(57)【要約】【課題】保護層の界面剥離を抑制し、諸特性および信頼性を確保したＸ線検出器を提供する。【解決手段】表面側に複数の光電変換素子13を複数配列した受光部14、および、光電変換素子13と電気的に接続した電極パッド16を備えた固体撮像素子12を有する。固体撮像素子12の受光部14に対向し外部から入射したＸ線24を光に変換するシンチレータ層26を有する。外部接続用電極パッド18および外部接続用電極パッド18と電気的に接続した電極端子19を備え、固体撮像素子12を固定する基台17を有する。電極パッド16，18を電気的に接続する配線20を有する。固体撮像素子12、電極パッド16、外部接続用電極パッド18および配線20上に中間層22を有機珪素化合物により形成する。中間層22上に保護層28を有機物により形成する。【選択図】図１
2012018074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に複数の光電変換素子が複数配列された受光部、および、前記光電変換素子と電気的に接続された電極パッドを備えた固体撮像素子と、
この固体撮像素子の前記受光部に対向し外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層と、
外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を備え、前記固体撮像素子を固定する基台と、
前記固体撮像素子上の前記電極パッドおよび前記基台上の前記外部接続用電極パッドを電気的に接続する配線と、
少なくとも前記固体撮像素子、この固体撮像素子上の前記電極パッド、前記基台上の外部接続用電極パッドおよび前記配線上に、有機珪素化合物により形成された中間層と、
少なくとも一部が前記中間層上に有機物により形成された保護層と
を具備していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
中間層を形成する有機珪素化合物は、
少なくともアミノ基、エポキシ基、スルファド基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、メルカプト基およびケチミノ基のいずれかの有機官能基と、
メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基およびイソプロポキシ基のいずれかの加水分解基とを備えている
ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
保護層は、絶縁性、水蒸気遮断性、シンチレータ層の発光に対する透過性、および、このシンチレータ層を構成する物質に対する耐腐食性を有している
ことを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出器。
【請求項４】
保護層は、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物により形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の放射線検出器。
【請求項５】
シンチレータ層は、少なくともハロゲン化合物を含む高輝度蛍光物質により構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の放射線検出器。
【請求項６】
シンチレータ層は、保護層により連続的に被覆され、かつ、前記保護層により密閉されている
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一記載の放射線検出器。
【請求項７】
表面側に複数の光電変換素子が複数配列された受光部、および、前記光電変換素子と電気的に接続された電極パッドを備えた固体撮像素子と、この固体撮像素子の前記受光部に対向し外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層と、外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を備え、前記固体撮像素子を固定する基台と、前記固体撮像素子上の前記電極パッドおよび前記基台上の前記外部接続用電極パッドを電気的に接続する配線とを具備している放射線検出器の製造方法であって、
少なくとも前記固体撮像素子、この固体撮像素子上の前記電極パッド、前記基台上の外部接続用電極パッド、前記固体撮像素子上の電極パッドおよび前記配線上に、有機珪素化合物を用いて中間層を物理蒸着法により形成する中間層形成工程と、
前記中間層を形成した後に、この中間層上に、有機物を用いて保護層の少なくとも一部を気相成長法により形成する保護層形成工程とを備えている
ことを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【請求項８】
中間層形成工程は、少なくともアミノ基、エポキシ基、スルファド基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、メルカプト基およびケチミノ基のいずれかの有機官能基、および、メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基、イソプロポキシ基のいずれかの加水分解基を有する有機珪素化合物を少なくとも固体撮像素子、この固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよび配線上に物理蒸着法により形成した後、加水分解反応および縮合反応により前記有機珪素化合物を中間層化する工程を有する
ことを特徴とする請求項７記載の放射線検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像素子を備えた放射線検出器およびその製造方法に関する。
【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や、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた平面形の放射線検出器であるＸ線検出器が注目を集めている。この平面形のＸ線検出器に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】
アクティブマトリクスを用いたＸ線検出器の主な用途としては、比較的大きな線量で静止画像を収集する胸部、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商品化が進められている。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等が重要な開発項目となっている。
【０００４】
また、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いたＸ線検出器の主な用途としては、大きな線量で静止画像を収集する工業用の非破壊検査や口腔内に挿入して静止画像を収集する歯科用等が近年商品化されている。このＸ線検出器では、動画用途への対応も含めて、Ｓ／Ｎ比の改善、微小信号のリアルタイム処理、Ｘ線検出器の小型化、信頼性の改善等が重要な開発項目となっている。
【０００５】
ところで、Ｘ線検出器は、直接方式と間接方式の２方式に大別される。
【０００６】
直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅ等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る。この直接方式のＸ線検出器は、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、ほぼアクティブマトリクスの画素電極ピッチで規定される解像度特性が得られる。
【０００７】
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、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等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。このため、この間接方式のＸ線検出器は、シンチレータ層からの可視光がフォトダイオード、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ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。
【０００８】
一般に、固体撮像素子を用いた間接方式のＸ線検出器は、検出器部である固体撮像素子上に複数の光電変換素子を配列している受光部が形成されているとともにこの受光部より外側に光電変換素子と電気的に接続されている電極パッドが形成されている。この固体撮像素子の受光部上には、シンチレータ層が形成され、この固体撮像素子が、外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を有する基台上に固定されている。さらに、固体撮像素子上の電極パッドおよび基台上の外部接続用電極パッドが配線により電気的に接続されている。
【０００９】
また、他の構成としては、固体撮像素子の受光部上に、放射線を透過する支持基板上にシンチレータ層を有するシンチレータパネルが接合層を介して形成された検出器部が、外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を有する基台上に固定された構成がある。
【００１０】
そして、入射Ｘ線によりシンチレータ層で変換された可視光が固体撮像素子上に形成された光電変換素子に到達することで電荷に変換され、この電荷が光導電変換素子に一定時間蓄積され、この蓄積された電荷が、各光電変換素子に対応した信号ラインから、各光電変換素子に対応した固体撮像素子上の電極パッドと各光電変換素子に対応した固体撮像素子上の電極パッド、配線、および、基台上の外部接続用電極パッドを経由し、基台上に形成された各電極端子から順次出力信号として読み出され、所定の信号処理回路等にてデジタル画像信号に変換する。
【００１１】
また、上記のようなＸ線検出器においては、シンチレータ層で変換された可視光の利用効率を高めるため、シンチレータ層上やシンチレータパネルを構成する支持基板上に反射層を形成し、かつ、信頼性向上のため、固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線に主として樹脂材料で構成される保護層および接合層を介して保護カバーを形成することがある。このような構成の場合、支持基板における入射Ｘ線の吸収(入射Ｘ線に対する出力信号強度の劣化)、支持基板の導入によるＸ線検出器サイズの拡大、部品点数(支持基板)および工程数(接合層の形成)の増加による生産性の劣化、接合層における光学的な拡散および散乱(画像特性の劣化)等の影響がある。
【００１２】
そのため、上記のようなＸ線検出器においては、より高性能化、小型化、信頼性向上、生産性向上を図るために、構造上、シンチレータ層の特性が重要となり、入射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、ＣｓＩ等のハロゲン化合物や、ＧＯＳ等の酸化物系化合物等から構成される高輝度蛍光物質が用いられることが多く、特にＣｓＩ等のハロゲン化合物をシンチレータ層に用いた場合には、短冊状の柱状結晶構造を有するシンチレータ層を真空蒸着法を用いて形成することにより、解像度特性の改善等を図ることもある。
【００１３】
さらに、シンチレータ層にＣｓＩ等のハロゲン化合物を用いた場合、大気中の水分と反応してシンチレータ層が潮解しないように、シンチレータ層上にシンチレータ保護層を形成することにより、Ｘ線検出器の信頼性の確保を図ることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−３０３８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、シンチレータ層にＣｓＩ等のハロゲン化合物を用いた場合、ヨウ素等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、固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線中の陽性元素等と反応し、腐食が発生するおそれがある。このため、Ｘ線検出器の諸特性および信頼性の劣化と生産性の低下および生産コスト増加が発生する問題が生じる。
【００１６】
さらに、信頼性を確保すべく、固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッド、固体撮像素子上の電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線には、主として樹脂材料で構成される保護層の形成が必須となる。しかしながら、この場合、固体撮像素子の受光部と固体撮像素子上の電極パッドとの間に保護層の形成に伴うクリアランスを確保する必要があるため、Ｘ線検出器の小型化、もしくは、受光部の拡大において問題が発生し、かつ、保護層は、主として樹脂材料で構成されるため、Ｘ線吸収率がシンチレータ層に比べて低く、Ｘ線耐性に伴う信頼性の低下に繋がる問題が生じる。
【００１７】
そこで、シンチレータ層にＣｓＩ等のハロゲン化合物を用いる場合には、例えば上記特許文献１に記載されているように、少なくとも固体撮像素子および固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線が、絶縁性、水蒸気遮断性、シンチレータ層の発光に対する透過性、シンチレータ層を構成する物質に対する耐腐食性を有する同物質の有機物、もしくは、無機物で構成される保護層により連続的に被覆された構造を有し、かつ、保護層が形成された固体撮像素子および固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線上にシンチレータ層を形成した構成とすることにより、放射線検出器の高性能化、小型化、信頼性向上、生産性向上および生産コスト低減が可能となる。
【００１８】
このため、この構成の場合、保護層の物性および機能が重要となるが、特に保護層として、耐腐食性、絶縁性、水蒸気遮断性、光学的な透過性が高く、かつ、厚膜化が容易で膜欠陥(ピンホール等)が発生し難い有機膜(例えばポリパラキシリレン)を形状一致性および均一性が高いＣＶＤ法等の気相成長法により形成した場合が最も効果的となる。
【００１９】
しかしながら、このようなＸ線検出器の構成において、保護層として、有機膜をＣＶＤ等の気相成長法により形成する場合、一般的に有機膜中には金属表面や酸化物表面と強固な結合を形成する物質が含まれないことが多いため、保護層と金属および酸化物で構成される固体撮像素子および固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線との結合強度が非常に弱くなることから、Ｘ線検出器に熱ストレスや外力が印加された場合、保護層に界面剥離が発生する可能性が生じるため、Ｘ線検出器の諸特性および信頼性の劣化に繋がる。
【００２０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、保護層の界面剥離を抑制し、諸特性および信頼性を確保した放射線検出器およびその製造方法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】
【００２１】
実施形態の放射線検出器は、表面側に複数の光電変換素子が複数配列された受光部、および、光電変換素子と電気的に接続された電極パッドを備えた固体撮像素子を有する。また、放射線検出器は、固体撮像素子の受光部に対向し外部から入射したＸ線を光に変換するシンチレータ層を有する。さらに、放射線検出器は、外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を備え、固体撮像素子を固定する基台を有する。また、放射線検出器は、固体撮像素子上の電極パッドおよび基台上の外部接続用電極パッドを電気的に接続する配線を有する。さらに、放射線検出器は、少なくとも固体撮像素子、この固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよび配線上に、有機珪素化合物により形成された中間層を有する。そして、放射線検出器は、少なくとも一部が中間層上に有機物により形成された保護層を有する。
【００２２】
また、実施形態の放射線検出器の製造方法は、少なくとも固体撮像素子、この固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッド、固体撮像素子上の電極パッドおよび配線上に、有機珪素化合物を用いて中間層を物理蒸着法により形成する中間層形成工程を有する。さらに、放射線検出器の製造方法は、中間層を形成した後に、この中間層上に、有機物を用いて保護層の少なくとも一部を気相成長法により形成する保護層形成工程を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態の放射線検出器を示す断面図である。
【図２】同上放射線検出器の中間層に用いる有機珪素化合物の化学的構造を示す説明図である。
【図３】同上有機珪素化合物の作用イメージを示す説明図である。
【図４】同上有機珪素化合物と無機物表面との反応メカニズム(加水分解反応および縮合反応を含む)を示す説明図である。
【図５】同上放射線検出器の製造方法の表面活性化処理を示す説明図である。
【図６】同上放射線検出器の製造方法の物理蒸着法による皮膜形成処理を示す説明図である。
【図７】同上放射線検出器の製造方法の乾燥処理を示す説明図である。
【図８】第２の実施形態の放射線検出器を示す断面図である。
【図９】従来例の放射線検出器を示す断面図である。
【図１０】他の従来例の放射線検出器を示す断面図である。
【図１１】各従来例と各実施例との画像特性の比較実験の結果を示す表である。
【図１２】各従来例と各実施例とのクロスカット試験後の保護層の残留率を示す表である。
【図１３】各従来例と各比較例との熱衝撃試験後の画像特性の比較実験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、実施形態の構成を、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１に第１の実施形態を示す。
【００２６】
11は放射線検出器としてのＸ線検出器で、このＸ線検出器11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11は、可視光Ｌを電気信号に変換する光電変換基板である固体撮像素子12を備えている。
【００２７】
この固体撮像素子12の表面の中央域には、可視光Ｌを電気信号に変換するフォトダイオード等の少なくとも複数の光電変換素子13が一次元もしくは二次元的に複数配列された受光部14が形成されている。また、固体撮像素子12の表面の周縁域には、各光電変換素子13と電気的に接続され各光電変換素子13により変換された電気信号を取り出す複数の電極パッド16が配列されている。また、この固体撮像素子12は、基台17に固定されている。この基台17の表面側には、固体撮像素子12上の各電極パッド16と電気的に接続される複数の外部接続用電極パッド18が配置され、基台17の裏面側には、各外部接続用電極パッド18と電気的に接続された外部接続用の複数の電極端子19が配置されている。
【００２８】
そして、固体撮像素子12の各電極パッド16と、基台17の各外部接続用電極パッド18とが、ワイヤ等の複数の配線20によって電気的に接続されている。さらに、基台17の表面側に配置された固体撮像素子12の受光部14および電極パッド16と、外部接続用電極パッド18および配線20とを含む基台17の表面全体が、中間層22を介して第１保護層23により連続的かつ一体的に保護されている。
【００２９】
また、固体撮像素子12上の第１保護層23の表面側を含む基台17上には、外部から入射した放射線としてのＸ線24を可視光Ｌに変換するシンチレータ層26が受光部14に対向する位置に形成されている。このシンチレータ層26には、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム(ＣｓＩ)等のハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物(ＧＯＳ)等の酸化物系化合物等の蛍光体が用いられ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、あるいはＣＶＤ法等の気相成長法により形成されている。さらに、このシンチレータ層26を覆って、第１保護層23と同一の物質でかつ同様の形成方法により第２保護層27が第１保護層23と一体に形成されている。これら第１保護層23および第２保護層27により、保護層28が構成されている。
【００３０】
ここで、保護層28は、絶縁性、水蒸気遮断性、シンチレータ層26の発光に対する透過性、シンチレータ層26を構成する物質に対する耐腐食性を有する有機物により構成されており、固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20を連続的に被覆しているとともに、シンチレータ層26を密封している。なお、保護層28の形成プロセス(保護層形成工程)としては、形状一致性および均一性を考慮して、例えばＣＶＤ法等の気相成長法を用いることが好ましい。
【００３１】
そして、基台17の端部には、接合層31が形成されており、この接合層31を介して、固体撮像素子12およびシンチレータ層26を保護するための保護カバー32が形成されている。
【００３２】
中間層22は、少なくともアミノ基、エポキシ基、スルファド基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、メルカプト基、ケチミノ基のいずれかの有機官能基と、メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基、イソプロポキシ基のいずれかの加水分解基とを有する有機珪素化合物から形成されている。この中間層22は、少なくとも固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20上に、例えば物理蒸着法により形成後、加水分解反応および縮合反応により形成される。
【００３３】
次に、中間層22を形成する有機珪素化合物の化学的構造および作用イメージ、有機珪素化合物と無機物表面との反応メカニズム、および、中間層22の形成プロセスの概略を図２ないし図７に示す。
【００３４】
図２ないし図４に示すように、中間層22を形成する有機珪素化合物は、化学的構造として有機物との反応や相互作用が生じる有機官能基(Ａ)と、加水分解反応および縮合反応により無機物と共有結合を生じる加水分解基(ＯＢ)とを有する。このため、水分によって有機珪素化合物の加水分解基(ＯＢ)が加水分解してシラノール基を生成後、無機物表面に存在する水酸基と水素結合を介して無機物表面へ移行し、さらに脱水縮合反応を経て無機物表面と強固な共有結合を形成し、かつ無機物表面に有機物との反応や相互作用(有機物内の官能基との反応、グラフト反応、共重合、相溶化等)が生じる有機官能基(Ａ)が配向する形となることから、数原子層程度(数Å〜数十Å)でも化学的性質の異なる有機物と無機物間を強固に結合させることが可能となる。
【００３５】
また、図２および図４に示すように、中間層22を形成する有機珪素化合物の化学的構造および無機物表面との反応メカニズムから、中間層22の形成による光学的な影響(画像特性の劣化要因)を回避するためには、有機珪素化合物を少なくとも固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20上に均一に薄く形成する必要がある。そのため、中間層22の形成プロセス(中間層形成工程)としては、有機珪素化合物を含有する溶液を用いたディッピング法、スプレー法、スピンコート法等でも可能であるが、例えば図５ないし図７に示す方法で形成することが好ましい。
【００３６】
すなわち、まず、図５に示すように、洗浄処理チャンバC1内の支持治具J1上に配置した基台17上に固体撮像素子12および配線20を形成した中間体Ｍのうち、少なくとも固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20に対して、紫外線ランプULからの紫外線UVにより大気中の酸素からオゾンＯの生成及び分解過程を生じさせることで表面活性化(ＵＶ−Ｏ3洗浄処理等)する。次いで、中間体Ｍの中間層22の非形成エリアにマスキングMAを施し、図６に示すように、密閉型処理チャンバC2内の支持治具J2上に配置した中間体Ｍを、密閉型処理チャンバC2内の有機珪素化合物を含有する溶液Ｓの飽和雰囲気A1中で曝露(気化蒸着法)することで中間層22となる皮膜MEを形成する。そして、マスキングMAを除去した後、図７に示すように、乾燥処理チャンバC3内の支持治具J3上に中間体Ｍを配置し、この乾燥処理チャンバC3内の水分Ｈを含む雰囲気A2中で、ランプヒータLHからの赤外線IRにより乾燥処理を施すことにより皮膜MEを中間層22とする方法が、中間層22の形状一致性および均一性が高く、かつ、薄膜化(数原子層程度)も容易であるため、最も効果的となる。この後、中間層22上に、気相成長法により、第１保護層23(保護層28)を形成する。
【００３７】
このため、図１に示すように、少なくとも固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20が、少なくともアミノ基、エポキシ基、スルファド基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、メルカプト基、ケチミノ基のいずれかの有機官能基と、メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基、イソプロポキシ基のいずれかの加水分解基とを有する有機珪素化合物から形成される中間層22を介して、絶縁性、水蒸気遮断性、シンチレータ層26の発光に対する透過性、シンチレータ層26を構成する物質に対する耐腐食性を有する有機物で構成される保護層28により連続的に被覆された構造とすると、Ｘ線平面画像検出器に熱ストレスや外力が印加された場合においても保護層28(第１保護層23)の界面剥離を防止できるため、諸特性および信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００３８】
さらに、中間層22は、化学的構造から光学的な影響が生じない膜厚である数原子層程度(数Å〜数十Å)でも化学的性質の異なる有機物と無機物間を強固に結合させることが可能となるため、固体撮像素子12上に中間層22を形成しても画像特性への影響が生じないことから、Ｘ線検出器11の高性能化、小型化、信頼性向上、生産性向上および生産コスト低減が可能となる。
【００３９】
次に、第２の実施形態を図８を参照して説明する。
【００４０】
この第２の実施形態は、上記第１の実施形態のシンチレータ層26の表面に、このシンチレータ層26で変換された可視光Ｌの利用効率を高めるための反射層35が形成されている以外は、上記第１の実施形態のＸ線検出器11と同様の構成を有している。
【００４１】
そして、この第２の実施形態でも、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏する他に、反射層35により、シンチレータ層26で変換された可視光Ｌの利用効率をより高めることができる。
【００４２】
すなわち、以上説明した各実施形態によれば、固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18および配線20上に、有機珪素化合物により中間層22を形成し、その中間層22上に有機物により保護層28(第１保護層23)を形成することで、中間層22によって有機物である保護層28と無機物である固体撮像素子12、電極パッド16、外部接続用電極パッド18および配線20とを強固に結合できるので、保護層28の界面剥離を抑制でき、諸特性および信頼性を確保できる。
【００４３】
なお、Ｘ線24を検出するＸ線検出器11について説明したが、他の放射線を検出する放射線検出器についても同様に適用できる。
【００４４】
次に、実施例について説明する。
【００４５】
従来技術に対応する図９に示す比較例１、図１０に示す比較例２、および、上記第１の実施形態および第２の実施形態に対応する実施例１および実施例２について検討する。比較例については、上記第１の実施形態と同じ名称の構成には同じ符号を用いるものとする。
【００４６】
図１に示す実施例１および図８に示す実施例２では、例えば固体撮像素子12をＣＭＯＳ、電極パッド16の材質をＡｌ、基台17の材料をセラミック、外部接続用電極パッド18の材質および配線20の材質をＡｕ、中間層22を構成する有機珪素化合物をビニルトリメトキシシラン、中間層22の形成プロセスを図５ないし図７に示す気化蒸着法、保護層28の構成物質をポリパラキシリレン、保護層28の膜厚を５μｍ、シンチレータ層26の高輝度蛍光物質をＣｓＩ(Ｔｌドープ)、保護カバー32の材質をＡｌ、接合層31の構成物質をエポキシ系樹脂とする。
【００４７】
また、図９に示す比較例１および図１０に示す比較例２では、例えば固体撮像素子12をＣＭＯＳ、電極パッド16の材質をＡｌ、基台17の材料をセラミック、外部接続用電極パッド18および配線20の材質をＡｕ、保護層28の構成物質をポリパラキシリレン、保護層28の膜厚を５μｍ、シンチレータ層26の高輝度蛍光物質をＣｓＩ(Ｔｌドープ)、保護カバー32の材質をＡｌ、接合層31の構成物質をエポキシ系樹脂とする。
【００４８】
このとき、各実施例は、少なくとも固体撮像素子12、固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20が、上記有機珪素化合物から形成される中間層22を介して有機物で構成される保護層28(第１保護層23)により連続的に被覆された構造となるため、保護層28と金属および酸化物で構成される固体撮像素子12、固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20との結合強度が強固となることから、Ｘ線検出器11に熱ストレスや外力が印加された場合においても保護層28の界面剥離を防止できるため、諸特性および信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００４９】
さらに、中間層22は、化学的構造から光学的な影響が生じない膜厚である数原子層程度(数Å〜数十Å)でも化学的性質の異なる有機物と無機物間を強固に結合させることが可能となるため、固体撮像素子12上に中間層22を形成しても画像特性への影響が生じない。このため、Ｘ線検出器11の高性能化、小型化、信頼性向上、生産性向上および生産コスト低減が可能となる。
【００５０】
また、各実施例と各比較例との特性比較(画像特性、クロスカット試験、熱衝撃試験)を実施した結果を、図１１ないし図１３に示す。
【００５１】
まず、同一条件下(管電圧：６０ｋＶ、管電流：０．４ｍＡ、ＳＩＤ：３００ｍｍ、Ｘ線照射時間：０．１ｓ)で感度および解像度(ＭＴＦ)を測定し、各比較例の値を１とした場合の比率を求めた結果を図１１に示す。
【００５２】
図１１の結果より、各実施例のＸ線検出器11の画像特性は、各比較例のＸ線検出器11aの画像特性と同等であることが判明した。
【００５３】
また、各実施例と各比較例とのクロスカット試験を同一条件下(試験条件Ａ：５Ｎ／２５ｍｍの粘着力のテープを使用、試験条件Ｂ：１０Ｎ／２５ｍｍの粘着力のテープを使用)で行った。その試験方法は、ＪＩＳ  Ｋ５６００に準拠し、試験部位は、固体撮像素子12上に形成された保護層28(第１保護層23)として行った。そして、このクロスカット試験後に固体撮像素子12上に残留する保護層28(第１保護層23)の比率を、皮膜の残存率とした。
【００５４】
図１２に示すように、各実施例のＸ線検出器11では、クロスカット試験後でも、保護層28が１００％残存したのに対して、各比較例のＸ線検出器11aでは、クロスカット試験後に、試験条件Ａ，Ｂのそれぞれにおいて皮膜の残存率が低下した。この結果より、各実施例のＸ線検出器11は、各比較例のＸ線検出器11aと比較して、保護層28(第１保護層23)の界面剥離を効果的に防止できることが判明した。
【００５５】
さらに、各実施例と各比較例との熱衝撃試験を行った。試験方法としては、低温部(温度条件：−３０℃(保持時間：３０ｍｉｎ))と高温部(温度条件：７０℃(保持時間：３０ｍｉｎ))との間の温度サイクル(Ｒ．Ｔ保持なし)を印加し、同一条件下(管電圧：６０ｋＶ、管電流：０．４ｍＡ、ＳＩＤ：３００ｍｍ、Ｘ線照射時間：０．１ｓ)で保護層28(第１保護層23)の界面剥離に伴う特性劣化(感度・解像度)の有無を評価した。
【００５６】
図１３に示すように、各実施例のＸ線検出器11では、５０サイクル後、および１００サイクル後でも画像への影響がなかったのに対して、各比較例のＸ線検出器11aでは、５０サイクル後にも画像への影響が見られ、さらに１００サイクル後では、５０サイクル時よりも画像への影響が増加した。この結果より、各実施例のＸ線検出器11は、各比較例のＸ線検出器11aと比較して、熱衝撃に対して保護層28(第１保護層23)の界面剥離が生じにくいことが判明した。
【００５７】
これら比較実験により、上記各実施形態に対応する各実施例においては、各従来技術に対応する各従来例に対して特性の改善が観測されるため、Ｘ線検出器11の諸特性および信頼性の改善に対する効果が明確であるといえる。
【００５８】
なお、例えば、図１に示す実施例の構成において、保護層28(第１保護層23)の構成物質をポリパラキシリレンとし、中間層22を構成する有機珪素化合物を、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等としても、中間層22を構成する有機珪素化合物をビニルトリメトキシシランとした場合と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５９】
11    放射線検出器としてのＸ線検出器
12    固体撮像素子
13    光電変換素子
14    受光部
16    電極パッド
17    基台
18    外部接続用電極パッド
19    電極端子
20    配線
22    中間層
24    放射線としてのＸ線
26    シンチレータ層
28    保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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