(57)【要約】      （修正有）【課題】光学的クロストークを抑制することのできる光検出器および放射線検出器を提供する。【解決手段】光検出器は、基板に設けられた複数の画素１０とを備え、各画素は基板第１面に設けられた複数の光検出セル２０で、各光検出セル２０は第１端子と、基板に接続する第２端子とを有し、第２面に連続した閉曲線形状の第１開口部によって周囲が取り囲まれる、複数の光検出セル２０と、光検出セル２０のそれぞれの第１端子に接続される第１配線と、基板第２面と、基板第２面に基板を貫通し第１配線の一部が露出した第２開口部の側面と、第１開口部側面および底面を覆う第１絶縁膜と、第１絶縁膜に設けられ基板第２面の光検出セル２０のそれぞれに対応する領域の一部が露出した複数の第３開口部のそれぞれに設けられ基板第２面に接続する複数の第１電極と、基板第２面側に設けられ複数の第１電極を接続する第２電極と、第１開口部に充填された遮光部材と備える。【選択図】図４
2018148183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面および前記第１面に対向する第２面を有する基板と、
前記基板に設けられた複数の画素と、
を備え、各画素は、
前記基板の前記第１面に設けられた複数の光検出セルであって、各光検出セルは第１端子と、前記基板に接続する第２端子と、を有し、かつ前記基板の前記第２面側からみたときに前記第２面に設けられた連続した閉曲線形状を有する第１開口部によって周囲が取り囲まれる、複数の光検出セルと、
前記基板の前記第１面に設けられ前記複数の光検出セルのそれぞれの前記第１端子に接続される第１配線と、
前記基板の前記第２面と、前記基板の前記第２面に設けられ前記基板を貫通し前記第１配線の一部が露出した第２開口部の側面と、前記第１開口部の側面および底面とを覆う第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜に設けられ前記基板の前記第２面における前記光検出セルのそれぞれに対応する領域の一部が露出した複数の第３開口部のそれぞれに設けられ前記基板の前記第２面に接続する複数の第１電極と、
前記基板の前記第２面側に設けられ前記複数の第１電極を接続する第２電極と、
前記第１開口部に充填された遮光部材と、
を備えた光検出器。
【請求項２】
前記第１開口部に設けられ前記第１配線に接続する第３電極を更に備えた請求項１記載の光検出器。
【請求項３】
前記遮光部材は、黒色レジストである請求項１または２記載の光検出器。
【請求項４】
前記遮光部材は、金属である請求項１または２記載の光検出器。
【請求項５】
前記基板は、ｎ型基板と、前記ｎ型基板上に設けられたｐ型エピタキシャル層とを備え、前記光検出セルは前記ｐ型エピタキシャル層に設けられる請求項１乃至４のいずれかに記載の光検出器。
【請求項６】
前記画素がアレイ状に配列された請求項１乃至５のいずれかに記載の光検出器。
【請求項７】
前記光検出セルのそれぞれは、アバランシェフォトダイオードを含む請求項１乃至６のいずれかに記載の光検出器。
【請求項８】
前記基板の前記第１面に設けられ前記複数の光検出セルおよび前記第１配線を覆う第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜に対して前記基板と反対側に設けられ前記第２絶縁膜と接着材を介して接合する透明な支持体と、
を更に備えた請求項１乃至７のいずれかに記載の光検出器。
【請求項９】
放射線を可視光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータによって変換された可視光を受光する請求項１乃至８のいずれかに記載の光検出器と、
を備えた放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光検出器および放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高感度な光検出器を実現するために、Ｇｅｉｇｅｒモードで動作するアバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤとも云う）を有する光検出セルをアレイ状に配置した光検出器が検討されている。この光検出器は、光検出器に入射する光子数を計数するものである。Ｇｅｉｇｅｒモードで動作するＡＰＤとは、フォトダイオードに１光子が入射する毎に、１電流パルスを放出するフォトダイオードである。このＡＰＤを有する光検出セルをアレイ状に配置することで、光子を受光した光検出セルの数に比例した波高の電流パルスが得られる。このパルスの波高を測定することで、光検出器に入射した光子数を測定する。
【０００３】
ここで、Ｇｅｉｇｅｒモードで動作するＡＰＤを有する光検出セルをアレイ状に配置した場合、光子が入射した光検出セルから、可視光から遠赤外光の範囲の波長帯の光が放射され、この放射光が隣接する光検出セルに入射する（光学的クロストーク）という問題が知られている。
【０００４】
この問題を解決するために、隣接する２つのＡＰＤを有する光検出セルの間に、これらの光検出セルが形成された基板と反対側、すなわち光検出セル側からトレンチ溝を掘り、このトレンチ溝に黒色レジストやタングステン等の金属を埋め込む技術が知られている。これにより、隣接する光検出セル間を遮光し、光学的クロストークを抑制する。しかし、光学的クロストークの抑制は不十分である。
【０００５】
この光学的クロストークの抑制技術においては、更に以下に述べる課題がある。遮光材料に黒色レジストを用いる場合、ＡＰＤを有する光検出セルの製造プロセスは一般的に４００℃以上の高温プロセスに曝される。このため、耐熱性不足により、実質的に黒色フォトレジストを使用できないという問題がある。
【０００６】
また、タングステン等の金属を埋め込む場合は、一般的にスパッタリング法やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などが用いられる。しかし、これら方法は薄膜形成に用いられ、トレンチ溝への充填性が悪く、ボイドが発生して、信頼性が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許５１８３４７１号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６２７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本実施形態は、光学的クロストークを、より抑制することのできる光検出器および放射線検出器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態による光検出器は、第１面および前記第１面に対向する第２面を有する基板と、前記基板に設けられた複数の画素と、を備え、各画素は、前記基板の前記第１面に設けられた複数の光検出セルであって、各光検出セルは第１端子と、前記基板に接続する第２端子と、を有し、かつ前記基板の前記第２面側からみたときに前記第２面に設けられた連続した閉曲線形状を有する第１開口部によって周囲が取り囲まれる、複数の光検出セルと、前記基板の前記第１面に設けられ前記複数の光検出セルのそれぞれの前記第１端子に接続される第１配線と、前記基板の前記第２面と、前記基板の前記第２面に設けられ前記基板を貫通し前記第１配線の一部が露出した第２開口部の側面と、前記第１開口部の側面および底面とを覆う第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜に設けられ前記基板の前記第２面における前記光検出セルのそれぞれに対応する領域の一部が露出した複数の第３開口部のそれぞれに設けられ前記基板の前記第２面に接続する複数の第１電極と、前記基板の前記第２面側に設けられ前記複数の第１電極を接続する第２電極と、前記第１開口部に充填された遮光部材と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態による光検出器を示す断面図。
【図２】第１実施形態の光検出器を示す平面図。
【図３】第１実施形態の光検出器における１画素を示す平面図。
【図４】第１実施形態の光検出器における遮光溝を示す平面図。
【図５】第１実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図６】第１実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図７】第１実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図８】第１実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図９】第１実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図１０】第１実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図１１】第１実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図１２】第１実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図１３】第１実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図１４】第２実施形態による光検出器を示す断面図。
【図１５】第２実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図１６】第２実施形態の光検出器の製造方法を示す断面図。
【図１７】第３実施形態による放射線検出器を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは云うまでもない。
【００１２】
（第１実施形態）
第１実施形態による光検出器について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は第１実施形態の光検出器１の断面図である。図２は第１実施形態の光検出器１の平面図、図３は第１実施形態の光検出器１における１画素を示す平面図である。図４は、第１実施形態の光検出器１における遮光溝（開口部）を示す平面図である。
【００１３】
この第１実施形態の光検出器１は、図２に示すように、アレイ状に配列された複数の画素１０を備えている。図２では、５×５のアレイ状に配列された画素アレイを示している。図３に示すように、各画素は例えばｎ型のシリコン基板１２上に形成され、アレイ状に配列された複数の光検出セル２０と、例えばＡｌ（アルミニウム）からなる配線４０と、ＴＳＶ(Through Silicon Via)電極５０と、裏面電極６０とを備えている。Ａｌからなる配線４０は、光検出セルの近傍に設けられた配線４０ａと、配線４０ａに接続し画素アレイの周囲に設けられた配線４０ｂとを有している。なお、後述するように、ＴＳＶ電極５０および裏面電極６０は、シリコン基板１２の光検出セル２０が設けられた面と反対側の面に設けられる。
【００１４】
各光検出セル２０は、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を有している。各光検出セル２０の第１端子は、例えば配線４０ａを介して後述するクエンチ抵抗の一端に接続される。クエンチ抵抗の他端は配線４０ｂに接続され、配線４０ｂは各画素１０の一端部、図３においては左上の端部に設けられたＴＳＶ電極５０に接続される。
【００１５】
各光検出セル２０の第２端子は、シリコン基板１２および後述する裏面コンタクトを介して裏面電極６０に接続される。また、裏面電極６０は、ＴＳＶ電極５０が設けられた端部と異なる端部、図３においては左下の端部に設けられている。したがって、複数の光検出セル２０はそれぞれ、対応するクエンチ抵抗１８を介して並列に接続される。
【００１６】
次に、第１実施形態の光検出器１の断面構造について図１を参照して説明する。ｎ型のシリコン基板１２上にｐ−型エピタキシャル層１４が配置され、このエピタキシャル層１４にＡＰＤを有する光検出セル（光検出部ともいう）２０が設けられる。光検出セル２０は、例えば、ｐ＋型半導体層を有し、このｐ＋型半導体層、ｐ−型エピタキシャル層１４、およびｎ型のシリコン基板１２によってＡＰＤが構成される。
【００１７】
光検出セル２０は、エピタキシャル層１４上に配置された例えば酸化シリコンからなる絶縁膜１６によって素子分離される。したがって、光検出セル２０の上面上は、絶縁膜１６によって覆われず、光が入射する開口となる。この絶縁膜１６は例えばＬＯＣＯＳ（Local oxidation Of Silicon）法によって形成される。
【００１８】
絶縁膜１６上には各光検出セル２０に対応して例えばポリシリコンからなるクエンチ抵抗１８が設けられている。これらのクエンチ抵抗１８、光検出セル２０、および絶縁膜１６は、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜１９ａによって覆われている。この層間絶縁膜１９ａには、光検出セル２０に接続する例えばＡｌからなる第１コンタクトと、クエンチ抵抗１８に接続する例えばＡｌからなる第２コンタクトと、が設けられている。これらの第１コンタクトおよび第２コンタクトは層間絶縁膜１９ａ上に設けられたＡｌ配線４０ａによって接続される。また、層間絶縁膜１９ａ上には、ＴＳＶ電極５０に接続するＡｌ配線４０ｂが配置される。なお、クエンチ抵抗１８は、対応する光検出セル２０とＡｌ配線４０ａを介して直列に接続される。
【００１９】
層間絶縁膜１９ａおよびＡｌ配線１８を覆うように、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜１９ｂが設けられている。この層間絶縁膜１９ｂ上には接着層７２を介して例えばガラスからなる透明支持体８０が設けられている。この透明支持体８０を通して光が光検出セル２０に入射する。接着層７２は光が透過する透明度を有する。また、接着層７２の厚みは概ね数１０μｍ〜１００μｍ程度である。
【００２０】
シリコン基板１２の光検出セル２０が設けられた面（表面）と反対側の面（裏面）に、ＴＳＶ電極５０、裏面電極６０、および遮光部３０が設けられる。ＴＳＶ電極５０は、シリコン基板１２の裏面側に形成された第１開口部に設けられる。この第１開口部の底面はＡｌ配線４０ｂに達する。上記第１開口部の側面およびシリコン基板１２の裏面を覆うように例えば酸化シリコンからなる絶縁膜２８が配置される。ＴＳＶ電極５０は、上記第１開口部の底面を覆うとともに第１開口部の側面上に配置された絶縁膜２８を覆うように設けられた例えばＴｉからなるバリアメタル層３２ａと、このバリアメタル層３２ａを覆うように設けられた例えばＣｕからなる電極層３４ａとを備えている。したがって、ＴＳＶ電極５０のバリアメタル層３２ａは例えば酸化シリコンからなる絶縁膜２８によってシリコン基板１２やエピタキシャル層１４と電気的に絶縁されている。
【００２１】
裏面電極６０は、シリコン基板１２の裏面側に設けられる。光検出セル２０毎に、絶縁膜２８にシリコン基板１２の裏面に達する開口を設け、この開口の底面および側面を覆うように、例えばＴｉ（チタン）からなるバリアメタル層３２ｂと、このバリアメタル層３２ｂを覆うように設けられた例えばＣｕ（銅）からなる電極層３４ｂ（裏面コンタクト３４ｂとも云う）を形成する。同時に、光検出セル２０間の電極層３４ｂを接続し、裏面電極６０に電気的に接続する。
【００２２】
遮光部３０は、シリコン基板１２およびエピタキシャル層１４を貫通し、底面が絶縁膜１６に達する遮光溝３０ａと、この遮光溝３０ａを埋め込む遮光部材３０ｂとを備えている。この第１実施形態においては、遮光部材３０ｂとして黒色レジストが用いられる。また、第１実施形態においては、遮光溝３０ａの底面および側面と、遮光部材３０ｂとの間には絶縁膜２８が設けられている。なお、遮光部材３０ｂが絶縁性の材料で構成されていれば、遮光溝３０ａの底面および側面と、遮光部材３０ｂとの間に、絶縁膜２８を設けなくともよい。また、遮光部材３０ｂは遮光溝３０ａを埋め込むように形成されているが、遮光溝３０ａの底面および側面に沿って膜として形成しても良い。
【００２３】
遮光溝３０ａは、図４に示すように、シリコン基板１２の裏面側から見たときに、各光検出セル２０を取り囲むように設けられており、遮光溝３０ａに隙間が設けられていない。すなわち、遮光溝３０ａは、シリコン基板１２の裏面側から見たときに、各光検出セル２０を取り囲む連続した閉曲線形状を有するように構成される。このように構成することにより、各光検出セル２０はシリコン基板１２において遮光溝３０ａによって完全に分断されるため、光検出セル間の光学的クロストークを大幅に低減することができる。
【００２４】
一方、各光検出セル２０のシリコン基板１２の電気的導通を得るために、上記のように、各光検出セル２０に電極層３４ｂを形成し、これらの光検出セル間の電極層３４ｂを接続している。
【００２５】
再び、図１に戻り、ＴＳＶ電極５０、裏面電極６０、および遮光部３０は、例えばソルダーレジスト７０によって覆われる。そして、ソルダーレジスト７０には、ＴＳＶ電極５０および裏面電極６０にそれぞれ通じる開口が設けられている。ＴＳＶ電極５０および裏面電極６０はそれぞれの開口を通して、図示しない実装基板のパッドに接続される。
【００２６】
（製造方法）
次に、第１実施形態の光検出器１の製造方法について図５乃至図１３を参照して説明する。まず、図５に示すように、周知の技術を用いてシリコン基板１２に複数の光検出セル２０（光検出部）を形成する。シリコン基板１２は、例えば厚さが７２５μｍのｎ型シリコン基板に、厚さ２μｍのｐ型エピタキシャル層１４を形成したＳｉのエピタキシャル基板である。エピタキシャル層１４に複数の光検出セル２０を形成する。各光検出セル２０には、エピタキシャル層１４よりもｐ型不純物の濃度が高いｐ＋層を有し、このｐ＋層は、エピタキシャル層１４にｐ型の不純物を注入することにより形成される。これにより、このｐ＋層、エピタキシャル層１４、およびｎ型シリコン基板１２がアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を構成する。
【００２７】
その後、光検出セル２０上に図示しない例えば窒化膜からなるマスクを形成し、露出しているエピタキシャル層１４上にＬｏｃｏｓ法を用いて絶縁膜１６を形成する。これにより、隣接する光検出セルは、絶縁膜１６によって素子分離される。
【００２８】
この絶縁膜１６上に、例えばポリシリコンからなるクエンチ抵抗１８を形成する。その後、光検出セル２０上の上記マスクを除去する。
【００２９】
続いて、光検出セル２０、クエンチ抵抗１８、および絶縁膜１６を覆うように例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜１９ａを形成する。この層間絶縁膜１９ａに光検出セル２０およびクエンチ抵抗１８にそれぞれ通じるコンタクトホールを形成する。その後、これらのコンタクトホールを埋め込むように、層間絶縁膜１９ａ上に例えばＡｌからなる金属配線層を形成する。このとき、コンタクトホール内にはＡｌが埋め込まれコンタクトが形成される。この金属配線層をパターニングすることによりＡｌ配線４０ａ、４０ｂを形成する。これらのＡｌ配線４０ａ、４０ｂを覆うように層間絶縁膜１９ａ上に例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜１９ｂを形成する（図５）。
【００３０】
次に、図６に示すように、層間絶縁膜１９ｂ上に接着層７２を塗布し、この接着層７２上に例えばガラスからなる透明な支持体８０を載置し、層間絶縁膜１９ｂと透明支持体８０を接着層７２を介して接合する。透明支持体８０の厚さは例えば３５０μｍとする。
【００３１】
その後、図７に示すように、透明支持体８０を支持部材としてシリコン基板１２を研磨し、１０μｍ〜４０μｍ程度の厚さまで薄くする。
【００３２】
次に、図８に示すように、ＴＳＶ電極および遮光部を形成する位置にＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法を用いて開口７４ａ、７４ｂを形成する。ＴＳＶ電極用の開口７４ａは底面が層間絶縁膜１９ａに達し、遮光部用の開口７４ｂは底面が絶縁膜１６に達する。開口７４ｂは遮光溝３０ａとなる。この開口７４ｂ（遮光溝３０ａ）は、シリコン基板１２の裏面側から見たときに、対応する光検出セル２０を取り囲む連続した閉曲線形状となるように形成される。
【００３３】
続いて、図９に示すように、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、開口７４ａ、７４ｂの底面および側面と、露出しているシリコン基板１２の裏面にシリコン酸化膜２８を形成する。
【００３４】
次に、図１０に示すように、ＴＳＶ電極用の開口７４ａの底部に、Ａｌ配線４０ｂと導通するための開口７５を形成するとともに、各光検出セル２０に裏面コンタクトを形成する位置に、底面がシリコン基板１２の裏面に達する開口７６を形成する。
【００３５】
次に、図１１に示すように、遮光溝３０ａに遮光材料として黒色レジストを選択的に充填し、遮光部３０を形成する。
【００３６】
次に、図１２に示すように、ＴＳＶ電極の開口７４ａと、各光検出セル２０の開口７６の底面および側面に、Ｔｉからなるバリアメタル層３２ａ、３２ｂと、Ｃｕからなる電極層３４ａ、３４ｂとの積層構造を有する電極層を形成する。これと同時に、光検出セル２０間の電極層を接続し、電気的な導通を取る。Ｔｉからなるバリアメタル層３２ａ、３２ｂの形成はスパッタリング法、Ｃｕからなる電極層３４ａ、３４ｂの形成は厚膜の形成が可能なめっき法が用いられる。なお、電極がめっき法で形成される場合は、Ｃｕの代わりに、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｎｉ（ニッケル）、亜鉛（Ｚｎ）、Ｃｒ（クロム）、およびＳｎ（錫）からなる群から選択された少なくとも１つの金属を用いることができる。
【００３７】
その後、図１３に示すように、ＴＳＶ電極５０、裏面電極６０、および遮光部３０を覆うように、シリコン基板１２の裏面にソルダーレジスト７０を塗布する。引き続き、ＴＳＶ電極５０、裏面電極６０に通じる開口をそれぞれ形成した後に、２００℃以下で熱硬化処理を行う。これにより、第１実施形態の光検出器１が完成する。
【００３８】
以上説明したように、第１実施形態によれば、遮光溝３０ａをシリコン基板１２の裏面側に設けたことにより、ＡＰＤを形成した後に、遮光溝１２に黒色レジストを充填することが可能となり、ＡＰＤを形成するための高温プロセス（例えば、４００℃以上）を経なくてもよい。このため、遮光部材３０ｂとして耐熱性の高くない黒色レジストを使用することができる。また、各光検出セル２０の周囲を遮光溝３０ａで取り囲む連続した閉曲線形状にすることにより、光クロストークを大幅に低減することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
第２実施形態による光検出器の断面図を図１４に示す。この第２実施形態の光検出器１は、図１に示す第１実施形態の光検出器において、遮光材料として、黒色レジスト３０ｂの代わりに金属、例えばＣｕを用いた構成を有している。
【００４０】
次に、第２実施形態の光検出器１の製造方法について図１５および図１６を参照して説明する。
【００４１】
図１０に示す工程までは、第１実施形態の製造方法と同様に行う。すなわち、ＴＳＶ電極用の開口７４ａおよび各光検出セル２０の裏面コンタクト用の開口７４ｂを形成するまで、第１実施形態と同様に行う。
【００４２】
続いて、図１０に示すＴＳＶ電極用の開口７４ａ、各光検出セル２０の裏面コンタクト用の開口７４ｂ、および遮光溝のそれぞれの底面および側面に、例えばＴｉからなるバリアメタル層３２ａ、３２ｂと、例えばＣｕからなる金属層３４ａ、３４ｂの積層構造の電極層を順次形成し、パターニングすることにより、バリアメタル層３２ａおよび金属層３４ａを備えたＴＳＶ電極５０と、バリアメタル層３２ｂおよび金属層３４ｂを備えた光検出セル２０の裏面電極６０と、バリアメタル層３２ｂおよび金属層３４ｃを備えた遮光材料を有する遮光部３０と、を形成する。この時、同時に、光検出セル間の電極層３４ｂと遮光部３０の金属層３４ｃとを接続し、電気的に導通を取る（図１５）。Ｔｉからなるバリアメタル層はスパッタリング法を用いて形成し、Ｃｕからなる金属層は、めっき法を用いて形成する。なお、この金属層としては、Ｃｕの代わりに、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｎｉ（ニッケル）、亜鉛（Ｚｎ）、Ｃｒ（クロム）、およびＳｎ（錫）からなる群から選択された少なくとも１つの金属を用いることができる。このように、遮光材料の形成にめっき法を用いたことにより、遮光部３０にボイドの発生が生じるのを抑制して、充填することができる。
【００４３】
次に、図１６に示すように、ＴＳＶ電極５０、裏面電極６０、および遮光部３０を覆うように、シリコン基板１２の裏面にソルダーレジスト７０を塗布する。引き続き、ＴＳＶ電極５０、裏面電極６０に通じる開口をそれぞれ形成した後に、２００℃以下で熱硬化処理を行う。これにより、第２実施形態の光検出器１が完成する。
【００４４】
以上説明したように、第２実施形態によれば、遮光部材として、めっき法を用いて金属層を形成するので遮光溝にボイドを発生させることなく、充填することが可能となる。これにより、遮光部材に金属を用いても、光検出器の信頼性を向上することができる。
【００４５】
また、ＴＳＶ電極のバリメタル層および電極層と、裏面電極のバリアメタル層および電極層の製造と同時に、遮光部のバリアメタル層および金属層が形成することが可能となり、第１実施形態に比べて、製造プロセスを簡略化することができる。
【００４６】
（第３実施形態）
シンチレータと光検出器を組み合わせた放射線検出器が知られている。シンチレータに放射線が入射すると可視光が発生する。この可視光をフォトダイオードや光電子増倍管などの光検出器によって検出する。この時、シンチレータから放出される可視光の光子数は、シンチレータに入射する放射線エネルギーに比例するという特性を有する。したがって、Ｇｅｉｇｅｒモードで動作するＡＰＤを有する光検出セルをアレイ状に配置した光検出器を用いれば、シンチレータから放出された可視光の光子数を計数することが可能となるため、放射線のエネルギーを測定することができる。この放射線検出器を第３実施形態として以下に説明する。
【００４７】
第３実施形態による放射線検出器の断面を図１７に示す。この第３実施形態の放射線検出器１００は、第１乃至第２実施形態のいずれかの光検出器１と、放射線を受けて可視光を放射するシンチレータ９０と、を備えている。図１７においては、光検出器１として第１実施形態の光検出器を用いた。光検出器１とシンチレータ９０とは接着層８６によって接合される。シンチレータ９０としては、ＬＧＳＯ、ＬＹＳＯなどの材料を用いることができる。接着層８６はシンチレータ９０で発生した可視光を透過する透明度を有する。また、接着層８６の厚みは概ね数１０μｍ〜１００μｍ程度である。
【００４８】
この第３実施形態によれば、光検出器１において、遮光溝３０ａをシリコン基板１２の裏面側に設けたことにより、ＡＰＤを形成した後に、遮光溝３０ａに黒色レジストを充填することが可能となり、ＡＰＤを形成するための高温プロセス（例えば、４００℃以上）を経なくてもよい。また、各光検出セル２０の周囲を遮光溝３０ａで取り囲む連続した閉曲線形状にすることにより、光クロストークを大幅に低減することができる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・光検出器、１０・・・画素、１２・・・シリコン基板、１４・・・エピタキシャル層、１６・・・絶縁膜（素子分離用）、１８・・・クエンチ抵抗、１９ａ，１９ｂ・・・層間絶縁膜、２０・・・光検出セル、２８・・・絶縁膜（シリコン酸化膜）、３０・・・遮光部、３０ａ・・・遮光溝、３０ｂ・・・遮光部材、３２ａ，３２ｂ・・・バリアメタル層、３４ａ，３４ｂ・・・電極層、３４ｃ・・・金属層、４０、４０ａ、４０ｂ・・・配線（アルミニウム）、５０・・・ＴＳＶ電極、６０・・・裏面電極、７０・・・ソルダーレジスト、７２・・・接着層、８０・・・透明な支持体、８６・・・接着層、９０・・・シンチレータ、１００・・・放射線検出器
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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