(57)【要約】【課題】、簡単な構成で光学的クロストークの低減が可能な光検出装置を提供すること。【解決手段】面Ｍ１においてｙ軸に沿って順に配置された光検出領域１５及び１７を有する光検出素子３と、互いに隣り合う光検出領域１５及び１７の各々が有する互いに向き合う端辺Ｌ１及びＬ２の間を端辺Ｌ１に沿って通る下地部１１と、面Ｍ２が面Ｍ１に向き合うように光検出素子３から離隔して配置された配線基板５と、面Ｍ２のうち下地部１１と向き合う領域上に設けられた下地部２２と、互いに向き合う下地部１１から下地部２２に連続して延びると共に端辺Ｌ１に沿って連続して延びる遮光性の壁部３１とを備え、壁部３１は、下地部１１及び下地部２２の各々と密着しており、光検出領域１５及び光検出領域１７と面Ｍ２上に設けられた配線部２３とは導電性バンプ２９を介して電気的に接続されている。【選択図】図１
2008071882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有しており、該第１の面において所定の軸に沿って順に配置された複数の光検出領域を有する光検出素子と、
前記第１の面上に設けられており、互いに隣り合う二つの光検出領域間を通る第１の下地部と、
第２の面を有しており、該第２の面が前記第１の面に向き合うように前記光検出素子から離隔して配置された透光性基板と、
前記第２の面のうち前記第１の下地部と向き合う領域上に設けられた第２の下地部と、
互いに向き合う前記第１の下地部から前記第２の下地部に連続して設けられていると共に、前記二つの光検出領域間を連続して延びる遮光性の壁部と
を備え、
前記壁部は、前記第１の下地部及び前記第２の下地部の各々と密着しており、
前記光検出領域と前記第２の面上に設けられた配線部とが第１の導電性バンプを介して電気的に接続されている、ことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記壁部は、前記二つの光検出領域間に沿って連なる圧潰された複数の第２の導電性バンプが結合して成る、ことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記壁部は、前記二つの光検出領域間に沿って延びる金属ワイヤ又は金属テープによって成る、ことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記壁部の材料は前記第１の導電性バンプの材料と同じである、ことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光を検出する光検出素子が２次元的に配置された光検出装置の開発が進められている。特許文献１には、複数のシンチレータと、各シンチレータにおいて放射線から変換された光を電気信号に更に変換する複数の光電変換素子とを備えた放射線撮像装置が開示されている。この放射線撮像装置は、各シンチレータを囲む遮光性の高い壁を有している。この壁によって、互いに隣接するシンチレータ間で生じ得る光学的クロストークが低減される。
【特許文献１】特開２００２−５５１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述の放射線撮像装置は、シンチレータを囲む壁を各シンチレータ毎に設けるため、構成が複雑となる。また、このような構成では、シンチレータを用いずに光検出を行うような光検出装置に対しては適用が困難である。そこで、本発明は、簡単な構成で光学的クロストークの低減が可能な光検出装置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】
【０００４】
本発明は、第１の面を有しており、第１の面において所定の軸に沿って順に配置された複数の光検出領域を有する光検出素子と、第１の面上に設けられており、互いに隣り合う二つの光検出領域間を通る第１の下地部と、第２の面を有しており、第２の面が第１の面に向き合うように光検出素子から離隔して配置された透光性基板と、第２の面のうち第１の下地部と向き合う領域上に設けられた第２の下地部と、互いに向き合う第１の下地部から第２の下地部に連続して設けられていると共に、二つの光検出領域間を連続して延びる遮光性の壁部とを備え、壁部は、第１の下地部及び第２の下地部の各々と密着しており、光検出領域と第２の面上に設けられた配線部とは第１の導電性バンプを介して電気的に接続されている、ことを特徴とする。
【０００５】
本発明の光検出装置によれば、第１の下地部から第２の下地部に連続して延びると共に互いに隣合う二つの光検出領域間に沿って連続して延びる遮光性の壁部が、第１の下地部及び第２の下地部の各々と密着している。このように、壁部は、透光性基板と光検出素子との間の空間領域を、互いに隣り合う二つの光検出領域上の各空間領域に区分けする。このため、壁部により区分けされた各空間領域間を光が行き来することがないので、光検出装置に入射する光信号が、各空間領域に入射した後に、入射した空間領域とは別の空間領域に反射等により進行する、ということが生じなくなる。よって、各光検出領域の上の空間領域に入射した光信号は、入射した空間領域とは別の光検出領域の上の空間領域には進行しないので、光学的クロストークが低減される。また、このような壁部は、互いに向き合う光検出素子と透光性基板とに接合されて光検出装置に設けられているので、壁部の構成は比較的簡単となる。
【０００６】
更に、本発明では、壁部は二つの光検出領域間に沿って連なる圧潰された複数の第２の導電性バンプが結合して成るのが好ましい。このため、第１の導電性バンプを設ける際に、第１の導電性バンプと併せて第２の導電性バンプを設けることが可能となる。
【０００７】
更に、本発明では、壁部は二つの光検出領域間に沿って延びる金属ワイヤ又は金属テープによって成るものであってもよい。このため、光検出装置の作製に必要な金属ワイヤや金属テープ等の部材が利用できる。
【０００８】
更に、本発明では、壁部の材料は第１の導電性バンプの材料と同じであるのが好ましい。このため、第１の導電性バンプを設ける際に壁部を設けることが可能となる。特に、壁部が第２の導電性バンプから成る場合には、第２の導電性バンプを設けることと、第１の導電性バンプを設けることとは実質的に同じであるため、壁部を設けるのは容易となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な構成で光学的クロストークの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。図１は、実施形態に係る光検出装置１の構成を示す図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）に示すＩ−Ｉ線（ｙ軸方向）に沿ってとられた光検出装置１の断面を矢示方向（ｚ軸方向とは逆向き）に見た図である。図１（ｂ）は、ｘ軸方向に見た光検出装置１の平面図である。なお、図１（ｂ）に示す光検出装置１の平面図は、光検出装置１の構成を明確に表すため、図１（ａ）に示す配線基板５及び酸化シリコン膜９が省略されている。
【００１１】
光検出装置１は、半導体光検出素子３（光検出素子）と配線基板５（透光性基板）とを備える。まず半導体光検出素子３について説明する。半導体光検出素子３は、半導体基板７、酸化シリコン膜９、下地部１１（第１の下地部）及び電極１３を有する。半導体光検出素子３の半導体基板７は、面Ｍ１（第１の面）を有しており、面Ｍ１においてｙ軸に沿って順に配置された光検出領域１５及び光検出領域１７を有する。なお、半導体光検出素子３は、三つ以上の光検出領域を有していてもよい。
【００１２】
光検出領域１５及び光検出領域１７は、面Ｍ１から半導体基板７の内側に厚みを有する。光検出領域１５と光検出領域１７との間隔は５００μｍ以下である。酸化シリコン膜９は、面Ｍ１上に設けられている。酸化シリコン膜９には、コンタクトホールＨ１が光検出領域１５上及び光検出領域１７上に設けられている。コンタクトホールＨ１は、光検出領域１５及び光検出領域１７を露出する。下地部１１は、酸化シリコン膜９を介して面Ｍ１上に設けられている。下地部１１は、光検出領域１５及び光検出領域１７を囲むように酸化シリコン膜９上に設けられている。下地部１１は、例えば金属等によって成る。下地部１１のうち、光検出領域１５と光検出領域１７との間の領域を特に下地領域１９ということにする。下地領域１９は、互いに隣り合う光検出領域１５及び光検出領域１７の各々が有しており互いに向き合う端辺Ｌ１及び端辺Ｌ２の間を、端辺Ｌ１（又は端辺Ｌ２）に沿って（ｚ軸に沿って）通る領域（光検出領域１５と光検出領域１７との間の領域）である。電極１３は、コンタクトホールＨ１を介して光検出領域１５及び光検出領域１７と電気的に接続されている。電極１３は、導電性を有する材料によって構成されている。
【００１３】
次に配線基板５について説明する。配線基板５は、基板２１、下地部２２（第２の下地部）及び配線部２３を有する。配線基板５は、面Ｍ２（第２の面）を有しており、面Ｍ１と面Ｍ２とが互いに向き合うように半導体光検出素子３から離隔して配置されている。基板２１は、例えば石英ガラス等の透光性を有する材料によって構成されている。下地部２２は、面Ｍ２のうち下地部１１と対向する領域上に設けられている。下地部２２は、例えば金属等によって成る。以下、下地部２２のうち、下地部１１の下地領域１９と対向する領域を特に下地領域２５ということにする。配線部２３は、面Ｍ２上に設けられており、導電性を有する材料（例えば、ＡｌやＡｕ等）によって構成されている。
【００１４】
上述の半導体光検出素子３は、導電性バンプ２７、導電性バンプ２９及び壁部３１を介して、上述の配線基板５に接合されている。導電性バンプ２７は、半導体光検出素子３の下地部１１と、配線基板５の下地部２２との間に設けられている。導電性バンプ２９は、半導体光検出素子３の電極１３と、配線基板５の配線部２３との間に設けられている。導電性バンプ２７及び導電性バンプ２９は、金属等の導電性の材料によって成る。電極１３と配線部２３とは、導電性バンプ２９を介して電気的に接続されている。壁部３１は、遮光性を有しており、互いに対向する下地領域１９と下地領域２５との間に設けられている。壁部３１は、下地領域１９から下地領域２５に連続して延びていると共に、端辺Ｌ１（又は端辺Ｌ２）に沿って（光検出領域１５と光検出領域１７との間に沿って）連続して延びる。そして、壁部３１は、下地部１１及び下地部２２の各々と密着している。具体的には、壁部３１は、端辺Ｌ１（又は端辺Ｌ２）に沿って（光検出領域１５と光検出領域１７との間に沿って）連なる圧潰された複数の導電性バンプ３０が結合して成る。壁部３１を構成する導電性バンプ３０の材料は、導電性バンプ２７及び導電性バンプ２９を構成する各材料（例えば、Ａｕ等）と同じであり、圧潰前の導電性バンプ２７、導電性バンプ２９及び導電性バンプ３０の径は何れも５０〜９０μｍ程度である。このように、壁部３１は、半導体光検出素子３と配線基板５との間に形成される空間領域を、光検出領域１５上の空間領域と光検出領域１７上の空間領域とに光学的に分ける。この壁部３１によって、光検出領域１５上の空間領域と、光検出領域１７上の空間領域とを光が行き来することがなくなるため、光検出装置１に入射する光信号が、互いに隣合う光検出領域１５及び光検出領域１７の上の各空間領域に入射した後に、入射した空間領域とは別の光検出領域の上の空間領域に反射等により進行する、ということが生じなくなる。例えば、光検出領域１５に入射した光信号が、光検出領域１５とは別の空間領域（例えば、光検出領域１７上の空間領域）に反射等により進行する、ということが生じなくなる。従って、各光検出領域の上の空間領域に入射した光信号は、入射した空間領域とは別の光検出領域の上の空間領域には進行しないので、光学的クロストークが低減される。
【００１５】
次に、光検出装置１の製造工程の概略について説明する。まず、半導体光検出素子３と配線基板５とが作製された後、導電性バンプ２７が下地部１１（又は下地部２２）上に設けられ、そして、導電性バンプ２９が電極１３（又は配線部２３）上に設けられる。そして、複数の導電性バンプ３０が、半導体光検出素子３の下地領域１９（又は配線基板５の下地領域２５）上に、等間隔に（又は密着させて）一列に連なって配置される。
【００１６】
次に、下地領域２５と下地領域１９とが互いに対向するように（重なるように）半導体光検出素子３と配線基板５との位置合わせが行われる。この位置合わせの後、半導体光検出素子３と配線基板５とを互いに押し合わせ、熱圧着や超音波等によってバンプ結合する。これにより、配線基板５が、壁部３１、導電性バンプ２７及び導電性バンプ２９を介して半導体光検出素子３に接合される。このようにして光検出装置１が作製される。
【００１７】
半導体光検出素子３と配線基板５とが押し合わされ、バンプ結合される際には、複数の導電性バンプ３０は何れも圧潰される。圧潰前には存在した隣接する二つの導電性バンプ３０の間の隙間や、導電性バンプ３０と、下地部１１や下地部２２との間の隙間が、圧潰後の導電性バンプ３０により埋められる。このようにして、下地部１１から下地部２２に連続すると共に端辺Ｌ１に沿って（光検出領域１５と光検出領域１７との間に沿って）連続しており、下地部１１（下地領域１９）及び下地部２２（下地領域２５）に密着した壁部３１が形成される。
【００１８】
上述したように、壁部３１を構成する導電性バンプ３０の材料は、導電性バンプ２９及び導電性バンプ２７の各材料と同じである。このため、導電性バンプ３０を設ける、ということは、導電性バンプ２７の数を増加させることと実質的に同等である。従って、製造工程を新たに追加することなく、壁部３１を光検出装置１に形成できる。すなわち、配線基板５を半導体光検出素子３に接合するために必要な導電性バンプ２７を半導体光検出素子３（又は配線基板５）に設ける工程において、壁部３１を構成する複数の導電性バンプ３０も半導体光検出素子３（又は配線基板５）に設けることが可能となる。
【００１９】
なお、本発明は、上述の実施形態に限らない。例えば、本発明は、図２に示す光検出装置１ａ又は光検出装置１ｂであってもよい。光検出装置１ａは、壁部３１に換えて壁部３３を有する。光検出装置１ｂは、壁部３１に換えて壁部３５を有する。壁部３３は、端辺Ｌ１（又は端辺Ｌ２）に沿って（光検出領域１５と光検出領域１７との間に沿って）延びる圧潰された金属ワイヤ３７と、金属ワイヤ３７の両端を下地部１１及び下地部２２に固定するための導電性バンプ３９及び導電性バンプ４１とによって成る。金属ワイヤ３７の径は２０〜３０μｍ程度であり、例えば、Ａｕ等の材料によって成る。そして、導電性バンプ３９及び導電性バンプ４１の径は５０〜９０μｍ程度である。導電性バンプ３９及び導電性バンプ４１は、導電性バンプ２７及び導電性バンプ２９と同じ材料によって成るのが好ましい。この金属ワイヤ３７は、下地領域１９及び下地領域２５に密着している。また、壁部３５は、端辺Ｌ１（又は端辺Ｌ２）に沿って（光検出領域１５と光検出領域１７との間に沿って）延びる圧潰された金属テープ４３と、金属テープ４３の両端を下地部１１及び下地部２２に固定するための導電性バンプ３９及び導電性バンプ４１とによって成る。金属テープ４３の厚さは２０〜３０μｍ程度であり、例えば、Ａｕ等の材料によって成る。この金属テープ４３は、下地領域１９及び下地領域２５に密着している。
【００２０】
壁部３３又は壁部３５を光検出装置１に設けるには、導電性バンプ３９及び導電性バンプ４１を半導体光検出素子３（又は配線基板５）に設けた後に、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３を半導体光検出素子３（又は配線基板５）に設ける工程が加えられるだけである。また、金属ワイヤ３７や金属テープ４３は、光検出装置１ａ及び光検出装置１ｂの作製の際（ワイヤボンディングの際）に用いる金属ワイヤや金属テープ等の部材が利用できる。このため、壁部３３又は壁部３５は、光検出装置１に容易に設けられる。また、光検出素子３が大面積になる程、壁部３１を構成する際に必要な導電性バンプ３０の数は多くなる。このため、多数の導電性バンプ３０を圧潰するには大きな力が必要となり、困難が増す。これに対し、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３は、２０μｍ〜３０μｍの径や厚みを有するので、５０μｍ〜９０μｍ径の導電性バンプ３０に比べて圧潰に必要な力が小さくてすむ。従って、光検出素子３が大面積になる程、圧潰のし易さという点においては、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３は導電性バンプ３０に比べて好適である。
【００２１】
次に、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３を半導体光検出素子３（又は配線基板５）に設ける工程について詳細に説明する。まず、冶具上に半導体光検出素子３を載置し、この冶具に対し第１ボンディングを施す。この第１ボンディングの後、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３を光検出領域１５と光検出領域１７との間に沿って延びるように配置する。この金属ワイヤ３７又は金属テープ４３の配置後に、上記冶具に対し半導体光検出素子３を挟んで第１ボンディングを行った箇所とは反対側に第２ボンディングを施す。そして、この第２ボンディングの後、配線基板５と半導体光検出素子３とを位置合わせした後に互いを押し合わせ導電性バンプ２７と金属ワイヤ３７又は金属テープ４３とを圧潰する。これにより配線基板５が半導体光検出素子３に固定される。この場合、導電性バンプ３９及び導電性バンプ４１は、配線基板５に予め設けられているので、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３は導電性バンプ３９及び導電性バンプ４１を介して半導体光検出素子３及び配線基板５に固定される。
【００２２】
なお、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３を、上述した方法で光検出装置１ａや光検出装置１ｂに設けてもよいが、この方法に限らず、以下の方法で光検出装置１ａや光検出装置１ｂに設けてもよい。まず、配線基板５の面Ｍ２上にパットを設けておき、このパットに対し金属ワイヤ３７又は金属テープ４３を予めボンディングしておく。この場合、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３は、半導体光検出素子３と配線基板５との位置合わせ後に光検出領域１５と光検出領域１７との間に沿って延びるように配線基板５のパッドにボンディングされる。そして、配線基板５と半導体光検出素子３とを位置合わせした後に互いを押し合わせ導電性バンプ２７と金属ワイヤ３７又は金属テープ４３とを圧潰する。これにより配線基板５が半導体光検出素子３に固定される。この場合、導電性バンプ３９及び導電性バンプ４１は、半導体光検出素子３に予め設けられているので、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３は、導電性バンプ３９及び導電性バンプ４１を介して半導体光検出素子３及び配線基板５に固定される。
【００２３】
以上のように導電性バンプ３０に替えて金属ワイヤ３７又は金属テープ４３を用いても、導電性バンプ３０を用いた場合と同様の効果を奏する。すなわち、金属ワイヤ３７又は金属テープ４３が圧潰されることにより形成される壁部３３又は壁部３５によって、光検出領域１５上の空間領域と、光検出領域１７上の空間領域とを光が行き来することがなくなるので、光検出装置１に入射する光信号が、互いに隣合う光検出領域１５及び光検出領域１７の上の各空間領域に入射した後に、入射した空間領域とは別の光検出領域の上の空間領域に反射等により進行する、ということが生じなくなり、光学的クロストークが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係る光検出装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る光検出装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，１ａ，１ｂ…光検出装置、３…半導体光検出素子、５…配線基板、７…半導体基板、９…酸化シリコン膜、１１，２２…下地部、１３…電極、１５，１７…光検出領域、１９，２５…下地領域、２１…基板、２３…配線部、２７，２９，３０，３９，４１…導電性バンプ、３１，３３，３５…壁部、３７，…金属ワイヤ、４３…金属テープ、Ｈ１…コンタクトホール、Ｍ１，Ｍ２…面、Ｌ１，Ｌ２…端辺。
【図１】
2008071882.tif 000003
【図２】
2008071882.tif 000004