JP5040143B2

JP5040143B2 - 二次元放射線検出器およびその製造方法

Info

Publication number: JP5040143B2
Application number: JP2006100336A
Authority: JP
Inventors: 正知貝野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007273881A

Description

この発明は、医療用放射線および工業用非破壊検査用放射線などの画像の検出器に係り、特に、放射線に有感な放射線感応膜が半導体で構成された二次元放射線検出器と、その製造方法に関する。

二次元放射線検出器として放射線感応膜が、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅ（以下ＣｄＴｅ材料という）で構成される検出器について以下に説明する。工業用あるいは医用の撮像装置用に必要な二次元放射線検出器の大きさは、数十ｃｍ角の大面積である。また、放射線感応膜の厚みとして、放射線を吸収するために数百μｍの厚みが必要となる。

ＣｄＴｅ材料で上記のような大面積の放射線感応膜を成膜する方法として近接昇華法やＰＶＤ法がある。しかし、いずれの方法でも、ＣｄＴｅ材料は高温成膜が必要なためアクティブマトリクス基板上へ直接成膜することは難しく、放射線感応膜であるＣｄＴｅ材料を一旦、基板上に成膜し、そのあとＣｄＴｅ材料膜表面を平坦化し、ＣｄＴｅ材料膜露出面とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせる。

ところで、近接昇華法やＰＶＤ法で成膜したＣｄＴｅ材料で構成される放射線感応膜には、結晶粒界が含まれる。放射線照射で発生した電荷が該結晶粒界等に補足されること等に起因して、感度や応答性が低下する。この問題解決のため、放射線感応膜にＣｌがドープされる。Ｃｌがドープされていると、放射線感応膜に存在する結晶粒界等の保護が表面付近だけでなく内部にも及ぶ。したがって、リーク電流を低く保ちながら放射線の検出感度や応答性等の特性を良好なものにすることができる。また、Ｃｌのドープは気相で行うので、放射線感応膜における結晶粒が均一化される（モフォロジーの改善）。その結果、面内における出力均一性が高められる（例えば特許文献１参照）。しかし、Ｃｌの膜中拡散に不均一が生ずる。すなわち、表面付近になる程、結晶粒の粒界改善効果が高くなる。したがって、基板に接する側では十分な改善がされない場合がある。

また、ＣｄＴｅ材料を基板上に近接昇華法やＰＶＤ法で成膜したとき、基板に接する側と膜露出側の膜質が違うことが生起することがある。ＣｄＴｅ材料で構成される直接変換型の放射線感応膜では、放射線フォトンが膜に入射することで膜中で電子正孔対が発生し、それらがバイアス電圧で電極まで引き寄せられることで信号となる。この基板に接する部分の膜質が思わしくない場合、電荷収集効率を下げ感度低下の原因となる。
特開２００４−１７２３７７号公報

ＣｄＴｅ材料の放射線感応膜で構成される二次元放射線検出器において、放射線感応膜の基板に接する側と膜露出側の膜質を良好で均一なものとし、電荷収集効率を上げ感度向上を図る。

本発明は上記課題を解決するために、第一の基板上にＣｄＴｅ材料の積層膜を成膜し、前記積層膜が露出している膜面に導電性接着層を介して第二の基板を貼り付け、前記第一の基板と前記積層膜の一部を研磨除去して膜面を露出させ、前記膜面にアクティブマトリクス基板を貼り付けることにより形成された二次元放射線検出器を構成する。また、前記二次元放射線検出器の製造方法は、第一の基板上に前記積層膜を成膜する第一の工程と、前記積層膜が露出している膜面に導電性接着層を介して第二の基板を貼り付ける第二の工程と、前記第一の基板と前記積層膜の一部を研磨除去して膜面を露出させる第三の工程と、該膜面にアクティブマトリクス基板を貼り付ける第四の工程を含んでいる製造方法とする。したがって、放射線感応膜の基板に接する側と膜露出側の膜質を良好で均一なものとすることが可能であり、電荷収集効率を上げ感度向上が期待できる。

本発明によれば、二次元放射線検出器の放射線検出感度が向上し、鮮明な画像を得ることができ、診断の効率を向上するという効果がある。また、放射線量を減らすことができ、被検者の放射線被爆量を軽減するという効果がある。

第二の製造工程でカーボン基板で構成される第二の基板を貼り付けた後機械的強度を増すため、側面を接着剤で補強してから第三の製造工程の研磨をする。
なお、研磨した後は十分洗浄と乾燥をし、次の製造工程へ移行する。

本発明の一実施例を、図１から図５を参照しながら説明する。図１は、本発明の二次元放射線検出器１を製造する第一の製造工程を示す図である。図２および図３は、本発明の二次元放射線検出器１を製造する第二の製造工程を示す図である。図４は、本発明の二次元放射線検出器１を製造する第三の製造工程を示す図である。図５は、本発明の二次元放射線検出器１を製造する第四の製造工程を示す図である。

図１を参照して、本発明の二次元放射線検出器１を製造する第一の製造工程、すなわち放射線感応膜を成膜する製造工程を説明する。ＣｄＴｅ材料で構成される積層膜３は、第一の基板２上に近接昇華法やＰＶＤ法により、厚さ数百μｍで成膜される。積層膜３のうち第一の基板２に接する近傍には膜質が思わしくない部分で構成される積層膜３１が生起することがある。第一の基板２から離れて成膜される積層膜３２は、膜質が均一で良好な部分で構成され、本発明の二次元放射線検出器１の放射線感応膜として機能する。

図２および図３を参照して、本発明の二次元放射線検出器１を製造する第二の製造工程を説明する。まず、図２（ａ）に示すごとく前記第一の製造工程で製造された第一の基板２と積層膜３（図１参照）を上下逆に配置し積層膜３２が上になるようにする。次に、図２（ｂ）に示すごとく積層膜３２の膜上に、スクリーン印刷などによってカーボンペーストで構成されるカーボン厚膜４を生成する。カーボン材で構成されるカーボン厚膜４は導電性があり、バイアス電圧を印加する電極として機能する。また、カーボンペーストで構成されるカーボン厚膜４は導電性接着層として機能する。
次に、図３に示すごとくカーボン厚膜４の上にカーボン基板で構成される第二の基板５を接合する。次の第三および第四の製造工程においては、機械的強度が必要であり、該第二の基板５は、保持基板として機能する。また、カーボン材はＸ線透過率が高く、Ｘ線は第二の基板５およびカーボン厚膜４を透過して積層膜３２に入射し、放射線強度に応じた電子正孔対を生起する。

図４を参照して、本発明の二次元放射線検出器１を製造する第三の製造工程を説明する。図４（ａ）に示すＤは研磨する深さを示す。したがって第一の基板２および積層膜３１は、研磨により除去される。図４（ｂ）は、第一の基板２が研磨により除去された状態を示す。図４（ｃ）は、さらに研磨が進み積層膜３１が除去された状態を示す。すなわち、第一の基板２に接する近傍に生起する膜質が思わしくない部分で構成される積層膜３１が除去される。

図５を参照して、本発明の二次元放射線検出器１を製造する第四の製造工程、すなわち積層膜３２とアクティブマトリクス基板６をバンプ電極７により貼り合わせる工程について説明する。
前記アクティブマトリクス基板６上には画素電極（図示しない）が例えば１０２４×１０２４個のマトリクス状に配設されている。また、各画素電極に対応して電荷を読み出すためのスイッチング素子が配設されている。導電性ペーストで構成されるバンプ電極７はマトリクス状の電極であり、前記画素電極上にスクリーン印刷によって形成される。次に、図５に示すごとく、バンプ電極７を積層膜３２で挟んで常温で放置すれば硬化し、二次元放射線検出器１が完成する。なお、図５では説明の都合上バンプ電極７の数は８個であるが、実際には、例えば１０２４×１０２４個でマトリクス状に配設される。

本発明は以上の構成であるから、放射線感応膜として機能する積層膜３２は膜質が良好で均一なものが得られ、放射線に対する検出感度の高い二次元放射線検出器１が構成される。

図１から図５に示す実施例においては説明していないが、積層膜３２とカーボン厚膜４との間に半導体層で構成される第一電荷阻止層が形成され、積層膜３２とバンプ電極７との間に半導体層で構成される第二電荷阻止層が形成される二次元放射線検出器においても本発明は適用可能であり、本発明はこれら変形例を包含する。

本発明の二次元放射線検出器１を製造する第一の製造工程を示す図である。本発明の二次元放射線検出器１を製造する第二の製造工程その１を示す図である。本発明の二次元放射線検出器１を製造する第二の製造工程その２を示す図である。本発明の二次元放射線検出器１を製造する第三の製造工程を示す図である。本発明の二次元放射線検出器１を製造する第四の製造工程を示す図である。

符号の説明

１二次元放射線検出器
２第一の基板
３積層膜
４カーボン厚膜
５第二の基板
６アクティブマトリクス基板
７バンプ電極
３１積層膜
３２積層膜

Claims

ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅの積層膜で構成される放射線感応膜を備えた二次元放射線検出器の製造方法であって、
第一の基板上に前記積層膜を成膜する第一の工程と、
前記積層膜が露出している膜面に導電性接着層を介して第二の基板を貼り付ける第二の工程と、
前記第一の基板と前記積層膜の一部を研磨除去して膜面を露出させる第三の工程と、
該膜面にアクティブマトリクス基板を貼り付ける第四の工程
を含んでいることを特徴とする二次元放射線検出器の製造方法。