JP2009065200A - 放射線検出器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】放射線検出器40は、ホトダイオードアレイと、入射した放射線により発光するシンチレータパネル31とを備え、ホトダイオードアレイは、被検出光の入射面側に、複数のホトダイオード4がアレイ状に形成された半導体基板3を備え、半導体基板3は、入射面側とその裏面側とを貫通する貫通配線8がホトダイオードについて形成され、半導体基板3の入射面側に、少なくともホトダイオード4が形成された領域を被覆し、被検出光を透過する樹脂を用いて形成された、ホトダイオードの形成領域を保護するクッション層として機能する透明樹脂膜6を有し、透明樹脂膜6は、シンチレータパネル31が取り付けられる側の平坦な表面に、シンチレータパネル31が、シンチレータパネルから出射された光を透過する光学樹脂35を介して取り付けられている。
【選択図】図15
Description
また、シンチレータ取り付け時のダメージも回避することができる。
シンチレータパネルはホトダイオードアレイの表面側(入射面側)に取り付けられているが、ホトダイオードアレイは、その表面側に透明樹脂膜が設けられている。そのため、シンチレータパネルの裏面(光出射面)は透明樹脂膜に接触するが、直接ホトダイオードの形成領域に接することはない。また、シンチレータパネルの光出射面は、光透過特性が劣化しないように配慮した光学樹脂を介して取り付けられており、この光学樹脂により、シンチレータパネルから出射された光が効率よくホトダイオードアレイに入射するようになっている。
また、上記ホトダイオードアレイにおいて、半導体基板には、隣接するホトダイオードの間に、各ホトダイオードを分離する不純物領域(分離層)が設けられているとよい。これらのホトダイオードアレイは分離層により表面リークが抑えられるために、隣接するホトダイオード同士が電気的に確実に分離されている。
上記ホトダイオードアレイの製造方法において、上記第1工程は、半導体基板に複数の穴部を形成する工程と、その各穴部を含む半導体基板の少なくとも片側表面に導電性被膜を形成する工程と、半導体基板を研磨して導電性被膜を除去する工程を備えるようにすることができる。
これらのホトダイオードアレイの製造方法は、上記第1工程よりも後に、隣接する不純物を添加する領域の間に別の不純物を添加して第1導電型の不純物領域を設ける工程を更に備えるようにすることができる。この製造方法によれば、隣接する各ホトダイオードが確実に分離されたホトダイオードアレイが得られる。
図1は、本発明の実施形態に係るホトダイオードアレイ1を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明においては、光Lの入射面を表面とし、その反対側の面を裏面する。以下の各図においては、図示の都合上、寸法が適宜変更されている。
ホトダイオードアレイ1は、pn接合による複数のホトダイオード4が縦横に規則正しいアレイ状に2次元配列されて、その一つ一つのホトダイオード4がホトダイオードアレイ1の一画素としての機能を有し、全体で一つの光検出部を構成している。
ところで、上述したホトダイオードアレイ1は次のように構成されていてもよい。例えば、図11に示すように孔部15の側壁にもリンを拡散させ、n+型不純物領域7を貫通配線8の周囲に設けてもよい。こうすると、穴部14を形成した際のダメージ層からの不要なキャリアをトラップすることができ、暗電流を抑制することができる。この場合の添加するリンの濃度は、1×1015〜1020/cm3程度、n+型不純物領域7の厚さ(深さ)は、0.1〜5μm程度にするとよい。
まず、厚さ150〜500μm(好ましくは400μm)程度のn型シリコン基板3を準備する。続いて、図3に示すように、ICP−RIEにより、n型シリコン基板3の表面(以下この面が表面で、反対側の面が裏面となる)側に、直径10μm〜100μm(好ましくは50μm)程度の貫通していない穴部14を、n型シリコン基板3の厚さに応じた深さ(例えば100〜350μm程度)でホトダイオード4に対応して複数形成した上で、基板の表面および裏面に熱酸化を施し、シリコン酸化膜(SiO2)20を形成する。各穴部14には、後に貫通配線8が形成される。シリコン酸化膜(SiO2)20は後述の貫通配線8とn型シリコン基板3との電気的絶縁を実現するものとなる。
この場合、UBM11は、無電解メッキにより、Ni−Auを用いて形成するが、リフトオフ法により、Ti−Pt−AuやCr−Auを用いて形成してもよい。また、バンプ電極12は、半田ボール搭載法や印刷法で所定のUBM11に半田を形成し、リフロすることによって得られる。なお、バンプ電極12は、半田に限られるものではなく、金バンプ、ニッケルバンプ、銅バンプでもよく、導電性フィラー等の金属を含む導電性樹脂バンプでもよい。
4…ホトダイオード、6…透明樹脂膜、8…貫通配線
9…電極配線、31…シンチレータパネル
35…光学樹脂、40…放射線検出器
Claims (5)
- ホトダイオードアレイと、該ホトダイオードアレイの被検出光の入射面側に取り付けられ、入射した放射線により発光するシンチレータパネルとを備える放射線検出器であって、
前記ホトダイオードアレイは、前記被検出光の入射面側に、複数のホトダイオードがアレイ状に形成された半導体基板を備え、
前記半導体基板は、前記入射面側とその裏面側とを貫通する貫通配線が前記ホトダイオードについて形成され、
前記半導体基板の入射面側に、少なくとも前記ホトダイオードが形成された領域を被覆し、前記被検出光を透過する樹脂を用いて形成された、前記ホトダイオードの形成領域を保護するクッション層として機能する膜厚1〜50μmの透明樹脂膜を有し、
前記透明樹脂膜は、前記シンチレータパネルが取り付けられる側の表面が平坦に形成され、
当該平坦な表面に、前記シンチレータパネルが、前記シンチレータパネルから出射された光を透過する光学樹脂を介して取り付けられている放射線検出器。 - 前記透明樹脂膜は、前記シンチレータパネルが取り付けられる側の全体が平坦に形成されている請求項1記載の放射線検出器。
- 前記透明樹脂膜は、弾性率が10〜12000kg/cm3である請求項1又は2記載の放射線検出器。
- 前記半導体基板には、隣接する前記各ホトダイオードの間にその各ホトダイオードを分離する不純物領域が前記貫通配線の周囲に設けられている請求項1〜3のいずれか1項記載の放射線検出器。
- 前記半導体基板は、前記入射面の裏面側に不純物領域が更に設けられている請求項1〜4のいずれか1項記載の放射線検出器。
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