JPH0961534A - 半導体放射線検出装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体放射線検出装置及びその製造方法

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JPH0961534A
JPH0961534A JP7219308A JP21930895A JPH0961534A JP H0961534 A JPH0961534 A JP H0961534A JP 7219308 A JP7219308 A JP 7219308A JP 21930895 A JP21930895 A JP 21930895A JP H0961534 A JPH0961534 A JP H0961534A
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JP
Japan
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phosphor
semiconductor radiation
partition plate
tft
pixel
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Application number
JP7219308A
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English (en)
Inventor
Tatsumi Shoji
辰美 庄司
Isao Tanigawa
功 谷川
Kazuaki Tashiro
和昭 田代
Ichiro Tanaka
一郎 田中
Keiichi Kawasaki
敬一 川崎
Tatsuya Yamazaki
達也 山▲崎▼
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Canon Inc
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Canon Inc
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  • Thin Film Transistor (AREA)
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光体の厚みを増すことで、高感度で、か
つ、光によりTFTが誤動作することなく、スループッ
トが良く、安価な半導体放射線検出装置及びその製造方
法を実現する。 【解決手段】 複数の画素SG11とTFTとを有する
光検出器基板1と、前記TFT部分の遮光部13と前記
複数の画素SG11ごとの開口部とを一体的に有する仕
切り板12とを貼り合わせる工程と、前記貼り合わせた
基板の前記仕切り板12の周囲に外枠11を形成する工
程と、前記外枠11内の前記仕切り板12上に蛍光体層
9を形成する工程と、前記蛍光体層9を、前記仕切り1
2に沿って、レーザー光によって溝状に分離する工程
と、を有することを特徴とする半導体放射線検出装置の
製造方法及びそれによる装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質シリコン等
の半導体薄膜を用いた半導体放射線検出装置及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、TFT及びセンサーを各画素とし
て形成した放射線検出装置は、図7の概略断面図のよう
に構成されている。
【0003】図7において、絶縁性基板1上にはゲート
電極2、ゲート絶縁層7、a−SiiH半導体層4、ド
ーピング半導体層5、主電極6よりなるTFT(T1
1)と下側電極2、絶縁層7、a−Si:H半導体層
4、ドーピング半導体層5からなるMIS型センサー
(S11)と、さらに上側電極6からなるコンデンサー
(C11)の各素子が形成され一画素を構成している。
【0004】さらに、同様の画素が2次元の大面積に多
数配置され、その上に各画素を保護する為のSiNxよ
りなる保護層8、さらに入射した放射線を可視光に変換
するための蛍光体9が形成され、大面積にも対応できる
放射線検出装置が構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、高感度にするために、例えば蛍光体9
の厚みを増加させると、入射したX線は蛍光体9中で可
視光に多量に変換され、S11部のセンサー部の感度が
上り、センサーとしての機能は向上するが、同様に変換
された可視光はT11部のTFTにも作用し、光により
TFTが誤動作するという不具合を生ずる。
【0006】さらに、これを解決する方法として、液晶
ディスプレイで広く採用されているように、TFTの上
部と蛍光体9の間にフォトリソグラフィと薄膜堆積技術
を用いて遮光膜を形成する方法が知られているが、スル
ープットが悪くなり、安価に製造することができないと
いう欠点をさらに有している。
【0007】[発明の目的]本発明の目的は、蛍光体の
厚みを増すことで、高感度で、かつ、光によりTFTが
誤動作することなく、スループットが良く、安価な半導
体放射線検出装置及びその製造方法を実現することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するため、以下の手段を有する。
【0009】[1] 蛍光体を有する半導体放射線検出
装置の製造方法において、複数の半導体素子からなる画
素とTFTとを有する光検出器基板を形成する工程と、
前記TFT部分の遮光部と、前記複数の画素ごとの開口
部とを一体的に有する仕切り板を形成する工程と、前記
光検出器基板と前記仕切り板とを貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせた基板の前記仕切り板の周囲に外枠を形
成する工程と、前記外枠内の前記仕切り板上に蛍光体層
を形成する工程と、前記蛍光体層を、前記画素ごとの開
口部の仕切りに沿って、レーザー光によって溝状に除去
し、前記蛍光体層を前記画素ごとに分離する工程と、を
有することを特徴とする半導体放射線検出装置の製造方
法。
【0010】[2] 前記レーザーは、エキシマレーザ
ーである[1]記載の半導体放射線検出装置の製造方
法。
【0011】[3] 前記溝の部分を含んで、前記分離
された蛍光体表面に、反射膜を形成することを特徴とす
る[1]記載の半導体放射線検出装置の製造方法。
【0012】[4] 前記溝の部分を含んで、前記分離
された蛍光体表面に、黒色物質を含む膜を形成すること
を特徴とする[1]記載の半導体放射線検出装置の製造
方法。
【0013】[5] 蛍光体と複数の画素とTFTとを
有する半導体放射線検出装置において、前記各画素ごと
に対応した開口部と前記TFT遮光部とを一体的に形成
したメッシュ状の仕切り板と、前記仕切り板の開口部上
に設けられ、前記仕切り板の仕切り部上で溝状に、前記
各画素ごとに分離された前記蛍光体を有することを特徴
とする半導体放射線検出装置。
【0014】[6] 前記溝の部分を含んで、前記分離
された蛍光体表面に反射膜を有することを特徴とする
[5]記載の半導体放射線検出装置。
【0015】[7] 前記溝の部分を含んで、前記分離
された蛍光体表面に黒色物質を含む膜を有することを特
徴とする[5]記載の半導体放射線検出装置。
【0016】
【発明の実施の形態】
[作用]本発明は、上記問題を同時に解消するために考
えられ、さらに、高解像度を得ることができるという効
果も合わせて達成したものである。
【0017】本発明によれば、保護膜が形成された半導
体放射線検出装置に適用される光検出装置上に、外枠と
して所望の高さの枠を設けて、厚い蛍光体が均一に塗布
できるようにしたことにより、厚い蛍光体により多量の
可視光が発生し、光検出素子としては高感度になった。
【0018】さらに、光検出装置の各画素にTFTの上
部を遮光できる部材と一体になった仕切り板を含むメッ
シュ状の部材を配置したことにより、TFTには光が入
射せず、光によるTFTの誤動作を防止できるようにな
った。
【0019】また、その仕切り板の一部も含めて、エキ
シマレーザーにより蛍光体を溝状に除去したことによ
り、外枠及びメッシュ状の遮光部材と一体となった仕切
り板は安価に製造でき、エキシマレーザーのスループッ
トが高いため、高感度、高解像度で安定した半導体放射
線検出装置を安価に製造することが可能となった。
【0020】最後に、反射膜または黒色物質を含む膜を
形成したことにより、各画素ごとに光が集光され、クロ
ストークがない高解像度の光検出素子を得ることができ
るようになった。
【0021】[実施形態]以下、本発明の実施形態を図
面に基づいて詳細に説明する。
【0022】図1は、本発明の一実施形態を示す半導体
放射線検出装置の断面図である。図1において、1はガ
ラス基板等の絶縁性基板であり、この上に非晶質シリコ
ンよりなる半導体薄膜を用いたセンサ、TFT、コンデ
ンサよりなる画素SG11が分離されて形成され、その
表面にSiNxよりなる保護層8が形成されている。各
画素の分離溝上には、厚いNiで作られたメッシュ状の
仕切り板12が、TFT遮光部材13と一体化して設置
され、外枠11の高さまで蛍光体9が充填され、各画素
ごとにエキシマレーザーで蛍光体9が分離され、各画素
の溝部を含めて反射膜10が形成されている。
【0023】次に、図2〜図6により、この半導体放射
線検出装置の具体的な製造方法を説明する。
【0024】図2は、a−Si:H半導体薄膜を作成す
る通常の工程で作成された、大型の半導体光検出素子を
示す断面概略図であり、TFTとセンサー、コンデンサ
ーで構成された画素SG11が分離され、その表面にS
iNxよりなる保護層8が形成されている。
【0025】図3は、図2で示したパネルとは別に作成
された、TFTの遮光部材13が一体に形成された、メ
ッシュ状のクロストーク防止用の仕切り板12の構造を
示す斜視図である。
【0026】図3に示す仕切り板12は、Ni材料の板
厚40μの物をフォトリソグラフィを用いて、各画素S
G11に対応するように仕切り板12の巾が20μで、
開口部はTFTの遮光部を除いて140μ□で作成して
用意した。
【0027】次に、図4で示したように、図2のパネル
と図3の遮光部材を一体的に形成した仕切り板12を接
着剤で貼り合わせて形成し、さらに、図5で示したよう
に、仕切り板の外側に高さ200μの外枠11を接着し
た後、この外枠11の中にフローコート法により蛍光体
9をノズルから吹き出し、レベリングして200μの厚
さに塗布した。
【0028】さらに、図6で示したように、均一な厚さ
で塗布された蛍光体9はキュアーされた後、各画素SG
11に対応して、接着された仕切り板12の上まで、エ
キシマレーザー加工により、テーパーが付いた溝となる
ようにアブレーションした。
【0029】エキシマレーザーは、KrF248nmの
波長で、エネルギー密度0.6J/cm2 に設定して用
い、光学系に設置したマスクを用いて、仕切り板12の
Ni板のメッシュ上をあらかじめアライメントを行い蛍
光体9の一部を除去した。この際、エネルギー密度0.
6J/cm2 においては、下地となる仕切り板12のN
iも同時に除去されるが、厚さが40μと厚いため、保
護膜8にダメージを与えることなく、仕切り板12の厚
さの途中で仕切り板を残して作業を終了できた。
【0030】その後、前記エキシマレーザーによって作
られた溝の側面も含めて、反射膜10を、Alを蒸着す
ることで形成し、図1で示した放射線検出装置が完成し
た。
【0031】本実施形態によれば、外枠11の高さを任
意に変更すれば、蛍光体9の厚さは任意に所望の厚さに
形成でき、さらに、仕切り板12の厚さは、比較的厚
く、通常のフォトリソ工程で安価に形成でき、さらに、
一体としてTFT遮光部材13が形成できる。このた
め、エキシマレーザーで加工する際に、下地との選択比
の問題を厳密に制御する必要もなく、蛍光体9の一部を
画素分離することが可能となった。さらに、画素分離用
の溝を含めて、反射膜10が形成できるため、厚い蛍光
体により、入射した放射線を多量の可視光に変換でき、
変換された可視光は、溝と形成された反射膜10により
各画素ごとに十分半導体光検出素子の各画素SG11に
集光され、TFTは仕切り板12と一体になった遮光部
材13で遮光されているため、クロストークのない十分
な量の電気信号が得られ、さらに、光によるTFTの誤
動作も発生しなかった。また、製造工程も簡単であるた
め、安価に高性能な半導体放射線検出装置を製造するこ
とが可能になった。
【0032】尚、本実施形態では、遮光部材一体型の仕
切り板として、Niを用いたが、Al,Cr等他の金属
材料、セラミック等で形成しても同様の効果を有する。
【0033】さらに、本実施形態では、エキシマレーザ
ーとしてKrF248nmの波長を用いたが、蛍光体材
料により、アブレーションできる波長を例えばArF1
93nm,XeC1308nm,XeF351nm等か
ら選択しても、同様の効果が得られる。
【0034】また、エキシマレーザー以外のレーザーで
も、同様の効果が得られるものであれば、使用可能であ
ることは明白である。
【0035】また、溝部にAlによる反射膜を形成した
例を示したが、Alに限定されるものではなく、Cr,
Ti等の金属を用いた反射膜でも良く、さらに光を吸収
する例えば、C入り樹脂等の黒色の樹脂を用いても同様
の効果が得られる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各画素ごとに蛍光体を分離するためとTFTへの光の入
射を防止するために、板厚の厚いメッシュ状の部材を遮
光部材と一体化して設け、そのメッシュ状の仕切り板の
上をエキシマレーザーで溝状に除去することにより、素
子にダメージを与えず、下地との選択比を制御すること
なく、簡単にクロストークを防止でき、さらに、TFT
への光の入射を無くし、誤動作を防止できるようになっ
た。
【0037】また、外枠の厚さを任意に厚くできるた
め、蛍光体の厚さを所望の厚さに形成でき、可視光を多
量に発生させ、高感度な半導体放射線検出装置が得られ
る。
【0038】さらに、用いるメッシュ状の遮光部材と一
体となった仕切り板は安価に製造でき、かつエキシマレ
ーザーのスループットが高いため、高性能な半導体放射
線検出装置を安価に製造することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体放射線検出装置の断面図であ
る。
【図2】本発明の光検出素子パネルの断面図である。
【図3】本発明のTFT遮光部分一体型の仕切り板を示
す斜視図である。
【図4】本発明の製造工程を説明する断面図である。
【図5】本発明の製造工程を説明する断面図である。
【図6】本発明の製造工程を説明する断面図である。
【図7】従来例を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板 2 電極 4 半導体層 5 ドーピング半導体層 6 電極 7 絶縁層 8 保護層 9 蛍光体 10 反射膜 11 外枠 12 仕切り板 13 遮光部材 SG11 画素 S11 センサー部 C11 コンデンサー部 T11 TFT部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 川崎 敬一 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地 キ ヤノン株式会社小杉事業所内 (72)発明者 山▲崎▼ 達也 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地 キ ヤノン株式会社小杉事業所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蛍光体を有する半導体放射線検出装置の
    製造方法において、 複数の半導体素子からなる画素とTFTとを有する光検
    出器基板を形成する工程と、 前記TFT部分の遮光部と、前記複数の画素ごとの開口
    部とを一体的に有する仕切り板を形成する工程と、 前記光検出器基板と前記仕切り板とを貼り合わせる工程
    と、 前記貼り合わせた基板の前記仕切り板の周囲に外枠を形
    成する工程と、 前記外枠内の前記仕切り板上に蛍光体層を形成する工程
    と、 前記蛍光体層を、前記画素ごとの開口部の仕切りに沿っ
    て、レーザー光によって溝状に除去し、前記蛍光体層を
    前記画素ごとに分離する工程と、 を有することを特徴とする半導体放射線検出装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記レーザーは、エキシマレーザーであ
    る請求項1記載の半導体放射線検出装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記溝の部分を含んで、前記分離された
    蛍光体表面に、反射膜を形成することを特徴とする請求
    項1記載の半導体放射線検出装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記溝の部分を含んで、前記分離された
    蛍光体表面に、黒色物質を含む膜を形成することを特徴
    とする請求項1記載の半導体放射線検出装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 蛍光体と複数の画素とTFTとを有する
    半導体放射線検出装置において、 前記各画素ごとに対応した開口部と前記TFT遮光部と
    を一体的に形成したメッシュ状の仕切り板と、 前記仕切り板の開口部上に設けられ、前記仕切り板の仕
    切り部上で溝状に、前記各画素ごとに分離された前記蛍
    光体を有することを特徴とする半導体放射線検出装置。
  6. 【請求項6】 前記溝の部分を含んで、前記分離された
    蛍光体表面に反射膜を有することを特徴とする請求項5
    記載の半導体放射線検出装置。
  7. 【請求項7】 前記溝の部分を含んで、前記分離された
    蛍光体表面に黒色物質を含む膜を有することを特徴とす
    る請求項5記載の半導体放射線検出装置。
JP7219308A 1995-08-28 1995-08-28 半導体放射線検出装置及びその製造方法 Pending JPH0961534A (ja)

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US08/697,281 US6133614A (en) 1995-08-28 1996-08-27 Apparatus for detecting radiation and method for manufacturing such apparatus
EP96113690A EP0762505A3 (en) 1995-08-28 1996-08-27 Apparatus for detecting radiation and method for manufacturing such apparatus

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016126012A (ja) * 2014-12-29 2016-07-11 チンファ ユニバーシティTsinghua University セラミックシンチレータアレイの加工方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016126012A (ja) * 2014-12-29 2016-07-11 チンファ ユニバーシティTsinghua University セラミックシンチレータアレイの加工方法
US9869775B2 (en) 2014-12-29 2018-01-16 Tsinghua University Method for processing ceramic scintillator array

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