JP2003232860A - Radiation detector - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シンチレータとフ
ォトダイオードとを組み合わせた放射線検出器に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detector in which a scintillator and a photodiode are combined.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、医療機関で使用されるＸ線断層撮
像装置（Ｘ線ＣＴ装置）では、スライス方向に複数列の
Ｘ線検出器を２次元配列し、１回のＸ線照射によって複
数のＣＴ画像を得る、いわゆるマルチスライス化が検討
されている。また、この種のＸ線照射装置では、Ｘ線検
出器としての放射線検出器が用いられているが、この放
射線検出器においても、マルチスライス化に対応するこ
とが要請される。2. Description of the Related Art In recent years, in an X-ray tomographic imaging apparatus (X-ray CT apparatus) used in medical institutions, a plurality of rows of X-ray detectors are two-dimensionally arranged in a slice direction and a plurality of X-ray detectors are irradiated by one X-ray irradiation. The so-called multi-slicing for obtaining the CT image of is being studied. Further, in this type of X-ray irradiator, a radiation detector is used as an X-ray detector, and this radiation detector is also required to support multi-slicing.
【０００３】かかる要請に対応すべく、たとえば特開平
７−３３３３４８号公報に開示された放射線検出器があ
る。この放射線検出器は、複数のシンチレータを２次元
的に配置してなるシンチレータパネルと、これらの複数
のシンチレータに対応して設けられた複数のフォトダイ
オードを有する配線基板を備えるものである。このよう
に、複数のシンチレータを２次元的に配置することによ
り、複数のＣＴ画像を得ることができる。In order to meet such a demand, there is a radiation detector disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-333348. This radiation detector includes a scintillator panel in which a plurality of scintillators are two-dimensionally arranged, and a wiring board having a plurality of photodiodes provided corresponding to the plurality of scintillators. In this way, a plurality of CT images can be obtained by arranging a plurality of scintillators two-dimensionally.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の放
射線検出器では、複数のシンチレータとフォトダイオー
ドとを対応させて配置する必要がある。ここで、シンチ
レータが１次元的に配設されているものであれば比較的
その配置を容易に行うことができるが、２次元的にシン
チレータが配置された放射線検出器では、このような対
応関係を正確に行いながらシンチレータとフォトダイオ
ードを配置するのは容易ではない。しかし、上記従来の
公報に開示された放射線検出器では、それらを正確に対
応する手段についてはなんら言及していないものであ
る。特に近年においては、フォトダイオードの微細化、
高集積化が進んでいるため、複数のシンチレータとフォ
トダイオードとを対応させて配置するのはさらに困難と
なっている。By the way, in this type of radiation detector, it is necessary to arrange a plurality of scintillators and photodiodes in association with each other. Here, if the scintillators are arranged one-dimensionally, the arrangement can be relatively easily performed. However, in the radiation detector in which the scintillators are arranged two-dimensionally, such a correspondence relationship is obtained. It is not easy to dispose the scintillator and the photodiode while accurately performing. However, the radiation detectors disclosed in the above-mentioned conventional publications do not mention any means for accurately responding to them. Especially in recent years, miniaturization of photodiodes,
Due to the high integration, it is more difficult to arrange a plurality of scintillators and photodiodes in association with each other.
【０００５】そこで、本発明の課題は、２次元的に配列
された複数のシンチレータと、これらのシンチレータに
対応して設けられた複数のフォトダイオードを有する放
射線検出器において、シンチレータとフォトダイオード
とを正確に対応させて配置することを容易に行うことが
できるようにすることにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a scintillator and a photodiode in a radiation detector having a plurality of scintillators arranged two-dimensionally and a plurality of photodiodes provided corresponding to these scintillators. It is to make it possible to easily perform the arrangement in correspondence with each other accurately.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は、第１導電型の半導体基板の表面側に、２次元状に
配列された複数の第２導電型半導体層が形成され、第１
導電型の半導体基板と各第２導電型半導体層との間に形
成されるｐｎ接合によりそれぞれがフォトダイオードと
して機能し、半導体基板の表面が光入射面となっている
表面入射型のフォトダイオードアレイを備え、フォトダ
イオードアレイの表面側における複数の第２導電型半導
体層に対応する位置に、放射線入射面と光出射面を有す
るシンチレータがそれぞれ配設されており、フォトダイ
オードアレイの表面における第２導電型半導体層を避け
た位置に光反射膜が形成され、第２導電型半導体層が光
反射膜から露出する露出部の面積が、シンチレータにお
ける光出射面の面積よりも小さくされていることを特徴
とする。According to the present invention which has solved the above-mentioned problems, a plurality of second conductivity type semiconductor layers arranged two-dimensionally are formed on the front surface side of a first conductivity type semiconductor substrate. 1
A front-illuminated photodiode array in which a pn junction formed between a conductive semiconductor substrate and each second conductive semiconductor layer functions as a photodiode, and the surface of the semiconductor substrate serves as a light-incident surface. And a scintillator having a radiation entrance surface and a light exit surface is disposed at positions corresponding to the plurality of second conductivity type semiconductor layers on the front surface side of the photodiode array. A light reflecting film is formed at a position avoiding the conductive type semiconductor layer, and an area of an exposed portion where the second conductive type semiconductor layer is exposed from the light reflecting film is smaller than an area of a light emitting surface of the scintillator. Characterize.
【０００７】本発明においては、フォトダイオードアレ
イの表面における第２導電型半導体層が光反射膜から露
出する露出部の面積が、シンチレータにおける光出射面
の面積よりも小さくされている。このため、第２導電型
半導体層に対するシンチレータの相対的な位置がわずか
にずれていても、シンチレータから出射される光は第２
導電型半導体層に入射するか、もとのシンチレータに戻
ることになる。したがって、シンチレータを第２導電型
半導体層に対して精度良く位置決めしなくとも、シンチ
レータから出射される光を第２導電型半導体層に対して
確実に導入することができる。よって、シンチレータと
第２導電型半導体層を正確対応させて配置することを容
易に行うことができるIn the present invention, the area of the exposed portion of the second conductive type semiconductor layer on the surface of the photodiode array exposed from the light reflecting film is smaller than the area of the light emitting surface of the scintillator. For this reason, even if the relative position of the scintillator with respect to the second conductivity type semiconductor layer is slightly deviated, the light emitted from the scintillator will not emit light of the second position.
It is incident on the conductive type semiconductor layer or returns to the original scintillator. Therefore, the light emitted from the scintillator can be reliably introduced into the second conductivity type semiconductor layer without accurately positioning the scintillator with respect to the second conductivity type semiconductor layer. Therefore, it is possible to easily arrange the scintillator and the second conductivity type semiconductor layer so as to accurately correspond to each other.
【０００８】また、シンチレータにおける放射線入射面
は、光出射面より大きな面積を有しているのが好適であ
る。Further, it is preferable that the radiation incident surface of the scintillator has a larger area than the light emitting surface.
【０００９】このように、シンチレータにおける放射線
入射面が、光出射面よりも大きな面積を有していること
により、シンチレータ間のギャップが小さくなる。した
がって、シンチレータによって放射線が入射しない部分
の面積を小さくすることができ、もってフォトダイオー
ドアレイの高密度化および高出力化を図ることができ
る。Since the radiation entrance surface of the scintillator has a larger area than the light exit surface, the gap between the scintillators is reduced. Therefore, it is possible to reduce the area of the portion where the radiation does not enter by the scintillator, and thus it is possible to increase the density and output of the photodiode array.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
放射線検出器の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。また、図面の寸法比
率は、説明のものと必ずしも一致していない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the radiation detector according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Further, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
【００１１】図１は本発明による放射線検出器の第１実
施形態の構成を示す側面断面図、図２はその平面図であ
る。FIG. 1 is a side sectional view showing the configuration of a first embodiment of a radiation detector according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof.
【００１２】本放射線検出器は、放射線を入射して、そ
の放射線によって生じた光を光出射面から出射するシン
チレータパネル１と、シンチレータパネル１から出射さ
れた光を光入射面から入射し、電気信号に変換するフォ
トダイオードアレイ２とを備えている。なお、図１にお
いては、シンチレータパネル１の下面が光出射面、フォ
トダイオードアレイ２の上面が光入射面となっている。This radiation detector has a scintillator panel 1 that emits radiation and emits light generated by the radiation from a light exit surface, and light emitted from the scintillator panel 1 that enters from the light entrance surface to generate electricity. And a photodiode array 2 for converting into a signal. In FIG. 1, the lower surface of the scintillator panel 1 is a light emitting surface and the upper surface of the photodiode array 2 is a light incident surface.
【００１３】図２は、図１に示した放射線検出器をシン
チレータパネル１側から見た上面図である。シンチレー
タパネル１は、複数のシンチレータ１１とシンチレータ
固定用部材１２とを備えている。シンチレータ１１の間
にシンチレータ固定用部材１２を設けることによって、
シンチレータ１１において発生したシンチレーション光
が、他のシンチレータ１１に対応するフォトダイオード
に入射する、いわゆる光クロストークの発生を抑制する
ことができる。また、シンチレータ１１とシンチレータ
固定用部材１２とが一体に固定されていることによっ
て、シンチレータパネル１の機械的強度を向上させるこ
とができる。複数のシンチレータ１１は、それぞれ検出
対象の放射線の入射に対してシンチレーション光を発生
する物質からなり、図２に示すように２次元アレイ状に
配列されている。FIG. 2 is a top view of the radiation detector shown in FIG. 1 seen from the scintillator panel 1 side. The scintillator panel 1 includes a plurality of scintillators 11 and a scintillator fixing member 12. By providing the scintillator fixing member 12 between the scintillators 11,
It is possible to suppress the occurrence of so-called optical crosstalk in which the scintillation light generated in the scintillator 11 enters a photodiode corresponding to another scintillator 11. Further, since the scintillator 11 and the scintillator fixing member 12 are integrally fixed, the mechanical strength of the scintillator panel 1 can be improved. The plurality of scintillators 11 are each made of a substance that generates scintillation light upon incidence of radiation to be detected, and are arranged in a two-dimensional array as shown in FIG.
【００１４】これらのシンチレータ１１に対し、シンチ
レータ固定用部材１２は複数のシンチレータ１１の間に
設けられている。また、シンチレータ１１は、図１に示
すように、シンチレータ固定用部材１２よりも下方に突
出しており、この突出した部位には、所定の角度のテー
パが付与されている。このテーパは、フォトダイオード
アレイ２に近づくにしたがって、狭まるようにして形成
されている。このため、シンチレータ１１の放射線入射
面１１Ａは、光出射面１１Ｂよりも大きい面積を有して
いる。さらに、シンチレータ１１の側面には、シンチレ
ータ１１内で発生したシンチレーション光を反射する酸
化チタンなどからなる光反射膜１３が形成されている。
そして、シンチレータ１１の放射線入射面には、光反射
シート１４が貼着されている。光反射シート１４は、た
とえば反射材を含む高分子材料からなる反射シートであ
る。この光反射シート１４は、隣接するシンチレータ１
１，１１にまたがって貼着されている。In contrast to these scintillators 11, the scintillator fixing member 12 is provided between the plurality of scintillators 11. Further, as shown in FIG. 1, the scintillator 11 projects downward from the scintillator fixing member 12, and the projected portion is tapered at a predetermined angle. This taper is formed so as to narrow as it approaches the photodiode array 2. Therefore, the radiation incident surface 11A of the scintillator 11 has a larger area than the light emitting surface 11B. Further, on the side surface of the scintillator 11, a light reflection film 13 made of titanium oxide or the like that reflects scintillation light generated in the scintillator 11 is formed.
The light reflection sheet 14 is attached to the radiation incident surface of the scintillator 11. The light reflection sheet 14 is, for example, a reflection sheet made of a polymer material including a reflection material. The light reflection sheet 14 is provided on the adjacent scintillator 1
It is attached across 1,11.
【００１５】フォトダイオードアレイ２は、ｐｎ接合が
形成される表面側を光入射面とする表面入射型の構成を
有している。フォトダイオードアレイ２は、導電型がｎ
型（第１導電型）であり、フォトダイオードアレイ２の
基体となるｎ型半導体基板２１と、シンチレータ１１と
一対一で対応するようにｎ型半導体基板２１内部の表面
側に形成されたｐ+型（第２導電型）拡散層である複数
のｐ型半導体層（第２導電型半導体層）２２と、複数の
ｐ型半導体層２２の間にそれぞれ形成されたｎ型半導体
基板２１より高濃度のｎ+型拡散層であるｎ型半導体層
（第１導電型半導体層）２３とを備える。The photodiode array 2 has a front-illuminated structure in which the light-incident surface is on the front surface side where the pn junction is formed. The photodiode array 2 has a conductivity type of n.
Type (first conductivity type), and the p + formed on the surface side inside the n-type semiconductor substrate 21 so as to have a one-to-one correspondence with the n-type semiconductor substrate 21 serving as the base of the photodiode array 2 and the scintillator 11. Higher concentration than the n-type semiconductor substrate 21 formed between the plurality of p-type semiconductor layers (second conductivity-type semiconductor layers) 22 that are the type (second conductivity type) diffusion layers and the plurality of p-type semiconductor layers 22. And an n-type semiconductor layer (first conductivity type semiconductor layer) 23, which is an n + -type diffusion layer.
【００１６】本構成では、ｐ型半導体層２２と、ｐ型半
導体層２２の裏面側に位置するｎ型半導体基板２１のｎ
型半導体層部分とがｐｎ接合を形成することによって、
フォトダイオード２４が構成されている。ここで、検出
対象である放射線がシンチレータパネル１のシンチレー
タ１１に入射すると、シンチレータ１１内においてシン
チレーション光が発生する。発生したシンチレーション
光は直接に、または光出射面以外の面上に形成された光
反射膜１３と光反射シート１４によって反射されて、光
出射面からフォトダイオードアレイ２へと出射される。
そして、シンチレータ１１の光出射面から出射された光
は対応するフォトダイオード２４へ入射する。In this structure, the p-type semiconductor layer 22 and the n-type semiconductor substrate 21 located on the back surface side of the p-type semiconductor layer 22 are n-type.
By forming a pn junction with the type semiconductor layer portion,
The photodiode 24 is configured. Here, when the radiation to be detected enters the scintillator 11 of the scintillator panel 1, scintillation light is generated in the scintillator 11. The generated scintillation light is reflected directly or by the light reflection film 13 and the light reflection sheet 14 formed on a surface other than the light emission surface, and is emitted from the light emission surface to the photodiode array 2.
Then, the light emitted from the light emitting surface of the scintillator 11 enters the corresponding photodiode 24.
【００１７】また、ｎ型半導体基板２１の裏面側には、
ｎ型半導体基板２１より高濃度のｎ型半導体層であるｎ
型高濃度不純物層２５が、全体に略一定の厚さで設けら
れ、図示しない金属電極（カソード電極）とオーミック
接続される。ここで、フォトダイオード２４へ入射した
シンチレーション光によって、ｎ型半導体基板２１内部
にキャリアが発生する。発生したキャリアは、ｐ型半導
体層２２へ移動する。そして、光検出信号がアノード電
極およびカソード電極から取り出される。On the back surface side of the n-type semiconductor substrate 21,
n, which is an n-type semiconductor layer having a higher concentration than the n-type semiconductor substrate 21
The mold high-concentration impurity layer 25 is provided with a substantially constant thickness as a whole, and is ohmic-connected to a metal electrode (cathode electrode) not shown. Here, the scintillation light incident on the photodiode 24 generates carriers inside the n-type semiconductor substrate 21. The generated carriers move to the p-type semiconductor layer 22. Then, the light detection signal is extracted from the anode electrode and the cathode electrode.
【００１８】さらに、フォトダイオードアレイ２は、図
示しないがｎ型半導体基板の表面上にアノード電極を、
裏面にカソード電極をそれぞれ備えている。アノード電
極はｐ型半導体層２２に、カソード電極はｎ高濃度不純
物層２５にそれぞれ電気的に接続されている。フォトダ
イオードアレイ２の動作時には、アノード電極とカソー
ド電極との間には、フォトダイオード２４への印加電圧
が逆バイアスとなるような電圧が与えられる。また、フ
ォトダイオード２４への印加電圧は、零バイアスであっ
ても良い。Further, although not shown, the photodiode array 2 has an anode electrode on the surface of an n-type semiconductor substrate,
Cathode electrodes are provided on the back surface, respectively. The anode electrode is electrically connected to the p-type semiconductor layer 22, and the cathode electrode is electrically connected to the n high-concentration impurity layer 25. During operation of the photodiode array 2, a voltage is applied between the anode electrode and the cathode electrode so that the voltage applied to the photodiode 24 is reverse biased. Further, the voltage applied to the photodiode 24 may be zero bias.
【００１９】フォトダイオードアレイ２の表面には、フ
ォトダイオードアレイ２からの光検出信号の検出器外部
への出力などに用いられる図示しない配線が設けられて
いる。The surface of the photodiode array 2 is provided with a wiring (not shown) used for outputting a photodetection signal from the photodiode array 2 to the outside of the detector.
【００２０】さらに、フォトダイオードアレイ２の表面
側におけるｐ型半導体層２２を避けた位置には、光反射
膜３１が形成されている。光反射膜３１は、フォトダイ
オードアレイ２の表面におけるｐ型半導体層２２を除く
すべての位置を覆っている。また、ｐ型半導体層２２に
おける光反射面３１から露出する露出部の面積は、シン
チレータ１１における光出射面１１Ｂの面積よりも小さ
くされている。さらに、シンチレータ１１における光出
射面１１Ｂは、平面視したときに、言い換えれば、シン
チレータ１１からフォトダイオードアレイ２を望む方向
に見たときに、シンチレータ１１の光出射面１１Ｂの範
囲内に収まるようにして配置されている。このため、シ
ンチレータ１１における光出射面１１Ｂから出射した光
はｐ型半導体層２２に入射するほか、他の一部は光反射
膜３１に反射して、シンチレータ１１内に戻ってくる。Further, a light reflecting film 31 is formed on the surface side of the photodiode array 2 at a position avoiding the p-type semiconductor layer 22. The light reflection film 31 covers all positions on the surface of the photodiode array 2 except the p-type semiconductor layer 22. The area of the exposed portion of the p-type semiconductor layer 22 exposed from the light reflecting surface 31 is smaller than the area of the light emitting surface 11B of the scintillator 11. Further, the light emitting surface 11B of the scintillator 11 should be within the range of the light emitting surface 11B of the scintillator 11 when viewed in plan, in other words, when the photodiode array 2 is viewed from the scintillator 11 in a desired direction. Are arranged. Therefore, the light emitted from the light emitting surface 11B of the scintillator 11 is incident on the p-type semiconductor layer 22, and the other part is reflected by the light reflection film 31 and returns to the inside of the scintillator 11.
【００２１】以上の構成を有する本実施形態に係る放射
線検出器においては、シンチレータ１１の光出射面１１
Ｂの面積は、ｐ型半導体層２２における光反射膜３１か
ら露出する露出部の面積よりも大きくされている。ま
た、フォトダイオードアレイ２の表面におけるｐ型半導
体層２２が形成されている露出部以外の位置には、光反
射膜３１が形成されている。このため、ｐ型半導体層２
２に対するシンチレータ１１の相対的な位置がわずかに
ずれていても、シンチレータ１１から出射される光はｐ
型半導体層２２に入射するか、もとのシンチレータ１１
に戻ることになる。したがって、シンチレータ１１をｐ
型半導体層２２に対して精度良く位置決めしなくとも、
シンチレータ１１から出射される光をｐ型半導体層２２
に対して確実に導入することができる。よって、シンチ
レータ１１とｐ型半導体層２２を正確に対応させて配置
することを容易に行うことができる。In the radiation detector according to this embodiment having the above structure, the light emitting surface 11 of the scintillator 11 is used.
The area of B is larger than the area of the exposed portion of the p-type semiconductor layer 22 exposed from the light reflection film 31. A light reflection film 31 is formed on the surface of the photodiode array 2 at a position other than the exposed portion where the p-type semiconductor layer 22 is formed. Therefore, the p-type semiconductor layer 2
Even if the relative position of the scintillator 11 with respect to 2 is slightly deviated, the light emitted from the scintillator 11 is p
Incident on the semiconductor layer 22 or the original scintillator 11
Will return to. Therefore, the scintillator 11 is set to p
Even if it is not accurately positioned with respect to the type semiconductor layer 22,
The light emitted from the scintillator 11 is supplied to the p-type semiconductor layer 22.
Can be reliably introduced. Therefore, it is possible to easily arrange the scintillator 11 and the p-type semiconductor layer 22 so as to accurately correspond to each other.
【００２２】また、本実施形態におけるシンチレータ１
１は、放射線入射面１１Ａの面積が、光出射面１１Ｂの
面積よりも大きくされている。このため、シンチレータ
パネルにおける隣接するシンチレータ１１のシンチレー
タ間のギャップが小さくなるので、シンチレータパネル
１における放射線が入射しない部分の面積を小さくする
ことができ、もってフォトダイオードアレイの高密度化
および高出力化を図ることができる。Further, the scintillator 1 according to the present embodiment.
In No. 1, the area of the radiation incident surface 11A is larger than the area of the light emitting surface 11B. For this reason, the gap between the scintillators of the adjacent scintillators 11 in the scintillator panel becomes small, so that the area of the portion of the scintillator panel 1 where the radiation does not enter can be made small, thereby increasing the density and the output of the photodiode array. Can be achieved.
【００２３】さらに、本実施形態におけるｐ型半導体層
２２としては、その表面の面積が小さなものを用いるこ
とができる。このため、ｐ型半導体層２２（フォトダイ
オード２４）同士の間の幅を大きくすることができるの
で、その分配線を行う領域を広く確保することができ
る。したがって、配線を容易に形成することができると
ともに、多チャンネル化を容易に図ることができる。Further, as the p-type semiconductor layer 22 in the present embodiment, one having a small surface area can be used. For this reason, the width between the p-type semiconductor layers 22 (photodiodes 24) can be increased, so that a wide area for wiring can be secured accordingly. Therefore, it is possible to easily form the wiring and to easily increase the number of channels.
【００２４】なお、シンチレータ１１の間にシンチレー
タ固定用部材を設けると、シンチレータ１１同士は直接
に隣接しないように配置される。これによって、あるシ
ンチレータにおいて発生したシンチレーション光が、他
のシンチレータに対応するフォトダイオード２４に入射
する、いわゆる光クロストークの発生を抑制することが
できる。If scintillator fixing members are provided between the scintillators 11, the scintillators 11 are arranged so as not to be directly adjacent to each other. As a result, it is possible to suppress the occurrence of so-called optical crosstalk in which the scintillation light generated in a certain scintillator enters the photodiode 24 corresponding to another scintillator.
【００２５】以上に詳説した図１に示す放射線検出器の
具体的な構成の一例としては、以下に示すような構成の
Ｘ線検出器が挙げられる。すなわち、シンチレータパネ
ル１の上面側から見た形状を一辺１２ｍｍの正方形と
し、その中に８個×８個の配列（ピッチ１．５ｍｍ）で
一辺１ｍｍ、厚さ２ｍｍのシンチレータ１１を配置す
る。シンチレータ１１面上には、適宜の膜厚の光反射シ
ート１４を貼着する。As an example of a specific configuration of the radiation detector shown in FIG. 1 described in detail above, there is an X-ray detector having the following configuration. That is, the shape of the scintillator panel 1 viewed from the upper surface side is a square having a side of 12 mm, and the scintillator 11 having a side of 1 mm and a thickness of 2 mm is arranged therein in an array of 8 × 8 (pitch 1.5 mm). On the surface of the scintillator 11, a light reflection sheet 14 having an appropriate film thickness is attached.
【００２６】一方、フォトダイオードアレイ２について
は、基板厚板部の厚さが２７０μｍでキャリア濃度１．
０×１０12ｃｍ-3のｎ型半導体基板２１を用いる。ま
た、ｎ型半導体基板２１の表面側に、キャリア濃度１．
０×１０19ｃｍ-3のｐ型半導体層２２を厚さ０．５μｍ
で形成する。また、ｐ型半導体層２２の間にはキャリア
濃度１．０×１０18ｃｍ-3のｎ型半導体層２３を厚さ
１．５μｍで形成し、ｎ型半導体基板２１の裏面側には
キャリア濃度５．０×１０18ｃｍ-3のｎ型高濃度不純物
層２５を厚さ０．２μｍで形成する。On the other hand, regarding the photodiode array 2, the thickness of the substrate slab is 270 μm and the carrier concentration is 1.
The n-type semiconductor substrate 21 of 0 × 10 12 cm −3 is used. In addition, the carrier concentration of 1.
The p-type semiconductor layer 22 of 0 × 10 19 cm −3 has a thickness of 0.5 μm.
To form. Further, an n-type semiconductor layer 23 having a carrier concentration of 1.0 × 10 18 cm −3 and a thickness of 1.5 μm is formed between the p-type semiconductor layers 22, and a carrier concentration is formed on the back surface of the n-type semiconductor substrate 21. An n-type high concentration impurity layer 25 of 5.0 × 10 18 cm −3 is formed with a thickness of 0.2 μm.
【００２７】まず、図３（ａ）に示すように、Ｘ線など
の放射線が照射されるとシンチレーション光を発生する
ＣＷＯもしくはＣｓＩなどからなるシンチレータ１１を
用意する。次に、図３（ｂ）に示すように、その一方の
面（図３（ｂ）中の下面）にシンチレータ固定用部材１
２を埋め込むための凹部を格子状に形成する。続いて、
図３（ｃ）に示すように、続いて、格子状に形成された
シンチレータ１１の下端部をそれぞれ加工し、面取りし
て、所定角度のテーパを付与する。その後、図３（ｄ）
に示すように、光反射膜１３を他方の面（図３中の上
面）を除く全面に酸化チタン等を蒸着することにより形
成する。First, as shown in FIG. 3 (a), a scintillator 11 made of CWO or CsI which produces scintillation light when irradiated with radiation such as X-rays is prepared. Next, as shown in FIG. 3B, the scintillator fixing member 1 is provided on one surface (the lower surface in FIG. 3B) of the scintillator fixing member 1.
The recesses for burying 2 are formed in a grid pattern. continue,
As shown in FIG. 3C, subsequently, the lower end portions of the scintillator 11 formed in a lattice shape are each processed and chamfered to give a taper of a predetermined angle. After that, FIG. 3 (d)
As shown in FIG. 3, the light reflection film 13 is formed by vapor-depositing titanium oxide or the like on the entire surface except the other surface (the upper surface in FIG. 3).
【００２８】シンチレータ１１に光反射膜１３を蒸着し
た後、図３（ｅ）に示すように、シンチレータ１１に形
成された格子状の凹部に、Ｘ線を遮蔽する性質を有する
銅もしくは鉛を埋め込むことにより、シンチレータ固定
用部材１２を形成する。それから、図３（ｆ）に示すよ
うに、上下の面を研削することにより、シンチレータ１
１を複数に分割する。これら分割されたシンチレータ１
１の上面が放射線入射面１１Ａとなる。続いて、光反射
膜１３のうち下面に形成されていた部分のみを取り除い
て光出射面１１Ｂを形成する。ここで、シンチレータ１
１に製造過程において、シンチレータ１１の下端部には
テーパが形成されている。このテーパが形成されている
ことにより、シンチレータ１１における放射線入射面１
１Ａの面積は、光出射面１１Ｂの面積よりも大きくされ
る。そして、光反射シート１４をシンチレータ１１の上
面に貼着してシンチレータパネルを形成する。その後、
図１に示すように、別途製造されたフォトダイオードア
レイ２の表面にシンチレータパネル１を配置することに
より、放射線検出器を製造することができる。After the light-reflecting film 13 is deposited on the scintillator 11, copper or lead having a property of shielding X-rays is embedded in the lattice-shaped recesses formed in the scintillator 11, as shown in FIG. 3 (e). Thus, the scintillator fixing member 12 is formed. Then, as shown in FIG. 3 (f), the scintillator 1 is ground by grinding the upper and lower surfaces.
1 is divided into a plurality. These divided scintillators 1
The upper surface of 1 becomes the radiation incident surface 11A. Subsequently, the light emitting surface 11B is formed by removing only the portion of the light reflecting film 13 that was formed on the lower surface. Where scintillator 1
1, the lower end of the scintillator 11 is tapered in the manufacturing process. By forming this taper, the radiation incident surface 1 of the scintillator 11 is
The area of 1A is made larger than the area of the light emitting surface 11B. Then, the light reflection sheet 14 is attached to the upper surface of the scintillator 11 to form a scintillator panel. afterwards,
As shown in FIG. 1, the radiation detector can be manufactured by disposing the scintillator panel 1 on the surface of the photodiode array 2 which is manufactured separately.
【００２９】上記の製造方法によって、第１実施形態の
放射線検出器を製造することができる。The radiation detector of the first embodiment can be manufactured by the above manufacturing method.
【００３０】なお、上記実施形態では、シンチレータ間
に固定部材を設けて、複数のシンチレータを有するシン
チレータパネルが形成される例について説明したが、こ
の固定部材を設けない態様とすることができる。シンチ
レータ間に固定部材を設けない場合には、シンチレータ
の放射線入射面に形成した光反射膜に代えて、光反射シ
ートを利用し、隣接するシンチレータ間にまたがるよう
に、光反射シートを貼着することができる。この光反射
シートを用いると、シンチレータを固定する固定用部材
を必要とすることがない。しかも、固定部材を設ける必
要がないので、シンチレータの放射線入射面のさらなる
高密度化および高出力化を図ることができる。Although the fixing member is provided between the scintillators to form a scintillator panel having a plurality of scintillators in the above embodiment, the fixing member may be omitted. When the fixing member is not provided between the scintillators, a light reflecting sheet is used instead of the light reflecting film formed on the radiation incident surface of the scintillator, and the light reflecting sheet is attached so as to straddle between adjacent scintillators. be able to. When this light reflecting sheet is used, there is no need for a fixing member for fixing the scintillator. Moreover, since it is not necessary to provide a fixing member, it is possible to further increase the density and output of the radiation incident surface of the scintillator.
【００３１】他方、ｐ型半導体層２２の表面の面積は、
シンチレータ１１の光出射面１１Ｂよりも小さいことか
らｐ型半導体層２２としても小型のものを利用すること
ができる。このため、フォトダイオード２４としての接
合容量を低減するため、暗電流を発生させることが少な
くなる。したがって、フォトダイオード２４の低ノイズ
化を図ることができる。On the other hand, the surface area of the p-type semiconductor layer 22 is
Since it is smaller than the light emitting surface 11B of the scintillator 11, a small p-type semiconductor layer 22 can be used. Therefore, since the junction capacitance of the photodiode 24 is reduced, the dark current is less likely to be generated. Therefore, the noise of the photodiode 24 can be reduced.
【００３２】続いて、本発明の第２実施形態について図
４を参照して説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００３３】図４に示すように、本実施形態では、シン
チレータパネル４０が上記第１実施形態と異なり、フォ
トダイオードアレイ２は同一の構成を有している。本実
施形態に係るシンチレータパネル４０は、複数のシンチ
レータ４１，４１…を有している。シンチレータ４１
は、第１実施形態と同様にＣＷＯもしくはＣｓＩによっ
て形成されており、下方が突出する凸型をなしており、
その高さ方向中央部にテーパが付与されている。シンチ
レータ４１における上面は、放射線入射面４１Ａであ
り、下面は光出射面４１Ｂとなっている。この放射線入
射面４１Ａは、光出射面４１Ｂよりも面積が広くなって
いる。As shown in FIG. 4, in this embodiment, the scintillator panel 40 is different from that in the first embodiment, and the photodiode array 2 has the same structure. The scintillator panel 40 according to the present embodiment has a plurality of scintillators 41, 41 ... Scintillator 41
Is formed of CWO or CsI as in the first embodiment, and has a convex shape protruding downward.
A taper is given to the central portion in the height direction. The upper surface of the scintillator 41 is a radiation incident surface 41A, and the lower surface thereof is a light emitting surface 41B. The radiation entrance surface 41A has a larger area than the light exit surface 41B.
【００３４】隣接するシンチレータ４１，４１間には、
シンチレータ固定用部材４２が設けられている。シンチ
レータ固定用部材４２は、第１実施形態と同様に、Ｘ線
を遮蔽する性質を有する銅もしくは鉛によって構成され
ている。さらに、シンチレータ４１の側面には、光反射
膜４３が酸化チタンを蒸着することによって形成されて
いる。また、シンチレータパネル４０におけるシンチレ
ータ４１の放射線入射面４１Ａ側には、たとえば反射材
を含む高分子材料からなり、隣接するシンチレータ４
１，４１にまたがって配設された光反射シート４４が貼
着されている。Between the adjacent scintillators 41, 41,
A scintillator fixing member 42 is provided. Like the first embodiment, the scintillator fixing member 42 is made of copper or lead having a property of shielding X-rays. Further, on the side surface of the scintillator 41, a light reflection film 43 is formed by depositing titanium oxide. On the side of the scintillator 41 in the scintillator 41 on the side of the radiation incident surface 41A, an adjacent scintillator 4 is made of, for example, a polymer material including a reflecting material.
A light reflection sheet 44, which is arranged so as to straddle 1, 41, is attached.
【００３５】以上の構成を有する本実施形態に係る放射
線検出器では、シンチレータ４１における放射線入射面
４１Ａ側は広い面積を有し、光出射面４１Ｂ側は狭い面
積を有するようにすることができる。こうして、放射線
を広い範囲で入射して、隣接するシンチレータ４１，４
１間のギャップを小さくするとともに、ｐ型半導体層２
２に対して、光を確実に出射する態様とすることもでき
る。In the radiation detector according to this embodiment having the above structure, the scintillator 41 can have a wide area on the radiation incident surface 41A side and a narrow area on the light emitting surface 41B side. In this way, the radiation is incident in a wide range and the adjacent scintillators 41, 4
1 and the p-type semiconductor layer 2
It is also possible to adopt a mode in which the light is surely emitted with respect to 2.
【００３６】なお、本実施形態においては、シンチレー
タの中央部にテーパを付与する態様としているが、この
ようなテーパを付与することなく、水平な段部を形成し
て下方に突出する凸型として形成することもできる。In the present embodiment, the central portion of the scintillator is tapered. However, a horizontal step is formed and a convex shape protruding downward is provided without such taper. It can also be formed.
【００３７】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は他の実施形態とすることができる。
たとえば、上記各実施形態では、シンチレータにおける
放射線入射面に光反射シートを貼着しているが、たとえ
ば酸化チタン等を蒸着して、光反射膜を形成することも
できる。また、上記各実施形態では、好ましい態様とし
て、シンチレータを平面視したときの形状を正方形とし
ているが、これを他の形状、たとえばハニカム形状や長
円形状とすることなども考えられる。Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be applied to other embodiments.
For example, in each of the above-described embodiments, the light reflection sheet is attached to the radiation incident surface of the scintillator, but the light reflection film may be formed by evaporating titanium oxide or the like. Further, in each of the above-described embodiments, as a preferable mode, the scintillator has a square shape when viewed in plan, but it may be considered that the scintillator has another shape such as a honeycomb shape or an oval shape.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、２次元
的に配列された複数のシンチレータと、これらのシンチ
レータに対応して設けられた複数のフォトダイオードを
有する放射線検出器において、シンチレータとフォトダ
イオードとを正確に対応させて配置することを容易に行
うことができる。As described above, according to the present invention, a scintillator is provided in a radiation detector having a plurality of scintillators arranged two-dimensionally and a plurality of photodiodes provided corresponding to these scintillators. The photodiode and the photodiode can be easily arranged in correspondence with each other.
【図１】本発明による放射線検出器の第１実施形態の構
成を示す側面断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a first embodiment of a radiation detector according to the present invention.
【図２】本発明による放射線検出器の第１実施形態の構
成を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the first embodiment of the radiation detector according to the present invention.
【図３】第１の実施形態に係る放射線検出器の製造方法
の一例を示す工程図である。FIG. 3 is a process chart showing an example of a method of manufacturing the radiation detector according to the first embodiment.
【図４】本発明による放射線検出器の第２実施形態の構
成を示す側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing the configuration of the second embodiment of the radiation detector according to the present invention.
１…シンチレータパネル、２…フォトダイオードアレ
イ、１１…シンチレータ、１１Ａ…放射線入射面、１１
Ｂ…光出射面、１２…シンチレータ固定用部材、１３…
光反射膜、１４…光反射シート、２１…ｎ型半導体基
板、２２…ｐ型半導体層、２３…ｎ型半導体層、２４…
フォトダイオード、２５…ｎ型高濃度不純物層、３１…
光反射膜、４０…シンチレータパネル、４１…シンチレ
ータ、４１Ａ…放射線入射面、４１Ｂ…光出射面、４２
…シンチレータ固定用部材、４３…光反射膜、４４…光
反射シート。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scintillator panel, 2 ... Photodiode array, 11 ... Scintillator, 11A ... Radiation entrance surface, 11
B ... Light emitting surface, 12 ... Scintillator fixing member, 13 ...
Light-reflecting film, 14 ... Light-reflecting sheet, 21 ... N-type semiconductor substrate, 22 ... P-type semiconductor layer, 23 ... N-type semiconductor layer, 24 ...
Photodiode, 25 ... N-type high-concentration impurity layer, 31 ...
Light-reflecting film, 40 ... Scintillator panel, 41 ... Scintillator, 41A ... Radiation incident surface, 41B ... Light emitting surface, 42
... Scintillator fixing member, 43 ... Light reflecting film, 44 ... Light reflecting sheet.
Claims (2)
次元状に配列された複数の第２導電型半導体層が形成さ
れ、前記第１導電型の半導体基板と各第２導電型半導体
層との間に形成されるｐｎ接合によりそれぞれがフォト
ダイオードとして機能し、前記半導体基板の表面が光入
射面となっている表面入射型のフォトダイオードアレイ
を備え、 前記フォトダイオードアレイの表面側における前記複数
の第２導電型半導体層に対応する位置に、放射線入射面
と光出射面を有するシンチレータがそれぞれ配設されて
おり、 前記フォトダイオードアレイの表面における前記第２導
電型半導体層を避けた位置に光反射膜が形成され、 前記第２導電型半導体層が前記光反射膜から露出する露
出部の面積が、前記シンチレータにおける光出射面の面
積よりも小さくされていることを特徴とする放射線検出
器。1. A semiconductor substrate of the first conductivity type is provided with 2 on a front surface side thereof.
A plurality of second conductivity type semiconductor layers arranged in a dimension are formed, and each of them functions as a photodiode by a pn junction formed between the first conductivity type semiconductor substrate and each second conductivity type semiconductor layer. A front-illuminated photodiode array in which the surface of the semiconductor substrate is a light-incident surface, and the radiation incidence is performed at a position corresponding to the plurality of second-conductivity-type semiconductor layers on the front surface side of the photodiode array. A scintillator having a surface and a light emitting surface, respectively, a light reflection film is formed on a surface of the photodiode array at a position avoiding the second conductivity type semiconductor layer, and the second conductivity type semiconductor layer is formed. A radiation detector, wherein an area of an exposed portion exposed from the light reflection film is smaller than an area of a light emitting surface of the scintillator.
射面は、前記光出射面より大きな面積を有している請求
項１に記載の放射線検出器。2. The radiation detector according to claim 1, wherein the radiation entrance surface of the scintillator has a larger area than the light exit surface.
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