[發明專利]放射線檢測器的制造方法、放射線檢測器以及放射線攝像裝置

有效

• 申請號: 200980159679.6
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN102460215A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 德田敏;岡本保;岸原弘之;貝野正知;吉牟田利典;田邊晃一
• 申請（專利權）人: 株式會社島津制作所;獨立行政法人國立高等專門學校機構
• 主分類號: G01T1/24
• 分類號: G01T1/24;H01L31/09
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及一種使用于醫療領域、非破壞檢查、RI(Radio?Isotope：放射性同位素)檢查以及光學檢查等產業領域等中的放射線的檢測，特別是涉及一種使用了將放射線變換為電荷信號的變換層的放射線檢測器的制造方法、放射線檢測器以及放射線攝像裝置。

背景技術

以往，作為高靈敏度的放射線檢測器的放射線變換層的材料，研究出了各種半導體材料，尤其是，研究和開發出CdTe(碲化鎘)或者CdZnTe(碲鋅鎘)的單晶體，且一部分已產品化。當放射線入射到這些單晶體時，與放射線量相應地產生載流子(電子-空穴對)，通過提取由該載流子產生的電荷信號，能夠檢測放射線。然而，在應用于醫用診斷用的放射線檢測器時，需要形成大面積(例如邊長20cm以上)的放射線變換層，但是形成這樣大面積的單晶體在技術上難以實現而且在成本方面還需要巨額費用。因此，代替單晶體而結晶生長為多晶化合物半導體層的放射線變換層被認為是有前景的。

在使用了CdTe單晶的小型放射線檢測器中，已知當對CdTe單晶摻雜Zn(鋅)時，流過CdTe單晶內的漏電流減少。另外，已知當對CdTe單晶摻雜Cl(氯)等鹵素時，CdTe單晶內的載流子的移動性得到改善。例如，在專利文獻1中公開了用于提高CdTe單晶的檢測性能的最佳Cl濃度。

認為阻礙CdTe單晶內的載流子移動性的主要原因是結晶缺陷、由于雜質而電荷被捕獲。然而，在多晶化合物半導體層中，考慮增加了晶界、粒徑分布的作用，最佳Cl濃度與單晶體的情況不一定一致。

另外，向CdTe多晶化合物半導體層摻雜的最佳Zn濃度例如在專利文獻2中進行了公開，但是范圍大到幾～幾十mol％左右，雖然通過進行摻雜而得到漏電流減少等效果，但是該效果為何種程度并不清楚。另外，摻雜了Zn和Cl時的最佳Zn濃度和Cl濃度不清楚。這樣，向CdTe多晶化合物半導體層摻雜的Zn和Cl的最佳濃度是不清楚的。

專利文獻1：日本特開2003-277197號公報

專利文獻2：日本特開2001-242255號公報

發明內容

發明要解決的問題

本發明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供一種利用Zn濃度和Cl濃度最佳的Cl摻雜CdZnTe多晶化合物半導體層來使載流子移動性良好、對放射線的靈敏度和響應性高的放射線檢測器的制造方法、放射線檢測器以及放射線攝像裝置。

用于解決問題的方案

本發明為達到上述目的而具有以下結構。

即，本發明的放射線檢測器具備將放射線變換為電荷信號的變換層，該放射線檢測器的特征在于，上述變換層是Zn濃度為1mol％以上且5mol％以下而Cl濃度為1ppmwt以上且3ppmwt以下的Cl摻雜CdZnTe多晶化合物半導體層。

根據本發明的放射線檢測器，將放射線變換為電荷信號的變換層是Cl摻雜CdZnTe多晶化合物半導體層，其Zn濃度為1mol％以上且5mol％以下，并且Cl濃度為1ppmwt以上且3ppmwt以下。由此，通過利用適當的Cl濃度來形成Cl摻雜CdZnTe多晶化合物半導體層，能夠有效地保護晶界的缺陷能級。另外，通過摻雜適當濃度的Zn，能夠使半導體的電阻率增加而減少漏電流，并且提高對放射線的靈敏度。由此能夠得到對放射線的靈敏度和響應性、噪聲、S/N良好的放射線檢測器。

并且，如果Cl摻雜CdZnTe多晶化合物半導體層的Zn濃度為1mol％以上且2mol％以下，則能夠將漏電流維持在所需范圍內并且進一步提高對放射線的靈敏度。另外，在變換層的單面或者兩面上形成有載流子注入阻止層，該載流子注入阻止層阻止電子或者空穴的注入，因此能夠提供變換得到的電荷信號的移動性良好、使漏電流進一步減少、對放射線的響應性良好的放射線檢測器。作為該載流子注入阻止層，能夠采用n型或者p型的半導體層。

另外，還具備有源矩陣基板，該有源矩陣基板針對將變換層分割為二維矩陣狀而得到的每個檢測元件讀取電荷信號，由此能夠針對每個檢測元件來讀取電荷信號，因此能夠得到分辨率高、漏電流低的放射線檢測器。另外，通過連接電極將形成有變換層的相對基板與有源矩陣基板連接，由此能夠在超過有源矩陣基板的耐熱溫度的溫度狀況下通過另外的途徑形成變換層。