース電極14およびドレイン電極15がそれぞれ形成されている。これらソース電極14およびドレイン電極15は、互いに絶縁され電気的に接続されていない。また、これらソース電極14およびドレイン電極15は、ゲート電極12上の両側に設けられており、これらソース電極14およびドレイン電極15の一端部が半絶縁膜22上に積層されている。
【００２１】
各薄膜トランジスタ５のゲート電極12は、図３に示すように、同じ行に位置する他の薄膜トランジスタ５のゲート電極12とともに共通の制御電極11に電気的に接続されている。さらに、これら各薄膜トランジスタ５のソース電極14は、同じ列に位置する他の薄膜トランジスタ５のソース電極14とともに共通の読出電極13に電気的に接続されている。
【００２２】
電荷蓄積用キャパシタ６は、支持基板３上に形成された島状の下部電極23を備えている。この下部電極23を含む支持基板３上には絶縁膜21が積層されて形成されている。この絶縁膜21は、各薄膜トランジスタ５のゲート電極12上から各下部電極23上まで延長している。さらに、この絶縁膜21上には、島状の上部電極24が積層されて形成されている。この上部電極24は、下部電極23に対向して配設されており、これら各下部電極23を覆っている。すなわち、これら各上部電極24は、各下部電極23上に絶縁膜21を介して設けられている。そして、この上部電極24を含む絶縁膜21上にはドレイン電極15が積層されて形成されている。このドレイン電極15は、他端部が上部電極24上に積層されて、この上部電極24に電気的に接続されている。
【００２３】
各薄膜トランジスタ５の半絶縁膜22、ソース電極14およびドレイン電極15と、各電荷蓄積用キャパシタ６の上部電極24とのそれぞれを含む絶縁膜21上には、絶縁層25が積層されて形成されている。この絶縁層25は、酸化珪素(ＳｉＯ２)などにて形成されており、各画素電極７を取り囲むように形成されている。
【００２４】
この絶縁層25の一部には、薄膜トランジスタ５のドレイン電極15に連通したコンタクトホールとしてのスルーホール26が開口形成されている。このスルーホール26を含む絶縁層25上には、島状の画素電極７が積層されて形成されている。この画素電極７は、スルーホール26にて薄膜トランジスタ５のドレイン電極15に電気的に接続されている。
【００２５】
各画素電極７上には、可視光を電気信号に変換するフォトダイオードなどの光電変換素子８が積層されて形成されている。
【００２６】
図１に示すように、光電変換基板２の表面周辺部には、制御電極11や読出電極13が接続されたＴＡＢパッドやポンディングパッドなどの電気接続部27が形成されている。
【００２７】
また、図１および図２に示すように、光電変換基板２の光電変換素子８が形成された表面に第１の保護層31が積層されて形成され、この第１の保護層31の表面にＸ線を可視光に変換するシンチレータ層32が形成され、このシンチレータ層32の表面を含む外表面全体を覆って第２の保護層33が積層されて形成されている。第２の保護層33の周辺部33aは第１の保護層31の周辺部31aに密着され、これら第１の保護層31と第２の保護層33との間にシンチレータ層32を完全に密閉している。
【００２８】
第１の保護層31および第２の保護層33は、絶縁性、水蒸気遮断性、およびシンチレータ層32の発光に対する透過性を有する物質であって、例えば、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物や、炭素結晶を主成分とする無機物などの同じ物質が用いられている。そして、第１の保護層31および第２の保護層33は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの気相成長法により形成されており、特に、形状一致性の高い被膜形成が可能なＣＶＤ法が好ましい。
【００２９】
シンチレータ層32は、蒸着法、エレクトロビーム法あるいはスパッタ法などの方法で、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）などの酸化物系化合物などの蛍光体を堆積させて成膜された柱状結晶構造に形成されている。
【００３０】
また、シンチレータ層32上にはシンチレータ層32で変換された可視光の利用効率を高めるための反射層41が積層されて形成され、この反射層41上には絶縁層42が積層されて形成され、この絶縁層42上には画素４間を遮蔽する格子状のＸ線グリッド43が形成されている。
【００３１】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００３２】
まず、Ｘ線検出器１のシンチレータ層32へと入射したＸ線51はこのシンチレータ層32にて可視光52に変換される。
【００３３】
この可視光52は光電変換基板２の光電変換素子８に到達して電気信号に変換される。光電変換素子８で変換された電気信号は画素電極７に流れ、画素電極７に接続された薄膜トランジスタ５のゲート電極12が駆動状態となるまで、画素電極７に接続された電荷蓄積用キャパシタ６へと移動して保持されて蓄積される。
【００３４】
このとき、制御電極11の１つを駆動状態にすると、この駆動状態となった制御電極11に接続された１行の薄膜トランジスタ５が駆動状態となる。
【００３５】
そして、この駆動状態となったそれぞれの薄膜トランジスタ５に接続された電荷蓄積用キャパシタ６に蓄積された電気信号が読出電極13へと出力される。
【００３６】
この結果、Ｘ線画像の特定の行の画素４に対応する信号が出力されるため、制御電極11の駆動制御によって、全てのＸ線画像の画素４に対応する信号を出力でき、この出力信号をデジタル画像信号に変換する。
【００３７】
次に、Ｘ線検出器１の製造方法について図４を参照して説明する。
【００３８】
図４(a)に示すように、表面に複数の光電変換素子８を備えた光電変換基板２を形成する。
【００３９】
図４(b)に示すように、光電変換基板２の表面全体に、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの気相成長法で、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物や炭素結晶を主成分とする無機物などの物質の第１の保護層31を形成する。
【００４０】
図４(c)に示すように、第１の保護層31の表面の内側所定領域に、蒸着法、エレクトロビーム法あるいはスパッタ法などの方法で、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）などの酸化物系化合物などの蛍光体を堆積させて成膜する柱状結晶構造のシンチレータ層32を形成する。
【００４１】
図４(d)に示すように、シンチレータ層32および光電変換基板２を含めて表面全体を覆うとともに、第１の保護層31と同様の方法でかつ同じ物質の第２の保護層33を形成する。これにより、第２の保護層33の周辺部33aが第１の保護層31の周辺部31aに密着し、これら第１の保護層31と第２の保護層33との間にシンチレータ層32を完全に密閉する。
【００４２】
図４(e)(f)(g)に示すように、第２の保護層33の表面に、シンチレータ層32の領域に対応して、反射層41、絶縁層42、Ｘ線グリッド43を順に形成する。
【００４３】
図４(h)に示すように、光電変換基板２の電極接続部27を覆っている第１の保護層31と第２の保護層33を除去することにより、Ｘ線検出器１を製造できる。
【００４４】
このように構成されたＸ線検出器１では、光電変換基板２の複数の光電変換素子８が配列された表面に第１の保護層31を形成したうえでこの第１の保護層31の表面にシンチレータ層32を形成することにより、シンチレータ層32に高輝度蛍光物質であるＣｓＩなどのハロゲン化合物を用いた場合でも、シンチレータ層32との接触による光電変換素子８の腐食を防止できる。
【００４５】
さらに、シンチレータ層32の表面を覆うとともに周辺部33aを第１の保護層31の周辺部31aに密着させて第１の保護層31との間にシンチレータ層32を密閉する第２の保護層33を形成することにより、大気中の水分によるシンチレータ層32の潮解を防止でき、シンチレータ層32の特性劣化の防止と信頼性の向上ができる。
【００４６】
しかも、第１の保護層31と第２の保護層33とが同じ物質で構成されているため、それら物質が異なる場合に対して、第１の保護層31と第２の保護層33との接合面の界面における結合強度の劣化や熱膨張係数差による応力を低減でき、シンチレータ層32の密閉状態を確実に維持でき、シンチレータ層32を確実に保護できる。
【００４７】
また、Ｘ線検出器１の製造過程において、光電変換基板２の表面に第１の保護層31が形成されることから、光電変換基板２の表面の平坦化や、光電変換基板２の周辺部に配置される電気接続部27の保護が可能となるため、光電変換基板２の表面の凹凸に起因するシンチレータ層32の品質不良や、光電変換基板２の治工具類との接触および搬送時などに発生する電気接続部27の破損などの防止が可能となり、Ｘ線検出器１の生産性向上および生産コスト低減もできる。
【００４８】
そして、例えば、シンチレータ層32の高輝度蛍光物質：ＣｓＩ（Ｔｌ Ｄｏｐｅ）、シンチレータ層32の形成方法：真空蒸着法、第１の保護層31および第２の保護層33の構成物質：ポリパラキシリレン、第１の保護層31および第２の保護層33の形成方法：ＣＶＤ法、第１の保護層31の膜厚：５０００Å、第２の保護層33の膜厚：５μｍとしたＸ線検出器１の場合、シンチレータ層32が絶縁性および水蒸気遮断性を有し、かつシンチレータ層32の発光に対する透過性を有する。同一の有機物から構成される保護層31，33によりシンチレータ層32が密閉された構造となるため、シンチレータ層32の特性劣化の防止と信頼性の向上、および生産性向上と生産コスト低減ができる。
【００４９】
また、図５に第２の実施の形態を示す。
【００５０】
シンチレータ層32の表面に反射層41を形成した後、この反射層41を含めてシンチレータ層32を覆うように第２の保護層33を形成する。
【００５１】
この構成のＸ線検出器１の場合にも第１の実施の形態のＸ線検出器１と同様の作用効果が得られる。
【００５２】
なお、光電変換基板２上には、画素４を二次元的でマトリクス状に形成したが、一次元的に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すＸ線検出器の断面図である。
【図２】同上Ｘ線検出器の一部を拡大した断面図である。
【図３】同上Ｘ線検出器を模式的に示す正面図である。
【図４】同上Ｘ線検出器の製造方法を(a)〜(h)の順に示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示すＸ線検出器の一部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    Ｘ線検出器
２    光電変換基板
８    光電変換素子
31    第１の保護層
31a   周辺部
32    シンチレータ層
33    第２の保護層
33a   周辺部
【図１】
2007192807.tif 000003
【図２】
2007192807.tif 000004
【図３】
2007192807.tif 000005
【図４】
2007192807.tif 000006
【図５】
2007192807.tif 000007