(57)【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面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第２面に設けられた溝と、
前記半導体基板に設けられた複数の画素と、
を備え、各画素は、
前記半導体基板の前記第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、前記半導体基板に接続する第２端子とを有し、前記半導体基板の前記第２面側からみたときに前記溝によって取り囲まれる、複数の光検出セルと、
前記半導体基板の前記第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、
前記半導体基板の前記第２面に設けられ前記半導体基板を貫通し、前記第１配線の一部が露出した第１開口部と、
前記半導体基板の前記第２面および前記第１開口部の側面ならびに前記溝の側面および底面を覆う第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜に設けられ前記半導体基板の前記第２面の一部が露出した第２開口部と、
前記第１開口部に設けられ前記第１配線に接続する第１電極と、
前記第２開口部に設けられ前記半導体基板の前記第２面に接続する第２電極と、
前記溝に設けられた遮光部材と、
を備え、
前記溝は、前記第２面側から見たときに各光検出セルに対して少なくとも１箇所に開口を有する光検出器。
【請求項２】
前記遮光部材は、黒色レジストである請求項１記載の光検出器。
【請求項３】
前記遮光部材は、金属である請求項１記載の光検出器。
【請求項４】
前記半導体基板は、ｎ型半導体基板と、前記ｎ型半導体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３のいずれかに記載の光検出器。
【請求項５】
前記画素がアレイ状に配列された請求項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５のいずれかに記載の光検出器。
【請求項７】
前記半導体基板の前記第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半導体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６のいずれかに記載の光検出器。
【請求項８】
第１面および前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板の前記第１面に複数の画素を形成する工程であって、各画素は複数の光検出セルを備え、前記光検出セルはそれぞれ第１端子および前記半導体基板に接続する第２端子を有する、複数の画素を形成する工程と、
前記複数の光検出セルのそれぞれの前記第１端子に接続される配線を前記半導体基板の前記第１面に形成する工程と、
前記半導体基板の前記第２面に設けられ前記半導体基板を貫通し、前記配線が露出する底面を有する第１開口部と、前記半導体基板の前記第２面に設けられ、前記第２面側から見たときに各光検出セルを取り囲みかつ少なくとも１箇所に開口を有する溝とを形成する工程と、
前記半導体基板の前記第２面および前記第１開口部の側面ならびに前記溝の側面および底面を覆う第１絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体基板の前記第２面が露出する底面を有する第２開口部を前記第１絶縁膜に形成する工程と、
前記第１開口部に設けられ前記配線に接続する第１電極と、前記第２開口部に設けられ前記半導体基板の前記第２面に接続する第２電極とを形成する工程と、
前記溝に遮光部材を充填する工程と、
を備えた光検出器の製造方法。
【請求項９】
前記第１開口部および前記溝を形成する工程の前に、
透明な支持体を前記半導体基板の第１面に接合し、その後前記半導体基板を前記第２面側から削り、前記半導体基板を薄くする工程を更に備えた請求項８記載の光検出器の製造方法。
【請求項１０】
前記遮光部材は、前記第１電極と同じ材料である請求項８または９記載の光検出器の製造方法。  
【請求項１１】
前記遮光部材は、黒色レジストである請求項８または９記載の光検出器の製造方法。  
【請求項１２】
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７のいずれかに記載の光検出器と、
を備えた放射線検出器。
【請求項１３】
請求項１２記載の放射線検出器と、
前記放射線検出器に対向して設けられ被写体を介して放射線を前記放射線検出器に放射する放射線管と、
前記放射線検出器から出力される信号を処理する信号処理部と、
を備えた放射線検出装置。
【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、その製造方法、放射線検出器、および放射線検出装置に関する。
【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】
また、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。従って、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できるため、放射線のエネルギーを測定することが可能となる。
【０００４】
光検出器をアレイ状に配置した光検出器アレイはイメージセンサなどに用いられる。また、シンチレータと光検出器を組み合わせた放射線検出器をアレイ状に配置した放射線検出器アレイはＸ線ＣＴ装置などに用いられる。いずれも高画質な画像を得るべく、多数の画素を高密度で形成することが要求されている。この時、高密度かつ多画素の光検出器からの電気信号を取り出すための配線接続は、ワイヤボンディングで行うことは困難であり、一般的にＴＳＶ(Through Silicon Via)電極と呼ばれる貫通電極を用いて行う。
【０００５】
以上に述べたように、高感度で高画質な画像を得るためには、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にＴＳＶ電極を形成することが有効である。  
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。
【０００６】
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。
【０００７】
この光学的クロストークの抑制技術においては、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。
【０００８】
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】
【０００９】
【特許文献１】特許５１８３４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本実施形態は、遮光材料として黒色レジストが使用できるとともに、金属を用いても信頼性の低下を抑制することのできる光検出器、その製造方法、放射線検出器、および放射線検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態の光検出器は、第１面および前記第１面に対向する第２面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第２面に設けられた溝と、前記半導体基板に設けられた複数の画素と、を備え、各画素は、前記半導体基板の前記第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、前記半導体基板に接続する第２端子とを有し、前記半導体基板の前記第２面側からみたときに前記溝によって取り囲まれる、複数の光検出セルと、前記半導体基板の前記第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、前記半導体基板の前記第２面に設けられ前記半導体基板を貫通し、前記第１配線の一部が露出した第１開口部と、前記半導体基板の前記第２面および前記第１開口部の側面ならびに前記溝の側面および底面を覆う第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜に設けられ前記半導体基板の前記第２面の一部が露出した第２開口部と、前記第１開口部に設けられ前記第１配線に接続する第１電極と、前記第２開口部に設けられ前記半導体基板の前記第２面に接続する第２電極と、前記溝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】
【００１２】
【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における画素アレイを示す平面図。
【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実施形態による光検出器を示す断面図。
【図１８】第４実施形態による放射線検出器を示す断面図。
【図１９Ａ】第５実施形態による放射線検出装置を示す断面図。
【図１９Ｂ】略円弧状に配列した複数の放射線検出部を示す図。
【図１９Ｃ】放射線検出器の概略の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。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勿論である。
【００１４】
（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における遮光溝を示す平面図である。
【００１５】
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１０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。配線４０は、光検出セル２０の近傍に設けられた配線４０ａと、配線４０ａに接続し画素１０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が設けられた側と反対側の面に設けられる。
【００１６】
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。複数の光検出セル２０の第１端子は、例えばＡｌからなる配線４０ａ、４０ｂを介して並列に接続されている。配線４０ｂは、各画素の一端部、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。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。この裏面電極６０は後述するように、シリコン基板を介して光検出セル２０の第２端子に接続される。
【００１７】
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。
【００１８】
ｎ＋型のシリコン基板１２上にｐ−型エピタキシャル層１４が設けられ、このエピタキシャル層１４にＡＰＤを有する光検出セル２０が設けられる。光検出セル２０は、エピタキシャル層１４上に設けら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。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。
【００１９】
絶縁膜１６上には光検出セルに対応して例えばポリシリコンからなる抵抗１８ａ、１８ｂが設けられている。これらの抵抗１８ａ、１８ｂ、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、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上に設けられた配線４０ａによって接続される。また、層間絶縁膜１９ａには、抵抗１８ｂに接続する第３コンタクトが設けられている。この第３コンタクトはＴＳＶ電極５０に接続する配線４０ｂによって接続される。なお、抵抗１８ａ、１８ｂは、対応する光検出セル２０と配線４０ａを介して直列に接続される。
【００２０】
層間絶縁膜１９ａおよび配線４０ａ、４０ｂ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な支持体８０が設けられている。この支持体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。
【００２１】
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。
【００２２】
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開口部の底面は配線４０ｂに達する。ＴＳＶ電極５０は、上記第１開口部の底面および側面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。なお、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。
【００２３】
裏面電極６０は、シリコン基板１２の裏面側に設けられる。絶縁膜２８にはシリコン基板１２の裏面に達する第２開口部が設けられ、この第２開口部に裏面電極６０が設けられる。裏面電極６０は、上記第２開口部の底面および側面を覆うように設けられた例えば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とを備えている。
【００２４】
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。
【００２５】
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いるが、少なくとも１箇所に開口３０ｃが設けられている。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、光検出セル２０を完全に取り囲む閉曲線ではなく、開曲線となるように構成されている。このように遮光溝３０ａは少なくとも１箇所開口３０ｃを有しているので、シリコン基板１２が遮光溝３０ａによって完全に分断されない。このため、画素１０内の全ての光検出セル２０の他端が分断されないシリコン基板１２を介して裏面電極６０に接続される。すなわち、遮光溝３０ａに少なくとも１箇所開口３０ｃを設けたことにより、光検出セル毎に裏面電極を設けなくともよく、本実施形態のように、画素１つに対して１つの裏面電極を設ければよいことになる。これにより、画素面積を小さくすることができる。
【００２６】
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、ＴＳＶ電極５０および裏面電極６０にそれぞれ通じる開口５２、６２が設けられている。ＴＳＶ電極５０および裏面電極６０はそれぞれ開口５２および開口６２を通して、図示しない実装基板のパッドに接続される。
【００２７】
（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。
【００２８】
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を形成する。シリコン基板は、例えば厚さが７２５μｍのｎ型シリコン基板１２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にはアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が形成されている。その後、光検出セル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２０は、絶縁膜１６によって素子分離されている。
【００２９】
この絶縁膜１６上に、例えばポリシリコンからなる抵抗１８ａ、１８ｂを形成する。その後、光検出セル２０上のマスクを除去する。続いて、光検出セル２０、抵抗１８ａ、１８ｂ、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および抵抗１８ａ、１８ｂにそれぞれ通じるコンタクトホールを形成する。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配線４０ａ、４０ｂを形成する。これらの配線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と支持体８０を接着層７２を介して接合する。支持体８０の厚さは例えば３５０μｍとする。その後、図７に示すように、支持体８０を支持部材としてシリコン基板１２を１０μｍ〜４０μｍ程度の厚さまで研磨し、薄くする。
【００３１】
次に、図８に示すように、ＴＳＶ電極５０および遮光部３０を形成する位置にＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法を用いてそれぞれ開口７４ａ、７４ｂを形成する。開口７４ａは底面が層間絶縁膜１９ａに達し、開口７４ｂは底面が絶縁膜１６に達する。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。これにより、開口７４ａはＴＳＶ電極を形成するための開口５０ａとなり、開口７４ｂは遮光溝３０ａとなる。
【００３２】
次に、図１０に示すように、ＴＳＶ用の開口５０ａの底部に、配線４０ｂと導通するための開口５０ｂを形成するとともに、裏面電極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。
【００３３】
次に、図１１に示すように、開口５０ａ、５０ｂおよび開口７６の底面および側面に、Ｔｉからなるバリアメタル層３２ａおよびＣｕからなる電極層３４ａを備えたＴＳＶ電極５０と、Ｔｉからなるバリアメタル層３２ｂおよびＣｕからなる電極層３４ｂを備えた裏面電極６０とを形成する。Ｔｉからなるバリアメタル層の形成はスパッタリング法、Ｃｕからなる電極層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。
【００３４】
続いて、図１２に示すように、遮光溝３０ａに遮光部材３０ｂとして黒色レジストを選択的に充填し、遮光部を形成する。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５２、６２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。
【００３５】
以上説明したように、第１実施形態の光検出器によれば、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３０ａに黒色レジスト３０ｂ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。
【００３６】
（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、遮光部材３０ｂとして、黒色レジストの代わりに金属、例えばＣｕを用いた構成を有している。
【００３７】
次に、第２実施形態の光検出器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。
【００３８】
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５０ｂおよび裏面電極６０用の開口７６を形成するまで、第１実施形態と同様に行う。
【００３９】
続いて、図１０に示すＴＳＶ電極５０用の開口５０ａ、５０ｂ、裏面電極６０用の開口７６、および遮光溝３０ａ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と、例えばＣｕからなる金属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および電極層３４ａを備えたＴＳＶ電極５０と、バリアメタル層３２ｂおおよび電極層３４ｂを備えた裏面電極６０と、バリアメタル層３２ｃおよび金属層３４ｃを備えた遮光部材３０ｂを有する遮光部３０と、を形成する（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、遮光部材３０ｂ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。
【００４０】
次に、その後、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５２、６２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が完成する。
【００４１】
以上説明したように、第２実施形態の光検出器によれば、遮光部材３０ｂとして、めっき法を用いて金属層３４ｃを形成するので遮光溝３０ａ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。
【００４２】
また、ＴＳＶ電極５０のバリメタル層３２ａおよび電極層３４ａと、裏面電極６０のバリアメタル層３２ｂおよび電極層３４ｂの製造と同時に、遮光部３０のバリアメタル層３２ｃおよび金属層３４ｃ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。
【００４３】
（第３実施形態）
第３実施形態による光検出器の断面を図１７に示す。この第３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、ソルダーレジスト７０の代わりに、黒色ソルダーレジスト７１を用いた構成を有している。すなわち、第３実施形態においては、遮光部材３０ｂとソルダーレジスト７０とを同一材料（黒色ソルダーレジスト）で形成している。これにより、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。
【００４４】
以上説明したように、第３実施形態の光検出器によれば、第１実施形態と同様に、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に黒色ソルダーレジスト３０ｂを充填することが可能となり、ＡＰＤを形成するため高温プロセス（例えば、４００℃以上）を経なくてもよい。
【００４５】
（第４実施形態）
第４実施形態による放射線検出器の断面を図１８に示す。この第４実施形態の放射線検出器１００は、第１乃至第３実施形態のいずかの光検出器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１８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。
【００４６】
この第４実施形態の放射線検出器によれば、光検出器において、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３０ｂ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。
【００４７】
（第５実施形態）
第５実施形態による放射線検出装置の構成を図１９Ａ乃至１９Ｃを参照して説明する。図１９Ａは第５実施形態の放射線検出装置５００の構成を示す断面図である。
【００４８】
図１９Ａに示すように、放射線検出装置５００は、放射線管５２０と、放射線管５２０に対向して設けられた放射線検出部５１０と、信号処理部５８０と、を備えている。
【００４９】
放射線管５２０は、対向する放射線検出部５１０に向かって、ファン状にＸ線等の放射線ビーム５３０を照射する装置である。放射線管５２０から照射された放射線ビーム５３０は、図示しない架台上の被検体５４０を透過して、放射線検出部５１０に入射する。
【００５０】
放射線検出部５１０は、放射線管５２０から照射され、一部が被検体５４０を透過する放射線ビーム５３０を入射面２２１で受けて、放射線を可視光に変換し、それを電気信号として検出する装置である。放射線検出装置５００は、略円弧状に配列した複数の放射線検出部５１０と、放射線検出部５１０の入射面２２１側に設置されたコリメータ５５０と、各放射線検出部５１０の放射線管５２０側とは反対側の電極に信号線１５０により接続される信号処理部５８０とを有する。
【００５１】
放射線検出部５１０は、入射面２２１から入射した放射線（放射線ビーム５３０）を可視光に変換し、後述する光電変換素子１１４により可視光を電気信号（電流）に変換（光電変換）する。
【００５２】
コリメータ５５０は、放射線検出部５１０の入射面２２１側に設置され、放射線検出部５５０に対して放射線が平行に入射するように屈折させる光学系である。
【００５３】
信号処理部５８０は、各放射線検出部５１０によって光電変換された電気信号（電流）を、信号線１５０を介して受信し、この電流値により各放射線検出部５１０に入射する放射線のエネルギーを算出する。そして、信号処理部５８０は、各放射線検出部５１０に入射する放射線のエネルギーから被検体５４０の物質に応じたカラー化された放射線画像を生成する。
【００５４】
そして、放射線管５２０および放射線検出部５１０は、上述の被検体５４０を中心として回転するように配置されている。これによって、放射線検出装置５００は、被検体５４０の断面画像を生成することができる。
【００５５】
なお、本実施形態に係る放射線検出装置５００は、人体および動植物の断層像だけでなく、物品の内部の透視等のセキュリティ装置等の各種検査装置としても適用できる。
【００５６】
図１９Ｂ、１９Ｃを参照しながら、放射線検出部５１０および放射線検出器１００の構成について説明する。図１９Ｂは、略円弧状に配列した複数の放射線検出部５１０の構成図であり、図１９Ｃは、放射線検出部５１０のうち特に放射線検出器１００の概略構成図である。
【００５７】
図１９Ｂに示すように、複数の放射線検出部５１０は、略円弧状に配列して構成され、放射線の入射面側にはコリメータ５５０が配置されている。図１９Ｃに示すように、放射線検出部５１０は、素子支持板２００上に放射線検出器１００が固定されている。放射線検出器１００は、内部に複数の光電変換素子１１４が配設された光電変換層１１０と、放射線をシンチレーション光に変換するシンチレータ２１０とを有する。光電変換層１１０およびシンチレータ２１０は、光電変換層１１０の入射面側とシンチレータ２１０の出射面側とが接着層により接着された積層構造を有する。
【００５８】
シンチレータ２１０は、直交する２方向において所定のピッチで形成された光反射層２１５を有する。光電変換層１１０およびシンチレータ２１０は、光反射層２１５によって、マトリックス状に配列した複数の光電変換要素２２０に画定される。複数の光電変換要素２２０には、それぞれ複数の光電変換素子１１４が含まれ、光電変換要素２２０ごとに入射した放射線のエネルギーが検出される。
【００５９】
図１９Ａ乃至１９Ｃに示した放射線検出装置５００では、放射線検出器５１０として、第４実施形態の放射線検出器を用いている。また、光検出素子１１４は、第１乃至第３実施形態で説明した画素１０に相当する。
【００６０】
第５実施形態によれば、隣接する光検出セルに起因する光学的クロストークを低減することのできる放射線検出器を備えた放射線検出装置を得ることができる。
【００６１】
なお、第４実施形態の放射線検出器、第５実施形態の放射線検出装置は、人体や動植物の断層像だけでなく、物品の内部の透視などのセキュリティ用や各種検査用装置としても用いることができる。
【００６２】
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】
【００６３】
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）
１８ａ、１８ｂ  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
３０ｃ  開口
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  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
７１  黒色ソルダーレジスト
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
５００  放射線検出装置
【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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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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