JP4634209B2 - Electronic detector - Google Patents
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Description
本発明は、電子検出装置に関するものである。 The present invention relates to an electron detection device.
従来の電子検出器の一種として、例えば非特許文献1に記載されているように、光電面より放出された電子を検出するものが知られている。この電子検出器は、n型である半導体基板の一方の面に、電子の入射領域となるp型の不純物領域を形成したものであって、半導体基板とp型の不純物領域との間にはpn接合領域が形成されている。このpn接合領域は、半導体基板表面に露出しており、半導体基板表面上に形成された絶縁膜によって被覆されている。
上述の電子線検出器では、光電面より放出された電子が半導体基板表面に露出したpn接合領域に入射すると、かかる領域で結晶欠陥が発生し、その結果、暗電流が増加してしまうという問題が生じることがある。暗電流の増加は、電子検出器の特性悪化につながる。そこで、この問題を回避するために、光電面と電子検出器との間に、電子の進路を制限する遮蔽板を設ける場合がある。この場合の遮蔽板は、p型の不純物領域の上部に開口部を有しており、光電面より放出された電子がp型の不純物領域に入射するようになっている。 In the above-described electron beam detector, when electrons emitted from the photocathode are incident on a pn junction region exposed on the surface of the semiconductor substrate, crystal defects are generated in the region, resulting in an increase in dark current. May occur. An increase in dark current leads to deterioration of the characteristics of the electron detector. In order to avoid this problem, a shielding plate that restricts the path of electrons may be provided between the photocathode and the electron detector. In this case, the shielding plate has an opening above the p-type impurity region, and electrons emitted from the photocathode are incident on the p-type impurity region.
しかしながら、このような遮蔽板を設けた場合でも、上述した暗電流の増加は生じていた。 However, even when such a shielding plate is provided, the dark current increases as described above.
発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、暗電流が増加するのは以下の理由によるものではないかと考えた。すなわち、光電面から電子検出器に対して非垂直な方向に放出された電子のなかには、開口部を斜めに通過するものがある。開口部を斜めに通過した電子は、遮蔽板と電子検出器との間を進み、遮蔽板の下に位置する半導体基板表面に露出したpn接合領域に入射してしまう可能性があることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors have thought that the dark current increases due to the following reasons. That is, some of the electrons emitted from the photocathode in a direction non-perpendicular to the electron detector pass through the opening obliquely. It has been found that electrons passing obliquely through the opening travel between the shielding plate and the electron detector and may enter a pn junction region exposed on the surface of the semiconductor substrate located under the shielding plate. It was.
本発明者らはこれらの知見に基づいて更に研究を進め、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have further studied based on these findings, found that the above-described problems can be solved by the following invention, and have completed the present invention.
すなわち、本発明に係る電子検出装置は、第1導電型の半導体基板と、半導体基板の一方の面に設けられた第2導電型の不純物層とを有し、半導体基板と不純物層との間にpn接合領域が形成された電子検出器と、電子源から半導体基板の一方の面に向けて放出された電子を遮蔽する電子遮蔽部材と、を備え、電子遮蔽部材は、pn接合領域の露出面を覆うように設けられるとともに、電子を不純物層に入射させるための開口部を有し、電子検出器は、不純物層の露出面に第1の電極を有し、第1の電極は、電子遮蔽部材の開口部に挿通された導電性のワイヤを介して外部回路に接続されていることを特徴とする In other words, an electron detection device according to the present invention includes a first conductive type semiconductor substrate and a second conductive type impurity layer provided on one surface of the semiconductor substrate, and the gap between the semiconductor substrate and the impurity layer. An electron detector having a pn junction region formed thereon, and an electron shielding member that shields electrons emitted from the electron source toward one surface of the semiconductor substrate. The electron shielding member exposes the pn junction region. together provided to cover the surface, the electrons have a opening for entering the impurity layer, an electron detector having a first electrode on the exposed surface of the impurity layer, the first electrode, the electron It is connected to an external circuit through a conductive wire inserted through the opening of the shielding member
本発明に係る電子検出装置では、電子遮蔽部材は開口部を有しているので、電子源から放出された電子は開口部を通過して電子検出器に入射することとなる。これにより、例えば電子検出器側で電子を検出して種々の計測を行うことが可能となる。電子遮蔽部材がpn接合領域の露出面を覆うので、pn接合領域は電子遮蔽部材によって保護されることとなる。したがって、例えば電子源から放出された電子が開口部を斜めに通過した場合にも、この電子がpn接合領域の露出面に入射するといったことがなくなる。その結果、暗電流の増加を抑制することができる。 In the electron detector according to the present invention, since the electron shielding member has an opening, electrons emitted from the electron source pass through the opening and enter the electron detector. Thereby, for example, it becomes possible to perform various measurements by detecting electrons on the electron detector side. Since the electron shielding member covers the exposed surface of the pn junction region, the pn junction region is protected by the electron shielding member. Therefore, for example, even when electrons emitted from the electron source obliquely pass through the opening, the electrons do not enter the exposed surface of the pn junction region. As a result, an increase in dark current can be suppressed.
ところで、電子が遮蔽部材に衝突すると、制動放射によりX線が各方位に放射される。放射されたX線の一部が開口部を通過してpn接合領域の露出面に入射してしまうと、やはり暗電流が増加してしまう。本発明に係る電子検出装置では、電子遮蔽部材がpn接合領域の露出面を覆っているため、電子のみならずこのようなX線についても、pn接合領域の露出面への入射を防止する。よって、暗電流の増加を一層確実に抑制することができる。 By the way, when electrons collide with the shielding member, X-rays are radiated in each direction by bremsstrahlung. If a part of the radiated X-ray passes through the opening and enters the exposed surface of the pn junction region, the dark current also increases. In the electron detection device according to the present invention, since the electron shielding member covers the exposed surface of the pn junction region, not only electrons but also such X-rays are prevented from entering the exposed surface of the pn junction region. Therefore, an increase in dark current can be more reliably suppressed.
また、電子遮蔽部材は、電子と、電子がpn接合領域の露出面に入射するのを防ぐよう、前記第1の電極から前記導電性バンプの高さだけ離間して設けられることが好ましい。このように電子遮蔽部材をpn接合領域の露出面に近接して設ければ、電子が電子遮蔽部材と電子検出器との間に入り込むことをより確実に防げる。また、先に述べたように、X線が電子遮蔽部材と電子検出器との間に入り込むことも、より確実に防ぐことができる。 Further, the electron shielding member is preferably provided so as to be separated from the first electrode by the height of the conductive bump so as to prevent the electrons and the electrons from entering the exposed surface of the pn junction region. If the electron shielding member is provided close to the exposed surface of the pn junction region in this way, it is possible to more reliably prevent electrons from entering between the electron shielding member and the electron detector. Further, as described above, it is possible to more reliably prevent the X-ray from entering between the electron shielding member and the electron detector.
また、電子遮蔽部材は、絶縁性を有することが好ましい。このようにすれば、例えば電子検出器として、高電圧が印加されるAPD(アバランシェフォトダイオード)を用いた場合であっても、電圧印加時において電子遮蔽部材と電子検出器との間で放電が発生する可能性を抑制できる。よって、電子検出器の放電破壊を防止することができる。 Moreover, it is preferable that an electronic shielding member has insulation. In this way, even when an APD (avalanche photodiode) to which a high voltage is applied is used as an electron detector, for example, a discharge is generated between the electron shielding member and the electron detector when the voltage is applied. The possibility of occurrence can be suppressed. Therefore, discharge breakdown of the electron detector can be prevented.
また、電子検出器は、不純物層の露出面に第1の電極を有し、電子遮蔽部材は、導電性バンプを介して第1の電極と接続される電極を有することが好ましい。このように、バンプを介して不純物層の露出面と電極とを電気的に接続するので、不純物層の露出面、すなわち電子検出器の表面に電子が入射した場合に発生し得る帯電(チャージアップ)を、確実に防止することができる。特に、この電極を接地した場合には、チャージアップをより確実に回避することができる。 The electron detector preferably has a first electrode on the exposed surface of the impurity layer, and the electron shielding member preferably has an electrode connected to the first electrode through a conductive bump. In this way, the exposed surface of the impurity layer and the electrode are electrically connected via the bump, so that charging (charge-up) that can occur when electrons enter the exposed surface of the impurity layer, that is, the surface of the electron detector. ) Can be reliably prevented. In particular, when this electrode is grounded, charge-up can be avoided more reliably.
また、電子検出器は、不純物層の露出面に第1の電極を有し、第1の電極は、ワイヤを介して外部回路に接続されることが好ましい。このようにすれば、不純物層を外部回路の電位に確実に接続することができる。その結果、電子検出器の表面に電子が入射した場合に発生し得る帯電(チャージアップ)を確実に防止することができる。特に、この第1の電極を外部回路において接地した場合には、チャージアップをより確実に回避することができる。 The electron detector preferably has a first electrode on the exposed surface of the impurity layer, and the first electrode is preferably connected to an external circuit through a wire. In this way, the impurity layer can be reliably connected to the potential of the external circuit. As a result, it is possible to reliably prevent charging (charge-up) that may occur when electrons enter the surface of the electron detector. In particular, when the first electrode is grounded in an external circuit, charge-up can be avoided more reliably.
また、電子源は、入射した光を電子に変換し、該電子を電子検出器に向けて放出する光電面を更に備えることが好ましい。このようにすれば、本発明の電子検出装置を光電管として用いることができる。 The electron source preferably further includes a photocathode that converts incident light into electrons and emits the electrons toward an electron detector. In this way, the electron detection device of the present invention can be used as a phototube.
ところで、電子検出装置を光電管として用いる場合には、電子の放出を容易にさせる目的で、光電面にアルカリ金属等を蒸着させることがある。例えば、電子検出装置が光電面及び電子検出器をバルブ内に封入させたものである場合には、かかる蒸着はこのバルブ内にアルカリ金属を導入することにより行われる。蒸着を行う際に、光電面だけでなく、電子検出器のpn接合領域の露出面付近に設けられた電極にもアルカリ金属が付着すると、暗電流が増加してしまうことがある。本発明に係る電子検出装置では、電子検出器のpn接合領域の露出面は電子遮蔽部材により覆われているため、当該露出面付近に設けられた電極にアルカリ金属が付着する可能性を抑制できる。よって、暗電流を増加させることなく、電子の放出が容易な光電面を得ることができる。 By the way, when an electron detector is used as a phototube, an alkali metal or the like may be deposited on the photocathode for the purpose of facilitating electron emission. For example, in the case where the electron detection device has a photocathode and an electron detector enclosed in a bulb, such vapor deposition is performed by introducing an alkali metal into the bulb. When vapor deposition is performed, if an alkali metal adheres not only to the photocathode but also to an electrode provided near the exposed surface of the pn junction region of the electron detector, dark current may increase. In the electron detection device according to the present invention, since the exposed surface of the pn junction region of the electron detector is covered with the electron shielding member, the possibility that alkali metal adheres to the electrode provided in the vicinity of the exposed surface can be suppressed. . Therefore, a photocathode that can easily emit electrons can be obtained without increasing the dark current.
本発明によれば、暗電流の増加を抑制することが可能な電子検出装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electronic detection apparatus which can suppress the increase in dark current can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
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は、本発明に係る電子検出装置の第1実施形態を示す構成図である。電子検出装置1は光電管である。電子検出装置1は筒状のバルブ12を有しており、このバルブ12の一端側の開口部は、光電面板(電子源)10により封止されている。光電面板10のバルブ12側表面には、光の入射に応じて電子(光電子)を放出する光電面11が設けられている。一方、バルブ12の他端側の開口部は、ステム14により封止されている。ステム14は複数の貫通孔16を有しており、各貫通孔16内にはリードピン18,18aがガラス等の部材20により固定されている。
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These are the block diagrams which show 1st Embodiment of the electron detection apparatus which concerns on this invention. The electron detection device 1 is a phototube. The electron detection device 1 has a
バルブ12内の中間部には、第1グリッド22及び第2グリッド24と、電子遮蔽部材60と、電子検出器40とが設けられている。第1グリッド22及び第2グリッド24は、光電面11から放出された電子を絞り込む役目を有している。
A
第2グリッド24とステム14との間には、電子検出器40及び電子遮蔽部材60が設けられている。図2は、電子検出器40及び電子遮蔽部材60の上面図である。図3は、図2に示す電子検出器40及び電子遮蔽部材60のI−I線に沿った断面図である。図4は、電子検出器40及び電子遮蔽部材60の側面図である。図1〜4に示されるように、電子遮蔽部材60は電子検出器40の上面に配置されている。
An
電子検出器40は電子増倍型の半導体電子センサであって、電子の入射に応じて信号を出力するものである。より具体的には、電子検出器40は、APD(アバランシェ・フォトダイオード)と同等の構造を有している。図3に示されるように、電子検出器40は、n型(第1導電型)のSi基板41の一方の面上に、Si基板41と比べて低濃度のn型半導体層であるn−層42、及びp型(第2導電型)の不純物層であるp−層43を順次形成し、積層させたものである。p−層43の周縁には、n−層42と比べて高濃度であるn+層44が、拡散によって形成されている。このようなn+層44及びn−層42とp−層43との間には、pn接合領域51が形成されることとなる。
The
p−層43上には、p−層43と比べて高濃度であるp+層45が拡散によって部分的に形成されている。このp+層45の露出面が、電子検出器40における電子入射面となる。n+層44上及びp+層45上には、SiO2膜46が形成されている。SiO2膜46には開口部(コンタクトホール)50が形成されており、この開口部50からはp+層45が露出している。SiO2膜46の上には、入射面電極(第1の電極)47がアルミ蒸着により形成されている。入射面電極47は、上述の開口部50を充填するように設けられている。これにより、入射面電極47は開口部50を通してp+層45の露出面と接することとなる。
On the p − layer 43, a p + layer 45 having a higher concentration than the p − layer 43 is partially formed by diffusion. The exposed surface of the p + layer 45 becomes an electron incident surface in the
入射面電極47上には、パッシベーション酸化膜48が形成されている。パッシベーション酸化膜48には開口部52が形成されており、この開口部52から入射面電極47が露出している。また、パッシベーション酸化膜48の一部を覆うようにパッシベーション窒化膜49が形成されている。
A
図1〜4に示されるように、このような電子検出器40の上面は、電子遮蔽部材60で覆われている。電子遮蔽部材60は、第1グリッド22及び第2グリッド24を通過した電子の進路を制限するものである。電子遮蔽部材60は、例えばセラミック等の絶縁材料からなる板であって、電子を遮蔽するのに十分な厚さ(例えば約300μm)を有している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the upper surface of the
図2に示されるように、電子遮蔽部材60には開口部62が形成されている。開口部62の縁は、図3に示されるように、p+層45の外縁45aよりも十分内側に位置している。これにより、開口部62からp+層45の表面の一部が露出することとなる。開口部62とその周囲には導電部(電極)64が設けられており、この導電部64は、開口部62とその周囲を導電性メッキで被覆することにより形成される。図4に示されるように、導電部64は、外部回路に接続されたリードピン18aと、ワイヤ66を介して接続されている。
As shown in FIG. 2, an
導電部64の下面には、導電性のバンプ68が設けられている。バンプ68は、電子検出器40の入射面電極47と接しているため、外部回路に接続された導電部64と電子検出器40とは電気的に接続されることとなる。よって、電子の入射により電子検出器40で発生し得るチャージアップを防止することができる。また、バンプ68の高さHは30μm程度であるため、電子遮蔽部材60は電子検出器40に極めて近接して配置されることとなる。
上述の電子検出装置1の動作について、図1を参照しつつ説明する。 The operation of the above-described electron detection device 1 will be described with reference to FIG.
電子検出装置1の電子検出器40に対して、逆バイアス電圧をリードピン18を介して印加する。なお、図示していないが、逆バイアス電圧は電子検出器40のSi基板41側からリードピン18を介して印加される。印加する逆バイアス電圧は、例えば3〜400Vである。一方、光電面板10に対しては光を照射する。光電面板10の光電面11は、光の照射を受けてバルブ12内に電子を放出する。放出された電子は、第1グリッド22及び第2グリッド24を通過し、更に電子遮蔽部材60の開口部62を通過して、図3に示す電子検出器40のp+層45の表面に衝突する。電子が衝突すると、電子検出器40中には、衝突により電子が失ったエネルギ3.6eV当たりにつき1対の電子及び正孔が生成される。生成された電子・正孔対は、逆バイアス電圧が印加された電子検出器40内でドリフトし、n−層42とp−層43との間にあるpn接合領域51において、先に述べた逆バイアス電圧に応じたアバランシェ増倍率でアバランシェ増倍される。
A reverse bias voltage is applied to the
ここで、例えば、10keVのエネルギを有する電子がp+層45に衝突し、全てのエネルギを放出した場合には、電子検出器40中で約2800個の電子正孔対が生成される。このとき、アバランシェ増倍率が50倍であるならば、この電子検出器40で約105倍のゲインが得られることとなる。
Here, for example, when an electron having an energy of 10 keV collides with the p + layer 45 and releases all the energy, about 2800 electron-hole pairs are generated in the
一方、図5に示されるように、光電面11から放出された電子の中には、本来の軌道R1(すなわち電子遮蔽部材60の開口部62を通過して電子検出器40のp+層45に向かう軌道)から外れ、電子検出器40のpn接合領域51の露出面に向かって進むものが生じることがある。このような電子P1は、電子遮蔽部材60の、n+層44とp−層43との間にあるpn接合領域51を覆っている部分に衝突する。電子遮蔽部材60は絶縁板であり、かつ十分な厚さを有するため、電子P1は電子遮蔽部材60を貫通することはできず、その進路を遮られることとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, some of the electrons emitted from the
また、本来の軌道R1から外れた電子の中には、電子遮蔽部材60の開口部62に斜め方向から入射するものが生じることもある。このような電子P2は、電子検出器40の上面と電子遮蔽部材60の下面との間に入り込む可能性がある。しかしながら、電子遮蔽部材60が十分な厚さを有している上に電子検出器40の上面と電子遮蔽部材60の下面との間の距離は約30μmと極めて狭いため、電子P2は電子遮蔽部材60の上面、あるいは導電部64が形成された内壁に衝突することとなり、その進行を阻まれる。
In addition, some electrons that deviate from the original trajectory R1 may be incident on the
また、電子P2は、電子遮蔽部材60の内壁と衝突する際に、X線を放射する。かかるX線のうち、電子検出器40のpn接合領域51の方向に放射されたX線70は、電子検出器40の上面と電子遮蔽部材60の下面との間に進入することが考えられるが、十分な厚さを有している上に電子遮蔽部材60に極めて近接配置された電子遮蔽部材60によって、やはりその進行を阻まれることとなる。
Further, when the electrons P2 collide with the inner wall of the
以上のように、本実施形態においては、電子遮蔽部材60が開口部62を有しており、かかる開口部62は電子検出器40のp+層45上に位置している。したがって、光電面板10の光電面11から放出された電子を、p+層45に入射させることができる。また、電子遮蔽部材60は、電子検出器40に極めて近接して配置されるとともに、電子検出器40のn+層44とp−層43との間のpn接合領域51の上面を覆っている。つまり、pn接合領域51の上面、すなわちpn接合領域の露出面を電子遮蔽部材60が保護することとなるので、pn接合領域51の露出面への電子及びX線の入射を防止することができる。その結果、暗電流の増加を抑制することができる。
As described above, in this embodiment, the
なお、図1に示すような電子検出装置では、光電面11にアルカリ金属等を蒸着させることがある。光電面11にアルカリ金属を蒸着させると、仕事関数が低下するため、電子の放出が容易となる。アルカリ金属の蒸着は、バルブ12内にアルカリ金属を導入することにより行われる。従来の電子検出装置では、バルブ中にアルカリ金属を導入すると、光電面だけでなく、電子検出器のpn接合領域の上面に設けられた電極にもアルカリ金属が付着する可能性があり、この場合には暗電流が増加してしまうことがあった。このような暗電流の増加を抑制するには、バルブ内に導入するアルカリ金属の量を制限しなければならず、その結果、最適な感度を有する光電面を得ることが困難となっていた。本実施形態の電子検出装置1では、電子遮蔽部材60を電子検出器40に極めて近接して配置しているため、バルブ12内にアルカリ金属を導入した際でも、pn接合領域51の上面に設けられた電極へのアルカリ金属の付着を防止することができる。よって、暗電流を抑制するためにアルカリ金属の量を制限する必要がなくなるので、最適な感度を有する光電面11を得ることが可能となる。
In the electron detection device as shown in FIG. 1, alkali metal or the like may be deposited on the
次に、本発明に係る電子検出装置の第2実施形態について説明する。図6は、本発明に係る電子検出装置の第2実施形態における、電子検出器及び電子遮蔽部材の側面図である。図7は、第2実施形態における電子検出器及び電子遮蔽部材の拡大断面図である。先の実施形態における電子検出装置では、電子検出器40は導電性のバンプと接していたのに対して、電子検出装置100では、電子検出器40は導電性のワイヤ108と接している。
Next, a second embodiment of the electron detection device according to the present invention will be described. FIG. 6 is a side view of the electron detector and the electron shielding member in the second embodiment of the electron detector according to the present invention. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the electron detector and the electron shielding member in the second embodiment. In the electron detection device in the previous embodiment, the
図6,7に示されるように、電子検出装置100の電子遮蔽部材102は、電子検出器40のパッシベーション窒化膜49に非導電性の樹脂104を介して接着固定されている。また、電子遮蔽部材102の開口部106は、先に述べた実施形態の電子遮蔽部材60における開口部62と比べて、径が大きくなっている。より具体的には、開口部106の径は、電子検出器40の入射面電極47が露出する程度の大きさとなっている。ただし、本実施形態においても、開口部106は、p+層45の外縁45aよりも十分内側に位置している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図7に示されるように、電子検出器40の入射面電極47は、開口部106に挿通された導電性のワイヤ108の一端と接続されている。かかるワイヤ108の他端は、図6に示されるように、接地電位に固定されたリードピン18aに接続されている。入射面電極47にワイヤ108を直接つなげることで、入射面電極47を確実に外部回路の電位に接続することができる。その結果、電子の入射により発生する電子検出器40表面のチャージアップを確実に防止することができる。また、電子検出装置100をこのような構成とすることで、先の実施形態で用いた導電部を電子遮蔽部材に備える必要がなくなり、また、バンプも不要となる。
As shown in FIG. 7, the
次に、本発明に係る電子検出装置の第3実施形態について説明する。図8は、本発明に係る電子検出装置の第3実施形態における、電子検出器及びパッケージの上面図である。図9は、第3実施形態における電子検出器及びパッケージのII−II線に沿った断面図である。先の実施形態における電子検出装置1では、電子検出器40はその上面が電子遮蔽部材により覆われていたのに対して、電子検出装置200では、電子検出器40は電子遮蔽部材であるパッケージ202に入れられる構成となっている。
Next, a third embodiment of the electron detection device according to the present invention will be described. FIG. 8 is a top view of the electron detector and the package in the third embodiment of the electron detector according to the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the electron detector and the package according to the third embodiment. In the electron detection device 1 in the previous embodiment, the upper surface of the
パッケージ202は、実装用基板206に固定されており、セラミック等の絶縁材料からなっている。パッケージ202の表面全体のうち、後述する金属配線214,220の付設箇所と付設箇所の周辺とを除く部分は、導電性のメッキ203で覆われている。かかるメッキ203は、金属配線(図示せず)を介して、外部回路により設定される電位に接続されている。パッケージ202の上面には、開口部204が形成されている。この開口部204は、上述した電子遮蔽部材60の開口部62と同様に、電子検出器40のp+層45の外縁よりも十分内側に位置するように形成されている。また、パッケージ202は、電子検出器40の上面と極めて近接して配置されている。
The
パッケージ202と電子検出器40との間には、金属製のバンプ208,212が設けられている。バンプ208は、p+層45と金属配線214とを電気的に接続している。金属配線214は、パッケージ202内に設けられた孔に挿通され、かつ、実装用基板206上に形成された導電パタ−ン216とソルダ218を介して接続されている。バンプ212は、n+層44と金属配線220とを電気的に接続している。金属配線220は、パッケージ202内に設けられた孔に挿通され、かつ、実装用基板206上に形成された導電パターン222とソルダ224を介して接続されている。
Metal bumps 208 and 212 are provided between the
このように、電子検出装置200では、パッケージ202によって電子検出器40のpn接合領域51の上面、すなわちpn接合領域の露出面を保護している。したがって、pn接合領域51の露出面への電子及びX線の入射を防止することができる。その結果、暗電流の増加を抑制することができる。また、電子検出器40をパッケージ202に入れられる構成としたことにより、電子検出装置200を実装用基板206に実装することが可能となる。
As described above, in the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
例えば、上記実施形態において、電子検出装置は光電管であるとしたが、電子検出装置はSEM(走査型電子顕微鏡)にも適用可能である。その場合には、電子検出器をSEM用検出器として用いることができる。 For example, in the above embodiment, the electron detection device is a phototube, but the electron detection device can also be applied to an SEM (scanning electron microscope). In that case, the electron detector can be used as a detector for SEM.
また、電子検出器はAPDであるとしたが、電子検出器はAPDと比べて低い電圧が印加されるPDであるとしてもよい。この場合には、電子遮蔽部材は絶縁材料ではなく、金属材料からなっていてもよい。 Although the electron detector is an APD, the electron detector may be a PD to which a voltage lower than that of the APD is applied. In this case, the electron shielding member may be made of a metal material instead of an insulating material.
1,100,200…電子検出装置、10…光電面板、11…光電面、40…電子検出器、41…半導体基板、42…n−層、43…p−層、44…n+層、45…p+層、51…pn接合領域、60,102…電子遮蔽部材、62,106,204…開口部、64…導電部、68,208,212…バンプ、108…ワイヤ、202…パッケージ、206…実装用基板。 1, 100, 200 ... electronic detection device, 10 ... photocathode plate, 11 ... photocathode, 40 ... electron detector, 41 ... semiconductor substrate, 42 ... n - layer 43 ... p - layer, 44 ... n + layer, 45 ... p + layer, 51 ... pn junction region, 60,102 ... electron shielding member, 62,106,204 ... opening, 64 ... conductive portion, 68,208,212 ... bump, 108 ... wire, 202 ... package, 206 ... Mounting board.
Claims (5)
電子源から前記半導体基板の一方の面に向けて放出された電子を遮蔽する電子遮蔽部材と、を備え、
前記電子遮蔽部材は、前記pn接合領域の露出面を覆うように設けられるとともに、前記電子を前記不純物層に入射させるための開口部を有し、
前記電子検出器は、前記不純物層の露出面に第1の電極を有し、前記第1の電極は、前記電子遮蔽部材の前記開口部に挿通された導電性のワイヤを介して外部回路に接続されていることを特徴とする電子検出装置。 A first conductivity type semiconductor substrate; and a second conductivity type impurity layer provided on one surface of the semiconductor substrate, wherein a pn junction region is formed between the semiconductor substrate and the impurity layer. An electron detector;
An electron shielding member that shields electrons emitted from an electron source toward one surface of the semiconductor substrate;
The electron shield member, as well is provided so as to cover the exposed surface of the pn junction region, have a opening for incident the electrons to the impurity layer,
The electron detector has a first electrode on an exposed surface of the impurity layer, and the first electrode is connected to an external circuit through a conductive wire inserted through the opening of the electron shielding member. An electronic detection device characterized by being connected .
電子源から前記半導体基板の一方の面に向けて放出された電子を遮蔽する電子遮蔽部材と、を備え、
前記電子遮蔽部材は、前記pn接合領域の露出面を覆うように設けられるとともに、前記電子を前記不純物層に入射させるための開口部を有し、
前記電子検出器は、前記不純物層の露出面に第1の電極を有し、前記電子遮蔽部材は、導電性バンプを介して前記第1の電極と接続される電極を有することを特徴とする電子検出装置。 A first conductivity type semiconductor substrate; and a second conductivity type impurity layer provided on one surface of the semiconductor substrate, wherein a pn junction region is formed between the semiconductor substrate and the impurity layer. An electron detector;
An electron shielding member that shields electrons emitted from an electron source toward one surface of the semiconductor substrate;
The electron shield member, as well is provided so as to cover the exposed surface of the pn junction region, it has a openings for incident the electrons to the impurity layer,
The electron detector has a first electrode on an exposed surface of the impurity layer, and the electron shielding member has an electrode connected to the first electrode through a conductive bump. Electronic detection device.
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