JPH077830B2 - 放射線検出用固体撮像素子 - Google Patents
放射線検出用固体撮像素子Info
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- JPH077830B2 JPH077830B2 JP62318555A JP31855587A JPH077830B2 JP H077830 B2 JPH077830 B2 JP H077830B2 JP 62318555 A JP62318555 A JP 62318555A JP 31855587 A JP31855587 A JP 31855587A JP H077830 B2 JPH077830 B2 JP H077830B2
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Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
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- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は固体撮像素子に関し、特に不要な光および放射
線に起因するバックグラウンドノイズを抑制する素子構
造を形成し、高精度の放射線計測が可能な放射線検出用
固体撮像素子に関する。
線に起因するバックグラウンドノイズを抑制する素子構
造を形成し、高精度の放射線計測が可能な放射線検出用
固体撮像素子に関する。
［従来の技術］ 従来の固体撮像素子は紫外光から赤外光までの電磁波の
波長領域を主に感知の対象としており、受光領域は基本
的に無遮光、その他の領域は低エネルギーの放射線に対
してさえも遮蔽効果の低いAl材等の薄膜で遮光されてい
た。
波長領域を主に感知の対象としており、受光領域は基本
的に無遮光、その他の領域は低エネルギーの放射線に対
してさえも遮蔽効果の低いAl材等の薄膜で遮光されてい
た。
第２図は従来の紫外光から赤外光までの光を主に検出の
対象とする固体撮像素子の一例を示す半導体チップの断
面図で、半導体基板１の一主面上に絶縁酸化膜２、ポリ
シリ電極３、リンガラス層４が順次形成され、このリン
ガラス層４上には通常Al層６が被着形成され、受光部７
は開口となるように構成されていた。従来の紫外光から
赤外光までの光を主に感知の対象とする固体撮像素子は
電磁波・荷電粒子が入射すると光が入射した場合と同じ
ように信号電荷を発生するので、電磁波・荷電粒子の検
出・計測に利用可能である。このような放射線計測に利
用する固体撮像素子は計測対象外の光を感じないことが
望ましい。また放射線計測ではバックグラウンド放射線
と呼ばれる、測定対象の試料以外からくる放射線があ
る。これは検出器や試料台が内蔵する放射能に起因する
もの、外部の線源から直接に、あるいは周囲の物質で散
乱されて入射するもの、宇宙線その他の天然放射線に起
因するものなどがあり、そのエネルギー分布は広範であ
るが、低エネルギーの放射線の強度が特に強い。
対象とする固体撮像素子の一例を示す半導体チップの断
面図で、半導体基板１の一主面上に絶縁酸化膜２、ポリ
シリ電極３、リンガラス層４が順次形成され、このリン
ガラス層４上には通常Al層６が被着形成され、受光部７
は開口となるように構成されていた。従来の紫外光から
赤外光までの光を主に感知の対象とする固体撮像素子は
電磁波・荷電粒子が入射すると光が入射した場合と同じ
ように信号電荷を発生するので、電磁波・荷電粒子の検
出・計測に利用可能である。このような放射線計測に利
用する固体撮像素子は計測対象外の光を感じないことが
望ましい。また放射線計測ではバックグラウンド放射線
と呼ばれる、測定対象の試料以外からくる放射線があ
る。これは検出器や試料台が内蔵する放射能に起因する
もの、外部の線源から直接に、あるいは周囲の物質で散
乱されて入射するもの、宇宙線その他の天然放射線に起
因するものなどがあり、そのエネルギー分布は広範であ
るが、低エネルギーの放射線の強度が特に強い。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらこのバックグラウンド放射線は、放射線計
測を行うに際してバックグラウンドノイズとなって計測
目的の放射線の検出を困難にする。このため、放射線検
出用固体撮像素子においては、従来の固体撮像素子のよ
うに無遮光であったりAl材等の遮光薄膜の形成では不要
な光および低エネルギー放射線に起因するバックグラウ
ンドノイズを抑制することができず、高精度の放射線計
測ができなかった。またAl材等を使用してバックグラウ
ンド放射線の低エネルギー放射線を遮蔽しようとすると
遮光膜の膜厚が厚くなってしまい、工業的生産性が悪い
という問題点があり、これまで放射線検出用に適した固
定撮像素子は得られていなかった。
測を行うに際してバックグラウンドノイズとなって計測
目的の放射線の検出を困難にする。このため、放射線検
出用固体撮像素子においては、従来の固体撮像素子のよ
うに無遮光であったりAl材等の遮光薄膜の形成では不要
な光および低エネルギー放射線に起因するバックグラウ
ンドノイズを抑制することができず、高精度の放射線計
測ができなかった。またAl材等を使用してバックグラウ
ンド放射線の低エネルギー放射線を遮蔽しようとすると
遮光膜の膜厚が厚くなってしまい、工業的生産性が悪い
という問題点があり、これまで放射線検出用に適した固
定撮像素子は得られていなかった。
本発明は、以上述べたような従来の事情に対処してなさ
れたもので、不要な光および低エネルギー放射線に起因
するバックグラウンドノイズが抑制された放射線検出用
固体撮像素子を提供することを目的とする。
れたもので、不要な光および低エネルギー放射線に起因
するバックグラウンドノイズが抑制された放射線検出用
固体撮像素子を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、半導体基板の一主面に受光領域および信号電
荷を外部に転送する手段を集積してなる放射線検出用固
体撮像素子において、受光領域の形成された主面の全面
がPb材で形成された遮光膜で覆われてなることを特徴と
する放射線検出用固体撮像素子である。
荷を外部に転送する手段を集積してなる放射線検出用固
体撮像素子において、受光領域の形成された主面の全面
がPb材で形成された遮光膜で覆われてなることを特徴と
する放射線検出用固体撮像素子である。
［作用］ 遮光膜がPb材で形成された素子構造を有するので、従来
のAl材等で形成するよりも薄い膜厚で、不要な低エネル
ギー放射線を遮蔽できると共に、受光領域もPb材の遮光
膜で覆われているので光等の入射を防ぐことができる。
従ってこれら光・計測不要な低エネルギー放射線の半導
体基板内での吸収・電荷発生が抑制されるので、バック
グラウンドノイズが抑制され、高精度の放射線計測が可
能となる。
のAl材等で形成するよりも薄い膜厚で、不要な低エネル
ギー放射線を遮蔽できると共に、受光領域もPb材の遮光
膜で覆われているので光等の入射を防ぐことができる。
従ってこれら光・計測不要な低エネルギー放射線の半導
体基板内での吸収・電荷発生が抑制されるので、バック
グラウンドノイズが抑制され、高精度の放射線計測が可
能となる。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例である。CCD撮像素子の半導
体チップの断面図で、不純物領域が形成された半導体基
板１上における放射線の入射面に絶縁酸化膜２、CCDシ
フトレジスタ転送ポリシリ電極３およびリンガラス層４
が順次形成され、該リンガラス層４上には遮光効果があ
り、かつ放射線に対しての遮蔽効果の大きいPb層５が全
面に亘って被着形成されている。本実施例のPb層５は撮
像領域に開口を有さず、計測対象外の光とバックグラウ
ンド放射線のうち、強度が特に強い低エネルギー成分の
放射線を遮り、バックグラウンドノイズを低減する。
体チップの断面図で、不純物領域が形成された半導体基
板１上における放射線の入射面に絶縁酸化膜２、CCDシ
フトレジスタ転送ポリシリ電極３およびリンガラス層４
が順次形成され、該リンガラス層４上には遮光効果があ
り、かつ放射線に対しての遮蔽効果の大きいPb層５が全
面に亘って被着形成されている。本実施例のPb層５は撮
像領域に開口を有さず、計測対象外の光とバックグラウ
ンド放射線のうち、強度が特に強い低エネルギー成分の
放射線を遮り、バックグラウンドノイズを低減する。
有効なPb層５の厚さは、測定対象とする放射線の種類と
エネルギー、そしてバックグラウンド放射線のエネルギ
ースペクトラムに依存する。つまり有効なPb層５の厚さ
はどの放射線ををどの程度のエネルギーまで阻止するか
という測定の目的によるので、ここで一義的に決めるこ
とはできない。
エネルギー、そしてバックグラウンド放射線のエネルギ
ースペクトラムに依存する。つまり有効なPb層５の厚さ
はどの放射線ををどの程度のエネルギーまで阻止するか
という測定の目的によるので、ここで一義的に決めるこ
とはできない。
そこで以下に、いつくかの放射線エネルギーについて、
Pb層５の放射線遮蔽膜としての効果と従来遮光膜として
通常用いられているAl層の放射線を遮蔽する効果の例に
よって比較する。ｔをそれぞれPb層ないしAl層の厚さと
する。放射線の強度、飛程は「理科年表昭和55年度版」
（東京天文台編纂）によるデータをもとに算出した。
Pb層５の放射線遮蔽膜としての効果と従来遮光膜として
通常用いられているAl層の放射線を遮蔽する効果の例に
よって比較する。ｔをそれぞれPb層ないしAl層の厚さと
する。放射線の強度、飛程は「理科年表昭和55年度版」
（東京天文台編纂）によるデータをもとに算出した。
まずγ線について述べる。Ｅγをγ線のエネルギーとす
る。γ線が物質を通過するときはγ線の強度は通過距離
が増えるにしたがって指数関数的に減少する。I0、Ｉを
それぞれPb層ないしAl層を通過する前と通過した後での
γ線の強度とすると、I/I0はPb層ないしAl層の通過によ
るγ線の減衰、すなわち遮蔽の程度を表す。
る。γ線が物質を通過するときはγ線の強度は通過距離
が増えるにしたがって指数関数的に減少する。I0、Ｉを
それぞれPb層ないしAl層を通過する前と通過した後での
γ線の強度とすると、I/I0はPb層ないしAl層の通過によ
るγ線の減衰、すなわち遮蔽の程度を表す。
Ｅγ＝0.05MeV、ｔ＝10μｍのとき、I/I0はPb層なら0.
6、Al層なら1.0で、 Ｅγ＝0.02MeV、ｔ＝10μｍのとき、I/I0はPb層なら0.
1、Al層なら1.0で、 Ｅγ＝0.02MeV、ｔ＝５μｍのとき、I/I0はPb層なら0.
3、Al層なら1.0である。
6、Al層なら1.0で、 Ｅγ＝0.02MeV、ｔ＝10μｍのとき、I/I0はPb層なら0.
1、Al層なら1.0で、 Ｅγ＝0.02MeV、ｔ＝５μｍのとき、I/I0はPb層なら0.
3、Al層なら1.0である。
このようにＥγ＜0.1MeVのγ線に対して、t/10μｍのPb
層はAl層に比べて大きな遮蔽効果がある。
層はAl層に比べて大きな遮蔽効果がある。
次にβ線について述べる。Ｅβをβ線のエネルギーとす
る。β線つまり電子が物質を通過するときは吸収曲線が
ならかで重い荷電粒子の場合のように平均飛程を定める
ことが困難であるので通常傾斜の急な部分を直線で延長
して強度が０になる距離を電子の実用飛程（Reffとす
る）としている。荷電粒子の飛程は通過物質中の電子濃
度に反比例する。82Pb207、13Al27の電子濃度はそれぞ
れ、27×1024/cm3、7.8×1023/cm3である。
る。β線つまり電子が物質を通過するときは吸収曲線が
ならかで重い荷電粒子の場合のように平均飛程を定める
ことが困難であるので通常傾斜の急な部分を直線で延長
して強度が０になる距離を電子の実用飛程（Reffとす
る）としている。荷電粒子の飛程は通過物質中の電子濃
度に反比例する。82Pb207、13Al27の電子濃度はそれぞ
れ、27×1024/cm3、7.8×1023/cm3である。
Ｅβ＝0.08MeVのとき、ReffはPb層なら10μｍ、Al層な
ら35μｍで、 Ｅβ＝0.01MeVのとき、ReffはPb層なら２μｍ、Al層な
ら7.3μｍである。
ら35μｍで、 Ｅβ＝0.01MeVのとき、ReffはPb層なら２μｍ、Al層な
ら7.3μｍである。
次にα線について述べる。Ｅαをα線のエネルギーとす
る。α線も荷電粒子でβ線と同じく、平均飛程（Ｒとす
る）は通過物質中の電子濃度に反比例する。
る。α線も荷電粒子でβ線と同じく、平均飛程（Ｒとす
る）は通過物質中の電子濃度に反比例する。
Ｅα＝1MeVのとき、ＲはPb層なら0.8μｍ、Al層なら2.8
μｍで、 Ｅα＝10MeVのとき、ＲはPb層なら14μｍ、Al層なら50
μｍである。
μｍで、 Ｅα＝10MeVのとき、ＲはPb層なら14μｍ、Al層なら50
μｍである。
このように、β線、α線などの荷電粒子の飛程は、Pb中
ではAl中の約1/3.5で、同じ遮蔽効果を得るのに要する
膜厚はPbはAlの約1/3.5でより。ｔ〜10μｍのPb層はＥ
β＜0.1MeVのβ線、Ｅα＜10MeVのα線に対して十分な
遮蔽効果がある。
ではAl中の約1/3.5で、同じ遮蔽効果を得るのに要する
膜厚はPbはAlの約1/3.5でより。ｔ〜10μｍのPb層はＥ
β＜0.1MeVのβ線、Ｅα＜10MeVのα線に対して十分な
遮蔽効果がある。
［発明の効果］ 上述したように、本発明の素子構造によれば、放射線の
入射面から半導体基板に入射する光が無くなり、また従
来のAl材等で形成するよりも薄い膜厚で、不要な低エネ
ルギー放射線を遮蔽でき、これら光・計測不要な低エネ
ルギー放射線の半導体基板内での吸収・電荷発生が抑制
されてバックグラウンドノイズが抑制され、高精度の放
射線計測が可能な放射線検出用固体撮像素子を得ること
ができる。
入射面から半導体基板に入射する光が無くなり、また従
来のAl材等で形成するよりも薄い膜厚で、不要な低エネ
ルギー放射線を遮蔽でき、これら光・計測不要な低エネ
ルギー放射線の半導体基板内での吸収・電荷発生が抑制
されてバックグラウンドノイズが抑制され、高精度の放
射線計測が可能な放射線検出用固体撮像素子を得ること
ができる。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体チップの断面
図、第２図は従来の固体撮像素子の一例を示す半導体チ
ップの断面図である。 １……半導体基板、２……絶縁酸化膜 ３……ポリシリ電極、４……リンガラス層 ５……Pb層、６……Al層 ７……受光部
図、第２図は従来の固体撮像素子の一例を示す半導体チ
ップの断面図である。 １……半導体基板、２……絶縁酸化膜 ３……ポリシリ電極、４……リンガラス層 ５……Pb層、６……Al層 ７……受光部
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板の一主面に受光領域および信号
電荷を外部に転送する手段を集積してなる放射線検出用
固体撮像素子において、受光領域の形成された主面の全
面がPb材で形成された遮光膜で覆われてなることを特徴
とする放射線検出用固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318555A JPH077830B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 放射線検出用固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318555A JPH077830B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 放射線検出用固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161184A JPH01161184A (ja) | 1989-06-23 |
| JPH077830B2 true JPH077830B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=18100438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62318555A Expired - Lifetime JPH077830B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 放射線検出用固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077830B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007258750A (ja) * | 2007-06-14 | 2007-10-04 | Fujifilm Corp | 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法 |
| JP5118661B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-01-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | Ｘ線撮像装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5946573A (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-15 | Fuji Electric Co Ltd | 自己チエツク可能な半導体放射線検出器 |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62318555A patent/JPH077830B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01161184A (ja) | 1989-06-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |