(57)【要約】【課題】II-VI族半導体放射線検出器及びその製造方法に関し、エッジ効果（又は端面効果）の低減や抑制を図れる放射線検出器及びその製造方法を提案する。【解決手段】｛００１｝面の主表面を有し、閃亜鉛鉱構造をもつII-VI族半導体ウェハをフルカット又はハーフカットして得られる放射線検出器であり、このフルカット又はハーフカットの切断面が、ウェハのすべり方位に対して角度θ（０°を除く）をもつ放射線検出器が提案される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
｛００１｝面の主表面を有し、閃亜鉛鉱構造をもつII-VI族半導体ウェハをフルカット又はハーフカットして得られる放射線検出器であって、
前記フルカット又はハーフカットの切断面が、前記ウェハのすべり方位に対して角度θ（０°を除く）をもつことを特徴とする
放射線検出器。
【請求項２】
前記II-VI族半導体ウェハはＣｄＴｅ系化合物半導体ウェハであることを特徴とする
請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記角度θは３０°以上６０°以下であることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記角度θは４５°であることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線検出器を備えたＸ線撮像装置。
【請求項６】
｛００１｝面の主表面を有し、閃亜鉛鉱構造をもつII-VI族半導体ウェハのダイシング方法であって、
当該ウェハをすべり方位に対して角度θ（０°を除く）の方位にフルカット又はハーフカットすることを特徴とする
ダイシング方法。
【請求項７】
前記II-VI族半導体ウェハはＣｄＴｅ系化合物半導体ウェハであることを特徴とする
請求項６に記載のダイシング方法。
【請求項８】
前記角度θは３０°以上６０°以下であることを特徴とする
請求項６又は請求項７に記載のダイシング方法。
【請求項９】
前記角度θは４５°であることを特徴とする
請求項６又は請求項７に記載のダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、半導体を使用した放射線検出器及びその製造方法、さらにその放射線検出器を用いたＸ線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣｄＴｅやＣｄｘＺｎ１−ｘＴｅ（０≦ｘ≦１）などのII-VI族半導体をベースにした放射線検出器は、核物理学、Ｘ線及びガンマ線天文学、医療応用を含む各種の分野で使用されている。その重要な仕様の一つに、全検出領域にわたる均一な信号応答がある。しかしながら、ウェハのダイシングにより得られる放射線検出器は、検出器のエッジへ近づくにつれて信号応答の感度が徐々に低下又は上昇し、検出器のエッジ近くで性能の低下を示す。これは「エッジ効果又は端面効果（edge effect）」として知られ、例えば特許文献１や非特許文献１，２でも報告されている。
【０００３】
エッジ効果（又は端面効果）は、不適切なダイシングや表面安定化などにより引き起こされる欠陥を原因とした、エッジ近くでの内部電界の歪み又は異常に高い表面リーク電流に起因し得る。これが、低電荷収集効率、あるいはエネルギースペクトルの光電ピークにおける低エネルギーテール構造（energy tail structure）といった、エッジ近くでの検出性能低下を招く。
【０００４】
エッジ効果（又は端面効果）を解決するために現在使用されている方法の一つに、ガードリングがある。ガードリングは、通例、検出器の主表面周縁域に形成され、電気的に接地か、フローティング又はバイアスされる。このガードリングにより、検出器エッジ近くの内部電界の歪みが低減され、ガードリングが電流を収集することによって側面のリーク電流が抑制される。したがって、エッジ近くの検出器性能向上を図ることができる。現在までに、検出器の主表面又は側面にガードリングを形成する各種のガードリング構造が、放射線検出器に使用されている（特許文献１，２，３、非特許文献３）。
【０００５】
しかし、ガードリングを用いていてもエッジ効果（又は端面効果）が十分に抑制されない場合がある。これは、不適切なダイシング又は不十分な表面安定化によって起こる検出器側面の予期せぬ欠陥に原因が考えられる。したがって、ガードリングの使用に加えて、検出器側面における欠陥の低減あるいは抑制が重要になる。この欠陥を除くために、側面研磨やエッチングが個々の検出器に適用されることもあるが、当工程は制御が難しく、半導体ウェハ工程での大量生産には不向きである。
【０００６】
不適切なダイシングは、大きなカーフ幅や、ひび入りのあるいは荒い側面を惹起するチッピングなど、検出器側面に機械的欠陥を発生させ、検出器性能の低下や歩留りの減少といった結果を招く。この機械的欠陥を抑制することの可能なＧａＡｓウェハのダイシング方法が、特許文献４に開示されている。当該特許文献４は、ＧａＡｓウェハを結晶方位＜１１０＞と＜００１＞でダイシングしたときの、半導体検出器側面の機械的切断品質の比較と明らかな違いについて記載している。ＧａＡｓウェハを結晶方位＜１１０＞でダイシングした場合、大きなカーフ幅及びチッピングが生じ、検出器側面のひびや荒れを生じる。これに対し、ＧａＡｓウェハを結晶方位＜００１＞でダイシングした場合は、カーフ幅が狭くなり、チッピングが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公開ＵＳ２０１１／０２７２５８９Ａ１
【特許文献２】米国特許ＵＳ６，０３４，３７３
【特許文献３】米国特許ＵＳ６，９２８，１４４
【特許文献４】米国特許ＵＳ５，１８２，２３３
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】A. Shor et al., EDGE EFFECTS IN PIXELATED CdZnTe GAMMA DETECTORS, IEEE TNS Vol. 51, No. 5, 2004
【非特許文献２】M. Bosma et al., THE INFLUENCE OF EDGE EFFECTS ON THE DETECTION PROPERTIES OF CdTe, IEEE conference record 2011
【非特許文献３】Nakazawa et al., IMPROVEMENT OF THE CdTe DIODE DETECTORS USING A GUARD RING ELECTRODES, IEEE 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＣｄＴｅなどのII-VI族半導体ウェハの場合、上記のように結晶方位＜１１０＞でダイシングした検出器の側面と結晶方位＜００１＞でダイシングした検出器の側面とで、機械的切断品質に明らかな違いは見られない。そこで、上述のような機械的欠陥の低減と共に、検出器のエッジ近くで生じ検出器内部へ進行する（広がる）内部進行欠陥の低減も考慮に入れたダイシング方法が必要である。本発明では、例えばＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅをベースとしたII-VI族半導体放射線検出器、及びその製造方法に関し、一例としてＣｄＴｅ結晶のすべり系と欠陥の進行との相関を考察し、エッジ効果（又は端面効果）の低減や抑制を図った放射線検出器、及びそのダイシング方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
当課題に対し提案する本発明の一態様は、｛００１｝面の主表面を有し、閃亜鉛鉱構造をもつII-VI族半導体ウェハをフルカット又はハーフカットして得られる放射線検出器であり、前記フルカット又はハーフカットの切断面が、前記ウェハのすべり方位に対して角度θ（０°を除く）をもつことを特徴とする放射線検出器、及び、この放射線検出器を用いたＸ線撮像装置である。
【００１１】
尚、ここで｛００１｝面の主表面を有するウェハとは、｛００１｝面のウェハだけでなく、｛００１｝面に対して±１０°以内のオフのあるウェハも含むものとする。以下、同様である。
【００１２】
II-VI族半導体ウェハとしては、ＣｄＴｅ系化合物半導体ウェハがより適している。さらに、角度θは３０°以上６０°以下の範囲が好ましく、特に４５°が好ましい。
【００１３】
本発明の別の態様は、｛００１｝面の主表面を有し、閃亜鉛鉱構造をもつII-VI族半導体ウェハのダイシング方法であって、当該ウェハをすべり方位に対して角度θ（０°を除く）の方位にフルカット又はハーフカットすることを特徴とするダイシング方法である。
【００１４】
この際も、II-VI族半導体ウェハはＣｄＴｅ系化合物半導体ウェハとするのがより適しており、また、角度θは３０°以上６０°以下の範囲が好ましく、特に４５°が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】現在使用されているダイシング方法を説明する図。
【図２】図１の方法で得られる検出器を示した図。
【図３】現在使用されているダイシング方法の別の例を説明する図。
【図４】図３の方法で得られる検出器を示した図。
【図５】本発明に係るダイシング方法の第１実施形態を説明する図。
【図６】第１実施形態のダイシング方法に係る検出器を示した図。
【図７】本発明に係るダイシング方法の第２実施形態を示した図。
【図８】本発明に係るダイシング方法の第３実施形態を示した図。
【図９】第３実施形態のダイシング方法に係る検出器を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１実施形態では、エッジ効果（又は端面効果）を低減又は抑制した放射線検出器を得るために、II-VI族半導体ウェハとして例えば面方位｛００１｝のＣｄＴｅウェハを、［０１０］及び［−１００］のいずれか又は両方のダイシング方位にダイシングするダイシング方法を提案する。現在使用されている技術のダイシング方法と比較しながら、以下に詳しく説明する。
【００１７】
本明細書、図面及び特許請求の範囲において、結晶面及び結晶方位はミラー指数で表す。面に関しては“（）”で表記し且つ等しい面の群に関して“｛｝”で表記する。方位に関しては“［］”で表記し且つ等しい方位の群に関して“＜＞”で表記する。また、通常はアッパーラインを付けて示される方位中の負の数字は、“−”（マイナス）を付けて表記する。
【００１８】
図１は、ＣｄＴｅウェハのダイシング方法に関し、現在使用されている技術の例を示す。このウェハは｛１１１｝面の主表面を有し、そして、製造工程において該ウェハの劈開面を認識すべく、劈開面に沿ってウェハを劈開することにより形成される｛１１０｝面のオリフラ（オリエンテーションフラット）を有する。通常、ＣｄＴｅなどの閃亜鉛鉱構造をもつ単結晶は、｛１１０｝劈開面に沿って簡単に割れる傾向があり、｛１１０｝劈開面のうちの１つと平行にして、多数の放射線検出器パターン及びダイシング線パターン（図中、ＤＬ１及びＤＬ２）が主表面に形成される。
【００１９】
ウェハは、［１１−２］方位のダイシング線ＤＬ１と、該ダイシング線ＤＬ１に直交する［−１１０］方位のダイシング線ＤＬ２と、に沿ってダイシングされる（図中、実線矢印）。ダイシング工程において、例えば応力、ダメージ、すべり、転位といった欠陥が検出器のエッジ近くに生じ、さらに、エッジから検出器（チップ）内部へ進行し得る。特に、当該欠陥は、互いに６０°で交差する方位±［−１０１］、±［−１１０］、±［０１−１］など、＜１１０＞方位における｛１１１｝すべり面に沿って進行する傾向がある（図中、点線矢印）。
【００２０】
図２に、このような｛１１１｝ＣｄＴｅウェハに対するダイシング方法で得られる検出器の透視図概略を示す。当該検出器は、（１−１１）、（１１−１）、（−１１１）のように、３つの｛１１１｝すべり面を有する（図中、ハッチングして示す）。これらの面は、方位±［−１０１］、±［−１１０］、±［０１−１］といった＜１１０＞すべり方位へすべることが可能である。ウェハが［１１−２］方位のダイシング線ＤＬ１に沿ってダイシングされる場合、この［１１−２］ダイシング方位と［０１−１］及び［−１０１］すべり方位とのなす角は３０°となり且つ［−１１０］すべり方位とのなす角は９０°となる。したがって、ダイシングにより生じる欠陥も３０°及び９０°の方位で検出器中に進行し得る。一方、ウェハが［−１１０］方位のダイシング線ＤＬ２に沿ってダイシングされる場合、この［−１１０］ダイシング方位と［−１１０］すべり方位とのなす角は０°となり且つ［−１０１］及び［０１−１］すべり方位とのなす角は６０°となる。したがって、欠陥も０°及び６０°の方位で検出器中に進行し得る。
【００２１】
このウェハで、ダイシング方位に対して近接する＜１１０＞すべり方位へ欠陥が進行する傾向にあることを想定する。この場合、欠陥はダイシング方位とすべり方位とのなす角が０°において検出器中へ容易に進行し得るが、ダイシング方位とすべり方位とのなす角が９０°においては、検出器中への進行は比較的抑制される。したがって、［１１−２］ダイシング方位よりも［−１１０］ダイシング方位において欠陥は検出器中へ容易に進行するので、当該検出器においては、[１１−２］ダイシング方位よりも［−１１０］ダイシング方位に沿って上述のエッジ効果（又は端面効果）が現れる。
【００２２】
図３は、ＣｄＴｅウェハのダイシング方法に関し、現在使用されている上記とは別の技術の例を示す。このウェハは、｛００１｝面の主表面を有し、そして｛１１０｝面のオリフラを有する。多数の放射線検出器パターン及びダイシング線パターンが、｛１１０｝劈開面のうちの１つと平行にして、主表面に形成されている。当該ウェハは、［１１０］方位のダイシング線ＤＬ１と、該ダイシング線ＤＬ１に直交する［−１１０］方位のダイシング線ＤＬ２と、に沿ってダイシングされる。互いに９０°で交差する方位±［１１０］、±［−１１０］など、｛１１１｝面のすべり方位が点線矢印にて示されている。
【００２３】
図４に、このような｛００１｝ＣｄＴｅウェハに対するダイシング方法で得られる検出器の透視図概略を示す。当該検出器は、（−１１１）、（１−１１）、（−１−１１）、（１１１）のように、４つの｛１１１｝すべり面を有する。これらの面は、図３に示す±［１１０］及び±［−１１０］方位のような＜１１０＞方位へすべることが可能である。
【００２４】
ウェハが［１１０］方位のダイシング線ＤＬ１に沿ってダイシングされると、この［１１０］ダイシング方位と［１１０］すべり方位とのなす角は０°となり且つ［−１１０］すべり方位とのなす角は９０°となる。したがって、欠陥も０°と９０°で検出器中へ進行し得る。同様に、ウェハが［−１１０］方位のダイシング線ＤＬ２に沿ってダイシングされると、この［−１１０］ダイシング方位と［−１１０］すべり方位とのなす角は０°となり且つ［１１０］すべり方位とのなす角は９０°となる。したがって、欠陥も０°と９０°で検出器中へ進行し得る。
【００２５】
このウェハにおいて、ダイシング方位とすべり方位とのなす角が０°において欠陥が検出器中へ進行することを想定する。この場合、欠陥はすべてのダイシング方位に沿って簡単に進行する可能性があり、当該検出器においては、その４つすべてのエッジ近くでエッジ効果（又は端面効果）が現れる。
【００２６】
図５は、II-VI族半導体ウェハの一例としてＣｄＴｅウェハに対し実施する、本発明に係るダイシング方法の第１実施形態の図である。第１実施形態におけるウェハは、｛００１｝面の主表面を有すると共に｛１１０｝面のオリフラを有する。
【００２７】
図１〜図４に示した上述の２つの関連技術と違い、多数の放射線検出器パターン及びダイシング線パターンは、｛１１０｝劈開面に対して角度θ（≠０°＆９０°）をもって交差するダイシング方位をもって、主表面に形成される。角度θは好適には４５°であり、この場合、これらのパターンは｛１００｝面の１つと平行に整列する。当該ウェハは、［０１０］方位のダイシング線ＤＬ１と、該ダイシング線ＤＬ１と直交する［−１００］方位のダイシング線ＤＬ２と、に沿ってダイシングされる。互いに９０°で交差する±［１１０］、±［−１１０］など、｛１１１｝すべり面のすべり方位が点線矢印にて示されている。図５からも明らかなように、ダイシング方位は、いずれのすべり方位にも一致していない。
【００２８】
図６に、｛００１｝ＣｄＴｅウェハに対する第１実施形態のダイシング方法によって得られる検出器の透視図概略を示す。第１実施形態に係るウェハは、（−１１１）、（１−１１）、（−１−１１）、（１１１）のように、４つの｛１１１｝すべり面を有する。これらの面は、図５に示す±［１１０］、±［−１１０］などの＜１１０＞すべり方位へすべることが可能である。当該ウェハが［０１０］方位のダイシング線ＤＬ１に沿ってダイシングされると、この［０１０］ダイシング方位と［−１１０］及び［１１０］すべり方位とのなす角は４５°（θ＝４５°の場合）となる。同様に、当該ウェハが［−１１０］方位のダイシング線ＤＬ２に沿ってダイシングされると、この［−１１０］ダイシング方位と［−１１０］及び［１１０］すべり方位とのなす角は４５°（θ＝４５°の場合）となる。つまり、いずれのすべり方位にもダイシング方位は一致しない。
【００２９】
第１実施形態によれば、全ダイシング方位において欠陥の進行を抑制することが可能である。したがって、検出器の４つすべてのエッジ近くでエッジ効果（又は端面効果）を抑制することができる。これと同様の効果を得られれば、劈開面又はオリフラに対するダイシング方位の角度θ（０°及び９０°を除く）は、４５°以外の角度も可能である。
【００３０】
検出器エッジ近くのエッジ効果（又は端面効果）が十分に低減、抑制されるので、検出領域全域にわたる検出応答の均一性を向上させ、放射線検出器の歩留りを上げることができる、という利点が得られる。また、第１実施形態に示したダイシング方法は、既存の工程に組み入れることが容易にできる。
【００３１】
第１実施形態ではＣｄＴｅ結晶に関して説明しているが、II-VI族半導体において応用することができ、特に、ＣｄｘＺｎ１−ｘＴｅ（０≦ｘ≦１）、ＣｄｘＭｎ１−ｘＴｅ（０≦ｘ≦１）のような閃亜鉛鉱構造をもつＣｄＴｅ系化合物半導体において応用するのが好ましい。また、第１実施形態のダイシング方法は、ウェハに限らず、閃亜鉛鉱構造をもつダイシングの対象物であれば応用可能である。あるいは、検出器のタイプについても、プレーナ型やピクセル化検出器など、あらゆる電極構造をもつ検出器へ応用することができ、ガードリングの有無に関わらず放射線検出器へ適用することができる。ダイシング装置は、一般的なダイシングソーを用いるものでも、ワイヤソー、レーザーなどその他の切断具を用いるものでもあてはまる。なお、ダイシングは、上述のようにウェハを各チップへ切断する工程（フルカットダイシング）に限らず、後述のように表面に溝を形成する工程（ハーフカットダイシング）も含まれる。
【００３２】
これらの事項は、以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００３３】
図７は、第２実施形態のダイシング方法を示し、この第２実施形態では、ダイシング方位が、｛１１０｝劈開面の１つに対して３０°以上４５°以下の範囲のいずれかの角度θに設定される。図６に示して考察した事項に従えば、欠陥の内部進行を抑制する観点のみを考えると、角度θを３０°以上６０°以下の範囲にするのが適していると言える。最適には、第１実施形態で示したように、劈開面（又はオリフラ）に対して角度θ＝４５°とするのが良いと思われる。
【００３４】
図８は、第３実施形態のダイシング方法を示す。上記の第１及び第２実施形態は、ウェハを主表面から裏面まで完全に切断して多数のチップに分離するフルカットダイシングの例を示している。一方、第３実施形態は、ウェハの主表面（あるいは裏面）においてウェハ厚より浅い所定の深さまで切り込みを入れて溝を形成するハーフカットダイシングの例である。このダイシング方法により、図９の斜視図に示すように、ウェハの主表面に１以上の多数の溝が形成される。所定深さで形成した多数の溝によって、検出器の主表面が多数の小領域にセグメント化されることになる。
【００３５】
第３実施形態の場合も、｛１１０｝劈開面の１つ（オリフラ）に対する角度θは４５°に設定してある。すなわち、溝を形成するハーフカットのダイシング方位を表す溝線ＧＬ１，ＧＬ２は、図中に点線矢印で示すように［０１０］方位と［−１００］方位に決められる。これと同じく、フルカットのダイシング方位を表すダイシング線ＤＬ１が［０１０］方位に決められると共に、このダイシング線ＤＬ１と直交するフルカットのダイシング線ＤＬ２が［−１００］方位に決められる（実線矢印）。溝線ＧＬ１，ＧＬ２に沿うダイシングで多数の溝がウェハの主表面に形成され、ダイシング線ＤＬ１，ＤＬ２に沿うダイシングでウェハが切断される。なお、図８では、｛１１１｝面に関するすべり方位は図示を省略している。
【００３６】
以上、本発明に関し、いくつかの実施形態を示し説明した。しかし、当該実施形態以外にも様々な実施形態を想到し得るので、本発明は、特許請求の範囲に基づいて解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３７】
ＤＬ１，ＤＬ２  ダイシング線（フルカットのダイシング方位）
ＧＬ１，ＧＬ２  溝線（ハーフカットのダイシング方位）
【図１】
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【図２】
2014238327.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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