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JP2012018074A - Radiation detector and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2012018074A
JP2012018074A JP2010155467A JP2010155467A JP2012018074A JP 2012018074 A JP2012018074 A JP 2012018074A JP 2010155467 A JP2010155467 A JP 2010155467A JP 2010155467 A JP2010155467 A JP 2010155467A JP 2012018074 A JP2012018074 A JP 2012018074A
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electrode pad
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JP2010155467A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Horiuchi
弘 堀内
Shinji Suzuki
慎二 鈴木
Satoshi Ichikawa
聡 市川
Fumiyasu Tamagawa
文康 玉川
Masaru Miyazaki
優 宮崎
Hiroyuki Aida
博之 會田
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Toshiba Corp
Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】保護層の界面剥離を抑制し、諸特性および信頼性を確保したX線検出器を提供する。
【解決手段】表面側に複数の光電変換素子13を複数配列した受光部14、および、光電変換素子13と電気的に接続した電極パッド16を備えた固体撮像素子12を有する。固体撮像素子12の受光部14に対向し外部から入射したX線24を光に変換するシンチレータ層26を有する。外部接続用電極パッド18および外部接続用電極パッド18と電気的に接続した電極端子19を備え、固体撮像素子12を固定する基台17を有する。電極パッド16,18を電気的に接続する配線20を有する。固体撮像素子12、電極パッド16、外部接続用電極パッド18および配線20上に中間層22を有機珪素化合物により形成する。中間層22上に保護層28を有機物により形成する。
【選択図】図1
Provided is an X-ray detector which suppresses interface peeling of a protective layer and ensures various characteristics and reliability.
The solid-state imaging device 12 includes a light receiving portion 14 in which a plurality of photoelectric conversion elements 13 are arranged on the surface side, and an electrode pad 16 electrically connected to the photoelectric conversion elements 13. It has a scintillator layer 26 that opposes the light receiving portion 14 of the solid-state imaging device 12 and converts X-rays 24 incident from the outside into light. An external connection electrode pad 18 and an electrode terminal 19 electrically connected to the external connection electrode pad 18 are provided, and a base 17 for fixing the solid-state imaging device 12 is provided. A wiring 20 is provided for electrically connecting the electrode pads 16 and 18. An intermediate layer 22 is formed of an organic silicon compound on the solid-state imaging device 12, the electrode pad 16, the external connection electrode pad 18, and the wiring 20. A protective layer 28 is formed on the intermediate layer 22 with an organic material.
[Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、固体撮像素子を備えた放射線検出器およびその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a radiation detector including a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same.

新世代のX線診断用画像検出器として、アクティブマトリクスや、CCDやCMOS等の固体撮像素子を用いた平面形の放射線検出器であるX線検出器が注目を集めている。この平面形のX線検出器にX線を照射することにより、X線撮影像またはリアルタイムのX線画像がデジタル信号として出力される。このX線検出器は、固体検出器であることから、画質性能や安定性の面においても極めて期待が大きく、多くの研究開発が進められている。   As a new-generation X-ray diagnostic image detector, an X-ray detector, which is a planar radiation detector using an active matrix or a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS, has been attracting attention. By irradiating the planar X-ray detector with X-rays, an X-ray image or a real-time X-ray image is output as a digital signal. Since this X-ray detector is a solid state detector, it is highly expected in terms of image quality performance and stability, and a lot of research and development is being conducted.

アクティブマトリクスを用いたX線検出器の主な用途としては、比較的大きな線量で静止画像を収集する胸部、一般撮影用に開発され、近年商品化されている。より高性能で、透視線量下において毎秒30フレーム以上のリアルタイム動画を実現させる必要のある循環器、消化器分野への応用に対しても商品化が進められている。この動画用途に対しては、S/N比の改善や微小信号のリアルタイム処理技術等が重要な開発項目となっている。   Main applications of X-ray detectors using an active matrix have been developed for general radiography for chests that collect still images with a relatively large dose, and have recently been commercialized. Commercialization is also progressing for applications in the fields of circulatory organs and digestive organs that need to realize higher-performance, real-time moving images of 30 frames per second or more under fluoroscopic dose. For this video application, improvement of S / N ratio, real-time processing technology of minute signals, and the like are important development items.

また、CCDやCMOS等の固体撮像素子を用いたX線検出器の主な用途としては、大きな線量で静止画像を収集する工業用の非破壊検査や口腔内に挿入して静止画像を収集する歯科用等が近年商品化されている。このX線検出器では、動画用途への対応も含めて、S/N比の改善、微小信号のリアルタイム処理、X線検出器の小型化、信頼性の改善等が重要な開発項目となっている。   In addition, X-ray detectors using solid-state imaging devices such as CCD and CMOS are mainly used for industrial non-destructive inspection that collects still images with a large dose, and to collect still images by insertion into the oral cavity. Dental products have been commercialized in recent years. In this X-ray detector, including development for video applications, improvement of S / N ratio, real-time processing of minute signals, miniaturization of X-ray detector, improvement of reliability, etc. are important development items. Yes.

ところで、X線検出器は、直接方式と間接方式の2方式に大別される。   By the way, X-ray detectors are roughly classified into two methods, a direct method and an indirect method.

直接方式は、X線をa−Se等の光導電膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用キャパシタに導く方式である。この直接方式のX線検出器は、X線により発生した光導電電荷を高電界により直接的に電荷蓄積用キャパシタに導くため、ほぼアクティブマトリクスの画素電極ピッチで規定される解像度特性が得られる。   The direct method is a method in which X-rays are directly converted into a charge signal by a photoconductive film such as a-Se and led to a charge storage capacitor. Since this direct X-ray detector guides photoconductive charges generated by X-rays directly to a charge storage capacitor by a high electric field, a resolution characteristic substantially defined by the pixel electrode pitch of the active matrix can be obtained.

一方、間接方式は、シンチレータ層によりX線を一旦可視光に変換し、可視光をa−Siフォトダイオード、CCD、CMOS等により信号電荷に変換して電荷蓄積用キャパシタに導く方式である。このため、この間接方式のX線検出器は、シンチレータ層からの可視光がフォトダイオード、CCD、CMOSに到達するまでの光学的な拡散および散乱により解像度特性の劣化が生じる。   On the other hand, the indirect method is a method in which X-rays are once converted into visible light by the scintillator layer, and the visible light is converted into signal charges by an a-Si photodiode, CCD, CMOS or the like and led to the charge storage capacitor. For this reason, in the indirect X-ray detector, resolution characteristics are degraded due to optical diffusion and scattering until the visible light from the scintillator layer reaches the photodiode, CCD, and CMOS.

一般に、固体撮像素子を用いた間接方式のX線検出器は、検出器部である固体撮像素子上に複数の光電変換素子を配列している受光部が形成されているとともにこの受光部より外側に光電変換素子と電気的に接続されている電極パッドが形成されている。この固体撮像素子の受光部上には、シンチレータ層が形成され、この固体撮像素子が、外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を有する基台上に固定されている。さらに、固体撮像素子上の電極パッドおよび基台上の外部接続用電極パッドが配線により電気的に接続されている。   In general, an indirect X-ray detector using a solid-state image sensor has a light-receiving unit in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged on a solid-state image sensor that is a detector unit, and is located outside the light-receiving unit. An electrode pad electrically connected to the photoelectric conversion element is formed. A scintillator layer is formed on the light-receiving portion of the solid-state image sensor, and the solid-state image sensor has an electrode pad for external connection and an electrode terminal electrically connected to the electrode pad for external connection. It is fixed to. Furthermore, the electrode pad on the solid-state image sensor and the electrode pad for external connection on the base are electrically connected by wiring.

また、他の構成としては、固体撮像素子の受光部上に、放射線を透過する支持基板上にシンチレータ層を有するシンチレータパネルが接合層を介して形成された検出器部が、外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を有する基台上に固定された構成がある。   As another configuration, a detector unit in which a scintillator panel having a scintillator layer on a support substrate that transmits radiation is formed on a light-receiving unit of a solid-state image sensor via a bonding layer is provided as an electrode pad for external connection. And there exists the structure fixed on the base which has an electrode terminal electrically connected with this electrode pad for external connection.

そして、入射X線によりシンチレータ層で変換された可視光が固体撮像素子上に形成された光電変換素子に到達することで電荷に変換され、この電荷が光導電変換素子に一定時間蓄積され、この蓄積された電荷が、各光電変換素子に対応した信号ラインから、各光電変換素子に対応した固体撮像素子上の電極パッドと各光電変換素子に対応した固体撮像素子上の電極パッド、配線、および、基台上の外部接続用電極パッドを経由し、基台上に形成された各電極端子から順次出力信号として読み出され、所定の信号処理回路等にてデジタル画像信号に変換する。   Then, visible light converted by the scintillator layer by incident X-rays is converted into electric charges by reaching a photoelectric conversion element formed on the solid-state imaging element, and this electric charge is accumulated in the photoconductive conversion element for a certain period of time. Accumulated charges from the signal line corresponding to each photoelectric conversion element, the electrode pad on the solid-state image sensor corresponding to each photoelectric conversion element, the electrode pad on the solid-state image sensor corresponding to each photoelectric conversion element, wiring, and Then, via the external connection electrode pad on the base, it is sequentially read out as an output signal from each electrode terminal formed on the base, and converted into a digital image signal by a predetermined signal processing circuit or the like.

また、上記のようなX線検出器においては、シンチレータ層で変換された可視光の利用効率を高めるため、シンチレータ層上やシンチレータパネルを構成する支持基板上に反射層を形成し、かつ、信頼性向上のため、固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線に主として樹脂材料で構成される保護層および接合層を介して保護カバーを形成することがある。このような構成の場合、支持基板における入射X線の吸収(入射X線に対する出力信号強度の劣化)、支持基板の導入によるX線検出器サイズの拡大、部品点数(支持基板)および工程数(接合層の形成)の増加による生産性の劣化、接合層における光学的な拡散および散乱(画像特性の劣化)等の影響がある。   Further, in the X-ray detector as described above, in order to increase the utilization efficiency of visible light converted by the scintillator layer, a reflective layer is formed on the scintillator layer or a support substrate constituting the scintillator panel, and the reliability is improved. Protective cover through a protective layer and a bonding layer mainly made of a resin material for electrode pads on the solid-state image sensor, electrode pads for external connection on the base, and wiring for electrically connecting these pads to improve the performance. May form. In the case of such a configuration, absorption of incident X-rays in the support substrate (deterioration of output signal intensity with respect to incident X-rays), expansion of the X-ray detector size by introduction of the support substrate, the number of parts (support substrate) and the number of processes ( There are effects such as productivity deterioration due to an increase in bonding layer formation), optical diffusion and scattering (degradation of image characteristics) in the bonding layer, and the like.

そのため、上記のようなX線検出器においては、より高性能化、小型化、信頼性向上、生産性向上を図るために、構造上、シンチレータ層の特性が重要となり、入射X線に対する出力信号強度を向上させるため、例えば、シンチレータ層には、CsI等のハロゲン化合物や、GOS等の酸化物系化合物等から構成される高輝度蛍光物質が用いられることが多く、特にCsI等のハロゲン化合物をシンチレータ層に用いた場合には、短冊状の柱状結晶構造を有するシンチレータ層を真空蒸着法を用いて形成することにより、解像度特性の改善等を図ることもある。   Therefore, in the X-ray detector as described above, the characteristics of the scintillator layer are important in terms of structure in order to achieve higher performance, smaller size, improved reliability, and improved productivity. In order to improve the strength, for example, a scintillator layer is often made of a high-intensity fluorescent material composed of a halogen compound such as CsI or an oxide compound such as GOS. In particular, a halogen compound such as CsI is used. When used in a scintillator layer, resolution characteristics may be improved by forming a scintillator layer having a strip-like columnar crystal structure using a vacuum deposition method.

さらに、シンチレータ層にCsI等のハロゲン化合物を用いた場合、大気中の水分と反応してシンチレータ層が潮解しないように、シンチレータ層上にシンチレータ保護層を形成することにより、X線検出器の信頼性の確保を図ることもある。   Furthermore, when a halogen compound such as CsI is used for the scintillator layer, the X-ray detector can be trusted by forming a scintillator protective layer on the scintillator layer so that the scintillator layer does not deliquefy by reacting with moisture in the atmosphere. Sometimes it is possible to ensure sex.

特開2007−303875号公報JP 2007-303875 A

しかしながら、シンチレータ層にCsI等のハロゲン化合物を用いた場合、ヨウ素等のハロゲン元素の反応性が高いため、シンチレータ層と接触する光電変換素子、固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線中の陽性元素等と反応し、腐食が発生するおそれがある。このため、X線検出器の諸特性および信頼性の劣化と生産性の低下および生産コスト増加が発生する問題が生じる。   However, when halogen compounds such as CsI are used for the scintillator layer, the reactivity of halogen elements such as iodine is high, so the photoelectric conversion element that comes into contact with the scintillator layer, the electrode pad on the solid-state image sensor, and the external connection on the base There is a risk that corrosion will occur due to reaction with positive electrode in the electrode pads for wiring and wirings electrically connecting these pads. For this reason, there are problems in that various characteristics and reliability of the X-ray detector are deteriorated, productivity is lowered, and production cost is increased.

さらに、信頼性を確保すべく、固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッド、固体撮像素子上の電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線には、主として樹脂材料で構成される保護層の形成が必須となる。しかしながら、この場合、固体撮像素子の受光部と固体撮像素子上の電極パッドとの間に保護層の形成に伴うクリアランスを確保する必要があるため、X線検出器の小型化、もしくは、受光部の拡大において問題が発生し、かつ、保護層は、主として樹脂材料で構成されるため、X線吸収率がシンチレータ層に比べて低く、X線耐性に伴う信頼性の低下に繋がる問題が生じる。   Furthermore, in order to ensure reliability, the electrode pad on the solid-state image sensor, the electrode pad for external connection on the base, the electrode pad on the solid-state image sensor, and the wiring that electrically connects these pads are mainly made of a resin material. It is essential to form a protective layer composed of However, in this case, since it is necessary to secure a clearance associated with the formation of the protective layer between the light receiving unit of the solid-state imaging device and the electrode pad on the solid-state imaging device, the X-ray detector can be downsized or the light receiving unit In addition, since the protective layer is mainly composed of a resin material, the X-ray absorptance is lower than that of the scintillator layer, resulting in a problem that leads to a decrease in reliability associated with X-ray resistance.

そこで、シンチレータ層にCsI等のハロゲン化合物を用いる場合には、例えば上記特許文献1に記載されているように、少なくとも固体撮像素子および固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線が、絶縁性、水蒸気遮断性、シンチレータ層の発光に対する透過性、シンチレータ層を構成する物質に対する耐腐食性を有する同物質の有機物、もしくは、無機物で構成される保護層により連続的に被覆された構造を有し、かつ、保護層が形成された固体撮像素子および固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線上にシンチレータ層を形成した構成とすることにより、放射線検出器の高性能化、小型化、信頼性向上、生産性向上および生産コスト低減が可能となる。   Therefore, when a halogen compound such as CsI is used for the scintillator layer, as described in Patent Document 1, for example, at least a solid-state imaging device, an electrode pad on the solid-state imaging device, and an external connection electrode on the base The pad and the wiring that electrically connects these pads are made of the same organic material or inorganic material that has insulating properties, water vapor barrier properties, permeability of the scintillator layer to light emission, and corrosion resistance to the material constituting the scintillator layer. A solid-state imaging device having a structure continuously covered with a protective layer formed thereon, and an electrode pad on the solid-state imaging device, an electrode pad for external connection on the base, and these pads electrically By forming a scintillator layer on the wiring to be connected, the performance of the radiation detector is improved, the size is reduced, and the reliability is improved. Production improvement and production cost reduction can be achieved.

このため、この構成の場合、保護層の物性および機能が重要となるが、特に保護層として、耐腐食性、絶縁性、水蒸気遮断性、光学的な透過性が高く、かつ、厚膜化が容易で膜欠陥(ピンホール等)が発生し難い有機膜(例えばポリパラキシリレン)を形状一致性および均一性が高いCVD法等の気相成長法により形成した場合が最も効果的となる。   For this reason, in this configuration, the physical properties and functions of the protective layer are important. Particularly, as the protective layer, the corrosion resistance, the insulating property, the water vapor blocking property, the optical transparency are high, and the film thickness is increased. It is most effective when an organic film (for example, polyparaxylylene) that is easy and hardly causes film defects (such as pinholes) is formed by a vapor phase growth method such as a CVD method having high conformity and uniformity.

しかしながら、このようなX線検出器の構成において、保護層として、有機膜をCVD等の気相成長法により形成する場合、一般的に有機膜中には金属表面や酸化物表面と強固な結合を形成する物質が含まれないことが多いため、保護層と金属および酸化物で構成される固体撮像素子および固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよびこれらパッドを電気的に接続する配線との結合強度が非常に弱くなることから、X線検出器に熱ストレスや外力が印加された場合、保護層に界面剥離が発生する可能性が生じるため、X線検出器の諸特性および信頼性の劣化に繋がる。   However, in such a configuration of the X-ray detector, when an organic film is formed as a protective layer by a vapor deposition method such as CVD, generally, the organic film is firmly bonded to a metal surface or an oxide surface. In many cases, a solid-state imaging device composed of a protective layer, a metal and an oxide, an electrode pad on the solid-state imaging device, an electrode pad for external connection on the base, and these pads are electrically connected. Since the coupling strength with the wiring to be connected is very weak, the interface layer may be peeled off when the thermal stress or external force is applied to the X-ray detector. Leads to deterioration of various characteristics and reliability.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、保護層の界面剥離を抑制し、諸特性および信頼性を確保した放射線検出器およびその製造方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the radiation detector which suppressed the interface peeling of the protective layer, and ensured various characteristics and reliability, and its manufacturing method.

実施形態の放射線検出器は、表面側に複数の光電変換素子が複数配列された受光部、および、光電変換素子と電気的に接続された電極パッドを備えた固体撮像素子を有する。また、放射線検出器は、固体撮像素子の受光部に対向し外部から入射したX線を光に変換するシンチレータ層を有する。さらに、放射線検出器は、外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を備え、固体撮像素子を固定する基台を有する。また、放射線検出器は、固体撮像素子上の電極パッドおよび基台上の外部接続用電極パッドを電気的に接続する配線を有する。さらに、放射線検出器は、少なくとも固体撮像素子、この固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよび配線上に、有機珪素化合物により形成された中間層を有する。そして、放射線検出器は、少なくとも一部が中間層上に有機物により形成された保護層を有する。   The radiation detector according to the embodiment includes a solid-state imaging device including a light receiving unit in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged on the surface side, and an electrode pad electrically connected to the photoelectric conversion elements. The radiation detector has a scintillator layer that converts X-rays incident from the outside facing the light receiving portion of the solid-state imaging device into light. Further, the radiation detector includes an external connection electrode pad and an electrode terminal electrically connected to the external connection electrode pad, and has a base for fixing the solid-state imaging device. Further, the radiation detector has wiring for electrically connecting the electrode pad on the solid-state imaging device and the external connection electrode pad on the base. Furthermore, the radiation detector has an intermediate layer formed of an organic silicon compound on at least a solid-state imaging device, an electrode pad on the solid-state imaging device, an external connection electrode pad on a base, and a wiring. The radiation detector has a protective layer at least partially formed of an organic substance on the intermediate layer.

また、実施形態の放射線検出器の製造方法は、少なくとも固体撮像素子、この固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッド、固体撮像素子上の電極パッドおよび配線上に、有機珪素化合物を用いて中間層を物理蒸着法により形成する中間層形成工程を有する。さらに、放射線検出器の製造方法は、中間層を形成した後に、この中間層上に、有機物を用いて保護層の少なくとも一部を気相成長法により形成する保護層形成工程を有する。   In addition, the radiation detector manufacturing method of the embodiment includes at least a solid-state imaging device, an electrode pad on the solid-state imaging device, an electrode pad for external connection on the base, an electrode pad on the solid-state imaging device, and a wiring. An intermediate layer forming step of forming an intermediate layer by a physical vapor deposition method using a silicon compound; Furthermore, the manufacturing method of a radiation detector has a protective layer formation process which forms at least one part of a protective layer by vapor phase epitaxy using this organic substance on this intermediate layer after forming an intermediate layer.

第1の実施形態の放射線検出器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the radiation detector of 1st Embodiment. 同上放射線検出器の中間層に用いる有機珪素化合物の化学的構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the chemical structure of the organosilicon compound used for the intermediate | middle layer of a radiation detector same as the above. 同上有機珪素化合物の作用イメージを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect | action image of an organosilicon compound same as the above. 同上有機珪素化合物と無機物表面との反応メカニズム(加水分解反応および縮合反応を含む)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the reaction mechanism (a hydrolysis reaction and a condensation reaction are included) of an organosilicon compound and an inorganic surface same as the above. 同上放射線検出器の製造方法の表面活性化処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the surface activation process of the manufacturing method of a radiation detector same as the above. 同上放射線検出器の製造方法の物理蒸着法による皮膜形成処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the film formation process by the physical vapor deposition of the manufacturing method of a radiation detector same as the above. 同上放射線検出器の製造方法の乾燥処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the drying process of the manufacturing method of a radiation detector same as the above. 第2の実施形態の放射線検出器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the radiation detector of 2nd Embodiment. 従来例の放射線検出器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the radiation detector of a prior art example. 他の従来例の放射線検出器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the radiation detector of another prior art example. 各従来例と各実施例との画像特性の比較実験の結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of the comparison experiment of the image characteristic of each conventional example and each Example. 各従来例と各実施例とのクロスカット試験後の保護層の残留率を示す表である。It is a table | surface which shows the residual rate of the protective layer after the crosscut test of each conventional example and each Example. 各従来例と各比較例との熱衝撃試験後の画像特性の比較実験の結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of the comparative experiment of the image characteristic after the thermal shock test of each conventional example and each comparative example.

以下、実施形態の構成を、図面を参照して説明する。   The configuration of the embodiment will be described below with reference to the drawings.

図1に第1の実施形態を示す。   FIG. 1 shows a first embodiment.

11は放射線検出器としてのX線検出器で、このX線検出器11は、間接方式のX線平面画像検出器である。このX線検出器11は、可視光Lを電気信号に変換する光電変換基板である固体撮像素子12を備えている。   11 is an X-ray detector as a radiation detector, and this X-ray detector 11 is an indirect X-ray plane image detector. The X-ray detector 11 includes a solid-state imaging device 12 that is a photoelectric conversion substrate that converts visible light L into an electrical signal.

この固体撮像素子12の表面の中央域には、可視光Lを電気信号に変換するフォトダイオード等の少なくとも複数の光電変換素子13が一次元もしくは二次元的に複数配列された受光部14が形成されている。また、固体撮像素子12の表面の周縁域には、各光電変換素子13と電気的に接続され各光電変換素子13により変換された電気信号を取り出す複数の電極パッド16が配列されている。また、この固体撮像素子12は、基台17に固定されている。この基台17の表面側には、固体撮像素子12上の各電極パッド16と電気的に接続される複数の外部接続用電極パッド18が配置され、基台17の裏面側には、各外部接続用電極パッド18と電気的に接続された外部接続用の複数の電極端子19が配置されている。   In the central area of the surface of the solid-state imaging device 12, a light receiving section 14 is formed in which at least a plurality of photoelectric conversion elements 13 such as photodiodes that convert visible light L into electric signals are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. Has been. In addition, a plurality of electrode pads 16 that are electrically connected to the respective photoelectric conversion elements 13 and extract electric signals converted by the respective photoelectric conversion elements 13 are arranged in the peripheral area of the surface of the solid-state imaging element 12. The solid-state image sensor 12 is fixed to the base 17. A plurality of external connection electrode pads 18 that are electrically connected to the electrode pads 16 on the solid-state imaging device 12 are arranged on the front surface side of the base 17, and the external surfaces are arranged on the back side of the base 17. A plurality of external connection electrode terminals 19 that are electrically connected to the connection electrode pads 18 are arranged.

そして、固体撮像素子12の各電極パッド16と、基台17の各外部接続用電極パッド18とが、ワイヤ等の複数の配線20によって電気的に接続されている。さらに、基台17の表面側に配置された固体撮像素子12の受光部14および電極パッド16と、外部接続用電極パッド18および配線20とを含む基台17の表面全体が、中間層22を介して第1保護層23により連続的かつ一体的に保護されている。   Each electrode pad 16 of the solid-state imaging device 12 and each external connection electrode pad 18 of the base 17 are electrically connected by a plurality of wires 20 such as wires. Further, the entire surface of the base 17 including the light receiving portion 14 and the electrode pad 16 of the solid-state imaging device 12 disposed on the surface side of the base 17, the external connection electrode pad 18 and the wiring 20 forms the intermediate layer 22. The first protective layer 23 is continuously and integrally protected.

また、固体撮像素子12上の第1保護層23の表面側を含む基台17上には、外部から入射した放射線としてのX線24を可視光Lに変換するシンチレータ層26が受光部14に対向する位置に形成されている。このシンチレータ層26には、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム(CsI)等のハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物(GOS)等の酸化物系化合物等の蛍光体が用いられ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、あるいはCVD法等の気相成長法により形成されている。さらに、このシンチレータ層26を覆って、第1保護層23と同一の物質でかつ同様の形成方法により第2保護層27が第1保護層23と一体に形成されている。これら第1保護層23および第2保護層27により、保護層28が構成されている。   Further, on the base 17 including the surface side of the first protective layer 23 on the solid-state imaging device 12, a scintillator layer 26 that converts X-rays 24 as radiation incident from the outside into visible light L is provided in the light receiving unit 14. It is formed in the position which opposes. For this scintillator layer 26, a phosphor such as a halogen compound such as cesium iodide (CsI) or an oxide compound such as gadolinium sulfate (GOS), which is a high-intensity fluorescent material, is used. Or a vapor phase growth method such as a CVD method. Further, the second protective layer 27 is formed integrally with the first protective layer 23 by covering the scintillator layer 26 with the same material as the first protective layer 23 and by the same formation method. The first protective layer 23 and the second protective layer 27 constitute a protective layer 28.

ここで、保護層28は、絶縁性、水蒸気遮断性、シンチレータ層26の発光に対する透過性、シンチレータ層26を構成する物質に対する耐腐食性を有する有機物により構成されており、固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20を連続的に被覆しているとともに、シンチレータ層26を密封している。なお、保護層28の形成プロセス(保護層形成工程)としては、形状一致性および均一性を考慮して、例えばCVD法等の気相成長法を用いることが好ましい。   Here, the protective layer 28 is made of an organic material having an insulating property, a water vapor blocking property, a light-transmitting property of the scintillator layer 26, and a corrosion resistance to a material constituting the scintillator layer 26. The electrode pad 16 on the solid-state image pickup device 12, the external connection electrode pad 18 on the base 17, and the wiring 20 are continuously covered, and the scintillator layer 26 is sealed. In addition, as a process for forming the protective layer 28 (protective layer forming step), it is preferable to use a vapor phase growth method such as a CVD method in consideration of shape matching and uniformity.

そして、基台17の端部には、接合層31が形成されており、この接合層31を介して、固体撮像素子12およびシンチレータ層26を保護するための保護カバー32が形成されている。   A bonding layer 31 is formed at the end of the base 17, and a protective cover 32 for protecting the solid-state imaging device 12 and the scintillator layer 26 is formed through the bonding layer 31.

中間層22は、少なくともアミノ基、エポキシ基、スルファド基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、メルカプト基、ケチミノ基のいずれかの有機官能基と、メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基、イソプロポキシ基のいずれかの加水分解基とを有する有機珪素化合物から形成されている。この中間層22は、少なくとも固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20上に、例えば物理蒸着法により形成後、加水分解反応および縮合反応により形成される。   The intermediate layer 22 includes at least an organic functional group of amino group, epoxy group, sulfado group, vinyl group, allyl group, methacryl group, mercapto group, ketimino group, methoxy group, ethoxy group, acetoxy group, isopropoxy group. These are formed from an organosilicon compound having any hydrolyzable group. The intermediate layer 22 is formed on at least the solid-state image sensor 12, the electrode pad 16 on the solid-state image sensor 12, the external connection electrode pad 18 on the base 17, and the wiring 20, for example, by physical vapor deposition, Formed by hydrolysis and condensation reactions.

次に、中間層22を形成する有機珪素化合物の化学的構造および作用イメージ、有機珪素化合物と無機物表面との反応メカニズム、および、中間層22の形成プロセスの概略を図2ないし図7に示す。   Next, the chemical structure and action image of the organosilicon compound forming the intermediate layer 22, the reaction mechanism between the organosilicon compound and the inorganic surface, and the outline of the formation process of the intermediate layer 22 are shown in FIGS.

図2ないし図4に示すように、中間層22を形成する有機珪素化合物は、化学的構造として有機物との反応や相互作用が生じる有機官能基(A)と、加水分解反応および縮合反応により無機物と共有結合を生じる加水分解基(OB)とを有する。このため、水分によって有機珪素化合物の加水分解基(OB)が加水分解してシラノール基を生成後、無機物表面に存在する水酸基と水素結合を介して無機物表面へ移行し、さらに脱水縮合反応を経て無機物表面と強固な共有結合を形成し、かつ無機物表面に有機物との反応や相互作用(有機物内の官能基との反応、グラフト反応、共重合、相溶化等)が生じる有機官能基(A)が配向する形となることから、数原子層程度(数Å〜数十Å)でも化学的性質の異なる有機物と無機物間を強固に結合させることが可能となる。   As shown in FIGS. 2 to 4, the organosilicon compound forming the intermediate layer 22 is composed of an organic functional group (A) that causes a reaction or interaction with an organic substance as a chemical structure, and an inorganic substance by a hydrolysis reaction and a condensation reaction. And a hydrolyzable group (OB) that forms a covalent bond. For this reason, the hydrolyzable group (OB) of the organosilicon compound is hydrolyzed by moisture to form a silanol group, then transferred to the inorganic surface through hydroxyl groups and hydrogen bonds present on the inorganic surface, and further through a dehydration condensation reaction. Organic functional group (A) that forms a strong covalent bond with the inorganic surface and causes reaction or interaction with the organic material (reaction with a functional group in the organic material, graft reaction, copolymerization, compatibilization, etc.) Therefore, even in the order of several atomic layers (several tens to several tens of centimeters), it becomes possible to firmly bond organic substances and inorganic substances having different chemical properties.

また、図2および図4に示すように、中間層22を形成する有機珪素化合物の化学的構造および無機物表面との反応メカニズムから、中間層22の形成による光学的な影響(画像特性の劣化要因)を回避するためには、有機珪素化合物を少なくとも固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20上に均一に薄く形成する必要がある。そのため、中間層22の形成プロセス(中間層形成工程)としては、有機珪素化合物を含有する溶液を用いたディッピング法、スプレー法、スピンコート法等でも可能であるが、例えば図5ないし図7に示す方法で形成することが好ましい。   Further, as shown in FIG. 2 and FIG. 4, from the chemical structure of the organosilicon compound forming the intermediate layer 22 and the reaction mechanism with the inorganic surface, the optical influence (deterioration factor of image characteristics) due to the formation of the intermediate layer 22 In order to avoid this, an organic silicon compound is uniformly thinned on at least the solid-state image sensor 12, the electrode pad 16 on the solid-state image sensor 12, the external connection electrode pad 18 on the base 17, and the wiring 20. Need to form. Therefore, as a process for forming the intermediate layer 22 (intermediate layer forming step), a dipping method using a solution containing an organosilicon compound, a spray method, a spin coating method, and the like are possible. For example, FIG. 5 to FIG. It is preferable to form by the method shown.

すなわち、まず、図5に示すように、洗浄処理チャンバC1内の支持治具J1上に配置した基台17上に固体撮像素子12および配線20を形成した中間体Mのうち、少なくとも固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20に対して、紫外線ランプULからの紫外線UVにより大気中の酸素からオゾンOの生成及び分解過程を生じさせることで表面活性化(UV−O3洗浄処理等)する。次いで、中間体Mの中間層22の非形成エリアにマスキングMAを施し、図6に示すように、密閉型処理チャンバC2内の支持治具J2上に配置した中間体Mを、密閉型処理チャンバC2内の有機珪素化合物を含有する溶液Sの飽和雰囲気A1中で曝露(気化蒸着法)することで中間層22となる皮膜MEを形成する。そして、マスキングMAを除去した後、図7に示すように、乾燥処理チャンバC3内の支持治具J3上に中間体Mを配置し、この乾燥処理チャンバC3内の水分Hを含む雰囲気A2中で、ランプヒータLHからの赤外線IRにより乾燥処理を施すことにより皮膜MEを中間層22とする方法が、中間層22の形状一致性および均一性が高く、かつ、薄膜化(数原子層程度)も容易であるため、最も効果的となる。この後、中間層22上に、気相成長法により、第1保護層23(保護層28)を形成する。 That is, first, as shown in FIG. 5, at least a solid-state image sensor of the intermediate body M in which the solid-state image sensor 12 and the wiring 20 are formed on the base 17 disposed on the support jig J1 in the cleaning processing chamber C1. 12. Generation of ozone O from oxygen in the atmosphere by ultraviolet UV from the ultraviolet lamp UL for the electrode pad 16 on the solid-state imaging device 12, the electrode pad 18 for external connection on the base 17, and the wiring 20 And surface activation (UV-O 3 cleaning treatment, etc.) by causing a decomposition process. Next, masking MA is applied to the non-formation area of the intermediate layer 22 of the intermediate M, and as shown in FIG. 6, the intermediate M arranged on the support jig J2 in the closed processing chamber C2 is sealed in the closed processing chamber. A film ME serving as the intermediate layer 22 is formed by exposure (vapor deposition method) in a saturated atmosphere A1 of the solution S containing the organosilicon compound in C2. Then, after removing the masking MA, as shown in FIG. 7, an intermediate M is placed on the support jig J3 in the drying processing chamber C3, and the atmosphere A2 containing moisture H in the drying processing chamber C3 is disposed. The method in which the coating ME is made into the intermediate layer 22 by performing a drying treatment with infrared IR from the lamp heater LH has a high shape conformity and uniformity of the intermediate layer 22 and is thin (about several atomic layers). It is most effective because it is easy. Thereafter, a first protective layer 23 (protective layer 28) is formed on the intermediate layer 22 by vapor deposition.

このため、図1に示すように、少なくとも固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20が、少なくともアミノ基、エポキシ基、スルファド基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、メルカプト基、ケチミノ基のいずれかの有機官能基と、メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基、イソプロポキシ基のいずれかの加水分解基とを有する有機珪素化合物から形成される中間層22を介して、絶縁性、水蒸気遮断性、シンチレータ層26の発光に対する透過性、シンチレータ層26を構成する物質に対する耐腐食性を有する有機物で構成される保護層28により連続的に被覆された構造とすると、X線平面画像検出器に熱ストレスや外力が印加された場合においても保護層28(第1保護層23)の界面剥離を防止できるため、諸特性および信頼性の向上を図ることが可能となる。   For this reason, as shown in FIG. 1, at least the solid-state imaging device 12, the electrode pad 16 on the solid-state imaging device 12, the external connection electrode pad 18 on the base 17, and the wiring 20 are at least an amino group, an epoxy Group, sulfado group, vinyl group, allyl group, methacryl group, mercapto group, ketimino group and any functional group of methoxy group, ethoxy group, acetoxy group, isopropoxy group Through the intermediate layer 22 formed from an organosilicon compound, a protective layer made of an organic material having insulating properties, water vapor blocking properties, permeability to the light emitted from the scintillator layer 26, and corrosion resistance to the substances constituting the scintillator layer 26 When the structure is continuously covered with 28, even when thermal stress or external force is applied to the X-ray planar image detector, the interface peeling of the protective layer 28 (first protective layer 23) is performed. It is possible to prevent a, it is possible to improve the characteristics and reliability.

さらに、中間層22は、化学的構造から光学的な影響が生じない膜厚である数原子層程度(数Å〜数十Å)でも化学的性質の異なる有機物と無機物間を強固に結合させることが可能となるため、固体撮像素子12上に中間層22を形成しても画像特性への影響が生じないことから、X線検出器11の高性能化、小型化、信頼性向上、生産性向上および生産コスト低減が可能となる。   Furthermore, the intermediate layer 22 is capable of firmly bonding an organic substance and an inorganic substance having different chemical properties even with a thickness of several atomic layers (several tens to several tens of centimeters) which is a film thickness that does not cause an optical influence from the chemical structure. Therefore, even if the intermediate layer 22 is formed on the solid-state image sensor 12, there is no effect on the image characteristics. Therefore, the X-ray detector 11 has higher performance, smaller size, improved reliability, and productivity. Improvement and production cost reduction are possible.

次に、第2の実施形態を図8を参照して説明する。   Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.

この第2の実施形態は、上記第1の実施形態のシンチレータ層26の表面に、このシンチレータ層26で変換された可視光Lの利用効率を高めるための反射層35が形成されている以外は、上記第1の実施形態のX線検出器11と同様の構成を有している。   In the second embodiment, a reflective layer 35 is formed on the surface of the scintillator layer 26 of the first embodiment except that a reflective layer 35 for increasing the utilization efficiency of the visible light L converted by the scintillator layer 26 is formed. The configuration is the same as that of the X-ray detector 11 of the first embodiment.

そして、この第2の実施形態でも、上記第1の実施形態と同様の作用効果を奏する他に、反射層35により、シンチレータ層26で変換された可視光Lの利用効率をより高めることができる。   In the second embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the use efficiency of the visible light L converted by the scintillator layer 26 can be further increased by the reflective layer 35. .

すなわち、以上説明した各実施形態によれば、固体撮像素子12、この固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18および配線20上に、有機珪素化合物により中間層22を形成し、その中間層22上に有機物により保護層28(第1保護層23)を形成することで、中間層22によって有機物である保護層28と無機物である固体撮像素子12、電極パッド16、外部接続用電極パッド18および配線20とを強固に結合できるので、保護層28の界面剥離を抑制でき、諸特性および信頼性を確保できる。   That is, according to each of the embodiments described above, the solid-state imaging device 12, the electrode pad 16 on the solid-state imaging device 12, the external connection electrode pad 18 on the base 17 and the wiring 20 are interleaved with an organic silicon compound. The layer 22 is formed, and the protective layer 28 (first protective layer 23) is formed on the intermediate layer 22 with an organic material, whereby the intermediate layer 22 forms a protective layer 28 that is an organic material, a solid-state imaging device 12 that is an inorganic material, and an electrode Since the pad 16, the external connection electrode pad 18 and the wiring 20 can be firmly bonded, the interface peeling of the protective layer 28 can be suppressed, and various characteristics and reliability can be secured.

なお、X線24を検出するX線検出器11について説明したが、他の放射線を検出する放射線検出器についても同様に適用できる。   Although the X-ray detector 11 for detecting the X-rays 24 has been described, the present invention can be similarly applied to a radiation detector for detecting other radiation.

次に、実施例について説明する。   Next, examples will be described.

従来技術に対応する図9に示す比較例1、図10に示す比較例2、および、上記第1の実施形態および第2の実施形態に対応する実施例1および実施例2について検討する。比較例については、上記第1の実施形態と同じ名称の構成には同じ符号を用いるものとする。   Considering Comparative Example 1 shown in FIG. 9 corresponding to the prior art, Comparative Example 2 shown in FIG. 10, and Example 1 and Example 2 corresponding to the first and second embodiments. About a comparative example, the same code | symbol shall be used for the structure of the same name as the said 1st Embodiment.

図1に示す実施例1および図8に示す実施例2では、例えば固体撮像素子12をCMOS、電極パッド16の材質をAl、基台17の材料をセラミック、外部接続用電極パッド18の材質および配線20の材質をAu、中間層22を構成する有機珪素化合物をビニルトリメトキシシラン、中間層22の形成プロセスを図5ないし図7に示す気化蒸着法、保護層28の構成物質をポリパラキシリレン、保護層28の膜厚を5μm、シンチレータ層26の高輝度蛍光物質をCsI(Tlドープ)、保護カバー32の材質をAl、接合層31の構成物質をエポキシ系樹脂とする。   In the first embodiment shown in FIG. 1 and the second embodiment shown in FIG. 8, for example, the solid-state imaging device 12 is CMOS, the electrode pad 16 is made of Al, the base 17 is made of ceramic, the external connection electrode pad 18 is made of The wiring 20 is made of Au, the organic silicon compound constituting the intermediate layer 22 is vinyltrimethoxysilane, the formation process of the intermediate layer 22 is shown in FIGS. 5 to 7, and the constituent material of the protective layer 28 is polyparaxylline. The protective layer 28 has a film thickness of 5 μm, the scintillator layer 26 has a high-luminance fluorescent material CsI (Tl doped), the protective cover 32 is made of Al, and the bonding layer 31 is made of an epoxy resin.

また、図9に示す比較例1および図10に示す比較例2では、例えば固体撮像素子12をCMOS、電極パッド16の材質をAl、基台17の材料をセラミック、外部接続用電極パッド18および配線20の材質をAu、保護層28の構成物質をポリパラキシリレン、保護層28の膜厚を5μm、シンチレータ層26の高輝度蛍光物質をCsI(Tlドープ)、保護カバー32の材質をAl、接合層31の構成物質をエポキシ系樹脂とする。   In Comparative Example 1 shown in FIG. 9 and Comparative Example 2 shown in FIG. 10, for example, the solid-state imaging device 12 is CMOS, the electrode pad 16 is made of Al, the base 17 is made of ceramic, the external connection electrode pads 18 and The material of the wiring 20 is Au, the constituent material of the protective layer 28 is polyparaxylylene, the thickness of the protective layer 28 is 5 μm, the high brightness fluorescent material of the scintillator layer 26 is CsI (Tl doped), and the material of the protective cover 32 is Al. The constituent material of the bonding layer 31 is an epoxy resin.

このとき、各実施例は、少なくとも固体撮像素子12、固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20が、上記有機珪素化合物から形成される中間層22を介して有機物で構成される保護層28(第1保護層23)により連続的に被覆された構造となるため、保護層28と金属および酸化物で構成される固体撮像素子12、固体撮像素子12上の電極パッド16、基台17上の外部接続用電極パッド18、および、配線20との結合強度が強固となることから、X線検出器11に熱ストレスや外力が印加された場合においても保護層28の界面剥離を防止できるため、諸特性および信頼性の向上を図ることが可能となる。   At this time, in each embodiment, at least the solid-state imaging device 12, the electrode pad 16 on the solid-state imaging device 12, the external connection electrode pad 18 on the base 17, and the wiring 20 are formed from the organosilicon compound. Since the structure is continuously covered with a protective layer 28 (first protective layer 23) made of an organic substance through the intermediate layer 22, the solid-state imaging device 12 made of the protective layer 28 and a metal and an oxide, Since the bond strength between the electrode pad 16 on the solid-state imaging device 12, the electrode pad 18 for external connection on the base 17, and the wiring 20 is strengthened, thermal stress or external force is applied to the X-ray detector 11. Even in such a case, since the interface peeling of the protective layer 28 can be prevented, various characteristics and reliability can be improved.

さらに、中間層22は、化学的構造から光学的な影響が生じない膜厚である数原子層程度(数Å〜数十Å)でも化学的性質の異なる有機物と無機物間を強固に結合させることが可能となるため、固体撮像素子12上に中間層22を形成しても画像特性への影響が生じない。このため、X線検出器11の高性能化、小型化、信頼性向上、生産性向上および生産コスト低減が可能となる。   Furthermore, the intermediate layer 22 is capable of firmly bonding an organic substance and an inorganic substance having different chemical properties even with a thickness of several atomic layers (several tens to several tens of centimeters) which is a film thickness that does not cause an optical influence from the chemical structure. Therefore, even if the intermediate layer 22 is formed on the solid-state imaging device 12, the image characteristics are not affected. For this reason, the X-ray detector 11 can be improved in performance, reduced in size, improved in reliability, improved in productivity, and reduced in production cost.

また、各実施例と各比較例との特性比較(画像特性、クロスカット試験、熱衝撃試験)を実施した結果を、図11ないし図13に示す。   Moreover, the result of having implemented the characteristic comparison (an image characteristic, a crosscut test, a thermal shock test) with each Example and each comparative example is shown in FIG. 11 thru | or FIG.

まず、同一条件下(管電圧:60kV、管電流:0.4mA、SID:300mm、X線照射時間:0.1s)で感度および解像度(MTF)を測定し、各比較例の値を1とした場合の比率を求めた結果を図11に示す。   First, sensitivity and resolution (MTF) were measured under the same conditions (tube voltage: 60 kV, tube current: 0.4 mA, SID: 300 mm, X-ray irradiation time: 0.1 s). FIG. 11 shows the result of obtaining the ratio in the case of the above.

図11の結果より、各実施例のX線検出器11の画像特性は、各比較例のX線検出器11aの画像特性と同等であることが判明した。   From the results of FIG. 11, it was found that the image characteristics of the X-ray detector 11 of each example were equivalent to the image characteristics of the X-ray detector 11a of each comparative example.

また、各実施例と各比較例とのクロスカット試験を同一条件下(試験条件A:5N/25mmの粘着力のテープを使用、試験条件B:10N/25mmの粘着力のテープを使用)で行った。その試験方法は、JIS K5600に準拠し、試験部位は、固体撮像素子12上に形成された保護層28(第1保護層23)として行った。そして、このクロスカット試験後に固体撮像素子12上に残留する保護層28(第1保護層23)の比率を、皮膜の残存率とした。   In addition, the cross-cut test of each example and each comparative example is performed under the same conditions (test condition A: using a 5 N / 25 mm adhesive tape, test condition B: using a 10 N / 25 mm adhesive tape). went. The test method conformed to JIS K5600, and the test site was a protective layer 28 (first protective layer 23) formed on the solid-state imaging device 12. The ratio of the protective layer 28 (first protective layer 23) remaining on the solid-state imaging device 12 after this cross-cut test was taken as the film remaining rate.

図12に示すように、各実施例のX線検出器11では、クロスカット試験後でも、保護層28が100%残存したのに対して、各比較例のX線検出器11aでは、クロスカット試験後に、試験条件A,Bのそれぞれにおいて皮膜の残存率が低下した。この結果より、各実施例のX線検出器11は、各比較例のX線検出器11aと比較して、保護層28(第1保護層23)の界面剥離を効果的に防止できることが判明した。   As shown in FIG. 12, in the X-ray detector 11 of each example, 100% of the protective layer 28 remained even after the cross-cut test, whereas in the X-ray detector 11a of each comparative example, the cross-cut After the test, the remaining rate of the film decreased in each of the test conditions A and B. From this result, it was found that the X-ray detector 11 of each example can effectively prevent the interface peeling of the protective layer 28 (first protective layer 23) compared to the X-ray detector 11a of each comparative example. did.

さらに、各実施例と各比較例との熱衝撃試験を行った。試験方法としては、低温部(温度条件:−30℃(保持時間:30min))と高温部(温度条件:70℃(保持時間:30min))との間の温度サイクル(R.T保持なし)を印加し、同一条件下(管電圧:60kV、管電流:0.4mA、SID:300mm、X線照射時間:0.1s)で保護層28(第1保護層23)の界面剥離に伴う特性劣化(感度・解像度)の有無を評価した。   Furthermore, the thermal shock test of each Example and each comparative example was done. As a test method, a temperature cycle (no RT holding) between a low temperature part (temperature condition: −30 ° C. (holding time: 30 min)) and a high temperature part (temperature condition: 70 ° C. (holding time: 30 min)). Applied to the protective layer 28 (first protective layer 23) under the same conditions (tube voltage: 60 kV, tube current: 0.4 mA, SID: 300 mm, X-ray irradiation time: 0.1 s) The presence or absence of deterioration (sensitivity / resolution) was evaluated.

図13に示すように、各実施例のX線検出器11では、50サイクル後、および100サイクル後でも画像への影響がなかったのに対して、各比較例のX線検出器11aでは、50サイクル後にも画像への影響が見られ、さらに100サイクル後では、50サイクル時よりも画像への影響が増加した。この結果より、各実施例のX線検出器11は、各比較例のX線検出器11aと比較して、熱衝撃に対して保護層28(第1保護層23)の界面剥離が生じにくいことが判明した。   As shown in FIG. 13, in the X-ray detector 11 of each example, the image was not affected even after 50 cycles and after 100 cycles, whereas in the X-ray detector 11a of each comparative example, The effect on the image was also observed after 50 cycles, and after 100 cycles, the effect on the image increased more than at 50 cycles. From this result, the X-ray detector 11 of each example is less likely to cause interface peeling of the protective layer 28 (first protective layer 23) against thermal shock as compared to the X-ray detector 11a of each comparative example. It has been found.

これら比較実験により、上記各実施形態に対応する各実施例においては、各従来技術に対応する各従来例に対して特性の改善が観測されるため、X線検出器11の諸特性および信頼性の改善に対する効果が明確であるといえる。   From these comparative experiments, in each example corresponding to each of the above-described embodiments, improvement in characteristics is observed with respect to each conventional example corresponding to each conventional technique. Therefore, various characteristics and reliability of the X-ray detector 11 are observed. It can be said that the effect on improvement is clear.

なお、例えば、図1に示す実施例の構成において、保護層28(第1保護層23)の構成物質をポリパラキシリレンとし、中間層22を構成する有機珪素化合物を、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等としても、中間層22を構成する有機珪素化合物をビニルトリメトキシシランとした場合と同様の効果が得られる。   For example, in the configuration of the embodiment shown in FIG. 1, the constituent material of the protective layer 28 (first protective layer 23) is polyparaxylylene, and the organosilicon compound constituting the intermediate layer 22 is vinyltriethoxysilane, Vinyltriacetoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3- Glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3 -Mercaptopropyl Even triethoxysilane, etc., the same effect as the case where the organosilicon compound constituting the intermediate layer 22 was vinyltrimethoxysilane is obtained.

11 放射線検出器としてのX線検出器
12 固体撮像素子
13 光電変換素子
14 受光部
16 電極パッド
17 基台
18 外部接続用電極パッド
19 電極端子
20 配線
22 中間層
24 放射線としてのX線
26 シンチレータ層
28 保護層
11 X-ray detectors as radiation detectors
12 Solid-state image sensor
13 Photoelectric conversion element
14 Receiver
16 electrode pads
17 base
18 External connection electrode pads
19 Electrode terminal
20 Wiring
22 Middle layer
24 X-rays as radiation
26 Scintillator layer
28 Protective layer

Claims (8)

表面側に複数の光電変換素子が複数配列された受光部、および、前記光電変換素子と電気的に接続された電極パッドを備えた固体撮像素子と、
この固体撮像素子の前記受光部に対向し外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層と、
外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を備え、前記固体撮像素子を固定する基台と、
前記固体撮像素子上の前記電極パッドおよび前記基台上の前記外部接続用電極パッドを電気的に接続する配線と、
少なくとも前記固体撮像素子、この固体撮像素子上の前記電極パッド、前記基台上の外部接続用電極パッドおよび前記配線上に、有機珪素化合物により形成された中間層と、
少なくとも一部が前記中間層上に有機物により形成された保護層と
を具備していることを特徴とする放射線検出器。
A light receiving unit in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged on the surface side, and a solid-state imaging device including an electrode pad electrically connected to the photoelectric conversion element;
A scintillator layer that converts the radiation incident from the outside facing the light receiving portion of the solid-state imaging device into light;
An external connection electrode pad and an electrode terminal electrically connected to the external connection electrode pad, and a base for fixing the solid-state imaging device;
Wiring for electrically connecting the electrode pads on the solid-state imaging device and the external connection electrode pads on the base;
At least the solid-state imaging device, the electrode pad on the solid-state imaging device, the external connection electrode pad on the base and the wiring, and an intermediate layer formed of an organosilicon compound;
A radiation detector comprising: a protective layer formed of an organic material on at least a part of the intermediate layer.
中間層を形成する有機珪素化合物は、
少なくともアミノ基、エポキシ基、スルファド基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、メルカプト基およびケチミノ基のいずれかの有機官能基と、
メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基およびイソプロポキシ基のいずれかの加水分解基とを備えている
ことを特徴とする請求項1記載の放射線検出器。
The organosilicon compound forming the intermediate layer is
At least an organic functional group of any one of amino group, epoxy group, sulfado group, vinyl group, allyl group, methacryl group, mercapto group and ketimino group,
The radiation detector according to claim 1, further comprising a hydrolyzable group of any one of a methoxy group, an ethoxy group, an acetoxy group, and an isopropoxy group.
保護層は、絶縁性、水蒸気遮断性、シンチレータ層の発光に対する透過性、および、このシンチレータ層を構成する物質に対する耐腐食性を有している
ことを特徴とする請求項1または2記載の放射線検出器。
The radiation according to claim 1 or 2, wherein the protective layer has insulating properties, water vapor barrier properties, transparency to light emission of the scintillator layer, and corrosion resistance to a substance constituting the scintillator layer. Detector.
保護層は、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物により形成されている
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一記載の放射線検出器。
The radiation detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the protective layer is formed of an organic substance mainly composed of polyparaxylylene.
シンチレータ層は、少なくともハロゲン化合物を含む高輝度蛍光物質により構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか一記載の放射線検出器。
The radiation detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the scintillator layer is made of a high-intensity fluorescent material containing at least a halogen compound.
シンチレータ層は、保護層により連続的に被覆され、かつ、前記保護層により密閉されている
ことを特徴とする請求項1ないし5いずれか一記載の放射線検出器。
The radiation detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the scintillator layer is continuously covered with a protective layer and sealed with the protective layer.
表面側に複数の光電変換素子が複数配列された受光部、および、前記光電変換素子と電気的に接続された電極パッドを備えた固体撮像素子と、この固体撮像素子の前記受光部に対向し外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層と、外部接続用電極パッドおよびこの外部接続用電極パッドと電気的に接続されている電極端子を備え、前記固体撮像素子を固定する基台と、前記固体撮像素子上の前記電極パッドおよび前記基台上の前記外部接続用電極パッドを電気的に接続する配線とを具備している放射線検出器の製造方法であって、
少なくとも前記固体撮像素子、この固体撮像素子上の前記電極パッド、前記基台上の外部接続用電極パッド、前記固体撮像素子上の電極パッドおよび前記配線上に、有機珪素化合物を用いて中間層を物理蒸着法により形成する中間層形成工程と、
前記中間層を形成した後に、この中間層上に、有機物を用いて保護層の少なくとも一部を気相成長法により形成する保護層形成工程とを備えている
ことを特徴とする放射線検出器の製造方法。
A light receiving unit in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged on the front surface side, a solid-state imaging device including an electrode pad electrically connected to the photoelectric conversion element, and the light receiving unit of the solid-state imaging element. A scintillator layer for converting radiation incident from the outside into light, an electrode pad for external connection and an electrode terminal electrically connected to the electrode pad for external connection, and a base for fixing the solid-state imaging device; A method of manufacturing a radiation detector comprising: the electrode pad on the solid-state imaging device; and the wiring for electrically connecting the electrode pad for external connection on the base,
At least the solid-state imaging device, the electrode pad on the solid-state imaging device, the external connection electrode pad on the base, the electrode pad on the solid-state imaging device, and the wiring are formed with an intermediate layer using an organosilicon compound. An intermediate layer forming step formed by physical vapor deposition;
And a protective layer forming step of forming at least a part of the protective layer on the intermediate layer by vapor phase epitaxy using an organic substance after the intermediate layer is formed. Production method.
中間層形成工程は、少なくともアミノ基、エポキシ基、スルファド基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、メルカプト基およびケチミノ基のいずれかの有機官能基、および、メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基、イソプロポキシ基のいずれかの加水分解基を有する有機珪素化合物を少なくとも固体撮像素子、この固体撮像素子上の電極パッド、基台上の外部接続用電極パッドおよび配線上に物理蒸着法により形成した後、加水分解反応および縮合反応により前記有機珪素化合物を中間層化する工程を有する
ことを特徴とする請求項7記載の放射線検出器の製造方法。
The intermediate layer forming step includes at least an organic functional group of amino group, epoxy group, sulfado group, vinyl group, allyl group, methacryl group, mercapto group and ketimino group, and methoxy group, ethoxy group, acetoxy group, After forming an organosilicon compound having a hydrolyzable group of propoxy group on at least a solid-state imaging device, an electrode pad on the solid-state imaging device, an external connection electrode pad on the base and a wiring by physical vapor deposition, The method for producing a radiation detector according to claim 7, further comprising a step of forming an intermediate layer of the organosilicon compound by a hydrolysis reaction and a condensation reaction.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019176137A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-19 キヤノン電子管デバイス株式会社 Radiation detection panel, radiation detector, and method for manufacturing radiation detection panel
US11384405B2 (en) * 2012-11-20 2022-07-12 Outokumpu Oyj Ferritic stainless steel

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