(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第一及び第二主面を有し、放射線の入射に応じてキャリアを発生する第一導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記第一主面側に２次元配列され、前記半導体基板と接合を構成し前記半導体基板に発生したキャリアが流れ込む複数の第二導電型の半導体領域と、
前記半導体基板の前記第一主面側において前記複数の第二導電型の半導体領域毎に配置され、対応する第二導電型の半導体領域に接合された複数の電極と、を備えており、
前記複数の電極は、前記第一主面に直交する方向から見て、外縁が対応する第二導電型の半導体領域の外縁よりも外側に位置するように該第二導電型の半導体領域をそれぞれ覆っており、
前記複数の第二導電型の半導体領域は、２次元配列された複数の第一半導体領域と、２次元配列された複数の第二半導体領域と、を含み、
前記複数の第一半導体領域のうち２次元配列における第一方向に配列された第一半導体領域同士が、互いに電気的に接続され、
前記複数の第二半導体領域のうち前記第一方向に交差する第二方向に配列された第二半導体領域同士が、互いに電気的に接続されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記第一方向に延び、前記第一半導体領域に接合された前記電極同士を接続する複数の第一配線と、
前記第二方向に延び、前記第二半導体領域に接合された前記電極同士を接続する複数の第二配線と、を更に備えており、
前記第一方向に配列された前記第一半導体領域同士が、前記第一配線を通して互いに電気的に接続され、
前記第二方向に配列された前記第二半導体領域同士が、前記第二配線を通して互いに電気的に接続されてい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】
前記複数の第一配線は、前記第二方向での幅が、前記第一半導体領域の前記第二方向での幅よりも狭く、
前記複数の第二配線は、前記第一方向での幅が、前記第二半導体領域の前記第一方向での幅よりも狭いことを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記第一半導体領域と前記電極とが接合している領域の中心部が、前記第一配線を前記第一方向に延長した領域に含まれ、
前記第二半導体領域と前記電極とが接合している領域の中心部が、前記第二配線を前記第二方向に延長した領域に含まれていることを特徴とする請求項２又は３に記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記第一半導体領域に接合された前記電極と前記第二半導体領域に接合された前記電極と前記第二配線とが、第一層に位置し、
前記第一配線が、前記第一層とは異なる第二層に位置しており、
前記第一配線と前記第二配線とが立体的に交差していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記第一半導体領域と前記第二半導体領域とは、前記第一主面に直交する方向から見て円形状を呈していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記第一半導体領域と前記第二半導体領域とは、前記第一方向と前記第二方向とに交差する第三方向において交互に配列されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項８】
前記複数の第一半導体領域は、前記第一主面に直交する方向から見て円形状を呈する第一及び第二部分と、前記第一部分と前記第二部分を連結するように前記第一方向に延びる第三部分と、を有し、
前記複数の第二半導体領域は、前記第一主面に直交する方向から見て円形状を呈する第一及び第二部分と、前記第一部分と前記第二部分を連結するように前記第二方向に延びる第三部分と、を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項９】
前記第一半導体領域と前記第二半導体領域とは、前記第一方向と前記第二方向とにそれぞれ交互に配列されていることを特徴とする請求項８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、放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線の入射位置を２次元で検出するための放射線検出器として、互いに対向する第一及び第二主面を有し、放射線の入射に応じてキャリアを発生する第一導電型の半導体基板と、半導体基板の第一主面側に位置検出方向に沿って配置され、発生したキャリアが流れ込む複数の第二導電型の半導体領域と、半導体基板の第二主面側に上記位置検出方向に直交する方向に沿って配置され、発生したキャリアが流れ込む複数の第一導電型の半導体領域と、を備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０５４７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放射線が特許文献１に記載された放射線検出器に入射すると、半導体基板内においてキャリアが発生する。発生したキャリアの一方は、その発生位置に近接する第二導電型の半導体領域に流れ込み、発生したキャリアの他方は、その発生位置に近接する第一導電型の半導体領域に流れ込む。したがって、放射線の入射位置に応じた位置の第二導電型の半導体領域と第一導電型の半導体領域とから、キャリアが出力されることとなる。このように、特許文献１に記載された放射線検出器では、位置検出に用いられるキャリアが流れ込む半導体領域が半導体基板の両主面に配置されている。このため、上記各半導体領域からキャリアを読み出すための電極や配線などを半導体基板の両主面側に形成する必要があり、放射線検出器の構成が複雑化すると共に、製造性が悪くコストが嵩むといった問題点が生じる懼れがある。
【０００５】
本発明は、半導体基板に発生したキャリアが流れ込む半導体領域を半導体基板の一方の主面側に配置した上で、放射線の入射位置を２次元で検出することが可能な放射線検出器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】
【０００６】
本発明に係る放射線検出器は、互いに対向する第一及び第二主面を有し、放射線の入射に応じてキャリアを発生する第一導電型の半導体基板と、半導体基板の第一主面側に２次元配列され、半導体基板と接合を構成し半導体基板に発生したキャリアが流れ込む複数の第二導電型の半導体領域と、半導体基板の第一主面側において複数の第二導電型の半導体領域毎に配置され、対応する第二導電型の半導体領域に接合された複数の電極と、を備えており、複数の電極は、第一主面に直交する方向から見て、外縁が対応する第二導電型の半導体領域の外縁よりも外側に位置するように該第二導電型の半導体領域をそれぞれ覆っており、複数の第二導電型の半導体領域は、２次元配列された複数の第一半導体領域と、２次元配列された複数の第二半導体領域と、を含み、複数の第一半導体領域のうち２次元配列における第一方向に配列された第一半導体領域同士が、互いに電気的に接続され、複数の第二半導体領域のうち第一方向に交差する第二方向に配列された第二半導体領域同士が、互いに電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る放射線検出器では、放射線が放射線検出器に入射すると、半導体基板内においてキャリアが発生する。発生したキャリアの一方は、その発生位置に近接する第二導電型の半導体領域に流れ込む。ところで、複数の第二導電型の半導体領域は、２次元配列された複数の第一半導体領域と、２次元配列された複数の第二半導体領域と、を含んでいる。したがって、発生したキャリアの一方は、その発生位置に近接する第一半導体領域と第二半導体領域とに流れ込むこととなる。２次元配列における第一方向に配列された第一半導体領域同士が互いに電気的に接続されているので、第一半導体領域に流れ込んだキャリアは、第一方向に送られ、出力される。これにより、放射線の第二方向での入射位置が分かる。また、第二方向に配列された第二半導体領域同士が互いに電気的に接続されているので、第二半導体領域に流れ込んだキャリアは、第二方向に送られ、出力される。これにより、放射線の第一方向での入射位置が分かる。このように、本発明では、第一半導体領域に流れ込んだキャリアが第一方向に送られると共に、第二半導体領域に流れ込んだキャリアが第二方向に送られることから、放射線の入射位置を２次元で検出することが可能となる。
【０００８】
本発明では、複数の電極が、第一主面に直交する方向から見て、当該電極の外縁が対応する第二導電型の半導体領域の外縁よりも外側に位置するように当該第二導電型の半導体領域をそれぞれ覆っている。これにより、第一導電型の半導体基板と第二導電型の半導体領域との接合領域での電界の集中が緩和され、当該接合領域におけるキャリアの界面リークの発生を抑制できる。
【０００９】
第一方向に延び、第一半導体領域に接合された電極同士を接続する複数の第一配線と、第二方向に延び、第二半導体領域に接合された電極同士を接続する複数の第二配線と、を更に備えており、第一方向に配列された第一半導体領域同士が、第一配線を通して互いに電気的に接続され、第二方向に配列された第二半導体領域同士が、第二配線を通して互いに電気的に接続されていてもよい。この場合、第一方向に配列された第一半導体領域同士が比較的低抵抗で電気的に接続されると共に、第二方向に配列された第二半導体領域同士が比較的低抵抗で電気的に接続されることとなる。これにより、放射線検出器の応答特性を向上することができる。
【００１０】
複数の第一配線は、第二方向での幅が、第一半導体領域の第二方向での幅よりも狭く、複数の第二配線は、第一方向での幅が、第二半導体領域の第一方向での幅よりも狭くてもよい。この場合、第一半導体領域の配列の狭ピッチ化と第二半導体領域の配列の狭ピッチ化とを容易に図ることができる。
【００１１】
第一半導体領域と電極とが接合している領域の中心部が、第一配線を第一方向に延長した領域に含まれ、第二半導体領域と電極とが接合している領域の中心部が、第二配線を第二方向に延長した領域に含まれていてもよい。この場合、第一方向に配列された第一半導体領域同士の電気的な接続経路が短くなると共に、第二方向に配列された第二半導体領域同士の電気的な接続経路が短くなる。これにより、放射線検出器の応答特性をより一層向上することができる。
【００１２】
第一半導体領域に接合された電極と第二半導体領域に接合された電極と第二配線とが、第一層に位置し、第一配線が、第一層とは異なる第二層に位置しており、第一配線と第二配線とが立体的に交差していてもよい。この場合、電気的な接続経路を長くすることなく、互いに交差する方向に延びることとなる第一配線と第二配線とをレイアウトすることができる。
【００１３】
第一半導体領域と第二半導体領域とは、第一主面に直交する方向から見て円形状を呈していてもよい。この場合、第一半導体領域の配列の狭ピッチ化と第二半導体領域の配列の狭ピッチ化とを容易に図ることができると共に、耐電圧特性を向上できる。
【００１４】
第一半導体領域と第二半導体領域とは、第一方向と第二方向とに交差する第三方向において交互に配列されていてもよい。この場合、第一半導体領域と第二半導体領域との配列の更なる狭ピッチ化を図ることができる。
【００１５】
複数の第一半導体領域は、第一主面に直交する方向から見て円形状を呈する第一及び第二部分と、第一部分と第二部分を連結するように第一方向に延びる第三部分と、を有し、複数の第二半導体領域は、第一主面に直交する方向から見て円形状を呈する第一及び第二部分と、第一部分と第二部分を連結するように第二方向に延びる第三部分と、を有していてもよい。この場合、第一及び第二半導体領域において、円形状を呈する第一及び第二部分からだけでなく、第三部分からも、空乏層が第二主面に向けて拡がることとなる。これにより、十分な厚みを有する空乏層を安定して形成することができる。
【００１６】
第一半導体領域と第二半導体領域とは、第一方向と第二方向とにそれぞれ交互に配列されていてもよい。この場合、第一半導体領域と第二半導体領域との配列の更なる狭ピッチ化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体基板に発生したキャリアが流れ込む半導体領域を半導体基板の一方の主面側に配置した上で、放射線の入射位置を２次元で検出することが可能な放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る放射線検出器を示す平面図である。
【図２】本実施形態に係る放射線検出器を示す平面図である。
【図３】図１におけるIII−III線に沿った断面構成を説明するための図である。
【図４】図１におけるVI−VI線に沿った断面構成を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る放射線検出器の断面構成を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係る放射線検出器の断面構成を説明するための図である。
【図７】本実施形態の変形例に係る放射線検出器を示す平面図である。
【図８】図７におけるVIII−VIII線に沿った断面構成を説明するための図である。
【図９】図７におけるIX−IX線に沿った断面構成を説明するための図である。
【図１０】本実施形態の変形例に係る放射線検出器を示す平面図である。
【図１１】図１０におけるXI−XI線に沿った断面構成を説明するための図である。
【図１２】図１０におけるXII−XII線に沿った断面構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
まず、図１〜図４を参照して、本実施形態に係る放射線検出器ＲＤ１の構成を説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る放射線検出器を示す平面図である。図３は、図１におけるIII−III線に沿った断面構成を説明するための図である。図４は、図１におけるVI−VI線に沿った断面構成を説明するための図である。
【００２１】
放射線検出器ＲＤ１は、互いに対向する第一主面１ａと第二主面１ｂとを有する半導体基板１を備えている。半導体基板１は、低不純物濃度の第一導電型（たとえば、ｎ−型）の半導体基板であり、第一主面１ａに直交する方向から見て矩形形状を呈している。半導体基板１は、放射線の入射に応じてキャリア（電子−正孔対）を発生し、放射線感応領域として機能する。半導体基板１の大きさは、たとえば６０×６０ｍｍである。半導体基板１の厚みは、たとえば１００〜１０００μｍである。半導体基板１の不純物濃度は、たとえば１×１０１５〜１０２１ｃｍ−３である。半導体基板１の比抵抗は、たとえば１Ｋ〜２０ＫΩ・ｃｍである。
【００２２】
本実施形態では、「高不純物濃度」とは、たとえば不純物濃度が１×１０１５ｃｍ−３程度以上のことであって、「＋」を導電型に付けて示す。「低不純物濃度」とは、不純物濃度が１×１０１５ｃｍ−３程度以下であって「−」を導電型に付けて示す。
【００２３】
放射線検出器ＲＤ１は、半導体基板１の第一主面１ａ側に配置された複数の半導体領域（本実施形態では、２６４の半導体領域）１０を備えている。各半導体領域１０は、高不純物濃度の第二導電型（たとえば、ｐ＋型）の半導体領域である。各半導体領域１０は、半導体基板１内において第一主面１ａ側からｐ型不純物を高濃度に拡散させることにより形成される。半導体領域１０の厚みは、たとえば０．１〜１０μｍである。半導体領域１０の不純物濃度は、たとえば１×１０１５〜１０２１ｃｍ−３である。
【００２４】
複数の半導体領域１０は、半導体基板１の第一主面１ａ側に２次元配列されており、半導体基板１と接合（ｐｎ接合）を構成している。各半導体領域１０には、半導体基板１に発生したキャリア（本実施形態では、正孔）が流れ込む。
【００２５】
複数の半導体領域１０は、図１に示されるように、複数の第一半導体領域（本実施形態では、１３２の第一半導体領域）１１と、複数の第二半導体領域（本実施形態では、１３２の第二半導体領域）１３と、を含んでいる。図１では、説明のため、半導体領域１０（第一及び第二半導体領域１１，１３）を破線で示している。
【００２６】
複数の第一半導体領域１１は、ｙ軸方向（第二方向）にＭ行、ｘ軸方向（第一方向）にＮ列（Ｍ，Ｎは自然数）に２次元配列されており、本実施形態では、第二方向に１１行、第一方向に１２列に配列されている。複数の第二半導体領域１３も、第二方向にＭ行、第一方向にＮ列（Ｍ，Ｎは自然数）に２次元配列されており、本実施形態では、第二方向に１２行、第一方向に１１列に配列されている。第一半導体領域１１と第二半導体領域１３とは、第一方向と第二方向とに交差する第三方向において交互に配列されている。上述したように、第一方向と第二方向とは、交差している（本実施形態においては、第一方向と第二方向とは、直交している。）。
【００２７】
第一半導体領域１１は、第一方向のピッチがたとえば３０〜３００μｍで且つ第二方向のピッチがたとえば３０〜３００μｍで配置されている。第二半導体領域１３は、第一方向のピッチがたとえば３０〜３００μｍで且つ第二方向のピッチがたとえば３０〜３００μｍで配置されている。第一半導体領域１１と第二半導体領域１３との第三方向でのピッチは、たとえば３０〜３００μｍである。各第一及び第二半導体領域１１，１３とは、第一主面１ａに直交する方向から見て円形状を呈している。各第一及び第二半導体領域１１，１３の半径は、たとえば１０〜１４５μｍである。
【００２８】
放射線検出器ＲＤ１は、半導体基板１の第二主面１ｂ側に配置された半導体領域３を備えている。半導体領域３は、高不純物濃度の第一導電型（たとえば、ｎ＋型）の半導体領域である。半導体領域３は、半導体基板１内において第二主面１ｂ側からｎ型不純物を高濃度に拡散させることにより、第二主面１ｂの全面にわたって形成される。半導体領域３の厚みは、たとえば０．１〜１０μｍである。半導体領域３の不純物濃度は、たとえば１×１０１５〜１０２１ｃｍ−３である。
【００２９】
放射線検出器ＲＤ１は、半導体基板１の第一主面１ａ側に配置された複数の電極２１，２３を備えている。各電極２１，２３は、半導体基板１の第一主面１ａの上に、絶縁層５を介して配置されている。各電極２１，２３は、金属（たとえば、アルミニウムなど）からなる。絶縁層５は、たとえばシリコン酸化膜などからなる。
【００３０】
複数の電極２１は、複数の第一半導体領域１１毎に配置されており、対応する第一半導体領域１１に接合されている。すなわち、電極２１は、絶縁層５に形成されたスルーホールを通して、第一半導体領域１１にオーミック接合されている。電極２１は、第一主面１ａに直交する方向から見て、その外縁が対応する第一半導体領域１１の外縁よりも外側に位置するように第一半導体領域１１を覆っている。電極２１は、第一主面１ａに直交する方向から見て円形状を呈している。
【００３１】
複数の電極２３は、複数の第二半導体領域１３毎に配置されており、対応する第二半導体領域１３に接合されている。すなわち、電極２３は、絶縁層５に形成されたスルーホールを通して、第二半導体領域１３にオーミック接合されている。電極２３は、第一主面１ａに直交する方向から見て、その外縁が対応する第二半導体領域１３の外縁よりも外側に位置するように第二半導体領域１３を覆っている。電極２３は、第一主面１ａに直交する方向から見て円形状を呈している。
【００３２】
放射線検出器ＲＤ１は、複数の第一配線３１と、複数の第二配線３３と、を備えている。複数の第一配線３１は、電極２１及び絶縁層５の上に、絶縁層７を介して配置されている。複数の第二配線３３は、絶縁層５の上に配置されている。すなわち、電極２１，２３と第二配線３３とは同じ第一層に位置し、第一配線３１は、電極２１，２３と第二配線３３とは上記第一層とは異なる第二層に位置している。各配線３１，３３は、金属（たとえば、アルミニウムなど）からなる。絶縁層７は、たとえばシリコン酸化膜などからなる。本実施形態では、電極２３と第二配線３３とが一体に形成されている。絶縁層７及び第一配線３１の上には、不図示の絶縁層（たとえば、シリコン酸化膜などからなる）が形成されている。
【００３３】
第一配線３１は、複数の第一半導体領域１１のうち第一方向（ｘ軸方向）に配列された第一半導体領域１１の上を第一方向に延びており、絶縁層７に形成されたスルーホールを通して、電極２１に接合されている。第一配線３１は、第一方向に配列された第一半導体領域１１に接合された電極２１同士を接続している。これにより、第一方向に配列された第一半導体領域１１同士が、電極２１及び第一配線３１を通して互いに電気的に接続されることとなる。
【００３４】
各第一配線３１は、第二方向での幅が、第一半導体領域１１の第二方向での幅（直径）よりも狭く設定されている。第一配線３１の第二方向での幅は、たとえば５〜２０μｍである。第一半導体領域１１と電極２１とが接合している領域の中心部が、第一配線３１を第一方向に延長した領域に含まれている。すなわち、第一半導体領域１１と電極２１とが接合している領域の中心部が、第一主面１ａに直交する方向から見て、第一配線３１に覆われている。
【００３５】
各第一配線３１の端部には、キャリア読出し用のパッド電極３２が第一配線３１と一体に設けられている。各パッド電極３２は、第二方向に沿って一列に配置されている。パッド電極３２は、各第一配線３１の両端部に設けられていてもよい。各パッド電極３２は、第二方向に沿って千鳥状に配置されていてもよい。
【００３６】
第二配線３３は、隣り合う電極２１の間を、第二方向に延びており、電極２３に接続されている。第二配線３３は、第二方向に配列された第二半導体領域１３に接合された電極２３同士を接続している。これにより、複数の第二半導体領域１３のうち第二方向に配列された第二半導体領域１３同士が、電極２３及び第二配線３３を通して互いに電気的に接続されることとなる。
【００３７】
各第二配線３３は、第一方向での幅が、第二半導体領域１３の第一方向での幅（直径）よりも狭く設定されている。第二配線３３の第一方向での幅は、たとえば５〜２０μｍである。第二半導体領域１３と電極２３とが接合している領域の中心部が、第二配線３３を第二方向に延長した領域に含まれている。第二配線３３は、第一配線３１とは異なる層に位置しており、第一配線３１と第二配線３３とは、立体的に交差している。
【００３８】
絶縁層７上には、キャリア読出し用のパッド電極３４が設けられている。すなわち、パッド電極３４は、第二方向に配列された第二半導体領域１３同士の電気的な接続経路の一端に設けられている。各パッド電極３４は、第一方向に沿って一列に配置されている。パッド電極３４は、絶縁層７に形成されたスルーホールを通して、電極２３に接合されている。パッド電極３４は、第二方向に配列された第二半導体領域１３同士の電気的な接続経路の両端に設けられていてもよい。各パッド電極３４は、第二方向に沿って千鳥状に配置されていてもよい。
【００３９】
放射線検出器ＲＤ１では、半導体領域１０（第一及び第二半導体領域１１，１３）と半導体領域３との間に逆バイアス電圧が印加されると、図５及び図６に示されるように、半導体基板１内に逆バイアス電圧の大きさに応じた空乏層ｄｌが形成される。放射線検出器ＲＤ１では、半導体基板１が、空乏層ｄｌが半導体領域３に達した完全空乏化状態とされる。
【００４０】
半導体基板１が完全空乏化状態とされた状態で、放射線検出器ＲＤ１に放射線が入射すると、半導体基板１内においてキャリア（電子−正孔対）が発生する。発生したキャリア（正孔）は、その発生位置に近接する半導体領域１０に流れ込む。ところで、半導体領域１０は、２次元配列された複数の第一半導体領域１１と、２次元配列された複数の第二半導体領域１３と、を含んでいる。したがって、発生したキャリア（正孔）は、その発生位置に近接する第一半導体領域１１と第二半導体領域１３とに流れ込むこととなる。
【００４１】
第一方向に配列された第一半導体領域１１同士が互いに電気的に接続されている。第一半導体領域１１に流れ込んだキャリアは、流れ込んだ第一半導体領域１１に接合された電極２１と、当該電極に接合された第一配線３１と、を通して第一方向に送られ、対応するパッド電極３２から出力される。これにより、放射線の第二方向での入射位置が分かる。
【００４２】
第二方向に配列された第二半導体領域１３同士が互いに電気的に接続されている。第二半導体領域１３に流れ込んだキャリアは、流れ込んだ第二半導体領域１３に接合された電極２３と、当該電極２３に接続された第二配線３３と、を通して第二方向に送られ、対応するパッド電極３４から出力される。これにより、放射線の第一方向での入射位置が分かる。
【００４３】
以上のように、本実施形態では、発生位置に近接する第一半導体領域１１に流れ込んだキャリアが第一方向に送られると共に、発生位置に近接する第二半導体領域１３に流れ込んだキャリアが第二方向に送られる。このため、放射線検出器ＲＤ１は、放射線の入射位置を２次元で検出することが可能となる。
【００４４】
放射線検出器ＲＤ１では、複数の電極２１，２３が、第一主面１ａに直交する方向から見て、当該電極２１，２３の外縁が半導体領域１１，１３の外縁よりも外側に位置するように当該半導体領域１１，１３をそれぞれ覆っている。これにより、半導体基板１と各半導体領域１１，１３との接合領域での電界の集中が緩和され、キャリアの接合界面でのリークの発生を抑制できる。
【００４５】
放射線検出器ＲＤ１では、第一方向に配列された第一半導体領域１１同士が、第一配線３１を通して互いに電気的に接続され、第二方向に配列された第二半導体領域１３同士が、第二配線３３を通して互いに電気的に接続されている。これにより、第一方向に配列された第一半導体領域１１同士が比較的低抵抗で電気的に接続されると共に、第二方向に配列された第二半導体領域１３同士が比較的低抵抗で電気的に接続されることとなる。この結果、放射線検出器ＲＤ１の応答特性を向上することができる。
【００４６】
各第一配線３１は、第二方向での幅が、第一半導体領域１１の第二方向での幅よりも狭く設定され、各第二配線３３は、第一方向での幅が、第二半導体領域１３の第一方向での幅よりも狭く設定されている。これにより、第一半導体領域１１の配列の狭ピッチ化と第二半導体領域１３の配列の狭ピッチ化とを容易に図ることができる。
【００４７】
放射線検出器ＲＤ１では、発生したキャリアが第一半導体領域１１と第二半導体領域１３とに流れ込むことにより、放射線の入射位置を２次元で検出することが可能となる。したがって、発生したキャリアの流れ込みが、第一半導体領域１１に偏る、又は、第二半導体領域１３に偏ると、放射線の入射位置を適切に検出することが難しいため、第一半導体領域１１と第二半導体領域１３との配列を狭ピッチ化することが好ましい。
【００４８】
放射線検出器ＲＤ１では、第一半導体領域１１と電極２１とが接合している領域の中心部が、第一配線３１を第一方向に延長した領域に含まれ、第二半導体領域１３と電極２３とが接合している領域の中心部が、第二配線３３を第二方向に延長した領域に含まれている。これにより、第一方向に配列された第一半導体領域１１同士の電気的な接続経路が短くなると共に、第二方向に配列された第二半導体領域１３同士の電気的な接続経路が短くなる。これにより、放射線検出器ＲＤ１の応答特性をより一層向上することができる。
【００４９】
電極２１，２３と第二配線３３とが、第一層に位置し、第一配線３１が、第一層とは異なる第二層に位置しており、第一配線３１と第二配線３３とが立体的に交差している。これにより、電気的な接続経路を長くすることなく、互いに直交する方向に延びることとなる第一配線３１と第二配線３３とをレイアウトすることができる。
【００５０】
第一半導体領域１１と第二半導体領域１３とは、第一主面１ａに直交する方向から見て円形状を呈している。これにより、第一半導体領域１１の配列の狭ピッチ化と第二半導体領域１３の配列の狭ピッチ化とを容易に図ることができると共に、耐電圧特性を向上できる。
【００５１】
第一半導体領域１１と第二半導体領域１３とは、第一方向と第二方向とに交差する第三方向において交互に配列されている。これにより、第一半導体領域１１と第二半導体領域１３との配列の更なる狭ピッチ化を図ることができる。
【００５２】
放射線検出器ＲＤ１では、第一方向に配列された第一半導体領域１１の数（第一半導体領域１１の列数）と、第二方向に配列された第二半導体領域１３の数（第二半導体領域１３の行数）と、が同じに設定されている。第一方向に配列された第一半導体領域１１同士の電気的な接続経路の長さと、第二方向に配列された第二半導体領域１３同士の電気的な接続経路の長さと、が略同等に設定されている。これらにより、第一半導体領域１１の列毎での応答特性と、第二半導体領域１３の行毎での応答特性と、が略同等となり、放射線の入射位置をより一層適切に検出することが可能となる。
【００５３】
続いて、図７〜９を参照して、本実施形態の変形例に係る放射線検出器ＲＤ２の構成を説明する。図７は、本実施形態の変形例に係る放射線検出器を示す平面図である。図８は、図７におけるVIII−VIII線に沿った断面構成を説明するための図である。図９は、図７におけるIX−IX線に沿った断面構成を説明するための図である。
【００５４】
放射線検出器ＲＤ２は、放射線検出器ＲＤ１と同様に、半導体基板１と、複数の半導体領域１０（複数の第一半導体領域１１及び複数の第二半導体領域１３）と、複数の電極２１，２３と、複数の第一配線３１と、複数の第二配線３３と、を備えている。
【００５５】
放射線検出器ＲＤ２では、第一方向に隣り合う第一半導体領域１１同士が半導体領域１２で連結されている。各半導体領域１２は、第一半導体領域１１と同じ、高不純物濃度の第二導電型（たとえば、ｐ＋型）の半導体領域である。各半導体領域１２は、第一方向に延びている。各半導体領域１２は、半導体基板１内において第一主面１ａ側からｐ型不純物を高濃度に拡散させることにより形成される。
【００５６】
各半導体領域１２は、第二方向での幅が、第一半導体領域１１の第二方向での幅（直径）よりも狭く設定されている。また、各半導体領域１２の第二方向での幅は、第一配線３１の第二方向での幅よりも狭く設定されている。半導体領域１２は、第一主面１ａに直交する方向から見て、第一配線３１により覆われている。半導体領域１２の第二方向での幅は、たとえば３〜１５μｍである。半導体領域１２の厚みや不純物濃度は、第一半導体領域１１と同じに設定することができる。
【００５７】
放射線検出器ＲＤ２では、第一方向に隣り合う第一半導体領域１１同士が半導体領域１２で連結されているため、第一方向に隣り合う第一半導体領域１１と半導体領域１２とが一つの半導体領域として機能する。すなわち、この一つの半導体領域は、第一主面１ａに直交する方向から見て円形状を呈する第一部分（第一半導体領域１１）及び第二部分（第一半導体領域１１）と、第一部分と第二部分を連結するように第一方向に延びる第三部分（半導体領域１２）と、を有することとなる。
【００５８】
放射線検出器ＲＤ２では、第二方向に隣り合う第二半導体領域１３同士が半導体領域１４で連結されている。各半導体領域１４は、第二半導体領域１３と同じ、高不純物濃度の第二導電型（たとえば、ｐ＋型）の半導体領域である。各半導体領域１４は、第二方向に延びている。各半導体領域１４は、半導体基板１内において第一主面１ａ側からｐ型不純物を高濃度に拡散させることにより形成される。
【００５９】
各半導体領域１４は、第一方向での幅が、第二半導体領域１３の第一方向での幅（直径）よりも狭く設定されている。また、各半導体領域１４の第一方向での幅は、第二配線３３の第一方向での幅よりも狭く設定されている。半導体領域１４は、第一主面１ａに直交する方向から見て、第二配線３３により覆われている。半導体領域１４の第一方向での幅は、たとえば３〜１５μｍである。半導体領域１４の厚みや不純物濃度は、第二半導体領域１３と同じに設定することができる。
【００６０】
放射線検出器ＲＤ２では、第二方向に隣り合う第二半導体領域１３同士が半導体領域１４で連結されているため、第二方向に隣り合う第二半導体領域１３と半導体領域１４とが一つの半導体領域として機能する。すなわち、この一つの半導体領域は、第一主面１ａに直交する方向から見て円形状を呈する第一部分（第二半導体領域１３）及び第二部分（第二半導体領域１３）と、第一部分と第二部分を連結するように第二方向に延びる第三部分（半導体領域１４）と、を有することとなる。
【００６１】
以上のように、本変形例においても、発生位置に近接する第一半導体領域１１に流れ込んだキャリアが第一方向に送られると共に、発生位置に近接する第二半導体領域１３に流れ込んだキャリアが第二方向に送られる。このため、放射線検出器ＲＤ２は、放射線の入射位置を２次元で検出することが可能となる。
【００６２】
放射線検出器ＲＤ２においても、放射線検出器ＲＤ１と同様に、半導体基板１と各半導体領域１１，１３との接合領域での電界の集中が緩和され、キャリアの接合界面でのリークの発生を抑制できる。また、本変形例においても、放射線検出器ＲＤ２の応答特性を向上することができる。
【００６３】
放射線検出器ＲＤ２では、逆バイアス電圧を印加した際に、第一及び第二半導体領域１１，１３だけでなく、半導体領域１２，１４からも、空乏層が第二主面１ｂに向けて拡がることとなる。これにより、十分な厚みを有する空乏層を安定して形成することができる。
【００６４】
放射線検出器ＲＤ２では、第一方向に隣り合う第一半導体領域１１と半導体領域１２とからなる半導体領域と、第二方向に隣り合う第二半導体領域１３と半導体領域１４とからなる半導体領域と、は第一方向と第二方向とにそれぞれ交互に配列されている。これにより、第一方向に隣り合う第一半導体領域１１と半導体領域１２とからなる半導体領域と、第二方向に隣り合う第二半導体領域１３と半導体領域１４とからなる半導体領域と、の配列の更なる狭ピッチ化を図ることができる。
【００６５】
続いて、図１０〜１２を参照して、本実施形態の変形例に係る放射線検出器ＲＤ３の構成を説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係る放射線検出器を示す平面図である。図１１は、図１０におけるXI−XI線に沿った断面構成を説明するための図である。図１２は、図１０におけるXII−XII線に沿った断面構成を説明するための図である。
【００６６】
放射線検出器ＲＤ３は、放射線検出器ＲＤ１と同様に、半導体基板１と、複数の半導体領域１０（複数の第一半導体領域１１及び複数の第二半導体領域１３）と、複数の電極２１，２３と、を備えている。
【００６７】
複数の第一半導体領域１１のうち第一方向に配列された第一半導体領域１１同士は、配線４１を介した電気的接続と半導体領域４２を介した電気的接続とが交互になされることにより、電気的に接続されている。すなわち、第一方向に配列された第一半導体領域１１同士が、電極２１、配線４１、及び半導体領域４２を通して互いに電気的に接続されている。
【００６８】
配線４１は、隣り合う電極２３の間を、第一方向に延びており、電極２１に接続されている。配線４１は、第一方向に配列された第一半導体領域１１に接合された電極２１同士を接続している。各配線４１は、金属（たとえば、アルミニウムなど）からなる。配線４１は、電極２１と一体に形成されている。配線４１は、第二方向での幅が、第一半導体領域１１の第二方向での幅（直径）よりも狭く設定されている。
【００６９】
半導体領域４２は、隣り合う第二半導体領域１３の間を、第一方向に延びており、第一半導体領域１１同士を連結している。半導体領域４２は、第一半導体領域１１と同じ、高不純物濃度の第二導電型（たとえば、ｐ＋型）の半導体領域である。各半導体領域４２は、半導体基板１内において第一主面１ａ側からｐ型不純物を高濃度に拡散させることにより形成される。各半導体領域４２は、第二方向での幅が、第一半導体領域１１の第二方向での幅（直径）よりも狭く設定されている。半導体領域４２の厚みや不純物濃度は、第一半導体領域１１と同じに設定することができる。
【００７０】
複数の第二半導体領域１３のうち第二方向に配列された第二半導体領域１３同士は、配線４３を介した電気的接続と半導体領域４４を介した電気的接続とが交互になされることにより、電気的に接続されている。すなわち、第二方向に配列された第二半導体領域１３同士が、電極２３、配線４３、及び半導体領域４４を通して互いに電気的に接続されている。
【００７１】
配線４３は、隣り合う電極２１の間を、第二方向に延びており、電極２３に接続されている。配線４３は、第二方向に配列された第二半導体領域１３に接合された電極２３同士を接続している。各配線４３は、金属（たとえば、アルミニウムなど）からなる。配線４３は、電極２３と一体に形成されている。配線４３は、第一方向での幅が、第二半導体領域１３の第二方向での幅（直径）よりも狭く設定されている。
【００７２】
半導体領域４４は、隣り合う第一半導体領域１１の間を、第二方向に延びており、第二半導体領域１３同士を連結している。半導体領域４４は、第二半導体領域１３と同じ、高不純物濃度の第二導電型（たとえば、ｐ＋型）の半導体領域である。各半導体領域４４は、半導体基板１内において第一主面１ａ側からｐ型不純物を高濃度に拡散させることにより形成される。各半導体領域４４は、第一方向での幅が、第二半導体領域１３の第一方向での幅（直径）よりも狭く設定されている。半導体領域４４の厚みや不純物濃度は、第二半導体領域１３と同じに設定することができる。
【００７３】
配線４１と半導体領域４４とが立体的に交差している。配線４３と半導体領域４２とが立体的に交差している。本変形例においても、第一方向に配列された第一半導体領域１１同士の電気的な接続経路の長さと、第二方向に配列された第二半導体領域１３同士の電気的な接続経路の長さと、が略同等に設定されている。
【００７４】
以上のように、本変形例においても、発生位置に近接する第一半導体領域１１に流れ込んだキャリアが第一方向に送られると共に、発生位置に近接する第二半導体領域１３に流れ込んだキャリアが第二方向に送られる。このため、放射線検出器ＲＤ３は、放射線の入射位置を２次元で検出することが可能となる。
【００７５】
放射線検出器ＲＤ３においても、放射線検出器ＲＤ１，ＲＤ２と同様に、半導体基板１と各半導体領域１１，１３との接合領域での電界の集中が緩和され、キャリアの接合界面でのリークの発生を抑制できる。
【００７６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００７７】
第一及び第二半導体領域１１，１３の形状は、上述した円形状に限られることなく、他の形状（たとえば、多角形状など）であってもよい。ただし、耐電圧性及び狭ピッチ化の観点から、第一及び第二半導体領域１１，１３の形状は円形状であることが好ましい。また、半導体領域１０（第一及び第二半導体領域１１，１３）の数（行数及び列数）は、上述した数に限られない。
【００７８】
本実施形態及び変形例に係る放射線検出器ＲＤ１，ＲＤ２，ＲＤ３におけるｐ型及びｎ型の各導電型を上述したものとは逆になるよう入れ替えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、放射線の入射位置を２次元で検出するための放射線検出器に利用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１…半導体基板、１ａ…第一主面、１ｂ…第二主面、１０…半導体領域、１１…第一半導体領域、１２…半導体領域、１３…第二半導体領域、１４…半導体領域、２１，２３…電極、３１…第一配線、３３…第二配線、ＲＤ１，ＲＤ２，ＲＤ３…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】
0005731344.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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