JP2015004560A - 放射線検出器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な手法でもって、放射線検出器における小型化およびその信頼性向上を可能にする。
【解決手段】 蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が複数設けられた画素エリアＡを有するアレイ基板１１と、前記画素エリアＡを被覆して前記アレイ基板１１に形成され入射する放射線を蛍光に変換するシンチレータ層１２と、該シンチレータ層１２を覆い前記シンチレータ層１２を外部の湿気から保護する防湿層１４と、を備える放射線検出器１０において、前記シンチレータ層１２が前記アレイ基板１１の周辺エリアＢに拡がるのを抑制する土手部２３が、前記画素エリアＡの周りを囲んで前記アレイ基板１１に設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、放射線を検出する放射線検出器およびその製造方法に関する。

新世代のＸ線診断用検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面形の放射線検出器が開発されている。この放射線検出器は、一般に、入射するＸ線像を光学像に変換するシンチレータ層、この光学像を電気信号に変換するアクティブマトリクス基板（以下、アレイ基板という）などを備える。アレイ基板には、例えばガラス基板のような絶縁基板上に、例えばアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)フォトダイオードなどの光電変換素子で信号電荷に変換する画素が二次元配列されている。そして、所要数の画素が二次元配列された領域（以下、画素エリアという）を被覆するように上記シンチレータ層が設けられる。この放射線検出器により被写体からのＸ線が検出され、Ｘ線撮影像、あるいはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として得られる。

上記放射線検出器では、それに使用されるシンチレータ層は大気圧下に置かれるようになる。しかし、高輝度蛍光物質である例えばＣｓＩ等のハロゲン化合物からなるシンチレータ層は、その吸湿性のために外部雰囲気である空気中の湿気あるいは水分と反応して特性の劣化を生じ易い。そこで、放射線検出器の高信頼性の観点から、シンチレータ層を保護する防湿層が極めて重要になる。これまで、防湿層の構造あるいはその形成方法が種々に検討されている。例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）法により、シンチレータ層に被着するように、ポリパラキシリレン樹脂などの有機膜を防湿層として成膜する方法が提案されている。また、シンチレータ層を覆うように、例えばアルミニウム（ＡＬ）合金箔からなるハット状の防湿層を形成する方法が開示され、実用に供されている。

上記ハット状のＡＬ合金箔によりシンチレータ層を覆う方法は、実質的に透湿を無視できるレベルにでき実用性に優れている。そして、高い信頼性を有する放射線検出器が容易に可能になる。このハット状の防湿層では、その鍔部が上述したアレイ基板の周辺部（以下、周辺エリアという）の全周に亘って接着するように、形成される。

米国特許第６２６２４２２号明細書 特開２００９−１２８０２３号公報

ところで、放射線検出器では、上述したような高い信頼性とともに、例えばＸ線画像の高精細化、放射線検出器の小型化などの高性能化が求められている。そして、放射線検出器におけるアレイ基板の外形寸法の縮小が強く求められている。ここで、Ｘ線画像の高精細化は、いわゆるフォトリソグラフィ技術を用いた微細加工により、アレイ基板におけるアクティブエリアの画素を微細化することで容易に達成できる。また、画素エリアの画素の微細化は放射線検出器の小型化を可能にする。

しかし、アレイ基板の周辺エリアでは、フォトリソグラフィ技術を用いた微細加工による縮小化が発揮し難い。この周辺エリアは、いわゆる実装技術を用い、例えばフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）に電気接続する領域になる。この領域には、例えば異方性導電膜（ＡＣＦ）を通してＦＰＣの配線に接続するためのＴＡＢパッドが配設される。そして、このＴＡＢパッドの配設においては、その寸法、および画素エリアを被覆するシンチレータ層あるいはその防湿層と位置ズレマージンを含む間隔が、実装技術に依存するようになるからである。

特に、ハット状の防湿層が形成される放射線検出器は、その鍔部がアレイ基板の周辺エリアの全周に亘って接着して形成される接着領域を必要とする。そこで、放射線検出器の小型化および信頼性向上の点から、実装技術の高度化による以外にも、アレイ基板における周辺エリアの縮小化を容易にする手法、あるいは上記鍔部を含む防湿層とＴＡＢパッドとの間の余裕代を簡便に確保できる手法が必要になってきている。

実施形態の放射線検出器では、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が複数設けられた画素エリアを有する基板と、前記画素エリアを被覆して前記基板に形成され入射する放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、該シンチレータ層を覆い前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿層と、を備える放射線検出器において、前記シンチレータ層が前記基板の周辺部に拡がるのを抑制する土手部が、前記画素エリアの周りを囲んで前記基板に設けられている。

また、実施形態の放射線検出器の製造方法は、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を基板に複数設ける工程と、前記複数の画素の周りを囲むように、防湿性のある土手部を前記基板に形成する工程と、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を前記土手部より内側に閉じ込めるように、前記複数の画素を被覆して形成する工程と、鍔部を有するハット状に防湿層を形成する工程と、前記鍔部の少なくとも一部に接着層を形成する工程と、前記接着層を介して前記土手部に前記鍔部を貼り合せる工程と、を備える構成になっている。

あるいは、実施形態の放射線検出器の製造方法は、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を基板に複数設ける工程と、前記複数の画素の周りを囲むように土手部を前記基板に形成する工程と、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を前記土手部より内側に閉じ込めるように、前記複数の画素を被覆して形成する工程と、鍔部を有するハット状に防湿層を形成する工程と、前記鍔部の少なくとも一部に接着層を形成する工程と、前記土手部および前記シンチレータ層を覆うように、前記接着層を介して前記基板に前記鍔部を貼り合せる工程と、を備える構成になっている。

実施形態に係る放射線検出器の説明に供する模式的斜視図である。 第１の実施形態における放射線検出器の一部拡大断面図である。 第１の実施形態における土手部のアレイ基板での配置を示す斜視図である。 第１の実施形態における放射線検出器の製造方法の一例を示す製造工程別断面図である。 接着層により防湿層を貼り合せるための貼り合せ装置の一例を示す模式図である。 第１の実施形態における放射線検出器の製造方法の他例を示す製造工程別断面図である。 第２の実施形態における放射線検出器の一部拡大断面図である。 第２の実施形態における土手部のアレイ基板での配置を示す斜視図である。 第２の実施形態における放射線検出器の製造方法の一例を示す製造工程別断面図である。

以下、実施形態にかかる放射線検出器およびその製造方法について図面を参照して説明する。ここで、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる。これ等の図では、互いに同一または類似の部分には共通の符号が付され、重複説明は一部省略される。

（第１の実施形態）
放射線検出器は、放射線像であるＸ線像を検出するＸ線平面センサであり、例えば一般医療用途などに用いられる。図１は一例である放射線検出器の説明に供する模式的斜視図になっている。図２はその放射線検出器における画素エリアＡの一部と周辺エリアＢを示した一部拡大断面図になっている。

（放射線検出器の全体構造）
放射線検出器１０は、図１および図２に示すように、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が形成された基板であるアレイ基板１１、このアレイ基板１１の一主面である表面上に設けられ入射するＸ線を蛍光に変換するシンチレータ層１２、このシンチレータ層１２上に設けられシンチレータ層１２からの蛍光をアレイ基板１１側へ反射させる反射膜１３、シンチレータ層１２および反射膜１３上に設けられ外気や湿度から保護する防湿層１４を備えている。

（アレイ基板１１）
アレイ基板１１は、シンチレータ層１２によりＸ線から例えば可視光に変換された蛍光を電気信号に変換するもので、例えばガラス材からなる絶縁基板１５、この絶縁基板１５上にマトリクス状に形成された画素１６、行方向に沿って配設された複数の制御線（又はゲートライン）１７、列方向に沿って配設された複数の信号線（又はシグナルライン）１８を備えている。

また、各画素１６内には、それぞれ光電変換素子としてのフォトダイオード１９が設けられている。これらフォトダイオード１９はシンチレータ層１２の下部に配設されている。

更に、各画素１６は、フォトダイオード１９に電気的に接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２０、フォトダイオード１９により変換した信号電荷を蓄積する電荷蓄積部としての蓄積キャパシタ（図示せず）を具備している。但し、蓄積キャパシタは、フォトダイオード１９の容量が兼ねる場合もあり、必ずしも必要ではない。

各薄膜トランジスタ２０は、フォトダイオード１９への蛍光の入射により発生した電荷を蓄積および放出させるスイッチング機能を担う。薄膜トランジスタ２０は、非晶質半導体としてのａ−Ｓｉ、あるいは多結晶半導体であるポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料によって少なくとも一部が構成されている。

そして、図２に示すように、画素１６、制御線１７、信号線１８などを被覆し保護するために、保護膜２１がアレイ基板１１に形成されている。ここで、保護膜２１は例えば窒化珪素系の無機膜である。あるいは、シンチレータ層１２との密着性の観点より、アレイ基板１１のシンチレータ層１２が設けられる領域では、無機膜上に有機樹脂が積層して形成されていてもよい。有機樹脂としては、例えばアクリル系、ポリエチレンやポリプロピレン、ブチラール系などの熱可塑性樹脂が挙げられる。最も好ましくはアクリル系樹脂である。

図１に示す制御線１７は、各画素１６間に行方向に沿って配設され、同じ行の各画素の薄膜トランジスタ２０のゲート電極（図示せず）に電気的に接続されている。

図１に示す信号線１８は、各画素１６間に列方向に沿って配設され、同じ列の各画素の薄膜トランジスタ２０のソース電極（図示せず）に電気的に接続されている。

このような上記放射線検出器１０は、例えば鉛板のようなＸ線を吸収できる支持板５１上に載置され、支持板５１を挟んで放射線検出器１０に対向する裏側に配置される回路基板５２と電気的に接続される。ここで、回路基板５２には、一般に放射線耐性が低い制御回路、増幅／変換回路などが搭載される。そして、図２に示す放射線検出器１０の周辺エリアＢに配設される複数のＴＡＢパッド２２が例えばＡＣＦ（図示せず）を介しＦＰＣ５３により回路基板５２の回路に電気接続される。ここで、各ＴＡＢパッド２２はそれぞれの制御線１７、それぞれの信号線１８に接続する。上記回路基板５２に搭載された回路により、放射線検出器１０は駆動制御される。

例えば、制御回路は、各制御線１７を通して各薄膜トランジスタ２０の動作状態、即ちオンおよびオフを制御するものである。また、増幅／変換部は、各信号線１８に対応してそれぞれ配設された複数の電荷増幅器、これら電荷増幅器が電気的に接続された並列／直列変換器、この並列／直列変換器が電気的に接続されたアナログ−デジタル変換器を有している。

（土手部２３）
図２に示すように、土手部２３は画素エリアＡの領域を取り囲むように、アレイ基板１１上の周辺エリアＢに形成されている。この土手部２３は、図３に示すような閉じた枠形状になり、周辺エリアＢにおいてアレイ基板１１の全周に亘り配設されることになる。

ここで、土手部２３は、透湿性が低い例えば銅（Ｃｕ）系金属、ＡＬ系金属、ＳＵＳ、コバール材のような金属材料により形成される。あるいは、水ガラス、石英ガラス、液晶ガラス、アルミナ、窒化珪素、ジルコニアなどの無機絶縁材料が用いられる。また、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの有機系材料であってもよい。また、例えばａ−Ｓｉ、Ｐ−Ｓｉなどの半導体材料であってもよい。

土手部２３は、後述のように、シンチレータ層１２が形成される前工程において、例えば、上記透湿性の低い材料による保護膜２１上への製膜と、フォトリソグラフィ技術を用いた選択的エッチングの加工により作製される。あるいは、特に有機系材料の場合には、例えばスクリーン印刷のようにその塗布と焼成により作製する方法が用いられる。ここで、土手部２３の厚さは、例えば１０μｍ〜１ｍｍ程度の範囲で適宜に設定される。

土手部２３は、後述するシンチレータ層１２のアレイ基板１１上への形成において、シンチレータ層１２の画素エリアＡから周辺エリアＢへの横方向の拡がりを抑制する。このシンチレータ層１２の拡がり抑制により、アレイ基板１１における行方向および列方向の片側寸法に例えば１ｍｍ〜３ｍｍ程度の余裕代が得られる。但し、この余裕代の程度は、シンチレータ層１２の例えば真空蒸着のような成膜方法あるいはアレイ基板１１の設計基準に依存する。この余裕代の確保により、それに対応した周辺エリアＢの縮小化、あるいは両側寸法で２倍になるアレイ基板１１寸法の縮小化が容易にできる。あるいは、この余裕代は、実装工程における例えばＴＡＢパッド２２とＦＰＣ５３の接続における充分な位置ズレマージンを与えることができる。

（シンチレータ層１２）
シンチレータ層１２は、入射するＸ線を蛍光に変換するもので、アレイ基板１１において画素エリアＡを被覆して設けられる。シンチレータ層１２には、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）または臭化セシウム（ＣｓＢｒ）：ユーロピウム（Ｅｕ）などにより真空蒸着法で柱状構造に形成するものがある。あるいは、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ）蛍光体粒子をバインダ材と混合し、アレイ基板１１上に塗布して焼成および硬化し、ダイサによりダイシングするなどで溝部を形成して四角状に形成したものなどがある。

これら柱間には、大気、あるいは酸化防止用の窒素（Ｎ₂）などの不活性ガスを封入し、あるいは真空状態とすることも可能である。

例えば、シンチレータ層１２にＣｓＩ：Ｔｌの蒸着膜を用い、膜厚は約６００μｍ、ＣｓＩ：Ｔｌの柱状構造結晶の柱（ピラー）の太さが最表面で８〜１２μｍ程度のものを用いることができる。

（反射膜１３）
シンチレータ層１２上に形成される反射膜１３は、フォトダイオード１９と反対側に発せられた蛍光を反射して、フォトダイオード１９に到達する蛍光光量を増大させるものである。

反射膜１３としては、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属をシンチレータ層１２上に成膜したもの、アルミニウムなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ層１２に密着させたもの、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの光散乱性物質とバインダ樹脂とから成る拡散反射性の反射層を塗布形成したものなどがある。

具体的には、光反射材として平均粒径０．３μｍ程度のＴｉＯ_２の微粉末をブチラール系などバインダ樹脂と溶媒で混合塗布し、シンチレータ層１２上に塗布乾燥させたものを適用することができる。塗布は、例えば、ディスペンサーを用いてＸＹステージの駆動によりライン塗布の繰り返しによりエリア状に形成することができる。

なお、反射膜１３は、放射線検出器１０に求められる解像度、輝度などの特性により、省略することもできる。

（防湿層１４）
防湿層１４は、シンチレータ層１２や反射膜１３を外部雰囲気から保護して、湿度などによる特性劣化を抑えるためのものである。ここで、防湿層１４の鍔部１４ａが接着層２４により土手部２３に接着される。

防湿層１４は、例えば、厚み０．１ｍｍのＡＬ合金箔（Ａ１Ｎ３０−Ｏ材）を、周縁に５ｍｍ幅の鍔部１４ａを持つ構造にプレス成型してハット状に形成される。防湿層１４の材質としてはＡＬ又はＡＬ合金に限らず、ＡＬやＡＬ合金と樹脂の積層フィルムや、無機膜と樹脂の積層フィルム（例えば凸版印刷株式会社製のＧＸフィルム）など、透湿性の低い（水蒸気バリア性の高い）素材を用いることができる。

（接着層２４）
接着層２４は、添加剤を含有した接着剤を鍔部１４ａに塗布することによって形成される。即ち、鍔部１４ａをアレイ基板１１の周辺領域と接着シールするため、例えば、ＡＬハットを逆さまにして接着トレイに載置して鍔部１４ａをアセトンなどで清浄化し、更にＵＶ／Ｏ_３処理をした後に接着剤をディスペンサーにより塗布することにより形成することができる。

接着層２４としては、エポキシ系でカチオン重合型のＵＶ硬化接着剤を用いることが好ましい。また、添加剤として、接着剤の透湿を抑制する無機材質のフィラーを用いることが好ましい。例えばＵＶ硬化型（ナガセケムテック社製ＸＮＲ５５１６ＺＨＶ−Ｂ１：粘度４００Ｐａ・ｓ）を用いることができる。

次に、本実施形態の放射線検出器１０の製造方法について説明する。まず、絶縁基板１５の表面に、画素１６、制御線１７、信号線１８、保護膜２１などを形成して、アレイ基板１１を得る。ここで、画素１６、制御線１７、信号線１８などはフォトリソグラフィ技術を用いた加工を通して形成される。

次に、上述したような土手部２３をアレイ基板１１上に形成する。そして、アレイ基板１１の端部に所要数のＴＡＢパッド２２を形成する。これ等のＴＡＢパッド２２は、それぞれに、保護膜２１に設けられた開口を通して制御線１７あるいは信号線１８に接続する。なお、土手部２３は、ＴＡＢパッド２２の形成後、あるいはＴＡＢパッド２２と同時に形成するようにしもよい。

土手部２３の形成では、例えばＣｕ系材料を用いる場合には、フォトレジストマスクを用いた選択メッキ法を使用することができる。その他、例えば図５で後述される接着層を用いたＣｕ、ＡＬ、ＳＵＳなどの金属箔の貼り合せあるいはこれ等の金属膜の気相成長による成膜と、フォトリソグラフィ技術を用いたその選択エッチング加工とにより形成される。無機絶縁材料を用いる場合には、それ等の絶縁膜の製膜と、フォトリソグラフィ技術を用いたその選択エッチング加工とにより形成される。あるいは、水ガラスを用いる場合には、その塗布と焼成により形成できる。そして、有機系材料の場合には、上述したように、例えばスクリーン印刷による塗布と焼成が使用される。

その後、図４（ａ）に示すように、シンチレータ層１２の真空蒸着法による形成工程において、アレイ基板１１の裏面側に裏板３１を取り付け、アレイ基板１１の表面側が下向きとなるいわゆるフェースダウンに基板ホルダー（図示せず）に取り付け、真空蒸着装置内に装着する。そして、蒸着のマスク治具としていわゆるシャドーマスクとなる蒸着マスク３２をアレイ基板１１の表面に位置合わせしてセットする。このようにして、アレイ基板１１は、その表面側が例えばＣｓＩ、Ｔｌの蛍光体材料を収納したるつぼと対向するように配置される。

この蒸着マスク３２には、蒸着物質が通過する開口部３２ａが設けられている。ここで、蒸着マスク３２は、るつぼ（図４では上側に位置する）側に向かう表面に傾斜が設けられ、開口部３２ａにおいてその板厚が最も薄くなる先端部３２ｂを有する。開口部３２ａはこの先端部３２ｂの端部により画成されることになる。このような先端部３２ｂは開口部３２ａの端部でのシャドー効果を低減するものである。また、先端部３２ｂでは、蒸着マスク３２の裏側に切欠き部３２ｃが設けられている。

上記蒸着マスク３２のアレイ基板１１に対するセットでは、アレイ基板１１が裏板３１と共に上記切欠き部３２ｃに嵌め込まれるようになる。そして、蒸着マスク３２は、アレイ基板１１の周辺エリアＢに形成されている土手部２３が先端部３２ｂに接するようにマスク合わせされ位置決めされる。

上記アレイ基板１１に対する蒸着マスク３２のセットの状態で例えばＣｓＩ、Ｔｌなどの蒸着物質を真空蒸着する。これにより、図４（ｂ）に示すように、例えば６００μｍ厚のシンチレータ層１２がアレイ基板１１の保護膜２１上に成膜される。また、蒸着マスク３２の表面に付着膜３４が被着する。ここで、シンチレータ層１２は、先端部３２ｂの端部でのシャドー効果により、アレイ基板１１の画素エリアＡから周辺エリアＢの中間領域で、その厚さが薄くなるようにアレイ基板１１上に堆積している。

上記蒸着物質の真空蒸着において、蒸着マスク３２の先端部３２ｂの裏側に回り込むガス状態の蒸着物質は、アレイ基板１１に設けられている土手部２３により、周辺エリアＢへの侵入およびその付着が阻止される。このようにして、形成されるシンチレータ層１２は、土手部２３の内側に閉じ込められ、画素エリアＡから周辺エリアＢへの横方向の拡がりが抑制される。なお、蒸着マスク３２の裏面側への蒸着物質の回り込みは極めて少なく、あったとしても蒸着マスク３２の切欠き部３２ｃにより、アレイ基板１１の周辺エリアＢへの蒸着物質に付着は皆無になる。

上記シンチレータ層１２の形成後は、図４（ｃ）に示すように、シンチレータ層１２上に、例えばＴｉＯ_２の細粒を樹脂バインダと混合したタイプの反射膜１３を約１００μｍの膜厚で形成する。反射膜１３の特性（蛍光反射率や反射膜内部での蛍光の広がりなど）は、輝度優先や解像度優先などの用途により選択できる。また、用途によっては反射膜１３を省く場合や、反射膜１３の代わりに蛍光吸収膜を形成して、輝度を犠牲にしても解像度の良い特性を求める場合もある。さらに、フィラー材の添加によってある程度の防湿性能を持たせることも可能である。

その後、図４（ｄ）に示すように、シンチレータ層１２および反射膜１３を覆う防湿層１４を形成する。ここで、例えば、０．１ｍｍ厚のＡＬ箔をハット状に加工したものを用い、その接着部となる鍔部１４ａを土手部２３に接着層２４で貼り合せる。例えば図５に示すような貼り合せ装置４０を用いてアレイ基板１１の土手部２３と貼り合せる。

先ずは防湿層１４をなすＡＬハットの鍔部１４ａに接着層２４を形成する。その方法として、例えばＡＬハットを逆さまな状態で貼り合せ冶具４１上にセットし、これをディスペンサー装置に載置して、ＡＬハットの鍔部１４ａに接着層２４を塗布形成する。ＡＬハットを貼り合せ冶具４１にセットする場合に、ＡＬハットと貼り合せ冶具４１との隙間を適正化する高さ調整シート４２を介してセットしてもよい。

そして、図５に示すように、接着層２４が形成されたＡＬハットを貼り合せ冶具４１と共に貼り合せ装置４０にセットする。この際に加圧時の圧力均一性を改善する目的で、例えば貼り合せ冶具の下にクッションシート４３を敷いてもよい。

更に、保護膜２１を介してＴＡＢパッド２２、土手部２３、シンチレータ層１２などが形成されたアレイ基板１１を逆さまにして、ＡＬハットの上部にセットする。この際に、アレイ基板１１を保持する機構は図示していないが、防湿層１４の鍔部１４ａに対してアレイ基板１１が位置合わせできるようになっているとよい。この位置合わせ機構により、土手部２３と鍔部１４ａが位置合わせされ、アレイ基板１１が適切な位置に位置決め載置される。ここで、貼り合せ冶具４１においてアレイ基板１１の周辺部に対向する部分に、ある程度以上の力で押すと引っ込むピンを所望の数だけ立てておいて、このピンの上に載置するようになっているとよい。

接着層２４付きＡＬハットを貼り合せ冶具４１と共に貼り合せ装置４０にセットした後、下部ステージ４４を持ち上げ上部ステージ４５に押し付けて密着加圧する。

ここで、接着剤としてＵＶ硬化型接着剤を用いた場合は、チャンバー内において防湿層１４の鍔部１４ａを土手部２３に密着貼り合せた状態で、チャンバー内にてＵＶを照射できる様な機構を作るか、又は石英の窓などを通してＵＶを照射できる機構を用いることが好ましい。また、接着剤に対して更に硬化率を上げるために、その後、加熱により硬化反応を促進してもよい。

加熱硬化型接着剤を用いる場合は、上記チャンバー内で密着加圧した状態で接着部を加熱できる機構を設ける。また、接着部が固定されて動かない程度まで硬化させた状態でチャンバー外に取り出し、その後オーブンなどにより加熱を追加することができる。

このようにして、防湿構造を形成することによって、放射線検出器１０が完成する。

その後、実装工程において、アレイ基板１１のＴＡＢパッド２２にＦＰＣ５３の配線層の接続電極部がＡＣＦ層を介して熱圧着される。そして、放射線検出器１０の制御線１７、信号線１８の各ＴＡＢパッド２２にＦＰＣ５３の配線層が電気接続されて回路基板５２の回路に接続する。これ等は筐体（図示せず）に組み込まれて、例えば図１に示したような放射線検出器１０を備えた放射線検出装置に組立てられる。

ここで、上述したように、アレイ基板１１および放射線検出器１０が土手部２３により縮小化すると、上記実装工程における放射線検出器１０の筐体への組立てが容易になる。そして、放射線検出装置の組立て歩留まりが向上する。

あるいは、上述したように、土手部２３により、実装工程においてＴＡＢパッド２２に接続されたＦＰＣ５３と例えばＡＬ合金製の防湿層１４との間に充分な離間距離が確保できるようになる。このため、放射線検出装置として筐体に組込まれた放射線検出器１０が大きく振動することがあっても、ＦＰＣ５３が防湿層１４に接触することは皆無になり、放射線検出器１０の放射線検出装置における信頼性が向上する。

上述した放射線検出器１０の製造方法においては、その他に種々の変形した方法がとられる。例えば、鍔部１４ａを土手部２３に接着層２４で貼り合せる工程では、貼り合せ装置４０のチャンバー内を減圧にしてもよい。この場合には、防湿層１４は保護膜１３に接するように形成される。そして、出来上がった放射線検出器１０の振動で生じるマイクロフォニック現象が低減するようになる。

また、シンチレータ層１２の真空蒸着形成において、例えば図６に示すように蒸着マスク３２に種々の変形を施すことができる。この場合では、図６（ａ）に示されるように、蒸着マスク３２の先端部３２ｂの縁端にフック状に伸びた屈曲部３２ｄが設けられている。そして、このような蒸着マスク３２のアレイ基板１１に対するセットでは、蒸着マスク３２は、その先端部３２ｂがアレイ基板１１の周辺エリアＢに配設されている土手部２３に接し、その屈曲部３２ｄが土手部２３の内側端に接するように、マスク合わせされ位置決めされる。なお、アレイ基板１１は裏板３１と共に切欠き部３２ｃに嵌め込まれるようになる。

そして、図４で説明したのと同様に蛍光体材料の蒸着物質を真空蒸着し、図６（ｂ）に示すようなシンチレータ層１２を形成する。この場合の真空蒸着では、蒸着マスク３２の屈曲部３２ｄにより、土手部２３および周辺エリアＢへのガス状態の蒸着物質の侵入およびその付着が完全に阻止される。このようにして、シンチレータ層１２の画素エリアＡから周辺エリアＢへの横方向の拡がりが抑制される。

上記シンチレータ層１２の形成後は、図４で説明したのと同様にして、図６（ｃ）に示すようにシンチレータ層１２上に反射膜１３を形成し、更に図６（ｄ）に示すように防湿層１４を設ける。

図６で説明したような製造方法により作製される放射線検出器では、図４に示した製造方法で作製された放射線検出器１０と少し異なり、シンチレータ層１２は、土手部２３の内側端まで形成されないで画素エリアＡ側に後退するようになる。

本実施形態では、放射線検出器において、アレイ基板１１上に形成されるシンチレータ層１２の画素エリアＡから周辺エリアＢへの横方向の拡がりが抑制される。そして、周辺エリアＢの縮小化が可能になり、放射線検出器の小型化およびそれが筐体に実装された放射線検出装置の小型化が容易になる。

また、アレイ基板１１上での防湿層１４とＴＡＢパッド２２との位置ズレマージンの確保、放射線検出器を筐体に組込む実装工程での防湿層１４とＦＰＣ５３との位置ズレマージンを含む余裕代の簡便な確保が可能になる。そして、放射線検出器あるいは放射線検出装置の信頼性が向上する。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の放射線検出器３０では、第１の実施形態と異なり、アレイ基板１１上に形成される土手部３３はシンチレータ層１２と共に防湿層１４に覆われるように配設される。この場合、防湿層１４の鍔部１４ａは土手部３３の外側でアレイ基板１１に接着されるようになる。以下、第１の実施形態と異なるところを主に説明する。なお、図７は、放射線検出器３０における画素エリアＡの一部と周辺エリアＢを示した一部拡大断面図になっている。

図７に示すように、画素エリアＡに所要数の画素１６が配列され、周辺エリアＢに所要数のＴＡＢパッド２２が配設されている。そして、土手部３３が、画素エリアＡの領域を取り囲むように、アレイ基板１１上に形成される。この土手部２３は、図３の場合のように閉じた枠形状になり、アレイ基板１１の全周に亘り配設される。あるいは、矩形状をしたアレイ基板１１の各辺に沿って、複数の帯状の土手部３３が配設されるようになってもよい。図８では、アレイ基板１１の四隅で分離した帯状の土手部３３がアレイ基板１１の各辺に沿い一個ずつ形成されている。

シンチレータ層１２は、画素エリアＡを覆い、土手部３３の内側端に接するように形成される。そして、防湿層１４は、その鍔部１４ａが土手部３３の外側でアレイ基板１１に接着し、シンチレータ層１２と土手部３３を覆うように形成される。

土手部３３は、第１の実施形態で説明した土手部２３と同様の材料により、同じような作製方法で形成される。あるいは、土手部２３の場合と異なり透湿性の高い材料が用いられてもよい。この土手部３３は、シンチレータ層１２と共に防湿層１４により封止されるからである。

土手部３３は、後述されるシンチレータ層１２のアレイ基板１１上への形成において、シンチレータ層１２を土手部３３の内側に閉じ込め、シンチレータ層１２の画素エリアＡから周辺エリアＢへの横方向の拡がりを抑制する。

次に、本実施形態の放射線検出器１０の製造方法について説明する。第１の実施形態と同じようにして、アレイ基板１１上にＴＡＢパッド２２および土手部３３を配設した後に、シンチレータ層１２を形成する。

シンチレータ層１２の真空蒸着形成において、図９（ａ）に示されるように、蒸着マスク３２の先端部３２ｂの先端に窪み段部３２ｅが設けられている。そして、このような蒸着マスク３２のアレイ基板１１に対するセットでは、蒸着マスク３２は、その窪み段部３２ｅが土手部３３の外側端および表面に接するように、マスク合わせされ位置決めされる。この場合も、アレイ基板１１は裏板３１と共に切欠き部３２ｃに嵌め込まれるようになる。

そして、図４で説明したのと同様に蛍光体材料の蒸着物質を真空蒸着し、図９（ｂ）に示すようなシンチレータ層１２を形成する。この場合の真空蒸着では、蒸着マスク３２の窪み段部３２ｅおよび土手部３３により、周辺エリアＢへのガス状態の蒸着物質の侵入およびその付着が阻止される。そして、シンチレータ層１２は土手部３３の内側に閉じ込められる。

上記シンチレータ層１２の形成後は、図４で説明したのと同様にして、図９（ｃ）に示すようにシンチレータ層１２上に反射膜１３を形成する。そして、図９（ｄ）に示すように、シンチレータ層１２、反射膜１３および土手部３３を覆うようにして防湿層１４を設ける。ここで、防湿層１４の鍔部１４ａがアレイ基板１１上の保護膜２１に接着層２４を介して接着される。このような接着は、第１の実施形態の図５を用いて説明したのと同様になされる。

このようにして、防湿構造を形成することによって、放射線検出器３０が完成する。また、第１の実施形態で説明したのと同様に、実装工程を通して、例えば図１に示したような放射線検出器３０を備えた放射線検出装置が組立てられる。

第２の本実施形態では、第１の実施形態で説明したのと同様の効果が奏される。更に、第１の実施形態の場合に較べて、シンチレータ層１２の形成において、蒸着マスク３２の端部でのシャドー効果による影響が小さくなる。そのため、シンチレータ層１２は、土手部３３の内側でその厚さが急激に変化するように形成される。

上記実施形態において、土手部はその他に種々の形態に設けることができる。例えばシンチレータ層１２の形成における蒸着マスクの構造を変えて、土手部のアレイ基板１１での配置を変えることができる。

また、土手部は、例えば保護膜２１に被覆されるように形成されてもよい。この場合には、上述した画素１６、制御線１７、信号線１８などを形成するフォトリソグラフィ技術を用いた加工工程において、例えば画素１６の蓄積キャパシタの電極に用いられる金属膜、ａ−Ｓｉのような半導体膜、あるいは層間絶縁膜に用いられる絶縁体膜を土手部として同時に加工形成する。ここで、土手部は上記金属膜、半導体膜、あるいは層間絶縁膜が積層する構造になってもよい。このような土手部の形成は、画素１６との位置ズレマージンを極めて小さくする。そして、上述した余裕代が更に増大するようになる。

また、シンチレータ層は、上述したように例えばＧｄ₂Ｏ₂Ｓ蛍光体粒子をバインダ材と混合し、アレイ基板１１上に塗布して焼成および硬化することで、土手部の内側に形成するようにしてもよい。

（他の実施形態）
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均などの範囲に含まれる。

１０，３０…放射線検出器、１１…アレイ基板、１２…シンチレータ層、１３…反射膜、１４…防湿層、１４ａ…鍔部、１５…絶縁基板、１６…画素、１７…制御線、１８…信号線、１９…フォトダイオード、２０…薄膜トランジスタ、２１…保護膜、２２…ＴＡＢパッド、２３，３３…土手部、２４…接着層、３１…裏板、３２…蒸着マスク、３２ａ…開口部、３２ｂ…先端部、３２ｃ…切欠き部、３２ｄ…屈曲部、３２ｅ…窪み段部、３４…付着膜、５１…支持板、５２…回路基板、５３…ＦＰＣ

Claims (6)

1. 蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が複数設けられた画素エリアを有する基板と、前記画素エリアを被覆して前記基板に形成され入射する放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、該シンチレータ層を覆い前記シンチレータ層を外部の湿気から保護する防湿層と、を備える放射線検出器において、
   前記シンチレータ層が前記基板の周辺部に拡がるのを抑制する土手部が、前記画素エリアの周りを囲んで前記基板に設けられていることを特徴とする放射線検出器。
2. 前記土手部は、前記防湿層の周縁に形成された鍔部に接着していることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記土手部は、前記防湿層に覆われている特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
4. 蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を基板に複数設ける工程と、
   前記複数の画素の周りを囲むように、防湿性のある土手部を前記基板に形成する工程と、
   放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を前記土手部より内側に閉じ込めるように、前記複数の画素を被覆して形成する工程と、
   鍔部を有するハット状に防湿層を形成する工程と、
   前記鍔部の少なくとも一部に接着層を形成する工程と、
   前記接着層を介して前記土手部に前記鍔部を貼り合せる工程と、
   を備えることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
5. 蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を有する画素を基板に複数設ける工程と、
   前記複数の画素の周りを囲むように土手部を前記基板に形成する工程と、
   放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を前記土手部より内側に閉じ込めるように、前記複数の画素を被覆して形成する工程と、
   鍔部を有するハット状に防湿層を形成する工程と、
   前記鍔部の少なくとも一部に接着層を形成する工程と、
   前記土手部および前記シンチレータ層を覆うように、前記接着層を介して前記基板に前記鍔部を貼り合せる工程と、
   を備えることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
6. 前記土手部を覆うように蒸着マスクを配置し、前記シンチレータ層を前記基板の画素エリアに蒸着により形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線検出器の製造方法。

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