(57)【要約】【課題】検出特性を向上させることができる放射線検出器およびそれを製造する方法を提供することを目的とする。【解決手段】放射線に感応する検出層を基板に備えた放射線検出器であって、平均粒径が画素ピッチ以下の多結晶膜を検出層として形成する。膜Ｃｌ濃度が１ｗｔｐｐｍ〜１０ｗｔｐｐｍの範囲で、より好ましくは３．１ｗｔｐｐｍでＣｌ（塩素）を積極的にドープして、例えばＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）からなる多結晶膜を形成する（ＣｄＺｎＴｅ膜Ａ）。平均粒径が画素ピッチ以下の多結晶膜を検出層として形成するので、画素間の特性（空間分解能、感度等）の良好な画像を放射線検出器にて得ることができる。また、時間的な揺らぎも小さくなり応答特性に関する検出特性も向上させることができる。その結果、検出特性を向上させることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線に感応する検出層を基板に備えた放射線検出器であって、
平均粒径が画素ピッチ以下の多結晶膜を前記検出層として形成することを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記多結晶膜は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
前記画素ピッチは２００μｍ以下であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記検出層の厚みは３００μｍ以上であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記平均粒径が前記画素ピッチの１／２以下の多結晶膜を前記検出層として形成することを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の放射線検出器を製造する方法であって、
前記検出層を近接昇華法で形成することを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の放射線検出器を製造する方法であって、
前記多結晶膜は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）であって、
この多結晶膜に１ｗｔｐｐｍ〜１０ｗｔｐｐｍのＣｌ（塩素）をドープすることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線、γ線、光等を含む放射線を検出する機能を有し、医療分野、工業分野、原子力分野に使用される放射線検出器およびそれを製造する方法に係り、特に、放射線に有感な検出層が半導体で構成され、かつそれが多結晶で構成された技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高感度な放射線検出器の材料として各種の半導体材料、特にＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）の結晶体が研究・開発され、一部製品化されている。しかしながら、医用診断用の放射線検出器もしくは放射線撮像装置に応用するには、大面積（例えば２０ｃｍ角以上）の放射線変換層を形成する必要がある。このような大面積の結晶体を形成することは、技術的にもコスト的にも現実的でなく、近接昇華法で多結晶膜または多結晶の積層膜を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＣｄＴｅバルク単結晶を用いた小型の放射線検出器においては、リーク電流を低減させるために亜鉛（Ｚｎ）をドープし、キャリア走行性を改善し検出性能を向上させるために塩素（Ｃｌ）などのハロゲンをドープすることの有効性が知られている。近接昇華法でのＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅ多結晶膜に対するＣｌドープ手法として、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＴｅの少なくとも一つを含む第１の材料と、ＣｄＣｌ２（塩化カドミウム）、ＺｎＣｌ２（塩化亜鉛）の少なくとも一つを含む第２の材料との混合物をソースとし、蒸着または昇華法により多結晶膜または多結晶の積層膜を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
なお、ＣｄＴｅ多結晶膜の成長における粒度組成の評価について開示されており（例えば、非特許文献１参照）、ＣｌをドープしたときのＣｄＴｅ多結晶膜の分光解析について開示されている（例えば、非特許文献２参照）。上述の非特許文献２では、適量のＣｌドープにより、結晶粒径が微細化することが示唆されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４２２５５号公報
【特許文献２】特許第４２６９６５３号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 103, 063529 (2008)
【非特許文献２】JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99, 053502 (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、医用用途の高エネルギ放射線を検出層にて捕捉して検出するためには、検出層は数百μｍ以上の厚みが必要である。検出層がＣｄＴｅなどの多結晶膜の場合には、非特許文献１のFig.4にも示されているように、一般的に検出層の膜厚が厚くなるにともなって結晶粒径も大きく成長する傾向がある。ところが、多結晶膜の結晶粒径は、二次元の放射線検出器の特性（例えば空間分解能、感度、ノイズ等）に大きな影響を与える。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、検出特性を向上させることができる放射線検出器およびそれを製造する方法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】
【０００９】
発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
【００１０】
すなわち、従来では、結晶粒径を大きくすることで、検出特性の向上を図っていた。しかし、結晶粒径が大きいと個々の結晶粒の結晶性の差異や結晶粒界の影響が顕著になり、画素間の特性（例えばリーク電流や感度）のバラツキが大きくなる。さらに、時間的な揺らぎも大きくなるので、これらのバラツキがノイズ源となって感度補正を困難にし、画像特性（検出効率）を劣化させる。そこで、従来のような粒径を大きくするという発想を変えて、粒径を小さくすることでバラツキを抑えて、検出特性を向上させるという知見を得た。
【００１１】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る放射線検出器は、放射線に感応する検出層を基板に備えた放射線検出器であって、平均粒径が画素ピッチ以下の多結晶膜を前記検出層として形成することを特徴とするものである。
【００１２】
［作用・効果］この発明に係る放射線検出器によれば、平均粒径が画素ピッチ以下の多結晶膜を検出層として形成するので、画素間の特性（空間分解能、感度等）の良好な画像を放射線検出器にて得ることができる。また、時間的な揺らぎも小さくなり応答特性に関する検出特性も向上させることができる。その結果、検出特性を向上させることができる。
【００１３】
上述の多結晶膜の一例は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）である。また、画素ピッチが２００μｍ以下の場合には、２００μｍ以下の空間分解能の高い画像（高精彩な画像）の取得が可能になる。また、検出層の厚みが３００μｍ以上の場合には、例えば医用診断領域で多用される管電圧数十ｋV以上のＸ線に対して十分な捕捉能力を持ち、高い感度・量子検出効率（ＤＱＥ）が得られる。平均粒径が画素ピッチの１／２以下の場合には、結晶粒が画素間にまたがる事態を低減させることができ、検出特性をより一層向上させることができる。
【００１４】
上述したこれらの発明に係る放射線検出器を製造する方法において、検出層を近接昇華法で形成することで、大面積の検出層を有した放射線検出器が得られる。また、上述したこれらの発明に係る放射線検出器を製造する方法において、多結晶膜は、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅまたはＣｄＺｎＴｅであって、この多結晶膜に１ｗｔｐｐｍ〜１０ｗｔｐｐｍのＣｌ（塩素）をドープすることで、粒径を効率よく抑制することができ、特性（空間分解能、感度等）の良好な画像が得られる放射線検出器を安定的に製造することができる。なお、ｗｔｐｐｍの単位は、質量百万分率を示す。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る放射線検出器およびそれを製造する方法によれば、平均粒径が画素ピッチ以下の多結晶膜を検出層として形成するので、検出特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例に係る放射線検出器の構成を示す縦断面図である。
【図２】放射線撮像装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】スイッチングマトリックス基板および周辺回路の構成を示す回路図である。
【図４】放射線撮像装置の縦断面を示す模式図である。
【図５】実施例に係る放射線検出器に検出層を成膜する一工程の状態を示す模式図である。
【図６】結晶粒径と感度の画素バラツキとの関係を表した実験データである。
【図７】ソースとしてＣｄＣｌ２のみを用いたときのチャンバ内の各成分毎の圧力の時間的変化を表した実験データである。
【図８】ソースとしてＣｄＣｌ２を用いてさらに付加ソースとしてＨＣｌを用いたときのチャンバ内の各成分毎の圧力の時間的変化を表した実験データである。
【実施例】
【００１７】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係る放射線検出器の構成を示す縦断面図であり、図２は、放射線撮像装置の概略構成を示す側面図であり、図３は、スイッチングマトリックス基板および周辺回路の構成を示す回路図であり、図４は、放射線撮像装置の縦断面を示す模式図である。
【００１８】
放射線検出器１は、放射線に対して透過性を有する支持基板３と、その下面側に形成されたバイアス電荷印加用の共通電極５と、この共通電極５の下面に電子注入阻止層７と、入射した放射線に感応して電子−正孔対キャリアを生成する検出層９と、この検出層９の下面に形成された正孔注入阻止層１１と、キャリア収集用の検出電極１３とを積層した状態で備えている。ただし、放射線検出器１の特性上問題がなければ、電子注入阻止層７、正孔注入阻止層１１のいずれか、もしくは両方を省略してもよい。
【００１９】
上記の支持基板３としては、放射線の吸収係数が小さなものが好ましく、例えば、ガラス、セラミック（Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ）、シリコン等の材料が採用可能であるが、グラファイト基板のような導電性材料を用いることで共通電極を省略することができる。この実施例では、図に示すように放射線が支持基板３側から入射する構成となっており、共通電極５に負のバイアス電圧を印加した状態で動作させる。
【００２０】
検出層９は、後述するように製造されるのが好ましく、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）のいずれかからなる多結晶膜またはそれらの少なくとも一つを含む多結晶の積層膜９ａ，９ｂで構成され、さらに、Ｃｌがドーピングされている。
【００２１】
共通電極５や検出電極１３は、例えば、ＩＴＯ、Ａｕ、Ｐｔなどの導電材料からなる。電子注入阻止層７としては、ｐ型層を形成するＳｂ２Ｔｅ３、Ｓｂ２Ｓ３、ＺｎＴｅ膜などが例示され、正孔注入阻止層１１としては、ｎ型層を形成するＣｄＳ、ＺｎＳ膜などが例示される。
【００２２】
上記のような構成の放射線検出器１は、図２に示すように、スイッチングマトリックス基板１５と一体的に構成されて放射線撮像装置として機能する。これにより、放射線検出器１の検出層９で生成されたキャリアがスイッチングマトリックス基板１５により素子別に収集され、素子毎に蓄積されて電気信号として読み出される。
【００２３】
スイッチングマトリックス基板１５は、図３に示すように、図１における検出素子１ａに対応して、電荷蓄積容量であるコンデンサ１７と、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ１９とが形成されている。なお、説明の都合上、図３では、３×３（画素）のマトリックス構成としているが、実際には１０２４×１０２４等のさらに多くの画素を備えている。
【００２４】
スイッチングマトリックス基板１５の詳細な構造は、図４に示すようなものである。すなわち、絶縁性基板２１の上面には、コンデンサ１７の接地側電極１７ａと、薄膜トランジスタ１９のゲート電極１９ａの上に絶縁膜２３を介してコンデンサ１７の接続側電極１７ｂと、薄膜トランジスタ１９のソース電極１９ｂおよびドレイン電極１９ｃが積層形成されている。さらに、その上面には、保護用の絶縁膜２５で覆われた状態となっている。
【００２５】
また、接続側電極１７ｂとソース電極１９ｂは、同時形成されて導通されている。絶縁膜２３と絶縁膜２５としては、例えば、プラズマＳｉＮ膜が採用可能である。放射線検出器１とスイッチングマトリックス基板１５とを位置合わせして、検出電極１３とコンデンサ１７の接続側電極１７ｂとの位置を合わせ、例えば、異方導電性フィルム（ＡＣＦ）や異方導電性ペースト等を間に介在させた状態で、加熱・加圧接着して貼り合わせる。これにより放射線検出器１とスイッチングマトリックス基板１５とが貼り合わされて一体化される。このとき検出電極１３と接続側電極１７ｂとは、介在導体部２７によって導通されている。
【００２６】
さらに、スイッチングマトリックス基板１５は、読み出し駆動回路２９と、ゲート駆動回路３１とを備えている。読み出し駆動回路２９は、列が同一の薄膜トランジスタ１９のドレイン電極１９ｃを結ぶ縦方向の読み出し配線３０に接続されている。ゲート駆動回路３１は、行が同一の薄膜トランジスタ１９のゲート電極１９ａを結ぶ横方向の読み出し配線３２に接続されている。なお、図示省略しているが、読み出し駆動回路２９内では、各読み出し配線３０に対してプリアンプが接続されている。
【００２７】
なお、上記とは異なり、スイッチングマトリックス基板１５に読み出し駆動回路２９およびゲート駆動回路３１が一体的に集積されたものも用いられる。
【００２８】
次に、上記の放射線検出器１の製造方法の詳細について、図５を参照して説明する。図５は、実施例に係る放射線検出器に検出層を成膜する一工程の状態を示す模式図である。
【００２９】
放射線検出器１の共通電極５を、例えば、スパッタリング・蒸着等の方法で支持基板３の片面に形成する。グラファイト基板のような導電性材料を用いる場合には不要である。次に、共通電極５の下面に、電子注入阻止層７を近接昇華法・スパッタリング・蒸着等の方法で積層形成する。そして、電子注入阻止層７の下面に、例えば、図５に示す「近接昇華法」を用いて検出層９を形成する。
【００３０】
具体的には、蒸着チャンバ３３内に支持基板３を載置する。蒸着チャンバ３３内には、ソースＳを置くための下部サセプタ３５が配備されているので、スペーサ３７を介して蒸着面を下方に向けた状態で支持基板３を載置する。蒸着チャンバ３３の上下部には、ヒータ３９が配備されており、真空ポンプ４１を動作させて蒸着チャンバ３３内を減圧雰囲気にした後、上下部のヒータ３９によりソースＳを加熱する。さらに、蒸着チャンバ３３の外部からＨＣｌ（塩化水素）などのＣｌ含有ガスの流量を制御しながら、蒸着チャンバ３３内に供給する。これによってソースＳが昇華しつつ、外部から供給されたＣｌが取り込まれ、支持基板３の下面に所望量（１ｗｔｐｐｍ〜１０ｗｔｐｐｍ）のＣｌがドープされたＣｄＴｅ、ＺｎＴｅまたはＣｄＺｎＴｅの多結晶膜が付着して検出層９が形成される。なお、ここで検出層９を、６００μｍ程度の厚膜として形成した後、スイッチングマトリックス基板１５への一体化接合のために表面を研磨などによって平坦化し、４００μｍ程度の厚みに仕上げる。
【００３１】
下部サセプタ３５にセットするソースＳとしては、Ｃｄ（カドミウム）の単体、Ｔｅ（テルル）の単体、Ｚｎ（亜鉛）の単体、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）の少なくとも一つを含む第１の材料と、ＣｄＣｌ２（塩化カドミウム）またはＺｎＣｌ２（塩化亜鉛）の少なくとも一つを含む第２の材料との混合体が挙げられる。また、混合体を、成膜の前に常圧不活性雰囲気中で予め加熱することで、焼結化しておく。
【００３２】
例えば、ソースＳとして、ＣｄＣｌ２を含むＣｄＴｅをまずセットして、Ｃｌ含有ガスを外部から供給しつつ処理した後、ソースＳを、ＣｄＣｌ２を含むＺｎＴｅに交換した後、同様の再び処理を行う。これにより検出層９の第１層９ａにＣｌを含むＣｄＴｅ膜が形成され、第２層９ｂにＣｌを含むＺｎＴｅ膜が形成される。なお、検出層９は、一層だけで構成してもよい。
【００３３】
検出層９を形成した後に、必要に応じてさらに、ソースＳとして、ＣｄＣｌ２、ＺｎＣｌ２を下部サセプタ３５に充填し、加熱処理することで、検出層９の表面にＣｌを追加的にドープする。具体的に、ＣｄＣｌ２、ＺｎＣｌ２の少なくとも一つを含む粉末またはその焼結体を対向配置した状態で熱処理を施すことにより、検出層９にＣｌをドープする。
【００３４】
このときの熱処理雰囲気は、１気圧に保持したＮ２、Ｏ２、Ｈ２、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ）の少なくとも一つを含むことが好ましい。また、このときの熱処理雰囲気は、１．３×１０−４〜０．５気圧に保持したＮ２、Ｏ２、Ｈ２、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ）の少なくとも一つを含むことが好ましい。
【００３５】
このような雰囲気にすることにより、低温で処理することができるので、検出層９の形成後にＣｌを追加的にドープする場合にはリーク電流をより一層低減させることができる。また、温度を同じにすれば、より多くのＣｌを供給することができ、短時間で処理が可能である。また、ソースを下部サセプタ３５にセットせず、Ｃｌ原子を含むガスを検出層９に供給しつつ加熱することによりＣｌを追加的にドープしてもよい。このように追加的にＣｌをドープすることで、結晶粒界の保護が好適に行われる。
【００３６】
次に、電析・スパッタリングや蒸着等により、検出層９の表面に正孔注入阻止層１１用の半導体層を積層形成する。正孔注入阻止層１１を、必要に応じてパターニングして画素毎に分離形成する。ただし、正孔注入阻止層１１が高抵抗で隣接画素リークによる空間解像度低下などの弊害がなければ、パターニングについては不要である。同様にして、検出電極１３用の金属膜を積層形成した後、パターニングして検出電極１３を形成する。以上の過程により放射線検出器１が形成される。
【００３７】
そして、上述したようにスイッチングマトリックス基板１５と放射線検出器１とを一体化して放射線撮像装置が完成する。一つの手法として、スイッチングマトリックス基板１５または放射線検出器１のいずれかの表面の画素電極（ここでは検出電極１３）にスクリーン印刷でカーボンなどの導電性バンプ電極を形成し、両者をプレス機で貼り合わせ接合する方法が可能である。なお、画素電極を形成せずに画素に対応する箇所に導電性バンプ電極を形成し、両者を貼り合わせてもよい。
【００３８】
上述の製造方法で得られた放射線検出器１では、ソースとは別の付加ソース（ここではＨＣｌのＣｌ含有ガス）を成膜の初期から終了時までドープするので、結晶粒が均一化された検出層９が得られる。この多結晶膜の検出層９に１ｗｔｐｐｍ〜１０ｗｔｐｐｍのＣｌをドープしている。
【００３９】
＜実験データの比較＞
本実施例の手法によって得られた結晶を実験によって確認している。実験データの比較について図６を参照して説明する。図６は、結晶粒径と感度の画素バラツキとの関係を表した実験データである。
【００４０】
ＣｄＺｎＴｅ膜Ａは、本実施例で示す手法によりＣｌを積極的にドープ（膜Ｃｌ濃度３．１ｗｔｐｐｍ）し、結晶粒を微細化した膜（平均粒径＜７５μｍ）である。ＣｄＺｎＴｅ膜Ｂは、従来のＣｌを故意にドープ（膜Ｃｌ濃度０．５ｗｔｐｐｍ）せずに成膜し、結晶粒の粗い膜（粒径２００μｍ〜３００μｍ）である。各々の膜特性（図６（ａ）は断面モフォロジー、図６（ｂ）はＸＲＤスペクトル、図６（ｃ）は画素毎の入出力特性）を図６に示す。
【００４１】
図６（ａ）の断面モフォロジーからも明らかなように、ＣｄＺｎＴｅ膜ＡではＣｌによって結晶粒が均一化され、平均粒径が７５μｍ未満であることが確認されている。一方、図６（ａ）の断面モフォロジーでは、Ｃｌを故意にドープしていないので、成膜初期の基板界面にしかＣｌは供給されずに、界面付近での結晶粒と界面以外の結晶粒とのバラツキが大きく、かつ界面以外の結晶粒では粒径が明らかに大きく、粒径が２００μｍ〜３００μｍとバラツキがあるのが確認されている。
【００４２】
ＣｄＴｅＺｎ膜Ｂが膜の成長とともに結晶粒径も大きく成長してＸＲＤスペクトルも単一配向を示している。なお、（５１１）結晶面は（１１１）結晶面と双晶の関係にあり、多配向を示すものでない。これに対して、ＣｄＴｅＺｎ膜Ａは膜が成長しても微細粒径を維持しており、ＸＲＤスペクトルも典型的な多配向を示している。
【００４３】
画素毎の入出力特性データから、ＣｄＴｅＺｎ膜Ｂを用いた放射線検出器では画素間の感度バラツキが大きいのに対して、ＣｄＴｅＺｎ膜Ａを用いた放射線検出器では画素間の感度バラツキが抑えられ、比較的に均一な画像が得られていることが確認されている（画像については図示省略）。
【００４４】
なお、本実施例では、画素ピッチは２００μｍとなるようにスイッチングマトリックス基板１５にパターン形成している。したがって、上述の実験データで述べたように、検出層９に３．１ｗｔｐｐｍのＣｌをドープしたときには、平均粒径が７５μｍ未満となり、２００μｍの画素ピッチ以下、さらには２００μｍの画素ピッチの１／２以下となる。
【００４５】
上述の放射線検出器１によれば、平均粒径が画素ピッチ以下の多結晶膜を検出層として形成するので、画素間の特性（空間分解能、感度等）の良好な画像を放射線検出器１にて得ることができる。また、時間的な揺らぎも小さくなり応答特性に関する検出特性も向上させることができる。その結果、検出特性を向上させることができる。
【００４６】
本実施例では、多結晶膜は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）である。また、画素ピッチが２００μｍ以下の場合には、２００μｍ以下の空間分解能の高い画像（高精彩な画像）の取得が可能になる。また、検出層９の厚みが３００μｍ以上の場合には、例えば医用診断領域で多用される管電圧数十ｋV以上のＸ線に対して十分な捕捉能力を持ち、高い感度・量子検出効率（ＤＱＥ）が得られる。また、本実施例のように平均粒径が画素ピッチの１／２以下の場合には、結晶粒が画素間にまたがる事態を低減させることができ、検出特性をより一層向上させることができる。
【００４７】
本実施例では、検出層９を近接昇華法で形成しているので、大面積の検出層９を有した放射線検出器１が得られる。上述したように多結晶膜は、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅまたはＣｄＺｎＴｅであって、この多結晶膜に１ｗｔｐｐｍ〜１０ｗｔｐｐｍのＣｌ（塩素）をドープすることで、粒径を効率よく抑制することができ、特性（空間分解能、感度等）の良好な画像が得られる放射線検出器を安定的に製造することができる。
【００４８】
＜第1の材料および第２の材料からなるソースと付加ソースについて＞
ところで、本実施例の放射線検出器１を製造するのにあたって、Ｃｄ（カドミウム）の単体、Ｔｅ（テルル）の単体、Ｚｎ（亜鉛）の単体、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）の少なくとも一つを含む第１の材料ををソースとし、蒸着または昇華法により多結晶膜または多結晶の積層膜を形成し（これを「第１過程」とも呼ぶ）、その第１過程の開始あるいは過程の途中で、ソースとは別のＣｌ（塩素）の単体またはＣｌ化合物からなる付加ソース（ここではＨＣｌのＣｌ含有ガス）を供給して（これを「第２過程」とも呼ぶ）、加熱して多結晶膜または多結晶の積層膜を成長させている。より好ましくは、本実施例のように、上述の第１過程で用いられるソースとして、上述の第１の材料と、ＣｄＣｌ２（塩化カドミウム）、ＺｎＣｌ２（塩化亜鉛）の少なくとも一つを含む第２の材料との混合物であって、第１過程では、第１の材料と第２の材料との混合物からなるソースを用いて、蒸着または昇華法により多結晶膜または多結晶の積層膜を形成している。
【００４９】
このようにＣｌの単体またはＣｌ化合物からなる付加ソースを別途に供給したのには理由がある。すなわち、従来のように上述の特許文献２のＣｌドープ手法では、ＣｄＣｌ２やＺｎＣｌ２などのＣｌ化合物がＣｄＴｅやＺｎＴｅやＣｄＺｎＴｅよりも低融点・高蒸気圧で、先に消耗してしまう。したがって、成膜途中で塩素（Ｃｌ）が供給されなくなり、成膜初期の基板界面付近にしかＣｌをドープすることができないという問題点が明らかになった。
【００５０】
Ｃｌがドープされた基板界面付近には、図６に示すように結晶粒が小さく、Ｃｌがドープされない箇所では結晶粒が大きくなって、結晶粒を均一化することができないことが確認されている。結晶粒が均一化できないと、各画素内で均一な特性（例えばリーク電流や感度）が得られず、さらに時間的な揺らぎも大きくなる。これらがノイズ源となって感度補正を困難にし、画像特性（検出効率）を劣化させる。
【００５１】
そこで、上述の特許文献２の請求項３のように上述のソースで蒸着または昇華法により多結晶膜または多結晶の積層膜を形成した後に、Ｃｌを追加ドープすることが提案されている。しかし、この場合にはＣｌを追加ドープすることで結晶粒を保護することはできるが、大きく成長した粒径自体を小さくすることはできずに、結晶粒の均一化を依然として図ることはできない。
【００５２】
また、成膜途中でＣｌが供給されなくなるのを鑑みて、成膜工程の最後までＣｌが供給されるようにＣｄＣｌ２（塩化カドミウム）、ＺｎＣｌ２（塩化亜鉛）に代表される第２の材料の割合を増やすことも考えられる。しかし、いくら第２の材料の割合を増加させようとも、成膜途中で先に第２の材料がなくなってしまうことが図７の実験データにより明らかになった。
【００５３】
図７は、ソースとしてＣｄＣｌ２のみを用いたときのチャンバ内の各成分毎の圧力の時間的変化を表した実験データであり、図８は、ソースとしてＣｄＣｌ２を用いてさらに付加ソースとしてＨＣｌを用いたときのチャンバ内の各成分毎の圧力の時間的変化を表した実験データである。
【００５４】
この実験データでは、図７のようにソースのみで近接昇華法で多結晶膜または多結晶の積層膜を形成すると、チャンバ内の各成分のうち、ＨＣｌ（塩化水素）の成分（Ｃｌ，Ｈ２）が時間とともに下がってくることがわかる。一方、図８のようにソースとは別のＣｌ化合物としてＨＣｌを付加ソースとして供給した場合には、チャンバ内の各成分のうち、ＨＣｌの成分は時間が経過しても下がらないことがわかる。
【００５５】
このような理由により、第１の材料からなるソースとは別の付加ソース（ここではＨＣｌのＣｌ含有ガス）を第１過程の開始あるいは過程の途中で供給する（第２過程）。付加ソースにはＣｌが含まれているので、第１過程の開始あるいは過程の途中から終了時までＣｌが供給され続ける。したがって、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅまたはＣｄＺｎＴｅの多結晶または多結晶の積層膜（検出層９）に成膜の第１過程の開始あるいは過程の途中から終了時まで厚み方向にＣｌを均一にドープすることができる。そして、リーク電流を低く保ちながら放射線の検出特性（感度、応答特性等）が良好な放射線検出器１を製造することができる。その結果、結晶粒を均一化するとともに、検出特性を均一化することができる。
【００５６】
本実施例では、上述の第１過程で用いられるソースは、上述の第１の材料と、ＣｄＣｌ２（塩化カドミウム）、ＺｎＣｌ２（塩化亜鉛）の少なくとも一つを含む第２の材料との混合物であって、上述の第１過程では、第１の材料と第２の材料との混合物からなるソースを用いて、蒸着または昇華法により多結晶膜または多結晶の積層膜を形成している。この場合には、第１の材料と第２の材料との混合体からなるソースにはＣｌが含まれているので、蒸着または昇華により多結晶膜または多結晶の積層膜で構成される検出層が第１過程で形成される際に、同時にＣｌが検出層に含まれる。第１過程の途中でソースからＣｌが供給されなくなったとしても、ソースとは別の付加ソース（ＨＣｌのＣｌ含有ガス）を第１過程の開始あるいは過程の途中で供給する。したがって、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅまたはＣｄＺｎＴｅの多結晶または多結晶の積層膜に成膜の初期から終了時まで厚み方向にＣｌを均一にドープすることができる。そして、リーク電流を低く保ちながら放射線の検出特性（感度、応答特性等）が良好な放射線検出器を製造することができる。その結果、結晶粒を均一化するとともに、検出特性を均一化することができる。
【００５７】
なお、第１過程の開始と同時に付加ソースを供給して第２過程を行ってもよいし、第１過程の途中で付加ソースを供給して第２過程を行ってもよい。成膜途中でＣｌが供給されなくなる時点を見計らって、その時点あるいは少し前の時点で付加ソースを供給して第２過程を行えばよい。
【００５８】
なお、ソースＳは、Ｃｄ（カドミウム）の単体、Ｔｅ（テルル）の単体、Ｚｎ（亜鉛）の単体、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）の少なくとも一つを含む第１の材料と、ＣｄＣｌ２（塩化カドミウム）、ＺｎＣｌ２（塩化亜鉛）の少なくとも一つを含む第２の材料との混合物であったが、Ｃｌを含有せずに第１の材料のみをソースＳとしてもよい。この場合には、ＣｌあるいはＣｌ化合物を付加ソースとして供給することで、実施例と同等の効果を奏する。
【００５９】
さらに、図７および図８の実験データでも述べたように、ソースとは別のＣｌ化合物としてＨＣｌを付加ソースとして供給した場合には、チャンバ内の各成分のうち、ＨＣｌの成分は時間が経過しても下がらない。したがって、成膜途中でＣｌがチャンバ内で消耗されることなく付加ソースによってＣｌが供給され続けていることが図８の実験データから確認されている。
【００６０】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００６１】
（１）上述した実施例では、検出の対象となる放射線は、Ｘ線、γ線、光等に例示されるように特に限定されない。
【００６２】
（２）上述した実施例の製造方法に限定されない。
【符号の説明】
【００６３】
１  …  放射線検出器
３  …  支持基板
９  …  検出層
【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７】
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【図８】
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【図６】
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