WO2005038923A1 - 半導体光検出素子及び放射線検出装置 - Google Patents

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Tatsumi Yamanaka
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Hamamatsu Photonics K.K.
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    • H01L31/118—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation of the surface barrier or shallow PN junction detector type, e.g. surface barrier alpha-particle detectors

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor light detection element and a radiation detection apparatus including the semiconductor light detection element.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-74553
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor photodetecting element and a radiation detecting apparatus capable of satisfactorily suppressing the occurrence of crosstalk. Means for solving the problem
  • a semiconductor photodetector element includes a semiconductor substrate on which a plurality of pn junction photodiodes are formed on the side opposite to the incident surface of the light to be detected, and the opposite side of the incident surface of the semiconductor substrate Pn junction region between adjacent photodiodes A region is formed and is characterized in that
  • a pn junction region is formed between adjacent photodiodes among a plurality of photodiodes on the side opposite to the incident surface of the semiconductor substrate. Carriers that try to flow into adjacent photodiodes due to diffusion movement are sucked out of the pn junction region. As a result, carriers that try to flow into adjacent photodiodes due to diffusion movement are removed, and the occurrence of crosstalk between photodiodes can be satisfactorily suppressed.
  • a certain photodiode may be brought into an electrically floating state due to an initial connection error or damage to a connection point due to a temperature cycle or the like.
  • the carrier overflowing from the photodiode will flow into the surrounding photodiode and prevent the surrounding photodiode from outputting a normal signal.
  • this is not described at all.
  • the pn junction region is preferably formed so as to surround the photodiode as viewed from the opposite surface side.
  • carriers that try to flow into adjacent photodiodes are surely removed, and the occurrence of crosstalk can be suppressed even better.
  • the flow of carriers into the adjacent photodiode can be suppressed more satisfactorily.
  • a high-concentration impurity semiconductor region having the same conductivity type as that of the semiconductor substrate is formed between the pn junction region and the photodiode on the side opposite to the incident surface of the semiconductor substrate.
  • the high-concentration impurity semiconductor region has a function of separating adjacent photodiodes, and the adjacent photodiodes are electrically isolated.
  • crosstalk between photodiodes can be further reduced.
  • the connection point is damaged, Even when a certain photodiode is in an electrically floating state, the flow of carriers into the adjacent photodiode can be further reduced.
  • the high concentration impurity semiconductor region is preferably formed so as to surround the photodiode as viewed from the side opposite to the incident surface. In this case, adjacent photodiodes can be reliably separated electrically.
  • an electrode that is electrically connected to the pn junction region and the high-concentration impurity semiconductor region is formed on the opposite side of the incident surface of the semiconductor substrate, and the electrode is connected to the ground potential.
  • the electrode for connecting the pn junction region to the ground potential and the electrode for connecting the high-concentration impurity semiconductor region to the ground potential are shared, and the number of electrodes increases. Can be prevented. Carriers sucked out from the pn junction region disappear inside the semiconductor photodetector. As a result, crosstalk between photodiodes is reduced. In addition, even when a certain photodiode becomes electrically floating due to breakage of the connection point, the inflow of carriers to the adjacent photodiode is reduced.
  • a first electrode that is electrically connected to the pn junction region and a second electrode that is electrically connected to the high-concentration impurity semiconductor region are formed on the side opposite to the incident surface of the semiconductor substrate. Therefore, it is preferable that each of the first electrode and the second electrode is connected to the ground potential while being electrically insulated from each other.
  • the pn junction region and the high-concentration impurity semiconductor region are electrically separated inside the semiconductor photodetector element. As a result, the flow of current due to the potential difference between the photodiode and the pn junction region can be suppressed without the potential on the pn junction region side changing. As a result, it is difficult for electrical influence to occur on the output signal from the photodiode, and stable signal output can be realized.
  • the semiconductor substrate is of a first conductivity type
  • the plurality of photodiodes and pn junction regions are constituted by a second conductivity type impurity semiconductor region and a semiconductor substrate.
  • the high concentration impurity semiconductor region is preferably of the first conductivity type.
  • an electrode including a bump electrode that is electrically connected to each of the plurality of photodiodes is formed on the surface opposite to the incident surface of the semiconductor substrate, and a plurality of electrodes are formed on the surface facing the semiconductor substrate. Electrode pads are formed to correspond to each of the photodiodes Each of the plurality of photodiodes may be electrically connected to the corresponding electrode pad of the support member via the bump electrode.
  • a radiation detection apparatus includes the semiconductor light detection element, and a scintillator that is located on the incident surface side of the semiconductor substrate and emits light upon incidence of radiation.
  • the semiconductor photodetector element is the semiconductor photodetector element, as described above, it is possible to satisfactorily suppress the occurrence of crosstalk between the photodiodes.
  • the carrier can be prevented from flowing into the adjacent photodiode. As a result, a high resolution can be obtained.
  • the present invention it is possible to provide a semiconductor photodetecting element and a radiation detecting apparatus capable of satisfactorily suppressing the occurrence of crosstalk. In addition, even if a photodiode is in an electrically floating state due to an initial connection error or damage to the connection point due to a temperature cycle, etc., the carrier flow into adjacent photodiodes is suppressed. It is possible to provide a semiconductor photodetecting element and a radiation detecting apparatus capable of performing the above.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a semiconductor photodetector element according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing a semiconductor photodetector element according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration of a modified example of the semiconductor photodetector element according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration of a modified example of the semiconductor photodetector element according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic view for explaining a cross-sectional configuration of the radiation detection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration of a modified example of the semiconductor photodetector element shown in FIG. 2.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the semiconductor photodetector element according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration along the line II-II in FIG.
  • the light L incident surface (upper side in FIG. 2) is the back surface
  • the opposite surface (lower side in FIG. 2) is the front surface.
  • ⁇ junction regions 3 are regularly arranged in a two-dimensional vertical and horizontal array on the surface side, and each of the ⁇ junction regions 3 is It functions as a photosensitive pixel of a photodiode.
  • the photodiode array PD1 includes a ⁇ -type (first conductivity type) semiconductor substrate 5 made of silicon (Si).
  • the ⁇ -type semiconductor substrate 5 has a thickness of 30 to 300 m (preferably about 100 m) and an impurity concentration of 1 ⁇ 10 12 to 10 15 Zcm 3 .
  • p-type (second conductivity type) regions 7 are two-dimensionally arranged in a regular and vertical array.
  • the pn junction region 3 formed between each p-type region 7 and the n-type semiconductor substrate 5 constitutes a photosensitive pixel of each photodiode.
  • the impurity concentration of the p-type region 7 is 1 ⁇ 10 13 — 10 2G Zcm 3 and the depth is 0.05-20 ⁇ m (preferably about 0.2 ⁇ m).
  • Region (separation layer) 9 and p-type region 11 are arranged.
  • the high-concentration n-type region 9 is formed by diffusing the surface-side force n-type impurity of the substrate 5 so as to surround the p-type region 7 (photodiode) when viewed from the surface side.
  • the high concentration n-type region 9 has a function of electrically separating adjacent photodiodes. By providing the high-concentration n-type region 9, adjacent photodiodes can be electrically separated from each other, crosstalk between photodiodes can be reduced, and breakdown voltage (reverse breakdown voltage) can be controlled. You can also.
  • the impurity concentration of the high-concentration n-type region 9 is 1 ⁇ 10 13 -10 2 Vcm 3 and the thickness is 0.1—several tens of meters (preferably about 3 m).
  • the p-type region 11 is formed by diffusing p-type impurities so that the surface side force of the substrate 5 also surrounds the p-type region 7 (photodiode) and the high-concentration n-type region 9 when viewed from the surface side. .
  • a pn junction region 13 is formed between each p-type region 11 and the n-type semiconductor substrate 5.
  • a high-concentration n-type region 9 is formed between the pn junction region 13 and the p-type region 7 (photodiode).
  • the impurity concentration of the p-type region 11 is 1 ⁇ 10 13 ⁇ 10 2G Zcm 3 and the depth is 0.05 to 20 m (preferably about 0.2 / zm).
  • a thermal oxidation film (not shown) as a passivation film and an electrical insulating film is formed. Further, an AR film (not shown) is formed on the back surface of the n-type semiconductor substrate 5 to protect the back surface and suppress reflection of the light L.
  • the back side of the n-type semiconductor substrate 5 in the photodiode array PD1 is substantially flat.
  • the electrode 15 that is electrically connected to the p-type region 7 is formed on the surface side of the n-type semiconductor substrate 5.
  • the electrode 15 includes an electrode pad, an under bump metal (UBM), and a bump electrode 17 (note that the illustration of the electrode pad and UBM is omitted).
  • the electrode pad is made of, for example, an aluminum film, It is electrically connected to the p-type region 7 through a contact hole formed in the oxide film.
  • UBM is formed by, for example, Ni and Au on the electrode wiring.
  • the bump electrode 17 is made of solder and is formed on the UBM.
  • the electrode 19 includes an electrode wiring 21, a UBM (not shown), and a bump electrode 23.
  • the electrode wiring 21 is made of, for example, an aluminum film, and is electrically connected to the high concentration n-type region 9 and the p-type region 11 through a contact hole formed in the thermal oxide film. As shown in FIG. 2, the electrode wiring 21 is formed so as to cover the high-concentration n-type region 9 and the p-type region 11 when viewed from the surface side of the n-type semiconductor substrate 5.
  • UBM is formed by sequentially plating, for example, Ni and Au on the electrode wiring 21.
  • the bump electrode 23 is made of solder and is formed on the UBM.
  • the electrode 19 is connected to the ground potential.
  • the electrode extraction of the photodiode anode is realized by the electrode 15, and the electrode extraction of the photodiode force sword is realized by the electrode 19.
  • a depletion layer 25 is formed at the boundary between the pn junction regions 3 and 13.
  • each photodiode when the detection light L is incident from the back side, each photodiode generates a carrier corresponding to the incident light.
  • the generated photoelectric current from the carrier is extracted from the electrode 15 (bump electrode 17) connected to the p-type region 7.
  • the output from the electrode 15 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 27 as shown in FIG.
  • the non-inverting input terminal of the differential amplifier 27 is connected to the ground potential common to the electrode 19.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration of a modified example of the semiconductor photodetector element shown in FIG.
  • the photodiode array PD5 as the semiconductor photodetecting element includes a wiring substrate 80 as a support member for supporting the semiconductor substrate 5 in addition to the semiconductor substrate 5.
  • the electrode 15 that is electrically connected to the p-type region 7 is formed on the surface side of the semiconductor substrate 5.
  • the electrode 15 includes an electrode pad 15a, a UBM 15b, and a bump electrode 17.
  • an electrode 19 electrically connected to the high concentration n-type region 9 and the p-type region 11 is formed on the surface side of the semiconductor substrate 5.
  • the electrode 19 is composed of an electrode pad 19a, a UBM 19b, and a bump electrode 23.
  • the semiconductor substrate 5 of the wiring substrate 80 is opposed to the electrodes 15 and 19 on the semiconductor substrate 5 side.
  • an electrode pad 81 is formed so as to correspond to the p-type region 7 (photodiode).
  • the p-type region 7 of the semiconductor substrate 5 is electrically connected to the electrode pad 81 of the wiring substrate 80 via the bump electrode 17 of the electrode 15.
  • electrode pads 82 are formed so as to correspond to the high concentration n-type region 9 and the p-type region 11.
  • the high concentration n-type region 9 and the p-type region 11 of the semiconductor substrate 5 are electrically connected to the electrode pads 82 of the wiring substrate 80 via the bump electrodes 23 of the electrodes 19 as shown in FIG.
  • the p-type region 11 between the adjacent p-type regions 7 among the plurality of p-type regions 7 (photodiodes).
  • pn junction region 13) is formed on the surface side of the n-type semiconductor substrate 5.
  • the bump electrode is connected to the support member such as a wiring board. Bump connection using is preferably used. In such a configuration using bump connection, the connection point is damaged due to an initial connection error or a temperature cycle, and as a result, a certain p-type region 7 (photodiode) is in an electrically floating state. Can happen.
  • a p-type region 7 is brought into an electrically floating state due to breakage of the connection point due to an initial connection error or a temperature cycle. Even in such a case, the carrier overflowing from the p-type region 7 is sucked out of the p-type region 11. Thereby, it is possible to satisfactorily suppress the carrier from flowing into the adjacent p-type region 7.
  • Such a configuration is also effective when a connection configuration other than the bump connection is used.
  • the p-type region 11 is formed from the surface side of the n-type semiconductor substrate 5. As seen, it is formed so as to surround the p-type region 7. As a result, the carrier C that is about to flow into the adjacent P-type region 7 by diffusion movement is surely removed, and the occurrence of crosstalk can be further suppressed.
  • the high-concentration n-type region 9 is formed between the p-type region 7 and the p-type region 11 on the surface side of the n-type semiconductor substrate 5.
  • adjacent p-type regions 7 are electrically separated, and crosstalk between the p-type regions 7 can be further reduced.
  • the flow of carriers into the adjacent photodiode can be further reduced.
  • the high-concentration n-type region 9 is formed so as to surround the p-type region 7 when viewed from the surface side of the n-type semiconductor substrate 5. Thereby, adjacent p-type regions 7 can be electrically separated reliably.
  • an electrode 19 electrically connected to the high-concentration n-type region 9 and the p-type region 11 is formed on the surface side of the n-type semiconductor substrate 5, This electrode 19 is connected to the ground potential.
  • the electrode for connecting the p-type region 11 to the ground potential and the electrode for connecting the high-concentration n-type region 9 to the ground potential can be shared, and the number of electrodes can be increased. Can be prevented. In this case, the carrier C sucked out from the p-type region 11 disappears inside the photodiode array PD1.
  • the p-type region 11 can be formed by the same process as the p-type region 7. In this case, the manufacturing process of the photodiode array PD1 is not complicated.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the semiconductor photodetector element according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration along the line IV-IV in FIG.
  • the photodiode array PD2 according to the second embodiment has an electrode structure of the high-concentration n-type region 9 and the p-type region 11. Is different from the photodiode array PD1 according to the first embodiment.
  • the electrode 31 (corresponding to the second electrode) that is electrically connected to the high-concentration n-type region 9 is formed on the surface side of the n-type semiconductor substrate 5.
  • the electrode 31 includes an electrode wiring 33, a UBM (not shown), and a bump electrode 35.
  • the electrode wiring 33 is made of, for example, an aluminum film, and is electrically connected to the high-concentration n-type region 9 through a contact hole formed in the thermal oxide film. As shown in FIG. 4, the electrode wiring 33 is formed so as to cover the high concentration n-type region 9 when viewed from the surface side of the n-type semiconductor substrate 5.
  • UBM is formed by sequentially plating, for example, Ni and Au on electrode wiring 33.
  • the bump electrode 35 is made of solder and is formed on the UBM.
  • the electrode 31 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 27, and the middle part between the electrode 31 and the non-inverting input terminal of the differential amplifier 27 is connected to the ground potential. As a result, the electrode 31 and the non-inverting input terminal of the differential amplifier 27 are connected to a common ground potential.
  • an electrode 41 (corresponding to the first electrode) that is electrically connected to the p-type region 11 is formed on the surface side of the n-type semiconductor substrate 5.
  • the electrode 41 includes an electrode wiring 43, a UBM (not shown), and a bump electrode 45.
  • the electrode wiring 43 is made of, for example, an aluminum film, and is electrically connected to the P-type region 11 through a contact hole formed in the thermal oxide film. As shown in FIG. 4, the electrode wiring 43 is formed so as to cover the p-type region 11 when viewed from the front surface side of the n-type semiconductor substrate 5.
  • UBM is formed by sequentially plating, for example, Ni and Au on electrode wiring 43.
  • the bump electrode 45 is made of solder and is formed on the UBM.
  • the electrode 41 and the electrode 31 are electrically insulated from each other.
  • the electrode 41 is connected to a ground potential different from that of the electrode 31 outside the photodiode array PD2 while being electrically insulated from the electrode 31.
  • the carrier C that tries to flow into the adjacent P-type region 7 by the diffusion movement is sucked out from the p-type region 11. It will be. As a result, carriers that try to flow into the adjacent p-type region 7 due to diffusion movement are removed, and the occurrence of crosstalk between the p-type regions 7 can be satisfactorily suppressed.
  • the electrode 31 electrically connected to the high concentration n-type region 9 and the p-type region 11 are electrically connected.
  • An electrode 41 is formed, and the electrode 31 and the electrode 41 are connected to different ground potentials while being electrically insulated from each other.
  • the high-concentration n-type region 9 and the p-type region 11 are electrically separated inside the photodiode array PD2.
  • the p-type region 11 can be formed in the same process as the p-type region 7, while the electrode 41 is also formed in the same process as the electrode 31 and the electrode 15. Is possible. In this case, the manufacturing process of the photodiode array PD2 is not complicated.
  • the electrode 31 and the electrode 41 are in a state of being electrically insulated from each other, so that the reverse noise voltage can be easily marked. For this reason, low signal detection can be easily performed by using an integration amplifier for signal detection.
  • FIG. 5 and 6 are schematic views for explaining a cross-sectional configuration of a modified example of the semiconductor photodetector element according to the present embodiment.
  • a photodiode array PD3 as a semiconductor photodetector element shown in FIG. 5 is different from the photodiode array PD1 according to the first embodiment with respect to the shape of the n-type semiconductor substrate 5.
  • the photodiode array PD4 as the semiconductor photodetecting element shown in FIG. 6 is different from the photodiode array PD2 according to the second embodiment with respect to the shape of the n-type semiconductor substrate 5.
  • a recess 51 is formed in a region corresponding to each pn junction region 3 (p-type region 7) existing on the front surface side.
  • the corresponding region between adjacent p-type regions 7 corresponds to p-type region 7.
  • the projecting portion 53 is formed so as to surround the region to be performed.
  • the carrier C that tries to flow into the adjacent P-type region 7 is removed by the same diffusion movement as in the above-described embodiment, and crosstalk between the p-type regions 7 is eliminated.
  • production can be suppressed favorably.
  • the distance from the back surface (light L incident surface) of the n-type semiconductor substrate 5 to the pn junction region 3 can be shortened while maintaining the mechanical strength. Since the distance from the surface of the n-type semiconductor substrate 5 to the pn junction region 3 is short, the carrier C force generated in the n-type semiconductor substrate 5 is suppressed from recombination in the process of moving to the n-junction region 3. Will be.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional configuration of the radiation detection apparatus according to the present embodiment.
  • the radiation detection apparatus RD includes a scintillator 61 that emits light upon incidence of radiation, and the photodiode array PD1 described above. Instead of using photodiode array PD1, photodiode array PD2-4 may be used! / ⁇ .
  • the scintillator 61 is located on the back side of the photodiode array PD1.
  • the light emitted from the scintillator 61 enters the photodiode array PD1 from the back surface of the photodiode array PD1.
  • the scintillator 61 is bonded to the back surface of the photodiode array PD1.
  • a light-transmitting resin for example, epoxy resin, acrylic resin, etc.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the present invention is applied to a photodiode array in which a plurality of pn junctions are regularly arranged in two dimensions vertically and horizontally. This is not the only case.
  • the present invention can also be applied to a photodiode array.
  • the photodiode array PD1-4 and the radiation detection apparatus RD according to the present embodiment are suitable for an X-ray CT apparatus.
  • the present invention it is possible to provide a semiconductor photodetecting element and a radiation detecting apparatus capable of satisfactorily suppressing the occurrence of crosstalk. In addition, even if a photodiode is in an electrically floating state due to an initial connection error or damage to the connection point due to a temperature cycle, etc., the carrier flow into adjacent photodiodes is suppressed. It is possible to provide a semiconductor photodetecting element and a radiation detecting apparatus capable of performing the above.
  • the present invention can be used as a semiconductor photodetecting element and a radiation detecting apparatus capable of satisfactorily suppressing the occurrence of crosstalk.

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Abstract

　ｎ型半導体基板５にはその表面側において、ｐ型領域７がアレイ状に２次元配列されている。隣接するｐ型領域７同士の間には、高濃度ｎ型領域９及びｐ型領域１１が配置されている。高濃度ｎ型領域９は、表面側から見てｐ型領域７を取り囲むように、基板５の表面側からｎ型不純物を拡散して形成されている。ｐ型領域１１は、表面側から見てｐ型領域７及び高濃度ｎ型領域９を取り囲むように、基板５の表面側からｐ型不純物を拡散して形成されている。ｎ型半導体基板５の表面側には、ｐ型領域７に電気的に接続される電極１５と、高濃度ｎ型領域９及びｐ型領域１１に電気的に接続される電極１９とが形成されている。これにより、クロストークの発生を良好に抑制することと、初期的な接続エラーもしくは温度サイクル等による接続点の破損によって、あるホトダイオードが電気的にフローティングな状態になった場合においても、隣接するホトダイオードへのキャリアの流れ込みを抑制することが可能な半導体光検出素子及び放射線検出装置が実現される。

Description

明 細 書
半導体光検出素子及び放射線検出装置
技術分野
[0001] 本発明は、半導体光検出素子、及び、当該半導体光検出素子を備えた放射線検 出装置に関する。
背景技術
[0002] この種の半導体光検出素子として、半導体基板の一方面側に複数のホトダイォー ドを形成し、他方面を光入射面とした裏面入射型ホトダイオードアレイが知られて ヽる (例えば、文献 1 :特開平 11 74553号公報参照)。
特許文献 1：特開平 11—74553号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 裏面入射型ホトダイオードアレイでは、半導体基板の空乏層以外の領域で発生し たキャリアが拡散移動する距離 (発生した位置力 空乏層までの距離)が長い。この ため、ホトダイオード間近傍に発生したキャリアは、電界に依存しない拡散移動によつ て隣接するホトダイオードに流れ込む確率が高くなる。この結果、ホトダイオード間に ぉ 、てクロストークが発生しやすくなつてしまう。
[0004] ところで、上記文献 1に記載された裏面入射型ホトダイオードアレイでは、隣接する ホトダイオード間に X線を吸収するための薄層が形成されている。し力しながら、文献 1における薄層は、散乱 X線を除去するためのものであり、上述したクロストークを考 慮したものではない。
[0005] 本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、クロストークの発生を良好に抑制する ことが可能な半導体光検出素子及び放射線検出装置を提供することを課題とする。 課題を解決するための手段
[0006] 本発明に係る半導体光検出素子は、被検出光の入射面の反対面側に、 pn接合型 の複数のホトダイオードが形成された半導体基板を備え、半導体基板の入射面の反 対面側において、複数のホトダイオードのうち隣接するホトダイオード間に pn接合領 域が形成されて 、ることを特徴とする。
[0007] 上記した半導体光検出素子では、半導体基板の入射面の反対面側において、複 数のホトダイオードのうち隣接するホトダイオード間に pn接合領域が形成されている ので、隣接するホトダイオード近傍に発生し、拡散移動により隣接するホトダイオード に流れ込もうとするキャリアは、 pn接合領域から吸い出されることとなる。これにより、 拡散移動により隣接するホトダイオードに流れ込もうとするキャリアが除去され、ホトダ ィオード間におけるクロストークの発生を良好に抑制することができる。
[0008] また、裏面入射型ホトダイオードアレイにぉ 、て、あるホトダイオードが初期的な接 続エラーもしくは温度サイクル等による接続点の破損によって、電気的にフローテイン グな状態になることが起こりうる。このような場合、そのホトダイオードから溢れ出したキ ャリアが周囲のホトダイオードに流れ込み、周囲のホトダイオードが正常な信号を出 力することを妨げること〖こなる。上記文献 1に記載された裏面入射型ホトダイオードァ レイでは、このようなことは全く述べられていない。
[0009] これに対して、上記した半導体光検出素子では、接続点の破損によってあるホトダ ィオードが電気的にフローティングな状態になった場合においても、隣接するホトダイ オードに流れ込もうとするキャリアは pn接合領域から吸い出されることとなる。これによ り、隣接するホトダイオードへのキャリアの流れ込みを良好に抑制することができる。
[0010] また、 pn接合領域は、反対面側から見て、ホトダイオードを取り囲むように形成され ていることが好ましい。この場合、隣接するホトダイオードに流れ込もうとするキャリア が確実に除去されることとなり、クロストークの発生をより一層良好に抑制することがで きる。また、接続点の破損によってあるホトダイオードが電気的にフローティングな状 態になった場合においても、隣接するホトダイオードへのキャリアの流れ込みをより一 層良好に抑制することができる。
[0011] また、半導体基板の入射面の反対面側において、 pn接合領域とホトダイオードとの 間に、半導体基板と同一導電型の高濃度不純物半導体領域が形成されていること が好ましい。この場合、高濃度不純物半導体領域は、隣接するホトダイオードを分離 する機能を有することとなり、隣接するホトダイオードが電気的に分離される。この結 果、ホトダイオード間のクロストークをより一層低減できる。また、接続点の破損によつ てあるホトダイオードが電気的にフローティングな状態になった場合においても、隣 接するホトダイオードへのキャリアの流れ込みをより一層低減できる。
[0012] また、高濃度不純物半導体領域は、入射面の反対面側から見て、ホトダイオードを 取り囲むように形成されていることが好ましい。この場合、隣接するホトダイオードを電 気的に確実に分離することができる。
[0013] また、半導体基板の入射面の反対面側に、 pn接合領域と高濃度不純物半導体領 域とに電気的に接続される電極が形成されており、電極が接地電位に接続されること が好ましい。この場合、 pn接合領域を接地電位に接続するための電極と、高濃度不 純物半導体領域を接地電位に接続するための電極との共用化が図られることとなり、 電極数が増加するのを防ぐことができる。 pn接合領域から吸い出されたキャリアは、 半導体光検出素子の内部で消失することとなる。この結果、ホトダイオード間のクロス トークが低減される。また、接続点の破損によってあるホトダイオードが電気的にフロ 一ティングな状態になった場合においても、隣接するホトダイオードへのキャリアの流 れ込みが低減される。
[0014] また、半導体基板の入射面の反対面側に、 pn接合領域に電気的に接続される第 1 電極と高濃度不純物半導体領域に電気的に接続される第 2電極とが形成されており 、第 1電極と第 2電極とは、互いに電気的に絶縁された状態で各々が接地電位に接 続されることが好ましい。この場合、 pn接合領域と高濃度不純物半導体領域とは、半 導体光検出素子の内部において電気的に分離されることとなる。これにより、 pn接合 領域側の電位が変動するようなことはなぐホトダイオードと pn接合領域との電位差に よる電流の流れ込みを抑制することができる。この結果、ホトダイオードからの出力信 号に電気的な影響は生じ難くなり、安定した信号出力を実現することができる。
[0015] また、半導体基板は第 1導電型であって、複数のホトダイオード及び pn接合領域は 第 2導電型不純物半導体領域と半導体基板とで構成されることが好ましい。また、高 濃度不純物半導体領域は第 1導電型であることが好ましい。
[0016] また、半導体基板の入射面の反対面側に、複数のホトダイオードのそれぞれに電 気的に接続され、バンプ電極を含む電極が形成されているとともに、半導体基板に 対向する面側に複数のホトダイオードのそれぞれと対応するように電極パッドが形成 された支持部材を備え、複数のホトダイオードのそれぞれは、バンプ電極を介して支 持部材の対応する電極パッドに電気的に接続されることとしても良 、。
[0017] 本発明に係る放射線検出装置は、上記半導体光検出素子と、半導体基板の入射 面側に位置し、放射線の入射により発光するシンチレータと、を備えることを特徴とす る。
[0018] 上記した放射線検出装置では、半導体光検出素子が上記半導体光検出素子とさ れるので、上述したように、ホトダイオード間におけるクロストークの発生を良好に抑制 することができる。また、接続点の破損によってあるホトダイオードが電気的にフロー ティングな状態になった場合においても、隣接するホトダイオードへのキャリアの流れ 込みを抑制することができる。この結果、高い解像度を得ることができる。
発明の効果
[0019] 本発明によれば、クロストークの発生を良好に抑制することが可能な半導体光検出 素子及び放射線検出装置を提供することができる。また、初期的な接続エラーもしく は温度サイクル等による接続点の破損によって、あるホトダイオードが電気的にフロ 一ティングな状態になった場合においても、隣接するホトダイオードへのキャリアの流 れ込みを抑制することが可能な半導体光検出素子及び放射線検出装置を提供する ことができる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]図 1は、第 1実施形態に係る半導体光検出素子を示す概略平面図である。
[図 2]図 2は、図 1における II II線に沿った断面構成を説明するための模式図である。
[図 3]図 3は、第 2実施形態に係る半導体光検出素子を示す概略平面図である。
[図 4]図 4は、図 3における IV— IV線に沿った断面構成を説明するための模式図であ る。
[図 5]図 5は、本実施形態に係る半導体光検出素子の変形例の断面構成を説明する ための模式図である。
[図 6]図 6は、本実施形態に係る半導体光検出素子の変形例の断面構成を説明する ための模式図である。
[図 7]図 7は、本実施形態に係る放射線検出装置の断面構成を説明するための模式 図である。
[図 8]図 8は、図 2に示した半導体光検出素子の変形例の断面構成を説明するため の模式図である。
符号の説明
[0021] 3, 13· · ·ρη接合領域、 5〜η型半導体基板、 7· · ·ρ型領域、 9…高濃度 η型領域 (高 濃度不純物半導体領域）、 11 · · ·ρ型領域、 15, 19, 31 , 41 · · ·電極、 61 · · ·シンチレ ータ、 L…光、 PD1— PD4…ホトダイオードアレイ、 RD…放射線検出装置。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 本発明の実施形態に係る半導体光検出素子及び放射線検出装置について図面 を参照して説明する。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。
[0023] (第 1実施形態）
[0024] 図 1は、第 1実施形態に係る半導体光検出素子を示す概略平面図である。図 2は、 図 1における II II線に沿った断面構成を説明するための模式図である。なお、以下 の説明においては、光 Lの入射面（図 2における上側）を裏面、その反対側の面（図 2 における下側）を表面として 、る。
[0025] 半導体光検出素子としてのホトダイオードアレイ PD1は、表面側において、複数の ρη接合領域 3が 2次元的に縦横に規則正しくアレイ状に配列されており、 ρη接合領 域 3の一つ一つがホトダイオードの光感応画素としての機能を有している。
[0026] ホトダイオードアレイ PD1は、シリコン（Si)からなる η型（第 1導電型）の半導体基板 5を備えている。 η型半導体基板 5は、その厚みが 30— 300 m (好ましくは、 100 m程度)で、その不純物濃度は、 1 X 1012— 1015Zcm3である。
[0027] n型半導体基板 5にはその表面側において、 p型 (第 2導電型)領域 7が縦横の規則 正しいアレイ状に 2次元配列されている。この各 p型領域 7と n型半導体基板 5との間 で形成される pn接合領域 3により、各ホトダイオードの光感応画素が構成されている 。 p型領域 7の不純物濃度は 1 X 1013— 102GZcm3であり、深さが 0. 05-20 ^ m ( 好ましくは、 0. 2 μ m程度）である。
[0028] 隣接する p型領域 7同士の間には、高濃度不純物半導体領域としての高濃度 n型 領域 (分離層） 9及び p型領域 11が配置されている。
[0029] 高濃度 n型領域 9は、表面側から見て p型領域 7 (ホトダイオード)を取り囲むように、 基板 5の表面側力 n型不純物を拡散して形成されて 、る。この高濃度 n型領域 9は 、隣接するホトダイオードを電気的に分離する機能を有するものである。高濃度 n型 領域 9を設けることにより、隣接するホトダイオードが電気的に確実に分離され、ホトダ ィオード同士のクロストークを低減することができ、また、ブレークダウン電圧 (逆方向 耐圧）を制御することもできる。高濃度 n型領域 9の不純物濃度は 1 X 1013-102Vc m3であり、厚みは 0. 1—数 10 m (好ましくは、 3 m程度）である。
[0030] p型領域 11は、表面側から見て p型領域 7 (ホトダイオード)及び高濃度 n型領域 9を 取り囲むように、基板 5の表面側力も p型不純物を拡散して形成されている。この各 p 型領域 11と n型半導体基板 5との間で、 pn接合領域 13が形成されることとなる。また 、 pn接合領域 13と p型領域 7 (ホトダイオード)との間に、高濃度 n型領域 9が形成さ れることとなる。 p型領域 11の不純物濃度は 1 X 1013— 102GZcm3であり、深さが 0. 05— 20 m (好ましくは、 0. 2 /z m程度）である。
[0031] 半導体基板 5の端部（チップエッジ）に位置する p型領域 7は、そのチップエッジ側 に隣接する P型領域 7が存在しな 、ことから、チップエッジ側に高濃度 n型領域 9及び P型領域 11を形成する必要はな ヽ。
[0032] n型半導体基板 5の表面には、パッシベーシヨン膜及び電気絶縁膜としての熱酸ィ匕 膜 (図示せず)が形成されている。また、 n型半導体基板 5の裏面には、裏面を保護 すると共に、光 Lの反射を抑制する AR膜 (図示せず)が形成されている。ホトダイォ 一ドアレイ PD1における n型半導体基板 5の裏面側は、略平面とされている。
[0033] n型半導体基板 5の表面側には、 p型領域 7に電気的に接続される電極 15が形成 されている。電極 15は、電極パッド、アンダーバンプメタル（UBM)及びバンプ電極 1 7を含む（なお、電極パッド及び UBMの図示は省略する。 ) o電極パッドは、例えばァ ルミ-ゥム膜からなり、熱酸ィ匕膜に形成されたコンタクトホールを通して p型領域 7に 電気的に接続される。 UBMは、電極配線上に例えば Ni、 Auを川頁次メツキすることに より形成される。バンプ電極 17は、半田からなり、 UBM上に形成される。
[0034] n型半導体基板 5の表面側には、高濃度 n型領域 9及び p型領域 11に電気的に接 続される電極 19が形成されている。電極 19は、電極配線 21、 UBM (図示せず)及 びバンプ電極 23を含む。電極配線 21は、例えばアルミニウム膜からなり、熱酸化膜 に形成されたコンタクトホールを通して高濃度 n型領域 9及び p型領域 11に電気的に 接続される。電極配線 21は、図 2にも示されるように、 n型半導体基板 5の表面側から 見て高濃度 n型領域 9及び p型領域 11を覆うように形成されている。 UBMは、電極 配線 21上に例えば Ni、 Auを順次メツキすることにより形成される。バンプ電極 23は、 半田からなり、 UBM上に形成される。電極 19は、接地電位に接続されている。
[0035] ホトダイオードアレイ PD1においては、ホトダイオードのアノードの電極取り出しが電 極 15により実現され、ホトダイオードの力ソードの電極取り出しが電極 19により実現さ れている。そして、ホトダイオードアレイ PD1においては、 pn接合領域 3, 13の境界 に空乏層 25が形成されることとなる。
[0036] そして、ホトダイオードアレイ PD1は、裏面側から被検出光 Lが入射すると、その入 射光に応じたキャリアを各ホトダイオードが生成する。生成されたキャリアによる光電 流は、 p型領域 7に接続された電極 15 (バンプ電極 17)カゝら取り出される。この電極 1 5からの出力は、図 2にも示されるように、差動アンプ 27の反転入力端子に接続され る。差動アンプ 27の非反転入力端子は、電極 19と共通な接地電位に接続されてい る。
[0037] 図 8は、図 2に示した半導体光検出素子の変形例の断面構成を説明するための模 式図である。ここでは、半導体光検出素子としてのホトダイオードアレイ PD5は、半導 体基板 5に加えて、半導体基板 5を支持する支持部材として配線基板 80を備えてい る。
[0038] 半導体基板 5の表面側には、上記したように、 p型領域 7に電気的に接続される電 極 15が形成されている。電極 15は、図 8に示した例では、電極パッド 15a、 UBM 15 b、及びバンプ電極 17によって構成されている。また、半導体基板 5の表面側には、 高濃度 n型領域 9及び p型領域 11に電気的に接続される電極 19が形成されて ヽる。 電極 19は、図 8に示した例では、電極パッド 19a、 UBM19b、及びバンプ電極 23に よって構成されている。
[0039] これらの半導体基板 5側の電極 15、 19に対して、配線基板 80の半導体基板 5に対 向する面側には、 p型領域 7 (ホトダイオード）と対応するように電極パッド 81が形成さ れている。半導体基板 5の p型領域 7は、図 8に示すように、電極 15のバンプ電極 17 を介して、配線基板 80の電極パッド 81に電気的に接続される。
[0040] また、配線基板 80の半導体基板 5に対向する面側には、高濃度 n型領域 9及び p 型領域 11と対応するように電極パッド 82が形成されている。半導体基板 5の高濃度 n 型領域 9及び p型領域 11は、図 8に示すように、電極 19のバンプ電極 23を介して、 配線基板 80の電極パッド 82に電気的に接続される。
[0041] 以上のように、本第 1実施形態においては、 n型半導体基板 5の表面側において、 複数の p型領域 7 (ホトダイオード)のうち隣接する p型領域 7の間に p型領域 11 (pn接 合領域 13)が形成されている。これにより、 n型半導体基板 5内の空乏層 25以外の領 域において、隣接する p型領域 7近傍にキャリア Cが発生した場合でも、拡散移動に より隣接する P型領域 7に流れ込もうとするキャリア Cは、図 2における矢印 Aにて示さ れるように、 p型領域 11から吸い出されることとなる。この結果、拡散移動により隣接 する P型領域 7に流れ込もうとするキャリア Cが除去され、 p型領域 7の間におけるクロ ストークの発生を良好に抑制することができる。
[0042] また、光 Lの入射面を裏面とする裏面入射型のホトダイオードアレイ PD1では、図 8 にその接続構成を例示したように、配線基板などの支持部材に対する接続にぉ ヽて 、バンプ電極を用いたバンプ接続が好適に用いられる。このようにバンプ接続を用い る構成では、初期的な接続エラーもしくは温度サイクル等によって接続点の破損を生 じ、その結果、ある p型領域 7 (ホトダイオード）が電気的にフローティングな状態にな ることが起こりうる。
[0043] これに対して、上記構成のホトダイオードアレイ PD1によれば、初期的な接続エラ 一もしくは温度サイクル等による接続点の破損によって、ある p型領域 7が電気的にフ ローテイングな状態になった場合においても、その p型領域 7から溢れ出したキャリア は、 p型領域 11から吸い出されることになる。これにより、隣接する p型領域 7にキヤリ ァが流れ込むことを良好に抑制することができる。なお、このような構成は、バンプ接 続以外の接続構成を用いた場合にも、同様に有効である。
[0044] また、本第 1実施形態においては、 p型領域 11は、 n型半導体基板 5の表面側から 見て、 p型領域 7を取り囲むように形成されている。これにより、拡散移動により隣接す る P型領域 7に流れ込もうとするキャリア Cが確実に除去されることとなり、クロストーク の発生をより一層良好に抑制することができる。
[0045] また、上記のように、接続点の破損によってある p型領域 7が電気的にフローテイン グな状態になった場合においても、その p型領域 7から溢れ出したキャリアは、 p型領 域 7を取り囲む p型領域 11から吸い出されることになる。これにより、隣接する p型領 域 7にキャリアが流れ込むことをより一層良好に抑制することができる。
[0046] また、本第 1実施形態では、 n型半導体基板 5の表面側において、 p型領域 7と p型 領域 11との間に、高濃度 n型領域 9が形成されている。これにより、隣接する p型領域 7が電気的に分離され、 p型領域 7間のクロストークをより一層低減できる。また、接続 点の破損によってあるホトダイオードが電気的にフローティングな状態になった場合 においても、隣接するホトダイオードへのキャリアの流れ込みをより一層低減できる。
[0047] また、本第 1実施形態において、高濃度 n型領域 9は、 n型半導体基板 5の表面側 から見て、 p型領域 7を取り囲むように形成されている。これにより、隣接する p型領域 7を電気的に確実に分離することができる。
[0048] また、本第 1実施形態においては、 n型半導体基板 5の表面側に、高濃度 n型領域 9と p型領域 11とに電気的に接続される電極 19が形成されており、この電極 19が接 地電位に接続される。これにより、 p型領域 11を接地電位に接続するための電極と、 高濃度 n型領域 9を接地電位に接続するための電極との共用化が図られることとなり 、電極数が増加するのを防ぐことができる。この場合、 p型領域 11から吸い出された キャリア Cは、ホトダイオードアレイ PD1の内部で消失することとなる。
[0049] また、本第 1実施形態において、 p型領域 11は、 p型領域 7と同じ工程で形成するこ とが可能である。この場合、ホトダイオードアレイ PD1の製造工程が複雑ィ匕するような ことはない。
[0050] (第 2実施形態）
[0051] 図 3は、第 2実施形態に係る半導体光検出素子を示す概略平面図である。図 4は、 図 3における IV— IV線に沿った断面構成を説明するための模式図である。第 2実施形 態に係るホトダイオードアレイ PD2は、高濃度 n型領域 9及び p型領域 11の電極構造 に関して第 1実施形態に係るホトダイオードアレイ PD1と相違する。
[0052] n型半導体基板 5の表面側には、高濃度 n型領域 9に電気的に接続される電極 31 ( 第 2電極に相当）が形成されている。電極 31は、電極配線 33、 UBM (図示せず)及 びバンプ電極 35を含む。電極配線 33は、例えばアルミニウム膜からなり、熱酸化膜 に形成されたコンタクトホールを通して高濃度 n型領域 9に電気的に接続される。電 極配線 33は、図 4にも示されるように、 n型半導体基板 5の表面側から見て高濃度 n 型領域 9を覆うように形成されている。 UBMは、電極配線 33上に例えば Ni、 Auを順 次メツキすること〖こより形成される。バンプ電極 35は、半田からなり、 UBM上に形成さ れる。電極 31は差動アンプ 27の非反転入力端子に接続され、電極 31と差動アンプ 27の非反転入力端子との途中部分が接地電位に接続されている。これにより、電極 31と差動アンプ 27の非反転入力端子とは共通の接地電位に接続されることとなる。
[0053] また、 n型半導体基板 5の表面側には、 p型領域 11に電気的に接続される電極 41 ( 第 1電極に相当）が形成されている。電極 41は、電極配線 43、 UBM (図示せず)及 びバンプ電極 45を含む。電極配線 43は、例えばアルミニウム膜からなり、熱酸化膜 に形成されたコンタクトホールを通して P型領域 11に電気的に接続される。電極配線 43は、図 4にも示されるように、 n型半導体基板 5の表面側から見て p型領域 11を覆う ように形成されている。 UBMは、電極配線 43上に例えば Ni、 Auを順次メツキするこ とにより形成される。バンプ電極 45は、半田からなり、 UBM上に形成される。電極 41 は、電極 31と互いに電気的に絶縁されている。電極 41は、電極 31との電気的絶縁 が維持された状態で、ホトダイオードアレイ PD2の外部において、電極 31とは異なる 接地電位に接続されて ヽる。
[0054] 以上のように、本第 2実施形態においても、第 1実施形態と同様に、拡散移動により 隣接する P型領域 7に流れ込もうとするキャリア Cは p型領域 11から吸い出されることと なる。これにより、拡散移動により隣接する p型領域 7に流れ込もうとするキャリアじが 除去され、 p型領域 7の間におけるクロストークの発生を良好に抑制することができる
[0055] また、初期的な接続エラーもしくは温度サイクル等による接続点の破損によって、あ る P型領域 7が電気的にフローティングな状態になった場合においても、その p型領 域 7から溢れ出したキャリアは、 p型領域 11から吸い出されることになる。これにより、 隣接する P型領域 7にキャリアが流れ込むことを良好に抑制することができる。
[0056] また、本第 2実施形態においては、 n型半導体基板 5の表面側に、高濃度 n型領域 9に電気的に接続される電極 31と p型領域 11に電気的に接続される電極 41とが形 成されており、電極 31と電極 41とは、互いに電気的に絶縁された状態で各々が異な る接地電位に接続される。この構成では、高濃度 n型領域 9と p型領域 11とは、ホトダ ィオードアレイ PD2の内部において電気的に分離されることとなる。これにより、例え ばグランド電位が変動した場合でも、 p型領域 11の電位が変動するようなことはなぐ P型領域 7と p型領域 11との電位差による電流の流れ込みを抑制することができる。こ の結果、 p型領域 7からの出力信号に電気的な影響 (ノイズの重畳)は生じ難くなり、 安定した信号出力を実現することができる。
[0057] また、本第 2実施形態においては、 p型領域 11は p型領域 7と同じ工程で形成する ことが可能である一方、電極 41も電極 31及び電極 15と同じ工程で形成することが可 能である。この場合、ホトダイオードアレイ PD2の製造工程が複雑ィ匕するようなことは ない。
[0058] なお、ホトダイオードアレイ PD2においては、電極 31と電極 41とが互いに電気的に 絶縁された状態にあるので、逆ノ ィァス電圧の印カロも容易となる。このため、信号検 出に積分アンプを用いることにより、低信号検出を容易に行うこともできる。
[0059] 続いて、図 5及び図 6に基づいて、本実施形態に係る半導体光検出素子の更なる 変形例を説明する。図 5及び図 6は、本実施形態に係る半導体光検出素子の変形例 の断面構成を説明するための模式図である。
[0060] 図 5に示された半導体光検出素子としてのホトダイオードアレイ PD3は、 n型半導体 基板 5の形状に関して第 1実施形態に係るホトダイオードアレイ PD1と相違する。図 6 に示された半導体光検出素子としてのホトダイオードアレイ PD4は、 n型半導体基板 5の形状に関して第 2実施形態に係るホトダイオードアレイ PD2と相違する。
[0061] ホトダイオードアレイ PD3, PD4では、 n型半導体基板 5の裏面側において、表面 側に存在する各 pn接合領域 3 (p型領域 7)に対応する領域に窪み部 51が形成され ている。これにより、隣接する p型領域 7の間に対応する領域には、 p型領域 7に対応 する領域を囲むように突出部 53が形成されることとなる。
[0062] 上記ホトダイオードアレイ PD3, PD4においても、上述した実施形態と同じぐ拡散 移動により隣接する P型領域 7に流れ込もうとするキャリア Cが除去され、 p型領域 7の 間におけるクロストークの発生を良好に抑制することができる。
[0063] また、初期的な接続エラーもしくは温度サイクル等による接続点の破損によって、あ る P型領域 7が電気的にフローティングな状態になった場合においても、その p型領 域 7から溢れ出したキャリアは、 p型領域 11から吸い出されることになる。これにより、 隣接する P型領域 7にキャリアが流れ込むことを良好に抑制することができる。
[0064] また、ホトダイオードアレイ PD3, PD4では、機械的強度を維持しつつ、 n型半導体 基板 5の裏面 (光 Lの入射面)から pn接合領域 3までの距離を短くすることができる。 n 型半導体基板 5の表面から pn接合領域 3までの距離が短 ヽことから、 n型半導体基 板 5内で発生したキャリア C力 ¾n接合領域 3までの移動過程で再結合するのを抑制さ れることとなる。
[0065] 次に、図 7に基づいて、本実施形態に係る放射線検出装置を説明する。図 7は、本 実施形態に係る放射線検出装置の断面構成を説明するための模式図である。
[0066] 放射線検出装置 RDは、放射線の入射により発光するシンチレータ 61と、上述した ホトダイオードアレイ PD1とを備える。なお、ホトダイオードアレイ PD1を用いる代わり に、ホトダイオードアレイ PD2— 4を用いるようにしてもよ!/ヽ。
[0067] シンチレータ 61は、ホトダイオードアレイ PD1の裏面側に位置する。シンチレータ 6 1から出射された光は、ホトダイオードアレイ PD1の裏面から当該ホトダイオードァレ ィ PD1に入射する。シンチレータ 61は、ホトダイオードアレイ PD1の裏面に接着され ている。シンチレータ 61とホトダイオードアレイ PD1との接着には、光透過性を有する 榭脂 (例えば、エポキシ榭脂、アクリル榭脂等)を用いることができる。
[0068] 上記放射線検出装置 RDでは、ホトダイオードアレイ PD1を備えることにより、 p型領 域 7の間におけるクロストークの発生が良好に抑制される。また、初期的な接続エラー もしくは温度サイクル等による接続点の破損によって、あるホトダイオードが電気的に フローティングな状態になった場合においても、隣接するホトダイオードへのキャリア の流れ込みが良好に抑制される。これにより、高い解像度を得ることができる。 [0069] 本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態に おいては、本発明を複数の pn接合が 2次元的に縦横に規則正しく配列されたホトダ ィオードアレイに適用した力 これに限られることなぐ pn接合が 1次元的に配列され たホトダイオードアレイにも本発明を適用することができる。
[0070] 本実施形態に係るホトダイオードアレイ PD1— 4及び放射線検出装置 RDは、 X線 CT装置に好適である。
[0071] 本発明によれば、クロストークの発生を良好に抑制することが可能な半導体光検出 素子及び放射線検出装置を提供することができる。また、初期的な接続エラーもしく は温度サイクル等による接続点の破損によって、あるホトダイオードが電気的にフロ 一ティングな状態になった場合においても、隣接するホトダイオードへのキャリアの流 れ込みを抑制することが可能な半導体光検出素子及び放射線検出装置を提供する ことができる。
産業上の利用可能性
[0072] 本発明は、クロストークの発生を良好に抑制することが可能な半導体光検出素子及 び放射線検出装置として利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 被検出光の入射面の反対面側に pn接合型の複数のホトダイオードが形成された 半導体基板を備え、
前記半導体基板の前記入射面の反対面側にお 、て、前記複数のホトダイオードの うち隣接するホトダイオード間に pn接合領域が形成されていることを特徴とする半導 体光検出素子。
[2] 前記 pn接合領域は、前記反対面側から見て、前記ホトダイオードを取り囲むように 形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の半導体光検出素子。
[3] 前記半導体基板の前記反対面側において、前記 pn接合領域と前記ホトダイオード との間に、前記半導体基板と同一導電型の高濃度不純物半導体領域が形成されて
V、ることを特徴とする請求項 1に記載の半導体光検出素子。
[4] 前記高濃度不純物半導体領域は、前記反対面側から見て、前記ホトダイオードを 取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項 3に記載の半導体光検出素子
[5] 前記半導体基板の前記反対面側に、前記 pn接合領域と前記高濃度不純物半導 体領域とに電気的に接続される電極が形成されており、
前記電極が接地電位に接続されることを特徴とする請求項 4に記載の半導体光検 出素子。
[6] 前記半導体基板の前記反対面側に、前記 pn接合領域に電気的に接続される第 1 電極と前記高濃度不純物半導体領域に電気的に接続される第 2電極とが形成され ており、
前記第 1電極と前記第 2電極とは、互いに電気的に絶縁された状態で各々が接地 電位に接続されることを特徴とする請求項 4に記載の半導体光検出素子。
[7] 前記半導体基板は第 1導電型であって、前記複数のホトダイオード及び前記 pn接 合領域は第 2導電型不純物半導体領域と前記半導体基板とで構成されることを特徴 とする請求項 1に記載の半導体光検出素子。
[8] 前記半導体基板及び前記高濃度不純物半導体領域は第 1導電型であって、前記 複数のホトダイオード及び前記 pn接合領域は第 2導電型不純物半導体領域と前記 半導体基板とで構成されることを特徴とする請求項 3に記載の半導体光検出素子。
[9] 前記半導体基板の前記反対面側に、前記複数のホトダイオードのそれぞれに電気 的に接続され、バンプ電極を含む電極が形成されているとともに、
前記半導体基板に対向する面側に前記複数のホトダイオードのそれぞれと対応す るように電極パッドが形成された支持部材を備え、前記複数のホトダイオードのそれ ぞれは、前記バンプ電極を介して前記支持部材の対応する前記電極パッドに電気 的に接続されることを特徴とする請求項 1に記載の半導体光検出素子。
[10] 請求項 1に記載の半導体光検出素子と、
前記半導体基板の前記入射面側に位置し、放射線の入射により発光- 一タと、を備えることを特徴とする放射線検出装置。
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