JP2015111057A - ガス増幅を用いた放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】十分高い感度（ガス増幅率）を有するピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器、及びその製造方法を提供する。【解決方法】表面に酸化膜が形成された半導体基材の第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターンと、前記半導体基材の前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記絶縁部材の前記第２の面から前記第１の面に向けて形成された複数の貫通孔内それぞれに形成された複数のビア導体層を有する第２の電極パターンとを具え、前記複数のビア導体層の上端部それぞれが前記第１の電極パターンの前記複数の開口部の中心部に露出するようにして、ガス増幅を用いた放射線検出器を構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器に関する。

ガス増幅を利用した放射線検出器として、従来、ピクセル型の放射線検出器が用いられてきた。この放射線検出器は、例えば両面プリント基板の表面にストリップ状陰極電極が形成されるとともに、裏面に陽極ストリップが形成され、ストリップ状陰極電極には、一定間隔に開口部が形成されるとともに、開口部の中心には背面の陽極ストリップと接続されている円柱状陽極電極、すなわちピクセル電極が形成されたような構成を採っている。

なお、上記放射線検出器は、例えばＨｅとメタンとの混合ガス中に配置される。また、上記ピクセル電極には例えば＋６００Ｖの電圧が印加されている。

上記放射線検出器においては、所定の放射線が前記検出器内に入射すると、前記ガスが電離して電子を生成し、この電子は、上記ストリップ状陰極電極と上記ピクセル電極との間に印加された大電圧、及び上記ピクセル電極の点電極としての形態（形状異方性）に起因して生成される強力な電場によって、電子雪崩増幅を引き起こす。一方、前記電子雪崩増幅によって生じた正イオンは、周囲の前記ストリップ状陰極電極に向けてドリフトする。

この結果、対象となるストリップ状陰極電極及びピクセル電極に、それぞれ正孔と電子とがチャージされる。したがって、このようにして電荷が生成されたストリップ状陰極電極及びピクセル電極の位置を検出することによって、放射線の検出器における入射位置を特定することができ、放射線の検出が可能となる（特許文献１）。

上述した放射線検出器では、ピクセル電極に印加する電圧を大きくすると、生成される電場の強度も増大し、上述した電子雪崩増幅が顕著になるので、ストリップ状陰極電極及びピクセル電極に生成される電荷量が増大して、放射線の感度（ガス増幅率）が向上する。一方、ピクセル電極に印加する電圧を大きくすると、ピクセル電極の形状や雰囲気中の異物に起因した異常放電によって、ピクセル電極を破損してしまう場合がある。また、ピクセル電極に印加する電圧を小さくすると、上述した異常放電は減少するが、上述した電子雪崩増幅の度合いも小さくなり、放射線の検出感度が低下してしまう。

かかる観点より、ピクセル電極に印加する電圧の大きくする代わりに、ピクセル電極を狭小化して、生成する電場の強度を向上させることが試みられている。しかしながら、ピクセル電極はプリント基板内に形成した貫通孔内にビアフィルメッキによって形成するため、ピクセル電極を狭小化するためには、前記貫通孔も狭小化する必要がある。一方、貫通孔を狭小化すると、前記貫通孔内に均一にビアフィルメッキを行うことができず、均一なピクセル電極を形成できずに、前記ピクセル電極において異常放電や絶縁破壊や感度ばらつき（低感度のピクセルが増える恐れ）などの問題が生じる。したがって、前記ピクセル電極の狭小化は、その製造方法に依存して自ずと制限されてしまう（特許文献２）。

同様に、ピクセル電極に印加する電圧を大きくする代わりに、放射線検出器にGEM（Gas Electron Multiplier;ガス電子増幅器）を取り付けることも試みられているが、GEMの煩雑な設置に起因した増幅のばらつきが発生してしまい、安定的に放射線検出を行うことができないという問題もあった。

この結果、現状では、上記ピクセル型の放射線検出器の感度（ガス増幅率）を十分に向上させることができないという問題があった。

特開２００２−６０４７号 特開２０１２−１３４８３号

本発明は、十分高い感度（ガス増幅率）を有するピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
表面に酸化膜が形成された半導体基材の第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターンと、
前記半導体基材の前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記絶縁部材の前記第２の面から前記第１の面に向けて形成された複数の貫通孔内それぞれに形成された複数のビア導体層を有する第２の電極パターンとを具え、
前記複数のビア導体層の上端部それぞれが前記第１の電極パターンの前記複数の開口部の中心部に露出していることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線検出器に関する。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、従来のピクセル型放射線検出器の感度（ガス増幅率）を十分に向上させることが出来ない原因が、ピクセル電極を構成する上記第２の電極パターンにおけるビア導体層を、放射線検出器を構成する絶縁部材に対して貫通孔を形成した後、この貫通孔内にビアフィルメッキによって形成していることが原因であることを見出した。

一般的に絶縁部材にフィルドビアを形成する場合、高アスペクトにするほど貫通孔の内壁面が平滑ではなくなり、凹凸が生じるようになる。このため、ビアフィルメッキを行うと、得られたフィルドビア中に空隙が発生したり、フィルドビアの不着等の不具合が生じたりし易く、均一なピクセル電極を形成できない。したがって、高アスペクト比の貫通孔を形成することができず、絶縁部材の厚さも相対的に低下してしまっていた。

その結果、相対向する面に形成された第１の電極パターン及び第２の電極パターンの距離が必然的に近接してしまい、ピクセル電極、すなわち第１の電極パターン及び第２の電極パターン間に電圧を印加した際に、絶縁部材の第１の面及び第２の面上に形成された第１の電極パターン及び第２の電極パターン間にも上記絶縁部材を介して電界（電気力線）が生成されることになり、上記電圧に基づく電界（電気力線）が、ピクセル電極と、このピクセル電極が位置する開口部の外周縁に存在する第１の電極パターンとの間に集中しないことが原因であることを見出した。

したがって、本発明では、放射線検出器を構成する基材として絶縁部材に代えて半導体基材を用い、この半導体基材の表面に酸化膜を形成した後に、いわゆるTSV（through silicon via）技術を用いて当該半導体基材に貫通孔を形成するようにしている。そして、当該貫通孔内にめっき処理を行うことにより、上記貫通孔内にビア導体層を形成するようにしている。

TSV技術によれば、内壁面が平滑となるようにして貫通孔を形成することができる。したがって、得られたビア導体層中に空隙が発生したり、ビア導体層の不着等の不具合が生じたりし難く、均一なピクセル電極を形成できるようになる。この結果、高アスペクト比の貫通孔を形成することができ、放射線検出器を構成する、表面に酸化膜が形成されてなる半導体基材の厚さを十分に大きくすることができる。

この結果、半導体基材の両面に形成する第１の電極パターン及び第２の電極パターン間の距離を十分に大きくすることができる。したがって、第１の電極パターン及び第２の電極パターン間に電圧を印加した際に、第１の電極パターン及び第２の電極パターン間に生成される電界（電気力線）を抑制することができ、上記電圧に基づく電界（電気力線）を、ビア導体層の上端部から構成されるピクセル電極と、このピクセル電極が位置する開口部の外周縁に存在する第１の電極パターンとの間に集中させることができる。このため、GEM（Gas Electron Multiplier;ガス電子増幅器）などを用いることによる装置の煩雑化を抑制した状態で、上記放射線検出器の感度（ガス増幅率）を向上させることができるようになる。

また、本発明では、放射性検出器の基材として半導体を用いているので放射線の透過率が高く、例えば放射線検出器の周囲にETCC(Electron Tracking Compton Camera)を配設することによって、散乱ガンマ線の検出を行うことができる。したがって、散乱ガンマ線の検出を３次元的に行うことができるようになり、当該散乱ガンマ線の飛跡をモニタリングすることができる。

なお、上述のように、半導体基材の厚さを増大させることができ、TSV技術によって平滑な内壁面の貫通孔が形成できることの結果として、当該貫通孔のアスペクト比は２以上、さらには８以上とすることができる。

本発明の一例において、ビア導体層の長さ方向における中心部を中空とすることができる。また、本発明の一例において、ビア導体層は、貫通孔を埋設するように形成することができる。本発明では、このようないずれの形態においても、上述した作用効果を得ることができる。

また、本発明の一例において、ビア導体層の上端部の高さを、前記半導体基材の前記第１の面の水平レベルと等しくすることができる。この場合、ビア導体層の上端部の幅（径）を貫通孔の径と実質的に等しくできる。すなわち、ビア導体層の上端部の幅（径）を狭窄することができるので、第１の電極パターン及び第２の電極パターン間に電圧を印加した際に、ビア導体層の上端部から構成されるピクセル電極と、このピクセル電極が位置する開口部の外周縁に存在する第１の電極パターンとの間に上記電圧に基づく電界（電気力線）をより集中させることができ、本発明の放射線検出器の感度をより向上させることができる。

また、本発明の一例において、第１の電極パターンと、半導体基材の第１の面との間に絶縁性樹脂層を配設することができる。半導体基材の表面に形成した酸化膜は絶縁性が低く、第１の電極パターン及び第２の電極パターン間に印加する電圧にも依存するが、例えば数ｎＡ〜数十ｎＡのリーク電流が発生したり、また、酸化膜とビア導体層の上端部との間で放電が発生して酸化膜にクラックを形成させたりしてしまう場合がある。その結果、上記電圧に基づく電界が、ビア導体層の上端部から構成されるピクセル電極と、このピクセル電極が位置する開口部の外周縁に存在する第１の電極パターンとの間に集中させることができず、本発明の放射線検出器の感度が低下するなどの問題が生じる場合がある。

しかしながら、上述のように、第１の電極パターンと、前記半導体基材の前記第１の面との間に絶縁性樹脂層を配設することにより、酸化膜が絶縁性樹脂層で覆われるようになるので、当該酸化膜の露出の割合が減少する。したがって、上述したリーク電流の問題などを回避することができ、本発明の放射線検出器の感度を向上させることができる。

なお、絶縁性樹脂層は、複数の貫通孔それぞれにビア導体層を埋設するように形成した状態において、複数の貫通孔それぞれの内部にまで延在するようにして配設することができる。この場合、複数の貫通孔内を埋設するようにして複数のビア導体層を形成した場合において、絶縁性樹脂層の端部が複数の貫通孔の内部に存在しているので、当該絶縁性樹脂層は複数のビア導体層それぞれの上端部を狭窄するようになる。したがって、第１の電極パターン及び第２の電極パターン間に電圧を印加した際に、ビア導体層の上端部から構成されるピクセル電極と、このピクセル電極が位置する開口部の外周縁に存在する第１の電極パターンとの間に上記電圧に基づく電界（電気力線）を集中させることができ、本発明の放射線検出器の感度を向上させることができる。

本発明の“中心部”とは、製造上の誤差等に起因して、ビア導体層の上端部が第１の電極パターンの開口部の中心部に位置せず、許容される製造誤差の範囲内で上記中心部からずれている場合をも含むものである。

以上説明したように、本発明によれば、十分高い感度（ガス増幅率）を有するピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出器、及びその製造方法を提供することができる。

第１の実施形態におけるガス増幅を利用した放射線検出器の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。 第１の実施形態におけるガス増幅を利用した放射線検出器の変形例を示す断面図である。 第２の実施形態における放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。 第３の実施形態における放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。 第４の実施形態における放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。 第１の実施形態の放射線検出器の製造方法における工程図である。 第１の実施形態の放射線検出器の製造方法における工程図である。 第１の実施形態の放射線検出器の製造方法における工程図である。 第３の実施形態の放射線検出器の製造方法における工程図である。 第３の実施形態の放射線検出器の製造方法における工程図である。 第３の実施形態の放射線検出器の製造方法における工程図である。

以下、本発明の特徴及びその他の利点について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のガス増幅を利用した放射線検出器の概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態のガス増幅を利用した放射線検出器１０は、検出パネル１と、この検出パネル１１の上方において相対向するようにして設けられた電極板１２とを含んでいる。

図１及び図２に示すように、検出パネル１１は、表面に酸化膜１１１Ｃを有する半導体基材１１１の主面１１１Ａ上に形成された、円形状の複数の開口部１１２Ａを有する第１の電極パターン１１２と、半導体基材１１１の裏面１１１Ｂ上に形成された第２の電極パターン１１３とを含んでいる。第２の電極パターン１１３は、半導体基材１１１を裏面１１１Ｂから主面１１１Ａに向けて形成された貫通孔１１１Ｈの内壁面に形成されたビア導体層１１４を有しており、このビア導体層１１４の上端部１１４Ａが、第１の電極パターン１１２の開口部１１２Ａの中心部に露出している。

なお、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａは貫通孔１１１Ｈから半導体基材１１１の主面１１１Ａ上に延在しており、ピクセル電極を構成する。半導体基材１１１は汎用の半導体から構成することができる。

また、本実施形態の“中心部”は、製造上の誤差等に起因して、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａが第１の電極パターン１１２の開口部１１２Ａの中心部に位置せず、許容される製造誤差の範囲内で上記中心部からずれている場合をも含む概念である。

なお、図１に示す放射線検出器１０の検出パネル１１では、簡略化して、第１の電極パターン１１２において合計８個の開口部１１２Ａが形成され、４個ずつ２列に配列されるとともに、各開口部１１２Ａ内にビア導体層１４の上端部１４Ａが露出し、これによって合計８個の検出電極が形成されるようにしている。しかしながら、検出電極の数及び配列方法は、必要に応じて任意に設定することができる。

本実施形態の放射線検出器１０では、以下に説明する製造方法において、放射線検出器１０（検出パネル１１）を構成する半導体基材１１１に対して、いわゆるTSV（through silicon via）技術を用いて貫通孔１１１Ｈを形成した後、この貫通孔１１１Ｈ内に例えばコンフォーマルメッキを行うことにより、貫通孔１１１Ｈ内に長さ方向が中空であるビア導体層１１４（いわゆるコンフォーマルなめっき層、すなわちビア導体層）を形成し、その上端部１１４Ａを第１の電極パターン１１２の開口部１１２Ａの中心部に露出させるようにしている。

TSV技術によれば、内壁面が平滑となるようにして貫通孔１１１Ｈを形成することができる。したがって、ビア導体層１１４中に空隙が発生したり、ビア導体層１１４の不着等の不具合が生じたりし難くなる。この結果、高アスペクト比の貫通孔を形成することができ、半導体基材１１１の厚さを十分に大きくすることができる。この結果、半導体基材１１１の両面に形成する第１の電極パターン１１２及び第２の電極パターン１１３間の距離を十分に大きくすることができる。

したがって、第１の電極パターン１１２及び第２の電極パターン１１３間に電圧を印加した際に、半導体基材１１１を介して第１の電極パターン１１２及び第２の電極パターン１１３間に生成される電界（電気力線）を抑制することができ、上記電圧に基づく電界（電気力線）を、ピクセル電極として機能するビア導体層１１４の上端部１１４Ａと、この上端部１１４Ａが位置する開口部１１２Ａの外周縁に存在する第１の電極パターン１１２との間に集中させることができる。したがって、GEM（Gas Electron Multiplier;ガス電子増幅器）などを用いることによる装置の煩雑化を抑制した状態で、放射線検出器１０の感度（ガス増幅率）を向上させることができるようになる。

具体的に、半導体基材１１１の厚さをｔ１、貫通孔１１１Ｈの直径をｄ１とした場合に、貫通孔１１１Ｈのアスペクト比ｔ１／ｄ１は、２以上とすることができ、さらには８以上とすることができる。これによって例えば半導体基材１１１の厚さｔ１を４００μｍ以上とすることができる。したがって、例えば第１の電極パターン１１２及び第２の電極パターン１１３間に６００Ｖ程度の電圧を印加した場合においても、半導体基材１１１を介した第１の電極パターン１１２及び第２の電極パターン１１２間に生成する電界（電気力線）を抑制することができるので、放射線検出器１０の感度（ガス増幅率）を十分に向上させることができる。

なお、貫通孔１１１Ｈのアスペクト比ｔ１／ｄ１の上限は特に限定されるものではないが現状の加工技術においては約１６程度である。但し、加工技術の進歩に伴ってアスペクト比ｔ１／ｄ１の上限も上昇する。

また、ビア導体層１１４の厚さｄ２は例えば１μｍ以上１５μｍ以下とすることができる。ビア導体層１１４の厚さｄ２が上記下限値よりも小さいと、ビア導体層１１４の表面に層内部に形成されたボイド等が露出してしまい、ピクセル電極の形状不良となって、ビア導体層１１４がピクセル電極として機能しなくなる場合がある。

さらに、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａの延在部１１４Ｂの大きさ（長さ）は、例えば５μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。延在部１１４Ｂの大きさが上記下限値よりも小さいと、上述した孔の加工形状に依存しない電界集中構造を構成することができなくなり、延在部１１４Ｂの大きさが上記上限値よりも大きいと、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａが大きくなりすぎて、ビア導体層１１４がピクセル電極として十分に機能しなくなる場合がある。

なお、ビア導体層１１４の突出部の高さ（厚さ）ｔ４は、以下に説明する放射線検出器１０の製造方法に起因して第１の電極パターン１１２の厚さｔ２とほぼ等しくなるが、製造方法を工夫して互いに異なるようにしてもよい。

また、各部位の大きさの一例を示すと、第１の電極パターン１１２の厚さｔ２、第２の電極パターン１１３の厚さｔ３及びビア導体層１１４の突出部の高さｔ４は、それぞれ５μｍ〜１８μｍとすることができる。さらに、開口部１１２Ａの直径Ｄ１は、例えば８０μｍ〜３００μｍとすることができる。

図３は、本実施形態のガス増幅を利用した放射線検出器の変形例の概略構成を示す断面図であり、放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示している。

図３に示す本実施形態のガス増幅を利用した放射線検出器２０（検出パネル２１）は、貫通孔１１１Ｈ内を埋設するようにしてビア導体層１１４を形成し、その上端部１１４Ａを、貫通孔１１１Ｈの開口部１１１Ｓから突出させて半導体基材１１１の主面１１１Ａに延在させるようにしている点で、図２等に示す第１の実施形態の放射線検出器１０（検出パネル１１）と相違する。

このように、貫通孔１１１Ｈ内を埋設するようにして例えばめっき処理を行うことによりビア導体層１１４を形成しても、上述した中空のビア導体層を用いた場合と同様の作用効果を奏する。

（第２の実施形態）
図４は、本実施形態のガス増幅を利用した放射線検出器の概略構成を示す断面図であり、放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示している。

図４に示す本実施形態のガス増幅を利用した放射線検出器３０（検出パネル３１）は、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａの高さを、半導体基材１１１の主面１１１Ａの水平レベルと等しくしている点で図３に示す第１の実施形態の放射線検出器２０（検出パネル２１）と相違する。したがって、以下では、かかる相違点に基づく作用効果について説明する。

なお、図１〜図３に示す放射線検出器１０，２０の構成要素と類似あるいは同一の構成については同一の符号を用いている。

上述したように、本実施形態の放射線検出器３０（検出パネル３１）では、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａの高さを、半導体基材１１１の主面１１１Ａの水平レベルと等しくしているので、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａの幅（径）が貫通孔１１１Ｈの径と実質的に等しくなる。

この結果、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａの幅（径）を、図３に示すような延在部１１４Ｂを有するような態様と比較して、貫通孔１１１Ｈの径に合せて小さくすることができるので、第１の電極パターン１１２及び第２の電極パターン１１３間に電圧を印加した際に、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａから構成されるピクセル電極と、このピクセル電極が位置する開口部１１２Ａの外周縁に存在する第１の電極パターン１１２との間に上記電圧に基づく電界（電気力線）をより集中させることができ、本発明の放射線検出器の感度をより向上させることができる。

なお、その他の特徴及び作用効果については第１の実施形態に示す放射線検出器１０（検出パネル１１）と同様であるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
図５は、本実施形態のガス増幅を利用した放射線検出器の概略構成を示す断面図であり、放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示している。

図５に示す本実施形態の放射線検出器４０（検出パネル４１）は、第１の電極パターン１１２と、半導体基材１１１の主面１１１Ａとの間に感光性ポリイミドなどの絶縁性樹脂層４２が配設されている点で図１に示す放射線検出器１０（検出パネル１１）と相違する。したがって、以下では、かかる相違点に基づく作用効果について説明する。

なお、図１〜図４に示す放射線検出器１０，２０，３０の構成要素と類似あるいは同一の構成については同一の符号を用いている。

半導体基材１１１の主面１１１Ａに形成した酸化膜１１１Ｃは絶縁性が低く、第１の電極パターン１１２及び第２の電極パターン１１３間に印加する電圧にも依存するが、例えば数ｎＡ〜数十ｎＡのリーク電流が発生したり、また、酸化膜１１１Ｃとビア導体層１１４の上端部１１４Ａとの間で放電が発生して酸化膜１１１Ｃにクラックを形成させたりしてしまう場合がある。その結果、上記電圧に基づく電界を、ビア導体層１１４の上端部１１４Ａから構成されるピクセル電極と、このピクセル電極が位置する開口部１１２Ａの外周縁に存在する第１の電極パターン１１２Ａとの間に集中させることができず、放射線検出器４０（検出パネル４１）の感度が低下するなどの問題が生じる場合がある。

しかしながら、上述のように、第１の電極パターン１１２と、半導体基材１１１の主面１１１Ａとの間に、例えば厚さ１μｍ〜２０μｍの絶縁性樹脂層４２を配設することにより、酸化膜１１１Ｃが絶縁性樹脂層４２で覆われるようになるので、当該酸化膜１１１Ｃの露出の割合が減少する。したがって、半導体基材１１１の主面１１１Ａの絶縁性が実質的に向上することになるので、上述したリーク電流の問題などを回避することができ、放射線検出器４０（検出パネル４１）の感度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、第２の電極パターン１１３と半導体基材１１１の裏面１１１Ｂとの間にも絶縁性樹脂層４３が形成されているが、当該絶縁性樹脂層４３は主として放射線検出器４０（検出パネル４１）の製造方法に起因して配設されたものである。しかしながら、絶縁性樹脂層４３が存在することにより、半導体基材１１１の裏面１１１Ｂの絶縁性が実質的に向上することになるので、例えばビア導体層１１４の下端部と半導体基材１１１の裏面１１１Ｂ側の酸化膜１１１Ｃとの間における放電等を防止することができる。この結果、裏面１１１Ｂ側の酸化膜１１１Ｃにおけるクラックの発生を抑制することができ、放射線検出器４０（検出パネル４１）の感度を向上させることができる。

また、本実施形態の放射線検出器４０（検出パネル４１）では、絶縁性樹脂層４２で半導体基材１１１の主面１１１Ａに形成された酸化膜１１１Ｃの総てを覆うようにしているが、少なくとも第１の電極パターン１１２と半導体基材１１１の主面１１１Ａとの間に絶縁性樹脂層４２が形成されていれば、上述した作用効果を奏することができる。但し、絶縁性樹脂層４２で酸化膜１１１Ｃの総てを覆うことにより、上述した作用効果をより確実に奏することができるようになる。

なお、その他の特徴及び作用効果については第１の実施形態に示す放射線検出器１０（検出パネル１１）と同様であるので、説明を省略する。

（第４の実施形態）
図６は、本実施形態のガス増幅を利用した放射線検出器の概略構成を示す断面図であり、放射線検出器のピクセル電極周辺部分を拡大して示している。

図６に示す本実施形態のガス増幅を利用した放射線検出器５０（検出パネル５１）は、第３の実施形態における絶縁性樹脂層４２を、複数の貫通孔１１１Ｈそれぞれにビア導体層１１４を埋設するように形成した状態において、複数の貫通孔１１１Ｈそれぞれの内部にまで延在するようにして配設している点で、図１に示す放射線検出器１０（検出パネル１１）と相違する。したがって、以下では、かかる相違点に基づく作用効果について説明する。

なお、図１〜図５に示す放射線検出器１０，２０，３０，４０の構成要素と類似あるいは同一の構成については同一の符号を用いている。

本実施形態では、図３に示す第１の実施形態の放射線検出器２０（検出パネル２１）と同様に、複数の貫通孔１１１Ｈ内をビア導体層１１４で埋設し、さらに、絶縁性樹脂層４２を複数の貫通孔１１１Ｈそれぞれの内部にまで延在するようにして延在させている。

この場合、絶縁性樹脂層４２の端部が複数の貫通孔１１１Ｈの内部に存在しているので、絶縁性樹脂層４２は複数のビア導体層１１４それぞれの上端部１１４Ａを狭窄するようになる。したがって、第１の電極パターン１１２及び第２の電極パターン１１３間に電圧を印加した際に、ビア導体層１１４Ａの上端部から構成されるピクセル電極と、このピクセル電極が位置する開口部１１２Ａの外周縁に存在する第１の電極パターン１１２との間に上記電圧に基づく電界（電気力線）をより集中させることができ、放射線検出器５０の感度をより向上させることができる。

なお、その他の特徴及び作用効果については第１の実施形態に示す放射線検出器１０（検出パネル１１）と同様であるので、説明を省略する。

（第５の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態の放射線検出器１０（検出パネル１１）の製造方法について説明する。なお、以下では、半導体基材１１１としてシリコンを用いた場合について、サブストラクト法を用いて製造する場合について説明する。図７〜図９は、本実施形態の製造方法における工程図である。

最初に、図７に示すように、シリコンからなる半導体基材１１１の主面１１１Ａに対して、例えばDeep RIE(Reactive Ion Etching)を行い、主面１１１Ａから裏面１１１Ｂに向けて貫通孔１１１Ｈを形成する。次いで、図８に示すように、半導体基材１１１に酸化性雰囲気中で熱処理を行い、半導体基材１１１の表面に酸化膜１１１Ｃを形成する。

次いで、図９に示すように、半導体基材１１１の主面１１１Ａ、裏面１１１Ｂ及び貫通孔１１１Ｈの内壁面に対して無電解めっきを施してシード層を形成した後、当該シード層を電極としてめっき処理を行い、それぞれめっき層１１２Ｘ，１１３Ｘ及び１１４Ｘを形成する。

その後、めっき層１１２Ｘ，１１３Ｘ及び１１４Ｘに対してフォトリソグラフィーを行ってパターニングをし、図２に示すような第１の電極パターン１１２、第２の電極パターン１１３及びビア導体層１１４を得、放射線検出器１０（検出パネル１１）を得る。

なお、放射線検出器１０（検出パネル１１）の製造をサブストラクト法で行う代わりに、セミアディティブ法を用いて行うこともできる。

また、図３に示す放射線検出器２０（検出パネル２１）は、上述しためっき処理に代えてビアフィリングめっきを行うことによって得ることができる。

さらに、図４に示す放射線検出器３０（検出パネル３１）は、上述しためっき処理に代えてビアフィリングめっきを行い、さらに、めっき層１１２に対してフォトリソグラフィーを行う際に、ビア導体層１１４の貫通孔１１１Ｈから露出した部分をマスキングしないようにすることによって得ることができる。

（第６の実施形態）
本実施形態では、第３の実施形態の放射線検出器４０（検出パネル４１）の製造方法について説明する。なお、以下では、半導体基材１１１としてシリコンを用いた場合について、サブストラクト法を用いて製造する場合について説明する。図１０〜図１２は、本実施形態の製造方法における工程図である。

最初に、第５の実施形態で説明したように、シリコンからなる半導体基材１１１の主面１１１Ａに対して、例えばDeep RIE(Reactive Ion Etching)を行い、主面１１１Ａから裏面１１１Ｂに向けて貫通孔１１１Ｈを形成し、次いで、半導体基材１１１に酸化性雰囲気中で熱処理を行い、半導体基材１１１の表面に酸化膜１１１Ｃを形成する（図７及び図８参照）。

次いで、図１０に示すように、半導体基材１１１の主面１１１Ａ及び裏面１１１Ｂの全体に例えば感光性のポリイミドなどからなる絶縁性樹脂膜４２Ｘ及び４３Ｘを敷設する。

次いで、図１１に示すように、絶縁性樹脂膜４２Ｘ及び４３Ｘに対してフォトリソグラフィーを行うことにより、半導体基材１１１の主面１１１Ａ及び裏面１１１Ｂ上に絶縁性樹脂層４２及び４３を形成する。

次いで、図１２に示すように、半導体基材１１１の主面１１１Ａ、裏面１１１Ｂ及び貫通孔１１１Ｈの内壁面に対して無電解めっきを施してシード層を形成した後、当該シード層を電極としてめっき処理を行い、それぞれめっき層１１２Ｘ，１１３Ｘ及び１１４Ｘを形成する。

その後、めっき層１１２Ｘ，１１３Ｘ及び１１４Ｘに対してフォトリソグラフィーを行ってパターニングをし、図５に示すような第１の電極パターン１１２、第２の電極パターン１１３及びビア導体層１１４を得、放射線検出器４０（検出パネル４１）を得る。

なお、放射線検出器４０（検出パネル４１）の製造をサブストラクト法で行う代わりに、セミアディティブ法を用いて行うこともできる。

また、図６に示す放射線検出器５０（検出パネル５１）は、上述しためっき処理に代えてビアフィリングめっきを行い、さらに絶縁性樹脂層４２及び４３の端部が貫通孔１１１Ｈ内に延在するようにして絶縁性樹脂膜４２Ｘ及び４３Ｘに対してフォトリソグラフィーを行うことにより得ることができる。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。

例えば、上記実施形態では明示しかったものの、図４に示す第２の実施形態の放射線検出器３０（検出パネル３１）において、第１の電極パターン１１２と半導体基材１１１の主面１１１Ａとの間に絶縁性樹脂層４２を配設することもできる。これによって、図５に示す第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

１０，２０，３０，４０，５０ 放射線検出器
１１，２１，３１，４１，５１ 検出パネル
１２ 電極板
１１１ 半導体基材１１１
１１１Ｈ 貫通孔
１１２ 第１の電極パターン
１１２Ａ 第１の電極パターンの円形状開口部
１１３ 第２の電極パターン
１１４ ビア導体層
１１４Ａ ビア導体層の上端部
１１４Ｂ ビア導体層の延在部

Claims (9)

1. 表面に酸化膜が形成された半導体基材の第１の面上に形成されるとともに、円形状の複数の開口部を有する第１の電極パターンと、
   前記半導体基材の前記第１の面と相対向する第２の面上に形成されるとともに、前記絶縁部材の前記第２の面から前記第１の面に向けて形成された複数の貫通孔内それぞれに形成された複数のビア導体層を有する第２の電極パターンとを具え、
   前記複数のビア導体層の上端部それぞれが前記第１の電極パターンの前記複数の開口部の中心部に露出していることを特徴とする、ガス増幅を用いた放射線検出器。
2. 前記ビア導体層の長さ方向における中心部が中空であることを特徴とする、請求項１に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
3. 前記ビア導体層は、前記貫通孔を埋設するように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
4. 前記ビア導体層の上端部の高さが、前記半導体基材の前記第１の面の水平レベルと等しいことを特徴とする、請求項３に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
5. 前記第１の電極パターンと、前記半導体基材の前記第１の面との間に配設された絶縁性樹脂層を具えることを特徴とする、請求項３に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
6. 前記絶縁性樹脂層は、前記複数の貫通孔それぞれの内部にまで延在しており、前記複数のビア導体層それぞれの上端部を狭窄していることを特徴とする、請求項５に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
7. 前記貫通孔のアスペクト比が２以上であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
8. 前記貫通孔のアスペクト比が８以上であることを特徴とする、請求項７に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。
9. 前記貫通孔のアスペクト比が１６以上であることを特徴とする、請求項８に記載のガス増幅を用いた放射線検出器。

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