WO2011055508A1 - 放射線検出器 - Google Patents

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WO2011055508A1
WO2011055508A1 PCT/JP2010/006280 JP2010006280W WO2011055508A1 WO 2011055508 A1 WO2011055508 A1 WO 2011055508A1 JP 2010006280 W JP2010006280 W JP 2010006280W WO 2011055508 A1 WO2011055508 A1 WO 2011055508A1
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semiconductor layer
radiation detector
auxiliary plate
space
active matrix
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PCT/JP2010/006280
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準一 鈴木
章二 桑原
豊之 橋本
雅人 平出
利典 吉牟田
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株式会社島津製作所
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Publication date
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    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
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    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to a direct conversion type radiation detector that includes a radiation-sensitive semiconductor layer that generates an electric charge upon incidence of radiation, and is used in the medical field, industrial field, nuclear power field, and the like.
  • the present invention relates to a technique for reducing stress applied to a sensitive semiconductor layer.
  • a direct conversion type radiation detector having a radiation-sensitive semiconductor layer that generates a charge upon incidence of radiation (for example, X-rays) is converted into light after the incident radiation is first converted into light.
  • radiation for example, X-rays
  • incident radiation is immediately converted into electric signal charges by a radiation-sensitive semiconductor layer.
  • This direct conversion type radiation detector (hereinafter abbreviated as “radiation detector” where appropriate) has been conventionally formed on an active matrix substrate for the purpose of preventing alteration of a semiconductor layer and the like and improving withstand voltage.
  • a high pressure-resistant curable synthetic resin film is formed so as to cover the semiconductor layer and the common electrode (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the conventional radiation detector 101 includes a semiconductor layer 103 and a common electrode 105 on the upper surface thereof, as shown in FIGS.
  • An active matrix substrate 109 is provided below the semiconductor layer 103.
  • the radiation detector 101 includes an insulating auxiliary plate 111 and a frame member 113 which are disposed to face the active matrix substrate 109 with the semiconductor layer 103 interposed therebetween.
  • a curable synthetic resin film 115 is formed on the active matrix substrate 109 in a space SP surrounded by the semiconductor layer 103, the active matrix substrate 109, the auxiliary plate 111, and the frame member 113. It is formed so as to cover the formed semiconductor layer 103 and the common electrode 105.
  • Patent Document 1 describes that the curable synthetic resin film 115 is formed by injecting and curing a curable synthetic resin into the internal space SP of the radiation detector 101 described above.
  • the thickness of the curable synthetic resin film 115 formed in the internal space SP of the radiation detector 101 requires a certain amount of space for insulation, such as routing of a lead wire (cable) for bias application. Therefore, it is determined based on the shapes of the semiconductor layer 103, the insulating auxiliary plate 111, and the frame member 113. Therefore, the thickness of the curable synthetic resin film 115 has a step difference depending on the shape thereof.
  • Patent Document 2 describes that the curable synthetic resin film 115 is provided with a step difference in film thickness between a portion of the semiconductor layer 103 that covers an effective pixel region from which a radiographic image is obtained and a portion that covers a lead wire connection region.
  • the curable synthetic resin film 115 is thinner in the portion covering the effective pixel region of the semiconductor layer 103 than in the portion covering the lead connection region.
  • the stress applied to the semiconductor layer 103 due to the above can be reduced.
  • the film thickness of the portion covering the lead wire connection region is thicker than the film thickness of the portion covering the effective pixel region of the semiconductor layer 103, the degradation of the creeping discharge prevention function can be suppressed.
  • Japanese Patent No. 3888358 Japanese Patent No. 4066972 Japanese Patent No. 3888358 Japanese Patent No. 4066972
  • the conventional radiation detector 101 having such a configuration has the following problems. That is, in the conventional radiation detector 101, when a high pressure-resistant curable synthetic resin film 115 is used, it is more close to the four corners of the semiconductor layer 103, or in the vicinity of the junction between the auxiliary plate 111 and the frame member 113 than the other parts. Many defective pixels occurred (see FIG. 9A). There was a tendency that the number of defective pixels increased and increased with time. As a result, the life of the radiation detector 101 is shortened. These phenomena occurred regardless of the characteristics of the semiconductor film 103.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a radiation detector capable of extending the lifetime by suppressing the occurrence of defective pixels and the increase and increase of defective pixels. To do.
  • the present inventor has obtained the following knowledge as a result of earnest research. That is, it was considered that the occurrence of defective pixels regardless of the characteristics of the semiconductor layer originates from the structure of the radiation detector. Therefore, a simulation was performed (see FIGS. 7A and 8A).
  • the size of the radiation detector is, for example, about 500 ⁇ 500 ⁇ 5 mm.
  • the curable synthetic resin film shrinks in volume when cured.
  • the room temperature curable epoxy resin shrinks while being in close contact with the wall surface inside the space of the radiation detector, and the amount of shrinkage varies depending on the difference in thickness of the room temperature curable epoxy resin injected into the space.
  • the curable synthetic resin injected into the space surrounded by the semiconductor layer, the active matrix substrate, the insulating auxiliary plate, the frame material, etc. is not uniform in the shape of the space. Due to the abrupt change of the non-uniform portion, non-uniformity of volume shrinkage of the curable synthetic resin occurs. For this reason, it has been found that a large stress is applied to specific portions of the semiconductor layer (for example, in the four corners of the semiconductor layer or in the vicinity of the junction between the insulating auxiliary plate and the frame member) compared to other portions.
  • a radiation detector includes a radiation-sensitive semiconductor layer that generates charges upon incidence of radiation, a pixel electrode that is disposed under the semiconductor layer and collects charges generated in the semiconductor layer, and An active matrix substrate on which a charge readout circuit for reading out charges is formed, and an insulating auxiliary member disposed so as to face the active matrix substrate across the semiconductor layer and having a thermal expansion coefficient comparable to that of the active matrix substrate A plate, a frame member that supports the auxiliary plate and is used as a spacer between the active matrix substrate and the auxiliary plate, and at least the semiconductor layer, the active matrix substrate, the auxiliary plate, and the frame member It is formed by injecting and curing a high pressure resistant curable synthetic resin in the enclosed space. And at least one of the semiconductor layer, the active matrix substrate, the auxiliary plate, and the frame member constituting the space, or two adjacent surfaces thereof.
  • the generated step has an inclination.
  • the radiation detector According to the radiation detector according to the present invention, at least one of the semiconductor layer, the active matrix substrate, the insulating auxiliary plate, and the frame material constituting the space into which the curable synthetic resin is injected, or adjacent to them.
  • the step formed on the two surfaces is inclined. Therefore, the film thickness of the curable synthetic resin injected into the space can be changed gradually without a sudden change. Therefore, after the shrinkage of the curable synthetic resin, the stress can be dispersed without concentrating the stress on a specific position on the semiconductor layer. Therefore, partial degradation of the semiconductor layer, that is, generation of defective pixels and defective pixels Increase and increase can be suppressed. Thereby, the life of the radiation detector can be extended.
  • the frame material corresponding to the upper surface of the space is formed in a planar shape in accordance with the same height as the surface of the auxiliary plate corresponding to the upper surface of the space.
  • the shape of the frame material corresponding to the upper surface of the space is formed in a flat shape in accordance with the same height as the surface of the auxiliary plate corresponding to the upper surface of the space, so that it occurred at the joint between the frame material and the auxiliary plate.
  • the step can be flattened. Therefore, the thickness distribution of the curable synthetic resin injected into the space can be made uniform in the flattened portion, so that stress concentrates at a specific position on the semiconductor layer after the curable synthetic resin is cured and contracted. The stress can be dispersed without
  • the frame material corresponding to the upper surface of the space further includes a region of the frame material corresponding to an upper surface of the space facing an outer region of the semiconductor layer formed on the active matrix substrate.
  • a step having the same thickness as the semiconductor layer is provided.
  • the shape of the frame material corresponding to the upper surface of the space is formed in a planar shape in accordance with the same height as the surface of the auxiliary plate corresponding to the upper surface of the space, and further faces the region outside the semiconductor layer formed on the active matrix substrate.
  • a step having an inclination with the same thickness as the semiconductor layer is provided in the region of the frame member corresponding to the upper surface of the space.
  • the shape of the frame material it is possible to make the film thickness distribution uniform between the inside and the outside of the semiconductor layer of the injected curable synthetic resin. Further, even if the film thickness distribution of the injected curable synthetic resin is made uniform, there is still a step at the boundary between the inner side and the outer side of the semiconductor layer. However, since the slope is formed in the step, the shape of the step can be changed gently rather than abruptly. As a result, the film thickness distribution of the curable synthetic resin injected into the internal space of the radiation detector can be made uniform, and the film thickness can be made gentle without any sudden change. As a result, the stress can be dispersed without concentrating the stress at a specific position on the semiconductor layer after the shrinkage of the curable synthetic resin.
  • the auxiliary plate corresponding to the upper surface of the space is formed on the active matrix substrate. It is preferable that a thickness correction member having the same thickness as that of the semiconductor layer is formed in a region of the auxiliary plate corresponding to an upper surface of the space facing a region outside the layer.
  • a thickness correcting member having the same thickness as the semiconductor layer and an inclination is formed in the region of the auxiliary plate corresponding to the upper surface of the space facing the region outside the semiconductor layer.
  • film thickness distribution can be made uniform between the inner side and the outer side of the semiconductor layer of the curable synthetic resin to be injected.
  • the film thickness distribution of the injected curable synthetic resin is made uniform, there is still a step at the boundary between the inner side and the outer side of the semiconductor layer.
  • the slope is formed in the step, the shape of the step can be changed gently rather than abruptly.
  • the film thickness distribution of the curable synthetic resin injected into the internal space of the radiation detector can be made uniform, and the film thickness can be made gentle without any sudden change.
  • the stress can be dispersed without concentrating the stress at a specific position on the semiconductor layer after the shrinkage of the curable synthetic resin.
  • an embedded resin portion is formed in a step generated in a gap between the auxiliary plate and the frame member in the space.
  • Auxiliary plate is bonded to the frame material to integrate the frame material and auxiliary plate, but it is necessary to consider the tolerance of fitting with the frame material when bonding the auxiliary plate, rather than the dimensions of the auxiliary plate
  • the shape of the bonded portion of the frame material is formed larger. Therefore, a step due to the gap is generated at the joint portion between the frame member and the auxiliary plate inside the space.
  • the film thickness distribution of the injected curable synthetic resin can be made uniform, so that stress is applied to a specific position on the semiconductor layer after the curable synthetic resin is cured and contracted.
  • the stress can be dispersed without concentration.
  • an embedded resin portion is formed in a step formed in a gap between the auxiliary plate and the thickness correction member and the frame member in the space.
  • the shape of the bonded portion of the frame material is formed larger than the size of the auxiliary plate, there is a gap between the auxiliary plate in the space where the thickness correction member is formed and the frame material.
  • a step is generated, and a step due to a gap is generated between the thickness correction member and the frame member.
  • the auxiliary plate and the frame material are integrally formed, and the frame material is formed so as to include the thickness correction member and the embedded resin portion. Thereby, manufacture can be simplified.
  • the thickness correction member is formed of any one of acrylic, epoxy resin, polycarbonate, and quartz glass.
  • the embedded resin portion is preferably formed of an epoxy resin.
  • the radiation detector In the radiation detector according to the present invention, at least a step formed on a surface of at least one of the semiconductor layer, the active matrix substrate, the auxiliary plate, and the frame material that constitutes the space, or a combination thereof.
  • An example of the inclination is to chamfer or round the corner of the step.
  • the stress concentration generated in the step portion can be dispersed after the curable synthetic resin is injected and cured and contracted, so that the stress is not concentrated on a specific position on the semiconductor layer. Can be dispersed.
  • the thickness of the curable synthetic resin to be injected can be gradually changed without abrupt change. .
  • the space surrounded by at least the semiconductor layer, the active matrix substrate, the insulating auxiliary plate, and the frame member is made of a curable synthetic resin injected into the space.
  • the film thickness is configured to change gradually without a sudden change. Therefore, after injecting the curable synthetic resin and curing shrinkage, the stress can be dispersed without concentrating the stress on a specific position on the semiconductor layer, so that partial degradation of the semiconductor layer, that is, generation of defective pixels In addition, increase and increase of defective pixels can be suppressed. Thereby, the life of the radiation detector can be extended.
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the position of the semiconductor layer and the stress applied to the surface of the semiconductor layer in the configuration on the right side of the AA cross section of the radiation detector shown in FIG. 1 according to the embodiment.
  • FIG. (B) shows the simulation result of the improved configuration.
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the position of the semiconductor layer and the stress applied to the surface of the semiconductor layer in the configuration on the right side of the cross section of the radiation detector shown in FIG. 1 according to the embodiment.
  • FIG. (B) shows the simulation result of the improved configuration. It is the partially expanded view which showed the defect pixel generation
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the radiation detector (FPD) according to the embodiment
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the radiation detector shown in FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the radiation detector shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor layer, an active matrix substrate, and the like of the radiation detector
  • FIG. 5 is a block diagram showing an active matrix substrate of the radiation detector and an electric circuit around the active matrix substrate. .
  • the FPD 1 of this embodiment has different cross-sectional structures on the upper and lower sides and the left and right sides. That is, the FPD 1 in FIG. 1 has different cross-sectional structures taken along line AA and line BB as shown in FIGS. 2 and 3, respectively.
  • the FPD 1 includes a radiation-sensitive semiconductor layer 3 that generates a charge upon incidence of radiation, and a common electrode that is formed on the upper surface of the semiconductor layer 3 and applies a bias voltage to the semiconductor layer 3. And 5.
  • the common electrode 5 is provided with a lead electrode 7 for supplying a bias electrode connected to the position of the common electrode 5 outside the effective pixel area SA (see FIG. 1).
  • An active matrix substrate 9 is provided below the semiconductor layer 3.
  • the FPD 1 supports an insulating auxiliary plate 11 disposed facing the active matrix substrate 9 with the semiconductor layer 3 interposed therebetween, and supports the auxiliary plate 11, and between the active matrix substrate 9 and the auxiliary plate 11. And a frame member 13 used as a spacer. Further, the FPD 1 includes a curable synthetic resin film 15 having a high withstand voltage so as to cover the semiconductor layer 3 and the common electrode 5 on the active matrix substrate 9.
  • the radiation-sensitive semiconductor layer 3 has a three-layer structure including a thick film layer 3A and carrier-selective intermediate layers 3a and 3b disposed on the front and back surfaces of the thick film layer 3A.
  • the intermediate layer 3a on the common electrode 5 side and the intermediate layer 3b on the active matrix substrate 9 side are formed of a carrier-selective high resistance film.
  • an amorphous semiconductor film such as amorphous selenium (a-Se) or a compound semiconductor film such as CdZnTe is used.
  • the thickness of the thick film layer 3A is usually about 0.5 mm to 1.5 mm.
  • the intermediate layers 3a and 3b of the semiconductor layer 3 an amorphous selenium film doped with Na, Cl, As, Te, or the like, or a compound semiconductor film such as Sb 2 S 3 or CdS is used.
  • the thickness of the intermediate layers 3a and 3b is usually about 0.01 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the carrier-selective intermediate layers 3a and 3b are not necessarily provided, and one or both of the intermediate layers 3a and 3b may be omitted.
  • the active matrix substrate 9 includes a pixel electrode 21 that collects charges generated in the semiconductor layer 3 by the incidence of radiation for each pixel, and a charge readout circuit 23 that reads the collected charges.
  • the pixel electrodes 21 are arranged in a two-dimensional matrix.
  • the charge readout circuit 23 includes a capacitor 25 that accumulates the charges collected in the pixel electrode 21, a TFT (thin film field effect transistor) 27 as a switching element that reads out the charges accumulated in the capacitor 25, and electrical wirings 29a and 29b. It has.
  • One capacitor 25 and one TFT 27 are arranged for each pixel electrode 21.
  • the electrical wiring 29a is connected to the gate of each TFT 27 arranged in the row (lateral) direction on one side and to the gate driver 31 on the other side.
  • the electrical wiring 29b is connected to the drain of each TFT 27 arranged in the column (vertical) direction on one side, and in turn to the charge-voltage conversion type amplifier 33, the multiplexer 35, and the A / D conversion.
  • a device 37 is arranged and connected as an external device to the active matrix substrate 9 as a separate device.
  • a bias voltage of about several kV to several tens of kV output from a bias supply power source (not shown) is supplied to the common electrode 5 via the bias voltage supply lead wire 7.
  • a bias supply power source (not shown) is supplied to the common electrode 5 via the bias voltage supply lead wire 7.
  • Electric charges are generated in the semiconductor layer 3 with the incidence of radiation to be detected.
  • the charges generated in the semiconductor layer 3 are collected in each pixel electrode 21 (specifically, the charges are induced in the pixel electrode 21 by moving to each pixel electrode 21).
  • the charges collected at each pixel electrode 21 are sequentially read out from the electrical wiring 29b as a radiation detection signal by the charge readout circuit 23 of the active matrix substrate 9 based on the electrical signal from the gate driver 31.
  • the radiation detection signals read out sequentially pass through the charge-voltage conversion amplifier 33, the multiplexer 35, and the A / D converter 37 in this order, and are then sent to the image processing circuit to generate a radiation image. That is, the FPD 1 of the embodiment generates a radiation detection signal corresponding to the two-dimensional intensity distribution by the pixel electrode 21 corresponding to each pixel of the radiation image in which the radiation projected on the effective pixel area SA is arranged in a two-dimensional matrix.
  • a radiographic image can be obtained by detection.
  • the base material 9a (see FIG. 4) of the active matrix substrate 9 for example, quartz glass or the like is used.
  • the insulating auxiliary plate 11 preferably has a thermal expansion coefficient comparable to that of the base material 9a of the active matrix substrate 9 and has good radiation transparency. That is, for example, quartz glass or the like is used as the material of the auxiliary plate 11.
  • the thickness of the active matrix substrate 9 and the auxiliary plate 11 is about 0.5 mm to 1.5 mm. Since the auxiliary plate 11 is disposed facing the active matrix substrate 9 with the semiconductor layer 3, the common electrode 21, and the curable synthetic resin film 15 interposed therebetween, warpage of the FPD 1 due to the thermal expansion coefficient can be suppressed. .
  • An insulating auxiliary plate 11 is bonded to the frame member 13. After the auxiliary plate 11 is bonded, the frame member 13 is fixed on the active matrix substrate 9 on which the semiconductor layer 3 and the common electrode 5 are formed. Then, after fixing the frame member 13 on the active matrix substrate, a high pressure-resistant curable synthetic resin is injected into the FPD 1. Examples of the material of the frame member 13 include polycarbonate and ABS resin.
  • the common electrode 5 and the pixel electrode 21 are made of metal such as Au, Pt, Ni, Al, Ta, In, ITO, or the like.
  • the thickness of the common electrode 5 is about 0.1 ⁇ m.
  • High pressure-resistant curable synthetic resin film for example, a room temperature curable epoxy resin that cures at room temperature (less than 40 ° C.) is used.
  • the curable synthetic resin film 15 is obtained by injecting and hardening a curable synthetic resin into a space SP that is surrounded by the semiconductor layer 3, the common electrode 5, the active matrix substrate 9, the auxiliary plate 11, the frame member 13, and the like. It is formed.
  • the space SP is configured such that the film thickness of the high pressure-resistant curable synthetic resin injected into the space SP does not change suddenly and changes gradually, or the film thickness distribution is uniform. .
  • the frame member 13 corresponding to the upper surface of the semiconductor substrate 3 is formed in a planar shape in accordance with the same height as the surface of the auxiliary plate 11 corresponding to the upper surface of the space SP, and further, a region outside the semiconductor layer 3 formed on the active matrix substrate 9.
  • a step having the same thickness as that of the semiconductor layer 3 is provided in the region of the frame member 13 corresponding to the upper surface of the facing space SP.
  • the step formed on the surface of the frame member 13 is inclined.
  • An embedded resin portion 41 is formed at the step formed in the gap between the auxiliary plate 11 and the frame member 13 inside the space SP.
  • the inner shape of the frame member 13 corresponding to the outer portion of the semiconductor layer 3 where the semiconductor layer 3 is not formed is deformed so that the thickness of the portion into which the curable synthetic resin is injected becomes uniform. I am letting.
  • the portion where the auxiliary plate 11 is bonded to the frame member 13 requires a fitting tolerance because it is difficult to make the size of the portion of the frame member 13 where the auxiliary plate 11 is bonded and the size of the auxiliary plate 11 the same. For this reason, after the auxiliary plate 11 is bonded to the frame member 13, a step due to the gap occurs at the joint portion between the frame member 13 and the auxiliary plate 11.
  • a buried resin portion 41 is formed by filling the step with epoxy resin or the like. As a result, the thickness of the curable synthetic resin to be injected later does not greatly change at this portion.
  • a thickness correction member 43 having the same thickness as the semiconductor layer 3 is formed on the auxiliary plate 11 corresponding to the upper surface of the space SP facing the outer region of the semiconductor layer 3 formed on the active matrix substrate 9.
  • the step formed on the surface of the auxiliary plate 11 and the thickness correction member 43 is inclined.
  • an embedded resin portion 41 is formed in the step formed in the gap between the auxiliary plate 11 and the thickness correction member 43 and the frame member 13 in the space SP.
  • the outer plate of the semiconductor layer 3 formed on the active matrix substrate 9 is bonded after the auxiliary plate 11 is bonded to the frame member 13.
  • An inclined thickness correcting member 43 (for example, an acrylic plate) is formed in the region of the auxiliary plate 11 facing the region by pasting or the like. Further, as described above, a step due to the gap occurs at the joint portion between the frame member 13 and the auxiliary plate 11. As shown in FIG. 3, since the thickness correction member 43 is formed in the auxiliary
  • the thickness correction member 43 is made of acrylic, epoxy resin, polycarbonate, quartz glass, or the like.
  • the space SP into which the curable synthetic resin is injected for example, in the case of the semiconductor layer 3, it is difficult to eliminate a step by forming a buried resin portion 41 around the periphery of the space SP.
  • the shape of the inner side of the frame member 13 is shaped, or in FIG. 3, the auxiliary plate 11 is formed with the thickness correcting member 43,
  • the film thickness distribution is configured to be uniform.
  • the structure has a step. In this case, when the injected curable synthetic resin is cured, stress may concentrate at the stepped portion.
  • the step is provided with an inclination so that the shape of the boundary portion of the step is not changed suddenly due to the vertical or angular shape.
  • the stress can be dispersed without concentrating the stress on the stepped portion, and as a result, the stress concentrated on a specific position on the semiconductor layer 3 can be reduced. Can be dispersed.
  • the FPD 1 includes a lead wire 7 for supplying a bias electrode.
  • a certain amount of thickness is required to ensure the insulation of the lead wire 7.
  • the step is provided after the shrinkage of the curable synthetic resin injected into the space SP by providing an inclination so that the step does not change suddenly and changes gently. Since the stress can be dispersed without concentrating on the portion, the stress concentrated on a specific position of the semiconductor layer 3 can be dispersed due to this. Further, as shown in FIG.
  • the corners of the steps inside the space SP may be chamfered (broken line in the figure) or rounded to form an inclination.
  • the cross-sectional shape of inclination as shown in FIG.6 (b) is not restricted to a linear thing, A curve may be sufficient.
  • both ends of the slope formed in the stepped portion as shown in FIG. 6B may be formed by combining the chamfered and rounded slope as shown in FIG. 6C.
  • the cross-sectional shape of the side surface of the end portion of the semiconductor layer 3 actually has an inclination as shown by a broken line b in FIG. 3, but further, an inclination as shown by a solid line in FIG.
  • the inclination may be formed with an epoxy resin or the like.
  • the thickness T of the inclined portion and the thickness t of the other portion be the same so that the film thickness distribution of the inclined portion is the same.
  • FIG. 7 is a view showing the relationship between the position of the semiconductor layer and the stress applied to the surface of the semiconductor layer in the configuration on the right side of the AA cross section of the radiation detector shown in FIG. 1, and FIG. (B) shows the simulation result of the improved configuration.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the position of the semiconductor layer and the stress applied to the surface of the semiconductor layer in the configuration on the right side of the BB cross section of the radiation detector according to FIG. (B) shows the simulation result of the improved configuration.
  • a step is formed at the joint portion between the insulating auxiliary plate 111 and the frame member 113 that supports the auxiliary plate 111, where a high pressure-resistant curable synthetic resin is formed.
  • a large level difference occurred in the film thickness of the film 115.
  • the structure of the improved FPD 1 has a sharp film thickness so that the film thickness of the curable synthetic resin injected into the internal space SP of the FPD 1 is uniform.
  • the inner shape of the frame member 13 is shaped so as to change gradually without any change.
  • an embedded resin portion 41 is formed in the step generated by the gap between the joint portions of the auxiliary plate 11 and the frame member 13.
  • FIG. 8A similarly to FIG. 7A, in the configuration of the conventional FPD 101, a step occurs at the joint portion between the insulating auxiliary plate 111 and the frame member 113, and the active matrix Steps were also formed at the boundary between the inner side and the outer side of the semiconductor layer 103 formed on the substrate 109, and a large step was generated in the film thickness of these curable synthetic resins. Therefore, as shown in a round frame in the graph of FIG. 8A, a relatively large stress is applied to the end portion of the semiconductor layer 103 in the Z direction. On the other hand, as shown in FIG.
  • the structure of the improved FPD 1 has a thickness correction in which the end portion is inclined in the region of the insulating auxiliary plate 11 corresponding to the region outside the semiconductor layer 3.
  • a member 43 is formed.
  • an embedded resin portion 41 is formed in the step formed by the gap between the insulating auxiliary plate 11 and the thickness correction member 43 and the frame member 13.
  • the space SP composed of at least the semiconductor layer 3, the active matrix substrate 9, the auxiliary plate 11, the frame member 13 and the like is a curable synthetic resin injected into the space SP.
  • the film thickness is configured to change gradually without a sudden change, or to make the film thickness distribution uniform. After the curing shrinkage of the curable synthetic resin injected into the space SP, the stress is dispersed without being concentrated at a specific position on the semiconductor layer, so that the stress is uniformly applied to the entire semiconductor layer 3.
  • FIG. 9 shows an image read out by applying a bias voltage to the common electrode 5 without irradiating the FPD 1 and 101 with radiation and continuously operating for almost the same time.
  • FIG. 9A is a partially enlarged view of an image read out by the conventional FPD 101. The defective pixel is generated in a line extending from the end of the auxiliary plate 11 to the center.
  • FIG. 9B is a partially enlarged view of the image read out by the improved FPD 1 (the same region as FIG. 9A). This indicates that the defective pixel is hardly seen.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
  • the insulating auxiliary plate 11 has reached the vicinity of the outer periphery of the frame member 13 as shown in FIG. 3, but is not limited to this configuration.
  • the auxiliary plate 11 corresponding to the upper surface of the space SP is formed on the active matrix substrate 9.
  • a thickness correction member 43 having the same thickness as that of the semiconductor layer 3 may be formed in the region of the auxiliary plate 11 corresponding to the upper surface of the space SP facing the outer region.
  • the embedded resin portion 41 may be formed in the step generated in the gap between the auxiliary plate 11 and the frame member 13. Further, as shown in FIG.
  • the shape of the frame member 13 corresponding to the upper surface of the space SP is formed in a flat shape in accordance with the same height as the surface of the auxiliary plate corresponding to the upper surface of the space, and further, the active matrix substrate 9 A step having the same thickness as that of the semiconductor layer 3 is provided in a region of the frame member 13 corresponding to the upper surface of the space SP facing the region outside the semiconductor layer 3 formed thereon. And the structure which made the embedding resin part 41 formed in the level
  • the FPD 1 has different cross-sectional structures on the upper and lower sides and the left and right sides as shown in FIG. 1, but is not limited to this configuration.
  • all the sides of the top, bottom, left and right may have a cross-sectional structure as shown in FIG. 2, and if the shape of the cable for applying the bias voltage and the introduction method are devised so that the bias voltage can be supplied to the common electrode.
  • All the sides of the top, bottom, left and right may have a cross-sectional structure as shown in FIG.
  • all sides of the top, bottom, left, and right may have a cross-sectional structure as shown in FIG.
  • the thickness correcting member 43 is formed, and between the auxiliary plate 11 and the thickness correcting member 43 and the frame member 13, or the auxiliary plate 11.
  • the embedded resin portion 41 is formed in the step generated between the frame member 13, but is not limited thereto.
  • the thickness correction member 43 may be formed. In this case, it is preferable that the gap be formed between the thickness correction member 43 and the frame member 13 so as not to have a step.
  • the configuration of the embodiment can be formed more easily than the modification of this paragraph.
  • the insulating auxiliary plate 11 is bonded to the frame member 13, the thickness correcting member 43 is formed at a predetermined position of the auxiliary plate 11, and the auxiliary plate 11 and the thickness correcting member 43 are formed.
  • the present invention is not limited to this.
  • the auxiliary plate 11 and the frame member 13 may be integrally formed, and the frame member 13 may be formed to include the thickness correction member 43 and the embedded resin portion 41.
  • the auxiliary plate 11 is set in a molding die, and the frame member 13 is molded so as to include the thickness correcting member 43 and the embedded resin portion 41. Thereby, manufacture can be simplified.

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Abstract

　放射線検出器１において、半導体層３、アクティブマトリックス基板９、絶縁性の補助板１１、および枠材１３により囲まれて構成された空間ＳＰは、その空間ＳＰ内部に注入される高耐圧の硬化性合成樹脂の膜厚に急激な変化が無く緩やかに変化するように構成されている。そのため、注入された高耐圧の硬化性合成樹脂が硬化収縮した後に、半導体層３上の特定の位置に集中していた応力を分散させることができるので、半導体層３の部分的な劣化、すなわち、欠損画素の発生および欠損画素の増大、増加を抑制することができる。これにより、放射線検出器１を長寿命化することができる。

Description

放射線検出器
　本発明は、放射線の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体層を備えていて、医療分野、工業分野、さらには、原子力分野などに用いられる直接変換タイプの放射線検出器に係り、特に放射線感応型の半導体層に加わるストレスの軽減を図るための技術に関する。
　放射線（例えばＸ線）の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体層を備えた直接変換タイプの放射線検出器は、入射放射線が先ず光に変換された後で変換光がさらに光電変換で電気信号に変換される間接タイプの検出器と違って、放射線感応型の半導体層により入射放射線が直ちに電気信号としての電荷に変換される。
　この直接変換タイプの放射線検出器（以下、適宜「放射線検出器」と略記）は、従来、半導体層等の変質を防止するとともに耐電圧を向上させる目的のため、アクティブマトリックス基板上に形成された半導体層と共通電極とを覆うように高耐圧の硬化性合成樹脂膜が形成されている（例えば、特許文献１および２参照）。
　すなわち、従来型の放射線検出器１０１は、図１１および図１２に示すように、半導体層１０３と、その上面に共通電極１０５とを備えている。半導体層１０３の下層には、アクティブマトリックス基板１０９が備えられている。また、放射線検出器１０１は、半導体層１０３を挟んでアクティブマトリックス基板１０９と対面して配置された絶縁性の補助板１１１と、枠材１１３とを備えている。また、放射線検出器１０１は、半導体層１０３、アクティブマトリックス基板１０９、補助板１１１、および枠材１１３で囲まれて構成された空間ＳＰ内部に硬化性合成樹脂膜１１５が、アクティブマトリックス基板１０９上に形成された半導体層１０３と共通電極１０５とを覆うように形成されている。
　なお、特許文献１には、硬化性合成樹脂膜１１５は、上述した放射線検出器１０１の内部空間ＳＰに硬化性合成樹脂を注入硬化して形成されることが記載されている。
　放射線検出器１０１の内部空間ＳＰに形成される硬化性合成樹脂膜１１５の厚みは、バイアス印加用リード線（ケーブル）の引き回しなど、絶縁させるためにある程度の空間が必要であり、また、製作上の簡便さ、取扱いのやりやすさから、半導体層１０３、絶縁性の補助板１１１、および枠材１１３の形状に基づいて決まっていた。そのため、硬化性合成樹脂膜１１５の厚みは、それらの形状により段差を有する構成となっていた。
　なお、特許文献２には、硬化性合成樹脂膜１１５は、半導体層１０３の放射線画像を得る有効画素領域を覆う部分とリード線の接続領域を覆う部分との膜厚に段差を設けることが記載されている。これにより、硬化性合成樹脂膜１１５は、半導体層１０３の有効画素領域を覆う部分の膜厚がリード線の接続領域を覆う部分の膜厚よりも薄くなっているので、硬化性合成樹脂膜１１５に起因して半導体層１０３に加わるストレスを軽減することができる。一方、リード線の接続領域を覆う部分の膜厚は、半導体層１０３の有効画素領域を覆う部分の膜厚よりも厚くなっているので、沿面放電防止機能の低下を抑制することできる。
特許第３８８８３５８号公報 特許第４０６６９７２号公報
　しかしながら、このような構成を有する従来型の放射線検出器１０１の場合には、次のような問題がある。すなわち、従来型の放射線検出器１０１は、高耐圧の硬化性合成樹脂膜１１５を使用した場合、半導体層１０３の四隅、あるいは補助板１１１と枠材１１３との接合部分近傍で、他の部分より欠損画素が多く発生した（図９（ａ）参照）。そして、欠損画素は、時間とともに増大、増加していく傾向が見られた。このため結果的に放射線検出器１０１の寿命が短くなっていた。これらの現象は、半導体膜１０３の特性によらず発生した。
　この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、欠損画素の発生および欠損画素の増大、増加を抑制して長寿命化することができる放射線検出器を提供することを目的とする。
　本発明者は鋭意研究の結果、次の知見を得ることができた。すなわち、半導体層の特性によらず欠損画素が発生するのは、放射線検出器の構造に由来すると考えられた。そこで、シミュレーションを実施した（図７（ａ）および図８（ａ）参照）。放射線検出器のサイズは、例えば概略５００×５００×５ｍｍ程度である。硬化性合成樹脂膜は、例えば室温（４０℃未満）硬化型エポキシ樹脂を使用した場合、硬化するときに体積が収縮する。室温硬化型エポキシ樹脂は、放射線検出器の空間内部の壁面に密着しながら収縮し、空間内部に注入された室温硬化型エポキシ樹脂の厚みの差により収縮量が異なる。これらにより、放射線検出器の空間ＳＰ内部に注入される室温硬化型エポキシ樹脂を硬化するときに複雑な硬化状況となる。そのため、放射線検出器において、半導体層、アクティブマトリックス基板、絶縁性の補助板および枠材等で囲まれて構成された空間内部に注入される硬化性合成樹脂は、空間の形状の不均一性や不均一な部分の急激な変化により、硬化性合成樹脂の体積収縮の不均一性が発生する。そのため、半導体層の特定部分（例えば、半導体層の四隅や、絶縁性の補助板と枠材の接合部分近傍）に他部分と比較して大きな応力が加わることがわかった。
　本発明は、上記の知見に基づきなされたものであって、その目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明に係る放射線検出器は、放射線の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体層と、前記半導体層の下層に配置され、前記半導体層で生じた電荷を収集する画素電極と前記電荷を読み出す電荷読み出し回路とが形成されたアクティブマトリックス基板と、前記半導体層を挟んで前記アクティブマトリックス基板と対面して配置され、前記アクティブマトリクス基板と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板と、前記補助板を支持するとともに、前記アクティブマトリックス基板と前記補助板との間のスペーサとして用いられる枠材と、少なくとも前記半導体層、前記アクティブマトリックス基板、前記補助板、および前記枠材により囲まれて構成された空間に高耐圧の硬化性合成樹脂を注入硬化させて形成される高耐圧の硬化性合成樹脂膜と、を備えていて、前記空間を構成する少なくとも前記半導体層、前記アクティブマトリックス基板、前記補助板、および前記枠材のいずれか、またはそれらの隣接する２つの表面に生じた段差には、傾斜が形成されていることを特徴とするものである。
　本発明に係る放射線検出器によれば、硬化性合成樹脂が注入される空間を構成する少なくとも半導体層、アクティブマトリックス基板、絶縁性の補助板、および前記枠材のいずれか、またはそれらの隣接する２つの表面に生じた段差には、傾斜が形成されている。そのため、その空間内部に注入される硬化性合成樹脂の膜厚に急激な変化が無く緩やかに変化するようにすることができる。そのため、硬化性合成樹脂の硬化収縮後に、半導体層上の特定の位置に応力が集中せずに応力を分散させることができるので、半導体層の部分的な劣化、すなわち欠損画素の発生および欠損画素の増大、増加を抑制することができる。これにより、放射線検出器を長寿命化することができる。
　本発明に係る放射線検出器において、前記空間の上面にあたる前記枠材は、前記空間の上面にあたる前記補助板の表面と同じ高さに合わせて平面状に形成されていることが好ましい。これにより、空間の上面にあたる枠材の形状を、空間の上面にあたる補助板の表面と同じ高さに合わせて平面状に形成させているので、枠材と補助板との接合部分に生じていた段差を平坦にすることができる。そのため、平坦にした部分において、空間に注入される硬化性合成樹脂の膜厚分布を均一にすることができるので、硬化性合成樹脂の硬化収縮後に、半導体層上の特定の位置に応力が集中せずに応力を分散させることができる。
　本発明に係る放射線検出器において、前記空間の上面にあたる前記枠材は、さらに、前記アクティブマトリックス基板上に形成された前記半導体層の外側の領域と対面する前記空間の上面にあたる前記枠材の領域に、前記半導体層と同じ厚みの段差が設けられていることが好ましい。空間の上面にあたる枠材の形状を、空間の上面にあたる補助板の表面と同じ高さに合わせて平面状に形成させ、さらに、アクティブマトリックス基板上に形成された半導体層の外側の領域と対面する空間の上面にあたる枠材の領域に、半導体層と同じ厚みで傾斜を有する段差が設けられている。すなわち、枠材の形状を整形させることにより、注入される硬化性合成樹脂を半導体層の内側と外側とで膜厚分布を均一にすることができる。また、注入される硬化性合成樹脂の膜厚分布を均一にしても、まだ半導体層の内側と外側との境目部分で段差を有したままである。しかしながら、その段差には、傾斜が形成されているので、その段差の形状が急激に変化するのではなく緩やかに変化させることができる。それらにより、放射線検出器の内部空間に注入される硬化性合成樹脂の膜厚分布が均一になり、膜厚に急激な変化が無く緩やかになるようにすることができる。その結果、硬化性合成樹脂の硬化収縮後に半導体層上の特定の位置に応力が集中せずに応力を分散させることができる。
　本発明に係る放射線検出器において、前記補助板の端部が前記半導体層よりも外側に位置している場合、前記空間の上面にあたる前記補助板は、前記アクティブマトリックス基板上に形成された前記半導体層の外側の領域と対面する前記空間の上面にあたる前記補助板の領域に、前記半導体層と同じ厚みの厚み補正部材が形成されていることが好ましい。補助板の端部が半導体層よりも外側に位置している場合、特に、枠材の外周部分近傍まで補助板が達する場合は、空間の上面にあたる枠材の内側の形状を整形することができないので、半導体層の外側の領域と対面する空間の上面にあたる補助板の領域に、半導体層と同じ厚みで傾斜を有する厚み補正部材を形成させている。これにより、注入される硬化性合成樹脂を半導体層の内側と外側とで膜厚分布を均一にすることができる。また、注入される硬化性合成樹脂の膜厚分布を均一にしても、まだ半導体層の内側と外側との境目部分で段差を有したままである。しかしながら、その段差には、傾斜が形成されているので、その段差の形状が急激に変化するのではなく緩やかに変化させることができる。それらにより、放射線検出器の内部空間に注入される硬化性合成樹脂の膜厚分布が均一になり、膜厚に急激な変化が無く緩やかになるようにすることができる。その結果、硬化性合成樹脂の硬化収縮後に半導体層上の特定の位置に応力が集中せずに応力を分散させることができる。
　本発明に係る放射線検出器において、前記空間内部の前記補助板と前記枠材との隙間に生じた段差には、埋め込み樹脂部が形成されていることが好ましい。枠材に補助板を接着させて枠材と補助板とを一体化させているが、その補助板の接着の際における枠材とのはめあい公差を考慮する必要があり、補助板の寸法よりも枠材の接着部分の形状が大きめに形成されている。そのため、空間内部の枠材と補助板との接合部分には隙間による段差が生じる。この段差部分に埋め込み樹脂部を形成させることにより、注入される硬化性合成樹脂の膜厚分布を均一にすることができるので、硬化性合成樹脂の硬化収縮後に半導体層上の特定の位置に応力が集中せずに応力を分散させることができる。
　本発明に係る放射線検出器において、前記空間内部の前記補助板および前記厚み補正部材と前記枠材との隙間に生じた段差には、埋め込み樹脂部が形成されていることが好ましい。上述のように、補助板の寸法よりも枠材の接着部分の形状が大きめに形成されているので、厚み補正部材が形成された空間内部の補助板と枠材との間には、隙間による段差が生じ、さらに厚み補正部材と枠材との間に隙間による段差が生じる。これらの段差部分に埋め込み樹脂部を形成させることにより、注入される硬化性合成樹脂の膜厚分布を均一にすることができるので、硬化性合成樹脂の硬化収縮後に半導体層の特定の位置に応力が集中せずに応力を分散させることができる。
　本発明に係る放射線検出器において、前記補助板と前記枠材は一体成形され、前記枠材は前記厚み補正部材および前記埋め込み樹脂部を含むように形成されていることが好ましい。これにより、製作を簡易にすることができる。
　本発明に係る放射線検出器において、前記厚み補正部材は、アクリル、エポキシ樹脂、ポリカーボネートおよび石英ガラスのいずれかで形成されていることが好ましい。また、前記埋め込み樹脂部は、エポキシ樹脂で形成されていることが好ましい。
　本発明に係る放射線検出器において、前記空間を構成する少なくとも前記半導体層、前記アクティブマトリックス基板、前記補助板、および前記枠材のいずれか、またはそれらの組み合わせの表面に生じた段差に形成される傾斜の一例は、その段差の角部に面取りまたは丸み付けさせることである。これにより、硬化性合成樹脂を注入して硬化収縮後に、段差部分に生じる応力集中を分散させることができるので、これに起因して半導体層上の特定の位置に応力が集中せずに応力を分散させることができる。また、段差に傾斜を形成し、傾斜の両端の角部に面取りまたは丸み付けさせることにより、さらに注入する硬化性合成樹脂の膜厚に急激な変化が無く緩やかに変化するようにすることができる。
　本発明に係る放射線検出器によれば、少なくとも半導体層、アクティブマトリックス基板、絶縁性の補助板、および枠材により囲まれて構成された空間は、その空間内部に注入される硬化性合成樹脂の膜厚に急激な変化が無く緩やかに変化するように構成されている。そのため、硬化性合成樹脂を注入して硬化収縮後に、半導体層上の特定の位置に応力が集中せずに応力を分散させることができるので、半導体層の部分的な劣化、すなわち欠損画素の発生および欠損画素の増大、増加を抑制することができる。これにより、放射線検出器を長寿命化することができる。
実施例に係る放射線検出器（ＦＰＤ）の構成を示す平面図である。 実施例に係る図１に示す放射線検出器のＡ‐Ａ視断面左側の構成を示す縦断面図である。 実施例に係る図１に示す放射線検出器のＢ‐Ｂ視断面左側の構成を示す縦断面図である。 実施例に係る放射線検出器の半導体層、アクティブマトリックス基板等の構成を示す模式断面図である。 実施例に係る放射線検出器のアクティブマトリックス基板とそのまわりの電気回路を示すブロック図である。 高耐圧の硬化性合成樹脂膜の膜厚に急激が変化無く緩やかに変化するように構成させていることを、リード線部分を例に説明した図であり、（ａ）は急激な変化を有する段差を示し、（ｂ）は段差に傾斜が形成されている場合を示し、（ｃ）は段差に面取りまたは丸み付けされている場合を示す。 実施例に係る図１に示す放射線検出器のＡ‐Ａ視断面右側の構成において、半導体層の位置と半導体層表面に加わる応力の関係を示した図であり、（ａ）は従来型の構成のシミュレーション結果を示し、（ｂ）は改良型の構成のシミュレーション結果を示す。 実施例に係る図１に示す放射線検出器のＢ‐Ｂ視断面右側の構成において、半導体層の位置と半導体層表面に加わる応力の関係を示した図であり、（ａ）は従来型の構成のシミュレーション結果を示し、（ｂ）は改良型の構成のシミュレーション結果を示す。 放射線検出器の同一領域における欠損画素発生状況を示した一部拡大図であり、（ａ）は従来型の放射線検出器の場合を示し、（ｂ）は実施例の放射線検出器の場合を示す。 変形例に係る放射線検出器の構成を示す縦断面図である。 図２における放射線検出器の従来構成を示す縦断面図である。 図３における放射線検出器の従来構成を示す縦断面図である。
　１　　…　放射線検出器（ＦＰＤ）
　３　　…　半導体層
　５　　…　共通電極
　７　　…　リード線
　９　　…　アクティブマトリックス基板
　１１　…　補助板
　１３　…　枠材
　１５　…　硬化性合成樹脂膜
　４１　…　埋め込み樹脂部
　４３　…　厚み補助部材
　ＳＰ　…　空間
　以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。実施例の放射線検出器は、フラットパネル型放射線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」と略記）を一例に説明する。なお、図１は、実施例に係る放射線検出器（ＦＰＤ）の構成を示す平面図であり、図２は、図１に示す放射線検出器のＡ‐Ａ視断面左側の構成を示す縦断面図であり、図３は、図１に示す放射線検出器のＢ‐Ｂ視断面左側の構成を示す縦断面図である。また、図４は、放射線検出器の半導体層、アクティブマトリックス基板等の構成を示す模式断面図であり、図５は、放射線検出器のアクティブマトリックス基板とそのまわりの電気回路を示すブロック図である。
　＜フラットパネル型放射線検出器（ＦＰＤ）＞
　図１を参照する。本実施例のＦＰＤ１は、上下の辺と左右の辺で異なる断面構造を有している。すなわち、図１のＦＰＤ１は、Ａ‐Ａ視とＢ‐Ｂ視の断面構造が、それぞれ図２および図３に示すように異なっている。
　ＦＰＤ１は、図２および図３に示すように、放射線の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体層３と、この半導体層３の上面に形成されて半導体層３にバイアス電圧を与える共通電極５とを備えている。共通電極５には、有効画素領域ＳＡの外側となる共通電極５位置に接続されるバイアス電極供給用のリード線７が備えられている（図１参照）。また、半導体層３の下層には、アクティブマトリックス基板９が備えられている。
　また、ＦＰＤ１は、半導体層３を挟んでアクティブマトリックス基板９と対面して配置される絶縁性の補助板１１と、この補助板１１を支持するとともに、アクティブマトリックス基板９と補助板１１との間のスペーサとして用いられる枠材１３とを備えている。また、ＦＰＤ１は、アクティブマトリックス基板９上の半導体層３と共通電極５とを覆うように高耐圧の硬化性合成樹脂膜１５を備えている。
　図４を参照する。放射線感応型の半導体層３は、厚膜層３Ａと、この厚膜層３Ａの表面と裏面にそれぞれ配置されたキャリア選択性の中間層３ａ，３ｂとの３層構成となっている。共通電極５側の中間層３ａとアクティブマトリックス基板９側の中間層３ｂは、キャリア選択性の高抵抗膜で形成されている。
　半導体層３の厚膜層３Ａには、アモルファスセレン（ａ‐Ｓｅ）等のアモルファス半導体膜やＣｄＺｎＴｅ等の化合物半導体膜が用いられる。厚膜層３Ａの厚みは、通常、０．５ｍｍ～１．５ｍｍ程度である。
　半導体層３の中間層３ａ，３ｂには、ＮａやＣｌ，Ａｓ，Ｔｅ等をドープしたアモルファスセレン膜やＳｂ２Ｓ３やＣｄＳ等の化合物半導体膜が用いられる。中間層３ａ，３ｂの厚みは、通常、０．０１μｍ～１０μｍ程度である。なお、半導体層３の場合、キャリア選択性の中間層３ａ，３ｂを必ず設ける必要はなく、中間層３ａ，３ｂの一方または両方が省かれてもよい。
　図４および図５を参照する。アクティブマトリックス基板９は、放射線の入射により半導体層３で生成した電荷を画素ごとに収集する画素電極２１と、収集した電荷を読み出す電荷読み出し回路２３とを備えている。画素電極２１は２次元マトリックス状に配置されている。電荷読み出し回路２３は、画素電極２１に収集された電荷を蓄積するコンデンサ２５と、コンデンサ２５に蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜電界効果トランジスタ）２７と、電気配線２９ａ，２９ｂとを備えている。画素電極２１ごとに１個のコンデンサ２５と１個のＴＦＴ２７が配置されている。
　また、電気配線２９ａは、一方には、行（横）方向に配置した各ＴＦＴ２７のゲートが接続されており、他方には、ゲートドライバ３１が接続されている。また、電気配線２９ｂは、一方には、列（縦）方向に配置した各ＴＦＴ２７のドレインが接続されており、他方には、順番に、電荷電圧変換型増幅器３３、マルチプレクサ３５、Ａ／Ｄ変換器３７が別デバイスとしてアクティブマトリックス基板９の外付けの形で配置接続されている。
　実施例のＦＰＤ１による放射線検出の際は、先ず、バイアス供給電源（図示しない）によって出力される数ｋＶ～数十ｋＶ程度のバイアス電圧がバイアス電圧供給用のリード線７を経由して共通電極５から放射線感応型の半導体層３に与えられる。検出対象の放射線の入射に伴って半導体層３で電荷が生成される。半導体層３で生じた電荷は、（詳しくは各画素電極２１へ移動することで画素電極２１に電荷が誘起するかたちで）各画素電極２１に収集される。各画素電極２１で収集された電荷は、ゲートドライバ３１からの電気信号に基づき、アクティブマトリックス基板９の電荷読み出し回路２３等により放射線検出信号として電気配線２９ｂから順次に読み出される。順次に読み出された放射線検出信号は、電荷電圧変換型増幅器３３、マルチプレクサ３５、Ａ／Ｄ変換器３７の順番に通過した後、画像処理回路に送られて放射線画像が生成される。すなわち、実施例のＦＰＤ１は、有効画素領域ＳＡに投影される放射線を２次元マトリックス状に配置した、放射線画像の各画素に対応した画素電極２１により、２次元強度分布に応じた放射線検出信号を検出して放射線画像を得ることができる。
　アクティブマトリックス基板９の基材９ａ（図４参照）としては、例えば、石英ガラス等が用いられる。また、絶縁性の補助板１１は、アクティブマトリックス基板９の基材９ａと同程度の熱膨張係数を持つとともに、放射線の透過性の良いものが好ましい。すなわち、補助板１１の材料として、例えば、石英ガラス等が用いられる。アクティブマトリックス基板９や補助板１１の厚みは、０．５ｍｍ～１．５ｍｍ程度である。補助板１１は、半導体層３と共通電極２１、硬化性合成樹脂膜１５を挟んで、アクティブマトリックス基板９と対面して配置されているので、熱膨張係数によるＦＰＤ１の反りを抑制することができる。
　枠材１３には、絶縁性の補助板１１が接着されている。枠材１３は、補助板１１を接着した後に、半導体層３と共通電極５が形成されたアクティブマトリックス基板９上に固定される。そして、枠材１３をアクティブマトリックス基板上に固定した後で、ＦＰＤ１の内部に高耐圧の硬化性合成樹脂が注入される。枠材１３の材料として、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。
　なお、共通電極５および画素電極２１は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｉｎ等の金属やＩＴＯ等で形成される。共通電極５の厚みは、０．１μｍ程度である。
　＜高耐圧の硬化性合成樹脂膜＞
　図２および図３を参照する。高耐圧の硬化性合成樹脂膜１５は、例えば、室温（４０℃未満）で硬化する室温硬化型のエポキシ樹脂が用いられる。硬化性合成樹脂膜１５は、半導体層３、共通電極５、アクティブマトリックス基板９、補助板１１、および枠材１３等により囲まれて構成された空間ＳＰ内部に硬化性合成樹脂を注入硬化させて形成される。
　空間ＳＰは、その空間ＳＰ内部に注入される高耐圧の硬化性合成樹脂の膜厚に急激な変化が無く緩やかに変化するように、または、膜厚分布が均一になるように構成されている。
　図２に示すような、ＦＰＤ１の断面構造（Ａ‐Ａ視断面の左側）の場合、すなわち、絶縁性の補助板１１が枠材１３の外周部分の内側近傍まで達していない場合、先ず空間ＳＰの上面にあたる枠材１３は、空間ＳＰの上面にあたる補助板１１の表面と同じ高さに合わせて平面状に形成され、さらに、アクティブマトリックス基板９上に形成された半導体層３の外側の領域と対面する空間ＳＰの上面にあたる枠材１３の領域に、半導体層３と同じ厚みの段差が設けられている。この枠材１３の表面に生じた段差には、傾斜が形成されている。空間ＳＰ内部の補助板１１と枠材１３との隙間に生じた段差には、埋め込み樹脂部４１が形成されている。
　すなわち、図２の示すような断面構造の場合は、補助板１１が枠材１３の外周部分の内側近傍まで達していない。この場合、半導体層３の形成されていない半導体層３の外側の部分に対応する枠材１３の内側の形状を変形させ、硬化性合成樹脂が注入される部分の厚みが均一になるように整形させている。また、枠材１３に補助板１１を接着する部分は、枠材１３の補助板１１を接着する部分の寸法と補助板１１の寸法を同じにすることは難しいので、はめあい公差を必要とする。このため、枠材１３に補助板１１を接着した後、枠材１３と補助板１１との接合部分には隙間による段差が生じる。この段差にエポキシ樹脂等で埋めて埋め込み樹脂部４１を形成させている。これにより、後で注入する硬化性合成樹脂がこの部分で大きく厚みが変わらないようにしている。
　また、図３に示すような、ＦＰＤ１の断面構造（Ｂ‐Ｂ視断面の左側）の場合、すなわち、補助板１１が枠材１３の外周部分の内側近傍まで達している場合、空間ＳＰの上面にあたる補助板１１は、アクティブマトリックス基板９上に形成された半導体層３の外側の領域と対面する空間ＳＰの上面にあたる補助板１１の領域に、半導体層３と同じ厚みの厚み補正部材４３が形成されている。また、補助板１１と厚み補正部材４３との表面に生じた段差には、傾斜が形成されている。また、空間ＳＰ内部の補助板１１および厚み補正部材４３と枠材１３との隙間に生じた段差には、埋め込み樹脂部４１が形成されている。
　すなわち、図３に示すような断面構造の場合は、補助板１１が枠材１３の外周部分の内側近傍まで達している。この場合、図２に示すように枠材１３の内側の形状を変形させることができないので、補助板１１を枠材１３に接着した後に、アクティブマトリックス基板９に形成される半導体層３の外側の領域と対面する補助板１１の領域に、傾斜をつけた厚み補正部材４３（例えば、アクリル板）を貼り付け等により形成させている。また、上述したように枠材１３と補助板１１との接合部分には、隙間による段差が生じている。図３に示すように、補助板１１には、厚み補正部材４３が形成されるので、さらに隙間による段差が大きなものになる。この場合も同様に、段差部分にエポキシ樹脂等で埋めて埋め込み樹脂部４１を形成させている。なお、厚み補正部材４３は、アクリル、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、石英ガラス等を用いている。
　また、硬化性合成樹脂が注入される空間ＳＰには、例えば、半導体層３の場合、その周囲を埋め込み樹脂部４１を形成するなどして段差をなくすことが難しいので、アクティブマトリックス基板９に形成される半導体層３の外側の領域と対面する領域に、図２では、枠材１３の内側の形状を整形させて、あるいは、図３では、補助板１１に厚み補正部材４３を形成させて、膜厚分布が均一になるように構成させている。しかしながら、膜厚分布が均一であるものの、段差を有する構成になっている。この場合、注入された硬化性合成樹脂を硬化する際にその段差部分で応力が集中するおそれがある。そこで、その段差の境目部分の形状が垂直であったり、角張った形状であったりすることによる急激な変化を無く緩やかに変化するように、段差に傾斜を設けている。これにより、注入された硬化性合成樹脂を硬化する際に段差部分に応力が集中せずに応力を分散させることができるので、それに起因して半導体層３上の特定の位置に集中する応力を分散させることができる。
　また、図６に示すように、ＦＰＤ１はバイアス電極供給用のリード線７を備えている。このリード線７を配置する際に、リード線７の絶縁性を確保するためのある程度の厚みが必要である。この場合、例えば、図６（ａ）に示すように角張った段差を有する構成になる。この場合でも、図６（ｂ）に示すように、段差に急激な変化を無く緩やかに変化するように傾斜を設けることにより、空間ＳＰ内部に注入される硬化性合成樹脂の硬化収縮後に、段差部分に応力が集中せずに分散させることができるので、これに起因して半導体層３の特定の位置に集中する応力を分散させることができる。また、図６（ｃ）に示すように、空間ＳＰ内部の段差の角部に面取り（図中破線）または丸み付けさせて傾斜を形成させてもよい。なお、図６（ｂ）に示すような傾斜の断面形状は、直線のものに限らず曲線であってもよい。また、図６（ｂ）に示すような段差部分に形成された傾斜の両端に、図６（ｃ）に示すような面取りおよび丸み付けさせた傾斜を組み合わせて形成させてもよい。
　なお、半導体層３端部の側面の断面形状は、実際には、図３の破線ｂで示すような傾斜を持っているが、さらに、図３の実線で示すような傾斜になるように、エポキシ樹脂等で傾斜を形成してもよい。また、傾斜部分の膜厚分布が同じになるように、例えば、傾斜部分の厚みＴと他の部分の厚みｔが同じようにすることが好ましい。
　＜シミュレーション結果＞
　シミュレーション結果を図７および図８を参照して説明する。なお、図７は、図１に示す放射線検出器のＡ‐Ａ視断面右側の構成において、半導体層の位置と半導体層表面に加わる応力の関係を示した図であり、（ａ）は従来型の構成のシミュレーション結果を示し、（ｂ）は改良型の構成のシミュレーション結果を示す。また、図８は、図１に係る放射線検出器のＢ－Ｂ視断面右側の構成において、半導体層の位置と半導体層表面に加わる応力の関係を示した図であり、（ａ）は従来型の構成のシミュレーション結果を示し、（ｂ）は改良型の構成のシミュレーション結果を示す。
　図７（ａ）に示すように、従来型のＦＰＤ１０１の構成では、絶縁性の補助板１１１とこれを支持する枠材１１３との接合部分で段差が生じ、ここで高耐圧の硬化性合成樹脂膜１１５の膜厚に大きな段差が生じていた。また、アクティブマトリックス基板１０９の半導体層１０３が形成されていない外側の部分では、半導体層１０３が形成されている部分に比べ、硬化性合成樹脂の膜厚に大きな段差が生じていた。このとき、図７（ａ）のグラフ中の丸枠内に示すように、補助板１１１と枠材１１３の接合部分に対応する半導体層１０３上に、Ｚ方向に比較的大きな応力が加わっている。これに対し、図７（ｂ）に示すように、改良型のＦＰＤ１の構成は、ＦＰＤ１の内部空間ＳＰに注入される硬化性合成樹脂の膜厚が均一になるように、膜厚に急激な変化が無く緩やかに変化するように、枠材１３の内側の形状を整形させている。また、補助板１１と枠材１３との接合部分の隙間により生じた段差には、埋め込み樹脂部４１を形成させている。これにより、図７（ｂ）のグラフ中の丸枠内に示すように、図７（ａ）で半導体層３上に加わっていた応力を下げることができる。
　図８（ａ）に示すように、図７（ａ）と同様に、従来型のＦＰＤ１０１の構成では、絶縁性の補助板１１１と枠材１１３との接合部分で段差が生じ、また、アクティブマトリックス基板１０９上に形成された半導体層１０３の内側と外側の境目にも段差が生じ、これらの硬化性合成樹脂の膜厚に大きな段差が生じていた。そのため、図８（ａ）のグラフ中の丸枠内に示すように、半導体層１０３の端部には、Ｚ方向に比較的大きな応力が加わっている。これに対し、図８（ｂ）に示すように、改良型のＦＰＤ１の構成は、半導体層３の外側の領域に対応する絶縁性の補助板１１の領域に、端部に傾斜を有する厚み補正部材４３を形成されている。また、絶縁性の補助板１１および厚み補正部材４３と枠材１３との間の隙間により生じた段差には、埋め込み樹脂部４１を形成させている。これにより、図８（ｂ）のグラフ中の丸枠内に示すように、図８（ａ）で半導体層３上に加わっていた応力を下げることができる。
　以上の構成を備えたＦＰＤ１によれば、少なくとも半導体層３、アクティブマトリックス基板９、補助板１１、および枠材１３等で構成される空間ＳＰは、この空間ＳＰ内部に注入される硬化性合成樹脂の膜厚に急激な変化が無く緩やかに変化するように、または、膜厚分布が均一になるように構成されている。空間ＳＰ内部に注入された硬化性合成樹脂の硬化収縮後に、半導体層上の特定の位置に応力が集中せずに分散して、半導体層３全体に応力が均一に加わるようになっている。そのため、半導体層３の部分的な劣化、すなわち、半導体層３の四隅、あるいは補助板１１と枠材１３との接合部分近傍で生じる欠損画素の発生および発生箇所の増大、増加を防ぐことができる。それにより、ＦＰＤ１を長寿命化することができる。
　図９を参照する。図９は、ＦＰＤ１，１０１に放射線を照射しないで、バイアス電圧を共通電極５に印加し、ほぼ同一時間連続運転して、画像を読み出したものである。図９（ａ）は、従来型のＦＰＤ１０１により画像を読み出したものの一部拡大図である。欠損画素は、補助板１１の端を中心に広がってライン状に発生している。一方、図９（ｂ）は、改良したＦＰＤ１により画像を読み出したものの一部拡大図（図９（ａ）と同一領域）である。欠損画素は、ほとんど見られないことを示している。
　この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
　（１）上述した実施例では、絶縁性の補助板１１は、図３に示すように、枠材１３の外周近傍まで達していたが、この構成に限られない。例えば、枠材１３の外周近傍まで達していない場合でも、半導体層３よりも外側に位置している場合、空間ＳＰの上面にあたる補助板１１は、アクティブマトリックス基板９上に形成された半導体層３の外側の領域と対面する空間ＳＰの上面にあたる補助板１１の領域に、半導体層３と同じ厚みの厚み補正部材４３を形成させてもよい。この場合、補助板１１と枠材１３との隙間に生じた段差には埋め込み樹脂部４１を形成させてもよい。また、図１０に示すように、空間ＳＰの上面にあたる枠材１３の形状を、前記空間の上面にあたる前記補助板の表面と同じ高さに合わせて平面状に形成させ、さらに、アクティブマトリックス基板９上に形成された半導体層３の外側の領域と対面する空間ＳＰの上面にあたる枠材１３の領域に、半導体層３と同じ厚みの段差が設ける。そして、補助板１１および厚み補正部材４３と枠材１３との隙間に生じた段差に埋め込み樹脂部４１を形成させた構成でもよい。
　（２）上述した実施例では、ＦＰＤ１は、図１のように、上下の辺と左右の辺とで断面構造が異なっていたが、この構成に限られない。例えば、上下左右全ての辺が図２のような断面構造を有していてもよく、またバイアス電圧印加用のケーブル形状や導入方法を工夫し、共通電極へバイアス電圧が供給できるようにすれば、上下左右全ての辺が図３のような断面構造を有していてもよい。また、上下左右全ての辺が図１０のような断面構造を有していてもよい。
　（３）上述した実施例では、枠材１３に補助板１１を接着した後、厚み補正部材４３を形成し、補助板１１および厚み補正部材４３と枠材１３との間、あるいは補助板１１と枠材１３との間に生じた段差に埋め込み樹脂部４１を形成したが、これに限られない。例えば、図８（ｂ）に示すように、枠材１３に補助板１１を接着した後、補助板１１と枠材１３との間に生じた段差に埋め込み樹脂部４１を形成させて、その後に厚み補正部材４３を形成させてもよい。この場合、厚み補正部材４３と枠材１３との間に生じる段差を有しないように形成されることが好ましい。なお、実施例の構成の方が、この段落の変形例よりも簡易に形成することができる。
　（４）上述した実施例では、枠材１３に絶縁性の補助板１１を接着して形成し、補助板１１の所定の位置に厚み補正部材４３を形成し、補助板１１および厚み補正部材４３と枠材１３の隙間に生じる段差に埋め込み樹脂部４１を形成させていたが、これに限られない。例えば、補助板１１と枠材１３は一体成形され、枠材１３は、厚み補正部材４３および埋め込み樹脂部４１を含むように形成されていてもよい。成形型に補助板１１をセットして厚み補正部材４３および埋め込み樹脂部４１を含むように枠材１３を成形する。これにより、製作を簡易にすることができる。
　（５）上述した実施例では、直接変換型のＦＰＤであったが、間接変換型のＦＰＤでもよい。

Claims (10)

  1. 　放射線の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体層と、
    　前記半導体層の下層に配置され、前記半導体層で生じた電荷を収集する画素電極と前記電荷を読み出す電荷読み出し回路とが形成されたアクティブマトリックス基板と、
    　前記半導体層を挟んで前記アクティブマトリックス基板と対面して配置され、前記アクティブマトリクス基板と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板と、
    　前記補助板を支持するとともに、前記アクティブマトリックス基板と前記補助板との間のスペーサとして用いられる枠材と、
    　少なくとも前記半導体層、前記アクティブマトリックス基板、前記補助板、および前記枠材により囲まれて構成された空間に高耐圧の硬化性合成樹脂を注入硬化させて形成される高耐圧の硬化性合成樹脂膜と、を備えていて、
    　前記空間を構成する少なくとも前記半導体層、前記アクティブマトリックス基板、前記補助板、および前記枠材のいずれか、またはそれらの隣接する２つの表面に生じた段差には、傾斜が形成されていることを特徴とする放射線検出器。
  2. 　請求項１に記載の放射線検出器において、
    　前記空間の上面にあたる前記枠材は、前記空間の上面にあたる前記補助板の表面と同じ高さに合わせて平面状に形成されていることを特徴とする放射線検出器。
  3. 　請求項２に記載の放射線検出器において、
    　前記空間の上面にあたる前記枠材は、さらに、前記アクティブマトリックス基板上に形成された前記半導体層の外側の領域と対面する前記空間の上面にあたる前記枠材の領域に、前記半導体層と同じ厚みの段差が設けられていることを特徴とする放射線検出器。
  4. 　請求項１から３のいずれかに記載の放射線検出器において、
    　前記補助板の端部が前記半導体層よりも外側に位置している場合、前記空間の上面にあたる前記補助板は、前記アクティブマトリックス基板上に形成された前記半導体層の外側の領域と対面する前記空間の上面にあたる前記補助板の領域に、前記半導体層と同じ厚みの厚み補正部材が形成されていることを特徴とする放射線検出器。
  5. 　請求項２または３に記載の放射線検出器において、
    　前記空間内部の前記補助板と前記枠材との隙間に生じた段差には、埋め込み樹脂部が形成されていることを特徴とする放射線検出器。
  6. 　請求項４に記載の放射線検出器において、
    　前記空間内部の前記補助板および前記厚み補正部材と前記枠材との隙間に生じた段差には、埋め込み樹脂部が形成されていることを特徴とする放射線検出器。
  7. 　請求項６に記載の放射線検出器において、
    　前記補助板と前記枠材は一体成形され、前記枠材は前記厚み補正部材および前記埋め込み樹脂部を含むように形成されていることを特徴とする放射線検出器。
  8. 　請求項４に記載の放射線検出器において、
    　前記厚み補正部材は、アクリル、エポキシ樹脂、ポリカーボネートおよび石英ガラスのいずれかで形成されていることを特徴とする放射線検出器。
  9. 　請求項５または６に記載の放射線検出器において、
    　前記埋め込み樹脂部は、エポキシ樹脂で形成されていることを特徴とする放射線検出器。
  10. 　請求項１から９のいずれかに記載の放射線検出器において、
    　前記空間を構成する少なくとも前記半導体層、前記アクティブマトリックス基板、前記補助板、および前記枠材のいずれか、またはそれらの組み合わせの表面に生じた段差には、前記段差の角部に面取りまたは丸み付けさせて傾斜が形成されていることを特徴とする放射線検出器。
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