JPS6286857A - 放射線用固体撮像素子 - Google Patents

放射線用固体撮像素子

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JPS6286857A
JPS6286857A JP60226903A JP22690385A JPS6286857A JP S6286857 A JPS6286857 A JP S6286857A JP 60226903 A JP60226903 A JP 60226903A JP 22690385 A JP22690385 A JP 22690385A JP S6286857 A JPS6286857 A JP S6286857A
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JP
Japan
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layer
phosphor layer
radiation
photoconductor
phosphor
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Application number
JP60226903A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Saito
光雄 斎藤
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は走査回路と放射線、特にX線を受光してキャリ
アを発生する光導電層とを積層した放射線用固体撮像素
子に関する。 [従来の技術] 従来、放射線用固体撮像素子としては、たとえば特開昭
51−120188号に示されているように、光ダイオ
ードの上層に蛍光体層を配置したものが知られている。 すなわち第3図に示すように、半導体基板1に設けた光
ダイオード2上に薄い酸化膜3を介して蛍光体層4が配
置されている。5は反射膜、8.7はMOSスイッチで
ある。放射線8が蛍光体層4に入射すると蛍光体!#4
は放射線を光に変換し、この光は光ダイオード2に入射
し、電気信号に変換される。 MOSスイッチ6.7が
導通すると電気信号は出力線8から取り出すことができ
る。 吸収されたX線の光への変換は最も変換効率の高いGd
2O2S:Tbでもたかだか15%程であり、このよう
な従来の構造による放射線→光→電気信号という変換系
では高い変換効率が得られなかった。 [発明が解決しようとする問題点] 本発明は上述した従来の欠点を解決し、高い変換効率を
もち、かつ簡単な構造の放射線用固体撮像素子を提供す
ることを目的とする。
【問題点を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は走査回路部の上
に光導電体層を積層し、さらにその上に蛍光体層を積層
してなることを特徴とする。また蛍光体層の蛍光波長が
前記光導電体層の吸収領域にあることを特徴とする。ま
た蛍光体層が絵素間分離され、かつ前記蛍光体層の上層
および絵素間分離層が光反射層からなることを特徴とす
る。 [作 用] 本発明においては、蛍光体層と光導電性を積層させてい
るので、放射線を効率よく電荷に変換できる。また光電
変換層の厚さを蛍光体層のない場合にくらべて薄くでき
、光導電層にかける電界強度を強くすることができるの
で、信号電荷の下地電極への補集効率を上昇させること
ができる。 [実施例J 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。 第1図は走査回路をWO9型とした本発明の実施例の断
面の概略図である。 図において100は走査回路部、200は光導電体部で
ある。11はSiなどの半導体基板、12はソース、1
3はゲート、14はドレイン、15は出力線である。1
6は5i02 、 Si3N、 、  りん化シリケー
トガラス、ポリイミドなどからなる絶縁層、17Bは絵
素を区画する2次電極、17Aは2次電極とソースを゛
結ぶ1次電極で、17A 、 17Bで下地電極を形成
する。なお、下地電極はこのように1次電極と2次電極
を分割しない形でもよい。 下地電極(この場合には2次電極17B)にはAn、A
見−9iを用いてもよく、X線を遮蔽して走査回路部を
保護するためにNo、W、Pt、Au、Pbなどの重金
属を用いてもよく、蒸着またはスパッタによって形成す
る。 1Bは本発明の特徴をなす光導電体層であッテ、
X線吸収能の高イBi、2Ge02゜、 B i、□S
 40.。、 PbO。 PbJ、Pb5e、PbTeなどを用いる。光導電体層
1Bは2次電極17B上にスパッタ、蒸着によって形成
してもよく、また前述した光導電体の粒状結晶をポリビ
ニールカルバゾールなどの有機光導電体中に分散して塗
布して形成してもよい、さらにポリエステル溶液中にZ
nO粉末のような電荷輸送助剤を含んだバインダ中に分
散させたものを塗布して形成することもできる。 前述した各種の光導電体の中でBi1□GeO□。はX
線のフォトキャリアへの変換効率が高く、厚さ1mmで
はX1ilの吸収率は約90%である。 18は絵素間のリークや混色などを防止するための絵素
分離層で、光導電体層18にプラズマエツチングなどに
よって溝を形成し、その溝の中に5i02,5i3Na
などの絶縁物をCVD法などによって形成し、またはポ
リイミドを光硬化法によって充填する。この絵素間分離
法としては、特願昭60−18415号記載の方法また
は走査回路の上面に素子の全面を覆う電極層を形成して
おいて、電極層上に堆積した光導電層に反応性イオンエ
ツチングで溝を形成し、しかる後電極層の溝の底部に当
る部分をエツチングして溝内に絶縁物を充填する方法を
用いてもよい、20は透明電極で光導電体層1日、絵素
分離層!8の表面にITOなどをスパッタまたは蒸着し
たものである。 21は蛍光体層で、例えばBaFBr、CaWO3など
を用いることができる。22は絵素間の光反射層で、蛍
光体層21にプラズマエツチングなどによって溝を設け
、例えばTiO2やMgOをポリイミド中に分散させた
ものを充填し硬化させて形成することができる。23は
光反射膜で、A又、AJI−Siなどの金属を蒸着また
はスパッタし、またはTiO2、MgOなどの顔料をポ
リイミドなどに分散した塗料を塗布して設けることがで
きる。このように各絵素単位の蛍光体層はその側面と上
面を光反射層22.光反射膜23で囲まれているので、
蛍光体層21に入射した放射線によって、蛍光体層21
で発生した光は絵素外へ出ることなく、同じ絵素の光導
電層18に入る。蛍光体層は上述したようなマイクロセ
ル化したものが望ましいが、通常用いられている連続層
でもよい。 蛍光体層21にBaFBrを用いた時の発光は370n
mであり、またCa WO3の発光は400nmである
。一方、光導電層にBi、1FGeO□。を用いると、
その吸収端は450nmなので、これらの蛍光体層の発
光を十分吸収できる。さらにB112G8020は蛍光
体層21で吸収されずに入射した放射線をも吸収する。 すなわち光導電層18は、蛍光体層21による光と、光
に変換されなかった入射放射線の双方をキャリアに変換
する。 蛍光体層21および光導電層18は厚い程変換効率がよ
いが、蛍光体層として30〜300pm程度、光導電層
として3ないし50ルm程度の厚さがあればよい。蛍光
体層21を設けることによって光導電層18の厚さを薄
くすることができるので、光導電層18にかける電界強
度を高めることができる。光反射層22の深さは深い程
反射量が大きいが、蛍光体層21の全層に及ぶ必要はな
く、蛍光体層の厚さの215以上あればよい、またその
幅は1ないし数Jj、mでよい。 第2図に本発明の他の実施例を示す、この実施例は走査
回路を薄膜トランジスタ(TPT)で構成した例である
0図において31は非結晶質シリコン又は非結晶質水素
化シリコンからなるTPTで32はソース、33はゲー
ト、34はドレイン、3θは絶縁層であり、その他は第
1図に示した実施例と同じであるので説明を省略する。 厚い光導電層を蒸着で形成するには長時間を要するので
、光電層として、先に結晶からとりだしたものや、先に
溶解し薄板に整形するなどして作った光導電層上にTP
Tを作りつけてもよい。 光導電体層18を厚くすると、バイアス電圧を大きくす
る必要がある。 TFTの耐圧はMOSより高いので、
走査回路をTPTとすれば、光導電層18の厚さをより
厚くすることができ、それだけX線から光への変換効率
を高くすることができる。 [発明の効果コ 以上説明したように本発明においては、蛍光体層と光導
電性を積層させているので、放射線を効率よく電荷に変
換できる。また光電変換層の厚さを蛍光体層のない場合
にくらべて薄くでき、光導電層にかける電界強度を強く
することができるので、信号電荷の下地電極への補集効
率を上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の断面の概要図、第2図は本発
明の他の実施例の断面の概要図、第3図は従来の放射線
固体撮像素子の断面図である。 1.11・・・基板、2・・・光ダイオード、4・・・
蛍光体層、17B・・・2次電極、 1B・・・光導電
体層、lθ・・・絵素分離層、20・・・透明電極、2
1・・・蛍光体層、22・・・光反射層、23・・・光
反射膜、ioo・・・走査回路部、200・・・光導電
体部。 111図 第2図 第3図 手続補正書 昭和61年2月13日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 特願昭130−228903号 2、発明の名称 放射線用固体撮像素子 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 富士写真フィルム株式会社 4、代理人 住所〒102 東京都千代田区平河町2−5−2 メゾン平河3F  電話(03)239−57506、
補正の対象 明細書の「3、発明の詳細な説明」の欄7、補正の内容 1)明細書第6頁第12行目ないし第13行目の「例え
ばBaFBreCaW03などを用いることができる。 」を「例えばCaWO3などを用いることができる。用
いる蛍光体については特願昭8O−17Ei394号を
参考にすることができる。」に訂正する。 2)同第7頁第8行目の「でもよい、」の後に「マイク
ロセル化した蛍光体層については、特願昭80−178
394号を参考にすることができる。」を加入する。 3)同第7頁第9行目ないし第1O行目の「蛍光体層2
1にBaFBrを用いた時の9発光は370fill 
テあり、またGaWO3の発光は400mmである。」
を「蛍光体層21にCaWO3を用いた時の発光は40
0nmである。」に訂正する。 以   上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)走査回路部の上に光導電体層を積層し、さらにその
    上に蛍光体層を積層してなることを特徴とする放射線用
    固体撮像素子。 2)前記蛍光体層の蛍光波長が前記光導電体層の吸収領
    域にあることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    放射線用固体撮像素子。 3)前記蛍光体層が絵素間分離され、かつ前記蛍光体層
    の上層および絵素間分離層が光反射層からなることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の放射
    線用固体撮像素子。 4)前記走査回路部が薄膜トランジスタ回路で構成され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
    3項のいずれかに記載の放射線用固体撮像素子。
JP60226903A 1985-10-14 1985-10-14 放射線用固体撮像素子 Pending JPS6286857A (ja)

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