专利名称：放射线检测装置的制作方法
技术领域：
本申请以2010年7月15日申请的日本国特愿2010-160582为基础，通过参考来
包含其全部内容。本发明涉及一种放射线检测装置。特别是，本发明涉及一种使用检测Y线、X线等放射线的边缘导通(Edge-On)型的放射线检测器的放射线检测装置。
背景技术：
作为以往的放射线检测器，已知如下构成的放射线检测器(例如，参照专利文献
I。):将层叠体设置在两个框架之间，用针脚(pin)来固定一个框架和另一个框架，该层叠体将多个共用电极板、多个半导体单元、以及多个电极板如共用电极板、半导体单元、电极板、半导体单元、共用电极板...那样进行层叠。在专利文献I所述的放射线检测器中，横向相邻接的一对半导体单元共享共用电极板，因此与以往相比能够减小无法检测放射线的区域，能够提高放射线的检测效率。专利文献1:美国专利第6236051号说明书
发明内容
但是，专利文献I的放射线检测器层叠共用电极板、半导体单元等多个结构构件而构成。在使用了这样的放射线检测器的放射线检测装置中，每当将结构构件堆积起来时各结构构件所具有的尺寸误差被相加，因此难以高密度地排列多个半导体单元、且减小无法检测放射线的区域(例如，共用电极板存在的区域等)。因而，本发明的目的在于提供一种在稠密地配置放射线检测器的情况下也能够减小无法检测放射线的区域的放射线检测装置。本发明为了达成上述目的，提供一种放射线检测装置，具备具有固定能够检测放射线的多个半导体元件的基板的边缘导通型的放射线检测器，其特征在于，多个半导体元件的各个在放射线入射的面具有多个元件内像素区域，在俯视中规定X方向、和与X方向正交的Y方向的情况下，以多个放射线检测器各自的基板成为平行的配置沿着X方向排列多个放射线检测器，多个放射线检测器的各个在基板的一个面以及另一个面的各个中具有在Y方向排列的多个半导体元件，将隔着基板而设置的半导体元件之间的距离设为XG1、将从一个放射线检测器的半导体元件到与该半导体元件相对置且与一个放射线检测器相邻接的其它的放射线检测器的半导体元件为止的距离设为XG2，将在Y方向排列的半导体元件之间的距离设为YG1，将放射线检测器所使用的规定的像素间距的横间距设为a、纵间距设为b、多个半导体元件各自的放射线入射的面的宽度设为C、长度设为d、多个半导体元件各自的多个元件内像素区域中的、位于多个半导体元件各自的两端部的元件内像素区域的长度分别设为e、被位于多个半导体元件各自的两端部的元件内像素区域夹住的多个元件内像素区域的各自的长度设为f的情况下，满足如下关系
C=a- (XG1+XG2) /2d=b_YGl=2e+ (n_2)fe=b/n_YGl/2f = b/n，其中，n为正的整数。另外，在上述放射线检测装置中，在将能够设置在放射线检测器上的匹配准直器的隔板宽度设为Cd的情况下，优选是满足如下关系Cd 彡 XGlCd 彡 XG2。另外，在上述放射线检测装置中，优选是满足XG1=XG2的关系。另外，在上述放射线检测装置中，优选是满足XG1=XG2=YG1的关系。另外，在上述放射线检测装置中，多个半导体元件的各个在与放射线入射的面垂直的面具有(n-Ι)个槽、并且在多个槽之间、以及一个面的相反侧的面具有电极，由此能够构成η个元件内像素区域。另外，在上述放射线检测装置中，多个半导体元件的各个能够在基板的一个面以及另一个面将基板设置为对称面。根据与本发明有关的放射线检测装置，能够提供一种在稠密地配置放射线检测器的情况下也能够减小无法检测放射线的区域的放射线检测装置。
图1是本发明的实施方式的放射线检测器的立体图。图2是本发明的实施方式的半导体元件的立体图。图3是本发明的实施方式的放射线检测装置的立体图。图4是本实施方式的多个放射线检测器所排列的状态的概要图。图5是在本实施方式的放射线检测器上具备匹配准直器的情况下的示意性的俯视图。附图标记说明
1:放射线检测器；2 :支撑体；3 :支撑板；4 :连接器；10 :半导体元件；10a :元件内像素区域；10b :槽；10d :兀件表面；20 :基板；22 :基板端子；29 :卡边缘部；29a 图案；30、31 :卡持架；32 :弹性构件安装部；32a :凹部；34 :带槽孔；36 :突起部；40 :挠性基板；50 :匹配准直器；51 :开口 ；52 :隔板；100 :放射线；110 :半导体元件间距；119 :放射线检测装置。
具体实施例方式[实施方式]图1表示本发明的实施方式的放射线检测器的立体图的概要。(放射线检测器I的结构的概要)本实施方式的放射线检测器I是具有固定了能够检测Y线、X线等放射线的多个半导体元件10的基板20、并呈现卡型的形状的放射线检测器。在图1中放射线100从纸面的上方沿着下方入射。即，放射线100沿着从放射线检测器I的半导体元件10朝向卡持架30以及卡持架31的方向传输而到达放射线检测器I。并且，对于放射线检测器1，向半导体元件10的侧面(即，面向图1的上方的面)入射放射线100。因而，半导体元件10的侧面成为放射线100的入射面。这样，将半导体元件10的侧面设为放射线100的入射面的放射线检测器，在本实施方式中称为边缘导通型的放射线检测器。此外，放射线检测器I能够作为经由沿着特定的方向(例如，朝向放射线检测器I的方向)传输而来的放射线100所通过的具有多个开口的准直器(例如，匹配准直器、针孔准直器等)检测放射线100的多个放射线检测器I排列而成的放射线检测装置用的放射线检测器I而使用。当参照图1时，放射线检测器I具备能够检测放射线100的一对半导体元件10、薄的基板20、通过由一对半导体元件10的相邻接部分夹着基板20来支撑基板20的卡持架30以及卡持架31。并且，在本实施方式中，一对半导体元件10为4组，在夹着基板20的位置中固定在基板20。即，各组的一对半导体元件10在基板20的一个面和另一个面的各个面将基板20设为对称面来固定在对称的位置。另外，基板20被卡持架30和卡持架31夹着而支撑。卡持架30和卡持架31分别具有相同形状而形成，通过在卡持架30所具有的带槽孔34中嵌入卡持架31所具有的突起部36、并且在卡持架31所具有的带槽孔34 (未图示)中嵌入卡持架30所具有的突起部36(未图示)来支撑基板20。另外，弹性构件安装部32以及凹部32a是设置在支撑多个放射线检测器I的放射线检测器插口中插入了放射线检测器I的情况下将放射线检测器I压在放射线检测器插口进行固定的弹性构件的部分。此外，放射线检测器插口具有插入卡边缘部29的连接器，通过卡边缘部29插入在连接器、并将连接器和图案29a进行电连接，放射线检测器I与作为外部电路的控制电路、来自外部的电源线、地线等电连接。另外，放射线检测器I在一对半导体元件10的基板20的相反侧还具备挠性基板40，该挠性基板40具有将各半导体元件10的电极图案和多个基板端子22的各个进行电连接的布线图案(此外，半导体元件10的基板20的相反侧的元件表面的电极图案、以及挠性基板40的半导体元件10侧的布线图案未图示)。挠性基板40设置在一对半导体元件10的一个半导体元件10侧、以及另一个半导体元件10侧这双方中(此外,在本实施方式中，在4组一对半导体元件10的一个半导体元件10侧的各个、和另一个半导体元件10侧的各个的双方中分别设置挠性基板40)。并且，挠性基板40的多个布线图案的一端分别在卡持架30以及卡持架31的多个挠性结合部的各个中与基板端子22电连接。具体地说，挠性基板40的布线图案的一端通过导电粘接剂等电连接在半导体元件10的元件表面。并且，该布线图案的另一端利用导电粘接剂等电连接在基板端子22的端子表面。此外，基板端子22设置在基板20的表面，与基板20的布线图案电连接。(基板20的详细)基板20是将由金属导体等导电材料构成的导电性薄膜(例如，铜箔)形成在表面的薄基板(例如，FR4即、Flame Retardant Type (阻燃类型)4等玻璃环氧基板)以由阻焊剂等绝缘材料构成的绝缘层夹着而具有可挠性地形成。此外，作为一个例子，横宽的方向、即长方向具有40mm左右的长度而形成基板20。并且，基板20在从横宽的部分的端部到宽度变窄的部分的端部为止的短方向中具有20mm左右的长度而形成。这里，基板20是无法检测放射线的区域，因此被一对半导体元件10夹住的基板20的区域成为不灵敏区域。由此，基板20的厚度优选是薄的。具体地说，基板20优选具有O. 4mm以下的厚度。在本实施方式中，作为一个例子，基板20具有O. 2mm的厚度。另外，基板20具有与半导体元件10的电极图案电连接的第I布线图案。第I布线图案形成为与卡边缘 部29的图案29a电连接。而且，基板20具有将基板端子22和卡边缘部29的图案29a电连接的第2布线图案。由此，在基板20中，半导体元件10的基板20侧的面的电极通过基板20的第I布线图案与卡边缘部29的图案29a电连接。另外，半导体元件10的基板20侧的相反侧的面的电极经由挠性基板40的布线图案、基板端子22、以及基板20的第2布线图案与卡边缘部29的图案29a电连接。这里，例如将半导体元件10的基板20侧的电极设为阳极电极、半导体元件10的基板20侧的相反侧的面的电极设为阴极电极。在这种情况下，来自阳极电极的信号和来自阴极电极的信号分别经由卡边缘部29的图案29a向外部的电路输出。(半导体元件10的详细)图2是本实施方式的放射线检测器所具备的一个半导体元件的立体图的概要。半导体元件10形成为大致长方体状，在元件表面10c、和该元件表面IOc的相反侧的元件表面的各个表面设置电极图案(未图示)。放射线从各半导体元件10的端部入射，朝向卡边缘部29侧在半导体元件10中经过。另外，本实施方式的半导体元件10在作为与放射线入射的面垂直的一个面的元件表面IOc设置多个槽10b。作为一个例子，槽IOb的宽度
为O. 2臟。并且，将通过放射线入射的半导体元件10的面中的、从各槽IOb向设置有槽IOb的面的相反侧的面的假想的垂直线划分的区域、以及由该假想的垂直线和半导体元件10的端部划分的区域，在本实施方式中表示为元件内像素区域10a。半导体元件10具有(n-1)个槽10b、并且在多个槽IOb之间、以及元件表面IOc的相反侧的面分别具有电极，由此构成η个元件内像素区域10a。多个元件内像素区域IOa的各个与检测放射线的有效的一个像素(pixel)相对应。由此，一个半导体元件10具有多个像素。并且，作为一个例子，一个放射线检测器I具备八个半导体元件10 (4组的一对半导体元件10)，在一个半导体元件10分别具有八个元件内像素区域IOa的情况下，一个放射线检测器I具有64像素的分辨率。通过增减槽IOb的数量，能够增减一个半导体元件10的像素数。这里，将半导体元件10的放射线入射的面的宽度设为“C”、放射线入射的面的长度设为“d”、半导体元件10的高度设为“h”。在俯视中规定了 X方向、和与X方向正交的Y方向的情况下，关于宽度在X方向中规定、关于长度在Y方向中规定。此外，作为一个例子，宽度c是1. 2mm左右、长度d是11. 2mm左右、高度h是5mm左右。并且，将半导体元件10的多个元件内像素区域IOa中的、位于多个半导体元件10各自的两端部的元件内像素区域IOa的长度分别设为“e”、被位于半导体元件10的两端部的元件内像素区域IOa夹着的多个元件内像素区域IOa各自的长度设为“f ”。S卩，在半导体元件10的长度方向中，将从半导体元件10的端部到第一个槽IOb为止的距离规定为“e”，从一个槽IOb到与该一个槽IOb相邻接的其它的槽IOb为止的距离规定为“f”。因而，“d=2e+ (n-2) f (其中，η为正的整数)”这样的关系式成立。在图2的例子中，表示“η=8”的例子、即在一个半导体元件10中形成有八个元件内像素区域IOa的例子。作为构成半导体元件10的材料，能够使用CdTe。另外，在能够检测出Y线等放射线的前提下，半导体元件10不限于CdTe元件。例如，作为半导体元件10，还能够使用CdZnTe (CZT)元件、HgI2元件等化合物半导体元件。此外，半导体元件10分别通过Ag膏等导电粘接材料与基板20的布线图案电连接。(放射线检测装置的概要)图3表示本发明的实施方式的放射线检测装置的立体图的一个例子。放射线检测器I例如能够作为通过由放射线检测器插口 5保持多个放射线检测器I所构成的放射线检测装置119的放射线检测器I而使用。作为一个例子，能够在放射线检测器插口 5中保持多个放射线检测器I，该放射线检测器插口 5具备多个支撑体2，根据排列多个放射线检测器I的间隔隔着预先确定的距离来排列，形成插入多个放射线检测器I的多个槽；支撑板3，装载支撑体2 ;以及多个连接器4，设置在多个支撑体2之间，连接多个放射线检测器I的卡边缘部29的各个来连接外部的控制电路和多个放射线检测器I的各个。在图3中，表示沿着X方向向放射线检测器插口 5插入16个放射线检测器I并保持的例子。另外，在放射线检测器I的弹性构件安装部32以及凹部32a中例如组装由金属板构成的弹簧构件，在支撑体2的槽中插入了放射线检测器I的情况下，通过该弹簧构件将放射线检测器I压在支撑体2进行固定。在本实施方式中，多个放射线检测器I被沿着X方向配置，由此在俯视中排列为矩阵状来构成为一个放射线检测装置119。此外，还能够沿着Y方向配置多个放射线检测器
Io(放射线检测器I的排列的概要)图4表示本实施方式的多个放射线检测器所排列的状态的概要的一部分。图4是从放射线入射的一侧(即，上面侧)看多个放射线检测器的图，为了说明的方便，省略半导体元件10的槽10b、基板20的布线图案、挠性基板40等的图示。在本实施方式中，以多个放射线检测器I各自的基板20成为平行的配置来沿着X方向排列多个放射线检测器I。并且，多个放射线检测器I的各个具有在基板20的一个面以及另一个面的各个面向Y方向串联排列的多个半导体元件10。这里，将隔着基板20而设置的半导体元件10之间的距离设为“XG1”，将从一个放射线检测器I的半导体元件10到与该半导体元件10相对置而与一个放射线检测器I相邻接的其它的放射线检测器I的半导体元件10为止的距离设为“XG2”。另外，将在Y方向排列的半导体元件10之间的距离设为“YG1”，使用放射线检测器I的规定的半导体元件间距110的横间距设为“a”、纵间距设为“b”。此外，在图4中，以虚线划分的长方形状的一个个与本实施方式的半导体元件间距110相当。这里，将多个放射线检测器I所具有的多个半导体元件10各自的大小规定为满足下面四个关系式的大小。c=a- (XG1+XG2) /2d=b_YGl=2e+ (n_2)fe=b/n-YGl/2f = b/n (其中，n为正的整数)
这里，在排列了多个放射线检测器I的放射线检测装置的上方设置匹配准直器的情况下，优选是设为满足下面的关系式的配置。此外，在下面的两个关系式中将匹配准直器的隔板宽度设为Cd。作为一个例子，隔板宽度是O. 2mm以上O. 3mm以下左右。另外，XGl是
O.18mm以上O. 2mm以下左右，XG2是O. 20mm以上O. 24mm以下左右。Cd 彡 XGlCd 彡 XG2另外，在以使匹配准直器的隔板宽度、与由于放射线检测器I的基板20等的存在、或者在排列了多个放射线检测器I的情况下由于各放射线检测器I之间的间隙无法检测出所产生的放射线的不灵敏区域的宽度一致为目的的情况下，更优选是满足XG1=XG2的关系，还优选是满足XG1=XG2=YG1的关系。
图5是在本实施方式的放射线检测器上具备匹配准直器的情况下的示意性的俯视图。匹配准直器50设置成覆盖多个放射线检测器I排列而成的一个以上的放射线检测装置。并且，在使用匹配准直器50的情况下，要求使匹配准直器50的多个开口 51各自的位置、和半导体元件10的多个元件内像素区域IOa各自的位置相对应。在该对应关系错开的情况下，在元件内像素区域IOa的位置上有隔开匹配准直器50的多个开口 51的隔板52 (有时也称为“隔壁”)。在这种情况下，元件内像素区域IOa和隔板52重叠的区域成为无法检测放射线的不灵敏区域。因此，决定多个半导体元件10的大小使得满足上述的四个关系式、即c=a- (XG1+XG2) /2d=b_YGl=2e+ (n-2)fe=b/n-YGl/2f = b/n (其中，n为正的整数)这样的关系式，通过排列多个放射线检测器1，能够使包含在多个放射线检测器I内的不可避免的不灵敏区域(例如，半导体元件10的电极存在的区域、基板20的布线图案存在的区域、基板20存在的区域、挠性基板40存在的区域、一个放射线检测器I和与一个放射线检测器相邻接的其它放射线检测器I之间的区域等)和隔板52的位置相对应。(实施方式的效果)本发明的实施方式的放射线检测器I根据特定的关系式来规定半导体元件10的大小、并且规定元件内像素区域IOa的宽度，因此能够容易地使放射线检测器I导致的不灵敏区域、和例如匹配准直器50的隔板52的宽度一致。由此能够降低不灵敏区域，因此在稠密地配置了放射线检测器I的情况下也能够减小整体的不灵敏区域，能够提供一种放射线检测灵敏度高的放射线检测器I以及具备放射线检测器I的放射线检测装置。另外，本实施方式的放射线检测器I是边缘导通型，不需要制造平面尺寸较大的平面形状的半导体元件。因而，在本实施方式中，与制造平面形状的半导体元件的情况相t匕，能够以高的成品率获得更均匀的结晶的半导体元件1，因此能够降低放射线检测器I的制造成本。另外，放射线检测器I是边缘导通型，因此变得不需要small pixel effect(小像素效果)以及co-planar grid (共面栅格)技术,还有如下优点不存在伴随small pixeleffect 的 Charge sharing (电荷共享)。
另外，由于是边缘导通型的放射线检测器1，因此即使加高半导体元件I的高度h(即，加深放射线所经过的深度)，电极间距离也不会改变，因此电荷收集效率的下降少。由此，本实施方式的放射线检测器I能够高效地检测高能量的Y线。此外，在本实施方式的放射线检测器I以及具备放射线检测器I的放射线检测装置中，将用于伽马照相机等中的放射线原子核种类的一个例子表不在表I中。[表 I]
权利要求
1.一种放射线检测装置，具备具有固定能够检测放射线的多个半导体元件的基板的边缘导通型的放射线检测器，其特征在于， 所述多个半导体元件的各个在所述放射线入射的面具有多个元件内像素区域， 在俯视中规定X方向、和与所述X方向正交的Y方向的情况下，以多个所述放射线检测器各自的所述基板成为平行的配置沿着所述X方向排列多个所述放射线检测器， 多个所述放射线检测器的各个在所述基板的一个面以及另一个面的各个中具有在所述Y方向排列的所述多个半导体元件， 将隔着所述基板而设置的所述半导体元件之间的距离设为XG1、将从一个所述放射线检测器的所述半导体元件到与该半导体元件相对置且与所述一个放射线检测器相邻接的其它的放射线检测器的所述半导体元件为止的距离设为XG2， 将在所述Y方向排列的所述半导体元件之间的距离设为YG1， 将所述放射线检测器所使用的规定的像素间距的横间距设为a、纵间距设为b、所述多个半导体元件各自的放射线入射的面的宽度设为C、长度设为d、所述多个半导体元件各自的所述多个元件内像素区域中的、位于所述多个半导体元件各自的两端部的元件内像素区域的长度分别设为e、被位于所述多个半导体元件各自的两端部的元件内像素区域夹住的多个元件内像素区域的各自的长度设为f的情况下，满足如下关系c=a- (XG1+XG2) /2d=b_YGl=2e+ (n_2)fe=b/n-YGl/2 f = b/n,其中，n为正的整数。
2.根据权利要求1所述的放射线检测装置，其特征在于， 在将能够设置在放射线检测器上的匹配准直器的隔板宽度设为Cd的情况下，满足如下关系Cd ≥ XGlCd ≥ XG2。
3.根据权利要求1所述的放射线检测装置，其特征在于， 满足XG1=XG2的关系。
4.根据权利要求1所述的放射线检测装置，其特征在于， 满足XG1=XG2=YG1的关系。
5.根据权利要求1所述的放射线检测装置，其特征在于， 所述多个半导体元件的各个在与所述放射线入射的面垂直的一个面具有(n-1)个槽、并且在所述多个槽之间、以及所述一个面的相反侧的面具有电极，由此构成n个所述元件内像素区域。
6.根据权利要求1所述的放射线检测装置，其特征在于， 所述多个半导体元件的各个在所述基板的一个面以及另一个面将所述基板设置为对称面。
全文摘要
本发明提供一种在稠密地配置放射线检测器的情况下也能够减小不灵敏区域的放射线检测装置。放射线检测装置将夹着基板(20)的半导体元件(10)之间的距离设为XG1、将从一个放射线检测器(1)的半导体元件(10)到与该半导体元件(10)相对置且与一个放射线检测器(1)相邻接的其它的放射线检测器(1)的半导体元件(10)为止的距离设为XG2，将排列在Y方向的半导体元件(10)之间的距离设为YG1，将半导体元件间距(110)的横间距设为a、纵间距设为b、半导体元件(10)的放射线入射的面的宽度设为c、长度设为d、位于半导体元件(10)的两端部的元件内像素区域(10a)的长度设为e、被位于多个半导体元件(10)的两端部的元件内像素区域(10a)夹住的多个元件内像素区域(10a)的长度设为f的情况下，满足如下关系c=a-(XG1+XG2)/2、d=b-YG1=2e+(n-2)f、e=b/n-YG1/2、f＝b/n。
文档编号H01L31/09GK102985849SQ20118003412
公开日2013年3月20日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者柳主鉉, 山田直之, 井上慎一, 蛭田昭浩, 大久保千寻 申请人:日立民用电子株式会社