JP2014211383A - Radiation detector - Google Patents

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哲 佐野
Satoru Sano
哲 佐野
佐藤 敏幸
Toshiyuki Sato
敏幸 佐藤
晃一 田邊
Koichi Tanabe
晃一 田邊
吉牟田 利典
Toshinori Yoshimuta
利典 吉牟田
敏 徳田
Satoshi Tokuda
敏 徳田
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    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/24Measuring radiation intensity with semiconductor detectors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation detector capable of fining a pixel.SOLUTION: A flat panel type X-ray detector includes silicon penetration electrodes TSV used for a three-dimensional mounting package in which a plurality of IC chips are stacked vertically. In other words, through holes VIA in a substrate 1 into which the silicon penetration electrodes TSV are to be inserted can be fined, and the pitch of silicon penetration electrodes TSV inserted into the through holes VIA can be made narrower than the conventional pitch. A pixel electrode 41 is formed by inserting the silicon penetration electrodes TSV into the through holes VIA in the substrate 1 made of silicon, so that the pixel can be fined.

Description

この発明は、放射線を電荷に直接的に変換することで放射線を検出する直接変換型の放射線検出器に係り、特に、医用・産業用に共する技術に関する。   The present invention relates to a direct conversion type radiation detector that detects radiation by directly converting radiation into electric charge, and more particularly to a technique for medical and industrial use.

放射線としてX線を例に採って説明する。X線検出器によるX線の検出方式として、間接変換型および直接変換型が挙げられる。間接変換型のX線検出器では、シンチレータによりX線を別の光に変換し、その光をフォトダイオードまたはCCD(固体撮像素子)などのフォトセンサにより電荷に変換することで、X線を電荷に間接的に変換して検出する。直接変換型のX線検出器では、X線感応型の半導体(直接変換層)によりX線を電子・ホール(正孔)の対に直接的に変換し、半導体に装着された画素電極(収集電極)により電子またはホール(正孔)を読み出すことで、X線を検出する。   An explanation will be given by taking X-rays as an example of radiation. As an X-ray detection method using an X-ray detector, an indirect conversion type and a direct conversion type can be cited. In an indirect conversion type X-ray detector, the X-ray is charged by converting the X-ray into another light by a scintillator and converting the light into a charge by a photo sensor such as a photodiode or a CCD (solid-state imaging device). Indirectly detected and detected. In a direct conversion type X-ray detector, an X-ray sensitive semiconductor (direct conversion layer) converts X-rays directly into electron-hole pairs and collects pixel electrodes (collection) attached to the semiconductor. X-rays are detected by reading out electrons or holes (holes) with an electrode.

間接変換型のX線検出器では、X線の反応位置(X線による発光位置)とフォトセンサが光を捕えた位置とでズレが生じる。これに対して、直接変換型のX線検出器では、X線の反応位置から、電子・ホール(正孔)からなる電荷が画素電極に向かってドリフトするので、間接変換型のX線検出器よりも優れた位置分解能を得ることができる。以下では、直接変換型のX線検出器について説明する。   In the indirect conversion type X-ray detector, there is a difference between the X-ray reaction position (light emission position by X-ray) and the position where the photosensor captures light. On the other hand, in the direct conversion type X-ray detector, the charge made up of electrons and holes drifts from the X-ray reaction position toward the pixel electrode, so that the indirect conversion type X-ray detector is used. Better position resolution can be obtained. Hereinafter, a direct conversion type X-ray detector will be described.

微細ピクセル(画素)を搭載したX線検出器として、Silicon-On-Insulator(SOI)が挙げられる。これは、シリコンウェハの上に薄い絶縁酸化膜を作り込み、さらにその上に薄膜トランジスタ(TFT: Thin Film Transistor)等の電気回路(読み出し回路)を形成する技術である。これにより検出部分(センサ),読み出し回路の一体化が可能となり、読み出しのピクセル(画素)の微細化が進んでいる(例えば、特許文献1参照)。   Silicon-On-Insulator (SOI) is an example of an X-ray detector equipped with fine pixels. In this technique, a thin insulating oxide film is formed on a silicon wafer, and an electric circuit (readout circuit) such as a thin film transistor (TFT) is formed thereon. As a result, the detection portion (sensor) and the readout circuit can be integrated, and readout pixels (pixels) are being miniaturized (for example, see Patent Document 1).

特開2012−194046号公報JP 2012-194046 A

上述のX線検出器では、互いに隣接するピクセル間の距離(ピッチ)は100μm〜200μm程度である。したがって、より一層の高分解能を実現するためには、ピクセル(画素)をさらに(例えば10μm以下のピッチに)微細化した構造が求められる。   In the above-described X-ray detector, the distance (pitch) between adjacent pixels is about 100 μm to 200 μm. Therefore, in order to realize even higher resolution, a structure in which pixels (pixels) are further miniaturized (for example, at a pitch of 10 μm or less) is required.

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、ピクセル(画素)の微細化を実現することができる放射線検出器を提供することを目的とする。   This invention is made in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the radiation detector which can implement | achieve refinement | miniaturization of a pixel (picture element).

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。   As a result of earnest research to solve the above problems, the inventors have obtained the following knowledge.

すなわち、画素に対応付けられた画素電極は、通常はフォトリソグラフィなどの技術によってパターン形成される。しかし、この技術では、上述したようにピッチは100μm〜200μm程度である。そこで、フォトリソグラフィの技術に代わる技術に着目してみた。   That is, the pixel electrode associated with the pixel is usually patterned by a technique such as photolithography. However, in this technique, as described above, the pitch is about 100 μm to 200 μm. Therefore, attention was paid to a technology that replaces the photolithography technology.

複数のICチップを垂直に積層する3次元実装パッケージでは、シリコン貫通電極(TSV: Through-Silicon Via)が用いられている。そこで、シリコン貫通電極に着目してみた。通常において、例えば図10の断面図に示すように、2つのICチップ101,102を垂直に実装する際に、シリコンからなる基板Sを間に挟む。基板Sに貫通孔VIAを有し、当該貫通孔VIAにシリコン貫通電極TSVを挿入している。2つのICチップ101,102を互いに電気的に接続するときには、シリコン貫通電極TSVを介して接続する。   In a three-dimensional mounting package in which a plurality of IC chips are stacked vertically, a through silicon via (TSV) is used. Therefore, attention was focused on through silicon vias. Usually, for example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 10, when two IC chips 101 and 102 are vertically mounted, a substrate S made of silicon is sandwiched therebetween. The substrate S has a through hole VIA, and the silicon through electrode TSV is inserted into the through hole VIA. When the two IC chips 101 and 102 are electrically connected to each other, they are connected via the through silicon via TSV.

この貫通孔VIAはピッチを10μm以下に設計することができる。そこで、3次元実装パッケージで用いられるシリコン貫通電極に着目して、シリコン貫通電極の導電体を画素電極として実装すれば、ピクセル(画素)の微細化を実現することができる知見を得た。   This through hole VIA can be designed to have a pitch of 10 μm or less. Therefore, focusing on the silicon through electrode used in the three-dimensional mounting package, we have found that if the conductor of the silicon through electrode is mounted as a pixel electrode, the pixel (pixel) can be miniaturized.

このような知見に基づく本発明は、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(前者の発明)は、放射線を電荷に直接的に変換することで前記放射線を検出する直接変換型の放射線検出器であって、貫通孔を有した絶縁体あるいは半導体において当該貫通孔に導電体を挿入して形成された前記絶縁体あるいは前記半導体からなる基板と、前記放射線を前記電荷に直接的に変換し、かつ前記基板に成膜された直接変換層とを備え、前記貫通孔に挿入された前記導電体は、前記電荷を収集し、画素に対応付けられた画素電極として実装されていることを特徴とするものである。
The present invention based on such knowledge has the following configuration.
That is, the radiation detector according to the present invention (the former invention) is a direct conversion type radiation detector that detects the radiation by directly converting the radiation into an electric charge, and has an insulator having a through hole. Alternatively, a substrate made of the insulator or the semiconductor formed by inserting a conductor into the through hole in a semiconductor, and a direct conversion layer that directly converts the radiation into the charge and is formed on the substrate And the conductor inserted into the through hole collects the electric charge and is mounted as a pixel electrode associated with the pixel.

[作用・効果]この発明に係る放射線検出器(前者の発明)によれば、基板の貫通孔は微細化が可能で、貫通孔に挿入された導電体のピッチも従来よりも狭くすることができる。絶縁体または半導体からなる基板の貫通孔に導電体を挿入して画素電極を形成しているので、ピクセルの微細化を実現することができる。前者の発明では、放射線を電荷に直接的に変換する直接変換層は基板に成膜されている。   [Operation / Effect] According to the radiation detector according to the present invention (the former invention), the through-holes of the substrate can be miniaturized, and the pitch of the conductors inserted into the through-holes can be made narrower than before. it can. Since a pixel electrode is formed by inserting a conductor into a through hole of a substrate made of an insulator or a semiconductor, pixel miniaturization can be realized. In the former invention, the direct conversion layer that directly converts radiation into electric charge is formed on the substrate.

前者の発明において、電荷を検出信号として読み出す読み出し回路を備え、当該読み出し回路を基板の直接変換層側とは逆側に実装するのが好ましい。読み出し回路を基板の直接変換層側とは逆側に実装するので、基板への直接変換層の成膜形成(例えば蒸着)の際の熱による読み出し回路の故障を防止することができる。   In the former invention, it is preferable that a readout circuit for reading out electric charges as a detection signal is provided, and the readout circuit is mounted on the side opposite to the direct conversion layer side of the substrate. Since the readout circuit is mounted on the side opposite to the direct conversion layer side of the substrate, it is possible to prevent the readout circuit from being damaged due to heat during film formation (for example, vapor deposition) of the direct conversion layer on the substrate.

前者の発明において、上述した基板の一例はシリコンである。すなわち、シリコン貫通電極(TSV)を有したシリコンからなる基板である。シリコンは耐熱性を有するので、シリコンに直接変換層を蒸着により形成したとしても、熱による悪影響がない。   In the former invention, an example of the substrate described above is silicon. That is, it is a substrate made of silicon having a through silicon via (TSV). Since silicon has heat resistance, even if the conversion layer is directly formed on the silicon by vapor deposition, there is no adverse effect due to heat.

また、前者の発明とは別のこの発明に係る放射線検出器(後者の発明)は、放射線を電荷に直接的に変換することで前記放射線を検出する直接変換型の放射線検出器であって、貫通孔を有した絶縁体あるいは半導体において当該貫通孔に導電体を挿入して形成された前記絶縁体あるいは前記半導体からなる基板と、前記放射線を前記電荷に直接的に変換する直接変換層とを備え、前記貫通孔に挿入された前記導電体は、前記電荷を収集し、画素に対応付けられた画素電極として実装されており、前記基板と前記直接変換層とを貼り合わせて構成することを特徴とするものである。   Further, a radiation detector according to the present invention (the latter invention) different from the former invention is a direct conversion type radiation detector that detects the radiation by directly converting the radiation into an electric charge, An insulator or a semiconductor having a through hole, and a substrate made of the insulator or the semiconductor formed by inserting a conductor into the through hole, and a direct conversion layer for directly converting the radiation into the charge. The conductor inserted into the through hole collects the electric charge and is mounted as a pixel electrode associated with the pixel, and is configured by bonding the substrate and the direct conversion layer together. It is a feature.

この発明に係る放射線検出器(後者の発明)によれば、前者の発明と同様に基板の貫通孔は微細化が可能で、貫通孔に挿入された導電体のピッチも従来よりも狭くすることができる。絶縁体または半導体からなる基板の貫通孔に導電体を挿入して画素電極を形成しているので、ピクセルの微細化を実現することができる。前者の発明と相違して、後者の発明では、放射線を電荷に直接的に変換する直接変換層と基板とを貼り合わせて構成している。よって、基板に直接変換層を成膜形成(例えば蒸着)することなく、基板への熱による悪影響がない。したがって、基板は必ずしも耐熱性を有する必要はなく、直接変換層と基板との貼り合わせにより直接変換型の放射線検出器を実現することができる。   According to the radiation detector according to the present invention (the latter invention), the through-holes in the substrate can be miniaturized as in the former invention, and the pitch of the conductors inserted into the through-holes can be made narrower than before. Can do. Since a pixel electrode is formed by inserting a conductor into a through hole of a substrate made of an insulator or a semiconductor, pixel miniaturization can be realized. Unlike the former invention, in the latter invention, a direct conversion layer that directly converts radiation into electric charge and a substrate are bonded together. Therefore, the conversion layer is not directly formed on the substrate (for example, vapor deposition), and there is no adverse effect due to heat on the substrate. Therefore, the substrate does not necessarily have heat resistance, and a direct conversion type radiation detector can be realized by bonding the direct conversion layer and the substrate.

前者の発明と同様に、後者の発明において、電荷を検出信号として読み出す読み出し回路を備え、当該読み出し回路を基板の直接変換層側とは逆側に実装してもよい。   Similar to the former invention, the latter invention may be provided with a readout circuit for reading out charges as a detection signal, and the readout circuit may be mounted on the side opposite to the direct conversion layer side of the substrate.

前者の発明と同様に、後者の発明において、上述した基板の一例はシリコンである。すなわち、シリコン貫通電極(TSV)を有したシリコンからなる基板である。   Similar to the former invention, in the latter invention, an example of the substrate described above is silicon. That is, it is a substrate made of silicon having a through silicon via (TSV).

この発明に係る放射線検出器によれば、基板の貫通孔は微細化が可能で、貫通孔に挿入された導電体のピッチも従来よりも狭くすることができる。絶縁体または半導体からなる基板の貫通孔に導電体を挿入して画素電極を形成しているので、ピクセルの微細化を実現することができる。
前者の発明では、放射線を電荷に直接的に変換する直接変換層は基板に成膜されている。
前者の発明と相違して、後者の発明では、放射線を電荷に直接的に変換する直接変換層と基板とを貼り合わせて構成している。よって、基板に直接変換層を成膜形成(例えば蒸着)することなく、基板への熱による悪影響がない。したがって、基板は必ずしも耐熱性を有する必要はなく、直接変換層と基板との貼り合わせにより直接変換型の放射線検出器を実現することができる。
According to the radiation detector according to the present invention, the through-holes of the substrate can be miniaturized, and the pitch of the conductors inserted into the through-holes can be made narrower than before. Since a pixel electrode is formed by inserting a conductor into a through hole of a substrate made of an insulator or a semiconductor, pixel miniaturization can be realized.
In the former invention, the direct conversion layer that directly converts radiation into electric charge is formed on the substrate.
Unlike the former invention, in the latter invention, a direct conversion layer that directly converts radiation into electric charge and a substrate are bonded together. Therefore, the conversion layer is not directly formed on the substrate (for example, vapor deposition), and there is no adverse effect due to heat on the substrate. Therefore, the substrate does not necessarily have heat resistance, and a direct conversion type radiation detector can be realized by bonding the direct conversion layer and the substrate.

実施例1に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a flat panel X-ray detector (FPD) according to Example 1. FIG. 読み出し用の集積回路(ASIC)の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of an integrated circuit (ASIC) for reading. 実施例1に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の製造工程を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the flat panel X-ray detector (FPD) according to the first embodiment. 実施例2に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a flat panel X-ray detector (FPD) according to Embodiment 2. FIG. 実施例2に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の製造工程を示す概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a flat panel X-ray detector (FPD) according to Embodiment 2. FIG. 変形例に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the flat panel type X-ray detector (FPD) which concerns on a modification. さらなる変形例に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the flat panel type X-ray detector (FPD) which concerns on the further modification. さらなる変形例に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the flat panel type X-ray detector (FPD) which concerns on the further modification. 図8を2次元に並べたフラットパネル型X線検出器(FPD)の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the flat panel type | mold X-ray detector (FPD) which arranged FIG. 8 in two dimensions. 複数のICチップを垂直に積層する3次元実装パッケージに用いられる一般的なシリコン貫通電極(TSV)を有したシリコンからなる基板およびICチップの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a substrate made of silicon having a general through silicon via (TSV) and an IC chip used in a three-dimensional mounting package in which a plurality of IC chips are stacked vertically.

以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図1は、実施例1に係るフラットパネル型X線検出器(以下、適宜「FPD」と略記する)の概略断面図であり、図2は、読み出し用の集積回路(ASIC)の等価回路図である。後述する実施例2も含めて、本実施例1では、放射線としてX線を例に採って説明するとともに、読み出し回路として、読み出し用の集積回路(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)を例に採って説明する。また、直接変換層として、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)などのCZT膜を例に採って説明する。
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a flat panel X-ray detector (hereinafter abbreviated as “FPD” where appropriate) according to the first embodiment, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of an integrated circuit for reading (ASIC). It is. In Example 1, including Example 2 to be described later, X-rays are taken as an example of radiation, and a readout integrated circuit (ASIC: Application Specific Integrated Circuit) is taken as an example as a readout circuit. explain. Further, as the direct conversion layer, a CZT film such as CdTe (cadmium telluride), ZnTe (zinc telluride) or CdZnTe (cadmium zinc telluride) will be described as an example.

本実施例1に係るFPDは、図1に示すように、読み出し用の集積回路ASICと、シリコン貫通電極TSVを有したシリコンからなる基板1と、X線を電荷に直接的に変換するCZT膜2と、バイアス電圧印加用の共通電極3とを備えている。読み出し用の集積回路ASICは、図2に示すように、シリコン貫通電極TSV(図1を参照)に電気的に接続されるように基板1(図1を参照)側(X線の入射面側)に複数の画素電極41を形成し、各画素電極41で収集される電荷の蓄積・読み出し用電気回路42を配設して構成されている。各画素電極41についてはX線検出有効エリアSA内で2次元状マトリックス配列で設定されている。(シリコンからなる)基板1は、この発明における基板に相当し、CZT膜2は、この発明における直接変換層に相当し、画素電極41は、この発明における画素電極に相当し、シリコン貫通電極TSVは、この発明における導電体に相当し、読み出し用の集積回路ASICは、この発明における読み出し回路に相当する。   As shown in FIG. 1, the FPD according to the first embodiment includes an integrated circuit ASIC for reading, a substrate 1 made of silicon having a through silicon via TSV, and a CZT film that directly converts X-rays into charges. 2 and a common electrode 3 for applying a bias voltage. As shown in FIG. 2, the integrated circuit ASIC for reading is electrically connected to the through silicon via TSV (see FIG. 1) side (see FIG. 1) side (X-ray incident surface side). ), A plurality of pixel electrodes 41 are formed, and an electric circuit 42 for accumulating / reading charges collected by each pixel electrode 41 is provided. Each pixel electrode 41 is set in a two-dimensional matrix arrangement within the X-ray detection effective area SA. The substrate 1 (made of silicon) corresponds to the substrate in the present invention, the CZT film 2 corresponds to the direct conversion layer in the present invention, the pixel electrode 41 corresponds to the pixel electrode in the present invention, and the through silicon via TSV Corresponds to the conductor in the present invention, and the integrated circuit ASIC for reading corresponds to the reading circuit in the present invention.

図1に示すように、読み出し用の集積回路ASICの入射面側に基板1を積層し、その基板1の入射面側にCZT膜2を積層し、そのCZT膜2の入射面側に共通電極3を面状に形成して積層している。本実施例1では、基板1の入射面側にCZT膜2を成膜し、読み出し用の集積回路ASICを基板1のCZT膜2側とは逆側に実装している。   As shown in FIG. 1, a substrate 1 is laminated on the incident surface side of the readout integrated circuit ASIC, a CZT film 2 is laminated on the incident surface side of the substrate 1, and a common electrode is formed on the incident surface side of the CZT film 2. 3 are formed in a planar shape and stacked. In the first embodiment, the CZT film 2 is formed on the incident surface side of the substrate 1, and the readout integrated circuit ASIC is mounted on the opposite side of the substrate 1 from the CZT film 2 side.

図2に示すように読み出し用の集積回路ASICは、上述したように画素電極41を形成し、蓄積・読み出し用電気回路42を配設している。蓄積・読み出し用電気回路42は、コンデンサ42Aやスイッチング素子としてのTFT(薄膜電界効果トランジスタ)42Bおよびゲート線42a,データ線42bなどからなり、各画素電極41毎に1個のコンデンサ42Aおよび1個のTFT42Bが対応付けて接続されている。   As shown in FIG. 2, the readout integrated circuit ASIC includes the pixel electrode 41 and the storage / readout electrical circuit 42 as described above. The electric circuit 42 for accumulation / reading includes a capacitor 42A, a TFT (thin film field effect transistor) 42B as a switching element, a gate line 42a, a data line 42b, and the like, and one capacitor 42A and one for each pixel electrode 41. The TFTs 42B are connected in association with each other.

また、蓄積・読み出し用電気回路42の周囲にはゲートドライバ43と電荷電圧変換型増幅器44とマルチプレクサ45とA/D変換器46とを配設して接続している。これらのゲートドライバ43,電荷電圧変換型増幅器44,マルチプレクサ45およびA/D変換器46も読み出し用の集積回路ASICに内蔵されている。   A gate driver 43, a charge / voltage conversion amplifier 44, a multiplexer 45, and an A / D converter 46 are arranged and connected around the storage / readout electric circuit 42. These gate driver 43, charge voltage conversion amplifier 44, multiplexer 45 and A / D converter 46 are also incorporated in the integrated circuit ASIC for reading.

図1に示すように基板1は、貫通孔VIAを有しており、当該貫通孔VIAに導電体を挿入することで導電体がシリコン貫通電極TSVとして機能する。さらに、シリコン貫通電極TSVは、X線検出有効エリアSA内では画素に対応付けられた画素電極41として実装されている。X線検出有効エリアSA外では、シリコン貫通電極TSVはA/D変換器46(図2を参照)でのディジタル値を引き出すための引き出し電極11として実装されている。端部において基板1の入射面側にはワイヤボンディング12(図1では2つ)が実装されている。基板1のCZT膜2側とは逆側に形成された配線(図示省略)を介してA/D変換器46は引き出し電極11に電気的に接続され、基板1のCZT膜2側(入射面側)に形成された配線(図示省略)を介して引き出し電極11はワイヤボンディング12に電気的に接続されている。貫通孔VIAは、この発明における貫通孔に相当する。   As shown in FIG. 1, the substrate 1 has a through hole VIA, and the conductor functions as the silicon through electrode TSV by inserting the conductor into the through hole VIA. Further, the through silicon via TSV is mounted as a pixel electrode 41 associated with a pixel in the X-ray detection effective area SA. Outside the X-ray detection effective area SA, the through silicon via TSV is mounted as an extraction electrode 11 for extracting a digital value in the A / D converter 46 (see FIG. 2). Wire bonding 12 (two in FIG. 1) is mounted on the incident surface side of the substrate 1 at the end. The A / D converter 46 is electrically connected to the extraction electrode 11 via a wiring (not shown) formed on the side opposite to the CZT film 2 side of the substrate 1, and the CZT film 2 side (incident surface) of the substrate 1. The lead electrode 11 is electrically connected to the wire bonding 12 through wiring (not shown) formed on the side). The through hole VIA corresponds to the through hole in this invention.

図1では、2つのワイヤボンディング12を実装したが、ワイヤボンディング12の数については特に限定されない。ワイヤボンディング12は1つのみであってもよいし、3つ以上であってもよい。   In FIG. 1, two wire bonds 12 are mounted, but the number of wire bonds 12 is not particularly limited. There may be only one wire bonding 12 or three or more.

なお、読み出し用の集積回路ASIC側での画素電極41のピッチは、基板1側でのシリコン貫通電極TSVのピッチと同じで、読み出し用の集積回路ASIC側での各画素電極41は基板1側での各シリコン貫通電極TSVにそれぞれ一致するように実装されている。このように、読み出し回路として、読み出し用の集積回路ASICを採用した場合には、貫通孔VIAのピッチと同等に画素電極41のピッチも10μm以下に設計することができる。   The pitch of the pixel electrodes 41 on the readout integrated circuit ASIC side is the same as the pitch of the through silicon vias TSV on the substrate 1 side, and each pixel electrode 41 on the readout integrated circuit ASIC side is on the substrate 1 side. It is mounted so as to correspond to each through silicon via TSV. As described above, when the readout integrated circuit ASIC is adopted as the readout circuit, the pitch of the pixel electrodes 41 can be designed to be 10 μm or less in the same manner as the pitch of the through holes VIA.

FPDによってX線を検出する際には、バイアス供給電源(図示省略)からバイアス電圧を、バイアス電圧給電用のリード線(図示省略)を介してバイアス電圧印加用の共通電極3に印加する。バイアス電圧を印加した状態で、X線の入射に伴ってCZT膜2で電荷を生成する。この生成された電荷を画素電極41(収集電極)で一旦収集する。実際には、X線の入射エネルギに比例した電子・ホール(正孔)の対が生成され、共通電極3にバイアス電圧を印加することによって、電子またはホール(正孔)を基板1にドリフトさせ、シリコン貫通電極TSV(画素電極41)で収集する。蓄積・読み出し用電気回路42によって、収集された(電子・ホールからなる)電荷を各画素電極41毎のX線検出信号として取り出す。   When X-rays are detected by the FPD, a bias voltage is applied from a bias supply power source (not shown) to a common electrode 3 for applying a bias voltage via a lead wire (not shown) for supplying a bias voltage. With the bias voltage applied, charges are generated in the CZT film 2 with the incidence of X-rays. The generated charges are once collected by the pixel electrode 41 (collection electrode). Actually, an electron / hole pair generated in proportion to the incident energy of X-rays is generated, and a bias voltage is applied to the common electrode 3 to cause the electron or hole (hole) to drift to the substrate 1. The silicon through electrode TSV (pixel electrode 41) is used for collection. Electric charges collected (consisting of electrons and holes) are taken out as X-ray detection signals for the respective pixel electrodes 41 by the storage / readout electric circuit 42.

具体的には、画素電極41で収集された電荷がコンデンサ42Aに一旦蓄積される。そして、ゲートドライバ43からゲート線42aを介して読み出し信号を各TFT42Bのゲートに順に与える。読み出し信号を与えることで、読み出し信号が与えられたTFT42BがOFFからONに移行する。その移行したTFT42Bのソースに接続されたデータ線42bがマルチプレクサ45によって順に切り換え接続されるのにしたがって、コンデンサ42Aに蓄積された電荷を、TFT42Bからデータ線42bを介して読み出す。読み出された電荷を電荷電圧変換型増幅器44で増幅して、マルチプレクサ45によって各画素電極41毎のX線検出信号としてA/D変換器46に送り出してアナログ値からディジタル値に変換する。   Specifically, the charges collected by the pixel electrode 41 are temporarily stored in the capacitor 42A. Then, a read signal is sequentially applied from the gate driver 43 to the gate of each TFT 42B through the gate line 42a. By giving the read signal, the TFT 42B to which the read signal is given shifts from OFF to ON. As the data line 42b connected to the source of the shifted TFT 42B is sequentially switched and connected by the multiplexer 45, the charge accumulated in the capacitor 42A is read from the TFT 42B via the data line 42b. The read charge is amplified by the charge / voltage conversion amplifier 44 and sent to the A / D converter 46 as an X-ray detection signal for each pixel electrode 41 by the multiplexer 45 to convert from an analog value to a digital value.

さらに、A/D変換器46でのディジタル値を、引き出し電極11により引き出して、ワイヤボンディング12を介して外部(例えば画像処理回路)に取り出す。例えば、FPDをX線透視撮影装置に備えた場合には、X線検出信号を後段の画像処理回路に送り込んで、画像処理を行って2次元X線透視画像等を出力する。2次元状マトリックス配列の各画素電極41は、X線画像(ここでは2次元X線透視画像)の各画素にそれぞれ対応している。X線検出信号を取り出すことで、X線検出有効エリアSAに投影されるX線の2次元強度分布に応じたX線画像(ここでは2次元X線透視画像)を作成することができる。つまり、後述する実施例2も含めて、本実施例1に係るFPDは、X線検出有効エリアSAに投影されるX線の2次元強度分布を検出することができる2次元アレイタイプのX線検出器である。   Further, the digital value in the A / D converter 46 is extracted by the extraction electrode 11 and extracted to the outside (for example, an image processing circuit) through the wire bonding 12. For example, when an FPD is provided in an X-ray fluoroscopic apparatus, an X-ray detection signal is sent to an image processing circuit at a subsequent stage, image processing is performed, and a two-dimensional X-ray fluoroscopic image is output. Each pixel electrode 41 in the two-dimensional matrix array corresponds to each pixel in an X-ray image (here, a two-dimensional X-ray fluoroscopic image). By extracting the X-ray detection signal, an X-ray image (in this case, a two-dimensional X-ray fluoroscopic image) corresponding to the two-dimensional intensity distribution of the X-ray projected onto the X-ray detection effective area SA can be created. That is, the FPD according to the first embodiment, including a second embodiment described later, can detect a two-dimensional intensity distribution of X-rays projected on the X-ray detection effective area SA. It is a detector.

このようにして、X線を電荷に直接的に変換し、かつ基板1に成膜された直接変換層としてCZT膜2をFPDは備え、CZT膜2がX線を電荷に直接的に変換することでX線を検出するようにフラットパネル型X線検出器(FPD)は構成される。また、読み出し用の集積回路ASICは電荷を検出信号(X線検出信号)として読み出す。   In this way, the FPD is provided with the CZT film 2 as a direct conversion layer formed on the substrate 1 to directly convert X-rays into electric charges, and the CZT film 2 directly converts X-rays into electric charges. Thus, the flat panel X-ray detector (FPD) is configured to detect X-rays. Further, the readout integrated circuit ASIC reads out the electric charge as a detection signal (X-ray detection signal).

次に、本実施例1に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)を製造する方法について、図3を参照して説明する。図3は、実施例1に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の製造工程を示す概略断面図である。   Next, a method for manufacturing the flat panel X-ray detector (FPD) according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the flat panel X-ray detector (FPD) according to the first embodiment.

先ず、図3(a)に示すように、シリコンからなる基板1に無数のシリコン貫通電極TSVを実装し、X線検出有効エリアSA内では、この無数のシリコン貫通電極TSVの1つ1つがピクセル(画素)にそれぞれ対応する。この基板1に、図3(b)に示すようにCZT膜2を蒸着する。さらにCZT膜2に共通電極3を蒸着する。CZT膜2や共通電極3を蒸着形成した後に、図3(c)に示すように基板1の裏面側(入射面側とは逆側)に読み出し用の集積回路ASICを実装する。   First, as shown in FIG. 3A, an infinite number of through silicon vias TSV are mounted on a substrate 1 made of silicon, and in the X-ray detection effective area SA, each of the infinite number of through silicon vias TSV is a pixel. (Pixel) respectively. A CZT film 2 is deposited on the substrate 1 as shown in FIG. Further, a common electrode 3 is deposited on the CZT film 2. After the CZT film 2 and the common electrode 3 are formed by vapor deposition, a readout integrated circuit ASIC is mounted on the back side of the substrate 1 (the side opposite to the incident side) as shown in FIG.

CZT膜2や共通電極3の蒸着後の実装なので、蒸着の熱による読み出し用の集積回路ASICの破損を回避することができる。CdTeの蒸着の際に生じる熱は600℃以上になるので、蒸着の際のシリコン貫通電極TSVの破損を防ぐために、貫通孔VIAに挿入される導電体としてタングステン(融点は3422℃)等の融点の高い金属を用いるのが好ましい。   Since the CZT film 2 and the common electrode 3 are mounted after vapor deposition, it is possible to avoid damage to the integrated circuit ASIC for reading due to heat of vapor deposition. Since the heat generated during the vapor deposition of CdTe is 600 ° C. or higher, in order to prevent damage to the silicon through silicon via TSV during the vapor deposition, a melting point such as tungsten (melting point is 3422 ° C.) as a conductor inserted into the through hole VIA. It is preferable to use a high metal.

一般的に10KeV前後のX線に対して検出効率は100%を実現しているが、直接変換層の物性によっては数十KeVのX線に対して検出効率は10%以下になる場合がある。CdTeやZnTeやCdZnTeなどに代表されるCZT膜2では、数十KeVのX線に対しても検出効率が高い。一方、産業用の非破壊検査では数十KeVのX線によるX線透視画像が必要である。後述する実施例2も含めて、本実施例1では、直接変換層として、CdTeやZnTeやCdZnTeなどに代表されるCZT膜2を採用することで、産業用の非破壊検査等で用いられる数十KeVのような高エネルギレベルのX線に対しても検出効率が高く感度の高いフラットパネル型X線検出器(FPD)を実現することができるという効果をも奏する。   Generally, the detection efficiency is 100% for X-rays around 10 KeV, but depending on the physical properties of the direct conversion layer, the detection efficiency may be 10% or less for X-rays of several tens of KeV. . The CZT film 2 typified by CdTe, ZnTe, CdZnTe, etc. has high detection efficiency even for X-rays of several tens of KeV. On the other hand, X-ray fluoroscopic images using X-rays of several tens of KeV are necessary for industrial nondestructive inspection. In Example 1, including Example 2 to be described later, the number used in industrial nondestructive inspection and the like by adopting a CZT film 2 typified by CdTe, ZnTe, CdZnTe, etc. as a direct conversion layer. There is also an effect that it is possible to realize a flat panel X-ray detector (FPD) having high detection efficiency and high sensitivity even for X-rays with a high energy level such as 10 KeV.

上述のフラットパネル型X線検出器(FPD)によれば、基板1の貫通孔VIAは微細化が可能で、貫通孔VIAに挿入された導電体(各実施例ではシリコン貫通電極TSV)のピッチも従来よりも狭くすることができる。シリコンからなる基板1の貫通孔VIAに導電体(シリコン貫通電極TSV)を挿入して画素電極41を形成しているので、ピクセルの微細化を実現することができる。本実施例1では、X線を電荷に直接的に変換する直接変換層としてCZT膜2は基板1に成膜されている。   According to the flat panel X-ray detector (FPD) described above, the through hole VIA of the substrate 1 can be miniaturized, and the pitch of the conductor (silicon through electrode TSV in each embodiment) inserted into the through hole VIA. Can be made narrower than before. Since the pixel electrode 41 is formed by inserting a conductor (silicon through electrode TSV) into the through hole VIA of the substrate 1 made of silicon, the pixel can be miniaturized. In Example 1, the CZT film 2 is formed on the substrate 1 as a direct conversion layer that directly converts X-rays into electric charges.

本実施例1では、電荷を検出信号として読み出す読み出し回路(各実施例では読み出し用の集積回路ASIC)を備え、当該読み出し回路(読み出し用の集積回路ASIC)を基板1の直接変換層(CZT膜2)側とは逆側に実装するのが好ましい。読み出し回路(読み出し用の集積回路ASIC)を基板1の直接変換層(CZT膜2)側とは逆側に実装するので、基板1への直接変換層(CZT膜2)の成膜形成(例えば蒸着)の際の熱による読み出し回路(読み出し用の集積回路ASIC)の故障を防止することができる。   In the first embodiment, a read circuit (read integrated circuit ASIC in each embodiment) that reads out charges as a detection signal is provided, and the read circuit (read integrated circuit ASIC) is used as a direct conversion layer (CZT film) of the substrate 1. 2) It is preferable to mount on the side opposite to the side. Since the readout circuit (readout integrated circuit ASIC) is mounted on the side opposite to the direct conversion layer (CZT film 2) side of the substrate 1, the direct conversion layer (CZT film 2) is formed on the substrate 1 (for example, It is possible to prevent a failure of the reading circuit (reading integrated circuit ASIC) due to heat during vapor deposition.

本実施例1では、基板1はシリコンである。すなわち、シリコン貫通電極(TSV)を有したシリコンからなる基板1である。シリコンは耐熱性を有するので、シリコンに直接変換層(CZT膜2)を蒸着により形成したとしても、熱による悪影響がない。   In the first embodiment, the substrate 1 is silicon. That is, the substrate 1 is made of silicon having a through silicon via (TSV). Since silicon has heat resistance, even if the conversion layer (CZT film 2) is directly formed on the silicon by vapor deposition, there is no adverse effect due to heat.

次に、図面を参照してこの発明の実施例2を説明する。
図4は、実施例2に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の概略断面図である。上述した実施例1と共通する箇所については、同じ符号を付してその説明を省略する。
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a flat panel X-ray detector (FPD) according to the second embodiment. The portions common to the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

上述した実施例1と同様に、本実施例2に係るFPDは、図1に示すように、読み出し用の集積回路ASICと基板1とCZT膜2と共通電極3とを備えている。本実施例2では、さらにX線に対して透過性を有する支持基板5を最上面側(入射面側)に備えている。   Similar to the first embodiment described above, the FPD according to the second embodiment includes an integrated circuit ASIC for reading, a substrate 1, a CZT film 2, and a common electrode 3, as shown in FIG. In the second embodiment, a support substrate 5 having transparency to X-rays is further provided on the uppermost surface side (incident surface side).

支持基板5としては、X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(Al,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3を省略することができる。 The support substrate 5 preferably has a small X-ray absorption coefficient. For example, a material such as glass, ceramic (Al 2 O 3 , AlN), or silicon can be used, but a conductive material such as a graphite substrate can be used. The common electrode 3 can be omitted by using.

次に、本実施例2に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)を製造する方法について、図5を参照して説明する。図5は、実施例2に係るフラットパネル型X線検出器(FPD)の製造工程を示す概略断面図である。   Next, a method for manufacturing a flat panel X-ray detector (FPD) according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a flat panel X-ray detector (FPD) according to the second embodiment.

先ず、図5(a)に示す支持基板5に、図5(b)に示すように共通電極3を蒸着し、さらにCZT膜2を蒸着する。上述した実施例1の場合にはCZT膜2,共通電極3の順に蒸着していたのに対して、本実施例2の場合には、共通電極3,CZT膜2の順に蒸着する。このように上述した実施例1での蒸着の順番と本実施例2での蒸着の順番とは逆になる。また、上述したように、支持基板5をグラファイト基板のような導電性材料で形成する場合には、共通電極3は形成されずにCZT膜2のみが形成される。   First, the common electrode 3 is deposited on the support substrate 5 shown in FIG. 5A, as shown in FIG. 5B, and the CZT film 2 is further deposited. In the case of Example 1 described above, the CZT film 2 and the common electrode 3 are deposited in this order, whereas in the case of Example 2, the common electrode 3 and the CZT film 2 are deposited in this order. Thus, the order of vapor deposition in Example 1 mentioned above and the order of vapor deposition in Example 2 are reversed. As described above, when the support substrate 5 is formed of a conductive material such as a graphite substrate, only the CZT film 2 is formed without forming the common electrode 3.

共通電極3やCZT膜2を蒸着形成した後に、図5(b)に示すようにシリコン貫通電極TSVを有した基板1とCZT膜2とが直接的に向かい合わせて接触されるように、図5(c)に示すように当該基板1とCZT膜2とを貼り合わせる。なお、読み出し用の集積回路ASICを実装する順番については、特に限定されない。図5(b)に示すように、貼り合わせ前に基板1の裏面側(入射面側とは逆側)に読み出し用の集積回路ASICを予め実装していてもよいし、貼り合わせ後に基板1の裏面側(入射面側とは逆側)に読み出し用の集積回路ASICを実装してもよい。   After the common electrode 3 and the CZT film 2 are formed by vapor deposition, as shown in FIG. 5B, the substrate 1 having the through silicon via TSV and the CZT film 2 are directly faced to face each other. As shown in FIG. 5C, the substrate 1 and the CZT film 2 are bonded together. Note that the order of mounting the integrated circuit ASIC for reading is not particularly limited. As shown in FIG. 5 (b), an integrated circuit ASIC for reading may be mounted in advance on the back surface side (opposite side to the incident surface side) of the substrate 1 before bonding, or the substrate 1 after bonding. An integrated circuit ASIC for reading may be mounted on the back surface side (the side opposite to the incident surface side).

上述のフラットパネル型X線検出器(FPD)によれば、上述した実施例1と同様に基板1の貫通孔VIAは微細化が可能で、貫通孔VIAに挿入された導電体(各実施例ではシリコン貫通電極TSV)のピッチも従来よりも狭くすることができる。シリコンからなる基板1の貫通孔VIAに導電体(シリコン貫通電極TSV)を挿入して画素電極41を形成しているので、ピクセルの微細化を実現することができる。上述した実施例1と相違して、本実施例2では、X線を電荷に直接的に変換する直接変換層(各実施例ではCZT膜2)と基板1とを貼り合わせて構成している。よって、基板1に直接変換層(CZT膜2)を成膜形成(例えば蒸着)することなく、基板1への熱による悪影響がない。したがって、基板1は必ずしも耐熱性を有する必要はなく、直接変換層(CZT膜2)と基板1との貼り合わせにより直接変換型のフラットパネル型X線検出器(FPD)を実現することができる。   According to the flat panel X-ray detector (FPD) described above, the through hole VIA of the substrate 1 can be miniaturized in the same manner as in the first embodiment, and the conductors inserted into the through holes VIA (each embodiment). Then, the pitch of the through silicon vias TSV) can be made narrower than before. Since the pixel electrode 41 is formed by inserting a conductor (silicon through electrode TSV) into the through hole VIA of the substrate 1 made of silicon, the pixel can be miniaturized. Unlike Example 1 described above, in Example 2, a direct conversion layer (CZT film 2 in each example) that directly converts X-rays into electric charges and a substrate 1 are bonded together. . Therefore, the conversion layer (CZT film 2) is not directly formed on the substrate 1 (for example, vapor deposition), and the substrate 1 is not adversely affected by heat. Therefore, the substrate 1 does not necessarily have heat resistance, and a direct conversion type flat panel X-ray detector (FPD) can be realized by bonding the direct conversion layer (CZT film 2) and the substrate 1 together. .

上述した実施例1と同様に、本実施例2では、電荷を検出信号として読み出す読み出し回路(各実施例では読み出し用の集積回路ASIC)を備え、当該読み出し回路(読み出し用の集積回路ASIC)を基板1の直接変換層(CZT膜2)側とは逆側に実装している。   Similar to the first embodiment described above, the second embodiment includes a read circuit (in each embodiment, a read integrated circuit ASIC) that reads charges as a detection signal, and includes the read circuit (read integrated circuit ASIC). The substrate 1 is mounted on the side opposite to the direct conversion layer (CZT film 2) side.

上述した実施例1と同様に、本実施例2において、基板1はシリコンである。すなわち、シリコン貫通電極(TSV)を有したシリコンからなる基板1である。   Similar to the first embodiment described above, in the second embodiment, the substrate 1 is silicon. That is, the substrate 1 is made of silicon having a through silicon via (TSV).

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。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.

(1)上述した各実施例では、放射線はX線であって、X線を検出するX線検出器を例に採って説明したが、X線以外の放射線(α線、β線、γ線)を検出する直接変換型の放射線検出器にも適用することができる。   (1) In each of the above-described embodiments, the radiation is X-rays, and an X-ray detector that detects X-rays is taken as an example, but radiation other than X-rays (α rays, β rays, γ rays) is described. It can also be applied to a direct-conversion type radiation detector that detects).

(2)直接変換型の放射線検出器(各実施例ではX線検出器)は、医用等の診断にも用いられてもよいし、産業用等の非破壊検査にも用いられてもよい。   (2) The direct conversion type radiation detector (X-ray detector in each embodiment) may be used for medical diagnosis or for non-destructive inspection for industrial use.

(3)上述した各実施例では、直接変換層として、CdTeやZnTeやCdZnTeなどに代表されるCZT膜2を例に採って説明したが、直接変換層はCZT膜に限定されない。非晶質の直接変換層(例えばアモルファスセレン)を採用してもよい。   (3) In each of the above-described embodiments, the CZT film 2 represented by CdTe, ZnTe, CdZnTe, or the like has been described as an example of the direct conversion layer. However, the direct conversion layer is not limited to the CZT film. An amorphous direct conversion layer (for example, amorphous selenium) may be employed.

(4)上述した各実施例では、読み出し回路として、読み出し用の集積回路ASICを例に採って説明したが、読み出し回路は読み出し用の集積回路ASICに限定されない。読み出し回路としてアクティブマトリクス基板を採用し、フォトリソグラフィの技術により画素電極等をアクティブマトリクス基板上にパターン形成してもよい。この場合、アクティブマトリクス基板側での画素電極のピッチの方が、基板側でのシリコン貫通電極のピッチよりも広くなるので、ピッチ変換されることになる(ピッチ変換の構造については図示省略)。   (4) In each of the above-described embodiments, the readout integrated circuit ASIC is described as an example of the readout circuit. However, the readout circuit is not limited to the readout integrated circuit ASIC. An active matrix substrate may be employed as the reading circuit, and pixel electrodes and the like may be formed on the active matrix substrate by photolithography. In this case, the pitch of the pixel electrodes on the active matrix substrate side is wider than the pitch of the through silicon vias on the substrate side, so that the pitch conversion is performed (the structure of the pitch conversion is not shown).

(5)上述した各実施例では、読み出し回路(各実施例では読み出し用の集積回路ASIC)を基板の直接変換層(各実施例ではCZT膜2)側とは逆側に実装したが、放射線の入射に妨げにならないのであれば、基板の側面に実装してもよいし、入射面であっても検出有効エリア外の端部に実装してもよい   (5) In each of the embodiments described above, the readout circuit (the readout integrated circuit ASIC in each embodiment) is mounted on the side opposite to the direct conversion layer (CZT film 2 in each embodiment) side of the substrate. As long as it does not interfere with the incidence of light, it may be mounted on the side surface of the substrate, or even on the incident surface, it may be mounted on the end outside the detection effective area.

(6)上述した各実施例では、基板はシリコンであったが、シリコン以外の半導体や絶縁体を基板に採用してもよい。例えば、上述した実施例2での支持基板5(図4、図5を参照)と同じ材料を採用してもよい。   (6) In each of the embodiments described above, the substrate is silicon, but a semiconductor or insulator other than silicon may be employed for the substrate. For example, the same material as that of the support substrate 5 (see FIGS. 4 and 5) in Example 2 described above may be employed.

(7)上述した各実施例では、図1や図3〜図5に示すようにワイヤボンディング12は基板1の入射面(上面)側に実装されており、基板1の上面にあるCZT膜2で生成された電荷を下面にドリフトさせて画素電極41で収集し、収集された電荷に基づくX線検出信号を基板1の上面に再度引き出してワイヤボンディング12で取り出す構成であったが、図6〜図9のように基板1の下面(裏面)でX線検出信号を取り出す構成であってもよい。   (7) In each of the above-described embodiments, as shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the wire bonding 12 is mounted on the incident surface (upper surface) side of the substrate 1, and the CZT film 2 on the upper surface of the substrate 1. 6 is drifted to the lower surface and collected by the pixel electrode 41. The X-ray detection signal based on the collected charge is again drawn to the upper surface of the substrate 1 and taken out by the wire bonding 12. The structure which takes out an X-ray detection signal with the lower surface (back surface) of the board | substrate 1 like FIG. 9 may be sufficient.

(8)例えば、図6に示すように、読み出し用の集積回路ASICが実装される基板1の下面(裏面)にワイヤボンディング12を実装してもよい。この場合には、X線検出信号を基板1の上面に再度引き出す引き出し電極11(図1や図3〜図5を参照)が不要となる。なお、実施例2のような支持基板5(図4、図5を参照)を備えた場合にも、図6と同様な構成を採用することができる。   (8) For example, as shown in FIG. 6, the wire bonding 12 may be mounted on the lower surface (back surface) of the substrate 1 on which the readout integrated circuit ASIC is mounted. In this case, the extraction electrode 11 (see FIG. 1 and FIGS. 3 to 5) for extracting the X-ray detection signal again on the upper surface of the substrate 1 is not necessary. In addition, also when the support substrate 5 (refer FIG. 4, FIG. 5) like Example 2 is provided, the structure similar to FIG. 6 is employable.

(9)また、例えば、図7に示すように、基板1よりも大きな読み出し用の集積回路ASICの中心に、CZT膜2や基板1を実装し、読み出し用の集積回路ASICの入射面(上面)の端部にワイヤボンディング47を実装してもよい。この場合にも、X線検出信号を基板1の上面に再度引き出す引き出し電極11(図1や図3〜図5を参照)が不要となる。なお、実施例2のような支持基板5(図4、図5を参照)を備えた場合にも、図7と同様な構成を採用することができる。   (9) Also, for example, as shown in FIG. 7, the CZT film 2 and the substrate 1 are mounted at the center of the readout integrated circuit ASIC larger than the substrate 1, and the incident surface (upper surface) of the readout integrated circuit ASIC is obtained. The wire bonding 47 may be mounted on the end portion. Also in this case, the extraction electrode 11 (see FIGS. 1 and 3 to 5) for extracting the X-ray detection signal again on the upper surface of the substrate 1 is not necessary. In addition, also when the support substrate 5 (refer FIG. 4, FIG. 5) like Example 2 is provided, the structure similar to FIG. 7 is employable.

(10)また、例えば、図8に示すように、読み出し用の集積回路ASICの下面(裏面)に読み出し基板6を実装してもよい。通常のCMOSプロセスでは土台となる基板の上に成膜やエッチング等のフォトリソグラフィのプロセスを経て読み出し回路を形成し、最上面からX線検出信号を引き出すというものであり、最下面からX線検出信号を引き出すことができない。最下面からX線検出信号を引き出すためには、基板1のみならず読み出し用の集積回路ASICにもシリコン貫通電極TSVを設けることで可能となる。この場合にも、X線検出信号を基板1の上面に再度引き出す引き出し電極11(図1や図3〜図5を参照)が不要となる。さらに、側面方向へのX線検出信号の引き出しのための構造を省くことができる。なお、実施例2のような支持基板5(図4、図5を参照)を備えた場合にも、図8と同様な構成を採用することができる。   (10) Further, for example, as shown in FIG. 8, the reading substrate 6 may be mounted on the lower surface (back surface) of the reading integrated circuit ASIC. In a normal CMOS process, a readout circuit is formed on a base substrate through a photolithography process such as film formation or etching, and an X-ray detection signal is extracted from the top surface, and X-ray detection is performed from the bottom surface. The signal cannot be extracted. In order to extract the X-ray detection signal from the lowermost surface, not only the substrate 1 but also the integrated circuit ASIC for reading can be provided by providing the through silicon via TSV. Also in this case, the extraction electrode 11 (see FIGS. 1 and 3 to 5) for extracting the X-ray detection signal again on the upper surface of the substrate 1 is not necessary. Furthermore, the structure for extracting the X-ray detection signal in the side surface direction can be omitted. In addition, also when the support substrate 5 (refer FIG. 4, FIG. 5) like Example 2 is provided, the structure similar to FIG. 8 is employable.

(11)さらに、図8を2次元に並べた構造として図9がある。上述した図8の構造では、側面方向へのX線検出信号の引き出しのための構造を省くことができるので、基板1や読み出し用の集積回路ASICの4辺がフリーとなり、図9に示すように検出器を2次元に隙間なく並べることができる。また、用途によって画像領域(イメージ領域)の調節が可能になる。なお、実施例2のような支持基板5(図4、図5を参照)を備えた場合にも、図9と同様な構成を採用することができる。   (11) Further, FIG. 9 shows a structure in which FIG. 8 is two-dimensionally arranged. In the structure of FIG. 8 described above, the structure for extracting the X-ray detection signal in the lateral direction can be omitted, so that the four sides of the substrate 1 and the integrated circuit ASIC for reading are free, as shown in FIG. The detectors can be arranged two-dimensionally without any gaps. Further, the image area (image area) can be adjusted depending on the application. Even when the support substrate 5 (see FIGS. 4 and 5) as in the second embodiment is provided, the same configuration as in FIG. 9 can be employed.

1 … (シリコンからなる)基板
2 … CZT膜
41 … 画素電極
VIA … 貫通孔
TSV … シリコン貫通電極
ASIC … 読み出し用の集積回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate (made of silicon) 2 ... CZT film 41 ... Pixel electrode VIA ... Through-hole TSV ... Silicon through-electrode ASIC ... Integrated circuit for reading

Claims (6)

放射線を電荷に直接的に変換することで前記放射線を検出する直接変換型の放射線検出器であって、
貫通孔を有した絶縁体あるいは半導体において当該貫通孔に導電体を挿入して形成された前記絶縁体あるいは前記半導体からなる基板と、
前記放射線を前記電荷に直接的に変換し、かつ前記基板に成膜された直接変換層と
を備え、
前記貫通孔に挿入された前記導電体は、前記電荷を収集し、画素に対応付けられた画素電極として実装されていることを特徴とする放射線検出器。
A direct conversion type radiation detector for detecting the radiation by directly converting the radiation into an electric charge,
A substrate made of the insulator or semiconductor formed by inserting a conductor into the through-hole in an insulator or semiconductor having a through-hole; and
Direct conversion of the radiation into the charge, and a direct conversion layer formed on the substrate,
The radiation detector, wherein the conductor inserted into the through hole collects the electric charge and is mounted as a pixel electrode associated with a pixel.
請求項1に記載の放射線検出器において、
前記電荷を検出信号として読み出す読み出し回路を備え、
当該読み出し回路を前記基板の前記直接変換層側とは逆側に実装することを特徴とする放射線検出器。
The radiation detector according to claim 1.
A readout circuit for reading out the electric charge as a detection signal;
A radiation detector, wherein the readout circuit is mounted on a side opposite to the direct conversion layer side of the substrate.
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、
前記基板がシリコンであることを特徴とする放射線検出器。
The radiation detector according to claim 1 or 2,
The radiation detector, wherein the substrate is silicon.
放射線を電荷に直接的に変換することで前記放射線を検出する直接変換型の放射線検出器であって、
貫通孔を有した絶縁体あるいは半導体において当該貫通孔に導電体を挿入して形成された前記絶縁体あるいは前記半導体からなる基板と、
前記放射線を前記電荷に直接的に変換する直接変換層と
を備え、
前記貫通孔に挿入された前記導電体は、前記電荷を収集し、画素に対応付けられた画素電極として実装されており、
前記基板と前記直接変換層とを貼り合わせて構成することを特徴とする放射線検出器。
A direct conversion type radiation detector for detecting the radiation by directly converting the radiation into an electric charge,
A substrate made of the insulator or semiconductor formed by inserting a conductor into the through-hole in an insulator or semiconductor having a through-hole; and
A direct conversion layer that directly converts the radiation into the charge,
The conductor inserted in the through hole collects the electric charge and is mounted as a pixel electrode associated with a pixel,
A radiation detector comprising the substrate and the direct conversion layer bonded together.
請求項4に記載の放射線検出器において、
前記電荷を検出信号として読み出す読み出し回路を備え、
当該読み出し回路を前記基板の前記直接変換層側とは逆側に実装することを特徴とする放射線検出器。
The radiation detector according to claim 4.
A readout circuit for reading out the electric charge as a detection signal;
A radiation detector, wherein the readout circuit is mounted on a side opposite to the direct conversion layer side of the substrate.
請求項4または請求項5に記載の放射線検出器において、
前記基板がシリコンであることを特徴とする放射線検出器。
The radiation detector according to claim 4 or 5,
The radiation detector, wherein the substrate is silicon.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104849291A (en) * 2015-05-27 2015-08-19 丹东市阳光仪器有限公司 Multichannel transmission source conversion device of gamma ray flaw detection machine

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