JPH0461173A - 半導体放射線検出器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体放射線検出器の製造方法、特に、医療用
又は産業用のＸ線カメラや断層撮像装置に用いられる、
複数の放射線検出素子をアレイ型に配列したアレイ型半
導体放射線検出器の製造方法に関する。

［従来の技術〕 放射線検出素子として半導体材料、特にカドミウムテル
ル（ＣｄＴｅ）を主成分とした放射線検出素子が、Ｘ線
やγ線の吸収計数が大きい、室温で利用できる、印加電
圧か低い、小形化が容易である、等という理由により注
［コされている。この半導体放射線検出素子は、原子炉
周辺の放射線モニターや、小型のサーベイメータ、医療
用の断層ｍ像装置等に応用され始めている。

このような応用分野においては、放射線検出素子を一次
元又は二次元のアレイ状に配置したアレイ型半導体放射
線検出器が求められている。しかし２ながら、カドミウ
ムテルルは均一な大きな結晶を得ることが困雛であるた
め、ウェーハＪ−にアレイ状に電極を形成して半導体放
射線検出器を構成したモノリシック型よりも、特性のＷ
ｊ　）た放射線検出素子を選択してアレイ状に配列して
半導体放射線検出器を構成したハイブリッド型の方か、
歩留まりの点で肴利である。

素子の特・ｉが千均゛になろといら問題か夕）−〉な、
本発明、７）目的は、組や力作業性かよく、各放射線検
出素子、１１７）特性が不カ−゛にならない￥導体放射
線検出器の製造方法を提供することにある６１］課題を
解決するｌごめのｆ［３ 」−７記目的は、土導木村料グ）対向−づる面にイれぞ
れ電極を形成して放射線検出素ｆ−を作成１．　複数の
前記放射線検出素子の一方の電極を導電性固定材料によ
り導電性基体にそれぞれ固定１２、前記複数の放射線検
出票ｒの他力σ〕主電極前記導電性基体に固定された部
材にそれぞれ接続することを特徴とする半導体放射線検
出器の製造方法によって達成される。

ｒ発明が解決りようとする課Ｍ］ しかしながら、ハイブリッド型の半導体放射線検出器の
場合、多数の放射線検出素ｆをアレイ型に組立てる際の
作業性かわるく、特性の揃った放射線検出素Ｙを用いて
も組立てると各放射線検出［作用１ 本発明によれば、放射線検出素子−の〜・方の電極を導
電性固定材料により導電性基体にそれぞれ固定した後に
、放射線検出素子の他方のＳ極を導電性基体に固定され
た部材にそれぞれ接続するようにし７ているので、放射
＠検出累イーに不均一・な力か加わって半導体材料ど電
極の間に応力が加わり界面が高抵抗に変質し、半導体検
出素子）＼の印加亀甲か紙工し、て特性が劣化すること
がない。

［実施例ｊ 本発明の第１の実施例による半導体放射線検出器の製造
方法を第１図を用いて説明する。同図（ａ）は半導体放
射線検出器の平面図、同図（ｂ）はＡＡ線断面図である
０本実施例では一次元アレイ状に配列した半導体放射線
検出器を例として説明するが、二次元のアしイ型半導体
放射線検出器の場合でも同様である。

半導体放射線検出器の組立ての前に、１，２ｍｍ厚のカ
ドミウムテルル半導体結晶を２ｍｎｎ角に切出し、切出
されたカドミウムテルル半導体結晶１０ａの両面に電極
１０ｂ、１０ｅを形成し、て、放射線検出素子１０を形
成する。

このように形成された多数の放射線検出素子１０の特性
をそれぞれ測定する。測定の結果、特性の揃った放射線
検出素子１０を選択［７てアレイ型半導体放射線検出器
を構成する放射線検出票−ＦｌＯとづる。本実施例では
１００個の放射線種：４２素了１０を−・次元に配列し
て一次元アレイ型の半導体数ｑ・１線検出器を構成する
ことにする。

〜゛方、崖導体放射線検出器のケース１２として、第１
図に示すように、段部１２ａが形成され、次元アし・イ
の配列ピッチでリード端子１４か絶縁部１５によりハー
メチックシールされたものを用意しておく。

半導体放射線検出器を組立てるには、まず、ケース１２
の底部にプリント基板１６を固定する。

プリント基板１６は一次元アレイに沿った細長い形状を
しており、上面に放射線検出素子１０を固定するための
＠箔導体１６ａが一次元アレイの配列ピッチで形成され
ている。

次に、ダイボンダ（図示せず）によりプリント基板１６
Ｆに複数の放射線検出素子１０を固定する。すなわち、
プリント基板１６の銅箔導＃、１６ａ　」１に銀−エボ
キジの導電性接着剤により電極ｌＯｃを接着（、て放射
線検出素子１０をイれぞれ固定する。

次に、プリント基板１６の銅箔導体１６ａとリード端子
１４の先端をボンディングワイヤ］８により接続する。

次に、放射線検出素ｒ−１０の放射線入射面側の電’ｋ
　１０　ｂとケ゛−ス１２の段部１２．丸をボンディン
グワイヤ２０により接続［２て、電極１０ｂを接地する
。

次Ｃご、ケース１２上方にふた２２を被せてＴ−導体放
射線検出器が完成する。

第２図を用いてず導体放射線検出器の測定回路を説明す
る。

放射線検出素子１０の電Ｉｉｉ　］、　Ｏｂを接地し、
電極１０ｃに電源３０を接続して、放射線検出素子１０
にバイアス電圧を印加する。放射線検出素１’１０にＸ
線、７−線等の放射線が入射すると、その放射線のエネ
ルギに応じてパルス状の検出信号が発生する。この検出
信号を、直流成分をカットするコンデンサ３２を介して
パルス高分析器３４により分析する、分析結宅は第２図
のグラフＣコ示Ａように検出信号のパルス高を横軸に、
その頻唄て゛ある力ｒ″７ン１〜を縦軸にしで表される
。パルス高は放射線のエネルギに比例し、ているので、
このグラフから入射し５た放９１線のエネルギ分布を２
１定づることかできる。

第２図の測定回路を用いて１００個の放射線検出素子１
０の組立て前後の特性を次のような測定条件て゛測定し
た。アメリシウム（Ａｒｒｈ）から発せられる６０ｋｅ
Ｖのγ線を６０Ｖのバイアス”ｉＪｉ汗が印加された放
射線検出素子１０に入射し、検出信号のパルス高の分布
からエネルギ分布のＶ′値幅ΔＥを測定する。

この半値幅ΔＥの測定を半導体放射線検出器に用いられ
た放射線検出素子゛１０に対して一次元アレイに組立て
前後でどの位置化するかを測定した。

測定結果を第３図に示す。横軸は用いた放射線検出素ｆ
］、Ｏの一次元アレイ中の位置であるアレイ番号であり
、縦軸はアメリシウム（Ａｒｙｉ）からのγ線による半
値幅ΔＥである。アレイ化前の測定信号を・で示し、ア
し・イ化後の測定信号を′−（で示す。第３図の測定結
果から明らかなように、本実施例による半導体放射線検
出器の製造方法によればアレイ化ｌＷ後でγ線のエネル
ギ分解能である半値幅Δ）Ｆがほとんど劣化しながった
。すなわち、アレイ化前の半値幅ΔＥの平均値は６．３
ｋｅＶであったのに対して、アレイ化後の半値幅ΔＥの
平均値は６．６ｋｅＶと、わずが０．３ｋｅＶ’Ｌか変
化しなかった。したがって、アしイ化後でも１００個の
放射線検出素子１０の特性がカーな半導体放射線検出器
を実現できる。

本発明の比較例としての半導体放射線検出器の製造方法
を以下に説明する。

この比較例における放射線検出素子も、１−述の実施例
と同様に１．．２ｙｎｍ厚で２ｎｎｍ角のカドミウムテ
ルル半導体結晶の両面に電極を形成したものであり、特
性の揃った１００個の放射線検出素子を選択する。

一方、半導体放射線検出器のケースとして底部にリード
端子が絶縁部によりハーメチックシールされたものを用
意［７ておく。

半導体放射線検出器を組立てるには、まず、放射線検出
素子の一方の電極にリード線を接続し５、続いて、放射
線検出素子の他力の電極をケースのふたに銀−エポキシ
の接着剤により固定づる。次に、放射線検出素子がケー
スに収納されるようにふたを被せ、リード線をり−・ド
端子に接続して半導体放射線検出器を完成ブーる。

このようにして製造された半導体放射線検出器の放射線
検出素−ｆのアし・イ化前後の特性を実施例と同じ測定
条件で測定した。すなわち、アメリシウムから発せられ
る６０ｋｅＶのγ線（半値幅０）を６０Ｖのバイアス電
圧が印加された放射線検出素子に入射し、検出信号のパ
ルス高の分布から検出１３号の半値幅ΔＥを測定し、た
。

測定結果を第４図に示す、横軸は放射線検出素子のアレ
イ番号であり、縦軸はエネルギ分布の半値幅へＥである
。アレイ化前の測定信号を・、アレイ化後の測定信号を
×で示す。比較例の製造方法によればアレイ化前後でγ
線の検出信号の半値幅Δト〕か大きく劣化した２１なオ
）ち、アレイ化前の半値幅ΔＥの平均値は６．２ｋｅＶ
であるのに対し５、アレイ化後の半＠福ΔＥの平均値は
８．６に、　ｅ　Ｖと、平均値で２−４ｋｅＶも劣化す
ると共に、放射線検出素子間の特性のバランＡか大きく
なった。

これは、組立て時にリード線により放射線検出素子にＩ
ｌ械的なストレスが加わったことや、リード線を取付け
るための作業性か悪いため強い光が長時間照射されたこ
とが原因であると思われる。

これに対し、本実施例の製造方法によれば、放射線検出
素子に強いストレスが加わることがなく、また、組立て
の作業性がよいので強い光に照射される時間が短時間で
あり、アレイ化前後での特性劣化を最小限に抑えること
ができる。

本発明の第２の実施例による半導体放射線検出器の製造
方法を第５図を用いて説明する。同図（ａ）は半導体放
射線検出器め平面図、同図ｆｂ）はＡＡ線断面図である
。第１図に示す実権例と同一の構成要素には同一の符号
を付して説明を省略する。

本実施例では、プリント基板１６がケース１２の底部の
ほぼ全面を覆っており、ウース１２め底部に絶縁部１５
によりハーメヂックニ・−ルされた」−ド端Ｙ−１７４
がプリンＩ・基板１６ジ）＠箔導体１６ａを突き抜Ｃ→
て直接接続されている※に特徴がある。

半導体放射線検出器を組立てるには、まず、ケース１２
の底部にプリント基板１０を固定する。

このとき銅箔導体１６ａを突き抜（→たリード端子１４
をハンダ２３により接続する。

次に、プリント基板１６の銅箔導体１．６　ａ　Ｊ−に
銀−エポキシの導電性接着剤により電極１０ｃを接着［
７て放射線検出素子１０を固定する。

次に、放射線検出素子’１０の放射線入射面側の電［１
１Ｏｂとケース１２の段部１２ａをボンディングワイヤ
２０により接続して、電極１０ｂを接地する。

次に、ケース１２上方にふた２２を被せて半導体放射線
検出器が完成する。

本実施例によればプリント基板１６の銅箔導体１５　ａ
　ｌ）’リード端′ｆ−１４に直接接続されるので、ワ
イヤボンディング工程が少なくなり５放射線検出素子１
０に対する機械的ストレスが加わるおそれが改筈される
。

本発明の第３の実施例による半導体放射線検出器の製造
方法を第６図を用いて説明する。同図（ａ）は半導体放
射線種８１器の平面図、同図（ｂ）はＡＡ、＠断面図で
ある。第１図及び第５図に示す実施例と同一の構成要素
には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例は放射線検出素子１ｏへの印加電圧の極性が負
の場合である。ケース１２の底部に放射線検出素子１０
の電極１０ｃが直接固定され、放射線入射面側の電’［
１ｌＯｂがリード端子１４にボンディングワイヤ２４に
より接続されている点に特徴がある。

半導体放射線検出器を組立てるには、まず、ケース１２
の底部に形成されな銅箔導体２６に放射線検出素子１０
の電極１０ｅを銀−エポキシの導電性接着剤により接着
して固定する。

次に、放射線検出素子１ｏの放射線入射面の電ｆｆｉ　
１．　Ｏｂとリード端子１４をホンディングワイヤ２４
により接続する。

次に、ケース１２十カにふた２２を被せて半導体放射線
検出器が完成する。

本実権例によれば印加電圧の極性か負の場合にでも放射
線検出素子に対するｌ１ｔｉＪｉ的ストレスが加わるお
それがなく簡単に組立てることができる。

本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。

例えば、」−記実施例では放射線検出素子をプリント基
板又はケースに固定するのに、銀−エボＡシの導電性接
着剤を用いたが、導電性ペーストや低融点の合金等を用
いて固定するようにしてもよい。固定の方法は上記実施
例のようにダイボンダを用いる方法の他に、放射線検出
素子のサイズに合わせて素子数だけ板に穴をあけた治具
に放射線検出素子を入れて固定するようにしてもよい。

放射線検出素子の配列ピッチをｗｊ度よく形成すること
ができる。

また、放射線検出素イ〜力放射線入射側の電極の電気的
接続は、１゛記実籍例のよ）にワイヤボンディングによ
る方法の他に、導電性接着剤を用いてもよいし、ウェッ
ジボンディングやボールボンデインク等の方法を用いて
もよい。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、放射線検出素子の一方の
電極を導電性固定材料により導電性基体にそれぞれ固定
した後に、放射線検出素子の他方の電極を導電性基体に
固定された部材にそれぞれ＃：枕するようにしているの
で、放射線検出素子に不均一な力が加わって半導体材料
と電極の間に応力が加わり界面が高抵抗に変質し、半導
体検出素子への印加電圧が低下して特性が劣化すること
がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による半導体放射線検出
器の製造方法の説明図、 第２１Ｊは半導体放射線検出器の測定回路の回路図、 第３［メ１は本発明の第１の実施例により製造された半
導体放射線検出器の特性を示すグラフ、第４図は比較例
により製造された半導体放射線検出器の特性を示すグラ
フ、 第５図は本発明の第２の実施例による半導体放射線検出
器の製造方法の説明図、 第６図は本発明−の第３の実施例による半導体放射線検
出器の製造方法の説明図である。 図において、 １０・・・放射線検出素ｆ− １０ａ・−・カドミウムテルル半導体結晶１０ｂ、１０
　ｃ　・＝電極 １２・・・ケース １、２　ａ・・・段部 １４・・・リード端子 １５・・・絶縁部 １６・・・プリント基板 ６ａ・・・銅箔導体 ８・・・ボンディングワイヤ ０・・・ボンディングワイヤ ２・・・ふた ４・・・ボンディングワイヤ ６・・・銅箔導体 ０・・・電源 ２・・・コンデンサ ４・・・パルス高分析器 出顧大日本鉱業株式会社 代理人　弁理士　北　　野　　好　　人アしイ番号 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体材料の対向する面にそれぞれ電極を形成して
   放射線検出素子を作成し、 複数の前記放射線検出素子の一方の電極を導電性固定材
   料により導電性基体にそれぞれ固定し、前記複数の放射
   線検出素子の他方の電極を前記導電性基体に固定された
   部材にそれぞれ接続することを特徴とする半導体放射線
   検出器の製造方法。 ２、請求項１記載の半導体放射線検出器の製造方法にお
   いて、 前記複数の放射線検出素子の他方の電極をボンディング
   ワイヤにより前記導電性基体に固定された部材に接続す
   ることを特徴とする半導体放射線検出器の製造方法。 ３、請求項１又は２記載の半導体放射線検出器の製造方
   法において、 前記半導体材料がカドミウムテルルを主成分とすること
   を特徴とする半導体放射線検出器の製造方法。