(57)【要約】      （修正有）【課題】大面積で、かつ、最適な成膜条件で作製される放射線有感層を有する放射線検出素子アレイを、低コストで提供する。【解決手段】表裏両面もしくは裏面のみに電極３を形成したＳｉ等の硬質導電性平板１の表面上に、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＧａＡｓ、ＨｇＩ２  等の半絶縁性化合物半導体膜４を、ＣＶＤ、もしくは、蒸着等の気相成膜法を用いて形成する。次に、前記半絶縁性化合物半導体膜上に、複数個の信号取り出し電極５を形成し、所定のサイズに切り出して放射線検出素子アレイチップ６とする。【選択図】図１
2007187668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質導電性平板の表裏両面もしくは裏面のみに単一の電極を形成することにより、放射線透過性を有する基板を作成する工程と、前記基板の表面上に化合物半導体を成膜して放射線有感半導体層を形成する工程と、前記放射線有感半導体層上に、複数個の信号取り出し電極を形成する工程と、によって、放射線検出素子アレイチップを作成する工程と、信号処理回路アレイを形成する工程と、前記信号処理回路アレイに、前記放射線検出アレイチップを接続する工程とを有することを特徴とする、放射線アレイセンサーの製造方法。
【請求項２】
硬質絶縁性平板の表裏両面にそれぞれ単一の電極を形成する工程と、前記表裏両面に形成された単一の電極が導通する構造を形成する工程と、によって、放射線透過性を有する基板を作成する工程と、前記基板の表面上に化合物半導体を成膜して放射線有感半導体層を形成する工程と、前記放射線有感半導体層上に、複数個の信号取り出し電極を形成する工程と、によって、放射線検出素子アレイチップを作成する工程と、信号処理回路アレイを形成する工程と、前記信号処理回路アレイに、前記放射線検出アレイチップを接続する工程とを有することを特徴とする、放射線アレイセンサーの製造方法。
【請求項３】
前記硬質導電性平板は、Ｓｉであることを特徴とする請求項１に記載の放射線アレイセンサーの製造方法。
【請求項４】
前記硬質絶縁性平板は、セラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の放射線アレイセンサーの製造方法。
【請求項５】
前記化合物半導体は、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ又はＨｇＩ２のいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法。
【請求項６】
前記単一の電極は、Ａｕ、Ｐｔ又はＴｉから選択された材料からなる多層膜であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法。
【請求項７】
前記成膜は、気層成長であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法。
【請求項８】
前記接続は、違法導電性ペーストを用いることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法。
【請求項９】
前記信号処理回路アレイは、薄膜トランジスタにより構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療分野、工業分野、原子力分野等の放射線を計測する分野で使用する放射線アレイセンサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高効率で常温動作可能な、化合物半導体を用いた放射線検出素子アレイは、従来図７に示すように、結晶育成技術で育成された、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＧａＡｓ、ＨｇＩ２  等の半絶縁性化合物半導体結晶基板７４の両面に、それぞれ、バイアス供給用の共通電極７３、複数個の信号取り出し電極７５とを形成した構造を有している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６４ー７７９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の結晶育成技術で育成されるこれらの化合物半導体結晶、特に放射線検出器に用いられるような半絶縁性の結晶は、大面積化が難しく、かつ、製造コストが高いという問題点がある。そこで近年は、結晶化された半絶縁性化合物半導体を用いず、図８に示す特開平６ー３４２０９８のように、信号処理回路アレイ８８を形成した基板８９に直接、ＣＶＤ、もしくは、蒸着等の気相成膜法を用いて放射線有感膜８４を形成する試みがなされている。
【０００４】
しかし現状では、膜質と成膜温度とが競合関係にあり、膜質を良くしようとすると成膜時の熱で基板の信号処理回路アレイ８８を劣化させてしまうという問題点があり、良質な放射線検出素子が製造できなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために創案されたもので、大面積で、かつ、最適な成膜条件で作製される放射線有感層を有する放射線検出素子アレイを、低コストで提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の放射線アレイセンサーの製造方法は、硬質導電性平板の表裏両面もしくは裏面のみに単一の電極を形成することにより、放射線透過性を有する基板を作成する工程と、前記基板の表面上に化合物半導体を成膜して放射線有感半導体層を形成する工程と、前記放射線有感半導体層上に、複数個の信号取り出し電極を形成する工程と、によって、放射線検出素子アレイチップを作成する工程と、信号処理回路アレイを形成する工程と、前記信号処理回路アレイに、前記放射線検出素子アレイチップを接続する工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の放射線アレイセンサーの製造方法であって、硬質絶縁性平板の表裏両面にそれぞれ単一の電極を形成する工程と、前記表裏両面に形成された単一の電極が導通する構造を形成する工程と、によって、放射線透過性を有する基板を作成する工程と、前記基板の表面上に化合物半導体を成膜して放射線有感半導体層を形成する工程と、前記放射線有感半導体層上に、複数個の信号取り出し電極を形成する工程と、によって、放射線検出素子アレイチップを作成する工程と、信号処理回路アレイを形成する工程と、前記信号処理回路アレイに、前記放射線検出素子アレイチップを接続する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１に記載の放射線アレイセンサーの製造方法であって、前記硬質導電性平板は、Ｓｉであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、請求項２に記載の放射線アレイセンサーの製造方法であって、前記硬質絶縁性平板は、セラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂のいずれかであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法であって、前記化合物半導体は、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ又はＨｇＩ２のいずれかであることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法であって、前記単一の電極は、Ａｕ、Ｐｔ又はＴｉから選択された材料からなる多層膜であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法であって、前記成膜は、気層成長であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法であって、前記接続は、違法導電性ペーストを用いることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の放射線アレイセンサーの製造方法であって、前記信号処理回路アレイは、薄膜トランジスタにより構成されることを特徴とする。
【００１５】
これらの発明において、表裏両面もしくは裏面のみに電極を形成したＳｉ等の硬質導電性平板や、表裏両面に電極を形成し、かつ、表裏の電極が導通した構造をもった、セラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂等の硬質絶縁性平板は、放射線有感な半絶縁性化合物半導体の気相成長膜の基板であるとともに、放射線検出素子アレイのバイアス供給用の共通電極としても作用する。
【００１６】
ただし、実効的な共通電極は、半絶縁性化合物半導体膜との実質的な接触物質であり、たとえば、裏面のみに電極を形成したＳｉ等の硬質導電性平板であれば、Ｓｉ等の硬質導電物質表面上に直接、半絶縁性化合物半導体の気相成長膜が形成されるので、Ｓｉ等の硬質導電物質そのものが共通電極となる。また、これ以外では、形成した電極膜の最表面の物質が共通電極となる。
【００１７】
この時、バイアスは、Ｓｉ等の硬質導電性平板、または、セラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂等の硬質絶縁性平板を介してその裏面から供給される。
【００１８】
これらの平板の導通抵抗は、半絶縁性化合物半導体膜の抵抗値が高いため無視できる。
【００１９】
また、放射線は、これらの硬質導電性平板や硬質絶縁性平板を透過したものだけしか放射線有感な半絶縁性化合物半導体膜中に入射しない。よってこれらの平板の材質は、薄くても強度が保てるものが好ましく、構成元素の原子番号は小さい方が望ましい。Ｓｉ、セラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂等はこの制約を満たすことが可能な物質に属する。また、Ｓｉ、セラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂等は、かなりの高温に耐えうる物質であるため、半絶縁性化合物半導体膜の成膜温度を、最良の膜質を得る温度に選択することができる。
【発明の効果】
【００２０】
高効率で常温動作可能な、大面積アレイ型化合物半導体放射線検出器を、低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
請求項１記載の発明における放射線検出素子アレイチップを作成するための第１の実施例を図１にもとづいて説明する。
Ｓｉ等の硬質導電性平板１の裏面のみに、真空蒸着等により、バイアス供給用電極３を形成する。この電極３の材質は、Ａｌ等の単層膜であっても、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ等の多層膜であってもよい。また、導電性があれば金属膜でなくてもよい。
【００２２】
次に、この平板１の表面上に、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＧａＡｓ、ＨｇＩ２  等の半絶縁性化合物半導体膜４を、ＣＶＤ、もしくは、蒸着等の気相成膜法を用いて、計測すべき放射線に応じた所定の膜厚で形成する。これらの半絶縁性化合物半導体膜４の成膜温度は、Ｓｉ等の基板材料１が耐えうる温度範囲内で、最良の膜質を得る温度を選択することができる。
【００２３】
次に、形成した半絶縁性化合物半導体膜４上に、所定のピッチで、複数個の信号取り出し電極５を形成する。この信号取り出し電極５の材質も、Ｐｔ等の単層膜であっても、  Ａｕ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ｐｔ等の多層膜であっても、有機導電膜であってもよい。
【００２４】
最後に、ダイシング等により、所定のサイズの放射線検出素子アレイチップ６の形に加工する。
【００２５】
ここで、硬質導電性平板１の材質は、モース硬度４以上で、比抵抗１０Ω・ｃｍ以下の特性をもったものが望ましい。また、放射線は、これらの硬質導電性平板１を透過したものだけしか放射線有感な半絶縁性化合物半導体膜４中に入射しないため、薄くても強度が保てるものが好ましく、構成元素の原子番号は小さい方が望ましい。またさらに、図２に示す第２の実施例のように、硬質導電性平板１の表面上にも電極２３を形成して、その上に、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＧａＡｓ、ＨｇＩ２  等の半絶縁性化合物半導体膜４を形成してもよい。この電極２３も、Ａｌ等の単層膜や、Ｐｔ／Ｔｉ等の多層膜であってもよく、実効的な共通電極として、最適なものを選択することができる。
【００２６】
次に請求項２記載の発明に対応する放射線検出素子アレイチップを作成するための第３の実施例を図３にもとづいて説明する。
【００２７】
セラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂等の硬質絶縁性平板２の両面に、真空蒸着等により、バイアス供給用電極３３を形成する。この時、表裏両面の電極同士は、スルーホール７等を用いて、硬質絶縁性平板２を介して導通した構造を設ける。
また電極３３の材質は、Ａｌ等の単層膜であっても、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ等の多層膜であっても、導電性があれば金属膜でなくてもよく、表裏両面で異なる材質であってもよい。
【００２８】
次に、この平板２の表面上に、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＧａＡｓ、ＨｇＩ２  等の半絶縁性化合物半導体膜４を、ＣＶＤ、もしくは、蒸着等の気相成膜法を用いて、計測すべき放射線に応じた所定の膜厚で形成する。これらの半絶縁性化合物半導体膜４の成膜温度は、セラミック、ガラス、硬質耐熱樹脂等の基板材料２が耐えうる温度範囲内で、最良の膜質を得る温度を選択することができる。
【００２９】
次に、形成した半絶縁性化合物半導体膜４上に、所定のピッチで、複数個の信号取り出し電極５を形成する。この信号取り出し電極５の材質も、Ｐｔ等の単層膜であっても、  Ａｕ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ｐｔ等の多層膜であっても、有機導電膜であってもよい。
【００３０】
最後に、ダイシング等により、所定のサイズの放射線検出素子アレイチップ６の形に加工する。ここで、放射線は、硬質絶縁性平板２を透過したものだけしか放射線有感な半絶縁性化合物半導体膜４中に入射しないため、硬質絶縁性平板２の材質は、薄くても強度が保てるものが好ましく、構成元素の原子番号は小さい方が望ましい。
【００３１】
以上の実施例で得られた放射線検出素子アレイチップ６の応用例を、図４、図５に示す。図４は、リニアアレイセンサーの例である。プリント配線基板９上に、長方形状の放射線検出素子アレイチップ４６を一列に配置し、その横に配置したアンプ、コンパレータ、カウンタ等からなる信号処理回路アレイＩＣ４８により、所定の時間間隔で各チャンネルのパルス出力を計数し、逐次計数値を出力する構成となっている。
【００３２】
図５は、２次元アレイセンサーの例である。薄膜トランジスタ等の信号処理回路アレイ５８を形成したガラス等の基板５９上に、方形状の放射線検出素子アレイチップ５６をマトリクス状に配置し、逐次計数値を出力する構成となっている。
【００３３】
ここで、放射線検出素子アレイチップ４６、５６と、プリント配線基板９や、信号処理回路アレイ５８を形成した基板５９との接続は、図６に示すような、信号取り出し電極５上に形成されたハンダバンプ１０の溶融によっておこなう方法や、異方導電性ペーストを用いる方法等、種々の方法によって行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図４】本発明を用いたリニアアレイセンサーを示す図４ある。
【図５】本発明を用いた２次元アレイセンサーを示す図５ある。
【図６】本発明の放射線検出素子アレイと他の基板との接続方法を示す図である。
【図７】従来の放射線検出素子アレイを示す図である。
【図８】従来の放射線検出素子アレイを示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  硬質導電性基板
２  硬質絶縁性平板
２３電極
３  バイアス供給用電極
３３電極
４  半絶縁性化合物半導体膜
５  信号取り出し電極
６  放射線検出素子アレイチップ
７  スルーホール
９  プリント配線基板
１０ハンダバンプ
４６放射線検出素子アレイチップ
４８信号処理回路アレイＩＣ
５６放射線検出素子アレイチップ
５８信号処理回路アレイ
５９基板
７３共通電極
７４半絶縁性化合物半導体結晶基板
７５信号取り出し電極
８４放射線有感膜
８８信号処理回路アレイ
８９基板
【図１】
2007187668.tif 000003
【図２】
2007187668.tif 000004
【図３】
2007187668.tif 000005
【図４】
2007187668.tif 000006
【図５】
2007187668.tif 000007
【図６】
2007187668.tif 000008
【図７】
2007187668.tif 000009
【図８】
2007187668.tif 000010