(57)【要約】  信号強度が高くＳ／Ｎ比の高い高解像度の放射線画像を得ることができる検出素子が提供される。検出素子は、貫通孔が設けられた基板と、貫通孔の内部に配置された絶縁層と、絶縁層より貫通孔の内側に配置された貫通電極と、貫通電極を露出する開口部が設けられ、一部が貫通電極に接する絶縁性の樹脂層と、貫通電極及び樹脂層の上方に配置され、開口部を通って貫通電極に接続された第１電極と、樹脂層の上方において、第１電極から離隔して配置された第２電極と、を有する。
2017061336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が設けられた基板と、
前記貫通孔の内部に配置された絶縁層と、
前記絶縁層より前記貫通孔の内側に配置された貫通電極と、
前記貫通電極を露出する開口部が設けられた絶縁性の樹脂層と、
前記貫通電極及び前記樹脂層の上方に配置され、前記開口部を通って前記貫通電極に接続された第１電極と、
前記樹脂層の上方において、前記第１電極から離隔して配置された第２電極と、
を有し、
前記樹脂層の一部は前記貫通電極に接する検出素子。
【請求項２】
前記基板に対して、前記第１電極が配置された第１面とは反対側の第２面側に配置された第３電極をさらに有し、
前記第２電極が延在する方向と前記第３電極が延在する方向とは互いに交差している、請求項１に記載の検出素子。
【請求項３】
前記第１電極は複数設けられ、
前記複数の前記第１電極は、前記第２電極が延在する方向及び前記第３電極が延在する方向に沿ってマトリクス状に配置されている、請求項２に記載の検出素子。
【請求項４】
前記第２電極は、前記第１電極を囲むように開口されている、請求項１に記載の検出素子。
【請求項５】
前記貫通電極と前記樹脂層とが接する領域において、前記開口部の第１開口径は前記貫通電極の径よりも小さい、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項６】
前記絶縁層は、厚さが０．１μｍ以上３５μｍ以下である、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項７】
前記絶縁層は、酸化シリコン層及び窒化シリコン層を含み、
前記窒化シリコン層は、前記酸化シリコン層より前記貫通孔の内側に配置されている、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項８】
前記絶縁層は、引っ張り応力を有する複数の層と圧縮応力を有する複数の層とが交互に積層されている、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項９】
前記第１電極の径は、前記開口部の上部における第２開口径よりも大きい、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項１０】
前記第１電極の径は、前記開口部の上部における第２開口径と略同一である、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項１１】
前記第１電極の径は、前記開口部の上部における第２開口径よりも小さい、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項１２】
前記開口部は、前記基板から離れるにしたがって径が大きくなるテーパ形状である、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項１３】
互いに対向する第１面及び第２面を有し、前記第１面から前記第２面まで貫通する貫通孔が設けられた基板と、
前記第１面、前記第２面、及び前記貫通孔の側壁に配置された絶縁層と、
前記絶縁層より前記貫通孔の内側に配置された貫通電極と、
前記第１面側に配置され、前記貫通電極を囲む第１開口部が設けられた第１絶縁性樹脂層と、
前記第１面側に配置され、前記第１開口部内に配置され、前記貫通電極に接続された第１電極と、
前記第１絶縁性樹脂層の上方に配置され、前記第１電極を囲む第２開口部が設けられた第２電極と、を備え、
前記第１電極の端部と前記第２開口部の端部とを最短距離で結ぶ線分において、前記第１電極の端部から前記第１開口部の端部までの長さは、前記線分の長さの１／３以上２／３以下である検出素子。
【請求項１４】
前記第１電極は、円形（半径Ｒ１）であり、
前記第２開口部は、前記第１電極の同心円（半径Ｒ２）であり、
前記第１開口部の端部は、前記第１電極の中心から（２Ｒ１＋Ｒ２）／３以上（Ｒ１＋２Ｒ２）／３以下の範囲に位置する、請求項１３に記載の検出素子。
【請求項１５】
前記第２面側に配置された第３電極をさらに有し、
前記第２電極が延在する方向は、前記第３電極が延在する方向と交差する、請求項１３に記載の検出素子。
【請求項１６】
前記第１電極は複数設けられ、
前記複数の前記第１電極は、前記第２電極が延在する方向及び前記第３電極が延在する方向に沿ってマトリクス状に配置されている、請求項１５に記載の検出素子。
【請求項１７】
前記絶縁層の厚さは、１μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１３に記載の検出素子。
【請求項１８】
前記絶縁層は、引っ張り応力を有する複数の層と圧縮応力を有する複数の層とが交互に積層される、請求項１３乃至請求項１６のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項１９】
前記第２面に配置され、前記貫通孔を閉塞する第２絶縁性樹脂層をさらに有する、請求項１３乃至請求項１７のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項２０】
前記第１面側において、前記基板は前記基板側から前記絶縁層、前記第１絶縁性樹脂層、前記第１電極の順で積層された領域を有し、
前記第２面側において、前記基板は前記基板側から前記絶縁層、第２絶縁性樹脂層、前記第３電極の順で積層された領域を有し、
前記第１面側の空間と前記第２面側の空間とは前記貫通孔を通って連続している、請求項１５又は請求項１６に記載の検出素子。
【請求項２１】
前記Ｒ１は、前記貫通孔の半径に等しい、請求項１８又は請求項１９に記載の検出素子。
【請求項２２】
前記貫通電極より前記貫通孔の内側は、樹脂で充填されている、請求項１８乃至請求項２０のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項２３】
前記貫通孔の両端部は、樹脂によって閉塞されている、請求項１８乃至請求項２０のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項２４】
前記第１開口部は、前記基板から離れるにしたがって径が大きくなるテーパ形状を有する、請求項１３乃至１６のいずれか一に記載の検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピクセル型電極によるガス電子増幅型放射線検出器の研究が進められている。従来の検出器による放射線検出では、検出領域の画像イメージングにおいて、大面積かつリアルタイムのイメージングが十分に実現できなかった。一方、ガス電子増幅型放射線検出器は、大面積かつリアルタイムの画像イメージングができるという特徴がある。【０００３】
ガス電子増幅型放射線検出器の構造に関しては、例えば、特許文献１〜特許文献４を参照することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１１０５７号公報
【特許文献２】特許第３３５４５５１号公報
【特許文献３】特許第４３９１３９１号公報
【特許文献４】特許第３５３５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の放射線検出器では、例えば特許文献１の図６に示すように、貫通孔を貫通電極で充填し、絶縁性の樹脂層によって上端が狭窄されることで、貫通孔内部の貫通電極に比べて小さい径のアノード電極が形成される。しかしながら、上記の構造では、最も電界が集中するアノード電極の上端が樹脂層と接しているため、十分な電界強度が確保できない、又は電界の乱れが発生してしまうなどの問題が生じてしまうことがあった。その結果、安定して高いガス増幅率を得ることが難しかった。つまり、信号強度が高くＳ／Ｎ比の高い高解像度の放射線画像を得ることができる放射線検出器を実現することが難しかった。【０００６】
そこで、本開示は、信号強度が高くＳ／Ｎ比の高い高解像度の放射線画像を得ることができる検出素子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】
【０００７】
本開示の一実施形態に係る検出素子は、貫通孔が設けられた基板と、貫通孔の内部に配置された絶縁層と、絶縁層より貫通孔の内側に配置された貫通電極と、貫通電極を露出する開口部が設けられた絶縁性の樹脂層と、貫通電極及び樹脂層の上方に配置され、開口部を通って貫通電極に接続された第１電極と、樹脂層の上方において、第１電極から離隔して配置された第２電極と、を有し、樹脂層の一部は貫通電極に接する。【０００８】
また、基板に対して、第１電極が配置された第１面とは反対側の第２面側に配置された第３電極をさらに有し、第２電極が延在する方向と第３電極が延在する方向とは互いに交差していてもよい。【０００９】
また、第１電極は複数設けられ、複数の第１電極は、第２電極が延在する方向及び第３電極が延在する方向に沿ってマトリクス状に配置されていてもよい。【００１０】
また、第２電極は、第１電極を囲むように開口されていてもよい。【００１１】
また、貫通電極と樹脂層とが接する領域において、開口部の第１開口径は貫通電極の径よりも小さくてもよい。【００１２】
また、絶縁層は、厚さが０．１μｍ以上３５μｍ以下であってもよい。【００１３】
また、絶縁層は、酸化シリコン層及び窒化シリコン層を含み、窒化シリコン層は、酸化シリコン層より貫通孔の内側に配置されていてもよい。【００１４】
また、絶縁層は、引っ張り応力を有する複数の層と圧縮応力を有する複数の層とが交互に積層されていてもよい。【００１５】
また、第１電極の径は、開口部の上部における第２開口径よりも大きくてもよい。【００１６】
また、第１電極の径は、開口部の上部における第２開口径と略同一であってもよい。【００１７】
また、第１電極の径は、開口部の上部における第２開口径よりも小さくてもよい。【００１８】
また、開口部は、基板から離れるにしたがって径が大きくなるテーパ形状であってもよい。【００１９】
本発明の一実施形態によると、互いに対向する第１面及び第２面を有し、前記第１面から前記第２面まで貫通する貫通孔が設けられた基板と、前記第１面、前記第２面、及び前記貫通孔の側壁に配置された絶縁層と、前記絶縁層より前記貫通孔の内側に配置された貫通電極と、第１面側に配置され、前記貫通電極を囲む第１開口部が設けられた第１絶縁性樹脂層と、前記第１面側に配置され、前記第１開口部内に配置され、前記貫通電極に接続された第１電極と、前記第１絶縁性樹脂層の上方に配置され、前記第１電極を囲む第２開口部が設けられた第２電極と、を備え、前記第１電極の端部と前記第２開口部の端部とを最短距離で結ぶ線分において、前記第１電極の端部から前記第１開口部の端部までの長さは、前記線分の長さの１／３以上２／３以下である。【００２０】
前記第１電極は、円形（半径Ｒ１）であり、前記第２開口部は、前記第１電極の同心円（半径Ｒ２）であり、前記第１開口部の端部は、前記第１電極の中心から（２Ｒ１＋Ｒ２）／３以上（Ｒ１＋２Ｒ２）／３以下の範囲に位置してもよい。【００２１】
第２面側に配置された第３電極をさらに有し、前記第２電極が延在する方向は、前記第３電極が延在する方向と交差してもよい。【００２２】
前記第１電極は複数設けられ、前記複数の前記第１電極は、前記第２電極が延在する方向及び前記第３電極が延在する方向に沿ってマトリクス状に配置されていてもよい。【００２３】
前記絶縁層の厚さは、１μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。【００２４】
前記絶縁層は、引っ張り応力を有する複数の層と圧縮応力を有する複数の層とが交互に積層されてもよい。【００２５】
第２面に配置され、前記貫通孔を閉塞する第２絶縁樹脂をさらに有してもよい。【００２６】
前記第１面側において、前記基板は前記基板側から、前記絶縁層、前記第１絶縁性樹脂層、前記第１電極の順で積層された領域を有し、前記第２面側において、前記基板は前記基板側から、前記絶縁層、前記第２絶縁性樹脂層、前記第３電極の順で積層された領域を有し、前記第１面側の空間と前記第２面側の空間とは前記貫通孔を通って連続していてもよい。【００２７】
前記Ｒ１は、前記貫通孔の半径に等しくてもよい。【００２８】
前記貫通電極より前記貫通孔の内側は、樹脂で充填されていてもよい。【００２９】
前記貫通孔の両端部は、樹脂によって閉塞されていてもよい。【００３０】
前記第１開口部は、前記基板から離れるにしたがって径が大きくなるテーパ形状を有していてもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本開示の一実施形態によると、信号強度が高くＳ／Ｎ比の高い高解像度の放射線画像を得ることができる検出素子、を提供することができる。または、本発明の一実施形態によると、ピクセル電極近傍に十分に高い電場を与えることができ、十分に高い増幅率が得られる検出素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本開示の一実施形態に係る放射線検出装置のピクセル電極部の概略構成図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る放射線検出装置の動作原理を示す図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部のＡ−Ａ’断面図において、貫通電極及びアノード電極の拡大図である。
【図６】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、基板に貫通孔を形成する工程を示す図である。
【図７】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、基板及び貫通孔に絶縁層を形成する工程を示す図である。
【図８】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、貫通孔に貫通電極を充填する工程を示す図である。
【図９】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、基板の表面に絶縁性の樹脂層を形成する工程を示す図である。
【図１０】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、樹脂層上及び貫通電極上にシード層を形成する工程を示す図である。
【図１１】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、シード層上にレジストを形成し、レジストから露出された領域にめっき層を形成する工程を示す図である。
【図１２】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、レジストを除去する工程を示す図である。
【図１３】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、アノード電極及びカソード電極を形成する工程を示す図である。
【図１４】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、配線端子部を形成する工程を示す図である。
【図１５】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、基板の裏面にアノード電極パターンを形成する工程を示す図である。
【図１６】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、ワイヤーボンディング工程を示す図である。
【図１７】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の断面図において、貫通電極及びアノード電極の拡大図である。
【図１８】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の断面図において、貫通電極及びアノード電極の拡大図である。
【図１９】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の断面図である。
【図２０】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の断面図である。
【図２１】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。
【図２２】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法を説明する平面図及び断面図である。
【図２３】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法を説明する平面図及び断面図である。
【図２４】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法を説明する平面図及び断面図である。
【図２５】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法を説明する平面図及び断面図である。
【図２６】本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法を説明する平面図及び断面図である。
【図２７】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。
【図２８】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。
【図２９】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。
【図３０】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。
【図３１】本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。
【図３２】本開示の一実施形態に係る放射線検出装置（容器モジュール）の断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本開示の検出素子について詳細に説明する。なお、本開示の検出素子は以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。全ての実施形態においては、同じ構成要素には同一符号を付して説明する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上、実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、例えば、第１部材と第２部材との上下関係が図示と逆になるように配置されてもよい。また、以下の説明で基板の第１面及び第２面は基板の特定の面を指すものではなく、基板の表面方向又は裏面方向を特定するもので、つまり基板に対する上下方向を特定するための名称である。
【００３４】
（本件発明に至る経緯）
特許文献１に開示されているような放射線検出器（以下「従来の放射線検出器」という。）においては、貫通孔の内部に設けられた絶縁層と貫通電極との界面において水素及び水分が発生してしまうことが分かった。例えば特許文献１の図２及び図３に示すようにビア導電層の上端部が基板の上方に突出した構造の場合、これらの水素及び水分は、基板表面付近におけるビア導電層の屈曲部によって移動が規制されるため、外部に放出されずに貫通孔内部に充満してしまう。上記の水素及び水分の発生による貫通孔内部の内圧が許容量を超えると、貫通孔及び貫通電極が破壊されてしまうことが判明した。
【００３５】
上記の問題を解決するために、特許文献１の図６に示すように貫通電極と絶縁層との界面に接するように絶縁性の樹脂層を形成することが効果的であることが判明した。しかし、特許文献１の図６では、上記のように十分な電界強度が確保できない、又は電界の乱れが発生してしまうなどの問題が生じてしまうことがあった。そこで、本発明者は、上述したような現象を鋭意検討した結果、本願発明に至った。
【００３６】
〈第１実施形態〉
本実施形態に係る本開示の放射線検出装置１００のピクセル電極部１０１の概略構成図を図１に示す。実施形態に係る本開示の放射線検出装置１００は、ピクセル電極部１０１、接続端子部１０９（１０９ａ及び１０９ｂ）、ドリフト電極１１０、及びチャンバ１１１を有している。ピクセル電極部１０１及び接続端子部１０９（１０９ａ及び１０９ｂ）を含めて検出素子１９０ともいう。
【００３７】
［放射線検出装置１００の構成］
本実施形態に係る本開示の放射線検出装置１００のピクセル電極部１０１は、基板１０２、カソード電極１０４、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、及び貫通電極１１２を有している。
【００３８】
カソード電極１０４は、基板１０２の表面（第１面１２８）上に複数配置されている。カソード電極１０４は、複数の開口部１０５を有している。カソード電極１０４は、ストリップ状に形成されているので、カソードストリップ電極ともいう。
【００３９】
アノード電極１０６は、カソード電極１０４の複数の開口部１０５のそれぞれにおいて露出されている。
【００４０】
貫通電極１１２は、基板１０２の表面から裏面（第１面１２８の反対側の第２面１２９）に設けられた貫通孔に配置されている。本実施形態においては、基板１０２の表面側において貫通電極１１２はアノード電極１０６に接続され、基板１０２の裏面側において貫通電極１１２はアノード電極パターン１０８に接続されている。
【００４１】
１つのカソード電極１０４に設けられた複数の開口部１０５に配置されている複数のアノード電極１０６は、貫通電極１１２を介して複数のアノード電極パターン１０８にそれぞれ接続されている。アノード電極パターン１０８は、複数のアノード電極１０６が配置された位置から接続端子部１０９ａが配置された位置まで延びている。カソード電極１０４が延在する方向とアノード電極パターン１０８が延在する方向とは、概略直交している。アノード電極１０６はカソード電極１０４とアノード電極パターン１０８とが交差する位置に設けられている。
【００４２】
換言すると、アノード電極１０６はカソード電極１０４が延在する方向及びアノード電極パターン１０８が延在する方向に沿ってマトリクス状に配置されている、ということもできる。さらに換言すると、放射線検出装置１００には、アノード電極１０６とカソード電極１０４の一部とを含む「ピクセル」が複数配置されているということもできる。ここで、本実施形態では、カソード電極１０４とアノード電極パターン１０８とが概略直交している構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、カソード電極１０４とアノード電極パターン１０８とが傾斜して交差してもよい。
【００４３】
なお、本実施形態においては、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、及び貫通電極１１２はそれぞれ別個に設けられ、それぞれが電気的に接続されている形態について説明しているが、これに限定されない。例えば、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、及び貫通電極１１２の一部又は全部が一体形成されていてもよい。アノード電極パターン１０８は、ストリップ状に形成されているので、アノードストリップパターンともいう。
【００４４】
アノード電極１０６を第１電極、カソード電極１０４を第２電極、アノード電極パターン１０８を第３電極という場合がある。
【００４５】
接続端子部１０９ａは、ビア１２６を通ってアノード電極パターン１０８に接続されている。なお、本実施形態においては、接続端子部１０９ａとビア１２６とは別々に形成された構成を例示するが、この構成に限定されない。例えば、接続端子部１０９ａとビア１２６とが一体形成されていてもよい。また、本実施形態においては、アノード電極パターン１０８とビア１２６とは、別々に形成された構成を例示するが、この構成に限定されない。例えば、アノード電極パターン１０８とビア１２６とが一体形成されていてもよい。
【００４６】
接続端子部１０９ｂは、カソード電極１０４が延在して配置された電極１０４ａを有している。
【００４７】
カソード電極１０４とアノード電極１０６との間には電圧が印加され、電場が形成される。
【００４８】
放射線検出装置１００はマトリクス状に配置された複数のアノード電極１０６に対向して配置されたドリフト電極１１０と、複数のアノード電極１０６及びドリフト電極１１０を内部に格納するチャンバ１１１とを有する。カソード電極１０４はＧＮＤに接続されている。ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間には、電圧が印加され、電場が形成される。チャンバ１１１の内部には「アルゴンやキセノンなどの希ガス」と、「エタン、メタンなど、常温で気体のアルカン、もしくは二酸化炭素を含む消光作用を有するガス（クエンチングガス）」との混合ガスが封入されている。なお、チャンバ１１１の内部にはこれらのガスが単体で封入されていてもよく、二種類以上の混合ガスが封入されていてもよい。
【００４９】
［放射線検出装置１００の動作］
ここで、本実施形態に係る本開示の放射線検出装置１００の動作原理を図２に示す。本実施形態に係る本開示の放射線検出装置１００においては、ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間に発生させた電場の影響により、入射する放射線とチャンバ１１１内に存在する気体との相互作用により電子雲が形成される。この電子雲の各電子はピクセル電極部１０１へ引き寄せられる。このとき、引き寄せられた電子は気体と衝突し、気体を電離させる。さらに電離された電子は雪崩的に増殖しながら、電子群としてアノード電極１０６に引き寄せられる。このようにしてアノード電極１０６で収集された電子群は、電気信号として読み出すことができる程度にまで増加する。そして、この電気信号はアノード電極パターン１０８を通して接続端子部１０９ａから外部に読み出される。一方、カソード電極１０４には電子群に誘導された正電荷が引き寄せられる。カソード電極１０４で収集された正電荷に起因する電気信号は接続端子部１０９ｂから外部に読み出される。これらの電気信号を時系列に計測することにより、荷電粒子の飛跡を測定することができる。
【００５０】
［ピクセル電極部１０１及び接続端子部１０９ａの構成］
次に、本実施形態に係る本開示の放射線検出装置１００に用いられる検出素子１９０の一部の平面図及び断面図をそれぞれ図３及び図４に示す。図３には、ピクセル電極部１０１及び接続端子部１０９ａの平面図を示し、図４には、図３のＡ−Ａ’線におけるピクセル電極部１０１及び接続端子部１０９ａの断面図を示している。
【００５１】
図３に示すように、カソード電極１０４とアノード電極パターン１０８とは互いに交差している。カソード電極１０４には開口部１０５が設けられている。アノード電極１０６は開口部１０５に配置されている。カソード電極１０４はアノード電極１０６から離隔されている。つまり、カソード電極１０４とアノード電極１０６とは絶縁されている。ここで、図３では、カソード電極１０４とアノード電極１０６との距離がアノード電極１０６を基準として全方向において一定である構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、アノード電極１０６を基準としてある一定の方向において、他の方向よりもカソード電極１０４とアノード電極１０６との距離が近くてもよい。このようにすることで、上記の一定の方向において検出感度を高めることができる。また、図３では、カソード電極１０４がアノード電極１０６を囲んでいる構成を例示したが、カソード電極１０４の一部が開放されていてもよい。
【００５２】
また、上述したように、カソード電極１０４とアノード電極パターン１０８とが傾斜して交差していてもよい。例えば、垂直方向に延在するカソード電極１０４に対して、アノード電極パターン１０８が概略水平方向に延在し、カソード電極１０４とアノード電極パターン１０８との交差部においてアノード電極パターン１０８が水平方向に対して傾斜していてもよい。
【００５３】
図４に示すように、検出素子１９０のピクセル電極部１０１は、基板１０２、絶縁層１３０、貫通電極１１２、絶縁性の樹脂層１４０、１４２、アノード電極１０６（第１電極）、カソード電極１０４（第２電極）、及びアノード電極パターン１０８（第３電極）を有する。
【００５４】
基板１０２には貫通孔１０３が設けられている。絶縁層１３０は貫通孔１０３の内部及び基板１０２の表面（第１面１２８）及び裏面（第２面１２９）に設けられている。貫通電極１１２は貫通孔１０３において絶縁層１３０より貫通孔１０３の内側に配置されている。図４では、貫通電極１１２が貫通孔１０３の内部を充填するように配置された構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、貫通電極１１２が貫通孔１０３の側壁のみに配置され、貫通電極１１２の内部に空洞が設けられていてもよい。また、図４では、基板１０２の表面及び裏面にも絶縁層１３０が形成された構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、基板１０２の表面及び裏面には絶縁層１３０が形成されず、貫通孔１０３の側壁部分のみに絶縁層１３０が形成されていてもよい。
【００５５】
ここで、貫通孔１０３の内部における絶縁層１３０の厚さは０．１μｍ以上３５μｍ以下である。ここで、上記絶縁層１３０の厚さは１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。さらに、上記絶縁層１３０の厚さは１５μｍ以上２５μｍ以下であることがより好ましい。上記絶縁層１３０の厚さが上記の下限未満の場合、基板１０２内にリーク電流が発生してしまい、信号検出のために十分な電圧をアノード電極１０６に印加できなくなってしまう。また、上記絶縁層１３０の厚さが上記の上限を超える場合、貫通孔の開口端が塞がってしまいアノードが形成できない。
【００５６】
樹脂層１４０は基板１０２の表面側に配置されている。また、樹脂層１４２は基板１０２の裏面側に配置されている。具体的には、樹脂層１４０及び樹脂層１４２は、それぞれ基板１０２の表面側及び裏面側に形成された絶縁層１３０及び貫通電極１１２に接して配置されている。樹脂層１４０には基板１０２の表面側において貫通電極１１２と接し、貫通電極１１２の一部を露出する開口部１４１が設けられている。樹脂層１４２には基板１０２の裏面側において貫通電極１１２と接し、貫通電極１１２の一部を露出する開口部１４３が設けられている。アノード電極１０６は、貫通電極１１２及び樹脂層１４０の上方に配置され、開口部１４１を通って貫通電極１１２に接続されている。
【００５７】
カソード電極１０４は、樹脂層１４０の上方において、アノード電極１０６から離隔して配置されている。ここで、樹脂層１４０の上方に配置されたアノード電極１０６の高さ及びカソード電極１０４の高さは概略同一である。アノード電極パターン１０８は、基板１０２の裏面側に配置されている。具体的には、アノード電極パターン１０８は貫通電極１１２及び樹脂層１４２の下方に配置され、開口部１４３を通って貫通電極１１２に接続されている。アノード電極パターン１０８は隣接する貫通電極１１２を連結し、ビア１２６を通って接続端子部１０９ａに接続されている。
【００５８】
接続端子部１０９ａは、第１金属層１２０、第２金属層１２２、及び第３金属層１２４を有している。ここで、第１金属層１２０は、外部装置との接続端子として機能する。したがって、外部装置に備えられた接続端子と良好な電気的接続を確保する目的で配置される。第２金属層１２２は第１金属層１２０と第３金属層１２４との間で各々の金属原子が拡散して混合することを抑制するバリア層として機能する。したがって、第２金属層１２２は第１金属層１２０及び第３金属層１２４の各々に用いられる材料の拡散を抑制することができる材料を用いることができる。第３金属層１２４はカソード電極１０４及びアノード電極１０６と同様の材料を用いることができる。第３金属層１２４は、カソード電極１０４及びアノード電極１０６と同一の層、つまり同一工程で形成することができ、カソード電極１０４及びアノード電極１０６と概略同一の高さで形成されていてもよい。
【００５９】
［ピクセル電極部１０１及び接続端子部１０９ａの各部材の材質］
図４に示すピクセル電極部１０１及び接続端子部１０９ａに含まれる各部材の材料について詳細に説明する。
【００６０】
基板１０２としては、シリコン基板を使用することができる。また、シリコン基板の他にも、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、樹脂基板などの絶縁基板、炭化シリコン基板、化合物半導体基板などの半導体基板を使用することができる。また、これらが積層されたものであってもよい。基板１０２として絶縁基板を用いる場合は絶縁層１３０を省略することができる。
【００６１】
基板１０２の厚さは、特に制限はないが、例えば、１００μｍ以上８００μｍ以下の厚さの基板を用いることができる。基板１０２の厚さは、より好ましくは、２００μｍ以上４００μｍ以下であるとよい。上記の基板の厚さの下限よりも基板が薄くなると、基板のたわみが大きくなる。その影響で、製造過程におけるハンドリングが困難になるとともに、基板上に形成する薄膜等の内部応力により基板が反ってしまう。また、上記の基板の厚さの上限よりも基板が厚くなると貫通孔の形成工程が長くなる。その影響で、製造工程が長期化し、製造コストも上昇してしまう。
【００６２】
また、基板１０２としてシリコン基板を用いる場合、抵抗率が０．０１Ωｃｍ以上２００００Ωｃｍ以下の範囲の材料を用いることができる。特に、高電圧が印加される貫通電極１１２と基板１０２との間に寄生容量が生成されにくくするために、不純物混入量が少ない高抵抗シリコン基板を用いることができる。高抵抗シリコン基板を用いる場合は、抵抗率が１００Ωｃｍ以上２００００Ωｃｍ以下の範囲の材料を用いることができる。
【００６３】
絶縁層１３０としては、熱酸化膜（酸化シリコン膜）を用いることができる。熱酸化膜として、金属等の汚染による影響を小さくするために塩酸を添加した酸素雰囲気で熱酸化を行ってもよい。また、絶縁層１３０として、熱酸化膜の他に、以下に示すような無機絶縁層、有機絶縁層、又は無機絶縁層と有機絶縁層との積層構造を用いることができる。
【００６４】
無機絶縁層としては、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、窒化シリコンカーバイト（ＳｉＣＮ）、炭素添加シリコンオキサイド（ＳｉＣＯ）などを用いることができる。これらの無機絶縁層は、化学蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）又は物理蒸着法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ法）で形成することができる。ＰＶＤ法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、めっき法、及び分子線エピタキシー法などを用いることができる。また、ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法（Ｃａｔ（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ）−ＣＶＤ法又はホットワイヤＣＶＤ法）などと用いることができる。ここで、絶縁層１３０として、上記の無機絶縁層を単層で使用してもよく、積層で使用してもよい。
【００６５】
有機絶縁層としては、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリベンゾオキサゾール、シアネート樹脂、アラミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ＢＴレジン、ＦＲ−４、ＦＲ−５、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルポリサルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミドなどを用いることができる。また、上記の樹脂に、ガラス、タルク、マイカ、シリカ、アルミナ等、無機フィラーを併用して用いてもよい。これらの有機絶縁層は、塗布法又は蒸着法で形成することができる。
【００６６】
貫通電極１１２としては、例えば銅（Ｃｕ）を用いることができる。また、Ｃｕ以外にも金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等の金属またはこれらを用いた合金などから選択された材料を用いることができる。
【００６７】
樹脂層１４０、１４２としては、上記の有機絶縁層と同様の材料を用いることができる。ここで、樹脂層１４０、１４２としてガスを透過しやすい部材を用いることができる。例えば、内部に気泡を含有するポーラスな材料を用いてもよい。
【００６８】
カソード電極１０４、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８、及び第３金属層１２４としては、上記の貫通電極１１２と同様の材料を用いることができる。また、それ以外にも、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）あるいはこれらの合金などを使用することができる。ここで、カソード電極１０４、アノード電極１０６、及び第３金属層１２４は同一工程（つまり、同一層）で形成することができる。ただし、カソード電極１０４、アノード電極１０６、及び第３金属層１２４の一部又は全部をそれぞれ異なる工程で形成してもよい。
【００６９】
第１金属層１２０としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔなどの材料を用いることができる。第２金属層としては、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｔａ、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）などの材料を用いることができる。第２金属層１２２としては、拡散係数が第１金属層１２０及び第３金属層１２４よりも小さい材料を用いることができる。例えば、第１金属層にＡｕを用い、第３金属層及びビア１２６としてＣｕを用いた場合、第２金属層としてＮｉを用いることで、第１金属層１２０上に外部回路へ接続されるボンディングワイヤが接続されるとき、第１金属層１２０のＡｕが第３金属層１２４及びビア１２６のＣｕに拡散してボンディングを阻害することを抑制し、ボンディングに必要な硬度を確保する役割を有している。
【００７０】
上記を考慮すると、第１金属層１２０、第２金属層１２２、第３金属層１２４、及びピクセル電極（カソード電極１０４及びアノード電極１０６）は、それぞれ、以下の条件（１）〜（３）を満たす金属材料を用いることができる。
第３金属層１２４＝ピクセル電極を構成する材料  ・・・（１）
第１金属層１２０の融点＜第３金属層１２４の融点＜第２金属層１２２の融点  ・・・（２）
第１金属層１２０のイオン化傾向＜第３金属層１２４のイオン化傾向＜第２金属層のイオン化傾向（酸化されやすい）  ・・・（３）
【００７１】
本実施形態においては、接続端子部１０９ａに配置された第１金属層１２０にはＡｕを用い、カソード電極１０４及びアノード電極１０６には、Ａｕよりも融点の高いＣｕ（酸化銅でもよい）を用いている。Ａｕの融点は１０６４℃であるのに対して、ＣｕＯ（酸化銅）の融点は１３２６℃である。本実施形態においては、カソード電極１０４とアノード電極１０６を構成するＣｕは、ワイヤーボンディング後の封止樹脂の熱処理により酸化されて表面が酸化銅となる。よって、接続端子部１０９ａの第１金属層１２０の金属材料よりも融点が高い金属材料によってピクセル電極（カソード電極１０４及びアノード電極１０６）を形成することで、カソード電極１０４とアノード電極１０６との間に放電が発生したときの金属の飛散を防止することができる。本実施形態においては、酸化銅の酸化被膜厚さは１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７２】
このような構成をとることにより、カソード電極１０４とアノード電極１０６との間に高電圧を印加する放射線検出装置１００の動作中において、放電が発生することによる金属の飛散を防止し、カソード電極１０４とアノード電極１０６とが導通してしまうという不具合を防止することができる。
【００７３】
[樹脂層１４０の開口端の形状について]
図５は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部のＡ−Ａ’断面図において、貫通電極及びアノード電極の拡大図である。図５に示す樹脂層１４０は、感光性樹脂を用いた樹脂層１４０の断面形状である。感光性樹脂を用いた場合、樹脂層１４０の開口端付近における上端部の形状（図５の矢印で示す領域）はラウンド形状になる。また、開口部１４１における樹脂層１４０の側壁は上方に向かって径が広がるテーパ形状である。
【００７４】
ここで、樹脂層１４０の開口上端の径とは、樹脂層１４０の開口部１４１において、図５の２つの矢印で示した箇所間の距離を意味する。図５の矢印が指す位置は、樹脂層１４０の開口端付近のラウンド形状において、傾斜の変動率が最も高い位置に相当する。つまり、開口端付近のラウンド形状において、最も曲率半径が小さい位置を樹脂層１４０の開口上端という。ここで、開口上端を樹脂層１４０の開口部１４１の上部ということもできる。一方で、樹脂層１４０の開口端付近において、貫通電極１１２と接する箇所を樹脂層１４０の開口下端という。上記では、樹脂層１４０として感光性樹脂を用いて、開口端付近がラウンド形状である構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、樹脂層１４０をフォトリソグラフィ及びドライエッチングによって形成し、樹脂層１４０の開口上端の形状がラウンド形状でなくてもよい。
【００７５】
図５に示すように、樹脂層１４０の開口下端は貫通電極１１２の径よりも小さい。つまり、貫通電極１１２と樹脂層１４０とが接する領域において、樹脂層１４０の開口部１４１の径は貫通電極１１２の径よりも小さい。この形状により、樹脂層１４０の下面の一部が貫通電極１１２の上面の一部と接する。また、図５に示すように、アノード電極１０６の径は樹脂層１４０の開口上端の径よりも大きい。また、図５では、アノード電極１０６の径は貫通電極１１２の径よりも大きい構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、貫通電極１１２の径がアノード電極１０６の径よりも大きくてもよい。
【００７６】
以上のように、第１実施形態に係る放射線検出装置によると、貫通電極１１２が樹脂層１４０と接しているため、絶縁層１３０と貫通電極１１２との界面において発生した水素及び水分は樹脂層１４０及び１４２を通って外部に放出される。その結果、貫通孔１０３及び貫通電極１１２が破壊されることを抑制できる。また、アノード電極１０６を樹脂層１４０の上方に突出した形状で配置されることで、十分な電界を確保することができ、また、電界の乱れを抑制することができる。
【００７７】
また、貫通電極１１２と樹脂層１４０とが接する領域において、開口部１４１の開口径が貫通電極１１２の径よりも小さいことで、貫通電極１１２の外周に沿って樹脂層１４０が配置されるため、絶縁層１３０と貫通電極１１２との界面において発生した水素及び水分を効率よく外部に放出することができる。また、貫通孔１０３内部における絶縁層１３０の厚さが０．１μｍ以上３５μｍ以下であることで、貫通電極１１２と基板１０２との間の寄生容量を抑制することができ、基板１０２内部で電場が形成されにくくすることができる。これによって、ピクセル電極部１０１近傍に電場が集中しやすくなるため、増幅率を向上させることができるという効果が得られる。この効果は、貫通孔１０３内部における絶縁層１３０の厚さが１μｍ以上３０μｍ以下のときにより顕著であり、絶縁層１３０の厚さが１５μｍ以上２５μｍ以下のときにさらに顕著である。また、アノード電極１０６の径が樹脂層１４０の開口上端の径よりも大きいことで、アノード電極１０６の上端部の形状を制御しやすくなるという効果が得られる。例えば、アノード電極１０６近傍の電場をより集中させるために、アノード電極１０６の上端部を尖らせることができる。
【００７８】
［検出素子の製造方法］
図６〜図１５を用いて、本開示の第１実施形態に係る検出素子の製造方法を説明する。図６〜図１５において、図４に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。ここで、シリコン基板を使用して検出素子を作製する製造方法について説明する。
【００７９】
図６は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、基板に貫通孔を形成する工程を示す図である。基板１０２に貫通孔１０３を形成する方法としては、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチング又はドライエッチング、レーザ照射による昇華又はアブレーション、レーザ照射による変質層形成及びウェットエッチング、サンドブラスト方式などの方法を用いることができる。
【００８０】
図７は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、基板及び貫通孔に絶縁層を形成する工程を示す図である。図７に示すように、貫通孔１０３が形成された基板１０２に対して絶縁層１３０を形成する。絶縁層１３０は少なくとも貫通孔１０３の内部領域に形成すればよく、基板１０２の表面又は裏面には必ずしも形成されている必要はない。基板１０２としてシリコン基板を用いた場合、絶縁層１３０は基板１０２の熱酸化によって得ることができる。基板１０２の熱酸化は、酸素ガス雰囲気で熱処理してもよく、酸素ガスに塩素を添加した雰囲気で熱処理してもよい。
【００８１】
絶縁層１３０は、上記の熱酸化の他にもＣＶＤ法によって形成することもできる。絶縁層１３０をＣＶＤ法によって形成する場合、貫通孔１０３の内部にも絶縁層１３０をカバレッジ良く成膜することができる成膜方法が好ましい。例えば、絶縁層１３０を熱ＣＶＤ法の一つであるＬＰ−ＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ＣＶＤ）法によって形成することができる。ＬＰ−ＣＶＤ法では、ガス分子の平均自由行程が長いため、ガス分子が拡散しやすい。したがって、絶縁層１３０がカバレッジ良く成膜される。又は、基板に有底孔を形成し、有底孔の内部に絶縁層を形成し、有底孔の底側から有底孔の底部に達するまで基板を薄板化し、薄板化した裏面側から絶縁層を形成してもよい。
【００８２】
図８は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、貫通孔に貫通電極を充填する工程を示す図である。図８に示すように、貫通電極１１２を貫通孔１０３内部に充填させる。貫通電極１１２の充填は電解めっき法や無電解めっき法を用いることができる。ここでは詳細な説明は省略するが、貫通孔１０３の一方の開口端にシード層を形成し、シード層上にめっき層を成長させて貫通孔１０３の一方の開口端を塞ぐまでめっき層を成長させる、いわゆる蓋めっきを形成する。そして、当該蓋めっきから貫通孔１０３の他方の開口端に向けてめっき層を成長させることで貫通孔１０３を充填する貫通電極１１２を形成することができる。
【００８３】
図９は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、基板の表面に絶縁性の樹脂層を形成する工程を示す図である。図９に示すように、基板１０２の表面側において、開口部１４１が設けられた樹脂層１４０を絶縁層１３０上及び貫通電極１１２上に形成する。ここで、樹脂層１４０は絶縁層１３０及び貫通電極１１２を覆うように基板１０２全面に形成され、貫通電極１１２の一部を露出する位置に開口部１４１が設けられる。開口部１４１は傾斜面が上方を向いたテーパ形状に形成する。樹脂層１４０は、例えば塗布法を用いて形成することができる。また、樹脂層１４０は、単層で形成してもよく、又は積層で形成してもよい。
【００８４】
図１０は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、樹脂層上及び貫通電極上にシード層を形成する工程を示す図である。図１０に示すように、樹脂層１４０上及び開口部１４１の底部で露出された貫通電極１１２上に、後にカソード電極１０４、アノード電極１０６、及び第３金属層１２４の一部となるシード層３２５を形成する。シード層３２５は、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法等により形成することができる。シード層３２５に使用する材料は、後にシード層３２５上に形成するめっき層３２６と同じ材質を選択することができる。シード層３２５は、後の工程でめっき層３２６を形成する際に、電解めっき法におけるシードとして用いられる。ここで、シード層３２５は、好ましくは２０ｎｍ以上１μｍ以下の膜厚で形成するとよい。また、シード層３２５は、より好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の膜厚で形成するとよい。
【００８５】
図１１は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、シード層上にレジストを形成し、レジストから露出された領域にめっき層を形成する工程を示す図である。図１１に示すように、シード層３２５上にフォトレジストを塗布した後に、露光及び現像を行うことによりレジストパターン３２９を形成し、シード層３２５に通電して電解めっき法を行い、レジストパターン３２９から露出したシード層３２５上に、図４に示すカソード電極１０４、アノード電極１０６、及び第３金属層１２４のパターンが形成される領域にめっき層３２６を形成する。
【００８６】
図１２は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、レジストを除去する工程を示す図である。図１２に示すように、めっき層３２６を形成した後に、レジストパターン３２９を構成するフォトレジストを有機溶媒により除去する。なお、フォトレジストの除去には、有機溶媒を用いる代わりに、酸素プラズマによるアッシングを用いることもできる。
【００８７】
図１３は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、アノード電極及びカソード電極を形成する工程を示す図である。図１３に示すように、レジストパターン３２９によって覆われ、めっき層３２６が形成されなかった領域のシード層３２５を除去（エッチング）することで、カソード電極１０４、アノード電極１０６、及び第３金属層１２４を互いに電気的に分離する。シード層３２５のエッチングによって、めっき層３２６の表面もエッチングされて薄膜化するため、この薄膜化の影響を考慮してめっき層３２６の膜厚を設定することが好ましい。この工程におけるエッチングとしては、ウェットエッチングやドライエッチングを使用することができる。この工程によって、図４に示すカソード電極１０４、アノード電極１０６、及び第３金属層１２４を形成することができる。なお、カソード電極１０４、アノード電極１０６、及び第３金属層１２４は、シード層３２５及びめっき層３２６の二層で形成されているが、図１３では一体として形成された構造を例示した。
【００８８】
図１４は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、配線端子部を形成する工程を示す図である。図１４に示すように、第３金属層１２４上に第２金属層１２２及び第１金属層１２０を形成することで接続端子部１０９ａを形成する。第２金属層１２２及び第１金属層１２０は、第３金属層１２４に通電する電解めっき法によって、第３金属層１２４上に選択的に形成することができる。ただし、全面に第２金属層１２２及び第１金属層１２０を形成するための金属層を成膜し、接続端子部１０９ａに対応する領域をフォトレジストで覆い、その他の領域をエッチングすることで第２金属層１２２及び第１金属層１２０を形成してもよい。
【００８９】
図１５は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、基板の裏面にアノード電極パターンを形成する工程を示す図である。図１５に示すように、基板１０２の裏面側に図９〜図１３に示す工程と同様の方法で樹脂層１４２及びアノード電極パターン１０８を形成する。上記の製造方法によって、図４に示す放射線検出装置１００の構造を得ることができる。
【００９０】
図１６は、本開示の一実施形態に係る検出素子の製造方法において、ワイヤーボンディング工程を示す図である。図１６に示すように、図１５の検出素子１９０を接着層３３０を介してフレーム３４０に固定し、第１金属層１２０とフレーム３４０とをボンディングワイヤ１３２によって接続する。
【００９１】
〈第２実施形態〉
本開示の第２実施形態に係る検出素子の構造について、図１７を参照しながら詳細に説明する。なお、第２実施形態に係る放射線検出装置１００Ａに用いられる検出素子１９０Ａにおいて、図５に示した検出素子１９０と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００９２】
図１７は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の断面図において、貫通電極及びアノード電極の拡大図である。図１７に示す放射線検出装置１００Ａの検出素子１９０Ａは、図５に示す放射線検出装置１００の検出素子１９０と類似しているが、放射線検出装置１００Ａの検出素子１９０Ａは基板１０２Ａと貫通電極１１２Ａとの間に第１絶縁層１３４Ａ及び第２絶縁層１３６Ａが配置されている点において放射線検出装置１００の検出素子１９０と相違する。ここで、第１絶縁層１３４Ａは貫通孔１０３Ａの内部に配置され、第２絶縁層１３６Ａは第１絶縁層１３４Ａより貫通孔１０３Ａの内側に配置される。
【００９３】
第１絶縁層１３４Ａは第２絶縁層１３６Ａよりも誘電率が低い材料を用いることができる。また、第１絶縁層１３４Ａは第２絶縁層１３６Ａよりも厚膜で形成する。第２絶縁層１３６Ａは第１絶縁層１３４Ａに比べて貫通電極１１２Ａの材料に含まれる原子の拡散係数が小さい材料を用いることができる。例えば、第１絶縁層１３４Ａとしては、例えば酸化シリコン層を用いることができる。また、第２絶縁層１３６Ａとしては、例えば窒化シリコン層を用いることができる。第１絶縁層１３４Ａの厚さは１０ｎｍ以上３５μｍ以下とすることができる。また、第２絶縁層１３６Ａの厚さは１０ｎｍ以上１０μｍ以下とすることができる。
【００９４】
以上のように、基板１０２Ａと貫通電極１１２Ａとの間に上記の第１絶縁層１３４Ａ及び第２絶縁層１３６Ａを配置することで、貫通電極１１２Ａと基板１０２Ａとの間の寄生容量を抑制しつつ、貫通電極１１２Ａの材料に含まれる原子が基板１０２Ａに拡散することを抑制することができる。その結果、拡散した貫通電極１１２の原子に起因する貫通電極１１２Ａから基板１０２Ａへのリーク電流の発生を抑制することができる。
【００９５】
〈第３実施形態〉
本開示の第３実施形態に係る検出素子の構造について、図１８を参照しながら詳細に説明する。なお、第３実施形態に係る放射線検出装置１００Ｂに用いられる検出素子１９０Ｂにおいて、図５に示した検出素子１９０と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００９６】
図１８は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の断面図において、貫通電極及びアノード電極の拡大図である。図１８に示す放射線検出装置１００Ｂの検出素子１９０Ｂは、図５に示す放射線検出装置１００の検出素子１９０と類似しているが、放射線検出装置１００Ｂの検出素子１９０Ｂは基板１０２Ｂと貫通電極１１２Ｂとの間に第１絶縁層１３４Ｂ、第２絶縁層１３６Ｂ、第３絶縁層１３８Ｂ、及び第４絶縁層１３９Ｂが配置されている点において放射線検出装置１００の検出素子１９０と相違する。ここで、第１絶縁層１３４Ｂは貫通孔１０３Ｂの内部に配置され、第２絶縁層１３６Ｂは第１絶縁層１３４Ｂより貫通孔１０３Ｂの内側に配置され、第３絶縁層１３８Ｂは第２絶縁層１３６Ｂより貫通孔１０３Ｂの内側に配置され、第４絶縁層１３９Ｂは第３絶縁層１３８Ｂより貫通孔１０３Ｂの内側に配置される。
【００９７】
第１絶縁層１３４Ｂ及び第３絶縁層１３８Ｂとしては、圧縮応力を有する絶縁層を用いることができる。一方、第２絶縁層１３６Ｂ及び第４絶縁層１３９Ｂとしては、引っ張り応力を有する絶縁層を用いることができる。つまり、図１８に示す検出素子１９０Ｂにおいて、貫通孔１０３Ｂの内部には引っ張り応力を有する複数の層と圧縮応力を有する複数の層とが交互に積層されている。
【００９８】
ここで、第１絶縁層１３４Ｂ及び第３絶縁層１３８Ｂによる圧縮応力と、第２絶縁層１３６Ｂ及び第４絶縁層１３９Ｂによる引っ張り応力との差が２５ＭＰａ以下になるように、上記の膜厚を調整することが好ましい。また、図１８では、引っ張り応力を有する層（第２絶縁層１３６Ｂ及び第４絶縁層１３９Ｂ）と圧縮応力を有する層（第１絶縁層１３４Ｂ及び第３絶縁層１３８Ｂ）とが同じ層数だけ積層された構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、引っ張り応力を有する層の数と圧縮応力を有する層の数とが異なっていてもよい。
【００９９】
以上のように、貫通孔１０３Ｂの内部に引っ張り応力を有する複数の層と圧縮応力を有する複数の層とが交互に積層されていることで、基板１０２Ｂの反りを抑制することができる。
【０１００】
〈第４実施形態〉
本開示の第４実施形態に係る検出素子の構造について、図１９を参照しながら詳細に説明する。なお、第４実施形態に係る放射線検出装置１００Ｃに用いられる検出素子１９０Ｃにおいて、図４に示した検出素子１９０と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【０１０１】
図１９は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の断面図である。図１９に示す放射線検出装置１００Ｃの検出素子１９０Ｃは、図４に示す放射線検出装置１００の検出素子１９０と類似しているが、放射線検出装置１００Ｃの検出素子１９０Ｃは、アノード電極１０６Ｃの径が絶縁層１４０Ｃの開口上端の径と概略同一である点において、放射線検出装置１００の検出素子１９０と相違する。
【０１０２】
以上のように、アノード電極１０６Ｃの径が絶縁層１４０Ｃの開口上端の径と概略同一であることで、アノード電極１０６Ｃの表面積を小さくすることができ、より高い電界を発生させることができる。
【０１０３】
〈第５実施形態〉
本開示の第５実施形態に係る検出素子の構造について、図２０を参照しながら詳細に説明する。なお、第５実施形態に係る放射線検出装置１００Ｄに用いられる検出素子１９０Ｄにおいて、図４に示した検出素子１９０と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【０１０４】
図２０は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の断面図である。図２０に示す放射線検出装置１００Ｄの検出素子１９０Ｄは、図４に示す放射線検出装置１００の検出素子１９０と類似しているが、放射線検出装置１００Ｄの検出素子１９０Ｄはアノード電極が第１アノード電極１６０Ｄ及び第２アノード電極１６２Ｄによって構成されており、第２アノード電極１６２Ｄの径が絶縁層１４０Ｄの開口上端の径よりも小さい点において、放射線検出装置１００の検出素子１９０と相違する。図２０では、異なる層の第１アノード電極１６０Ｄ及び第２アノード電極１６２Ｄによってアノード電極が構成された例を示したが、放射線検出装置１００の検出素子と同様に１つの層で第１アノード電極１６０Ｄ及び第２アノード電極１６２Ｄの両形状が構成されていてもよい。つまり、第１アノード電極１６０Ｄと第２アノード電極１６２Ｄとが連続した同一材料であってもよい。
【０１０５】
図２０に示す第１アノード電極１６０Ｄ及び第２アノード電極１６２Ｄは、まず樹脂層１４０に設けられた開口部１４１の内部に第１アノード電極１６０Ｄを充填し、樹脂層１４０の表面と第１アノード電極１６０Ｄの表面とが同一平面になるように表面処理を行い、その上に第２アノード電極１６２Ｄを形成することで得ることができる。
【０１０６】
以上のように、アノード電極１０６Ｄの径が絶縁層１４０Ｄの開口上端の径よりも小さいことで、第１アノード電極１６０Ｄの上端部と第２アノード電極１６２Ｄの上端部とのそれぞれがエッヂ（角部）を有するため、貫通電極１１２と基板１０２との間の寄生容量を抑制することができ、基板１０２内部で電場が形成されにくくすることができる。これによって、ピクセル電極部１０１近傍に電場が集中しやすくなるため、増幅率を向上させることができる。
【０１０７】
〈第６実施形態〉
本開示の第６実施形態に係る検出素子の構造について、図２１〜図２６を参照しながら詳細に説明する。なお、第６実施形態に係る放射線検出装置１００Ｅに用いられる検出素子１９０Ｅにおいて、図５に示した検出素子１９０と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【０１０８】
図２１は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。図２１の（Ａ）は、検出素子１９０Ｅの平面図である。図２１の（Ｂ）は、図２１の（Ａ）のＡ−Ａ’線における検出素子１９０Ｅの断面図である。
【０１０９】
図２１に示すように、検出素子１９０Ｅは、基板１０２Ｅ、絶縁層１３０Ｅ、貫通電極１１２Ｅ、カソード電極１０４Ｅ、アノード電極１０６Ｅ、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅ、アノード電極パターン１０８Ｅ、及び第２絶縁性樹脂層１１６Ｅを含む。
【０１１０】
基板１０２Ｅには、貫通孔１０３Ｅが設けられている。本実施形態では貫通孔１０３Ｅの口径は５０μｍである。基板１０２ＥとしてＳｉ基板が用いられている。Ｓｉ基板の厚さは、４００μｍ程度が好ましい。Ｓｉ基板は高抵抗であるほど好ましく、１０ｋΩｃｍ程度以上であることが好ましい。貫通孔１０３Ｅは、基板１０２Ｅに円柱状に抉られた形状を有している。
【０１１１】
絶縁層１３０Ｅは、基板１０２Ｅの第１面１２８Ｅ、第２面１２９Ｅ、及び貫通孔１０３Ｅの側壁に配置されている。絶縁層１３０ＥとしてＳｉＯ２が用いられている。ＳｉＯ２は熱酸化によって形成される。絶縁層１３０Ｅは複数の絶縁層が積層された構造であってもよい。例えば、上記の熱酸化によって形成されたＳｉＯ２上にＣＶＤ法によってＳｉＯ２が形成されてもよい。更に、必要に応じてＳｉＯ２上にＣＶＤ法によってＳｉＮが形成されてもよい。また、必要に応じてスパッタ法によるＴｉＮとＣＶＤ法によるＳｉＯ２とが積層されてもよい。
【０１１２】
貫通電極１１２Ｅは、前記絶縁層１３０Ｅより貫通孔１０３Ｅの内側に配置されている。貫通電極１１２Ｅは貫通孔１０３Ｅを充填していない。つまり、貫通電極１１２Ｅには、貫通孔１０３Ｅの内部を貫通する間隙１０７Ｅが設けられている。
【０１１３】
第１絶縁性樹脂層１１４Ｅには、開口部１１４Ｅａが設けられている。開口部１１４Ｅａは、基板１０２Ｅの第１面１２８Ｅ側において、貫通電極１１２Ｅを露出する。
【０１１４】
アノード電極１０６Ｅは、第１面１２８Ｅにおいて、絶縁層１３０Ｅの上方に配置されている。アノード電極１０６Ｅは、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａに囲まれている。アノード電極１０６Ｅは、貫通電極１１２Ｅに接続されている。
【０１１５】
カソード電極１０４Ｅは、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの上方に配置されている。カソード電極１０４Ｅには開口部１０４Ｅｂが設けられている。カソード電極１０４Ｅの開口部１０４Ｅｂの端部は、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部を囲んでいる。つまり、カソード電極１０４Ｅは、アノード電極１０６Ｅから隔離している。
【０１１６】
ここで、平面視においてアノード電極１０６Ｅの端部及びカソード電極１０４Ｅの開口部１０４Ｅｂの端部を最短距離で結ぶ線分（図２１の線分Ｓ１に相当する）において、当該線分Ｓ１の長さＬ２に対するアノード電極１０６Ｅから第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部までの長さＬ１の比が１／３以上２／３以下であればよい。
【０１１７】
以上のような構成によって、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅ近傍に高電場が形成されるため、高い増幅率が得られる。
【０１１８】
ここで、製造工程における第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａのパターニングは、アノード電極１０６Ｅ及びカソード電極１０４Ｅのパターニングに対してずれる場合がある。このずれによって、例えば、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅがアノード電極１０６Ｅの一部を覆ってしまったり、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部がカソード電極１０４Ｅに覆われてしまう場合がある。これらの場合、本実施形態に係る検出素子が奏する効果を得ることができない。
【０１１９】
そこで、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部は、アノード電極１０６Ｅの端部及びカソード電極１０４Ｅの開口部１０４Ｅｂの端部の中間付近に位置するよう設計しておくことが好ましい。
【０１２０】
よって、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部は、より好ましくは、平面視においてアノード電極１０６Ｅの端部及びカソード電極１０４Ｅの開口部１０４Ｅｂの端部を最短距離で結ぶ線分Ｓ１において、線分Ｓ１の長さＬ２に対するアノード電極１０６Ｅから第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部までの長さＬ１の比が３／８以上５／８以下であればよい。
【０１２１】
以上のようなによって、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅ近傍に高電場が形成されるため、高い増幅率が得られる。更に、十分な設計マージンが確保される。
【０１２２】
図２１に示す本実施形態に係る検出素子１９０Ｅでは、平面視においてアノード電極１０６Ｅの端部及びカソード電極１０４Ｅの開口部１０４Ｅｂの端部を最短距離で結ぶ線分Ｓ１において、当該線分Ｓ１の長さＬ２に対するアノード電極１０６Ｅから第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部までの長さＬ１の比が１／２である態様を示した。
【０１２３】
本実施形態において、アノード電極１０６Ｅは円形である。アノード電極１０６Ｅの半径はＲ１である。本実施形態において、Ｒ１は３０μｍである。なお、貫通孔１０３Ｅも円形であり、アノード電極１０６Ｅは貫通孔１０３Ｅの同心円である。
【０１２４】
本実施形態において、アノード電極１０６Ｅの材料として、銅（Ｃｕ）が用いられる。Ｃｕの厚さは、２μｍ以上３０μｍ以下程度が好ましい。
【０１２５】
本実施形態において、カソード電極１０４Ｅの開口部１０４Ｅｂは、アノード電極１０６Ｅの同心円である。開口部１０４Ｅｂの半径はＲ２である。本実施形態において、Ｒ２は１２５μｍである。
【０１２６】
本実施形態において、カソード電極１０４の材料として、銅（Ｃｕ）が用いられる。Ｃｕの厚さは、２μｍ以上３０μｍ以下程度が好ましい。
【０１２７】
第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部は、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅの中心から（２Ｒ１＋Ｒ２）／３以上（Ｒ１＋２Ｒ２）／３以下の位置に配置されることが好ましい。
【０１２８】
以上のような構成によって、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅ近傍に高電場が形成されるため、高い増幅率が得られる。
【０１２９】
第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部が、貫通孔１０３Ｅの中心から（Ｒ１＋２Ｒ２）／３を超えて位置すると、絶縁層１３０Ｅの露出面積が増えるため、絶縁層１３０Ｅを通して放電が起きやすくなる。それによって絶縁層１３０Ｅが破壊されやすくなってしまう場合がある。
【０１３０】
第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部が、貫通孔１０３Ｅの中心から（２Ｒ１＋Ｒ２）／３未満に位置すると、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅ近傍の電場が弱くなってしまい、十分な増幅率を得ることができなくなってしまう場合がある。
【０１３１】
本実施形態において、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部は、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅの中心から（Ｒ１＋Ｒ２）／２の位置に配置されている。つまり、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの開口部１１４Ｅａの端部は、カソード電極１０４Ｅの開口部１０４Ｅｂの端部とアノード電極１０６Ｅの端部との中間に位置し、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅ中心から７７．５μｍの位置に配置されている。
【０１３２】
本実施形態において、第１絶縁性樹脂層１１４Ｅとして、ポリイミドが用いられている。ポリイミドの膜厚は、１００μｍ以下であることが好ましい。
【０１３３】
絶縁層１３０Ｅの厚さは、１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。絶縁層１３０Ｅの厚さは平面視における貫通孔１０３Ｅの大きさに応じて適宜選択することができる。例えば、絶縁層１３０Ｅの厚さの上限値は、絶縁層１３０Ｅによって貫通孔１０３Ｅが塞がれない厚さに制限すればよい。
【０１３４】
このような構成によって、アノード電極１０６Ｅと基板１０２Ｅとの間に形成される寄生容量が小さく抑えられる。これによって、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅ近傍に電場が集中し易くなり、増幅率が向上する。
【０１３５】
絶縁層１３０Ｅの厚さが上記の範囲よりも薄いと、アノード電極１０６Ｅと基板１０２Ｅとの間に形成される寄生容量が大きくなり、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅ近傍に高電場が形成されにくくなってしまう場合がある。
【０１３６】
絶縁層１３０Ｅの厚さが上記の範囲よりも厚いと、貫通孔１０３Ｅが塞がってしまいアノードが形成できなくなってしまう場合がある。
【０１３７】
絶縁層は、引っ張り応力を有する複数の層と圧縮応力を有する複数の層とが交互に積層されてもよい。
【０１３８】
このような構成によって、基板１０２の反りが抑制される。
【０１３９】
アノード電極パターン１０８Ｅは、第１面１２８Ｅと反対の第２面１２９Ｅ側において、絶縁層１３０Ｅ上に配置されている。アノード電極パターン１０８Ｅは貫通電極１１２Ｅに接続されている。第２絶縁性樹脂層１１６Ｅは、第２面１２９Ｅ側において、アノード電極パターン１０８Ｅ上に配置され、貫通孔１０３Ｅを閉塞している。
【０１４０】
このような構成によって、検出素子１９０Ｅをマウント用の基板にマウントする際に、マウント用の樹脂が第２面１２９Ｅ側から貫通孔１０３Ｅ内に侵入し、第１面１２８Ｅ側に到達してしまうことを防止することができる。
【０１４１】
以上、本実施形態に係る検出素子の構成について説明した。本実施形態に係る検出素子によれば、カソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅ近傍に高電場が形成されるため、高い増幅率が得られる。
【０１４２】
次に、本実施形態に係る検出素子の製造方法について詳細に説明する。図２２〜図２６は、本実施形態に係る検出素子の製造方法を説明する平面図及び断面図である。
【０１４３】
図２２に示すように、Ｓｉからなる基板の第１面１２８Ｅ側からＤｅｅｐ  ＲＩＥ(Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ)を行い、第１面１２８Ｅから第２面１２９Ｅまで貫通する貫通孔１０３Ｅを形成する。次いで、酸素雰囲気中で熱処理を行うことで、図２３に示すように、基板１０２Ｅの表面にＳｉＯ２から成る絶縁層１３０Ｅを形成する。絶縁層１３０Ｅは、基板１０２Ｅの第１面１２８Ｅ、第２面１２９Ｅ、および貫通孔１０３Ｅの内壁に形成される。
【０１４４】
次いで、図２４に示すように、基板１０２Ｅの第１面１２８Ｅに例えば感光性のポリイミドなどからなる絶縁性樹脂層１１３Ｅを形成する。
【０１４５】
次いで、図２５に示すように、絶縁性樹脂層１１３Ｅに対してフォトリソグラフィーを行うことにより、基板１０２Ｅの第１面１２８Ｅ上に、開口部１１４Ｅａが設けられた第１絶縁性樹脂層１１４Ｅを形成する。
【０１４６】
次いで、図２６に示すように、基板１０２Ｅの第１面１２８Ｅ、第２面１２９Ｅ、及び貫通孔１０３Ｅの内壁に対してシード層を形成する。シード層は、無電解めっき、スパッタリング法、蒸着法のいずれか、又はそれらの組み合わせによって形成することができる。シード層を形成した後、当該シード層に通電してめっき処理を行い、シード層上にめっき層３２６Ｅを形成する。なお、図２６では、説明の便宜上シード層を省略し、めっき層３２６Ｅのみを示した。
【０１４７】
その後、めっき層３２６Ｅに対してフォトリソグラフィーを行ってパターニングをすることで、図２１に示したカソード電極１０４Ｅ及びアノード電極１０６Ｅを形成する。そして、基板１０２Ｅの第２面１２９Ｅに例えば感光性のポリイミドなどからなる第２絶縁性樹脂層１１６Ｅを形成することで本実施形態に係る検出素子１９０Ｅを得ることができる。
【０１４８】
＜第７実施形態＞
本開示の第７実施形態に係る検出素子の構成について、図２７を参照しながら詳細に説明する。図２７は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。図２７の（Ａ）は、検出素子１９０Ｆの平面図である。図２７の（Ｂ）は、図２７の（Ａ）のＡ−Ａ’線における検出素子１９０Ｆの断面図である。
【０１４９】
本実施形態に係る検出素子１９０Ｆと第６実施形態に係る検出素子１９０Ｅとを比較すると、検出素子１９０Ｆの基板１０２Ｆの第２面１２９Ｆ側の構造が検出素子１９０Ｅの基板１０２Ｅの第２面１２９Ｅ側の構造とは異なっている。
【０１５０】
つまり、第１面１２８Ｆ側において、基板１０２Ｆは、基板１０２Ｆ側から絶縁層１３０Ｆ、第１絶縁性樹脂層１１４Ｆ、カソード電極１０４Ｆの順で積層された領域を有している。これに対し、第２面１２９Ｆ側において、基板１０２Ｆは、基板１０２Ｆ側から、絶縁層１３０Ｆ、第２絶縁性樹脂層１１６Ｆ、アノード電極パターン１０８Ｆの順で積層された領域を有している。
【０１５１】
このような構成によって、基板１０２Ｆの反りを抑制することができる。
【０１５２】
また、本実施形態に係る検出素子１９０Ｆは、基板１０２Ｆの第１面１２８Ｆ側の空間と第２面１２９Ｆ側の空間とが間隙１０７Ｆを通って連続している。
【０１５３】
このような構成によって、貫通孔１０３Ｆ内に異物が侵入しても、当該異物を容易に貫通孔１０３Ｆ内から取り除くことができる。
【０１５４】
＜第８実施形態＞
本開示の第８実施形態に係る検出素子の構成について、図２８を参照しながら詳細に説明する。図２８は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。図２８の（Ａ）は、検出素子１９０Ｇの平面図である。図２８の（Ｂ）は、図２８の（Ａ）のＡ−Ａ’線における検出素子１９０Ｇの断面図である。
【０１５５】
本実施形態に係る検出素子１９０Ｇと、第６実施形態に係る検出素子１９０Ｅとを比較すると、検出素子１９０Ｇのアノード電極１０６Ｇの構造が検出素子１９０Ｅのアノード電極１０６Ｅの構造とは異なっている。
【０１５６】
図２８の（Ｂ）に示すように、アノード電極１０６Ｇは貫通電極１１２Ｇから上方に突出した形状である。つまり、アノード電極１０６Ｇは図２８の（Ａ）の平面視において貫通電極１１２Ｇと略同じ領域に配置されている。換言すると、アノード電極１０６Ｇの半径であるＲ１は、貫通電極１１２Ｇの半径に等しい。
【０１５７】
このような構成によって、アノード電極１０６Ｇの面積が小さくなる。これによって、アノード電極１０６Ｇ近傍に電界が集中するため、高電場が形成され易くなる。したがって、高い増幅率が得られる。
【０１５８】
＜第９実施形態＞
本開示の第９実施形態に係る検出素子の構成について、図２９を参照しながら詳細に説明する。図２９は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。図２９の（Ａ）は、検出素子１９０Ｈの平面図である。図２９の（Ｂ）は、図２９の（Ａ）のＡ−Ａ’線における検出素子１９０Ｈの断面図である。
【０１５９】
本実施形態に係る検出素子１９０Ｈと、第６実施形態に係る検出素子１９０Ｅとを比較すると、検出素子１９０Ｈは、貫通孔１０３Ｈの内部が樹脂１１８Ｈで充填されている点において、検出素子１９０Ｅと異なっている。樹脂１１８Ｈは絶縁性であってもよく、導電性であってもよい。なお、貫通孔１０３Ｈの内部を充填する材料は、樹脂に限られず、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等の導電ペーストであってもよい。
【０１６０】
このような構成によって、検出素子１９０Ｈの製造工程中に貫通孔１０３Ｈ内部に異物が侵入してしまうことを防止することができる。
【０１６１】
＜第１０実施形態＞
本開示の第１０実施形態に係る放射線検出装置の構成について、図３０を参照しながら詳細に説明する。図３０は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。図３０の（Ａ）は、検出素子１９０Ｊの平面図である。図３０の（Ｂ）は、図３０の（Ａ）のＡ−Ａ’線における検出素子１９０Ｊの断面図である。
【０１６２】
本実施形態に係る検出素子１９０Ｊと、第９実施形態に係る検出素子１９０Ｈとを比較すると、検出素子１９０Ｊは、貫通孔１０３Ｊ内に間隙１０７Ｊが設けられてる点において検出素子１９０Ｈと異なっている。
【０１６３】
本実施形態に係る検出素子１９０Ｊにおいて、間隙１０７Ｊの両端部が樹脂１１８Ｊによって閉塞されている。つまり、間隙１０７Ｊは貫通電極１１２Ｊ及び樹脂１１８Ｊによって囲まれている。
【０１６４】
このような構成によって、検出素子１９０Ｊの製造工程中に貫通孔１０３Ｊ内部に異物が侵入してしまうことを防止することができる。また、貫通孔１０３Ｊの第１面１２８Ｊ及び第２面１２９Ｊ付近に樹脂１１８Ｊを形成すればよく、貫通孔１０３Ｊを樹脂１１８Ｊで充填する必要はないため、樹脂材料の使用量を抑制することができる。
【０１６５】
＜第１１実施形態＞
本開示の第１１実施形態に係る検出素子の構成について、図３１を参照しながら詳細に説明する。図３１は、本開示の一実施形態に係る検出素子の一部の平面図及び断面図である。図３１の（Ａ）は、検出素子１９０Ｋの平面図である。図３１の（Ｂ）には、図３１の（Ａ）のＡ−Ａ’線における検出素子１９０Ｋの断面図である。
【０１６６】
本実施形態に係る検出素子１９０Ｋと、第６実施形態に係る検出素子１９０Ｅとを比較すると、検出素子１９０Ｋの第１絶縁性樹脂層１１４Ｋの断面形状が検出素子１９０Ｅの第１絶縁性樹脂層１１４Ｅの断面形状と異なっている。
【０１６７】
本実施形態に係る検出素子１９０Ｋにおいては、第１絶縁性樹脂層１１４Ｋの開口部１１４Ｋａは、基板から離れるにしたがって径が大きくなるテーパ形状を有する。換言すると、開口部１１４Ｋａにおける第１絶縁性樹脂層１１４Ｋの側壁は傾斜しており、当該側壁の斜面は上方を向いている。開口部１１４Ｋａにおける第１絶縁性樹脂層１１４Ｋの側壁と基板１０２Ｋの第１面１２８Ｋとのなす角はθである。
【０１６８】
このような構成によって、カソード電極１０４Ｋ及びアノード電極１０６Ｋ近傍に電界が集中するため、高電場が形成され易くなる。したがって、高い増幅率が得られる。
【０１６９】
開口部１１４Ｋａにおける第１絶縁性樹脂層１１４Ｋの傾斜面の傾斜角θは、２０°以上８０°以下であることが好ましい。
【０１７０】
〈第１２実施形態〉
本実施形態においては、本開示の放射線検出装置の別の例について説明する。第１２実施形態の検出素子１９０Ｌは、第１〜第１１実施形態の検出素子と同様の構成を有しているので、同様の構成については改めて説明はしない。なお、放射線検出装置は容器モジュールとも呼ばれる。
【０１７１】
図３２に、本実施形態に係る本開示の放射線検出装置１５０Ｌの断面斜視図を示す。本実施形態に係る本開示の放射線検出装置１５０Ｌは、第１〜第１１実施形態と同様、ピクセル電極部１０１Ｌ、接続端子部１０９Ｌ、ドリフト電極１１０Ｌ及びチャンバ１１１Ｌを有している。また、本実施形態に係る本開示の放射線検出装置１５０Ｌにおいては、ドリフトケージ１５２Ｌａ及び１５２Ｌｂが設けられている。ドリフトケージ１５２Ｌａ及び１５２Ｌｂは、ドリフト電極１１０Ｌとピクセル電極部１０１Ｌとの間の電界分布を均一化するために設けられている。ここで、本実施形態に係る本開示の放射線検出装置を容器モジュールという。
【符号の説明】
【０１７２】
１００：放射線検出装置、    １０１：ピクセル電極部、    １０２：基板、    １０３：貫通孔、    １０４：カソード電極、    １０４ａ：電極、    １０４Ｅｂ、１０５、１１４Ｅａ：開口部、    １０６：アノード電極、    １０７Ｅ：間隙、    １０８：アノード電極パターン、    １０９：接続端子部、    １１０：ドリフト電極、    １１１：チャンバ、    １１２：貫通電極、    １１３Ｅ：絶縁性樹脂層、    １１４Ｅ：第１絶縁性樹脂層、    １１６Ｅ：第２絶縁性樹脂層、    １１８Ｈ：樹脂、    １２０：第１金属層、    １２２：第２金属層、    １２４：第３金属層、    １２６：ビア、    １２８：第１面、    １２９：第２面、    １３０：絶縁層、    １３２：ボンディングワイヤ、    １３４：第１絶縁層、    １３６：第２絶縁層、    １３８：第３絶縁層、    １３９：第４絶縁層、    １４０：樹脂層、    １４１：開口部、    １４２：樹脂層、    １４３：開口部、    １５０：放射線検出装置、    １５２ａ：ドリフトケージ、    １６０：第１アノード電極、    １６２：第２アノード電極、    ３２５：シード層、    ３２６：めっき層、    ３２９：レジストパターン、    ３３０：接着層、    ３４０：フレーム
【図１】
2017061336.tif 000003
【図２】
2017061336.tif 000004
【図３】
2017061336.tif 000005
【図４】
2017061336.tif 000006
【図５】
2017061336.tif 000007
【図６】
2017061336.tif 000008
【図７】
2017061336.tif 000009
【図８】
2017061336.tif 000010
【図９】
2017061336.tif 000011
【図１０】
2017061336.tif 000012
【図１１】
2017061336.tif 000013
【図１２】
2017061336.tif 000014
【図１３】
2017061336.tif 000015
【図１４】
2017061336.tif 000016
【図１５】
2017061336.tif 000017
【図１６】
2017061336.tif 000018
【図１７】
2017061336.tif 000019
【図１８】
2017061336.tif 000020
【図１９】
2017061336.tif 000021
【図２０】
2017061336.tif 000022
【図２１】
2017061336.tif 000023
【図２２】
2017061336.tif 000024
【図２３】
2017061336.tif 000025
【図２４】
2017061336.tif 000026
【図２５】
2017061336.tif 000027
【図２６】
2017061336.tif 000028
【図２７】
2017061336.tif 000029
【図２８】
2017061336.tif 000030
【図２９】
2017061336.tif 000031
【図３０】
2017061336.tif 000032
【図３１】
2017061336.tif 000033
【図３２】
2017061336.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月19日(2018.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が設けられた基板と、
前記貫通孔の内部に配置された絶縁層と、
前記絶縁層より前記貫通孔の内側に配置された貫通電極と、
前記貫通電極を露出する開口部が設けられた絶縁性の樹脂層と、
前記貫通電極及び前記樹脂層の上方に配置され、前記開口部を通って前記貫通電極に接続された第１電極と、
前記樹脂層の上方において、前記第１電極から離隔して配置された第２電極と、
を有し、
前記樹脂層の一部は前記貫通電極に接し、
前記第１電極の径は、前記開口部の上部における第２開口径よりも大きい検出素子。
【請求項２】
前記基板に対して、前記第１電極が配置された第１面とは反対側の第２面側に配置された第３電極をさらに有し、
前記第２電極が延在する方向と前記第３電極が延在する方向とは互いに交差している、請求項１に記載の検出素子。
【請求項３】
前記第１電極は複数設けられ、
前記複数の前記第１電極は、前記第２電極が延在する方向及び前記第３電極が延在する方向に沿ってマトリクス状に配置されている、請求項２に記載の検出素子。
【請求項４】
前記第２電極は、前記第１電極を囲むように開口されている、請求項１に記載の検出素子。
【請求項５】
前記貫通電極と前記樹脂層とが接する領域において、前記開口部の第１開口径は前記貫通電極の径よりも小さい、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項６】
前記絶縁層は、厚さが０．１μｍ以上３５μｍ以下である、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項７】
前記絶縁層は、酸化シリコン層及び窒化シリコン層を含み、
前記窒化シリコン層は、前記酸化シリコン層より前記貫通孔の内側に配置されている、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項８】
前記絶縁層は、引っ張り応力を有する複数の層と圧縮応力を有する複数の層とが交互に積層されている、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【請求項９】
前記開口部は、前記基板から離れるにしたがって径が大きくなるテーパ形状である、請求項１乃至４のいずれか一に記載の検出素子。
【国際調査報告】
2017061336.tif 000035
2017061336.tif 000036
2017061336.tif 000037
2017061336.tif 000038
2017061336.tif 000039
2017061336.tif 000040
2017061336.tif 000041
2017061336.tif 000042
2017061336.tif 000043
2017061336.tif 000044