(57)【要約】【課題】      さらに微細な画素にも対応でき、かつ結合が確実な、放射線を電荷に変換する半導体、特にＣｄＴｅを主成分とする結晶板と電荷信号を読み取る集積回路を接続する手段を提供する。【解決手段】  上記課題は、ＣｄＴｅを主成分とする結晶板と電荷信号を読み取る集積回路とが、前記結晶板と前記集積回路の少なくとも一方に略垂直に植設されたカーボンナノチューブによって結合されている放射線検出器によって解決される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣｄＴｅを主成分とする結晶板と電荷信号を読み取る集積回路とが、前記結晶板と前記集積回路の少なくとも一方に略垂直に植設されたカーボンナノチューブによって結合されている放射線検出器。
【請求項２】
ＣｄＴｅを主成分とする結晶板と電荷信号を読み取る集積回路とが、前記結晶板と前記集積回路の少なくとも一方に略垂直に植設されたカーボンナノチューブと導電性樹脂によって結合されている放射線検出器。
【請求項３】
前記結晶板の電極として、散乱防止フィルタ機能を有する金属を使用したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記集積回路がＣＭＯＳであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線画像検出器などとして使用される放射線検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線画像検出器は、Ｘ線を電荷に変換する半導体とこの電荷信号を読み取る半導体が電気的に接続されてなっており、この接続手段は、旧くは配線によっており、最近では鉛バンプ結合が用いられている。
【０００３】
ＣｄＴｅ（Cadmium Telluride、テルル化カドミウム）系の化合物半導体は放射線の吸収効率が高く、室温での高抵抗化が可能である。このため、その光電効果を利用することによって、シンチレータ検出器のように放射線を光に変換する必要がなく、しかも室温で動作する高感度の検出器ができる。
【０００４】
そこで、ＣｄＴｅ結晶をフォトリソグラフィー等で画素に分割し、バンプでＣＭＯＳに結合させた、図４に示すようなＸ線画像検出器が開発されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「ＣｄＴｅ系放射線検出器の開発動向」、放射線、２００４年、第３０巻、第１号、ｐ１−１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のバンプ結合では、ピッチが１００μｍのオーダーで最も微細にしても数１０μｍ程度が限度である。しかし、今後ハイブリッドタイプの検出器ではさらに微細にすることが要求される。現状技術での５０μｍでのエラー率０．２％でそのため、検出器製作の歩留まりが悪く、その原因はバンプ結合の不具合である。そのために、検出器の単価が高くなっている。
【０００７】
本発明の目的は、さらに微細な画素にも対応でき、かつ結合が確実な、放射線を電荷に変換する半導体、特にＣｄＴｅを主成分とする結晶板と電荷信号を読み取る半導体を接続する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決した接続手段を提供するものであり、ＣｄＴｅを主成分とする結晶板と電荷信号を読み取る半導体が略垂直に植設されたカーボンナノチューブによって結合されている放射線検出器によってこの目的を達成したものである。
【０００９】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、抵抗が低く、しかも画素の１素子に対して複数のＣＮＴでの接続になるため接触不良になりにくい。そして、ＣＮＴ自体が直径１〜数１０ｎｍ程度と極めて微細であるため微細な素子にも対応できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、放射線検出器における、放射線を電荷に変換するプレートとこの電荷信号を読み取る半導体を確実にかつ容易に電気的に接合できる。そして、微細な画素にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の放射線検出器の構造の例を模式的に示す図である。
【図２】ＣＮＴを略垂直に植設する方法の一例を示す図である。
【図３】本発明において、カーボンナノチューブと導電性樹脂を用いてＣｄＴｅ結晶板と集積回路を結合する方法の一例を説明する図である。
【図４】従来のバンプ接合を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の放射線検出器の構造の例を模式的に図１に示す。図１Ａの放射線検出器は、導電性ペーストを塗布してＣＮＴを垂直に接着したＣｄＴｅ結晶板と電荷信号を読み取る集積回路の一例である。ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit)を結合させたものであり、図１Ｂの放射線検出器は、図１Ａの放射線検出器において、さらにＡＳＩＣにもＣＮＴを適用して両面のＣＮＴをかみ合わせて結合した例である。
【００１３】
本発明では、放射線を電荷に変換する半導体としてＣｄＴｅを主成分とする結晶板（ＣｄＴｅ系結晶板）を用いる。この半導体プレートはＣｄＴｅの外、ＣｄＺｎＴｅ（Cadmium Zinc Telluride、カドミウム亜鉛テルライド）などがある。ＣｄＺｎＴｅはＣｄの一部をＺｎで置換した結晶であり、置換率はＣｄの５〜１５％程度である。このＣｄＴｅを主成分とする結晶はＴＨＭ法（Traveling Heater Method）、ＨＰＢ（High
Pressure Bridgman）法など公知の方法（非特許文献１）で製造することができ、また、市販されている。このＣｄＴｅ系結晶板は、通常は正方形、長方形、円形などであり、厚さは０．５〜２ｍｍ程度である。
【００１４】
ＣｄＴｅ系結晶板の片面には電極を設ける。電極にはＩｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌなどを用いることができる。また、この電極には、散乱線防止フィルタ機能を有する金属を用いることも好ましい。このような金属としては０．１ｍｍ鉛当量の電気抵抗が低くかつより重たい金属を用いることが好ましい。電極を設ける方法は隙間なく貼り付けられればよく、通常のメッキ、例えば無電解メッキやＰＶＤ、ＣＶＤなどの真空蒸着法などを利用できる。
【００１５】
そして、一方の面の電極をフォトリソグラフィーなどで１０〜１００μｍ程度、好ましくは２０〜５０μｍ程度のピッチで分割し、画素（通常正方形）を形成する。
【００１６】
ＣｄＴｅ系結晶板に放射線を照射することによって発生した電荷信号を読み取る集積回路（信号読取回路）には、例えばＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit  特定の用途向け複数機能集積回路）やＣＭＯＳ等を用いることができる。ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor、相補型金属酸化膜半導体）はＡＳＩＣの一部として使用されることもある。
【００１７】
本発明の放射線検出器においては、上記のＣｄＴｅ系結晶板と信号読取集積回路を略垂直に配置されたカーボンナノチューブで結合する。
【００１８】
カーボンナノチューブは、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）またはアーク放電法等によって生成され、炭素原子が六角形状に規則正しく並んだシート（以下、グラフェンシートと称す。）が、円筒形に丸まったものであり、特異な性質を有していることから新素材として注目されている。
【００１９】
なお、グラフェンシートの筒が一重のものを単層カーボンナノチューブと称し、その直径は１〜数ｎｍ、長さは１〜数μｍ程度である。一方、グラフェンシートの筒が同心状に幾重も重なっているものを多層カーボンナノチューブと称し、その直径は数ｎｍ〜数十ｎｍである。また、グラフェンシートが略円錐状に丸まったものをカーボンナノホーンと称し、単層または多層カーボンナノホーンがある。本発明においては、これらをカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と総称する。
【００２０】
結合方法としては、ＣｄＴｅ系結晶板又は信号読取集積回路の画素面に導電性ペーストを塗布し、この表面にＣＮＴを略垂直に接着させる。導電性ペーストとしては、ＩＴＯペースト、カーボンペーストなどをスクリーン印刷法などで塗布すればよい。通常、画素を形成した後、塗布を行うのが好ましいが、塗布を行った後に画素形成しても構わない。さらに、電極にＩｎを用いた場合においては圧着して引き剥がす方法でＣＮＴを接着させることも可能である。また、ＣＶＤ法を用いて電極基板上に直接ＣＮＴを成長させて接着させることも可能である。ＣＮＴを略垂直にする方法としては、接着したＣＮＴにレーザー照射する方法（特開２０００−３６２４３号公報）なども利用できるが、密閉容器内で磁性を有する金属が残されたＣＮＴを磁石上の基板上に噴霧する方法（特開２００７−１６０４７０号公報）を好ましく利用できる。
【００２１】
この磁石を用いる方法は、図２に示すように、密閉容器５内に磁石４を置き、その上に、陰極基板２を電極３を上に向けて置く。この電極３には、予めＩＴＯペースト、カーボンペーストなどの導電性ペースト７がスクリーン印刷法などで塗布してある。ＣＮＴ１はＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏなどの磁性を有する金属材料１ｂを触媒としてＣＶＤ法などで作製し、その結果、この金属材料１ｂがカーボンナノチューブ１ａの１端に残されている。このカーボンナノチューブ１を噴霧口６から噴霧すると、磁石４の磁性により、陰極基板２上に略垂直に配置される。次いで、導電性ペースト７を乾燥固化し、あるいは焼成して、ＣＮＴ１を導電性ペースト上に固着させる。その後、磁石４を除去し、固着しなかったＣＮＴをブローなどで除去する。
【００２２】
本発明では、この陰極基板２に代えて、ＣｄＴｅ系結晶板あるいは信号読取集積回路を導電性ペーストを塗布した画素面を上にして設置し、ＣＮＴを同様にして固着させる。
【００２３】
ＣＮＴを略垂直に固着させたＣｄＴｅ系結晶板あるいは信号読取回路には、信号読取集積回路あるいはＣｄＴｅ系結晶板を導電性ペーストを塗布した画素面を向い合わせて圧着させて、加熱・焼成することにより放射線検出器が完成する。
【００２４】
上記ＣＮＴに加えて導電性樹脂を用いることも好ましい。導電性樹脂の例としては、たとえば公開特許「特開２００７−１７３８６１」に開示されている感光樹脂の熱溶融型を使用する。
【００２５】
ＣＮＴと導電性樹脂を用いてＣｄＴｅ系結晶板と信号読取集積回路の結合方法の例を図３に示す。同図に示すように、ＣｄＴｅ系結晶板の片面にＩｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ等の電極をＣＶＤなどで形成し、フォトリソグラフィーで３０μｍピッチで分割して正方形の画素を形成した。
【００２６】
次いで、ＣＶＤ法で電極よりＣＮＴを成長させ図３の（２）の状態にした。
【００２７】
一方、信号読取集積回路としてＡＳＩＣを用い、その片面に導電性樹脂を塗布または転写し、フォトリソグラフィーで３０μｍピッチで分割して図３の（３）の状態にした。
【００２８】
図３の（４）に示すように両者を合わせ、ＣｄＴｅ側より入熱した。入熱方法としては、まず、ＣｄＴｅを加熱し、（５）に示すように両者を押し付ける。導電性樹脂区画（ピッチ）と電極の区画（ピッチ）は正確に同じ寸法で製作するが、位置ずれ防止のためマークをチップ上に配置して行うことが有効である。ＣＮＴは熱伝導性が極めて良好なため、ＣＮＴと接触した部位の導電性樹脂が溶けてＣＮＴが導電性樹脂内に進入し、回路側電極との十分な電気的接触が確保される。  その結果、図３の（６）の状態になり冷却後ＣＮＴが固定され完了する。さらに安定させるためアンダーフィルを充填することも有効である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の放射線検出器は、画素間の結合が確実で、感度の高く、画像の鮮明なＸ線画像検出器などとして利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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