JPH11101895A

JPH11101895A - 放射線検出装置の製造方法

Info

Publication number: JPH11101895A
Application number: JP25990797A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Tashiro; 和昭田代; Yoshikazu Miyazawa; 良和宮澤
Original assignee: OPUTORON KK; Canon Inc
Current assignee: OPUTORON KK; Canon Inc
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-13
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: JP4444380B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のように、蛍光板中のバインダや粉体、
又はそれらの界面で、光が、散乱吸収されることがな
く、厚くしても光の伝達効率が低下しない、高感度な蛍
光板を備えた放射線検出装置を得る。【解決手段】前記単結晶蛍光体１０２を第１の基板１
０１に設ける工程と、前記単結晶蛍光体１０２を研磨す
る工程と、少なくとも光電変換素子、スイッチング素
子、容量素子、配線を作成した第２の基板上に前記第１
の基板上の単結晶蛍光体面を貼り合わせる工程と、前記
貼り合わせた後、前記第１の基板を取り去る工程と、を
有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線検出装置の
製造方法に関し、特に、高感度大面積の放射線検出装置
を容易に製造しうる放射線検出装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、放射線、特にＸ線を検出するた
めには、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光体と、その
蛍光体から発した光を検出する画像読取装置の組み合わ
せからなる放射線検出装置が用いられる。このような放
射線検出装置は、医療でも用いられ、例えば胸部撮影用
のＸ線検出装置を作製する場合、２次元の画像読取装置
に蛍光板（蛍光体の粉体からなり、板状の蛍光体）を貼
り合わせる構成が知られている。Ｘ線胸部撮影では大面
積が必要であり、蛍光板は、その点、均一な厚さで大面
積のものが容易に手に入るため、利用し易い。

【０００３】以下、２次元画像読取装置上に蛍光板を貼
り合わせ、２次元放射線検出装置を作製する従来の例を
説明する。

【０００４】２次元の画像読取装置としては、非晶質シ
リコンを用いた光電変換素子、薄膜トランジスタ等を２
次元に配置したものが大面積の画像読取装置として使わ
れる。

【０００５】図２２は、従来の２次元画像読取装置の１
画素分の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は、平面図（ａ）のＡ−Ｂ断面図を示す。

【０００６】図２２において、Ｓ１１は光電変換素子
部、Ｔ１１は光電変換素子駆動用薄膜トランジスタ部で
ある。また、９０１はガラス基板、９０２は水素化非晶
質窒化シリコン層のゲート絶縁膜、９０３はイントリン
シック水素化非晶質シリコン層、９０４はＮ⁺ 型水素化
非晶質シリコン層、９０５はドレイン電極、９０６は保
護層、９０８はゲート電極、９０９はソース電極、９１
０は接着剤、９１１は蛍光体粒子、９１２はバインダ
ー、９１３は基台である。

【０００７】従来は、このように、画素を多数配置した
画像読取装置上に、蛍光板を接着剤で貼り合わせ、２次
元放射線検出装置を作製していた。

【０００８】

【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、蛍光板は、図２２に示されるように、蛍
光体の粉体９１１を樹脂のバインダー９１２で練り合わ
せ、これを基台９１３の上に塗布することで作成され
る。そのため、蛍光体９１１の充填率が低く、その分Ｘ
線の利用効率も低くなってしまうという欠点があった。

【０００９】Ｘ線利用効率を上げるために、充填率を上
げようとすると蛍光板全体が脆くなり、取扱いが困難に
なる。

【００１０】また厚くして感度を稼ごうとすると、Ｘ線
を吸収し発生した光が、バインダや粉体、あるいはそれ
らの界面で散乱吸収され、厚くしすぎると光の伝達効率
が低下するという欠点を持っていた。

【００１１】上記のように、従来の蛍光板を用いる方法
ではＸ線の利用効率が低く、出力の光量が少ないので感
度が低くなってしまう。

【００１２】例えば、２次元の放射線検出装置を医療で
使う場合、Ｘ線量を大幅に上げることはできないため、
その感度が低いということは問題であった。

【００１３】蛍光板の感度が低い結果、それから発する
光を利用する光電変換素子自体に非常な高感度が要求さ
れるなどの課題が発生していた。

【００１４】［発明の目的］本発明の目的は、従来のよ
うに、蛍光板中のバインダや粉体、又はそれらの界面
で、光が、散乱吸収されることがなく、厚くしても光の
伝達効率が低下しない、高感度な蛍光体を備えた放射線
検出装置を得ることにある。

【００１５】また、脆くすることなく、蛍光体の充填率
を高め、それにより放射線の利用効率が高く、取り扱い
が容易で、感度を上げるべく厚くしても、光の伝達効率
が低下しない、高感度な蛍光板を備えた放射線検出装置
を得ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、単結晶蛍光体を第１の基板に
設ける工程と、前記単結晶蛍光体を研磨する工程と、前
記単結晶蛍光体が発する光を電気に変換する画像読取装
置を形成した第２の基板上に前記第１の基板上の単結晶
蛍光体面を貼り合わせる工程と、前記貼り合わせた後、
前記第１の基板を取り去る工程と、を有することを特徴
とする放射線検出装置の製造方法を提供するものであ
る。

【００１７】また、単結晶蛍光体を、第１の基板上に、
熱可塑性接着剤を用いた材料により貼り合わせる工程
と、前記単結晶蛍光体を研磨する工程と、前記単結晶蛍
光体が発する光を電気に変換する画像読取装置を形成し
た第２の基板上に前記第１の基板上の単結晶蛍光体面を
貼り合わせる工程と、前記貼り合わせた後、熱を加える
ことにより前記熱可塑性接着剤を軟化し、前記第１の基
板を取り去る工程と、を有することを特徴とする放射線
検出装置の製造方法でもある。

【００１８】また、単結晶蛍光体を、第１の基板上に、
粘着剤を有するウエハシートを介して貼り合わせる工程
と、前記単結晶蛍光体を研磨する工程と、前記単結晶蛍
光体が発する光を電気に変換する画像読取装置を形成し
た第２の基板上に前記第１の基板上の単結晶蛍光体面を
貼り合わせる工程と、前記貼り合わせた後、前記第１の
基板及び前記ウエハシートを取り去る工程と、を有する
ことを特徴とする放射線検出装置の製造方法でもある。

【００１９】また、前記貼り合わせた後、前記第１の基
板及び前記ウエハシートを取り去る工程、が、前記貼り
合わせた後、前記第１の基板を取り去り、前記ウエハシ
ートを前記単結晶蛍光体上に残す工程、であることを特
徴とする放射線検出装置の製造方法でもある。

【００２０】また、単結晶蛍光体を、第１の基板上に、
少なくとも片面に金属膜を有する粘着シートを介して貼
り合わせる工程と、前記単結晶蛍光体を研磨する工程
と、前記単結晶蛍光体が発する光を電気に変換する画像
読取装置を形成した第２の基板上に前記第１の基板上の
単結晶蛍光体面を貼り合わせる工程と、前記貼り合わせ
た後、前記第１の基板を取り去り、前記金属膜を有する
シートを前記単結晶蛍光体上に残す工程と、を有するこ
とを特徴とする放射線検出装置の製造方法でもある。

【００２１】また、前記単結晶蛍光体がＣｓＩからなる
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放射
線検出装置の製造方法でもある。

【００２２】また、前記画像読取装置は、絶縁基板上に
第一の電極層、第一導電型のキャリアおよび第一導電型
と異なる第二導電型のキャリアの通過を阻止する第一の
絶縁層、光電変換半導体層、第二の電極層、およびこの
第二の電極層と前記光電変換層との間にあって前記光電
変換層への第一導電型のキャリアの注入を阻止する注入
素子層を積層した光電変換素子と、スイッチ素子と、を
有し、前記光電変換素子を２次元的に複数個配置し、前
記光電変換素子毎に前記スイッチ素子を接続すると共
に、前記光電変換素子を複数のブロックに分割し、各ブ
ロック毎に前記スイッチ素子を動作させることにより光
信号を検出する画像読取装置であることを特徴とする放
射線検出装置の製造方法でもある。

【００２３】また、前記スイッチ素子は、リフレッシュ
動作では、前記第一導電型のキャリアを前記光電変換半
導体層から前記第二の電極層に導く方向に、前記光電変
換素子に電界を与え、光電変換動作では前記光電変換半
導体層に入射した光により発生した前記第一導電型のキ
ャリアを前記光電変換半導体層内に留まらせ、前記第二
導電型のキャリアを前記第二の電極層に導く方向に、前
記光電変換素子に電界を与え、前記光電変換動作により
前記光電変換半導体層に蓄積される前記第一のキャリア
もしくは前記第二の電極層に導かれた第二導電型のキャ
リアを光信号として検出するように制御されることを特
徴とする放射線検出装置の製造方法でもある。

【００２４】［作用］本発明によれば、最適化された厚
さを持つ蛍光体として、大面積単結晶ＣｓＩ等の単結晶
蛍光体を用いることにより、１００％充填率となり、Ｘ
線の利用効率が向上し、放射線検出装置の高感度化がで
きる。

【００２５】また単結晶なので、光の散乱吸収による損
失が低く抑えられ、また非常に高い透過率を有するた
め、Ｘ線吸収により発生した可視光の利用効率が向上す
る。

【００２６】また、本発明によれば、作製工程中に、単
結晶蛍光体の研磨工程を導入したため、単結晶ＣｓＩ等
の蛍光体の厚さを自由に設定できるようになり、感度、
明細度を最適にする設計が容易になり、その結果、充分
な明細度で高感度な放射線検出装置を作製することがで
きるようになった。

【００２７】更に、ウエハーシートを利用しているの
で、作業性が向上する。

【００２８】更に、ウエハーシートをそのまま、蛍光体
の保護層として使えるので、簡略な工程で、貼り合わせ
と保護膜作製を行うことができる。

【００２９】更にまた、このウエハーシートには金属膜
が作り込まれているので、蛍光体中で発生した光の反射
板としても効果を発揮する。つまり光電変換素子と反対
方向へ進む光は、この金属膜で反射され、光電変換素子
の方向へ入射することになり、利用効率が向上する。

【００３０】また、金属膜を設けたため、耐湿性も向上
する。

【００３１】

【発明の実施の形態】

［実施例１］図１〜図５に、本実施例による放射線検出
装置の製造工程を示す。

【００３２】まず、蛍光体ＣｓＩの単結晶を作る。大口
径の単結晶を作製するには、一般にブリッジマン炉を利
用し、単結晶のインゴットとして作製する。インゴット
の大きさとして、本実施例では直径３００ｍｍ、厚さ１
００ｍｍの単結晶を作った。更にこれから、適当なスラ
イス装置で、厚さ１ｍｍの単結晶ＣｓＩウエハーを切り
出した。

【００３３】次に、図１に示すように、この単結晶Ｃｓ
Ｉウエハー１０２を、厚さ５ｍｍの第１の基板としての
ステンレス基板１０１に貼り合わせる。

【００３４】この貼り合わせ方法としては、いろいろな
方法があるが、その後の研磨時及び切断時の機械的な力
に耐えられる強度があり、かつ、第２の基板との貼り合
わせ後に、容易に剥すことが可能な貼り合わせ方法であ
れば良く、粘着剤による方法や、真空吸引力による方法
や、熱可塑性接着剤による方法等が可能である。

【００３５】熱可塑性接着剤としては、酢酸ビニル系、
アクリル系、スチレン系、セルロース系、ポリアミド
系、アルキド系、モノマータイプのシアノアクリレート
系がある。

【００３６】本実施例では、本実施例の特徴でもある熱
可塑性接着剤１０３として、アクリル系接着剤を粉霧装
置で着けて使用した。機械的強度がとれるのに充分な程
度の接着でよい。

【００３７】このステンレス基板は、研磨装置のステー
ジ１０５に装着できる構造になっている。この研磨工程
では、単結晶ＣｓＩを後に述べるように５００μｍまで
研磨するので、研磨後の単結晶ＣｓＩウエハーを支持す
るために、この基板を用い、これ以後は、この基板ごと
次工程に使う。

【００３８】このステンレス基板は、±１０μｍ以内の
表面精度を持っており、このステンレス基板に貼り合わ
せをする場合の樹脂層（接着剤層）の厚さの精度も同程
度に保つ必要がある。

【００３９】このステンレス基板ごと、専用のグライン
ダーに設置し、厚さ５００μｍまで単結晶ＣｓＩの表面
を回転子１０４により研磨した。このスライスされた単
結晶ＣｓＩウエハーを研磨することにより、放射線検出
装置に最適な膜厚の蛍光体を作り上げることができる。
更に画像読取装置との接着での精度をあげるために平坦
化の研磨もかねる。

【００４０】次に、図２に示すように、この研磨した単
結晶ＣｓＩウエハーを２００ｍｍ角の大きさに切り出し
た。このカット工程は研磨工程の前後どちらに入れても
かまわない。本実施例では研磨工程の後に入れた。この
ときステンレス基板はカット装置のステージ１０７にも
装着できるようになっている。

【００４１】本実施例では、単結晶ＣｓＩをスライスし
たまま用いているが、ここで、単結晶ＣｓＩのセンサと
反対面（Ｘ線側）、つまりステンレス基板側の単結晶Ｃ
ｓＩ表面に光反射用の金属層を設けることで、発生した
光を有効利用することもできる。この反射膜は、蒸着装
置を使い、金属膜をあらかじめ蒸着しておいてもよい。
あるいは、単結晶ＣｓＩを第２の基板との貼り合わせ、
しかる後、第１の基板を単結晶ＣｓＩから剥離した後、
この単結晶ＣｓＩ上に、Ａｌ等の金属を含む反射シート
等を更に貼り合わせても良い。

【００４２】次に、図３に示すように、光電変換素子、
スイッチング素子としての薄膜トランジスタ、容量、配
線を有する画像読取装置を作成した第２の基板としての
ガラス基板１０８を用意する。これは２次元の画像読取
装置となっている。

【００４３】ガラス基板の最上層はポリイミド保護層か
らなり、このガラス基板上の光電変換素子に、第１の基
板側の単結晶ＣｓＩ面を貼り合わせる。この貼り合わせ
は、研磨した蛍光体面を光電変換素子面に相対するよう
に、樹脂系接着剤１１１で貼りあわせる。接着剤１１１
としては、本実施例では光電変換素子の保護層と同じ材
料であるポリイミド樹脂を用いた。ポリイミドは熱硬化
性であり、図４に示すように、一度熱を加えて接着硬化
させる。

【００４４】次に、この第１の基板をそのまま残してお
くと、ここでＸ線を吸収してしまうので、この基板は取
り去る必要がある。研磨時のステンレス基板と研磨した
単結晶ＣｓＩウエハーを接着している熱可塑性接着剤は
熱を加えることで接着力を失うので、熱硬化性のポリイ
ミドが硬化した後、図４に示すように、再度熱を加えな
がら、図５に示すように、ステンレス基板を取り除くこ
とができる。

【００４５】これにより、薄く研磨したＣｓＩの単結晶
膜のみを２次元の画像読取装置上に貼り合わせることが
できた。取り除いたステンレス基板は、洗浄後再利用さ
れる。

【００４６】図６を用いて、前述した画像読取装置の概
略を説明する。図６は、２次元画像読取装置の１画素分
の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、平
面図（ａ）のＡ−Ｂ断面図を示す。この画像読取装置
は、図６に示すように、光電変換素子Ｓ１１、及び薄膜
トランジスタＴ１１で構成されている。ＳＩＧは信号配
線である。また、図６において、２０１はガラス基板、
２０２は水素化非晶質窒化シリコン層のゲート絶縁膜、
２０３はイントリンシック水素化非晶質シリコン層、２
０４はＮ⁺ 型水素化非晶質シリコン層、２０５はドレイ
ン電極、２０６は保護層、２０８はゲート電極、２０９
はソース電極、２１０は熱硬化性ポリイミド樹脂系接着
剤、２１１は研磨後の単結晶ＣｓＩウエハ（単結晶蛍光
体）である。

【００４７】光により、光電変換素子Ｓ１１で発生した
電荷は、薄膜トランジスタＴ１１を通して、蓄積容量に
蓄えられたのち、不図示の読み出し回路で、この電荷を
読み出す。図中ＭＩＳ型光電変換素子上の２１２は、Ｎ
⁺型水素化非晶質シリコン層であり、窓層として機能し
ている。後述するように、このＮ⁺型水素化非晶質シリ
コン層は注入阻止層（ブロッキング層）、電極層として
も機能している。

【００４８】図７は、この画像読取装置１画素の等価回
路を示す。ＭＩＳ型光電変換素子Ｓ１１、信号転送用と
しての薄膜トランジスタＴ１１で構成されている。さら
にＳｉｇｎは信号配線である。ｇｎは薄膜トランジスタ
のゲート線、Ｄ，ＧはそれぞれＭＩＳ型光電変換素子の
上電極、下電極を示す。Ｃｇｓ，Ｃｇｄは薄膜トランジ
スタのゲート電極とソース電極、ドレイン電極との重な
りによる容量である。

【００４９】光により、光電変換素子Ｓ１１で発生した
電荷は、薄膜トランジスタＴ１１を通して、Ｃｇｓ，Ｃ
ｇｄに蓄えられたのち、不図示の読み出し回路で、この
電荷を読み出す。ここでは１ビットについての場合であ
るが、実際にはこのＣｇｓ，Ｃｇｄは、このゲート線に
つながった他の薄膜トランジスタのものとの合計であ
る。

【００５０】なお、本実施例で用いられる光電変換素子
は、特願平５−３３１６９０号公報において開示された
光電変換素子と同じ原理によるものである。また薄膜ト
ランジスタと光電変換素子はともに同一のプロセスによ
り作成され、ともにＭＩＳ型の構造を持っている。

【００５１】次に本実施例で用いた画像読取装置に用い
られている光電変換素子の動作について簡単な説明をす
る。

【００５２】図８（ａ），（ｂ）は、それぞれリフレッ
シュモード、光電変換モードの動作を示す光電変換素子
のエネルギーバンド図である。図中の１〜５は各層の厚
さ方向の状態を示している。

【００５３】リフレッシュモード（ａ）において、Ｄ電
極はＧ電極に対して負の電位が与えられているために、
イントリンシック水素化非晶質シリコン層３内の黒丸で
示されたホールは電界によりＤ電極に導かれる。同時に
白丸で示された電子はイントリンシック水素化非晶質シ
リコン層３に注入される。このとき一部のホールと電子
はＮ⁺型水素化非晶質シリコン層２、イントリンシック
水素化非晶質シリコン層３中において再結合して消滅す
る。充分に長い時間この状態が続けば、イントリンシッ
ク水素化非晶質シリコン層３内のホールはイントリンシ
ック水素化非晶質シリコン層３から掃き出される。

【００５４】この状態で、光電変換モード（ｂ）になる
と、Ｄ電極はＧ電極に対して正の電位が与えられるため
に、イントリンシック水素化非晶質シリコン層３中の電
子は瞬時にＤ電極に導かれる。しかし、ホールはＮ⁺型
水素化非晶質シリコン層２が注入阻止層として働くため
に、イントリンシック水素化非晶質シリコン層３中に導
かれることはない。

【００５５】この状態で、イントリンシック水素化非晶
質シリコン層３内に光が入射すると、光は吸収され、電
子、ホール対が発生する。この電子は電界により電極に
導かれ、ホールはイントリンシック水素化非晶質シリコ
ン層３内を移動し水素化非晶質窒化シリコン層４の界面
に達するが、ここで阻止されイントリンシック水素化非
晶質シリコン層３内に留まることになる。このとき電子
はＤ電極に移動し、ホールはイントリンシック水素化非
晶質シリコン層３内の水素化非晶質窒化シリコン層４界
面に移動するため、素子内の電気的中性を保つために、
電流がＧ電極から流れる。この電流は光により発生した
電子、ホール対に対応するので、入射した光に比例す
る。

【００５６】図９に、画像読取装置の全体回路図を示
す。光電変換素子、駆動用薄膜トランジスタ、配線等は
同一のプロセスにより、同一基板上に形成することがで
きる。回路図中、Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換素子を表
し、Ｔ１１〜Ｔ３３は光電変換素子駆動用薄膜トランジ
スタである。Ｖｓは読み出し用電源、Ｖｇはリフレッシ
ュ用電源であり、それぞれスイッチＳＷｓ，ＳＷｇを介
して全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３の下電極Ｇに接続さ
れている。スイッチＳＷｓはインバータを介して、スイ
ッチＳＷｇは、直接に、リフレッシュ制御回路ＲＦに接
続されており、リフレッシュ期間はスイッチＳＷｇがＯ
Ｎ、その他の期間はスイッチＳＷｓがＯＮするように制
御されている。信号出力は信号配線ＳＩＧにより検出用
集積回路ＩＣに接続されている。

【００５７】図９では、９個の画素を３個のブロックに
分け、１ブロックあたり３画素の出力を同時に転送し、
この信号は、検出用集積回路によって順次出力に変換さ
れ出力される。説明しやすいように９画素の２次元画像
入力部としたが、実際にはさらに高密度の画素構成とな
っている。たとえば画素サイズを１５０μｍ角の大きさ
で、２０ｃｍ角の画像読取装置を作成した場合、画素数
はおよそ２００万画素となる。

【００５８】［本実施例の効果］本実施例によれば、蛍
光体として単結晶ＣｓＩを用いているため、従来の蛍光
板に比べ、充填効率が増え（１００％）、また、光の透
過率が高いため、光の散乱がない。そのため、Ｘ線の吸
収効率、利用効率が上がり、さらにＸ線の吸収により発
生した可視光の利用効率も向上するため、充分高感度な
２次元放射線検出装置を提供することができた。

【００５９】［実施例２］図１０〜図１４に本実施例の
製造方法を示す。

【００６０】スライスした単結晶ＣｓＩウエハーまでの
製法は、実施例１と共通なので省略する。この単結晶Ｃ
ｓＩウエハーを厚さ５ｍｍの第１のステンレス基板に設
置する。そのために以下の方法をとる。

【００６１】まず、図１０に示すように、単結晶ＣｓＩ
ウエハー６０２をウエハーシート６０３上に貼り合わせ
る。ウエハーシート６０３は、一般にシリコンウエハー
をスライスする時に使う、粘着剤つきのシートである。
これより同等の働きをするシートをウエハーシートと呼
ぶことにする。本実施例でのウエハーシートは、両面が
ポリアミド系の熱可塑性粘着剤を塗布した形態のものを
用いる。熱可塑性粘着剤に関しては、実施例１で述べた
ようなものが使用できる。引き続きウエハーシートに貼
り合わせた単結晶ＣｓＩウエハーを厚さ５ｍｍのステン
レス基板６０１に貼り合わせる。

【００６２】この後、このステンレス基板ごとグライン
ダーに設置し、厚さ５００μｍまで単結晶ＣｓＩ６０２
の表面を研磨する。研磨後グラインダーから基板ごと取
り出し、乾燥させる。

【００６３】次に、図１１に示すように、この研磨した
単結晶ＣｓＩウエハーを２００ｍｍ角の大きさに切り出
した。このカット工程は研磨工程の前後どちらに入れて
もかまわない。本実施例では研磨工程の後に入れた。こ
のときステンレス基板はカット装置のステージ６０７に
も装着できるようになっている。

【００６４】次に、図１２に示すように、光電変換素
子、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ、容
量、配線を有する画像読取装置を作成した第２の基板と
してのガラス基板６０８を用意する。

【００６５】ガラス基板の最上層はポリイミドの保護層
からなる。本実施例で用いられる画像読取装置は実施例
１で用いたものと同じものを用いた。

【００６６】研磨した蛍光体面を光電変換素子面に相対
するように、接着剤６１１で貼りあわせる。接着剤６１
１としては、本実施例では光電変換素子の保護層と同じ
材料のポリイミド樹脂を用いた。ポリイミドは熱硬化性
であり、図１３に示すように、一度熱を加え接着硬化さ
せる。

【００６７】次に、この第１の基板をそのまま残してお
くと、ここでＸ線を吸収してしまうので、この基板は取
り去る必要がある。研磨時のステンレス基板と研磨した
単結晶ＣｓＩウエハーを接着しているウエハーシートの
熱可塑性粘着剤は熱を加えることで接着力を失うので、
熱硬化性接着剤であるポリイミドが硬化した後、再度熱
を加えながら、図１４に示すように、ステンレス基板を
取り除くことができる。

【００６８】引き続き、ウエハーシート６０３を剥離す
る。

【００６９】これにより、薄く研磨したＣｓＩの単結晶
膜のみを２次元の画像読取装置上に貼り合わせることが
できた。取り除いたステンレス基板は、洗浄後再利用さ
れる。本実施例ではステンレス基板を剥した後、ウエハ
ーシート６０３を剥したが、この順番は工程上、適宜変
更してもかまわない。

【００７０】本実施例では単結晶ＣｓＩをスライスした
まま用いているが、ここで、単結晶ＣｓＩのセンサと反
対面（Ｘ線側）、つまりウエハーシート側に光反射用の
金属層を設けることで、発生した光を有効利用すること
もできる。この反射膜は、蒸着装置を使い、金属膜をあ
らかじめ蒸着してもよい。また単結晶ＣｓＩの貼り合わ
せた後にＡｌ等の金属を含む反射シート等を更に貼り合
わせても良い。

【００７１】［本実施例の効果］本実施例によれば、蛍
光体として単結晶ＣｓＩを用いているため、従来の蛍光
板に比べ、充填効率が増え（１００％）、また、光の透
過率が高いため、光の散乱がない。そのため、Ｘ線の吸
収効率、利用効率が上がり、さらにＸ線の吸収により発
生した可視光の利用効率も向上し、充分高感度な２次元
放射線検出装置を提供することができた。

【００７２】更にウエハーシートを利用しているので、
作業性が向上した。

【００７３】［実施例３］図１５〜図２０に本実施例の
製造方法を示す。スライスした単結晶ＣｓＩウエハーま
での製法は実施例１と共通なので省略する。

【００７４】この単結晶ＣｓＩウエハーを厚さ５ｍｍの
ステンレス基板に設置する。

【００７５】まず、図１５に示すように、単結晶ＣｓＩ
ウエハー７０２をウエハーシート７０３上に貼り合わせ
る。本実施例でのウエハーシート７０３は、片面にポリ
アミド系熱可塑性粘着剤が塗布されたものを使う。この
粘着剤で単結晶ＣｓＩウエハーとウエハーシートを貼り
合わせる。粘着剤としては熱可塑性のものであればかま
わず、実施例１のようなものが使用できる。

【００７６】しかる後、ウエハーシート７０３に貼り合
わせた単結晶ＣｓＩウエハー７０２を厚さ５ｍｍのステ
ンレス基板７０１に装着する。装着の方法としては、機
械的に固定してもよいし、真空引きの機構を考えてもよ
い。研磨時に充分な強度でウエハーを保持できればよ
い。

【００７７】この基板ごとグラインダーステージ７０５
に設置し、厚さ５００μｍまで単結晶ＣｓＩウエハーの
表面を研磨した。研磨後グラインダーから基板ごと取り
出し、乾燥させた。

【００７８】次に、図１６に示すように、この研磨した
単結晶ＣｓＩウエハーを２００ｍｍ角の大きさに切り出
した。このカット工程は研磨工程の前後どちらに入れて
もかまわない。本実施例では研磨工程の後に入れた。こ
のときステンレス基板はカット装置のステージにも装着
できるようになっている。

【００７９】次に、図１７に示すように、光電変換素
子、スイッチング素子として薄膜トランジスタ、容量、
配線を有する画像読取装置を作成した第２の基板として
ガラス基板７０８を用意する。

【００８０】ガラス基板の最上層はポリイミドの保護層
からなる。本実施例で用いた画像読取装置は実施例１で
用いたものと同じものを用いた。

【００８１】このガラス基板上の光電変換素子に単結晶
ＣｓＩの研磨面が相対するように、樹脂系接着剤７１１
で貼り合わせた。

【００８２】次に、この第１の基板をそのまま残してお
くと、ここでＸ線を吸収してしまうので、この基板は取
り去る必要がある。接着剤硬化後、単結晶ＣｓＩウエハ
ーを支持していたステンレス基板を、図１８のように加
熱する。ウエハーシートの熱可塑性粘着剤は、熱を加え
ることで、その接着力を失うので、図１９のようにステ
ンレス基板のみを取り外すことができる。

【００８３】この時、図２０に示すように、ウエハーシ
ート７０３を単結晶ＣｓＩウエハー上に残すことにな
る。しかる後、このウエハーシート７０３を単結晶Ｃｓ
Ｉウエハーの表面保護シートとして利用するため、ウエ
ハーの外周部を封止剤７１２で封止する。

【００８４】本実施例では、単結晶ＣｓＩをスライスし
たまま用いているが、ここで、単結晶ＣｓＩのセンサと
反対面、つまりウエハーシート側に光反射用の金属層を
設けることで、発生した光を有効に利用することもでき
る。この反射膜は蒸着装置を使い、直接単結晶ＣｓＩ上
に金属膜をつけてもよいし、また、単結晶ＣｓＩを貼り
合わせた後に、ウエハーシート上にアルミシートなどの
反射層を更に加えるなどしても良い。

【００８５】［本実施例での効果］本実施例によれば、
蛍光体として単結晶ＣｓＩを用いているため、従来の蛍
光板に比べ、充填効率が増え（１００％）、また、光の
透過率が高いため、光の散乱がない。そのためＸ線の吸
収効率が上がり、さらにＸ線の吸収により発生した可視
光の利用効率も向上し、充分高感度な２次元放射線検出
装置を作製することができた。

【００８６】更に、ウエハーシートを利用しているの
で、作業性が向上した。

【００８７】また更に、ウエハーシートをそのまま、蛍
光体の保護層として使えるので、簡略な工程で、貼り合
わせと保護膜作製を行うことができた。

【００８８】［実施例４］以下、本発明の実施例４につ
いて説明する。

【００８９】スライスした単結晶ＣｓＩウエハーまでの
製法は実施例１と共通なので省略する。

【００９０】この単結晶ＣｓＩウエハーを厚さ２００μ
ｍのステンレス基板に設置する。

【００９１】まず単結晶ＣｓＩウエハーをウエハーシー
ト上に貼り合わせる。本実施例でのウエハーシートは、
片面に熱可塑性粘着剤が塗布されたものを使う。この粘
着剤で単結晶ＣｓＩウエハーとウエハーシートを貼り合
わせる。粘着剤としては熱可塑性のものであればかまわ
ず、実施例１のようなものが使用できる。さらにこのウ
エハーシートには金属膜が作り込まれている。どちらの
面に作り込んでもよい。あるいはラミネート構造で金属
膜を挟み込んでもよい。

【００９２】しかる後、ウエハーシートに貼り合わせた
単結晶ＣｓＩウエハーを厚さ５ｍｍのステンレス基板に
装着する。この基板ごとグラインダーに設置し、厚さ５
００μｍまで単結晶ＣｓＩの表面を研磨した。研磨後グ
ラインダーから基板ごと取り出し、乾燥させた。

【００９３】次に、この研磨した単結晶ＣｓＩウエハー
を２００ｍｍ角の大きさに切り出した。このカット工程
は研磨工程の前後どちらに入れてもかまわない。本実施
例では研磨工程の後に入れた。このときステンレス基板
はカット装置のステージにも装着できるようになってい
る。

【００９４】次に光電変換素子、スイッチング素子とし
ての薄膜トランジスタ、容量、配線を有する画像読取装
置を作成したガラス基板を用意する。画像読取装置の部
分は実施例１と同じものを用いた。

【００９５】このガラス基板上の光電変換素子に単結晶
ＣｓＩ研磨面が相対するように、樹脂系接着剤で貼り合
わせる。

【００９６】次に、この第１の基板をそのまま残してお
くと、ここでＸ線を吸収してしまうので、この基板は取
り去る必要がある。接着剤硬化後、単結晶ＣｓＩウエハ
ーを支持していたステンレス基板を取り外す。

【００９７】この時、ウエハーシートを単結晶ＣｓＩウ
エハー上に残すことになる。しかる後、このウエハーシ
ートを単結晶ＣｓＩウエハーの表面保護シートとして利
用するため、ウエハーの外周部を封止剤で封止する。

【００９８】以上の工程により、図２１に示すように、
反射膜（金属膜８０４）付き保護シート（ウエハーシー
ト８０５）を、単結晶ＣｓＩの上に付けた形で放射線検
出装置を作製することができた。

【００９９】［本実施例での効果］本実施例によれば、
蛍光体として単結晶ＣｓＩを用いているため、従来の蛍
光板に比べ、充填効率が増え（１００％）、また、光の
透過率が高いため、光の散乱がない。そのため、Ｘ線の
吸収効率が上がり、さらにＸ線の吸収により発生した可
視光の利用効率も向上し、充分高感度な２次元放射線検
出装置を作製することができた。

【０１００】更に、ウエハーシートを利用しているの
で、作業性が向上した。

【０１０１】更に、ウエハーシートをそのまま、蛍光体
の保護層として使えるので、簡略な工程で、貼り合わせ
と保護膜作製を行うことができた。

【０１０２】更にまた、このウエハーシートには金属膜
が作り込まれているので、蛍光体中で発生した光の反射
板としても効果を発揮する。つまり光電変換素子と反対
方向へ進む光は、この金属膜で反射され、光電変換素子
の方向へ入射することになり、利用効率が向上した。

【０１０３】また、金属膜を設けたため、耐湿性も向上
した。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
最適化された厚さを持つ蛍光体として、大面積単結晶Ｃ
ｓＩを用いるので、１００％充填率となり、Ｘ線の利用
効率が向上し、放射線検出装置の高感度化ができる。

【０１０５】また単結晶なので、光の散乱吸収による損
失が低く抑えられ、また非常に高い透過率を有するた
め、Ｘ線吸収により発生した可視光の利用効率が向上す
る。

【０１０６】また、本発明によれば、作製工程中に、研
磨工程を導入したため、単結晶ＣｓＩの厚さを自由に設
定できるようになり、感度、明細度を最適にする設計が
容易になり、その結果、充分な明細度で高感度な放射線
検出装置を作製することができるようになった。

【０１０７】更に、ウエハーシートを利用することによ
り、作業性が向上する。

【０１０８】更に、ウエハーシートをそのまま、蛍光体
の保護層として使えるので、簡略な工程で、貼り合わせ
と保護膜作製を行うことができる。

【０１０９】更にまた、金属膜を有するウエハーシート
を用いることにより、蛍光体中で発生した光の反射板と
しても効果を発揮する。つまり光電変換素子と反対方向
へ進む光は、この金属膜で反射され、光電変換素子の方
向へ入射することになり、利用効率が向上する。

【０１１０】また、金属膜を設けたため、耐湿性も向上
する。

【０１１１】このように、本発明は、高品質、高感度な
大面積放射線検出装置を、簡易なプロセスで容易に提供
することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる実施例１の放射線検出装置の製造
工程を示す斜視図である。

【図２】本発明になる実施例１の放射線検出装置の製造
工程を示す斜視図である。

【図３】本発明になる実施例１の放射線検出装置の製造
工程を示す斜視図である。

【図４】本発明になる実施例１の放射線検出装置の製造
工程を示す斜視図である。

【図５】本発明になる実施例１の放射線検出装置の製造
工程を示す斜視図である。

【図６】本発明になる実施例１の放射線検出装置の１画
素の平面図（ａ）、及びそのＡ−Ｂ断面図（ｂ）であ
る。

【図７】１画素分の等価回路図である。

【図８】光電変換素子の動作原理を示すエネルギーバン
ド図である。

【図９】画像入力部の全体回路図である。

【図１０】本発明になる実施例２の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図１１】本発明になる実施例２の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図１２】本発明になる実施例２の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図１３】本発明になる実施例２の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図１４】本発明になる実施例２の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図１５】本発明になる実施例３の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図１６】本発明になる実施例３の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図１７】本発明になる実施例３の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図１８】本発明になる実施例３の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図１９】本発明になる実施例３の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図２０】本発明になる実施例３の放射線検出装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図２１】本発明になる実施例４の放射線検出装置の製
造方法を示す斜視図である。

【図２２】従来の放射線検出装置の平面図（ａ）、及び
断面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１０８，２０１，６０８，７０８，８０１，９０１
ガラス基板１０１，６０１，７０１ステンレス基板１０２，６０２，７０２単結晶ＣｓＩウエハ１１０，２１１，６１０，７１０，８０３研磨後の
単結晶ＣｓＩウエハ１０３熱可塑性樹脂（熱可塑性接着剤）６０３，７０３，８０５ウエハシート１０５，６０５，７０５グラインダステージ１０６，６０６，７０６カッティングブレード１０７，６０７，７０７カッティング装置ステージ１１１，６１１，７１１，９１０接着剤Ｈ加熱１０９，６０９，７０９，８０２光電変換素子等の
層７１２封止剤８０４金属層２０８，９０８ゲート電極２０２，９０２水素化非晶質窒化シリコン層のゲー
ト絶縁膜２０３，９０３イントリンシック水素化非晶質シリ
コン層２０４，９０４Ｎ⁺ 型水素化非晶質シリコン層２０９，９０９ソース電極２０５，９０５ドレイン電極２０６，９０６保護層９１１蛍光体粒子９１２バインダー９１３基台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単結晶蛍光体を第１の基板に設ける工程
と、前記単結晶蛍光体を研磨する工程と、前記単結晶蛍光体が発する光を電気に変換する画像読取
装置を形成した第２の基板上に前記第１の基板上の単結
晶蛍光体面を貼り合わせる工程と、前記貼り合わせた後、前記第１の基板を取り去る工程
と、を有することを特徴とする放射線検出装置の製造方
法。
【請求項２】単結晶蛍光体を、第１の基板上に、熱可
塑性接着剤を用いた材料により貼り合わせる工程と、前記単結晶蛍光体を研磨する工程と、前記単結晶蛍光体が発する光を電気に変換する画像読取
装置を形成した第２の基板上に前記第１の基板上の単結
晶蛍光体面を貼り合わせる工程と、前記貼り合わせた後、熱を加えることにより前記熱可塑
性接着剤を軟化し、前記第１の基板を取り去る工程と、
を有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
【請求項３】単結晶蛍光体を、第１の基板上に、粘着
剤を有するウエハシートを介して貼り合わせる工程と、前記単結晶蛍光体を研磨する工程と、前記単結晶蛍光体が発する光を電気に変換する画像読取
装置を形成した第２の基板上に前記第１の基板上の単結
晶蛍光体面を貼り合わせる工程と、前記貼り合わせた後、前記第１の基板及び前記ウエハシ
ートを取り去る工程と、を有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
【請求項４】前記貼り合わせた後、前記第１の基板及
び前記ウエハシートを取り去る工程、が、前記貼り合わせた後、前記第１の基板を取り去り、前記
ウエハシートを前記単結晶蛍光体上に残す工程、である
ことを特徴とする請求項３記載の放射線検出装置の製造
方法。
【請求項５】単結晶蛍光体を、第１の基板上に、少な
くとも片面に金属膜を有する粘着シートを介して貼り合
わせる工程と、前記単結晶蛍光体を研磨する工程と、前記単結晶蛍光体が発する光を電気に変換する画像読取
装置を形成した第２の基板上に前記第１の基板上の単結
晶蛍光体面を貼り合わせる工程と、前記貼り合わせた後、前記第１の基板を取り去り、前記
金属膜を有するシートを前記単結晶蛍光体上に残す工程
と、を有することを特徴とする放射線検出装置の製造方
法。
【請求項６】前記単結晶蛍光体がＣｓＩからなること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放射線検
出装置の製造方法。
【請求項７】前記画像読取装置は、絶縁基板上に第一の電極層、第一導電型のキャリアおよ
び第一導電型と異なる第二導電型のキャリアの通過を阻
止する第一の絶縁層、光電変換半導体層、第二の電極
層、およびこの第二の電極層と前記光電変換層との間に
あって前記光電変換層への第一導電型のキャリアの注入
を阻止する注入素子層を積層した光電変換素子と、スイ
ッチ素子と、を有し、前記光電変換素子を２次元的に複数個配置し、前記光電
変換素子毎に前記スイッチ素子を接続すると共に、前記
光電変換素子を複数のブロックに分割し、各ブロック毎
に前記スイッチ素子を動作させることにより光信号を検
出する画像読取装置であることを特徴とする請求項１〜
６のいずれかに記載の放射線検出装置の製造方法。
【請求項８】前記スイッチ素子は、リフレッシュ動作
では、前記第一導電型のキャリアを前記光電変換半導体
層から前記第二の電極層に導く方向に、前記光電変換素
子に電界を与え、光電変換動作では前記光電変換半導体
層に入射した光により発生した前記第一導電型のキャリ
アを前記光電変換半導体層内に留まらせ、前記第二導電
型のキャリアを前記第二の電極層に導く方向に、前記光
電変換素子に電界を与え、前記光電変換動作により前記
光電変換半導体層に蓄積される前記第一のキャリアもし
くは前記第二の電極層に導かれた第二導電型のキャリア
を光信号として検出するように制御されることを特徴と
する請求項７記載の放射線検出装置の製造方法。