JP6120041B2 - Radiation detection element and radiation detector - Google Patents

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本発明は、化合物半導体で形成された基板と基板の表面に形成された金属電極とを備える放射線検出素子、この放射線検出素子を備える放射線検出器、およびこの放射線検出素子を製造する方法に関する。   The present invention relates to a radiation detection element including a substrate formed of a compound semiconductor and a metal electrode formed on the surface of the substrate, a radiation detector including the radiation detection element, and a method of manufacturing the radiation detection element.

テルル化カドミウム(CdTe)やテルル化亜鉛カドミウム(CdZnTe)などを含む化合物半導体の用途の1つに放射線検出器がある。放射線検出器は、化合物半導体結晶で形成された板状の基板の両面に金属電極を形成した放射線検出素子に回路を接続することで構成され、放射線検出素子が放射線を受けた際に放出する電子量を回路で電流に変換して増幅することにより、放射線を検出することができるようになっている。
CdTeやCdZnTeはSiやGeに比べてバンドギャップエネルギーが大きいため、常温で使用でき、かつ高い精度で放射線を検出することができる。また、CdTeやCdZnTeは光電子増倍管を用いるシンチレータと異なり、放射線を直接電流に変換するので、放射線検出器を小型化することができる。
One application of compound semiconductors that include cadmium telluride (CdTe), zinc cadmium telluride (CdZnTe), and the like is a radiation detector. A radiation detector is configured by connecting a circuit to a radiation detection element in which metal electrodes are formed on both sides of a plate-like substrate made of a compound semiconductor crystal, and emits electrons when the radiation detection element receives radiation. Radiation can be detected by converting the amount into current by a circuit and amplifying it.
Since CdTe and CdZnTe have a larger band gap energy than Si and Ge, they can be used at room temperature and can detect radiation with high accuracy. Further, unlike a scintillator using a photomultiplier tube, CdTe or CdZnTe converts radiation directly into a current, so that the radiation detector can be miniaturized.

基板の表面に回路と接続するための金属電極を形成する方法としては、従来、真空蒸着やめっき等が知られているが、最近では、塩化金酸や塩化白金酸を含むめっき液に基板を浸漬し、基板表面の所定箇所に金あるいは白金を析出させることにより金電極または白金電極を形成する無電解めっきがよく用いられている(特許文献1〜7参照)。   As a method for forming a metal electrode for connecting to a circuit on the surface of a substrate, vacuum deposition or plating has been conventionally known. Recently, a substrate is applied to a plating solution containing chloroauric acid or chloroplatinic acid. Electroless plating that forms a gold electrode or a platinum electrode by immersing and depositing gold or platinum at a predetermined location on the substrate surface is often used (see Patent Documents 1 to 7).

特開平2003−142673号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-142673 特開平2001−177141号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-177141 特開平08−125203号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-125203 特開平07−038132号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-038132 特開平07−034480号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-034480 特開平03−248578号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-248578 特開平03−201487号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-2014487

しかしながら、従来の無電解めっきにより形成された金電極あるいは白金電極は、基板との密着性が充分ではないことが多く、基板から剥がれ易くなっていた。このため、製造時の歩留まりが低下してしまうという問題や、放射線検出器としての寿命が短くなってしまうという問題を招いていた。   However, gold electrodes or platinum electrodes formed by conventional electroless plating often have insufficient adhesion to the substrate, and have been easily peeled off from the substrate. For this reason, the problem that the yield at the time of manufacture falls and the problem that the lifetime as a radiation detector becomes short were invited.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、化合物半導体で形成された基板と、基板表面に形成された金属電極と、を備えた放射線検出素子において、製造時の歩留まりを高めるとともに、その寿命を長くすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and in a radiation detection element including a substrate formed of a compound semiconductor and a metal electrode formed on the surface of the substrate, the manufacturing yield is improved. The purpose is to extend its life.

請求項1に記載の発明は、
テルル化カドミウムまたはテルル化亜鉛カドミウムを含む化合物半導体結晶で形成された基板と、前記基板の表面に白金または金の単体、もしくは白金または金を含む合金で形成された金属電極と、を備えた放射線検出素子において、
前記基板の表層であってその表面に前記金属電極が形成される部位には、テルルの酸化物を含む中間層が形成されており、
前記中間層には、
テルルおよび酸素が、それぞれ前記基板の深さ方向に向かうに従って増加した後に減少するよう分布するとともに、
カドミウムが、テルルおよび酸素が最も多くなる深さ近傍から、前記基板の深さ方向に向かうに従って増加し始めるよう分布していることを特徴としている。
The invention described in claim 1
Radiation comprising: a substrate formed of a compound semiconductor crystal containing cadmium telluride or zinc cadmium telluride; and a metal electrode formed of platinum or gold alone or an alloy containing platinum or gold on the surface of the substrate. In the detection element,
An intermediate layer containing tellurium oxide is formed on the surface of the substrate where the metal electrode is formed on the surface.
In the intermediate layer,
Tellurium and oxygen are distributed so as to decrease after increasing toward the depth of the substrate, respectively,
Cadmium is distributed so as to start increasing in the depth direction of the substrate from the vicinity of the depth where tellurium and oxygen are the largest.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の放射線検出素子において、前記中間層の平均膜厚は、0.1μm以上0.7μm以下であることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the radiation detection element according to the first aspect, an average film thickness of the intermediate layer is not less than 0.1 μm and not more than 0.7 μm.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の放射線検出素子において、前記基板がテルル化亜鉛カドミウムを含む化合物半導体である場合の前記基板の亜鉛の含有量は、2原子%以上9原子%以下であることを特徴としている。   The invention according to claim 3 is the radiation detection element according to claim 1 or 2, wherein the zinc content of the substrate when the substrate is a compound semiconductor containing zinc cadmium telluride is 2 atomic% or more. It is characterized by 9 atomic% or less.

請求項4に記載の発明は、請求項1から3の何れか一項に記載の放射線検出素子において、前記基板の前記金属電極が形成される主面は、結晶面(111)、(110)または(100)であることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the radiation detecting element according to any one of the first to third aspects, the main surface of the substrate on which the metal electrode is formed is a crystal plane (111), (110) Or (100).

請求項5に記載の発明は、請求項1から4の何れか一項に記載の放射線検出素子において、前記基板を構成する化合物半導体には、不純物として塩素またはインジウムが添加されていることを特徴としている。   The invention according to claim 5 is the radiation detection element according to any one of claims 1 to 4, wherein chlorine or indium is added as an impurity to the compound semiconductor constituting the substrate. It is said.

請求項6に記載の発明は、請求項1から5の何れか一項に記載の放射線検出素子において、前記中間層は、全体に亘ってテルルに対する酸素の原子数比(O/Te)が0.6超になっていることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the radiation detection element according to any one of the first to fifth aspects, the intermediate layer has an oxygen atomic ratio (O / Te) to tellurium of 0 throughout. It has become .6 than is characterized in Rukoto.

請求項7に記載の発明は、請求項1から6の何れか一項に記載の放射線検出素子において、前記金属電極は、白金単体で形成された第1層と、白金とは異なる金属で形成されるとともに前記第1層に積層された第2層と、からなることを特徴としている。   The invention according to claim 7 is the radiation detection element according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal electrode is formed of a first layer formed of platinum alone and a metal different from platinum. And a second layer laminated on the first layer.

請求項8に記載の発明は、請求項1から6の何れか一項に記載の放射線検出素子において、前記金属電極は、白金を含む合金で形成されていることを特徴としている。   According to an eighth aspect of the present invention, in the radiation detecting element according to any one of the first to sixth aspects, the metal electrode is formed of an alloy containing platinum.

請求項9に記載の発明は、請求項1から8の何れか一項に記載の放射線検出素子において、前記基板の表裏両主面に、白金単体または白金を含む合金で前記金属電極が形成されていることを特徴としている。   According to a ninth aspect of the present invention, in the radiation detection element according to any one of the first to eighth aspects, the metal electrode is formed of platinum alone or an alloy containing platinum on both front and back main surfaces of the substrate. It is characterized by having.

請求項10に記載の発明は、請求項1から8の何れか一項に記載の放射線検出素子において、前記基板の一方の主面には、白金単体または白金を含む合金で前記金属電極が形成され、他方の主面には、アルミニウム、ガリウムまたはインジウムで前記金属電極が形成されていることを特徴としている。   A tenth aspect of the present invention is the radiation detection element according to any one of the first to eighth aspects, wherein the metal electrode is formed of platinum alone or an alloy containing platinum on one main surface of the substrate. The metal electrode is formed of aluminum, gallium or indium on the other main surface.

請求項11に記載の発明は、請求項1から10の何れか一項に記載の放射線検出素子において、前記金属電極の平均膜厚は、10nm以上100nm以下であることを特徴としている。   The invention according to claim 11 is the radiation detection element according to any one of claims 1 to 10, wherein an average film thickness of the metal electrode is 10 nm or more and 100 nm or less.

請求項12に記載の発明は、放射線検出器において、請求項1から11の何れか一項に記載の放射線検出素子を備えることを特徴としている。 The invention according to claim 12, in the radiation detector, and further comprising a radiation detection element according to any one of claims 1 to 11.

本発明によれば、化合物半導体で形成された基板と、基板表面に形成された金属電極と、を備えた放射線検出素子において、製造時の歩留まりを向上させることができるとともに、その寿命を長くすることができる According to the onset bright, in the radiation detecting element comprising: a substrate formed of a reduction compound semiconductor, and a metal electrode formed on the substrate surface, and it is possible to improve the yield in manufacturing, its lifetime Can be lengthened .

本発明の実施形態に係る放射線検出器の構成図である。It is a block diagram of the radiation detector which concerns on embodiment of this invention. 図1の放射線検出器に備えられる放射線検出素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the radiation detection element with which the radiation detector of FIG. 1 is equipped. 図2のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 同実施形態の放射線検出素子のA面側表層断面図であり、(a)は研磨工程を3回経てから製造したもの、(b)は研磨工程を1回経てから製造したものである。It is A surface side sectional drawing of the radiation detection element of the embodiment, (a) is manufactured after passing through the polishing process three times, (b) is manufactured after passing through the polishing process once. 同実施形態の放射線検出素子のB面側表層断面図であり、(a)は研磨工程を3回経てから製造したもの、(b)は研磨工程を1回経てから製造したものである。It is B surface side surface layer sectional drawing of the radiation detection element of the embodiment, (a) is manufactured after passing through the polishing process three times, (b) is manufactured after passing through the polishing process once. (a)は比較例の放射線検出素子のA面側における深さ方向の組成を示す図であり、(b)は同実施形態の放射線検出素子のA面側における深さ方向の組成を示す図である。(A) is a figure which shows the composition of the depth direction in the A surface side of the radiation detection element of a comparative example, (b) is a figure which shows the composition of the depth direction in the A surface side of the radiation detection element of the embodiment. It is. (a)は比較例の放射線検出素子のB面側における深さ方向の組成を示す図であり、(b)は同実施形態の放射線検出素子のB面側における深さ方向の組成を示す図である。(A) is a figure which shows the composition of the depth direction in the B surface side of the radiation detection element of a comparative example, (b) is a figure which shows the composition of the depth direction in the B surface side of the radiation detection element of the embodiment. It is. (a)は同実施形態の放射線検出素子を用いた放射線検出器により得られる放射線スペクトルであり、(b)はこの放射線検出素子の深さ方向の組成を示す図である。(A) is a radiation spectrum obtained by the radiation detector using the radiation detection element of the embodiment, and (b) is a diagram showing the composition in the depth direction of the radiation detection element. (a)は従来の放射線検出素子を用いた放射線検出器により得られる放射線スペクトルであり、(b)はこの放射線検出素子の深さ方向の組成を示す図である。(A) is a radiation spectrum obtained by the radiation detector using the conventional radiation detection element, (b) is a figure which shows the composition of the depth direction of this radiation detection element. 中間層におけるOとTeの比(O/Te)と、放射線検出素子のエネルギー分解能と、の相関について説明する図である。It is a figure explaining the correlation with ratio (O / Te) of O and Te in an intermediate | middle layer, and the energy resolution of a radiation detection element.

<実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
<Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔放射線検出器の構成〕
まず、本実施形態の放射線検出器の概略構成について説明する。
図1に示すように、本実施形態の放射線検出器1は、放射線検出素子2、コンデンサ3、増幅器4、マルチチャンネルアナライザ(MCA)5等で構成されている。放射線検出素子2は、その一方の電極(共通電極7)がグランドに接続(接地)され、他方の電極(ピクセル電極8)が負電位に接続されることにより所定のバイアス電圧が印加されている。また、他方の電極は、コンデンサ3、増幅器4を介してMCA5に接続されている。
[Configuration of radiation detector]
First, a schematic configuration of the radiation detector of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the radiation detector 1 of this embodiment includes a radiation detection element 2, a capacitor 3, an amplifier 4, a multichannel analyzer (MCA) 5, and the like. The radiation detection element 2 has one electrode (common electrode 7) connected to the ground (grounded) and the other electrode (pixel electrode 8) connected to a negative potential so that a predetermined bias voltage is applied. . The other electrode is connected to the MCA 5 via the capacitor 3 and the amplifier 4.

放射線検出素子2の基板6は、II−VI族化合物半導体であるテルル化亜鉛カドミウム(CdZnTe(CdTe中のCdを例えば2〜9原子%程度Znで置き換えたもの))の結晶で形成されている。このCdZnTeが放射線(硬X線やγ線)を受けると電子を放出し、この電子がバイアス電圧により電離電流となり、コンデンサ3、増幅器4を経てパルス信号に変換される。そして、パルス信号がMCA5で解析され、放射線のスペクトルが得られる。
このようにして、本実施形態に係る放射線検出器1が構成されている。
The substrate 6 of the radiation detection element 2 is formed of a crystal of zinc cadmium telluride (CdZnTe (in which Cd in CdTe is replaced with, for example, about 2 to 9 atomic% Zn)), which is a II-VI group compound semiconductor. . When this CdZnTe receives radiation (hard X-rays or γ-rays), it emits electrons, and this electron becomes an ionization current by a bias voltage and is converted into a pulse signal through the capacitor 3 and the amplifier 4. Then, the pulse signal is analyzed by the MCA 5 to obtain a radiation spectrum.
Thus, the radiation detector 1 which concerns on this embodiment is comprised.

〔放射線検出素子の構成〕
次に、上記放射線検出素子の具体的構成について説明する。
図2に示すように、本実施形態の放射線検出素子2は、基板6、共通電極7、ピクセル電極8等で構成されている。
基板6は、薄い板状に形成されており、共通電極7およびピクセル電極8が形成される主面は、(111)面となっている。結晶方位[111]は、CdZnTeにおける極性軸であるため、基板6の表面のうち一方の主面(以下A面)6a側の表面組成はCdの割合が高く、他方の主面(以下B面)6b側の表面組成はTeの割合が高くなっている。
[Configuration of radiation detection element]
Next, a specific configuration of the radiation detection element will be described.
As shown in FIG. 2, the radiation detection element 2 of the present embodiment includes a substrate 6, a common electrode 7, a pixel electrode 8, and the like.
The substrate 6 is formed in a thin plate shape, and the main surface on which the common electrode 7 and the pixel electrode 8 are formed is a (111) plane. Since the crystal orientation [111] is a polar axis in CdZnTe, the surface composition on the one main surface (hereinafter referred to as A surface) 6a side of the surface of the substrate 6 has a high Cd ratio, and the other main surface (hereinafter referred to as B surface). ) The surface composition on the 6b side has a high Te ratio.

共通電極(金属電極)7は、基板6のB面6b全体を覆うように形成されている。ピクセル電極8(金属電極)は、基板6のA面6aに複数設けられるとともに、マトリクス状(図では縦横4列)に配列されている。共通電極7およびピクセル電極8は共に白金(Pt)で薄膜状に形成されている。すなわち、基板6と共通電極1、基板6とピクセル電極8は共にオーミック接触している。以下、共通電極7とピクセル電極8を区別しない場合は、両電極を合わせてPt電極7,8と称する。
また、図3に示すように、基板6の表層(ここではA面6a側)であって、その表面にPt電極7,8(ここではピクセル電極8)の形成された部位、すなわち、基板のバルク結晶61とPt電極7,8との間には、主にTeの酸化物とPtからなる中間層62が形成されている。
本実施形態の放射線検出素子2はこのようにして構成されている。
The common electrode (metal electrode) 7 is formed so as to cover the entire B surface 6 b of the substrate 6. A plurality of pixel electrodes 8 (metal electrodes) are provided on the A surface 6a of the substrate 6 and arranged in a matrix (4 rows in the figure). Both the common electrode 7 and the pixel electrode 8 are made of platinum (Pt) in a thin film shape. That is, both the substrate 6 and the common electrode 1 and the substrate 6 and the pixel electrode 8 are in ohmic contact. Hereinafter, when the common electrode 7 and the pixel electrode 8 are not distinguished from each other, the electrodes are collectively referred to as Pt electrodes 7 and 8.
Further, as shown in FIG. 3, the surface layer of the substrate 6 (here, the A surface 6a side) where the Pt electrodes 7 and 8 (here, the pixel electrode 8) are formed, that is, the substrate surface. Between the bulk crystal 61 and the Pt electrodes 7 and 8, an intermediate layer 62 mainly composed of an oxide of Te and Pt is formed.
The radiation detection element 2 of the present embodiment is configured in this way.

〔放射線検出素子の製造方法〕
次に、上記放射線検出素子の製造方法について説明する。
本実施形態の放射線検出素子2は、基板製造工程、電極形成工程、ダイシング工程を経て製造される。
はじめに行われる基板製造工程は、切断工程、研磨工程からなる。
切断工程では、CdZnTeの単結晶インゴットを結晶面(111)に沿って切断することにより薄い円盤状のウエハー(基板6)を切り出す。
切断工程の後は、研磨工程に移る。研磨工程では、切り出したウエハーの切断面をアルミナ粉末等の研磨剤を用いて物理的に鏡面研磨する。この研磨工程は、ウエハー毎に複数回繰り返してもよい。
[Method of manufacturing radiation detection element]
Next, the manufacturing method of the said radiation detection element is demonstrated.
The radiation detection element 2 of this embodiment is manufactured through a substrate manufacturing process, an electrode forming process, and a dicing process.
The substrate manufacturing process performed first includes a cutting process and a polishing process.
In the cutting step, a CdZnTe single crystal ingot is cut along the crystal plane (111) to cut out a thin disk-shaped wafer (substrate 6).
After the cutting process, the process proceeds to the polishing process. In the polishing step, the cut surface of the cut wafer is physically mirror-polished using an abrasive such as alumina powder. This polishing process may be repeated multiple times for each wafer.

基板製造工程の後は電極形成工程に移る。電極形成工程は、電極パターン形成工程、めっき工程からなる。
電極パターン形成工程では、まず、基板製造工程で製造されたウエハーをメタノールに浸漬し、室温で30秒間超音波洗浄することにより、ウエハーに付着した異物を除去する。そして、ウエハーの表面にフォトレジストを塗布し、ピクセル電極パターンが描かれたフォトマスクを用いてフォトレジストを露光する。そして、現像することにより感光したフォトレジストを除去する。そして、ウエハーを1容量%の臭素を混合したメタノール(ブロメタ液)に浸漬し、室温で3分間ウエハーの研磨面をエッチングして基板6の表面から加工変質層を除去する。そして、メタノールを用いてウエハーからブロメタ液を除去し、純水を用いてウエハーからメタノールを除去して電極パターン形成工程を終了する。
After the substrate manufacturing process, the process proceeds to an electrode forming process. An electrode formation process consists of an electrode pattern formation process and a plating process.
In the electrode pattern forming process, first, the wafer manufactured in the substrate manufacturing process is immersed in methanol, and ultrasonic cleaning is performed at room temperature for 30 seconds to remove foreign matters attached to the wafer. Then, a photoresist is applied to the surface of the wafer, and the photoresist is exposed using a photomask on which a pixel electrode pattern is drawn. Then, the exposed photoresist is removed by development. Then, the wafer is immersed in methanol (brometa solution) mixed with 1% by volume of bromine, and the polished surface of the wafer is etched at room temperature for 3 minutes to remove the work-affected layer from the surface of the substrate 6. Then, the brometa solution is removed from the wafer using methanol, the methanol is removed from the wafer using pure water, and the electrode pattern forming step is completed.

電極パターン形成工程の後はめっき工程に移る。めっき工程では、ウエハーを塩化白金酸(IV)六水和物水溶液に塩酸を混合しためっき液に浸漬することで、ウエハーの研磨面6a,6bのうちフォトレジストの除去された箇所にPtを析出させPt層を形成する。このPt層が所定の膜厚まで成長したものがPt電極7,8となる。Pt電極7,8が形成された後は、不要になったフォトレジストを除去し、純水を用いてウエハーを洗浄する。そして、ウエハーおよびPt電極7,8に窒素ガスを噴きつけることによりウエハーおよびPt電極7,8を乾燥させて電極形成工程を終了する。   After the electrode pattern forming process, the process proceeds to the plating process. In the plating process, the wafer is immersed in a plating solution in which hydrochloric acid is mixed with an aqueous solution of chloroplatinic acid (IV) hexahydrate to deposit Pt on the polished surfaces 6a and 6b of the wafer where the photoresist has been removed. To form a Pt layer. The Pt layers 7 and 8 are formed by growing the Pt layer to a predetermined thickness. After the Pt electrodes 7 and 8 are formed, the unnecessary photoresist is removed and the wafer is washed with pure water. Then, nitrogen gas is sprayed onto the wafer and the Pt electrodes 7 and 8 to dry the wafer and the Pt electrodes 7 and 8, and the electrode forming process is completed.

電極形成工程の後はダイシング工程に移る。ダイシング工程では、研磨面6a,6bにPt電極7,8が形成されたウエハーを切断して複数の基板6に分割するとともに、個々の放射線検出素子2をウエハーから切り出す。
以上の各工程を経ることにより、CdZnTe結晶で形成された基板6の表面にTeの酸化物を含む中間層62を介してPt電極7,8が形成されてなる放射線検出素子2が製造される。
After the electrode forming process, the process proceeds to a dicing process. In the dicing process, the wafer having the Pt electrodes 7 and 8 formed on the polished surfaces 6a and 6b is cut and divided into a plurality of substrates 6, and the individual radiation detection elements 2 are cut out from the wafer.
Through the above steps, the radiation detection element 2 is manufactured in which the Pt electrodes 7 and 8 are formed on the surface of the substrate 6 formed of CdZnTe crystal via the intermediate layer 62 containing Te oxide. .

〔中間層〕
次に、中間層62について説明する。
基板6のバルク結晶61とPt電極7,8との間に介在する中間層62は、上記めっき工程において無電解めっきを行う際に、基板6表層に含まれるCdとめっき液に含まれるPtとが置換されることにより形成される。すなわち、中間層62は、基板6の表層のうちPt電極7,8と接する部分が無電解めっきを行ったことにより変質したものである。
[Middle layer]
Next, the intermediate layer 62 will be described.
The intermediate layer 62 interposed between the bulk crystal 61 of the substrate 6 and the Pt electrodes 7 and 8 has Cd contained in the surface layer of the substrate 6 and Pt contained in the plating solution when electroless plating is performed in the plating step. Is formed by substitution. In other words, the intermediate layer 62 has been altered by performing electroless plating on the surface layer of the substrate 6 in contact with the Pt electrodes 7 and 8.

中間層62は、めっきを行う際の各種条件によってその状態が変わってくる。例えば、中間層62は、無電解めっきを行う前の基板6の表面状態により、その平均膜厚や膜厚の均一さが異なってくる。具体的には、上記研磨工程を3回繰り返し経て製造された基板と、1回のみ経て製造された基板に、それぞれ同様の条件で無電解白金めっきを行うと、研磨工程を3回経たものは、図4(a)に示すように、中間層62の膜厚が均一になっているのに対し、1回だけ経たものは、図4(b)に示すように、バルク結晶61と中間層62との境界面に起伏が大きく、中間層62の膜厚が均一になっていないことがわかる。これは図5に示すB面についても同様である。   The state of the intermediate layer 62 changes depending on various conditions during plating. For example, the intermediate layer 62 has different average film thickness and film thickness uniformity depending on the surface state of the substrate 6 before electroless plating. Specifically, when electroless platinum plating is performed under the same conditions on a substrate manufactured by repeating the polishing process three times and a substrate manufactured only once, the polishing process is performed three times. As shown in FIG. 4 (a), the thickness of the intermediate layer 62 is uniform, whereas after passing only once, the bulk crystal 61 and the intermediate layer are formed as shown in FIG. 4 (b). It can be seen that the undulation is large at the boundary surface with 62 and the film thickness of the intermediate layer 62 is not uniform. The same applies to the B surface shown in FIG.

また、A面に限れば、図4(a)に示した研磨工程を3回経たものは、図4(b)に示した1回だけ経たものに比べ中間層が厚く形成されている。すなわち、基板6を製造する際に研磨工程を多く経るほど、中間層62、Pt電極7,8共に膜厚を均一にすることができ、少なくともA面においては、厚い中間層62を厚くすることが可能になるといえる。   Further, as far as the A surface is concerned, the intermediate layer formed thicker after the polishing process shown in FIG. 4 (a) three times than the one shown in FIG. 4 (b). That is, the more the polishing process is performed when the substrate 6 is manufactured, the more uniform the thickness of the intermediate layer 62 and the Pt electrodes 7 and 8 can be. At least in the A plane, the thick intermediate layer 62 is increased. Can be said to be possible.

また、発明者は、無電解めっきを行う際のPtの析出速度により、所定時間で形成される中間層62の厚さが異なることを見出した。具体的には、Ptの析出速度が速いとCdとPtの置換が充分に行われないので中間層62は薄くなり、逆に、Ptの析出速度が遅いとCdとPtの置換が基板6の深部まで行われるので中間層62は厚くなる。
Ptの析出速度を制御する方法としては、めっき液中の塩酸濃度の調節が効果的である。具体的には、塩酸濃度を高くすると析出速度を遅くすることができ、逆に、塩酸濃度を低くすると析出速度を速くすることができる。
The inventors have also found that the thickness of the intermediate layer 62 formed in a predetermined time varies depending on the deposition rate of Pt when performing electroless plating. Specifically, if the deposition rate of Pt is high, the substitution of Cd and Pt is not sufficiently performed, so that the intermediate layer 62 becomes thin. Conversely, if the deposition rate of Pt is slow, the substitution of Cd and Pt causes the substitution of the substrate 6. Since the process is performed to the deep part, the intermediate layer 62 becomes thick.
As a method for controlling the deposition rate of Pt, it is effective to adjust the hydrochloric acid concentration in the plating solution. Specifically, when the hydrochloric acid concentration is increased, the precipitation rate can be decreased, and conversely, when the hydrochloric acid concentration is decreased, the precipitation rate can be increased.

つまり、めっきを行う時間が同じであれば、めっき液中の塩酸濃度が高いほど中間層62は厚く、Pt電極7,8は薄く形成され、塩酸濃度が低いほど中間層62は薄く、Pt電極7,8は厚く形成されることになる。しかし、塩酸濃度が高い場合であっても、めっき時間を長くすることで、中間層62、Pt電極7,8を共に厚くすることが可能である。   That is, if the plating time is the same, the intermediate layer 62 is thicker and the Pt electrodes 7 and 8 are thinner as the hydrochloric acid concentration in the plating solution is higher, and the intermediate layer 62 is thinner as the hydrochloric acid concentration is lower. 7 and 8 are formed thick. However, even when the hydrochloric acid concentration is high, it is possible to increase the thickness of both the intermediate layer 62 and the Pt electrodes 7 and 8 by increasing the plating time.

<実施例>
実施例では、まず、温度50℃、濃度0.8g/Lの塩化白金酸(IV)六水和物水溶液が等量ずつ入れられた7つの容器を用意し、各容器のうち1つの容器の水溶液には塩酸を加えず、他の6つの容器の水溶液には35質量%の濃度の塩酸を、濃度がそれぞれ3,5、10,20,40、60ml/Lとなるように加えることより、塩酸濃度の異なる7種類のめっき液を用意した。そして、上記の原理を利用し、CdZnTeの単結晶で形成した基板を、塩酸を含まないめっき液には3分間、塩酸を含む6つのめっき液のうち、濃度が3,5,10,40,60ml/Lのものには15分間、濃度が20ml/Lのものには15,30分間それぞれ浸漬して無電解めっきを行ない、中間層の膜厚が異なる8種類のPt電極のサンプル(比較例1,2、実施例1〜6)を作成した。下の表1は、各サンプルのめっき条件、Pt電極の膜厚、中間層の膜厚をそれぞれ示したものである。
<Example>
In the examples, first, seven containers each containing an equal amount of an aqueous solution of chloroplatinic acid (IV) hexahydrate having a temperature of 50 ° C. and a concentration of 0.8 g / L were prepared. By adding no hydrochloric acid to the aqueous solution and adding 35% by mass hydrochloric acid to the aqueous solution of the other six containers so that the concentrations are 3, 5, 10, 20, 40, and 60 ml / L, respectively. Seven types of plating solutions having different hydrochloric acid concentrations were prepared. Then, using the above principle, a substrate formed of a single crystal of CdZnTe is used for a plating solution that does not contain hydrochloric acid for 3 minutes, and the concentration is 3, 5, 10, 40, Electroless plating is performed by dipping for 15 minutes for 60 ml / L, and for 15 and 30 minutes for concentration of 20 ml / L. Samples of 8 types of Pt electrodes with different intermediate layer thicknesses (comparative examples) 1, 2, Examples 1-6) were prepared. Table 1 below shows the plating conditions of each sample, the thickness of the Pt electrode, and the thickness of the intermediate layer.

〔組成の比較〕
また、上記サンプルのうち、比較例1(両面とも中間層なし)と実施例3(中間層膜厚A面0.35μm、B面0.3μm)について、スパッタリングによるサンプル表面の削り取りとオージェ電子分光法によるサンプル表面の組成分析を交互に繰り返すことにより、Pt電極表面から基板へ向かう深さ方向(Pt電極表面に垂直な方向)の組成分析を行った。図6(a)は比較例1の(111)A面側の組成分析をした結果であり、図6(b)は実施例3の(111)A面側の組成分析をした結果であり、横軸がスパッタリングの実行時間(電極表面から基板方向への深さに該当する)、縦軸が各元素のピーク強度である。
[Composition comparison]
Further, among the above samples, for Comparative Example 1 (no intermediate layer on both sides) and Example 3 (intermediate layer thickness A surface 0.35 μm, B surface 0.3 μm), scraping of the sample surface by sputtering and Auger electron spectroscopy By alternately repeating the composition analysis of the sample surface by the method, the composition analysis in the depth direction (direction perpendicular to the Pt electrode surface) from the Pt electrode surface to the substrate was performed. 6 (a) shows the result of the composition analysis on the (111) A plane side of Comparative Example 1, and FIG. 6 (b) shows the result of the composition analysis on the (111) A plane side of Example 3, The horizontal axis represents the sputtering execution time (corresponding to the depth from the electrode surface to the substrate direction), and the vertical axis represents the peak intensity of each element.

図6(a)に示すように、比較例1のサンプルでは、最表層(スパッタリング時間0〜約3分)でPtが検出されている。また、上記CdZnTe基板と最表層の中間部分(スパッタリング時間約1〜5分:A1で示される範囲)では、その最表層側から上記基板側へ(深さ方向に)向かうにつれて、Te,Cdの濃度が急激に増加している。また、上記中間部分では、酸素(O)がスパッタリング時間約3分の箇所に濃度分布のピークを有するように分布していることがわかる。無電解めっきを行う前のCdZnTe基板は、臭素2vol%濃度のメタノール液で表面処理されていて、その中に酸素は存在しないので、ここで酸素(O)が検出されるのは、めっき液に浸漬されている間にめっき液中の水分と上記中間部分中のTeが反応してTeの酸化物を形成したことによるものと考えられる。この酸素(O)が分布している範囲は、無電解めっきを行う前のCdZnTe基板の表層に該当する部分と考えられ、比較例1のサンプルでは、上記最表層と上記CdZnTe基板との中間部分は、主にTe,Cd,Oから構成されていることがわかる。   As shown to Fig.6 (a), in the sample of the comparative example 1, Pt is detected by the outermost layer (sputtering time 0 to about 3 minutes). Further, in an intermediate portion between the CdZnTe substrate and the outermost layer (sputtering time: about 1 to 5 minutes: a range indicated by A1), the direction of Te and Cd increases from the outermost layer side toward the substrate side (in the depth direction). Concentration is increasing rapidly. Also, it can be seen that oxygen (O) is distributed so as to have a concentration distribution peak at a position where the sputtering time is about 3 minutes in the intermediate portion. The CdZnTe substrate before the electroless plating is surface-treated with a 2 vol% bromine methanol solution, and oxygen is not present therein, so oxygen (O) is detected here in the plating solution. It is considered that the moisture in the plating solution and Te in the intermediate portion reacted to form Te oxide while being immersed. The range in which oxygen (O) is distributed is considered to correspond to the surface layer of the CdZnTe substrate before electroless plating. In the sample of Comparative Example 1, the intermediate portion between the outermost layer and the CdZnTe substrate. Is mainly composed of Te, Cd, and O.

これに対し、図6(b)に示す実施例3では、図6(a)の比較例1と同様に、最表層においてPtが検出されている。図6(b)の場合、Ptの濃度分布は、スパッタリング時間で0〜約5分の範囲に広がっており、比較例1よりもPtが基板側へ深く混入している。また、最表面からCdZnTe基板側へ組成分析を進めていくと、図6(b)のスパッタリング時間が約2〜8分のA2で示される範囲では、Te,Oが比較例1と同様の増加傾向を示しているのに対して、Cd濃度が減少している。また、Ptが最表層近傍にピークを有し、緩やかに減少して、基板側へ混入している。つまり、実施例3のサンプルでは、比較例1の場合と異なり、この最表層とCdZnTe基板の中間部分(実施例3のA2領域)で、上記基板中のCdとPtが置換して濃度分布に変化を起こしている。このCdとPtの置換されている領域(中間層)は、Te、O及び微量のPtからなり、Cdが殆ど含まれないことがわかる。なお、実施例3における中間層厚は約0.35μmであった。   On the other hand, in Example 3 shown in FIG. 6B, Pt is detected in the outermost surface layer as in Comparative Example 1 in FIG. In the case of FIG. 6B, the concentration distribution of Pt spreads in the range of 0 to about 5 minutes in terms of sputtering time, and Pt is mixed deeper into the substrate side than Comparative Example 1. Further, when the composition analysis proceeds from the outermost surface to the CdZnTe substrate side, Te and O increase in the same manner as in Comparative Example 1 within the range indicated by A2 of about 2 to 8 minutes in the sputtering time in FIG. In contrast to the trend, the Cd concentration decreases. Further, Pt has a peak in the vicinity of the outermost layer, gradually decreases, and enters the substrate side. That is, in the sample of Example 3, unlike the case of Comparative Example 1, Cd and Pt in the substrate are substituted into the concentration distribution in the intermediate portion (A2 region of Example 3) between this outermost layer and the CdZnTe substrate. It is changing. It can be seen that the region (intermediate layer) where Cd and Pt are substituted is composed of Te, O, and a small amount of Pt, and hardly contains Cd. The intermediate layer thickness in Example 3 was about 0.35 μm.

この分析の結果、塩酸を用いて無電解めっきを行うことにより形成される中間層62は、塩酸を用いずに無電解めっきを行った際の基板表層と比べ、含有されるCdの割合に大きな相違があることが判明した。
なお、比較例1と実施例3との基板表層の組成の相違は、図7(a)に示す比較例1の(111)B面側の表層領域(スパッタリング時間約2〜5分:B1で示される範囲)と、図7(b)に示す実施例3の(111)B面側の中間層(スパッタリング時間約2〜5分:B2で示される範囲)においても同様に見られる。
As a result of this analysis, the intermediate layer 62 formed by performing electroless plating using hydrochloric acid is larger in the proportion of Cd contained compared to the substrate surface layer when performing electroless plating without using hydrochloric acid. It turns out that there is a difference.
The difference in the composition of the substrate surface layer between Comparative Example 1 and Example 3 is that the surface layer region on the (111) B surface side of Comparative Example 1 shown in FIG. This is also the case with the intermediate layer on the (111) B surface side of Example 3 shown in FIG. 7B (sputtering time: about 2 to 5 minutes: the range indicated by B2).

〔基板とPt電極の密着性評価〕
また、上記のようにして作成した各サンプルについて、JIS・H8504に準拠した「めっきの密着性試験方法」のうち「テープ試験方法」により、基板6とPt電極7,8との密着性を評価した。具体的には、各サンプルのPt電極表面に、JIS・Z1522に規定された粘着テープ(幅25mm当たり約8Nの粘着力、呼び幅12〜19mm)を貼り付け、気泡ができないように強く押し付ける。そして、粘着テープの端部を持ち、粘着テープをPt電極表面に対して垂直方向に強く引っ張って瞬時に引き剥がす。そして、剥離したPt膜の面積を測定し、剥離したPt膜の面積が、粘着テープに貼り付いたPt膜の面積全体の5%以下であったものを密着性良好(○)とし、5%を超えたものを密着性不良(×)とした。
[Evaluation of adhesion between substrate and Pt electrode]
In addition, for each sample prepared as described above, the adhesion between the substrate 6 and the Pt electrodes 7 and 8 is evaluated by the “tape test method” in the “plating adhesion test method” based on JIS / H8504. did. Specifically, an adhesive tape (adhesive strength of about 8N per 25 mm width, nominal width 12 to 19 mm) specified in JIS / Z1522 is applied to the surface of the Pt electrode of each sample, and pressed strongly so as not to generate bubbles. Then, holding the end of the adhesive tape, the adhesive tape is strongly pulled in the direction perpendicular to the surface of the Pt electrode, and is instantly peeled off. Then, the area of the peeled Pt film was measured, and when the peeled Pt film area was 5% or less of the total area of the Pt film attached to the adhesive tape, the adhesion was good (O), and 5% Those exceeding the range were defined as poor adhesion (x).

この試験の結果、表1に示したように、比較例1,2のサンプルは密着性不良(×)と判定され、実施例1〜5のサンプルはA,B面共に密着性良好(○)と判定された。つまり、中間層62が無い又はその厚さが非常に薄いサンプルでは、基板6とPt電極7,8の密着性が低く、中間層62が厚い(0.1μm以上の)サンプルでは、A,B面共に密着性が良好であることが判明した。特に、実施例3〜5のサンプルのように、中間層厚さが0.35〜0.70μmのときには、剥離するPt膜が粘着テープに貼り付いたPt膜全体の1%未満となり、粘着性が極めて良好であった。
なお、本実施例では中間層厚0.7μmを上限として密着性を評価したが、これより厚さが増しても密着性が低下することは無いものと思われる。しかし、中間層を厚くするほど塩酸が大量に必要になったり、めっきに時間がかかったりするので、密着性とコスト等のバランスを勘案し1μm程度を上限膜厚とするのが好ましい。
As a result of this test, as shown in Table 1, the samples of Comparative Examples 1 and 2 were determined to have poor adhesion (x), and the samples of Examples 1 to 5 had good adhesion on both A and B surfaces (◯). It was determined. That is, in the sample having no intermediate layer 62 or a very thin sample, the adhesion between the substrate 6 and the Pt electrodes 7 and 8 is low, and in the sample having a thick intermediate layer 62 (over 0.1 μm), A and B Both surfaces were found to have good adhesion. In particular, as in the samples of Examples 3 to 5, when the intermediate layer thickness is 0.35 to 0.70 μm, the Pt film to be peeled is less than 1% of the entire Pt film attached to the adhesive tape, and the adhesiveness Was very good.
In this example, the adhesiveness was evaluated with an intermediate layer thickness of 0.7 μm as the upper limit. However, it seems that the adhesiveness does not decrease even when the thickness is increased. However, the thicker the intermediate layer, the larger the amount of hydrochloric acid that is required, and the longer the plating takes. Therefore, it is preferable to set the upper limit thickness to about 1 μm in consideration of the balance between adhesion and cost.

〔素子特性〕
次に、放射線検出素子2の密着性以外の特性について説明する。
まず、本実施形態の放射線検出素子2と従来の放射線検出素子とで、リーク電流の量を比較した。その結果、本実施形態の放射線検出素子2は従来の放射線検出素子よりもバイアス電圧印加時のリーク電流を減少させることができることが判明した。リーク電流を少なくすることができれば、放射線検出素子2に更に高いバイアス電圧をかけることができるので、エネルギー分解能をより高めることができる。
(Element characteristics)
Next, characteristics other than the adhesion of the radiation detection element 2 will be described.
First, the amount of leakage current was compared between the radiation detection element 2 of the present embodiment and the conventional radiation detection element. As a result, it has been found that the radiation detection element 2 of the present embodiment can reduce the leakage current when a bias voltage is applied, as compared with the conventional radiation detection element. If the leakage current can be reduced, a higher bias voltage can be applied to the radiation detection element 2, so that the energy resolution can be further increased.

また、本実施形態の放射線検出素子2を用いた放射線検出器1と従来の放射線検出素子を用いた放射線検出器とで、得られる放射線スペクトルを比較した。その結果、本実施形態の放射線検出器1は、図8(a)に示すように、良好なスペクトルが得られるのに対し、従来の放射線検出器は、図9(a)に示すように、得られるスペクトルが良好でないことが見て取れる。これは、中間層62からバルク結晶61にかけてのOおよびCdの組成勾配の緩急、すなわち、OおよびCdの組成勾配が、本実施形態の放射線検出素子2では、図8(b)に示すように急になっているのに対し、従来の放射線検出素子では、図9(b)に示すように緩やかになっていることが影響しているものと思われる。   Moreover, the radiation spectrum obtained was compared with the radiation detector 1 using the radiation detection element 2 of this embodiment, and the radiation detector using the conventional radiation detection element. As a result, the radiation detector 1 of the present embodiment can obtain a good spectrum as shown in FIG. 8 (a), while the conventional radiation detector as shown in FIG. 9 (a), It can be seen that the resulting spectrum is not good. This is because the composition gradient of O and Cd from the intermediate layer 62 to the bulk crystal 61, that is, the composition gradient of O and Cd is as shown in FIG. 8B in the radiation detection element 2 of the present embodiment. On the other hand, it seems that the conventional radiation detection element is affected by the gradual decrease as shown in FIG.

また、本実施形態の放射線検出器1と従来の放射線検出器2つとで、得られるスペクトルの半値幅(エネルギー分解能)を比較した。その結果、本実施形態の放射線検出器1は約13%という半値幅が得られたのに対し、従来の放射線検出器では約15.5%、17%という半値幅が得られた。
また、本実施形態の放射線検出素子2の中間層62におけるTeに対するO比(以下O/Te)、および従来の放射線検出素子の表層におけるO/Teを調べた。その結果、本実施形態の放射線検出素子2はO/Teが約100at%であったのに対し、従来の放射線検出素子では2つとも約60at%であった。この結果を、横軸をO/Te、縦軸を半値幅としてプロットしたところ、図10に示すように、中間層62または表層におけるO/Teが大きい、すなわち、中間層62または表層にOが多く含まれているほど、放射線検出素子2のエネルギー分解能が高まることが判明した。
Moreover, the half width (energy resolution) of the spectrum obtained was compared with the radiation detector 1 of this embodiment, and two conventional radiation detectors. As a result, the half width of about 13% was obtained with the radiation detector 1 of the present embodiment, whereas the half width of about 15.5% and 17% was obtained with the conventional radiation detector.
Further, the O ratio (hereinafter referred to as O / Te) to Te in the intermediate layer 62 of the radiation detection element 2 of the present embodiment and the O / Te in the surface layer of the conventional radiation detection element were examined. As a result, the radiation detection element 2 of the present embodiment had an O / Te of about 100 at%, whereas the two conventional radiation detection elements had about 60 at%. The results are plotted with the horizontal axis representing O / Te and the vertical axis representing the full width at half maximum. As shown in FIG. 10, O / Te in the intermediate layer 62 or the surface layer is large, that is, O is present in the intermediate layer 62 or the surface layer. It was found that the energy resolution of the radiation detection element 2 increases as the content increases.

このように、本実施形態の放射線検出素子2は、基板6の表層であってその表面にPt電極7,8が形成される部位には、Teの酸化物を含む中間層62が形成されているので、基板6とPt電極7,8との密着性が高まり、Pt電極7,8が基板6から剥がれにくくなる。このため、製造時の歩留まりを向上させることができるとともに、その寿命を長くすることができる。
また、リーク電流が低減する、より精度の高い検出が可能となるなど素子特性を高めることもできる。
Thus, in the radiation detection element 2 of the present embodiment, the intermediate layer 62 containing the oxide of Te is formed on the surface layer of the substrate 6 where the Pt electrodes 7 and 8 are formed. Therefore, the adhesion between the substrate 6 and the Pt electrodes 7 and 8 is enhanced, and the Pt electrodes 7 and 8 are hardly peeled off from the substrate 6. For this reason, while improving the yield at the time of manufacture, the lifetime can be lengthened.
In addition, the device characteristics can be enhanced such that the leakage current is reduced and detection with higher accuracy is possible.

また、Teの割合が高い(111)B面は、従来(111)A面に比べてPt電極との密着性が低いとされてきたが、本実施形態のような中間層62を形成することにより(111)B面6bとPt電極7,8との密着性も向上させることができる。
更に、ピクセル電極8は基板6との接触面積が小さいことから、従来、共通電極に比べて密着性が劣り基板の(111)B面に形成することが困難であったが、本実施形態のような中間層62を形成することによりピクセル電極8を(111)A面6a,(111)B面6bの何れにも形成することができる。
Further, the (111) B surface having a high Te ratio has been considered to have lower adhesion to the Pt electrode than the conventional (111) A surface, but the intermediate layer 62 as in this embodiment is formed. Thus, the adhesion between the (111) B surface 6b and the Pt electrodes 7 and 8 can also be improved.
Furthermore, since the pixel electrode 8 has a small contact area with the substrate 6, conventionally, the pixel electrode 8 is inferior to the common electrode and has been difficult to form on the (111) B surface of the substrate. By forming such an intermediate layer 62, the pixel electrode 8 can be formed on either the (111) A surface 6a or the (111) B surface 6b.

また、本実施形態では、無電解めっきでPt電極7,8を形成する際、塩酸を含むめっき液を用いることにより、基板6表層のCdとめっき液中のPtが置換され、基板6のバルク結晶61とPt電極7,8との間にTeの酸化物を含む中間層62を形成することができる。
また、塩酸の濃度を高めることにより、Ptの析出速度が遅くなり、Pt層がゆっくりと形成される。その間に基板6表層のCdとPtとの置換が基板の深部まで進み、厚く均一な中間層62を形成しつつ薄く均一なPt電極7,8を形成することができる。
In the present embodiment, when the Pt electrodes 7 and 8 are formed by electroless plating, the plating solution containing hydrochloric acid is used to replace Cd on the surface layer of the substrate 6 and Pt in the plating solution. An intermediate layer 62 containing an oxide of Te can be formed between the crystal 61 and the Pt electrodes 7 and 8.
Further, by increasing the concentration of hydrochloric acid, the deposition rate of Pt is reduced, and the Pt layer is slowly formed. Meanwhile, the substitution of Cd and Pt on the surface layer of the substrate 6 proceeds to the deep part of the substrate, and the thin and uniform Pt electrodes 7 and 8 can be formed while forming the thick and uniform intermediate layer 62.

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記実施形態では、基板を形成する化合物半導体にCdZnTe結晶を用いたが、CdTe結晶を用いてもよいし、CdZnTeまたはCdTeに微量の不純物(塩素やインジウム)をドープしたものを用いてもよい。また、本実施形態では、CdZnTeの単結晶インゴットを(111)面に沿って切断して切り出した基板を用いたが、他の結晶面(例えば(110)面、(100)面など)に沿って切断して形成した基板を用いてもよい。
As mentioned above, although the invention made by this inventor was concretely demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, It can change in the range which does not deviate from the summary.
For example, in the above embodiment, the CdZnTe crystal is used for the compound semiconductor that forms the substrate. However, the CdTe crystal may be used, or CdZnTe or CdTe doped with a small amount of impurities (chlorine or indium) may be used. Good. In the present embodiment, a substrate obtained by cutting and cutting a CdZnTe single crystal ingot along the (111) plane is used, but along other crystal planes (for example, the (110) plane, the (100) plane, etc.). A substrate formed by cutting may be used.

また、上記実施形態では金属電極をPtで形成する例を挙げたが、金(Au)で形成してもよいし、Pt単体の電極ではなく、Ptを含む合金を用いたり、Pt層の上に更に他の金属の層を積層することで形成したりしてもよい。このようにすれば高価なPtの使用量を減らし、製造コストを下げることができる。
また、上記実施形態では基板6のA,B両面にPt電極を形成したが、B面の電極をインジウム(In)やガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)で形成(ショットキー接合)してもよい。このようにすれば、両面をPt電極とした場合に比べバイアス電圧印加時のリーク電流が抑えられ、放射線検出素子2に更に高い電圧を印加することができるので、エネルギー分解能が高まり、より精密な検出が可能となる。
Moreover, although the example which forms a metal electrode with Pt was given in the said embodiment, you may form with gold (Au), the alloy containing Pt may be used instead of the electrode of Pt single-piece | unit, or on the Pt layer In addition, another metal layer may be laminated. In this way, the amount of expensive Pt used can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
In the above embodiment, the Pt electrodes are formed on both sides A and B of the substrate 6. However, even if the B side electrodes are formed of indium (In), gallium (Ga), or aluminum (Al) (Schottky junction). Good. In this way, the leakage current at the time of bias voltage application can be suppressed and higher voltage can be applied to the radiation detection element 2 as compared with the case where both surfaces are Pt electrodes, so that the energy resolution is increased and more precise. Detection is possible.

また、無電解めっきに用いるめっき液に安定剤を添加するようにしてもよい。例えば、酢酸鉛を安定剤として添加しためっき液を用いることで、酢酸鉛を添加しないめっき液を用いる場合に比べ、中間層62にできる空隙を少なくすることができるので、Pt電極7,8との密着性を更に高めることができる。   Moreover, you may make it add a stabilizer to the plating solution used for electroless plating. For example, by using a plating solution to which lead acetate is added as a stabilizer, it is possible to reduce the gaps that can be formed in the intermediate layer 62 as compared to the case of using a plating solution to which no lead acetate is added. The adhesion can be further improved.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 放射線検出器
2 放射線検出素子
6 基板
6a A面(主面)
6b B面(主面)
61 バルク結晶
62 中間層
7 共通電極(金属電極)
8 ピクセル電極(金属電極)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radiation detector 2 Radiation detection element 6 Board | substrate 6a A surface (main surface)
6b B side (main surface)
61 Bulk crystal 62 Intermediate layer 7 Common electrode (metal electrode)
8 Pixel electrode (metal electrode)

Claims (12)

テルル化カドミウムまたはテルル化亜鉛カドミウムを含む化合物半導体結晶で形成された基板と、前記基板の表面に白金または金の単体、もしくは白金または金を含む合金で形成された金属電極と、を備えた放射線検出素子において、
前記基板の表層であってその表面に前記金属電極が形成される部位には、テルルの酸化物を含む中間層が形成されており、
前記中間層には、
テルルおよび酸素が、それぞれ前記基板の深さ方向に向かうに従って増加した後に減少するよう分布するとともに、
カドミウムが、テルルおよび酸素が最も多くなる深さ近傍から、前記基板の深さ方向に向かうに従って増加し始めるよう分布していることを特徴とする放射線検出素子。
Radiation comprising: a substrate formed of a compound semiconductor crystal containing cadmium telluride or zinc cadmium telluride; and a metal electrode formed of platinum or gold alone or an alloy containing platinum or gold on the surface of the substrate. In the detection element,
An intermediate layer containing tellurium oxide is formed on the surface of the substrate where the metal electrode is formed on the surface.
In the intermediate layer,
Tellurium and oxygen are distributed so as to decrease after increasing toward the depth of the substrate, respectively,
A radiation detecting element, wherein cadmium is distributed so as to start increasing from a vicinity of a depth at which tellurium and oxygen are maximized toward a depth direction of the substrate.
前記中間層の平均膜厚は、0.1μm以上0.7μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の放射線検出素子。   The radiation detection element according to claim 1, wherein an average film thickness of the intermediate layer is 0.1 μm or more and 0.7 μm or less. 前記基板がテルル化亜鉛カドミウムを含む化合物半導体である場合の前記基板の亜鉛の含有量は、2原子%以上9原子%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の放射線検出素子。   3. The radiation detection element according to claim 1, wherein when the substrate is a compound semiconductor containing zinc cadmium telluride, the zinc content of the substrate is 2 atomic% or more and 9 atomic% or less. . 前記基板の前記金属電極が形成される主面は、結晶面(111)、(110)または(100)であることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の放射線検出素子。   The radiation detection element according to any one of claims 1 to 3, wherein a main surface of the substrate on which the metal electrode is formed is a crystal plane (111), (110), or (100). . 前記基板を構成する化合物半導体には、不純物として塩素またはインジウムが添加されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の放射線検出素子。   The radiation detection element according to claim 1, wherein chlorine or indium is added as an impurity to the compound semiconductor constituting the substrate. 前記中間層は、全体に亘ってテルルに対する酸素の原子数比(O/Te)が0.6超になっていることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の放射線検出素子。   The radiation detection according to any one of claims 1 to 5, wherein the intermediate layer has an atomic ratio (O / Te) of oxygen to tellurium exceeding 0.6 over the whole. element. 前記金属電極は、白金単体で形成された第1層と、白金とは異なる金属で形成されるとともに前記第1層に積層された第2層と、からなることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の放射線検出素子。   The said metal electrode consists of the 1st layer formed with the platinum simple substance, and the 2nd layer laminated | stacked on the said 1st layer while being formed with the metal different from platinum from Claim 1 characterized by the above-mentioned. The radiation detection element according to any one of 6. 前記金属電極は、白金を含む合金で形成されていることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の放射線検出素子。   The radiation detection element according to claim 1, wherein the metal electrode is made of an alloy containing platinum. 前記基板の表裏両主面に、白金単体または白金を含む合金で前記金属電極が形成されていることを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載の放射線検出素子。   The radiation detection element according to any one of claims 1 to 8, wherein the metal electrode is formed of platinum alone or an alloy containing platinum on both main surfaces of the substrate. 前記基板の一方の主面には、白金単体または白金を含む合金で前記金属電極が形成され、他方の主面には、アルミニウム、ガリウムまたはインジウムで前記金属電極が形成されていることを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載の放射線検出素子。   The metal electrode is formed on one main surface of the substrate with platinum alone or an alloy containing platinum, and the metal electrode is formed on the other main surface with aluminum, gallium or indium. The radiation detection element according to any one of claims 1 to 8. 前記金属電極の平均膜厚は、10nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1から10の何れか一項に記載の放射線検出素子。   The radiation detection element according to any one of claims 1 to 10, wherein an average film thickness of the metal electrode is 10 nm or more and 100 nm or less. 請求項1から11の何れか一項に記載の放射線検出素子を備えることを特徴とする放射線検出器。   The radiation detector provided with the radiation detection element as described in any one of Claim 1 to 11.
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