JPS6127675A - 半導体光検出器 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （発明分野） 本発明は、基板上に光電変換素子を配設してなる半導体
光検出器に関し、特に詳しくは放射線画像情報が蓄積記
録された蓄積性螢光体シートへの励起光照射により該シ
ートから放射される輝尽発光光を検出し、光電変換を行
なう半導体光検出器に関するものである。

（発明の技術的背景および従来技術） 蓄積性螢光体シートに人体等の放射線画像情報を一旦蓄
ｖ４記録し、その後シートを励起光で走査し、この走査
によりシートから放射される輝尽発光光を光検出器で読
み取って画像信号を得、この画像信号を用いて前記放射
線画像を再生する方法及び装置が、米国特許第３．８５
９．５２７号によって知られている。

この装置では、蓄積性螢光体シートに対して４５°の角
度にセットされたハーフミラ−の後方より、このハーフ
ミラ−を通して励起光を前記シートに照射し、この照射
によって生ずる輝尽発光光をハーフミラ−により横方向
に反射させてイメージインテンシファイヤ管又は光電子
増倍管で受光するか、又は蓄積性螢光体シートの裏面か
らアパーチャーを介して励起光を照射し、前記シートの
表面から放射される輝尽発光光をプリズムで横方向に反
射させイメージインテンシファイヤー管で受光する方法
で放射線画像情報を読み取るようにしている。ところが
上記のハーフミラ−やプリズムは構造上いずれも蓄積性
螢光体シートに近接した位置に設けることができないの
で、無指向性で、しかもそれ自体微弱な光である譚尽発
光光を効率よく集光することができない。

このような問題を解決するために、本出願人は前記輝尽
発光光の集光体として蓄積性螢光体シートに近接配置可
能な、固体光電変換素子を連設してなるラインセンサを
提案した。（特願昭５８−２１９３１３号、特願昭５８
−２１９３１４号）このラインセンサは、Ｍｖ：４性螢
光体シートの励起光が照射された部分に対向するように
該シートに近接して設置プることができるため、上述し
た輝尽発光光の集光効率がよく、ざらに高速読取が可能
で読取った画像信号のＳ／Ｎ比も高く、蓄積性螢　　　
′光体シートを利用する放射線画像情報読取装置に使用
される光検出器として優れた性能を有する。

ところで、蓄積性螢光体シートに対向するように、しか
も近接して配される上述したラインセンサにおいては、
励起光を蓄積性螢光体シートとラインセンサとの間隙か
ら入射ざぜて、このシートに照射しなければならない。

このような方式は設計が困難で、実用上難点がある。

したがって、蓄積性螢光体シートから該シートに関して
励起光入射側に放射される輝尽発光光を受光する方式の
ものでは、ラインセンサを構成する各層を励起光を透過
するように形成し、このラインセンサの背面に光源を配
設して、この光源からの励起光をこのラインセンサを透
過させて蓄積性螢光体シート上へ照射する方法が考えら
れる。

しかしながら、このようなラインセンサは電極および固
体光電変換素子を積層するための基板として励起光を透
過するものを使用しなければならないために高価となり
、また製造技術が複雑化する等の問題があった。

さらに、上記ラインセンサはそれを通過した励起光が蓄
積性螢光体シート上で各画素に対応する程度の細いビー
ムとなるように基板と固体光電変換素子との間にスリッ
ト又は小孔を連設した遮光層を別に形成しなければなら
ず、製造工程が複雑になるという問題もあった。

（発明の目的） 本発明は、上記問題を解決するためになされたものであ
り、簡単に、かつ低コストで製造可能な上記用途に適し
た半導体光検出器を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成） 本発明の半導体光検出器は、放射線画像情報が蓄積記録
された蓄積性螢光体シートからの輝尽発光光を受光して
光電変換を行なう、励起光を透過する固体光電変換素子
が遮光性基板上に積層され、この基板の前記固体光電変
換素子に対応づる位置に貫通孔が形成されたことを特徴
とするものである。なお、この孔の径は螢光体シート上
に形成されるべき励起光のビーム径に対応する大きさと
される。

なお、画像情報読取を効率よく行なうためには、この遮
光性基板上に各画素に対応する多数の固体光電変換素子
を配設することが望ましく、この場　□合にはこの固体
光電変換素子名々に対応して上述した孔が設けられる。

（発明の効果） 本発明の半導体光検出器によれば、励起光に対して透明
な固体光電変換素子を積層する基板に貫通孔が形成され
ており、励起光がこの基板を通過することができるよう
になっているから、この固体光電変換素子の部分が螢光
体シートに対向するような状態となるように光検出器を
配した場合に、この塞板の背面方向からの励起光をこの
光検出器を透過させてシート上に照射することができる
。

したがって固体光電変換素子を積層する基板として励起
光を透過するものを使用する必要がないので、製造コス
トの低廉化および製造技術の容易化を図ることができる
。

さらに、この孔の径の大きさを調節することにより励起
光のビーム径を所望の大ぎさに絞ることができるから、
スリットや小孔を設けた遮光層を基板と固体光電変換素
子との間に形成する必要がなく、製造工程を単純化する
ことができる。

（実施態様） 以下、本発明の実７Ａｉ態様について図面を用いて詳細
に説明する。

第２図は、蓄積性螢光体シート１に関して同じ側に光源
２と本発明の実施態様に係るラインセンサ３を配置した
放射線画像読取装置の１例を示す概略斜視図である。ま
た、第１図は、このラインセンサ３と螢光体シート１の
一部を拡大して示す概略断面図である。第２図に示すよ
うに、放射線画像情報が蓄積記録されたシート１の上に
、シート１の巾方向に延びたラインセンサ３が配され、
このラインセンサ３の上にはちょうどラインセンサ３と
対向する位置に線光源２が配されている。

ラインセンサ３はシート１の中方向に多数連続して並べ
られた固体光電変換素子を有している。

線光源２は、ラインセンサ３を介してシート１に線状の
励起光５の照射を行なう。シート１の励起光５が線状に
照ｔＡされた部分からは輝尽発光光６が放射され、この
輝尽発光光６はラインセンサ３の各固体光電変換素子に
同時に受光される。輝尽発光光６を受光した各素子はフ
ォトキャリアを発生し、これによって得られる信号を一
時的に蓄積する。蓄積された信号は順次読み出され、こ
れによって１本の線状照射部の読取りが終了する。

次いで、シート１は光源２とラインセンサ３に対して相
対的に矢印爪方向に一走査線分だけ移動され、上記読取
りのステップが繰り返される。これをシート１全面に対
して繰返すことによりシート１全面に蓄積記録された放
射線画像情報が読み出される。

ここでラインセンサ３は薄層光導電体を使用し、遮光性
基板７上に透光性絶縁層８Ａ、８Ｂを介して透明電極層
９、光導電層１０、透明電極層１１をこの順に積層する
ことにより形成されている。

これら透明電極層９．１１のうちいずれか一方又は両方
が画素毎に分割されることにより、この積層体は画素に
対応した多数の固体光電変換素子の連なりを形成するこ
とになる。第１図に、は透明電極層１１を画素毎に分割
した様子が示されている。

また、遮光性基板７の透光性絶縁層８Ａと接する部分に
Ｐ＋の拡散層１２が形成されており、さらに、この拡散
層１２と接する位置にＡＱ、パターン１３が形成されて
いる。また各固体光電変換素子ごとに遮光性基板を厚み
方向に貫く断面略円型の貫通孔１４が形成されている。

この貫通孔１４の径はシート１上に黒用する励起光のビ
ーム径を決定するものであるから、逆に所望のビーム径
から孔１４の径を定めるようにすればよい。なお、光半
導体層１０としては、そのエネルギギャップＥＱが励起
光のエネルギｈ　Ｃ／　Ｘ　１　　（＝　ｈ　Ｖ　ｓ　
）よりも大きく、輝尽発光光のエネルギｈ　Ｃ／　Ｘ　
２（＝ｈｖ２）よりも小ざいものが用いられる。例えば
蓄積性螢光体として米国特許第４；　２３９゜９６８号
等に記載され７Ｃ希土類元素で付活したアルカリ土類全
屈フルオロハライド類を用いた場合にはＺｎＳ、Ｚｎ５
ｅ、ＣｄＳ、丁１０□、ＺｎＯ等が使用される。

また、前述したフォトキャリアの信号を読み出すために
使用されるシフトレジスタおよびこのシフトレジスタに
よって順次開閉されるスイッチ部は、ＭＯＳで形成して
もよいしＣＯＤで形成してもよい。

本実施態様においては、このような貫通孔１４が各固体
光電変換素子ごとに形成されているから、基板７を透明
に形成する必要がなく、またシート１上に形成されるビ
ームを所望のビーム径とするために基板７と透明電極９
との間に小孔あるいはスリットを有する遮光層を設ける
必要がない。

次に、ＰチャンネルＭＯＳスイッチ上に光１ｆｆｉ体を
積層して形成する光検出器のプロセスを第３図を用いて
説明する。

まずｎ型シリコン基板７ａ（ａ図）上にウェハ高温酸化
膜（Ｓｉ０２）８ａを形成する（ｂ図）この高温酸化層
８ａは第１図の透光性絶縁層８Ａに相当する。この後Ｐ
＋拡散層１２ａを形成し、Ｐパターニングを行なう（Ｃ
図）。次にゲート酸化およびコンタクトホールのパター
ニングを行なう（ｄ図）。さらにゲート酸化を行なう（
ｅ図）。

ざらに、コンタクトホールバターニングを行なう（ｆ図
）。次に、／’ｌ配線パターニングを行ない（９図）／
ｌ、パターン１３ａを形成する。次に、ＰＳＧデポＪ３
よびコンタク１〜ホールのパターニングを行なう（１図
）これにより形成された絶縁層８ｂは第１図の透光性絶
縁層８Ｂに相当する。ざらに、透明電極１４のデポおよ
び透明電極１４のパターニングを行なう（１図）この電
極９ａは第１図の透明型Ｖｉ１９に相当する。次に、光
導電体１０ａ（第１図の光半導体層１０に相当）のデポ
および透明電極１１ａ（第１図の透明電極１１に相当）
のデポを行ない、最後に、励起光用入射孔１４ａ（第１
図貫通孔１４に相当）をエツチングによって形成する（
３図〉。このように本実１ｓＭ様によれば同一プロセス
内で励起光用入射孔１４ａを形成することができ、半導
体光検出器を時間的な面でもまた費用的な面でも合理的
に製造することができる。

なお、上述した実施態様にｄ３いては、励起光用入射孔
１４ａとして断面略円型のものが形成されているが、そ
の形状はこれに限られるものではなく、例えば断面略角
型のものが形成されてもよい。

また、上述した実施態様においては、半導体光検出器は
固体光電変換素子を多数連続して並べたラインセンサと
されているが、本発明の半導体光検出器はこれに限られ
るものではなく、固体光電変換素子を１つ有り−る点状
センサとしてもよいし、固体光電変換素子を二次元的ア
レイ状に並べた面状センサとしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体光検出器の構造の一部を蓄
積性螢光体シー１〜とともに示す概略断面図、第２図は
、本発明に係る半導体光検出器を放射線画像読取装置に
使用した場合の様子を示す斜視図、第３図は、本発明に
係る半導体光検出器の製造方法の１例を順を追って示す
概略図である。 １・・・蓄積性螢光体シー１−　　２・・・線光源３・
・・ラインセンサ　　　　　５・・・励起光６・・・輝
尽発光光 ７．７ａ・・・遮光性基板 ８Ａ、８Ｂ、８ａ、８　ｂ−・・透光性絶縁層９．９ａ
、１１．１１ａ・・・透明電極層１０．１０ａ・・・光
導電層 １４．１４ａ・・・貝通孔 第３ ↓ （ｆ）「二ｉ司

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線画像情報を蓄積記録した蓄積性螢光体シー
   トへの励起光照射によりこのシートから放射発光される
   輝尽発光光を受光して光電変換を行なう、前記励起光を
   透過する固体光電変換素子が基板上に設けられた半導体
   光検出器において、前記基板が遮光性基板であり、この
   遮光性基板の前記固体光電変換素子に対応する位置に貫
   通孔が穿設されたことを特徴とする半導体光検出器。
2. （２）前記固体光電変換素子が前記遮光性基板上に複数
   個形成され、前記貫通孔が各素子毎に設けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体光検
   出器。