特開2023-151282放射線検出モジュールおよび放射線検出モジュールの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023151282
(43)【公開日】2023-10-16
(54)【発明の名称】放射線検出モジュールおよび放射線検出モジュールの製造方法
(51)【国際特許分類】
G01T 1/20 20060101AFI20231005BHJP
H01L 27/144 20060101ALI20231005BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20231005BHJP
A61B 6/00 20060101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
G01T1/20 E
G01T1/20 G
H01L27/144 K
H01L27/146 C
H01L27/146 D
A61B6/00 300Q
A61B6/00 300S
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022060818
(22)【出願日】2022-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】520487808
【氏名又は名称】シャープディスプレイテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120662
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 桂子
(74)【代理人】
【識別番号】100216770
【弁理士】
【氏名又は名称】三品 明生
(74)【代理人】
【識別番号】100217364
【弁理士】
【氏名又は名称】田端 豊
(74)【代理人】
【識別番号】100180529
【弁理士】
【氏名又は名称】梶谷 美道
(72)【発明者】
【氏名】中村 渉
(72)【発明者】
【氏名】久保田 章敬
(72)【発明者】
【氏名】中村 友
【テーマコード（参考）】
2G188
4C093
4M118
【Ｆターム（参考）】
2G188AA03
2G188BB02
2G188BB04
2G188BB06
2G188CC22
2G188CC25
2G188DD04
2G188DD05
2G188DD10
2G188DD12
2G188DD42
2G188DD43
2G188DD44
2G188DD45
4C093AA03
4C093CA02
4C093CA06
4C093EB12
4C093EB17
4C093EB20
4M118AA01
4M118AA10
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4M118BA05
4M118CA05
4M118CB11
4M118EA14
4M118FB03
4M118FB08
4M118FB09
4M118FB13
4M118HA25
4M118HA26
(57)【要約】
【課題】本開示は、より高い感度で解像度の高い放射線画像を取得することが可能な放射線検出モジュールおよび放射線検出モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】放射線検出モジュールは、アクティブマトリクス基板１０およびシンチレータ５０を備える。アクティブマトリクス基板は、第１主面を有する支持基板２０であって、第１主面が、第１領域２０ｒ１と、第１領域を囲んで位置する第２領域２０ｒ２とを含む支持基板と、第１主面の第１領域に１次元または２次元に配列された複数の画素であって、各画素がスイッチング素子と、スイッチング素子に電気的に接続された光電変換素子とを含む複数の画素とを備える。シンチレータは、複数の画素の光電変換素子を覆って配置されている。支持基板の第１領域における厚さは、第２領域における厚さよりも小さい。
【選択図】図６
【解決手段】放射線検出モジュールは、アクティブマトリクス基板１０およびシンチレータ５０を備える。アクティブマトリクス基板は、第１主面を有する支持基板２０であって、第１主面が、第１領域２０ｒ１と、第１領域を囲んで位置する第２領域２０ｒ２とを含む支持基板と、第１主面の第１領域に１次元または２次元に配列された複数の画素であって、各画素がスイッチング素子と、スイッチング素子に電気的に接続された光電変換素子とを含む複数の画素とを備える。シンチレータは、複数の画素の光電変換素子を覆って配置されている。支持基板の第１領域における厚さは、第２領域における厚さよりも小さい。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１主面および前記第１主面と反対側に位置する第２主面を有する支持基板であって、前記第１主面が、第１領域と、前記第１領域を囲んで位置する第２領域とを含む、支持基板と、
前記第１主面の第１領域に１次元または２次元に配列された複数の画素であって、各画素がスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された光電変換素子とを含む複数の画素と、
を備えたアクティブマトリクス基板、および
前記複数の画素の光電変換素子を覆って配置されたシンチレータ
を備え、
前記支持基板の前記第１領域における厚さは、前記第２領域における厚さよりも小さい、放射線検出モジュール。
前記第１主面の第１領域に１次元または２次元に配列された複数の画素であって、各画素がスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された光電変換素子とを含む複数の画素と、
を備えたアクティブマトリクス基板、および
前記複数の画素の光電変換素子を覆って配置されたシンチレータ
を備え、
前記支持基板の前記第１領域における厚さは、前記第２領域における厚さよりも小さい、放射線検出モジュール。
【請求項2】
前記第２領域は、前記支持基板の第１主面において外周に沿って位置している、請求項１に記載の放射線検出モジュール。
【請求項3】
前記支持基板の前記第１領域における厚さは、前記第２領域における厚さの１／２以下である、請求項１または２に記載の放射線検出モジュール。
【請求項4】
前記支持基板は、前記第２主面の、前記第１領域に対応する領域に凹部を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の放射線検出モジュール。
【請求項5】
前記複数の画素の前記スイッチング素子に電気的に接続された走査線駆動部と、
前記複数の画素の前記スイッチング素子に電気的に接続された電荷検出部と、
をさらに備え、
前記走査線駆動部の少なくとも一部および前記電荷検出部の少なくとも一部は、前記支持基板の前記第１主面の第２領域に位置している、請求項１から４のいずれか１項に記載の放射線検出モジュール。
前記複数の画素の前記スイッチング素子に電気的に接続された電荷検出部と、
をさらに備え、
前記走査線駆動部の少なくとも一部および前記電荷検出部の少なくとも一部は、前記支持基板の前記第１主面の第２領域に位置している、請求項１から４のいずれか１項に記載の放射線検出モジュール。
【請求項6】
前記支持基板の前記第２主面は、放射線の入射面である、請求項１から５のいずれか１項に記載の放射線検出モジュール。
【請求項7】
前記各画素は、前記光電変換素子で発生した電荷を増幅するアンプ回路をさらに含む請求項１から６のいずれか１項に記載の放射線検出モジュール。
【請求項8】
第１主面および前記第１主面と反対側に位置する第２主面を有する支持基板であって、前記第１主面が、第１領域と、前記第１領域を囲んで位置する第２領域とを含む支持基板の前記第１領域に、それぞれがスイッチン素子および光電変換素子を含む複数の画素を形成する工程（Ａ）と、
前記支持基板の一部を前記第２主面から除去することによって、第２主面の、前記第１領域に対応する領域に凹部を形成し、前記支持基板の前記第１領域における厚さを、前記第２領域における厚さよりも小さくする工程（Ｂ）と、
を備えた、放射線検出モジュールの製造方法。
前記支持基板の一部を前記第２主面から除去することによって、第２主面の、前記第１領域に対応する領域に凹部を形成し、前記支持基板の前記第１領域における厚さを、前記第２領域における厚さよりも小さくする工程（Ｂ）と、
を備えた、放射線検出モジュールの製造方法。
【請求項9】
前記工程（Ｂ）の前に、前記複数の画素の光電変換素子を覆うようにシンチレータを配置する工程（Ｃ）をさらに備えた請求項８に記載の放射線検出モジュールの製造方法。
【請求項10】
前記工程（Ｂ）の後に、前記複数の画素の光電変換素子を覆うようにシンチレータを配置する工程（Ｃ）をさらに備えた請求項８に記載の放射線検出モジュールの製造方法。
【請求項11】
前記工程（Ｃ）において、前記シンチレータはシート形状を有しており、前記シート状のシンチレータを、接着層を介して前記複数の画素に接合する請求項９または１０に記載の放射線検出モジュールの製造方法。
【請求項12】
前記工程（Ｃ）において、前記シンチレータの材料を蒸着によって前記複数の画素上に堆積させ、前記シンチレータを形成する請求項９に記載の放射線検出モジュールの製造方法。
【請求項13】
前記工程（Ｂ）の後に、走査線駆動部および電荷検出部を前記支持基板の前記第１主面の第２領域に実装し、前記走査線駆動部および前記電荷検出部を前記複数の画素の前記スイッチング素子に電気的に接続する工程（Ｄ）をさらに備える請求項８から１０のいずれか１項に記載の放射線検出モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、放射線検出モジュールおよび放射線検出モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
画像処理技術の発展にともない、医療の分野においても種々の画像診断装置が広く利用されている。Ｘ線などの放射線を用いる診断装置においては、身体や対象物を透過した放射線を直接デジタルデータに変換が可能な放射線フラットパネルディテクター（ＦＰＤ）が利用されている。例えば、特許文献１はこのようなＦＰＤを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１１－１７６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、より高い感度で解像度の高い放射線画像を取得することが可能な放射線検出モジュールおよび放射線検出モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示のある実施形態に係る放射線検出モジュールは、第１主面および前記第１主面と反対側に位置する第２主面を有する支持基板であって、前記第１主面が、第１領域と、前記第１領域を囲んで位置する第２領域とを含む、支持基板と、前記第１主面の第１領域に１次元または２次元に配列された複数の画素であって、各画素がスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された光電変換素子とを含む複数の画素と、を備えたアクティブマトリクス基板、および前記複数の画素の光電変換素子を覆って配置されたシンチレータを備え、前記支持基板の前記第１領域における厚さは、前記第２領域における厚さよりも小さい。
【発明の効果】
【0006】
本開示のある実施形態によれば、より高い感度で解像度の高い放射線画像を取得することが可能な放射線検出モジュールおよび放射線検出モジュールの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。また、以下の説明において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、実施形態および他の形態に記載された各構成は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されていたり、一部の構成部材が省略されていたりする場合がある。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。「行方向」とは、表示装置の画面の水平方向を意味し、「列方向」とは、表示装置の画面の垂直方向を意味する。
【0009】
本開示の放射線検出モジュールは放射線、例えば、Ｘ線を用いたＸ線撮影装置あるいはＸ線撮影に用いられるＸ線ＦＰＤに用いられる。図１は、本実施形態の放射線検出モジュール１０１の平面図を示し、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における放射線検出モジュールの断面を示す。
【0010】
放射線検出モジュール１０１は、アクティブマトリクス基板１０と、シンチレータ５０とを備えている。また、アクティブマトリクス基板１０は、支持基板２０と、複数の画素を含む画素アレイ３０とを含む。
【0011】
【0012】
支持基板２０は、第１主面２０ａおよび第１主面と反対側に位置する第２主面２０ｂを有する。後述するように、第２主面２０ｂが、放射線検出モジュール１０１における放射線の入射面となる。第１主面２０ａは、第１主面２０ａの中心を含み、第１主面２０ａの中央に位置する第１領域２０ｒ１と、第１領域２０ｒ１を囲んで位置する第２領域２０ｒ２とを含む。
【0013】
第１領域２０ｒ１は、例えば矩形形状を有しており、第１領域２０ｒ１内に画素アレイ３０が位置している。第２領域２０ｒ２は第１領域２０ｒ１を囲んでおり、第１主面２０ａの外周に沿って位置している。第２領域２０ｒ２は切れ目なく連続して第１領域２０ｒ１を囲んでいることが好ましい。
【0014】
支持基板２０は、第２主面２０ｂの、第１領域２０ｒ１に対応する領域に凹部２１を有する。凹部２１が設けられていることによって、第１領域２０ｒ１における支持基板２０の厚さｔ１は、第２領域２０ｒ２における支持基板２０の厚さｔ２よりも小さくなっている。厚さｔ１は、好ましくは、厚さｔ２の１／２以下であり、より好ましくは、厚さｔ１は、厚さｔ２の１／３以下である。凹部２１は、後述するように、ウエットエッチング、ドライエッチング、サンドブラスト、機械的研削又は研磨によって形成され得る。
【0015】
凹部２１は底部２１ｂを有している。平面視、つまり、支持基板２０の第１主面２０ａまたは第２主面２０ｂに垂直な方向から見て、底部２１ｂは、第１領域２０ｒ１と重なっており、底部２１ｂの外縁と第１領域２０ｒ１の外縁は一致している。図１から図３に示す例では、底部２１ｂおよび第１領域２０ｒ１の矩形形状の４つ角が理想的な点（頂点）で示されている。しかし、矩形の角は丸まっており、明瞭な頂点を有していなくてもよい。
【0016】
図３では、凹部２１の４つの側面２１ｓは、第２主面２０ｂに対して垂直であるが、１つまたは複数の側面２１ｓは９０°以外の角度で第２主面２０ｂに対して傾斜していてもよい。例えば、側面２１ｓは凹部２１の開口２１ｃに面するように傾斜していてもよい。この場合、開口２１ｃが凹部２１の底部２１ｂよりも大きい。１つまたは複数の側面２１ｓは凹部２１の底部２１ｂに面するように傾斜していてもよい。
【0017】
支持基板２０のサイズは、放射線検出モジュール１０１を用いて作製される放射線ＦＰＤの用途および仕様に応じて決定される。例えば、支持基板２０は、縦：５０ｍｍ～５００ｍｍおよび横：５０ｍｍ～５００ｍｍの矩形形状を有しており、第１領域２０ｒ１は、縦：５０ｍｍ～４３０ｍｍおよび横：５０ｍｍ～４３０ｍｍの矩形形状を有している。また、第２領域の幅ｗは５ｍｍ～５０ｍｍである。支持基板２０の第１領域２０ｒ１における厚さｔ１は、例えば０．０５ｍｍ～０．３ｍｍである。また、第２領域２０ｒ２における厚さｔ２は、例えば０．４ｍｍ～０．７ｍｍである。
【0018】
支持基板２０は検出すべき放射線をほとんど吸収しない絶縁性の材料によって構成されていることが好ましい。例えば支持基板２０は、液晶表示パネルに用いられるガラス基板であってよい。
【0019】
画素アレイ３０は、支持基板２０の第１領域２０ｒ１に配置されている。図４は、画素アレイ３０の回路構成の一例を示す概略的な回路図であり、図５は画素アレイ３０に含まれる１つの画素３１の構造の一例を示す断面図である。
【0020】
画素アレイ３０は、１次元または２次元に配列された複数の画素３１を含む。本実施形態では、複数の画素３１は、行方向および列方向に２次元に配置されている。各画素３１は、スイッチング素子と、スイッチング素子に電気的に接続された光電変換素子とを含んでいる。スイッチング素子は、例えば、ＭＩＭ素子、ＴＦＴなどの能動素子であり、本実施形態では、画素３１は、ＴＦＴ３２を含む。ＴＦＴ３２は、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、およびＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含む酸化物半導体層、またはＳｉ半導体層を備えている。酸化物半導体層およびＳｉ半導体層は多結晶、微結晶、ｃ軸配向性など種々の結晶性を備えていてもよい。
【0021】
光電変換素子は、後述するシンチレータから発するシンチレーション光を受け取り、光電変換によって電荷を発生させる。光電変換素子は、例えば、半導体層を含み、半導体層にフォトンが入射することによって生成する正孔電子対を分離し得る種々の構造を備えた素子である。本実施形態では、画素３１は、フォトダイオード３３を含む。フォトダイオード３３は、例えば、ｉ型Ｓｉ半導体層と、ｉ型Ｓｉ半導体層を挟むｐ型Ｓｉ半導体層およびｎ型Ｓｉ半導体層とを含む。画素３１は、フォトダイオード３３で発生した電荷を増幅するアンプ回路をさらに含んでいてもよい。
【0022】
画素アレイ３０は、複数の走査線３４およびデータ線３５を含み、例えば、列方向に並ぶ複数の画素３１のＴＦＴ３２のゲートが１つの走査線３４に接続される。また、列方向に並ぶ複数の画素３１のＴＦＴ３２のソースが、１つのデータ線３５に接続されている。
【0023】
画素アレイ３０において、ＴＦＴ３２、フォトダイオード３３、走査線３４およびデータ線３５など、電気的分離が必要な構成要素間には、種々の絶縁層や層間絶縁膜が配置されている。図２等では、これらの絶縁層や層間絶縁膜は示されていない。このため、図２等ではＴＦＴ３２が支持基板２０内に配置されているように示されているが、画素アレイ３０の各構成要素は主として支持基板２０の第１主面２０ａ上に配置される。
【0024】
放射線検出モジュール１０１は、さらに、画素アレイ３０のドライバである走査線駆動部４２と、電荷検出部４１とを含む。走査線駆動部４２は、基板４２ｄおよび基板４２ｄに設けられた端子４２ｃを含み、基板４２ｄ上に、複数の走査線３４を順次選択する駆動回路が形成されている。基板４２ｄの、少なくとも端子４２ｃを含む部分が第２領域２０ｒ２に位置し、支持基板２０に支持されている。走査線駆動部４２は、端子４２ｃを介して走査線３４に接続され、複数の画素３１のＴＦＴ３２と電気的に接続さている。本実施形態では、走査線駆動部４２は、２以上の基板に分割して構成されているが、走査線駆動部４２は１つの基板上に構成されていてもよい。
【0025】
同様に、電荷検出部４１は、基板４１ｄおよび基板４１ｄに設けられた端子４１ｃを含み、基板４１ｄ上に、フォトダイオード３３に蓄積した電荷受け取って電気信号に変換する電荷検出回路が形成されている。基板４１ｄの、少なくとも端子４１ｃを含む部分が第２領域２０ｒ２に位置し、支持基板２０に支持されている。電荷検出部４１は、端子４１ｃを介してデータ線３５に接続され、複数の画素３１のＴＦＴ３２と電気的に接続さている。本実施形態では、電荷検出部４１は、２以上の基板に分割して構成されているが、電荷検出部４１は１つの基板上に構成されていてもよい。
【0026】
シンチレータ５０は、身体や対象物を透過した放射線が入射することによって、シンチレーション光を発する。シンチレータ５０は、複数の画素３１の光電変換素子であるフォトダイオード３３を覆って配置されている。例えば、シンチレータ５０は、シート形状を有しており、ＯＣＡなどの接着層５１を介して複数の画素３１に接合されている。シンチレータ５０は蒸着膜であってもよい。
【0027】
シンチレータ５０は、利用する放射線に応じた材料によって構成されている。放射線は、Ｘ線、α線、γ線などであってよい。医療用あるいは産業用の放射線ＦＰＤとしては、Ｘ線が広く利用されている。Ｘ線を検出するシンチレータ５０としては、Ｔｌ：ＣｓＩ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）、ＧＯＳ（酸硫化ガドリニウム）などの単結晶または多結晶材料を用いることができる。
【0028】
図６および図７を参照しながら、放射線検出モジュール１０１の動作を説明する。図６に示すように放射線検出モジュール１０１で放射線を検出する場合、身体や対象物を透過した放射線Ｘを、支持基板２０の第２主面２０ｂ側に入射させる。放射線Ｘは、支持基板２０および第１主面２０ａに形成された画素アレイ３０を透過し、フォトダイオード３３に隣接する第２主面５０ｂからシンチレータ５０に入射する。シンチレータ５０に入射した放射線は、シンチレータ５０の構成する物質を励起し、シンチレータ５０からシンチレーション光が発する。発生したシンチレーション光をフォトダイオード３３が検出し、光電変換によって電荷を生成する。各画素３１でフォトダイオード３３が生成した電荷は、走査線駆動部４２によって制御される読み出し順序で電荷検出部４１によって電気信号変換される。放射線検出モジュール１０１に入射する放射線は、透過した身体や対象物によって部分的に減衰しているため、２次元の強度分布を有しており、生成した電気信号による画像も、身体や対象物に対応した２次元分布を有している。
【0029】
本実施形態の放射線検出モジュール１０１によれば、放射線Ｘをフォトダイオード３３に隣接する第２主面５０ｂからシンチレータ５０に入射させる。このため、発生したシンチレーション光は、シンチレータ５０を厚さ方向に透過することなくフォトダイオード３３に入射する。これにより、シンチレーション光がシンチレータ５０内で減衰したり、拡散したりすることが抑制され、高感度および高解像度の放射線画像を取得すること可能である。
【0030】
このような検出方式を採用する放射線ＦＰＤでは、画素アレイを支持する支持基板に放射線を透過させる必要がある。本実施形態の放射線検出モジュール１０１によれば、画素アレイ３０が位置する第１領域２０ｒ１では支持基板２０の厚さｔ１が小さくなっているため、支持基板２０における放射線の減衰が抑制される。このため、高い感度で放射線を検出することができる。
【0031】
また、支持基板２０の外周部分である第２領域２０ｒ２の厚さｔ２が大きくなっているため、第１領域２０ｒ１の厚さｔ１を小さくしつつ、支持基板２０の強度を確保することが可能である。さらに、電荷検出部４１および走査線駆動部４２などのアクティブマトリクス基板１０のドライバは、支持基板２０の第２領域２０ｒ２において、画素アレイ３０と接続されている。このため、外部からドライバの基板や接続端子を介して支持基板２０に応力が加わる場合でも、支持基板２０の第２領域２０ｒ２が厚くなっているため、支持基板２０の変形や破損が抑制される。
【0032】
図７は、ガラス基板の厚さを異ならせ、透過するＸ線の透過率を測定した結果の一例を示す。線源には、医療用のＸ線管を用い、７０ｋＶエネルギでＸ線を照射した。また、ガラス基板にはアルミノホウケイ酸ガラスを用いた。
【0033】
ガラス基板厚さが、０．１、０．２、０．５、０．７ｍｍである場合、ガラス基板がない場合に比べて、透過率は、それぞれ、９９．３、９８．７、９４．６、９２．２％であった。このことから、支持基板２０を薄くすることによって、支持基板２０におけるＸ線における減衰を抑制でき、高い強度のＸ線をシンチレータ５０に入射できることが分かる。
【0034】
一方、本実施形態の放射線検出モジュール１０１によれば、第１領域２０ｒ１の周囲の第２領域２０ｒ２では支持基板２０の厚さは大きくなっている。このため、支持基板２０の強度を確保し、放射線検出モジュール１０１の作製中あるいは、完成した放射線検出モジュールを用いてＦＰＤを作製中に、支持基板２０が割れたり、欠けたりすることを抑制することができる。また、これらの工程中における放射線検出モジュール１０１の取り扱いを容易にすることができる。
【0035】
次に放射線検出モジュール１０１の製造方法を説明する。図８および図９は、放射線検出モジュール１０１の製造方法を示すフローチャートである。また、図１０Ａから図１０Ｅおよび図１１は、放射線検出モジュール１０１の製造方法の工程断面図である。
【0036】
本実施形態の放射線検出モジュール１０１の製造方法は、支持基板に複数の画素を形成する工程（Ａ）と、支持基板の一部を第２主面から除去する工程（Ｂ）とを備えている。また、シンチレータを配置する工程（Ｃ）と、ドライバを実装する工程（Ｄ）とをさらに備える。以下、各工程を詳細に説明する。
【0037】
（１）支持基板に複数の画素を形成する工程（Ａ）
図１０Ａに示すように、支持基板２０’を用意する。支持基板２０’は、第１主面２０ａおよび第１主面２０ａと反対側に位置する第２主面２０ｂを有する。第１主面は、中央部分を含む第１領域２０ｒ１と第１領域２０ｒ１を囲む第２領域２０ｒ２を含んでいる。
図１０Ａに示すように、支持基板２０’を用意する。支持基板２０’は、第１主面２０ａおよび第１主面２０ａと反対側に位置する第２主面２０ｂを有する。第１主面は、中央部分を含む第１領域２０ｒ１と第１領域２０ｒ１を囲む第２領域２０ｒ２を含んでいる。
【0038】
まず、支持基板２０’の第１主面２０ａに複数の画素３１を含む画素アレイ３０を形成する（Ｓ１，Ｓ２）。具体的には、例えば、液晶表示装置に用いられる半導体製造技術を用いて、支持基板２０’の第１主面２０ａの第１領域２０ｒ１に、複数のＴＦＴ３２を形成する（Ｓ１）。さらに、図１０Ｂに示すように、複数のＴＦＴ３２に接続されたフォトダイオード３３を形成する（Ｓ２）。その後、支持基板２０’が複数の放射線検出モジュール１０１に対応する集合基板である場合には、個々の放射線検出モジュール１０１の基板のサイズになるように支持基板２０’を分割する（Ｓ３）。
【0039】
（２）シンチレータを配置する工程（Ｃ）
図１０Ｃに示すように、複数の画素３１のフォトダイオード３３を覆うようにシンチレータ５０を配置する。具体的には、例えば、ＧＯＳシート、ＣｓＩシートなどのシート状のシンチレータ５０を用意し、接着層５１を介してフォトダイオード３３にシンチレータ５０を接着する（Ｓ４）。シンチレータ５０として蒸着膜を用いる場合には、例えば、ＣｓＩの蒸着膜を真空蒸着法によって複数の画素３１のフォトダイオード３３上に堆積させてもよい。
図１０Ｃに示すように、複数の画素３１のフォトダイオード３３を覆うようにシンチレータ５０を配置する。具体的には、例えば、ＧＯＳシート、ＣｓＩシートなどのシート状のシンチレータ５０を用意し、接着層５１を介してフォトダイオード３３にシンチレータ５０を接着する（Ｓ４）。シンチレータ５０として蒸着膜を用いる場合には、例えば、ＣｓＩの蒸着膜を真空蒸着法によって複数の画素３１のフォトダイオード３３上に堆積させてもよい。
【0040】
（３）支持基板の一部を前記第２主面から除去する工程（Ｂ）
図１０Ｄに示すように、支持基板２０’の一部を第２主面２０ｂから除去することによって、第２主面２０ｂの、第１領域２０ｒ１に対応する領域に凹部２１を形成する（Ｓ５）。例えば、第２主面２０ｂに、第１領域２０ｒ１と対応する位置および対応する形状の開口を有するマスクをレジストなどによって形成する。その後、ウエットエッチング、ドライエッチング、またはサンドブラストによって、支持基板２０’の一部を除去し、凹部２１を第２主面２０ｂに形成する。支持基板がガラス基板である場合には、ウエットチングにはフッ酸などのエッチング液を用いることができる。また、ドライエッチングにはフッ素系ガスなどのガスを用いることができる。あるいは、半導体ウエハの研削装置や、半導体装置の製造時に用いられる平坦化用の研磨装置を用いて支持基板２０’の一部を除去し、凹部２１を形成してもよい。これによって、第１領域２０ｒ１における厚さが第２領域２０ｒ２における厚さよりも小さい支持基板２０が得られる。
図１０Ｄに示すように、支持基板２０’の一部を第２主面２０ｂから除去することによって、第２主面２０ｂの、第１領域２０ｒ１に対応する領域に凹部２１を形成する（Ｓ５）。例えば、第２主面２０ｂに、第１領域２０ｒ１と対応する位置および対応する形状の開口を有するマスクをレジストなどによって形成する。その後、ウエットエッチング、ドライエッチング、またはサンドブラストによって、支持基板２０’の一部を除去し、凹部２１を第２主面２０ｂに形成する。支持基板がガラス基板である場合には、ウエットチングにはフッ酸などのエッチング液を用いることができる。また、ドライエッチングにはフッ素系ガスなどのガスを用いることができる。あるいは、半導体ウエハの研削装置や、半導体装置の製造時に用いられる平坦化用の研磨装置を用いて支持基板２０’の一部を除去し、凹部２１を形成してもよい。これによって、第１領域２０ｒ１における厚さが第２領域２０ｒ２における厚さよりも小さい支持基板２０が得られる。
【0041】
（４）ドライバを実装する工程（Ｄ）
電荷検出部４１および走査線駆動部４２を用意し、走査線駆動部および電荷検出部を支持基板２０の第１主面２０ａの第２領域２０ｒ２に実装する（Ｓ６）。図１０Ｅに示すように、電荷検出部４１の端子４１ｃおよび走査線駆動部４２の端子４２ｃを、支持基板２０の第２領域２０ｒ２において、複数の走査線３４およびデータ線３５と電気的に接続する。端子４１ｃおよび端子４２ｃが、第１領域２０ｒ２よりも厚くなっている第２領域２０ｒ２に接続されることによって、これらドライバを接続する際に、支持基板２０に加えられる上から押さえる力に対する強度を確保することができる。これにより、電荷検出部４１および走査線駆動部４２が複数の画素３１のＴＦＴ３２に電気的に接続される。これによって放射線検出モジュール１０１が完成する（Ｓ７）。
電荷検出部４１および走査線駆動部４２を用意し、走査線駆動部および電荷検出部を支持基板２０の第１主面２０ａの第２領域２０ｒ２に実装する（Ｓ６）。図１０Ｅに示すように、電荷検出部４１の端子４１ｃおよび走査線駆動部４２の端子４２ｃを、支持基板２０の第２領域２０ｒ２において、複数の走査線３４およびデータ線３５と電気的に接続する。端子４１ｃおよび端子４２ｃが、第１領域２０ｒ２よりも厚くなっている第２領域２０ｒ２に接続されることによって、これらドライバを接続する際に、支持基板２０に加えられる上から押さえる力に対する強度を確保することができる。これにより、電荷検出部４１および走査線駆動部４２が複数の画素３１のＴＦＴ３２に電気的に接続される。これによって放射線検出モジュール１０１が完成する（Ｓ７）。
【0042】
（５）筐体への組み込み
その後、放射線検出モジュール１０１を筐体に組み込むことによって、放射線ＦＰＤが完成する。
その後、放射線検出モジュール１０１を筐体に組み込むことによって、放射線ＦＰＤが完成する。
【0043】
本実施形態の放射線検出モジュール１０１の製造方法によれば、画素アレイ３０を支持基板２０’に形成し、シンチレータ５０を配置した後に、支持基板２０’の一部を除去する。このため、画素アレイ３０の形成およびシンチレータ５０の配置の際、支持基板２０’が割れたり欠けたりすることが抑制される。また、画素アレイ３０の形成時には、支持基板は均一な厚さを有しているため、画素アレイ３０の形成時に支持基板２０’が加熱および冷却されても、支持基板２０’全体が均一に膨張および収縮するため、支持基板２０’が変形したり、形成する画素アレイ３０の構造に応力が生じたりすることが抑制される。
【0044】
また、凹部２１が形成された支持基板２０は、第２領域２０ｒ２での厚さが大きくなっているため、電荷検出部４１および走査線駆動部４２が実装される際にも適切な機械的強度が確保されており、支持基板２０が割れたり欠けたりすることが抑制される。
【0045】
なお、上記実施形態では、シンチレータ５０の形成後に支持基板の一部を除去しているが、シート状のシンチレータ５０を用いる場合には、シンチレータ５０の形成後に、支持基板の一部を除去してもよい。具体的には、図９および図１１に示すように、フォトダイオード３３を第１領域２０ｒ１に形成した後、支持基板２０’の一部を第２主面２０ｂから除去することによって、第２主面２０ｂの、第１領域２０ｒ１に対応する領域に凹部を形成してもよい（Ｓ４’）。その後、複数の画素３１のフォトダイオード３３を覆うようにシンチレータ５０を配置してもよい（Ｓ５’）。この場合、シンチレータ５０の形成にはシート状のシンチレータを用いることが好ましい。
【0046】
本開示の放射線検出モジュールおよび放射線検出モジュールの製造方法は上記実施形態に限られず種々の改変が可能である。例えば、支持基板２０および凹部２１の形状、画素アレイの回路構成などは上記実施形態に限られない。また、放射線検出モジュールの製造方法において複数の工程を組み合わせて行ってもよいし、逆に１つの工程を２以上の工程に分割してもよい。
【0047】
本開示の放射線検出モジュールおよび放射線検出モジュールの製造方法は、以下のようにも説明することができる。
【0048】
第１の構成に係る放射線検出モジュールは、アクティブマトリクス基板とシンチレータとを備える。アクティブマトリクス基板は、第１主面および第１主面と反対側に位置する第２主面を有する支持基板であって、第１主面が、第１領域と、第１領域を囲んで位置する第２領域とを含む、支持基板と、第１主面の第１領域に１次元または２次元に配列された複数の画素であって、各画素がスイッチング素子と、スイッチング素子に電気的に接続された光電変換素子とを含む複数の画素と、を備える。シンチレータは、複数の画素の光電変換素子を覆って配置されている。支持基板の第１領域における厚さは、第２領域における厚さよりも小さい。
【0049】
第１の構成に係る放射線検出モジュールによれば、放射線を第２主面から入射させることによって、シンチレーション光がシンチレータを厚さ方向に透過することなく光電変換素子に入射する。このため、シンチレーション光のシンチレータ内での減衰および拡散が抑制され、高感度および高解像度の放射線画像を取得すること可能である。また、複数の画素が位置する第１領域では支持基板の厚さが小さくなっているため、支持基板における放射線の減衰が抑制され、高い放射線の検出感度を達成し得る。また、支持基板の外周部分である第２領域２０ｒ２の厚さが大きくなっているため、第１領域の厚さを小さくしつつ、支持基板全体の強度を確保することが可能である。
【0050】
第２の構成に係る放射線検出モジュールは、第１の構成において、第２領域が、支持基板の第１主面において外周に沿って位置していてもよい。
【0051】
第３の構成に係る放射線検出モジュールは、第１または第２の構成において、支持基板の第１領域における厚さが、第２領域における厚さの１／２以下であってもよい。
【0052】
第４の構成に係る放射線検出モジュールは、第１～第３の構成において、支持基板が、第２主面の、第１領域に対応する領域に凹部を有していてもよい。
【0053】
第５の構成に係る放射線検出モジュールは、第１～第４の構成において、複数の画素のスイッチング素子に電気的に接続された走査線駆動部と、複数の画素のスイッチング素子に電気的に接続された電荷検出部と、をさらに備え、走査線駆動部の少なくとも一部および電荷検出部の少なくとも一部は、支持基板の第１主面の第２領域に位置していてもよい。走査線駆動部および電荷検出部の少なくとも一部が支持基板の第２領域に配置されていることによって、外部から走査線駆動部および電荷検出部の基板や接続端子を介して支持基板２０に応力が加わる場合でも、支持基板の変形や破損が抑制される。
【0054】
第６の構成に係る放射線検出モジュールは、第１～第５の構成において、支持基板の第２主面が、放射線の入射面であってもよい。
【0055】
第７の構成に係る放射線検出モジュールは、第１～第６の構成において、各画素が、光電変換素子で発生した電荷を増幅するアンプ回路をさらに含んでいてもよい。
【0056】
第８の構成に係る放射線検出モジュールの製造方法は、第１主面および第１主面と反対側に位置する第２主面を有する支持基板であって、第１主面が、第１領域と、第１領域を囲んで位置する第２領域とを含む支持基板の第１領域に、それぞれがスイッチン素子および光電変換素子を含む複数の画素を形成する工程（Ａ）と、支持基板の一部を第２主面から除去することによって、第２主面の、第１領域に対応する領域に凹部を形成し、支持基板の第１領域における厚さを、第２領域における厚さよりも小さくする工程（Ｂ）と、を備える。
【0057】
第８の構成にかかる放射線検出モジュールの製造方法によれば、画素アレイの形成およびシンチレータの配置の際、支持基板が割れたり欠けたりすることが抑制される。また、画素アレイの形成時には、支持基板は均一な厚さを有しているため、画素アレイの形成時に支持基板が加熱および冷却されても、支持基板全体が均一に膨張および収縮し、支持基板が変形したり、形成する画素アレイの構造に応力が生じたりすることが抑制される。
【0058】
第９の構成に係る放射線検出モジュールの製造方法は、第８の構成において、工程（Ｂ）の前に、複数の画素の光電変換素子を覆うようにシンチレータを配置する工程（Ｃ）をさらに備えていてもよい。
【0059】
第１０の構成に係る放射線検出モジュールの製造方法は、第８の構成において、工程（Ｂ）の後に、複数の画素の光電変換素子を覆うようにシンチレータを配置する工程（Ｃ）をさらに備えていてもよい。
【0060】
第１１の構成に係る放射線検出モジュールの製造方法は、第９または第１０の構成において、工程（Ｃ）において、シンチレータはシート形状を有しており、シート状のシンチレータを、接着層を介して複数の画素に接合してもよい。
【0061】
第１２の構成に係る放射線検出モジュールの製造方法は、第９の構成において、工程（Ｃ）において、シンチレータの材料を蒸着によって複数の画素上に堆積させ、シンチレータを形成してもよい。
【0062】
第１３の構成に係る放射線検出モジュールの製造方法は、第８～第１０の構成において、工程（Ｂ）の後に、走査線駆動部および電荷検出部を支持基板の第１主面の第２領域に実装し、走査線駆動部および電荷検出部を複数の画素のスイッチング素子に電気的に接続する工程（Ｄ）をさらに備えていてもよい。電荷検出部および走査線駆動部が支持基板の第２領域に配置されていることによって、電荷検出部及び走査線駆動部の実装時に支持基板の変形や破損が抑制される。
【産業上の利用可能性】
【0063】
本開示の放射線検出モジュールおよび放射線検出モジュールの製造方法は、種々の分野に好適に利用可能であり、医療用のＸ線ＦＰＤなどに好適に用いられる。
【符号の説明】
【0064】
１０…アクティブマトリクス基板、２０、２０’…支持基板、２０ａ…第、主面、２０ｂ…第２主面、２０ｒ１…第１領域、２０ｒ２…第２領域、２１…凹部、２１ｂ…底部、２１ｃ…開口、２１ｓ…側面、３０…画素アレイ、３１…画素、３２…ＴＦＴ、３３…フォトダイオード、３４…走査線、３５…データ線、４１…電荷検出部、４１ｃ，４２ｄ…端子、４１ｄ，ｄ…基板、４２…走査線駆動部、５０…シンチレータ、５１…接着層、１０１…放射線検出モジュール
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図11】