JP2002164525A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の半導体素子基板を支持基台に一定の厚
さの接着剤で固定すると半導体素子基板の高さギャップ
が発生し、光電変換装置の性能が低下する。 【解決手段】 基板表面に複数の光電変換素子を配した
半導体素子基板１と半導体素子基板１を支持する支持基
台３とを有する光電変換装置において、半導体素子基板
１の光電変換素子の表面側を支持基台３に位置させて、
半導体素子基板１を支持基台３に固定する。
さの接着剤で固定すると半導体素子基板の高さギャップ
が発生し、光電変換装置の性能が低下する。 【解決手段】 基板表面に複数の光電変換素子を配した
半導体素子基板１と半導体素子基板１を支持する支持基
台３とを有する光電変換装置において、半導体素子基板
１の光電変換素子の表面側を支持基台３に位置させて、
半導体素子基板１を支持基台３に固定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置に係
わり、特に大面積プロセスを用いて形成する光電変換装
置、例えば、ファクシミリ、デジタル複写機あるいは放
射線撮像装置等の等倍読み取りを行う二次元の読み取り
に好適に用いることが可能な光電変換装置に関するもの
である。
わり、特に大面積プロセスを用いて形成する光電変換装
置、例えば、ファクシミリ、デジタル複写機あるいは放
射線撮像装置等の等倍読み取りを行う二次元の読み取り
に好適に用いることが可能な光電変換装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、ファクシミリや複写機、スキャナ
ーあるいはＸ線撮像装置等の原稿読み取り装置として、
縮小光学系とＣＣＤ型センサを用いた読み取り系が用い
られている。近年においては、水素化アモルファスシリ
コン（以下、ａ−Ｓｉと記す）に代表される光電変換半
導体材料の開発により、光電変換素子及び信号処理部を
大面積の基板に形成し、情報源と等倍の光学系で読み取
るいわゆる密着型センサの開発がめざましい。特に、ａ
−Ｓｉは光電変換材料としてだけでなく、薄膜電界効果
型トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）としても用いる
ことができるので光電変換半導体層とＴＦＴの半導体層
とを同時に形成することができる利点を有している。
ーあるいはＸ線撮像装置等の原稿読み取り装置として、
縮小光学系とＣＣＤ型センサを用いた読み取り系が用い
られている。近年においては、水素化アモルファスシリ
コン（以下、ａ−Ｓｉと記す）に代表される光電変換半
導体材料の開発により、光電変換素子及び信号処理部を
大面積の基板に形成し、情報源と等倍の光学系で読み取
るいわゆる密着型センサの開発がめざましい。特に、ａ
−Ｓｉは光電変換材料としてだけでなく、薄膜電界効果
型トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）としても用いる
ことができるので光電変換半導体層とＴＦＴの半導体層
とを同時に形成することができる利点を有している。
【０００３】また、同時に形成する薄膜電界効果トラン
ジスタ等のスイッチ素子及び容量素子とはマッチングが
良く、同一膜構成で形成できるため共通な膜として同時
に形成可能であり、更に光電変換装置を高ＳＮ化、低コ
スト化することができる。更に、コンデンサも中間層と
して共通に使用される絶縁層を含んで構成することに加
えて、良好な特性で形成でき複数の光電変換素子で得ら
れた光情報の積分値を簡単な構成で出力できる高機能の
光電変換装置が提供出来る。また、低コストで大面積、
高機能、高特性である点を利用して高付加価値のファク
シミリやＸ線レントゲン装置等を提供できる。
ジスタ等のスイッチ素子及び容量素子とはマッチングが
良く、同一膜構成で形成できるため共通な膜として同時
に形成可能であり、更に光電変換装置を高ＳＮ化、低コ
スト化することができる。更に、コンデンサも中間層と
して共通に使用される絶縁層を含んで構成することに加
えて、良好な特性で形成でき複数の光電変換素子で得ら
れた光情報の積分値を簡単な構成で出力できる高機能の
光電変換装置が提供出来る。また、低コストで大面積、
高機能、高特性である点を利用して高付加価値のファク
シミリやＸ線レントゲン装置等を提供できる。
【０００４】ところで、一般的にこのような光電変換素
子は、薄型、軽量化あるいは製造のしやすさ、コスト面
から、薄板ガラスの表面に幾重層からなる薄膜層で作製
される。この場合、薄板ガラスは大面積になればなるほ
ど、歪あるいは割れ等が発生しやすくなり、これに対処
するために、ガラス板あるいは金属等による支持基台に
接着あるいはメカニカルな固定を行うことが必須とな
る。図６（Ａ）は光電変換装置の一例を示す模式的平面
図、図６（Ｂ）はその模式的側面図である。図６におい
て、１０１は複数の光電変換素子を配した半導体素子基
板、１０２は蛍光体、１０３は支持基台、５１は蛍光体
１０２を半導体素子基板１０１を固定する接着剤、５２
は半導体素子基板１０１を支持基台１０３に固定する接
着剤を示している。
子は、薄型、軽量化あるいは製造のしやすさ、コスト面
から、薄板ガラスの表面に幾重層からなる薄膜層で作製
される。この場合、薄板ガラスは大面積になればなるほ
ど、歪あるいは割れ等が発生しやすくなり、これに対処
するために、ガラス板あるいは金属等による支持基台に
接着あるいはメカニカルな固定を行うことが必須とな
る。図６（Ａ）は光電変換装置の一例を示す模式的平面
図、図６（Ｂ）はその模式的側面図である。図６におい
て、１０１は複数の光電変換素子を配した半導体素子基
板、１０２は蛍光体、１０３は支持基台、５１は蛍光体
１０２を半導体素子基板１０１を固定する接着剤、５２
は半導体素子基板１０１を支持基台１０３に固定する接
着剤を示している。
【０００５】このような光電変換装置、特に、より大画
面の光電変換装置では、製造時の微小なチリ、特にアモ
ルファスシリコン層をガラス基板に堆積する時に薄膜堆
積装置の壁から剥がれ出るゴミや、メタル層を基板に堆
積する時に基板上に残っているほこりを完全になくすこ
とは難しい。そのため、ゴミやほこり等に起因する配線
不具合、即ち、配線のショート（短絡）またはオープン
（断線）をなくすことはより大きな半導体素子基板程難
しかった。つまり、１枚の基板を用いて大画面の光電変
換装置を製造する時には、１枚の基板が大きくなればな
るほど基板１枚当たりの歩留まりは低くなり、同時に基
板１枚あたりの不具合による損失額も大きくなるのであ
る。
面の光電変換装置では、製造時の微小なチリ、特にアモ
ルファスシリコン層をガラス基板に堆積する時に薄膜堆
積装置の壁から剥がれ出るゴミや、メタル層を基板に堆
積する時に基板上に残っているほこりを完全になくすこ
とは難しい。そのため、ゴミやほこり等に起因する配線
不具合、即ち、配線のショート（短絡）またはオープン
（断線）をなくすことはより大きな半導体素子基板程難
しかった。つまり、１枚の基板を用いて大画面の光電変
換装置を製造する時には、１枚の基板が大きくなればな
るほど基板１枚当たりの歩留まりは低くなり、同時に基
板１枚あたりの不具合による損失額も大きくなるのであ
る。
【０００６】このように一つの半導体基板を大面積化し
て一基板による大面積の光電変換装置を実現するには、
現時点では充分な低コスト化を達成することが難しい。
そこで、従来においてはシリコンウエハーや薄板ガラス
の表面に複数の光電変換半導体素子を形成した半導体素
子基板を複数枚用意し、支持基台上に複数の半導体素子
基板をアレイ状に実装することで、大面積の光電変換装
置を構成することが行われている。
て一基板による大面積の光電変換装置を実現するには、
現時点では充分な低コスト化を達成することが難しい。
そこで、従来においてはシリコンウエハーや薄板ガラス
の表面に複数の光電変換半導体素子を形成した半導体素
子基板を複数枚用意し、支持基台上に複数の半導体素子
基板をアレイ状に実装することで、大面積の光電変換装
置を構成することが行われている。
【０００７】図７（Ａ）はこのような複数枚の半導体素
子基板を平面的に配列して構成した光電変換装置の一例
を示す模式的平面図、図７（Ｂ）はその模式的側面図を
示している。図７において、１０１は複数の光電変換素
子を配した半導体素子基板、１０２は蛍光体、１０３は
支持基台、５１は蛍光体１０２を半導体素子基板１０１
に固定する接着剤、５２は半導体素子基板１０１を支持
基台１０３に固定する接着剤である。
子基板を平面的に配列して構成した光電変換装置の一例
を示す模式的平面図、図７（Ｂ）はその模式的側面図を
示している。図７において、１０１は複数の光電変換素
子を配した半導体素子基板、１０２は蛍光体、１０３は
支持基台、５１は蛍光体１０２を半導体素子基板１０１
に固定する接着剤、５２は半導体素子基板１０１を支持
基台１０３に固定する接着剤である。
【０００８】半導体素子基板１０１の基材部は、一般に
シリコンウエハーや薄板ガラスが用いられる。シリコン
ウエハーの厚み公差は、±２５μｍ、薄板ガラスの厚み
は公差は±２００μｍであり、通常、半導体素子は表面
に形成するが、それを実装する際には、裏面を支持基台
に接着することが必須となる。
シリコンウエハーや薄板ガラスが用いられる。シリコン
ウエハーの厚み公差は、±２５μｍ、薄板ガラスの厚み
は公差は±２００μｍであり、通常、半導体素子は表面
に形成するが、それを実装する際には、裏面を支持基台
に接着することが必須となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示す
ような複数の半導体素子基板をアレイ状に配置する際に
は、半導体素子を配置した面の平面度が性能の良し悪し
を左右する。しかしながら、複数の半導体素子基板１０
１を支持基台１０３に一定の厚さの接着剤５２で固定し
ようとしても、それぞれの半導体素子基板の高さギャッ
プが発生し、半導体素子面の平面性が失われ、光電変換
装置の性能が著しく低下するという問題があった。
ような複数の半導体素子基板をアレイ状に配置する際に
は、半導体素子を配置した面の平面度が性能の良し悪し
を左右する。しかしながら、複数の半導体素子基板１０
１を支持基台１０３に一定の厚さの接着剤５２で固定し
ようとしても、それぞれの半導体素子基板の高さギャッ
プが発生し、半導体素子面の平面性が失われ、光電変換
装置の性能が著しく低下するという問題があった。
【００１０】図８はこのような半導体素子基板の高さギ
ャップＢを示す模式的側面図であり、理解し易いように
ギャップＢを強調して示してある。図８に示すようにそ
れぞれの半導体素子基板１０１−１の厚みＴ１及び同１
０１−２の厚みＴ２は、バラツキを持っている為、接着
剤の厚みｔ２を一定にすると、各基板１０１の表面（半
導体素子部）の高さが異なり、半導体素子基板間の高さ
ギャップＢが生じることになる。
ャップＢを示す模式的側面図であり、理解し易いように
ギャップＢを強調して示してある。図８に示すようにそ
れぞれの半導体素子基板１０１−１の厚みＴ１及び同１
０１−２の厚みＴ２は、バラツキを持っている為、接着
剤の厚みｔ２を一定にすると、各基板１０１の表面（半
導体素子部）の高さが異なり、半導体素子基板間の高さ
ギャップＢが生じることになる。
【００１１】このように半導体素子基板間の高さギャッ
プＢが発生すると、基板によっては例えば、複数の半導
体素子基板上に形成した蛍光体、もしくは被写体（原稿
あるいは人体）と半導体素子との距離が離れ、その結
果、被写体が原稿であればピントズレを起こし、被写体
が人体であればＸ線の散乱の影響で解像力の低下や感度
の低下を誘発するという問題が生じる。また、複数の半
導体素子基板１０１の光電変換素子表面へ蛍光体を貼り
付ける場合、アレイ内の中で半導体素子基板１０１の光
電変換素子面の高さが異なる為、全ての半導体素子基板
１０１に密着させることが不可能となると共に、接着で
きても剥れの原因になる場合があり、性能及び信頼性を
著しく損なうことになる。
プＢが発生すると、基板によっては例えば、複数の半導
体素子基板上に形成した蛍光体、もしくは被写体（原稿
あるいは人体）と半導体素子との距離が離れ、その結
果、被写体が原稿であればピントズレを起こし、被写体
が人体であればＸ線の散乱の影響で解像力の低下や感度
の低下を誘発するという問題が生じる。また、複数の半
導体素子基板１０１の光電変換素子表面へ蛍光体を貼り
付ける場合、アレイ内の中で半導体素子基板１０１の光
電変換素子面の高さが異なる為、全ての半導体素子基板
１０１に密着させることが不可能となると共に、接着で
きても剥れの原因になる場合があり、性能及び信頼性を
著しく損なうことになる。
【００１２】従来、この半導体素子基板間の高さギャッ
プＢを無くして同一面にする為、それぞれのガラス基板
の厚みを予め研摩する等の対策を施していたが、時間と
工程が多くかかりコスト上昇につながるという問題があ
った。また、各基板に施す接着剤の量を異ならせて結果
的にギャップＢを無くす対策が施されていたが、ギャッ
プＢは当然機差があるため、毎回ギャップＢを測定し、
必要な接着剤の量を決定し施すことは、多大な時間の消
費につながり、コストアップになるという問題があっ
た。
プＢを無くして同一面にする為、それぞれのガラス基板
の厚みを予め研摩する等の対策を施していたが、時間と
工程が多くかかりコスト上昇につながるという問題があ
った。また、各基板に施す接着剤の量を異ならせて結果
的にギャップＢを無くす対策が施されていたが、ギャッ
プＢは当然機差があるため、毎回ギャップＢを測定し、
必要な接着剤の量を決定し施すことは、多大な時間の消
費につながり、コストアップになるという問題があっ
た。
【００１３】また、図６、図７に示す従来例の装置で
は、蛍光体が空気中に剥き出しの状態で示しているが、
一般の蛍光体の材質は吸水性に富むものが多いため、こ
のような光電変換装置では湿気による光電変換素子の腐
食が問題になる。例えば、半導体素子基板内の一部の光
電変換素子が腐食により機能しなくなると、当然その素
子から出力を得ることができなくなり、画像のビット抜
けが発生する。また、周囲画素への悪影響も十分に考え
られ、最悪の場合は腐食画素の出力ラインに係わる全て
の画素出力が得られないことになってしまう。腐食は半
導体素子にとって致命的問題であり、性能及び信頼性を
著しく損なうばかりでなく、最悪の場合、装置として全
く価値のないものになってしまう。
は、蛍光体が空気中に剥き出しの状態で示しているが、
一般の蛍光体の材質は吸水性に富むものが多いため、こ
のような光電変換装置では湿気による光電変換素子の腐
食が問題になる。例えば、半導体素子基板内の一部の光
電変換素子が腐食により機能しなくなると、当然その素
子から出力を得ることができなくなり、画像のビット抜
けが発生する。また、周囲画素への悪影響も十分に考え
られ、最悪の場合は腐食画素の出力ラインに係わる全て
の画素出力が得られないことになってしまう。腐食は半
導体素子にとって致命的問題であり、性能及び信頼性を
著しく損なうばかりでなく、最悪の場合、装置として全
く価値のないものになってしまう。
【００１４】腐食対策の従来技術としては、光電変換素
子面を密閉する薄膜技術あるいはシートで覆う技術があ
る。しかしながら、腐食対策の工程が追加されること、
更には、部品が追加されること等は、やはりコストアッ
プにつながるという問題があった。
子面を密閉する薄膜技術あるいはシートで覆う技術があ
る。しかしながら、腐食対策の工程が追加されること、
更には、部品が追加されること等は、やはりコストアッ
プにつながるという問題があった。
【００１５】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たもので、その目的は、大画面であっても性能及び信頼
性を向上させることができ、且つ、歩留まりが高く、安
価に作製可能な光電変換装置を提供することにある。
たもので、その目的は、大画面であっても性能及び信頼
性を向上させることができ、且つ、歩留まりが高く、安
価に作製可能な光電変換装置を提供することにある。
【００１６】また、本発明は、複数枚の半導体素子基板
を平面的に配列した光電変換装置において、各基板の高
さギャップの発生を無くすことにより、ピントズレ、解
像力の低下及び感度の低下、表面に蛍光体を接着する場
合の蛍光体の剥れが生じない光電変換装置を提供するこ
とにある。
を平面的に配列した光電変換装置において、各基板の高
さギャップの発生を無くすことにより、ピントズレ、解
像力の低下及び感度の低下、表面に蛍光体を接着する場
合の蛍光体の剥れが生じない光電変換装置を提供するこ
とにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、基板表
面に複数の光電変換素子を配した半導体素子基板と、前
記半導体素子基板を支持する支持基台とを有する光電変
換装置において、前記半導体素子基板の光電変換素子の
表面側を前記支持基台に位置させて、前記半導体素子基
板を支持基台に固定することを特徴とする光電変換装置
によって達成される。
面に複数の光電変換素子を配した半導体素子基板と、前
記半導体素子基板を支持する支持基台とを有する光電変
換装置において、前記半導体素子基板の光電変換素子の
表面側を前記支持基台に位置させて、前記半導体素子基
板を支持基台に固定することを特徴とする光電変換装置
によって達成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】（第１の実施形態）図１（Ａ）は本発明の
光電変換装置の第１の実施形態を示す模式的平面図、図
１（Ｂ）はその模式的断面図である。図１において、１
はガラス基板の表面に複数の光電変換素子を形成した半
導体素子基板、２はＸ線等の放射線を可視光に変換する
ための波長変換体としての蛍光体、３は蛍光体２及び４
枚の半導体素子１を固定、保持するための支持基台、４
は支持基台３と蛍光体２を接着するための接着剤、５は
蛍光体２との半導体素子基板１を接着するための接着剤
である。ここで、半導体素子基板１は図２に示すように
蛍光体２からの光を受光し、電流に変換するための複数
の光電変換素子１０とそれぞれの光電変換素子１０に対
応して、光電変換された電気信号を処理するための複数
の集積回路素子１１で構成され、光電変換素子１０と集
積回路素子１１は一対となり、それらが半導体素子基板
１内に二次元的に配されている。
光電変換装置の第１の実施形態を示す模式的平面図、図
１（Ｂ）はその模式的断面図である。図１において、１
はガラス基板の表面に複数の光電変換素子を形成した半
導体素子基板、２はＸ線等の放射線を可視光に変換する
ための波長変換体としての蛍光体、３は蛍光体２及び４
枚の半導体素子１を固定、保持するための支持基台、４
は支持基台３と蛍光体２を接着するための接着剤、５は
蛍光体２との半導体素子基板１を接着するための接着剤
である。ここで、半導体素子基板１は図２に示すように
蛍光体２からの光を受光し、電流に変換するための複数
の光電変換素子１０とそれぞれの光電変換素子１０に対
応して、光電変換された電気信号を処理するための複数
の集積回路素子１１で構成され、光電変換素子１０と集
積回路素子１１は一対となり、それらが半導体素子基板
１内に二次元的に配されている。
【００２０】また、支持基台３の材質はＸ線を透過可能
なアルミニウム、マグネシウム、ベリリウム等の金属、
ガラス、セラミック、カーボン等が有力である。なお、
本発明の目的の１つは、光電変換素子の腐食及び蛍光体
の湿気による劣化を防ぎつつ半導体素子基板の平面性を
保持する、且つ、Ｘ線の透過率を確保することであるた
め、基台の厚さは製品仕様を達成するだけの厚さがあれ
ばよいことになる。蛍光体２は、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ、Ｃｓ
Ｉ、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ等のいずれかを含んだシート状のもので
ある。
なアルミニウム、マグネシウム、ベリリウム等の金属、
ガラス、セラミック、カーボン等が有力である。なお、
本発明の目的の１つは、光電変換素子の腐食及び蛍光体
の湿気による劣化を防ぎつつ半導体素子基板の平面性を
保持する、且つ、Ｘ線の透過率を確保することであるた
め、基台の厚さは製品仕様を達成するだけの厚さがあれ
ばよいことになる。蛍光体２は、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ、Ｃｓ
Ｉ、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ等のいずれかを含んだシート状のもので
ある。
【００２１】次に、各部材の実装方法について説明す
る。まず、支持基台３に蛍光体２を接着する。その際、
接着剤を均一に塗布することが必要であるが、その方法
として不図示の接着装置で一定の圧力をかけたローラを
用いて塗布した接着剤を押し出す方法が一般的である。
接着剤は支持基台３が紫外線を透過する部材であれば紫
外線硬化型接着剤が時間的にも効果的である。また、支
持基台３が紫外線や可視光を透過しない部材の場合は、
熱硬化型接着剤が適している。蛍光体３はシート状で平
面性も良好であるため、支持基台３に接着された蛍光体
２の支持基台３と反対側の面は支持基台３の平面になら
い良好な平面を確保できる。
る。まず、支持基台３に蛍光体２を接着する。その際、
接着剤を均一に塗布することが必要であるが、その方法
として不図示の接着装置で一定の圧力をかけたローラを
用いて塗布した接着剤を押し出す方法が一般的である。
接着剤は支持基台３が紫外線を透過する部材であれば紫
外線硬化型接着剤が時間的にも効果的である。また、支
持基台３が紫外線や可視光を透過しない部材の場合は、
熱硬化型接着剤が適している。蛍光体３はシート状で平
面性も良好であるため、支持基台３に接着された蛍光体
２の支持基台３と反対側の面は支持基台３の平面になら
い良好な平面を確保できる。
【００２２】次に、半導体素子基板１の半導体素子を配
置した面を蛍光体２側に配置し、支持基台３に接着した
蛍光体２に対して接着する。接着剤の塗布方法は蛍光体
２の場合と同様の方法が可能である。なお、ローラにか
ける圧力は半導体素子基板１の強度から適性な圧力を経
験的に求めることは容易である。これにより、半導体素
子基板１の半導体素子面（蛍光体側）は蛍光体２に対し
て良好な平面を確保できる。接着剤は半導体素子部での
遮光等を考えると、熱硬化型接着剤が適している。ま
た、蛍光体２は支持基台３と半導体素子基板１で挟み込
んだ構造であり、半導体素子基板１の素子面は半導体素
子基板であるガラスと蛍光体２で挟み込まれた構造にす
ることが可能であり、蛍光体２及び半導体素子表面を完
全に外気から遮断することにより腐食や劣化防止を達成
できる。
置した面を蛍光体２側に配置し、支持基台３に接着した
蛍光体２に対して接着する。接着剤の塗布方法は蛍光体
２の場合と同様の方法が可能である。なお、ローラにか
ける圧力は半導体素子基板１の強度から適性な圧力を経
験的に求めることは容易である。これにより、半導体素
子基板１の半導体素子面（蛍光体側）は蛍光体２に対し
て良好な平面を確保できる。接着剤は半導体素子部での
遮光等を考えると、熱硬化型接着剤が適している。ま
た、蛍光体２は支持基台３と半導体素子基板１で挟み込
んだ構造であり、半導体素子基板１の素子面は半導体素
子基板であるガラスと蛍光体２で挟み込まれた構造にす
ることが可能であり、蛍光体２及び半導体素子表面を完
全に外気から遮断することにより腐食や劣化防止を達成
できる。
【００２３】（第２の実施形態）図３（Ａ）は本発明に
よる光電変換装置の第２の実施形態の構成を示す模式的
平面図、図３（Ｂ）はその模式的断面図である。図３に
おいて、１はガラス基板の表面に複数の光電変換素子を
形成した４枚の基板からなる半導体素子基板、２はＸ線
等の放射線を可視光に変換するための波長変換体として
の蛍光体、３は蛍光体２及び４枚の基板からなる半導体
素子基板１を固定、保持するための支持基台、４は支持
基台３と蛍光体２を接着するための接着剤、５は蛍光体
２と半導体素子基板１を接着するための接着剤である。
ここで、半導体素子基板１は、第１の実施形態と同様に
蛍光体２からの光を受光し、電流に変換するための複数
の光電変換素子１０とそれぞれの光電変換素子１０に対
応して、光電変換された電気信号を処理するための複数
の集積回路素子１１で構成され、光電変換素子１０と集
積回路素子１１は一対となり、それらが半導体素子基板
１内に二次元的に配されている。
よる光電変換装置の第２の実施形態の構成を示す模式的
平面図、図３（Ｂ）はその模式的断面図である。図３に
おいて、１はガラス基板の表面に複数の光電変換素子を
形成した４枚の基板からなる半導体素子基板、２はＸ線
等の放射線を可視光に変換するための波長変換体として
の蛍光体、３は蛍光体２及び４枚の基板からなる半導体
素子基板１を固定、保持するための支持基台、４は支持
基台３と蛍光体２を接着するための接着剤、５は蛍光体
２と半導体素子基板１を接着するための接着剤である。
ここで、半導体素子基板１は、第１の実施形態と同様に
蛍光体２からの光を受光し、電流に変換するための複数
の光電変換素子１０とそれぞれの光電変換素子１０に対
応して、光電変換された電気信号を処理するための複数
の集積回路素子１１で構成され、光電変換素子１０と集
積回路素子１１は一対となり、それらが半導体素子基板
１内に二次元的に配されている。
【００２４】また、支持基台３の材質はＸ線を透過可能
なアルミニウム、マグネシウム、ベリリウム等の金属、
ガラス、セラミック、カーボン等が有力である。なお、
本発明の目的の１つは、光電変換素子の腐食及び蛍光体
の湿気による劣化を防ぎつつ、複数の半導体素子基板の
平面性を保持する、且つ、Ｘ線の透過率を確保すること
であるため、基台の厚さは製品仕様を達成するだけの厚
さがあればよいことになる。蛍光体２は、Ｇｄ2 Ｏ2
Ｓ、ＣｓＩ、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ等のいずれかを含んだシート状
のものである。
なアルミニウム、マグネシウム、ベリリウム等の金属、
ガラス、セラミック、カーボン等が有力である。なお、
本発明の目的の１つは、光電変換素子の腐食及び蛍光体
の湿気による劣化を防ぎつつ、複数の半導体素子基板の
平面性を保持する、且つ、Ｘ線の透過率を確保すること
であるため、基台の厚さは製品仕様を達成するだけの厚
さがあればよいことになる。蛍光体２は、Ｇｄ2 Ｏ2
Ｓ、ＣｓＩ、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ等のいずれかを含んだシート状
のものである。
【００２５】次に各部材の実装方法について説明する。
まず、支持基台３に蛍光体２を接着する。その際、接着
剤を均一に塗布することが必要であるが、その方法とし
て不図示の接着装置で一定の圧力をかけたローラを用い
て塗布した接着剤を押し出す方法が一般的である。接着
剤は支持基台３が紫外線を透過する部材であれば紫外線
硬化型接着剤が時間的にも効果的である。また、支持基
台３が紫外線や可視光を透過しない部材の場合は、熱硬
化型接着剤が適している。蛍光体２はシート状で平面性
も良好であるため、支持基台３に接着された蛍光体２の
支持基台３と反対側の面は、支持基台３の平面にならい
良好な平面を確保できる。
まず、支持基台３に蛍光体２を接着する。その際、接着
剤を均一に塗布することが必要であるが、その方法とし
て不図示の接着装置で一定の圧力をかけたローラを用い
て塗布した接着剤を押し出す方法が一般的である。接着
剤は支持基台３が紫外線を透過する部材であれば紫外線
硬化型接着剤が時間的にも効果的である。また、支持基
台３が紫外線や可視光を透過しない部材の場合は、熱硬
化型接着剤が適している。蛍光体２はシート状で平面性
も良好であるため、支持基台３に接着された蛍光体２の
支持基台３と反対側の面は、支持基台３の平面にならい
良好な平面を確保できる。
【００２６】次に、４枚の基板からなる半導体素子基板
１の半導体素子を配置した面を蛍光体２側に配置し、支
持基台３に接着した蛍光体２に対して接着する。接着剤
の塗布方法は第１の実施形態の蛍光体２の場合と同様の
方法が可能である。なお、ローラにかける圧力は、半導
体素子基板１の強度から適性な圧力を経験的に求めるこ
とは容易である。これにより、４枚の基板からなる半導
体素子基板１の半導体素子面（蛍光体側）は蛍光体２に
対して良好な平面を確保できることになる。接着剤は半
導体素子部での遮光等を考えると、熱硬化型接着剤が適
している。本実施形態においても第１の実施形態と同様
に半導体素子の腐食及び蛍光体の劣化等を防止できる。
１の半導体素子を配置した面を蛍光体２側に配置し、支
持基台３に接着した蛍光体２に対して接着する。接着剤
の塗布方法は第１の実施形態の蛍光体２の場合と同様の
方法が可能である。なお、ローラにかける圧力は、半導
体素子基板１の強度から適性な圧力を経験的に求めるこ
とは容易である。これにより、４枚の基板からなる半導
体素子基板１の半導体素子面（蛍光体側）は蛍光体２に
対して良好な平面を確保できることになる。接着剤は半
導体素子部での遮光等を考えると、熱硬化型接着剤が適
している。本実施形態においても第１の実施形態と同様
に半導体素子の腐食及び蛍光体の劣化等を防止できる。
【００２７】（第３の実施形態）図４（Ａ）は本発明の
光電変換装置の第３の実施形態を示す模式的平面図、図
４（Ｂ）はその模式的断面図である。図４（Ａ）及び図
４（Ｂ）を用いて本発明の第３の実施形態について説明
する。第２の実施形態との違いは光電変換機構にある。
図４において、２１はＸ線を直接光電変換可能な単結晶
生成された結晶基板、２２は結晶基板２１で生成された
電気信号を処理するための複数の集積回路が二次元的に
配置された集積回路基板、２３は結晶基板２１のＸ線入
射面の平面性を確保するための支持基台、２４は結晶基
板２１を支持基台２３に接着するための接着剤、２５は
結晶基板２１と集積回路基板２２を接着するための接着
剤である。
光電変換装置の第３の実施形態を示す模式的平面図、図
４（Ｂ）はその模式的断面図である。図４（Ａ）及び図
４（Ｂ）を用いて本発明の第３の実施形態について説明
する。第２の実施形態との違いは光電変換機構にある。
図４において、２１はＸ線を直接光電変換可能な単結晶
生成された結晶基板、２２は結晶基板２１で生成された
電気信号を処理するための複数の集積回路が二次元的に
配置された集積回路基板、２３は結晶基板２１のＸ線入
射面の平面性を確保するための支持基台、２４は結晶基
板２１を支持基台２３に接着するための接着剤、２５は
結晶基板２１と集積回路基板２２を接着するための接着
剤である。
【００２８】図５は結晶基板２１と集積回路基板２２の
一部を拡大して示す図である。図５において、３１はｐ
+ 層、ｎ+ 層、ｎ- 層で構成される光電変換部、３２は
突起状の微小な接触端子、３３は電極、３４は集積回路
部である。接着剤２５は導電性粒子を含んだ異方導電性
接着剤で、結晶基板２１と集積回路基板２２間に圧力を
加えることで接触端子３２と電極３３間で導電性粒子が
接触し、結晶基板２１と集積回路基板２２間の電気的導
通がとれる原理である。なお、光電変換部３１はＧａＡ
ｓ、ＧａＰ、Ｇｅ、Ｓｉ等の半導体からなるｐ+ 層、ｎ
- 層、ｎ+ 層で形成され、空乏層ｐ+ とｎ- 層の界面か
ら広がるｐｉｎダイオード、ｎ+ 層上に形成される不図
示の金属層、ｐ+ 層の下の不図示の金属層により構成さ
れる。また、光電変換部は単結晶基板に形成することが
できる。
一部を拡大して示す図である。図５において、３１はｐ
+ 層、ｎ+ 層、ｎ- 層で構成される光電変換部、３２は
突起状の微小な接触端子、３３は電極、３４は集積回路
部である。接着剤２５は導電性粒子を含んだ異方導電性
接着剤で、結晶基板２１と集積回路基板２２間に圧力を
加えることで接触端子３２と電極３３間で導電性粒子が
接触し、結晶基板２１と集積回路基板２２間の電気的導
通がとれる原理である。なお、光電変換部３１はＧａＡ
ｓ、ＧａＰ、Ｇｅ、Ｓｉ等の半導体からなるｐ+ 層、ｎ
- 層、ｎ+ 層で形成され、空乏層ｐ+ とｎ- 層の界面か
ら広がるｐｉｎダイオード、ｎ+ 層上に形成される不図
示の金属層、ｐ+ 層の下の不図示の金属層により構成さ
れる。また、光電変換部は単結晶基板に形成することが
できる。
【００２９】次に、各基板の接着方法について説明す
る。まず、支持基台２３に対して４枚の結晶基板２１の
Ｘ線入射面（接触端子３２とは反対面）を接着剤２４で
接着する。接着装置は第１の実施形態と同様でよい。接
着剤２４は結晶基板２１が光学的に吸収が大きいため、
熱硬化型接着剤が適している。これにより、光電変換素
子である４枚の結晶基板２１が支持基台２３の平面にな
らい良好な平面を確保できる。なお、結晶基板２１には
複数の接触端子があるため、接着の際は不図示のローラ
と結晶基板２１の間に平面度及び硬度の高い板部材を挟
んだ状態で接着することが望ましい。支持基台２３に接
着固定された結晶基板２１に集積回路基板２２を接着す
る際も同様の接着装置が可能である。但し、結晶基板２
１と集積回路基板２２との間で電気的導通がとれていれ
ば問題無いため、基台２３に対する集積回路基板２２の
平面性は特に問題にはならない。
る。まず、支持基台２３に対して４枚の結晶基板２１の
Ｘ線入射面（接触端子３２とは反対面）を接着剤２４で
接着する。接着装置は第１の実施形態と同様でよい。接
着剤２４は結晶基板２１が光学的に吸収が大きいため、
熱硬化型接着剤が適している。これにより、光電変換素
子である４枚の結晶基板２１が支持基台２３の平面にな
らい良好な平面を確保できる。なお、結晶基板２１には
複数の接触端子があるため、接着の際は不図示のローラ
と結晶基板２１の間に平面度及び硬度の高い板部材を挟
んだ状態で接着することが望ましい。支持基台２３に接
着固定された結晶基板２１に集積回路基板２２を接着す
る際も同様の接着装置が可能である。但し、結晶基板２
１と集積回路基板２２との間で電気的導通がとれていれ
ば問題無いため、基台２３に対する集積回路基板２２の
平面性は特に問題にはならない。
【００３０】なお、第２及び第３の実施形態において４
枚の半導体素子基板１あるいは結晶基板２１の面内での
各基板間の張り合せについては説明していないが、各基
板間の面内ギャップは可能な限り狭いほうが望ましい
が、少なくとも製品仕様を満足できるギャップであれば
よいことになる。また、第２及び第３の実施形態では４
枚の半導体素子基板あるいは結晶基板で説明したが、本
発明はそれに限ることなく、複数枚の貼り合わせにも同
様の効果があることはいうまでもない。
枚の半導体素子基板１あるいは結晶基板２１の面内での
各基板間の張り合せについては説明していないが、各基
板間の面内ギャップは可能な限り狭いほうが望ましい
が、少なくとも製品仕様を満足できるギャップであれば
よいことになる。また、第２及び第３の実施形態では４
枚の半導体素子基板あるいは結晶基板で説明したが、本
発明はそれに限ることなく、複数枚の貼り合わせにも同
様の効果があることはいうまでもない。
【００３１】また、第３の実施形態の応用例を図４
（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。これは、結晶基板２１の枚数
と集積回路基板２２の枚数が異なる場合の例である。製
造可能な大きさ（面積）を考えると、単結晶基板の生成
の場合よりは半導体製造装置を使用した場合の方が基板
の大面積化が可能であることから、図４（Ｃ）、（Ｄ）
に示すように集積回路基板は大判１枚であれば、枚数が
少なくなるだけ製造工数を削減できることになる。更
に、複数の結晶基板２１の形状を同一で説明したが、こ
れに限るものではない。
（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。これは、結晶基板２１の枚数
と集積回路基板２２の枚数が異なる場合の例である。製
造可能な大きさ（面積）を考えると、単結晶基板の生成
の場合よりは半導体製造装置を使用した場合の方が基板
の大面積化が可能であることから、図４（Ｃ）、（Ｄ）
に示すように集積回路基板は大判１枚であれば、枚数が
少なくなるだけ製造工数を削減できることになる。更
に、複数の結晶基板２１の形状を同一で説明したが、こ
れに限るものではない。
【００３２】なお、本発明は、上述の説明及び実施形態
に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲におい
て適宜変形、組み合わせできることはいうまでもない。
に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲におい
て適宜変形、組み合わせできることはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は以下の効果
がある。 （１）複数の半導体素子基板から構成される光電変換装
置では、各半導体素子基板間での半導体素子面高さの凹
凸がない為、ピントズレがなく解像力の低下及び感度の
低下を防止することが可能となる。 （２）蛍光体のような波長変換体の貼り付け面が複数の
半導体素子基板に対しても同一（又は実質的に同一）平
面である為、波長変換体の貼り付け作業も容易であり、
且つ、剥れにくく信頼性も高いものが得られる。 （３）支持基台に半導体素子基板を実装する前に、それ
ぞれの基板の厚みを一定の寸法に加工する工程が不要と
なり、生産性の向上並びにコストダウンを達成すること
ができる。 （４）光電変換素子面及び蛍光体を完全に外気から密閉
可能であるため、各素子の腐食あるいは劣化を防止する
ことができる。 （５）本発明の光電変換装置をレントゲン装置（Ｘ線撮
像装置等）に代表される物質透過撮影装置に用いること
により、装置を小型化することができ、移動のため車載
することも容易になると共に、撮影データをデジタル処
理あるいは電気的操作を行うことも容易になる。
がある。 （１）複数の半導体素子基板から構成される光電変換装
置では、各半導体素子基板間での半導体素子面高さの凹
凸がない為、ピントズレがなく解像力の低下及び感度の
低下を防止することが可能となる。 （２）蛍光体のような波長変換体の貼り付け面が複数の
半導体素子基板に対しても同一（又は実質的に同一）平
面である為、波長変換体の貼り付け作業も容易であり、
且つ、剥れにくく信頼性も高いものが得られる。 （３）支持基台に半導体素子基板を実装する前に、それ
ぞれの基板の厚みを一定の寸法に加工する工程が不要と
なり、生産性の向上並びにコストダウンを達成すること
ができる。 （４）光電変換素子面及び蛍光体を完全に外気から密閉
可能であるため、各素子の腐食あるいは劣化を防止する
ことができる。 （５）本発明の光電変換装置をレントゲン装置（Ｘ線撮
像装置等）に代表される物質透過撮影装置に用いること
により、装置を小型化することができ、移動のため車載
することも容易になると共に、撮影データをデジタル処
理あるいは電気的操作を行うことも容易になる。
【図１】本発明の光電変換装置の第１の実施形態を示す
図である。
図である。
【図２】図１の実施形態の半導体素子を示す回路図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図５】図４の結晶基板と集積回路基板を拡大して示す
図である。
図である。
【図６】従来例の光電変換装置を示す図である。
【図７】他の従来例の光電変換装置を示す図である。
【図８】半導体素子基板の高さギャップを示す図であ
る。
る。
１ 半導体素子基板 ２ 蛍光体 ３，２３ 支持基台 ４，５，２４，２５ 接着剤 １０ 光電変換素子 １１ 集積回路素子 ２１ 結晶基板 ２２ 集積回路基板 ３２ 接触端子 ３３ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０１Ｌ 31/00 Ａ Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 GG20 JJ05 JJ08 JJ09 JJ23 JJ37 4M118 AA06 AA10 AB01 AB10 BA05 CB06 HA05 HA26 5C024 AX11 AX17 CY47 CY49 EX21 GY01 5F088 AA03 AB03 AB07 BB03 BB07 EA04 GA02 GA04 JA17 LA08
Claims (12)
- 【請求項１】 基板表面に複数の光電変換素子を配した
半導体素子基板と、前記半導体素子基板を支持する支持
基台とを有する光電変換装置において、前記半導体素子
基板の光電変換素子の表面側を前記支持基台に位置させ
て、前記半導体素子基板を支持基台に固定することを特
徴とする光電変換装置。 - 【請求項２】 前記支持基台と前記半導体素子基板の間
にシート状波長変換体を配したことを特徴とする請求項
１に記載の光電変換装置。 - 【請求項３】 前記シート状波長変換体は、蛍光体を有
することを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。 - 【請求項４】 前記光電変換素子は、光電変換部とスイ
ッチング部を含むことを特徴とする請求項１、２のいず
れか１項に記載の光電変換装置。 - 【請求項５】 前記複数の光電変換素子は、二次元に配
列されていることを特徴とする請求項４に記載の光電変
換装置。 - 【請求項６】 前記支持基台と前記光電変換部と前記ス
イッチング部は、この順で配されていることを特徴とす
る請求項４に記載の光電変換装置。 - 【請求項７】 前記光電変換部は、単結晶の半導体であ
ることを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。 - 【請求項８】 前記光電変換部は、複数の単結晶半導体
基板を二次元に配した構成であることを特徴とする請求
項６に記載の光電変換装置。 - 【請求項９】 前記単結晶の半導体は、ｎ+ 層、ｎ-
層、ｐ+ 層の順に配されていることを特徴とする請求項
７、８のいずれか１項に記載の光電変換装置。 - 【請求項１０】 前記光電変換部は突起状の複数の接触
端子を有し、前記半導体素子基板の半導体素子は電極を
有し、前記接触端子と前記電極は異方性導電接着剤で固
定されていることを特徴とする請求項６に記載の光電変
換装置。 - 【請求項１１】 前記半導体素子基板１枚に対し、前記
単結晶の半導体基板は複数枚配置されていることを特徴
とする請求項６に記載の光電変換装置。 - 【請求項１２】 前記支持基台に対し、前記半導体素子
基板の光電変換素子表面は、接着剤で固定されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000361675A JP2002164525A (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000361675A JP2002164525A (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164525A true JP2002164525A (ja) | 2002-06-07 |
Family
ID=18833075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000361675A Pending JP2002164525A (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002164525A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006112320A1 (ja) * | 2005-04-15 | 2006-10-26 | Hitachi Medical Corporation | Ｘ線平面検出器及びｘ線画像診断装置 |
| JP2008118690A (ja) * | 2007-12-10 | 2008-05-22 | Osaka Sealing Printing Co Ltd | アンテナパターンおよび電磁シールドパターンのシート状基材への形成方法と、アンテナおよび電磁シールド材 |
| CN102216807A (zh) * | 2008-11-21 | 2011-10-12 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 平铺式辐射检测器的组装方法 |
| CN102237430A (zh) * | 2010-04-27 | 2011-11-09 | 株式会社日立制作所 | 使用太阳能电池的发电方法及太阳能电池发电系统 |
| JP2012027002A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-02-09 | Canon Inc | 放射線検出装置及び放射線撮像システム |
| WO2022137846A1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器、放射線検出器の製造方法、及びシンチレータパネルユニット |
| WO2022137844A1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器、放射線検出器の製造方法、及びシンチレータパネルユニット |
-
2000
- 2000-11-28 JP JP2000361675A patent/JP2002164525A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP2359161B1 (en) * | 2008-11-21 | 2017-05-31 | Trixell | Assembly method for a tiled radiation detector |
| CN102237430A (zh) * | 2010-04-27 | 2011-11-09 | 株式会社日立制作所 | 使用太阳能电池的发电方法及太阳能电池发电系统 |
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| WO2022137844A1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器、放射線検出器の製造方法、及びシンチレータパネルユニット |
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