JP2002189082A - Radiation imaging device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入射した放射線を電荷に変換する電荷変換手
段にバイアスを印加しても、その端部からのリークが防
止可能な放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】 最外側表面から入射した放射線を電荷に
変換する電荷変換手段と、前記変換された電荷を蓄積す
る電荷蓄積手段と、前記電荷変換手段と電荷蓄積手段と
の間において前記電荷変換手段に印加される電界を制御
する制御手段と、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を
読み出す手段とを装備した放射線撮像装置において、前
記電荷変換手段の最外側表面およびその縁端部に、もし
くは、その縁端部のみに、絶縁性の高い物質で、保護膜
を形成していることを特徴とする。
(57) Abstract: Provided is a radiation imaging apparatus capable of preventing a leak from an end even when a bias is applied to a charge conversion unit that converts incident radiation into charges. SOLUTION: Charge conversion means for converting radiation incident from an outermost surface into charges, charge storage means for storing the converted charges, and charge conversion means between the charge conversion means and the charge storage means. In a radiation imaging apparatus equipped with control means for controlling an electric field applied to, and a means for reading out charges stored in the charge storage means, the outermost surface of the charge conversion means and the edge thereof, or It is characterized in that a protective film is formed only on the edge portion with a material having a high insulating property.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、主として、人体を
透過したＸ線像を画像化するＸ線撮像装置などの、放射
線撮像装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation imaging apparatus such as an X-ray imaging apparatus for imaging an X-ray image transmitted through a human body.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のＸ線撮像装置の立体図を図１に、
図１のＡ−Ａ’の断面図を図２に、その等価回路図を図
３に示す。Ｘ線撮像装置においては、Ｘ線を被検体（例
えば、人体）に向けて曝射し、被検体により減衰を受け
て透過したＸ線を電荷に変換する電荷変換手段１１ａと
しての単結晶半導体を有する基板１１を使用し、前記変
換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段１４としての、コ
ンデンサー１４ａおよび薄膜トランジスタ（以下、ＴＦ
Ｔ）１４ｂを有する絶縁基板１２を使用している。そし
て、単結晶半導体基板１１と絶縁基板１２との間で、導
電性の接着剤１３などにより、各画素毎に電気的に接続
することで、高感度で大面積のＸ線撮像装置の製造が可
能となっている。2. Description of the Related Art A three-dimensional view of a conventional X-ray imaging apparatus is shown in FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is an equivalent circuit diagram thereof. In the X-ray imaging apparatus, a single crystal semiconductor as a charge conversion unit 11a that irradiates X-rays toward a subject (for example, a human body) and converts the X-rays that have been attenuated and transmitted by the subject into charges is used. A capacitor 14a and a thin film transistor (hereinafter, referred to as TF) as charge storage means 14 for storing the converted charges using the substrate 11 having
T) The insulating substrate 12 having 14b is used. By electrically connecting the single-crystal semiconductor substrate 11 and the insulating substrate 12 to each pixel with a conductive adhesive 13 or the like, a high-sensitivity, large-area X-ray imaging device can be manufactured. It is possible.
【０００３】また、前記Ｘ線撮像装置は、電荷変換手段
１１ａと電荷蓄積手段１４との間に、電荷変換手段１１
ａに印加されるバイアスを制御する制御手段１５と、Ｔ
ＦＴ１４ｂのオン、オフを制御する駆動手段１６と、電
荷蓄積手段１４に蓄積された電荷を読み出す読み出し手
段１７とを具備している。Further, the X-ray imaging apparatus includes a charge conversion means 11 between a charge conversion means 11a and a charge storage means 14.
a control means 15 for controlling the bias applied to
A drive unit 16 for controlling ON / OFF of the FT 14b and a readout unit 17 for reading out the charges stored in the charge storage unit 14 are provided.
【０００４】しかし、このようなタイプのＸ線撮像装置
では、Ｘ線を電荷に変換する電荷変換手段１１ａに高バ
イアスを印加しなければならないため、このバイアス
が、電荷変換手段１１ａの端部（第２図中、符号ａで示
す箇所）で、リークする可能性があり、これを防止しな
ければならないという課題が存在する。However, in such an X-ray imaging apparatus of this type, a high bias must be applied to the charge converting means 11a for converting X-rays into electric charges, and this bias is applied to the end of the charge converting means 11a. In FIG. 2, there is a possibility that a leak may occur at a location indicated by a symbol a), and there is a problem that this must be prevented.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
を解決するためになされたものであり、入射したＸ線を
電荷に変換する電荷変換手段にバイアスを印加しても、
リークが防止可能であるＸ線撮像装置を提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. Even if a bias is applied to charge conversion means for converting incident X-rays into charges,
An object of the present invention is to provide an X-ray imaging device capable of preventing a leak.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
最外側表面から入射した放射線を電荷に変換する電荷変
換手段と、前記変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段
と、前記電荷変換手段と電荷蓄積手段との間において前
記電荷変換手段に印加される電界を制御する制御手段
と、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出す手段
とを装備した放射線撮像装置において、前記電荷変換手
段の最外側表面およびその縁端部に、もしくは、その縁
端部のみに、絶縁性の高い物質（無機物あるいは有機
物）で、保護膜を形成していることを特徴とする。Therefore, in the present invention,
Charge conversion means for converting radiation incident from the outermost surface into charges, charge storage means for storing the converted charges, and a charge conversion means applied between the charge conversion means and the charge storage means. In a radiation imaging apparatus equipped with a control unit for controlling an electric field and a unit for reading out charges stored in the charge storage unit, an outermost surface of the charge conversion unit and an edge thereof, or an edge thereof. Only in this case, the protective film is formed of a highly insulating substance (inorganic or organic substance).
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
４〜図９を参照して詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.
【０００８】（第１の実施の形態）この実施の形態で
は、図４に見られるように、本発明のＸ線撮像装置の基
本的な構成として、最外側表面から入射したＸ線を電荷
に変換する電荷変換手段１１’ａとして単結晶半導体の
ＧａＡｓを用いた基板１１’を使用し、変換された電荷
を蓄積する電荷蓄積手段１４として、コンデンサー１４
ａおよびＴＦＴ１４ｂを有する絶縁基板１２を使用して
おり、１枚のＧａＡｓ基板１１’と１枚の絶縁基板１２
との間で、導電性の接着剤１３により、各画素毎に、電
気的に接続している。(First Embodiment) In this embodiment, as shown in FIG. 4, as a basic configuration of the X-ray imaging apparatus of the present invention, X-rays incident from the outermost surface are converted into electric charges. A substrate 11 'using GaAs of a single crystal semiconductor is used as the charge conversion means 11'a for conversion, and a capacitor 14 is used as the charge storage means 14 for storing converted charges.
a and a TFT 14b, one GaAs substrate 11 'and one insulating substrate 12
Are electrically connected to each other by a conductive adhesive 13.
【０００９】図５は、図４のＢ−Ｂ’の断面図である。
上述のように、電荷変換手段１１’ａとしてのＧａＡｓ
を用いた半導体基板１１’は、その表裏にｐ層とｎ層を
形成し、各層上にＡｌ膜を形成し、Ａｌ膜にバイアスを
印加し、ＧａＡｓを空乏化させ、上述の電荷変換手段１
１’を構成する。そして、ＧａＡｓで吸収したＸ線は、
エレクトロンとホールを生成し、発生したエレクトロン
を、バンプメタル１８から導電性接着剤１３を介して、
絶縁基板１２上に配置された接続用金属２へ引き出し、
絶縁基板に配置されたコンデンサー１４ａで蓄積し、Ｔ
ＦＴ１４ｂの駆動により転送する構成をなしている。FIG. 5 is a sectional view taken along line BB 'of FIG.
As described above, GaAs as the charge conversion means 11'a
A semiconductor substrate 11 'using p is formed with a p-layer and an n-layer on the front and back surfaces thereof, an Al film formed on each layer, a bias applied to the Al film, depletion of GaAs, and
1 ′. X-rays absorbed by GaAs are
Electrons and holes are generated, and the generated electrons are transferred from the bump metal 18 through the conductive adhesive 13.
Drawn out to the connection metal 2 arranged on the insulating substrate 12,
Accumulated by the capacitor 14a disposed on the insulating substrate,
The transfer is performed by driving the FT 14b.
【００１０】また、接続用金属２は、絶縁基板に配置さ
れたコンデンサー部の電極２と接続されている。各Ａｌ
膜は、フォトリソグラフィー法によりパターニングし、
分離している。単結晶半導体基板１１’側の接続用金属
１であるＡｌ膜上には、バリアメタル１、バリアメタル
２を成膜しており、バリアメタル１にＴｉを、バリアメ
タル２にＰｄを用いている。また、バンプメタル１８に
はＡｕを用いている。更に、本実施形態では、図中ｂの
単結晶半導体基板１１’の端部にも、無機の絶縁層であ
るＳｉＮ（保護膜）１９をＣＶＤ法により成膜してい
る。これにより、半導体基板１１’の端部からの印加バ
イアスのリークを防止できる。[0010] The connecting metal 2 is connected to the electrode 2 of the capacitor section disposed on the insulating substrate. Each Al
The film is patterned by photolithography,
Are separated. The barrier metal 1 and the barrier metal 2 are formed on the Al film which is the connection metal 1 on the single crystal semiconductor substrate 11 ′ side, and Ti is used for the barrier metal 1 and Pd is used for the barrier metal 2. . Au is used for the bump metal 18. Further, in the present embodiment, SiN (protective film) 19, which is an inorganic insulating layer, is also formed on the end portion of the single crystal semiconductor substrate 11 'in FIG. Thereby, leakage of the applied bias from the end of the semiconductor substrate 11 'can be prevented.
【００１１】図６は、本実施形態の等価回路である。Ｇ
ａＡｓ基板１１’には、空乏層を広げるためのバイアス
を印加しているが、これを制御するのが制御手段１５で
ある。発生したエレクトロンを絶縁基板１２に配置した
コンデンサー１４ａに蓄積する。そして、蓄積されたエ
レクトロンは、駆動手段１６によりＴＦＴ１４Ｂのオ
ン、オフを制御し、信号線（読み出し線）を介して読み
出し手段１７へ転送するのである。FIG. 6 is an equivalent circuit of this embodiment. G
Although a bias for expanding the depletion layer is applied to the aAs substrate 11 ', the control means 15 controls this. The generated electrons are accumulated in a capacitor 14a disposed on the insulating substrate 12. Then, the stored electrons are turned on and off by the driving means 16 to control the TFT 14B, and are transferred to the reading means 17 via a signal line (reading line).
【００１２】（第２の実施の形態）以下、本発明のＸ線
撮像装置の第２の実施形態を、図７ないし図９を用いて
説明する。図７は、本発明のＸ線撮像装置の第２の実施
形態を説明する立体図である。ここでは、入射したＸ線
を電荷に変換する電荷変換手段１１”ａとして単結晶半
導体にＧａＡｓを用いた基板１１”を使用し、変換され
た電荷を蓄積する電荷蓄積手段１４として、コンデンサ
ー１４ａおよびＴＦＴ１４ｂを有する絶縁基板１２を使
用しており、４枚のＧａＡｓ基板１１”と１枚の絶縁基
板１２との間で、導電性の接着剤１３により、各画素毎
に電気的に接続している。(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the X-ray imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a three-dimensional view illustrating a second embodiment of the X-ray imaging apparatus of the present invention. Here, a substrate 11 ″ using GaAs as a single crystal semiconductor is used as charge conversion means 11 ″ a for converting incident X-rays into charges, and a capacitor 14a and a capacitor 14a are used as charge storage means 14 for storing the converted charges. An insulating substrate 12 having a TFT 14b is used, and each pixel is electrically connected between the four GaAs substrates 11 ″ and one insulating substrate 12 by a conductive adhesive 13. .
【００１３】図８は、図７中Ｃ−Ｃ’の断面図である。
前記のように、電荷変換手段１１”ａとして、単結晶半
導体基板１１”にはＧａＡｓを使用している。ＧａＡｓ
基板１１”の表裏にｐ層とｎ層を形成し、各層上にＡｌ
膜を形成し、Ａｌ膜にバイアスを印加し、ＧａＡｓを空
乏化させて、電荷変換手段を構成している。FIG. 8 is a sectional view taken along the line CC 'in FIG.
As described above, GaAs is used for the single crystal semiconductor substrate 11 "as the charge conversion means 11" a. GaAs
A p-layer and an n-layer are formed on the front and back of the substrate 11 ″, and Al
A film is formed, a bias is applied to the Al film, and GaAs is depleted to constitute a charge conversion means.
【００１４】そして、ＧａＡｓで吸収したＸ線は、エレ
クトロンとホールを生成し、発生したエレクトロンをバ
ンプメタル１８から導電性接着剤１３を介して絶縁基板
１２上に配置された接続用金属２へ引き出し、絶縁基板
１２に配置されたコンデンサー１４ａで蓄積し、ＴＦＴ
１４ｂの駆動により転送する。また、接続用金属２は、
絶縁基板１２に配置されたコンデンサー部の電極２と接
続され、各Ａｌ膜はフォトリソグラフィー法によりパタ
ーニングし、分離している。The X-rays absorbed by the GaAs generate electrons and holes, and the generated electrons are drawn from the bump metal 18 to the connection metal 2 disposed on the insulating substrate 12 via the conductive adhesive 13. And accumulates in a capacitor 14a disposed on the insulating substrate 12,
Transfer is performed by driving 14b. Also, the connection metal 2 is
Each Al film is connected to the electrode 2 of the capacitor portion disposed on the insulating substrate 12, and is patterned and separated by photolithography.
【００１５】単結晶半導体基板１１”側の接続用金属１
であるＡｌ膜上には、バリアメタル１、バリアメタル２
を成膜しており、バリアメタル１にＴｉを、バリアメタ
ル２にＰｄを用いている。また、バンプメタル１８には
Ａｕを用いている。更に、本実施形態では、図中ｃの各
単結晶半導体基板１１”の端部にも、無機の絶縁層であ
るＳｉＯ2（保護膜）１９を、スパッタ法により成膜し
ている。これにより、単結晶半導体基板１１”端部から
の印加バイアスのリークを防止できる。Connection metal 1 on single crystal semiconductor substrate 11 ″ side
Barrier metal 1 and barrier metal 2
Are formed, and Ti is used for the barrier metal 1 and Pd is used for the barrier metal 2. Au is used for the bump metal 18. Further, in the present embodiment, an inorganic insulating layer of SiO 2 (protective film) 19 is also formed on the end of each single-crystal semiconductor substrate 11 ″ in FIG. In addition, leakage of the applied bias from the end of the single crystal semiconductor substrate 11 ″ can be prevented.
【００１６】図９は、本実施形態の等価回路である。Ｇ
ａＡｓ基板１１”には、空乏層を広げるためのバイアス
を印加しているが、これを制御するのが制御手段１５で
ある。発生したエレクトロンを絶縁基板１２に配置した
コンデンサー１４ａに蓄積する。そして、蓄積されたエ
レクトロンは、駆動手段１６によりＴＦＴ１４ｂのオ
ン、オフを制御し、信号線（読み出し線）を介して読み
出し手段１７へ転送する構成をとっている。FIG. 9 is an equivalent circuit of this embodiment. G
Although a bias for expanding the depletion layer is applied to the aAs substrate 11 ″, the control means 15 controls the bias. The generated electrons are accumulated in the capacitor 14 a disposed on the insulating substrate 12. The stored electrons are turned on and off by the driving means 16 to control the TFT 14b, and are transferred to the reading means 17 via a signal line (reading line).
【００１７】（第３の実施の形態）この実施の形態で
は、第１の実施の形態における無機の絶縁膜（ＳｉＮ）
に代えて、有機の絶縁膜であるＢＣＢを、図５中、ｂの
単結晶半導体基板の最表面と端部にスピンコートしてい
る。これにより、これまで存在した最表面の無機の絶縁
膜は必要なく、単結晶半導体基板端部からの印加バイア
スのリークが防止できる。その他の構成は、第１の実施
の形態と同様なので、その説明を省略する。(Third Embodiment) In this embodiment, the inorganic insulating film (SiN) of the first embodiment is used.
Instead, BCB, which is an organic insulating film, is spin-coated on the outermost surface and the end of the single crystal semiconductor substrate b in FIG. This eliminates the need for the existing inorganic insulating film on the outermost surface, and prevents leakage of the applied bias from the edge of the single crystal semiconductor substrate. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
【００１８】（第４の実施の形態）この実施の形態で
は、第２の実施の形態での無機の絶縁膜（ＳｉＯ2）に
代えて、有機の絶縁膜であるＰＩ（ポリイミド）を、図
８中、ｃの単結晶半導体基板の最表面と端部にスピンコ
ートしている。また、ＰＩコートの前に、単結晶半導体
基板のｐ層の上の金属層（Ａｌ膜）上に無機の絶縁膜
（ＳｉＮ）を成膜している。これにより、単結晶半導体
基板端部からの印加バイアスのリークが防止でき、更に
単結晶半導体基板のタイリング時に、その端部がぶつか
り合っても、ＰＩがクッション効果をもつため、ＧａＡ
ｓ基板端部の破損が防止できる。その他の構成は、第２
の実施の形態と同様なので、その説明を省略する。(Fourth Embodiment) In this embodiment, instead of the inorganic insulating film (SiO 2 ) in the second embodiment, an organic insulating film PI (polyimide) is used. 8, the outermost surface and the end of the single crystal semiconductor substrate of c are spin-coated. Before the PI coating, an inorganic insulating film (SiN) is formed over the metal layer (Al film) on the p-layer of the single crystal semiconductor substrate. Accordingly, leakage of the applied bias from the edge of the single crystal semiconductor substrate can be prevented. Further, even if the edges of the single crystal semiconductor substrate collide with each other at the time of tiling, the PI has a cushioning effect.
s Substrate end can be prevented from being damaged. Other configurations are the second
Since the embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるＸ
線撮像装置は、Ｘ線を電荷に変換する電荷変換手段の最
外側表面及び端部に、もしくは端部のみに絶縁性の高い
無機あるいは有機の絶縁層を形成することにより、電荷
変換手段に印加されるバイアスのリークを防止できると
いう効果を奏する。As described above, X according to the present invention is used.
The line imaging device applies an electric charge to the charge conversion means by forming an inorganic or organic insulating layer having a high insulating property on the outermost surface and the end of the charge conversion means for converting X-rays into electric charges, or only at the end. This has the effect of preventing the bias leakage from occurring.
【図１】従来のＸ線撮像装置の概略的立体図である。FIG. 1 is a schematic three-dimensional view of a conventional X-ray imaging apparatus.
【図２】従来のＸ線撮像装置（図１中Ａ−Ａ’）の断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional X-ray imaging apparatus (AA ′ in FIG. 1).
【図３】従来のＸ線撮像装置の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a conventional X-ray imaging apparatus.
【図４】本発明に係わるＸ線撮像装置の第１の実施形態
を説明する概略的立体図である。FIG. 4 is a schematic three-dimensional view illustrating a first embodiment of the X-ray imaging apparatus according to the present invention.
【図５】同じく、本発明の第１の実施形態を説明する
（図４中Ｂ−Ｂ’）の断面図である。FIG. 5 is a sectional view (BB ′ in FIG. 4) illustrating the first embodiment of the present invention.
【図６】同じく、本発明の第１の実施形態を説明する等
価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram illustrating the first embodiment of the present invention.
【図７】本発明に係わるＸ線撮像装置の第２の実施形態
を説明する概略的立体図である。FIG. 7 is a schematic three-dimensional view illustrating a second embodiment of the X-ray imaging apparatus according to the present invention.
【図８】同じく、本発明の第２の実施形態を説明する
（図７中Ｃ−Ｃ’）の断面図である。8 is a cross-sectional view (C-C 'in FIG. 7) for explaining the second embodiment of the present invention.
【図９】同じく、本発明の第２の実施形態を説明する等
価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram illustrating a second embodiment of the present invention.
ａ 従来のＸ線撮像装置の電荷変換手段の端部 ｂ 本発明に係わる第１の実施形態でのＸ線撮装置
の電荷変換手段の端部 ｃ 本発明に係わる第２の実施形態でのＸ線撮像装
置の電荷変換手段の端部 １１，１１’、１１” 単結晶半導体基板 １１ａ，１１’ａ，１１”ａ 電荷変換手段 １２ 絶縁基板 １３ 導電性接着剤 １４ 電荷蓄積手段 １４ａ コンデンサー １４ｂ ＴＦＴ １５ 制御手段 １６ 駆動手段 １７ 読み出し手段 １８ バンプメタル １９ 絶縁層（保護膜）a end of the charge conversion means of the conventional X-ray imaging apparatus b end of the charge conversion means of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention c X in the second embodiment according to the present invention End 11, 11 ', 11 "single crystal semiconductor substrate 11a, 11'a, 11" a Charge conversion means 12 Insulating substrate 13 Conductive adhesive 14 Charge storage means 14a Capacitor 14b TFT 15 Control means 16 Driving means 17 Reading means 18 Bump metal 19 Insulating layer (protective film)
Claims (3)
変換する電荷変換手段と、前記変換された電荷を蓄積す
る電荷蓄積手段と、前記電荷変換手段と電荷蓄積手段と
の間において前記電荷変換手段に印加される電界を制御
する制御手段と、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を
読み出す手段とを装備した放射線撮像装置において、前
記電荷変換手段の最外側表面およびその縁端部に、もし
くは、その縁端部のみに、絶縁性の高い物質で、保護膜
を形成していることを特徴とする放射線撮像装置。A charge conversion means for converting radiation incident from an outermost surface into charges; a charge storage means for storing the converted charges; and the charge conversion means between the charge conversion means and the charge storage means. In a radiation imaging apparatus equipped with control means for controlling an electric field applied to the means and means for reading out the electric charge stored in the electric charge accumulating means, the outermost surface of the electric charge converting means and the edge thereof, or A radiation imaging apparatus characterized in that a protective film is formed only on the edge of the protective film with a substance having a high insulating property.
ることを特徴とする、請求項１に記載の放射線撮像装
置。2. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the protective film is made of a highly insulating inorganic material.
ることを特徴とする、請求項１に記載の放射線撮像装
置。3. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the protective film is made of an organic material having a high insulating property.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000390782A JP2002189082A (en) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | Radiation imaging device |
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Cited By (1)
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| JP2004126580A (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-22 | Asml Holding Nv | Method for reducing light emitted through end part of optical element and optical element |
-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000390782A patent/JP2002189082A/en active Pending
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