JPH0224029B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は半導体技術に関するもので、更に詳し
く言えば、放射検出用とりわけＸ線および赤外線
検出用の半導体装置に関する。 現在、拡散またはエピタキシヤル成長技術によ
つてシリコンウエーハの表面に形成された浅層
（shallow）ダイオード・アレイが可視域（0.2〜
0.7ミクロン）における撮像目的に使用されてい
る。この波長範囲においてはシリコンの吸収係数
（μ）が大きい（10⁵cm^-1）ので、入射面に隣接す
る厚さ0.46ミクロンの浅い層中に可視スペクトル
の99％が吸収される。従つて、浅層ダイオードが
この深さにまで延在すると、アレイの表面に入射
した可視光により生成される電子−正孔対のほと
んどが検出されることになる。 しかしながら、この可視域におけるシリコン製
ビジコンターゲツトの高い感度はＸ線や赤外線
（IR）にまでは及ばない。なぜなら、これらの種
類の放射に対するシリコンの吸収係数は小さいか
らである。 Ｘ線や赤外線に対して高い感度を達成するため
には、厚いシリコンウエーハを使用することによ
つてシリコンの小さい吸収係数を補償してやれば
よい。しかしながら、厚いターゲツトに浅層ター
ゲツト・アレイを設けた場合には分解能が低下す
る。なぜなら、電子および正孔が、ターゲツト本
体の深部で生成されてから表面の浅層ダイオード
に到達するまでに、ターゲツトの表面と平行に拡
散移動するからである。その上、シリコン中にお
ける正孔および電子の拡散距離は限られているか
ら（すなわち、10マイクロ秒の少秒キヤリヤ寿命
を有するシリコン中の拡散距離は150ミクロンに
過ぎないから）、多くの正孔および電子は表面の
浅層ダイオードに到達する以前に再結合してしま
う。 さて本発明に従えば、放射（検出用）とりわけ
Ｘ線および赤外線検出用の半導体装置が提供され
る。かかる放射検出装置はその厚さ方向に沿つて
伸びる検出用接合面を有し、吸収された放射によ
つてターゲツトの深部で生成された正孔および電
子が再結合する前に検出用接合面によつて捕集さ
れるので高い感度が得られる。更に、この検出装
置は、入射した放射によつて生成された正孔およ
び電子が拡散によつて生成部位から遠去かる前に
生成部位の近くで捕集されるので、分解能の点で
も優れている。 本発明の放射検出装置は、単結晶半導体材料製
のターゲツト、およびターゲツトの厚さ方向に沿
つてターゲツトを貫通する複数のダイオードのア
レイで構成される。ターゲツトは、互いに反対側
に位置する第１および第２の実質的に平行な主面
並びにそれらの主面同士を連結する外周端面を有
している。ターゲツトの軸線は、ターゲツトの中
心（centroid）を通つて上記の主面に対し実質的
に垂直に伸びている。ターゲツトの軸線に沿つて
見た主面間の距離はターゲツトの厚さであつて、
該距離は後述の基準に従つて決定される。 各々のダイオードは、ターゲツトの厚さ方向に
沿つてそれを貫通する縦横比の大きい穴、および
かかる穴と実質的に同心的に位置するほぼ一様な
横断面を持つた半導体領域によつて構成されてい
る。各々の穴は、それぞれの主面の平面内に位置
する開口およびそれらの開口同士を連結する内面
を有している。穴の軸線は実質的に各々の開口の
中心を通り、かつ穴の内面に対して実質的に平行
である。各穴の軸線はターゲツトの軸線に対して
実質的に平行であつてもよいが、別の実施態様に
従えば、各穴の軸線は一方の主面から所定の距離
だけ離れた位置においてターゲツトの軸線と所定
の角度で交わるようにしてもよい。上記の半導体
領域の導電形はターゲツトの材料の導電形と反対
になるように選ばれる結果、ターゲツトの材料と
の間には穴と実質的に同心に、両主面間に伸びる
接合面が形成される。各々の半導体領域の境界を
成すのは上記のごとき穴の内面および接合面であ
る。 アレイ中のダイオードは走査電子ビームによつ
て個別にアドレス指定することができるが、その
場合には穴が真空維持用の絶縁性物質によつて充
填される。固体（ソリツド・ステート）アドレス
指定手段を使用すれば、アドレス指定に伴う実効
抵抗を低下させることができ、従つてより多数の
ダイオードの走査が可能となる。かかる固体アド
レス指定手段は、上方の主面上に設置された第１
群の互いに平行な導体および第１群の導体と直交
するように下方の主面上に設置された第２群の互
いに平行な導体から成る。第１群の導体および第
２群の導体は所定の関係に従つてアレイ中のダイ
オードと接触している結果、適当な固体スイツチ
を設けることによつてアレイ中の各ダイオードを
個別にアドレス指定することが可能となる。 以下、添付の図面を参照しながら本発明を一層
詳しく説明しよう。 先ず第１図に関連して述べれば、本発明の実施
は適当な半導体材料から成りかつ適当な厚さ
（Ｚ）を持つたターゲツト１０を選定することか
ら始まる。ターゲツト１０の幾何学的形状はその
最終用途並びに後述の選定パラメータに従つて決
められるものであるが、少なくともターゲツト１
０は互いに反対側に位置する第１の主面（または
上面）２および第２の主面（または下面）３並び
にそれらの主面同士を連結する外周端面４を有し
ている。ターゲツト１０を構成する半導体材料は
半導体装置または超小形電子装置製造業界におい
て公知のものの中から選び得るのであつて、その
実例としてはシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリ
ウム、リン化ガリウム、アンチモン化インジウ
ム、テルル化カドミウムおよび硫化亜鉛が挙げら
れる。ターゲツト１０の材料は単結晶であり、特
に好適な結晶方位は存在せず、またドーピングを
受けていない半導体材料とは異なる導電形および
（または）不純物濃度を有していてもよい。 次に、レーザビーム穴あけ加工等によつてター
ゲツト１０を貫通する穴２０が設けられる。かか
る穴２０は、主面２および３の平面内にそれぞれ
位置する開口５および６同士を連結する内面７を
持つた実質的に円柱状の空所である。穴の軸線８
は、開口５および６の中心を通つている。穴２０
の縦横比すなわち長さ（Ｚ）と直径（Ｄ）との比
は約６より大きいことが好ましい。レーザ穴あけ
技術を使用すれば、レーザビーム手段によつて厚
さ12ミル（0.3mm）のシリコンウエーハ中に直径
が約3/4ミル（19ミクロン）かつ軸線間の距離
（Ｌ）が約1.5Dの穴を形成することができる。し
かも、その際に穴２０に隣接するターゲツト１０
の半導体材料が破損、ひび割れ、または応力や歪
みの導入（すなわち損傷）をこうむることはな
い。 ターゲツト１０中に穴２０が形成された後、第
２および２Ａ図に示されるごとく各々の穴２０と
実質的に同心に位置するほぼ一様な横断面を持つ
た少なくとも１つの半導体領域２１が形成され
る。そのためには、たとえば、各々の穴２０の内
面７を通してターゲツト１０中に第１の不純物を
導入すればよい。 半導体領域２１は、ターゲツト１０の半導体材
料とは異なる導電形および（または）不純物濃度
（通例は比抵抗で測定される）を有するものであ
ればよい。領域２１の境界を成すのは、穴の内面
７およびターゲツト１０の材料との（面積Ａを持
つ）界面２２である。界面２２は穴２０と実質的
に同心であり、しかも第２および２Ａ図中の穴の
軸線８から半径方向に沿つて測つた場合に不純物
が穴の内面７からターゲツト１０中に拡散して到
達した距離Ｒの位置にある。半導体領域２１がタ
ーゲツト１０と反対の導電形を有する場合、界面
２２はPN接合になる。かかる穴２０と半導体領
域２１との組合せは、穴あけおよび拡散処理によ
つて形成されたダイオードを構成する。 領域２１を形成するためには幾つかの技術があ
る。その一例は、「スピンオン（spin−on）」と呼
ばれる比較的新しい固体拡散不純物源、たとえば
アメリカ合衆国カリホルニア州サニベール所在の
デイフユージヨン・テクノロジー社（Diffusion
Technology，Inc.）から入手し得るスピンライ
ト（Spin−Rite、商標）を使用するものである。
別の技術としては、半導体業界において通例実施
されているごとく、ガス状の不純物を所定の温度
下で所定の時間だけ拡散させる方法がある。 半導体装置製造業界において認められている通
り、特別の処置を講じなければ、不純物はその他
の露出面（たとえば主面２および３）からもター
ゲツト１０の内部に拡散する。特定の表面からの
拡散を防止する方法の１つは、その表面上に酸化
物層を成長させることである。あるいはまた、半
導体領域を含んだ不要表面（例えば主面２，３）
から十分な量のターゲツト１０の材料を機械研摩
などによつて除去してもよい。 本発明の放射検出装置においては、複数の穴２
０は一定の配列（アレイ）を成して配置されてい
る。第２Ａ図の配列は典型的なもので、１つの方
向に沿つては距離Ｌだけ離隔しかつそれと直交す
る方向に沿つては距離Ｍだけ離隔した複数の互い
に直交する線の交点に夫々穴２０を形成して、マ
トリクス・アレイとしたものである。第２Ａ図の
正方マトリクス・アレイにおいてはＬとＭとが等
しいが、次第に直径の大きくなる同心円のごとき
その他のパターンも可能であつて、それらも完全
に本発明の範囲内にある。 かかる撮影用ターゲツトがある種のビジコンの
場合のように真空中において電子ビームで走査さ
れるのであれば、レーザ穴あけ加工によつて充填
しなければならない（すなわち真空を維持し得る
状態にしなければならない）。このような穴の充
填および封止は、本体の表面上に絶縁性の物質
（たとえば液状シリコーン−ポリイミドまたは液
状エポキシ樹脂）を塗布して毛細管作用により穴
の中に吸い込ませ、次にその場で硬化させること
によつて容易に達成することができる。シリコー
ン−ポリイミドの利点は、高温に耐えること（す
なわち純粋な酸素中において500℃の温度に1/2時
間にわたつて耐えること）、かつまた硬化後には
ガス発生が見られないことにある。他方、エポキ
シ樹脂の利点は硬化時にほとんど収縮が見られな
いことにある。 たとえばＸ線を検出するために必要なターゲツ
トの厚さＺは、ターゲツト１０を構成する半導体
材料の組成や所要の吸収率をはじめとする幾つか
の因子に依存する。Ｘ線検出用のターゲツト材料
として使用するのに適した市販の半導体材料の実
例としては、シリコン、ゲルマニウムおよびヒ化
ガリウムの３種が挙げられる。 ターゲツト中における放射の吸収は、次式のご
とく、ターゲツトの厚さＺ、ターゲツトを構成す
る材料の質量吸収係数μ／ρおよびターゲツトの
密度ρの関数である。 Ｉ（Ｚ）＝Io exp〔−（μ／ρ）ρZ〕 (1) 式(1)を書直せば、Ｉ／Ioに等しい比率の入射放射
を吸収するために必要なターゲツトの厚さＺが求
められる。 Ｚ＝１／μln（Io／Ｉ） (2) 下記の第１表には、歯科Ｘ線用途において使用
される30kV放射の場合を表わす波長0.4μの入射
Ｘ線の90％を吸収するために必要なターゲツトの
厚さが示される。

【表】 なお、入射Ｘ線の90％ではなく99％を吸収させ
るためには、第１表中のターゲツト厚さを２倍に
する必要がある。 第１表中のデータによれば30kV放射での撮像
用としてはシリコンよりもゲルマニウムやヒ化ガ
リウムの方が好ましく思われるが、その他数多く
の技術的および経済的要因を考慮すれば三者のう
ちで最適なターゲツト材料はシリコンである。そ
のような要因としては、価格、シリコン上に追加
回路を形成し得る点、それ自体の酸化物でシリコ
ンを不活性化し得る点、およびそれの広汎な用途
である。 ターゲツト１０に入射した放射のうち、比率
（第１表中では90％）に相当する部分は光電作用
によつて吸収される。スペクトルのＸ線域におい
ては、その比率は光子エネルギーの減少およびタ
ーゲツト１０の厚さの増加に伴つて増大する。光
子数／cm³・秒（単位）で表わされる入射放射束を
Ioとすれば、ターゲツト中において１個のダイオ
ードにつき１秒間に生成される電子−正孔対の数
Ｎは次式によつて与えられる。 Ｎ＝（Ｅ／Ei）IoL² (3) 式中、Ｅは入射光子のエネルギー、Eiはただ１
つの電子−正孔対を生成するのに必要なエネルギ
ー（Siについては3.6eV，Geについては2.9eV、
またGaAsについては4.9eV）、そしてＬは穴あけ
加工および拡散処理によつてターゲツト１０中に
形成されたダイオードの中心間距離である。 吸収された放射により生成された電子−正孔対
は領域２１および２内において無作為に拡散し、
やがて再結合するか、あるいはダイオードの空乏
領域（図示せず）に入る。後者の場合、生成する
電子−正孔対を捕集計数するために逆バイアスを
加えられた接合面２２によつてそれらは分離され
て捕集される。空乏領域は接合面２２と同心に形
成されるもので、穴の軸線８から半径方向に沿つ
て測つた場合に幅Ｗを有する。そのうち、約Ｗ／
２は領域２１内に位置し、また残りの約Ｗ／２は
接合面２２を越えてターゲツト１０の本体中に位
置する。半導体材料はダイオード同士の間隔Ｌよ
りも大きい少数キヤリヤ拡散距離を有するように
選定されるから、入射放射によつて生成された電
子−正孔対の大部分は隣接するダイオードによつ
て検出されることになる。一部のキヤリヤは最も
近い次のダイオードの所まで拡散するか、あるい
は再結合する。各ダイオードの周辺における放射
強度は、その逆バイアス電圧の経時変化を測定す
ることによつて求めることができる。時刻ゼロに
おいて、ダイオードは電子ビームまたは固体アド
レス線によつて指定され、そして設定電圧レベル
に逆バイアスされる。逆バイアス状態のダイオー
ドによつて蓄積される実効電荷Ｑは次の通りであ
る。 Ｑ＝CV (4) 式中、Ｃはダイオード容量、そしてＶは逆バイ
アス電圧である。ダイオード周辺において放射に
より生成された電子−正孔対が到達すると、「ダ
イオード・コンデンサ」は放電する。その際の放
電速度は、式(4)を微分してから式(3)と組合わせて
得られた次式によつて与えられる。 dV／dt＝2qIo／Ｃ（Ｅ／Ei）L² (5) 式中、ｑは電子の電荷である。更に、式(5)を積
分すると入射放射強度が求められる。 ∫Iodt＝Ｃ／2L₂q（Ei／Ｅ）（Vo−V）(6) 式中、Voは各回のターゲツト走査に際してダ
イオードに与えられる初期逆バイアス電圧、そし
てVはダイオードの放電によつて到達した（新
たな走査によつてダイオードが電圧Voに再充電
される前の）最終電圧である。ターゲツト走査の
時間間隔は全てのダイオードについて同じである
から、ターゲツトに入射した放射強度Io（Ｘ）の
空間分布は次のようになる。 Io（Ｚ）＝Ｃ／2TL²q（Ei／Ｅ）〔Vo−V（Ｚ）〕
(7) 式中、Ｔはターゲツト走査の時間間隔である。 各回の走査に際してのアレイ中のダイオードが
多数の電子−正孔対を検出すれば、かつまた式(7)
から求められる信号電流Ｉ（Ｚ）がダイオード接
合部の逆方向電流I_Rより遥かに大きければ、得ら
れる像のコントラストは大きくなる。逆方向電流
I_Rは、空乏領域内における熱励起により生じる生
成電流Igと平衡状態の少数キヤリヤが中性領域か
ら空乏領域中に拡散するために生じる拡散電流
Idiffとの和によつて与えられる。室温下では、Si
およびGaAsについて言えば拡散電流が生成電流
に比べて無視できるのに対し、Geについて言え
ば生成電流が拡散電流に比べ無視できる。Siおよ
びGaAsの場合、空乏領域から生じる生成電流は
次式のごとくに逆バイアス状態の空乏領域内にお
けるキヤリヤの実効寿命ｔおよび空乏領域の幅Ｗ
から求めることができる。 I_R＝Ig＝ｑNi／2tWA (8) 式中、Ｎは真性キヤリヤ濃度、ｑは電子の電
荷、そしてＡはPN接合の面積である。 ところで、大きい像コントラストを得るために
は、放射によつて生じる電流I_Sと逆方向電流I_Rと
の比が大きければよい。 I_S／I_R＝２（Ｅ／Ei）IoL²t／niWA (9) 上式からわかる通り、SiおよびGaAsにおいて
大きい像コントラストを得るためには、材料のキ
ヤリヤ寿命（ｔ）が長いこと、空乏領域の幅Ｗが
小さいこと（すなわち逆バイアス電圧が低いこ
と）、かつまた接合２２の面積が小さいこと（す
なわち穴あけ加工および拡散処理によつて形成さ
れるダイオードの直径をできるだけ小さくするこ
と）が好ましい。 式(9)は、大きい像コントラストと高い分解能と
の間に根本的な矛盾があることを示している。空
間分解能を増大させるためにはダイオード同士の
間隔Ｌを減少させなければならないが、これは像
コントラストを低下させてしまう。このような矛
盾が生じる理由は、入射放射が単位時間に一定数
の電子−正孔対しか生成しないことにある。かか
る一定数の電子−正孔対を（分解能向上のため）
より多数のダイオードによつて分け合わなければ
ならない場合、各ダイオードに割当てられる電
子．正孔対は少なくなる（すなわちコントラスト
が低下する）のである。 ダイオードの分解能を制限することのあるもう
１つの要因は、ダイオードの軸線８と入射放射の
進路とが並行でないことである。たとえば、半径
Ｐおよび厚さＺのターゲツトから距離Ｑだけ離れ
た線源から放出されるＸ線は、ターゲツトの縁端
において（Ｚ／Ｑ）Ｐの最大分解能損失を生じ
る。直径３インチ（7.62cm）厚さ0.073インチ
（0.185cm）のターゲツトについて言えば、線源と
ターゲツトとの距離Ｑが約49インチ（124.46cm）
である場合、ターゲツトの縁端における最大分解
能損失は約１ミル（0.0254mm）である。ウエーハ
の穴あけの際の角度を適当に変化させれば、ター
ゲツトと線源との幾何学的関係によつて生じる分
解能の低下を排除することができる。 そのような実施態様を第３図に略示するが、図
示の簡略化のために３つのダイオード（２３，２
４および２５）のみを示すことにする。軸線２６
は実質的にターゲツト１０の中心（ここに必ずダ
イオードが存在するとは限らない）を通つて主面
２および３に対し実質的に垂直に伸びるもので、
ターゲツトの中心軸を成している。ターゲツトの
軸線２６から離れて位置するダイオード（たとえ
ば２４および２５）の各々は、ターゲツト２０の
厚さ方向に沿つてそれを貫通する縦横比の大きい
穴２０および穴２０と実質的に同心に位置するほ
ぼ一様な横断面を持つた半導体領域２１から成つ
ている。軸線２６と合致しないダイオード（たと
えば２４および２５）の傾斜角は、それらのダイ
オードの中心を通る軸線（たとえば２７および２
８）とターゲツトの軸線２６とが成す角（たとえ
ばαおよびβ）によつて測られる。軸線２７およ
び２８は主面２および３内にそれぞれ位置する開
口５および６の中心を実質的に通り、かつ穴の内
面７に対して実質的に平行である。このような実
施態様の場合、穴の軸線間の距離（ＬおよびＭ）
は第３図に略示されるごとく互いに隣接する軸線
（たとえば２７および２８）が上面２の平面と交
わる点間の距離として測られる。 高エネルギーＸ線の場合には、シリコンのごと
き軽質の物質によつてＸ線の干渉性（コヒ−レン
ト）および非干渉性（コンプトン）散乱が起こる
ために一層重大な分解能低下の問題が生じる。
（医療用の）60KVのＸ線について言えば、最初
から光電作用によつてシリコン中に吸収されるＸ
線は半分に過ぎない。残りの半分は先ず散乱を受
けるから、シリコンターゲツトの分解能は低下す
る。入射放射を低エネルギー（シリコンについて
は30KV未満）のＸ線に制限するか、あるいは原
子番号の大きい半導体材料（GeまたはGaAs）を
使用すれば、散乱の問題従つて分解能低下の問題
は解消する。それ故、シリコンターゲツトはたと
えば歯科用Ｘ線の検出装置として使用するのに最
も適するのであつて、計算機処理断層撮影（CT）
診断装置に見られるような医療用Ｘ線用途のため
にはたとえばGaAsやGeを使用すべきである。 穴あけ加工および拡散処理によつて形成された
各ダイオードの容量Ｃ、アドレス指定に伴う実効
抵抗Reff並びにアレイ中のダイオードの数N_Dを
考慮すれば、ダイオード・アレイの走査時間Ｔは
アレイの固有緩和時間より長くなければならず、
さもないと像のゆがみが生じることになる。 Ｔ≧N_DReffC (10) また、像のちらつきが感じられないようにする
ため、ターゲツトを少なくとも1/10秒（人間の目
の緩和時間）に１回の割合で走査しなければなら
ない。 Ｔ≦１／10（秒） (11) 式(10)と式(11)とを組合わせれば次式の条件が得ら
れる。 N_DReffC≦１／10 (12) 穴あけおよび拡散処理によつて形成されたダイ
オードの容量は次式によつて与えられる。 Ｃ＝KsEoπZD′／Ｗ （13） 式中、Ｚは（式(2)によつて与えられる）ターゲ
ツトの厚さ、D′は（第２および２Ａ図中におけ
るＤ＋２ｔに等しい）ダイオードの直径、Ｗは空
乏領域の幅、Ksは誘電率、そしてEoは穴２０の
自由空間の誘電率である。 式（12）と式（13）とを組合わせれば次式の関
係が得られる。 10πN_DReffKsEoD′Z／Ｗ≦１ （14） シリコンに関する代表的な値としてＺ＝1.89×
10^-1cm（第１表）、D′＝2.5×10^-3cm、Ｗ＝１×
10^-3cm（10ΩcmのSiにおいて逆バイアス電圧が
10Vである場合）、Eo＝8.86×10^-14F／cm、およ
びKs＝11.7を取れば、次のような結果が得られ
る。 N_DReff≦6.5×10¹⁰Ω〔シリコン〕 （15） 電子ビームによるアドレス指定の場合、アドレ
ス指定に伴う実効抵抗Reffは10⁶Ωである。従つ
て、電子ビームによりアドレス指定の可能な単一
のＸ線ターゲツト中の最大ダイオード数は6.5×
10⁴であつて、これは250×250のダイオード・ア
レイ（通常のTVにほぼ等しい分解能）に相当す
る。 しかるに固体アドレス指定の場合には、アドレ
ス指定に伴う実効抵抗Reffは約10²Ωである。こ
のように実効抵抗が低い結果、シリコン・ターゲ
ツトは最高6.5×10⁸ダイオードを有し得るのであ
つて、これは25000×25000のダイオード・アレイ
に相当する。従つて、50インチ×50インチ（127
cm×127cm）のターゲツトは２ミル（0.05mm）の
分解能を有することになる。固体アドレス指定手
段は第４図に略示されている。すなわち、通常の
写真食刻技術の使用により、上側の主面上には第
１群の実質的に平行な導体２９が設置され、また
下側の主面上には第２群の実質的に平行な導体３
０が第１群の導体と直交するように設置される。
第１群中の各導体２９および第２群中の各導体３
０は、所定の方式に従つてダイオード・アレイ中
の少なくとも１つのダイオードと接触するように
配置される。実際には、各々のダイオードまたは
特定の組合せのダイオードを個別またはグループ
別にアドレス指定できるようにするため、導体２
９および３０の各接触点には通常の手段によつて
たとえば固体スイツチが設置される。 従来の技術によれば、第１群の導体２９および
第２群の導体３０は同じ表面上に設置されてい
た。しかし特異かつ有利なことには、穴あけ加工
および拡散処理によつて形成されたダイオードを
使用すれば、１群のアドレス指定線を一方の表面
上に設置し、また別の１群のアドレス指定線を他
方の表面上に設置することができる。その結果、
アドレス指定線を一方の表面上のみに設置した従
来の素子において見られるような混信（または漏
話）は抑制あるいは排除されることになる。 ターゲツト走査時間を一定とした場合、本発明
の放射検出装置中のダイオードは現行の低容量の
表面の浅層ダイオード・アレイに比べて動作強度
のダイナミツクレンジが広くなる（すなわち明度
差が大きくなる）。 以上、Ｘ線および紫外線の検出に関連して本発
明の放射検出装置が説明された。しかしながら当
業者には自明の通り、本発明の検出装置は電磁ス
ペクトルの放射の検出ばかりでなく質量を持つた
荷電または非荷電粒子の形で放出されるエネルギ
ーの検出にまでわたる広い可能性を有している。
また、歯科用Ｘ線、（計算機処理断層撮影装置に
おけるような）医療用Ｘ線および（軌道衛星から
の地質調査におけるような）紫外線による撮像用
途に関連して本発明の検出装置使用目的が説明さ
れた。しかしながら当業者には自明の通り、本発
明の新規な検出装置によれば極めて広範囲の用途
が可能となる。それ故、本発明の範囲はもつぱら
前記特許請求の範囲によつて定義されるべきであ
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザ穴あけ加工によつて半導体材料
を貫通して形成されかつ一定の配列を成して配置
された複数の穴を有するターゲツトの部分断面斜
視図、第２図は穴と同心に形成された半導体領域
を示す第１図のターゲツトの断面の正面図、第２
Ａ図は第２図中の平面２Ａ−２Ａに沿つて切断し
た第２図の検出装置の略上面図、第３図はターゲ
ツトの軸線に対して所定の角を成すようにダイオ
ードが設置された放射検出装置の一部の略正面
図、そして第４図は固体アドレス指定手段を略示
する第２Ａ図の検出装置の上面図である。 図中、２は第１の主面、３は第２の主面、４は
外周端面、５および６は開口、７は穴の内面、８
は穴の軸線、１０はターゲツト、２０は穴、２１
は半導体領域、２２は接合、２３〜２５はダイオ
ード、２９は第１群の導体、そして３０は第２群
の導体を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単結晶半導体材料製のターゲツト１０および
   それを貫通して形成された複数のダイオードを含
   むダイオード・アレイから成つていて、前記ター
   ゲツトは互いに反対側に位置する第１および第２
   の実質的に平行な主面２，３並びに前記主面同士
   を連結する外周端面４を有し、前記ターゲツトの
   軸線２６は前記ターゲツトの中心を通つて前記主
   面に対し実質的に垂直に伸び、かつ前記ターゲツ
   トの軸線に沿つて測つた前記主面間の距離は前記
   ターゲツトの所定の厚さに等しく、各々の前記ダ
   イオードは前記ターゲツトの厚さ方向に沿つてそ
   れを貫通する縦横比の大きい穴２０および前記穴
   と実質的に同心に位置するほぼ一様な横断面を持
   つた半導体領域２１によつて構成され、各々の前
   記穴は前記主面の平面内にそれぞれ位置する開口
   ５，６および前記開口同士を連結する内面７を有
   し、各々の前記穴の軸線２７，２８は実質的に
   各々の前記開口の中心を通りかつ前記主面の一方
   から所定の距離Ｑだけ離れた位置において前記タ
   ーゲツトの軸線と所定の角度α，βで交わり、
   各々の前記半導体領域は前記ターゲツトの導電形
   と反対の導電形を有しかつ対応する前記穴の前記
   内面および前記ターゲツトの材料との接合２２を
   境界とし、しかも前記接合は対応する前記穴と実
   質的に同心に位置しながら前記主面間に伸びてい
   ることを特徴とする放射検出装置。 ２ 各々の前記ダイオードを個別にアドレス指定
   するための手段２９，３０を備える特許請求の範
   囲第１項記載の放射検出装置。 ３ 前記ターゲツト１０を構成する前記半導体材
   料がシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リ
   ン化ガリウム、アンチモン化インジウム、テルル
   化カドミウムおよび硫化亜鉛から成る群より選ば
   れた１員である特許請求の範囲第１項記載の放射
   検出装置。 ４ 各々の前記穴２０が真空維持用の絶縁性物質
   によつて充填されている特許請求の範囲第１項記
   載の放射検出装置。