本發(fā)明涉及一種能源、空間及時(shí)間分辨率優(yōu)異，且能夠高靈敏度、小型、輕量、低功耗化的成像裝置。

背景技術(shù)：

關(guān)于成像裝置，例如以醫(yī)用計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置（以下，稱(chēng)作CT掃描儀）為例，對(duì)背景技術(shù)進(jìn)行概述。CT掃描儀不僅在內(nèi)臟疾病領(lǐng)域是不可或缺的，而且對(duì)于頭部或牙科領(lǐng)域的各種被檢體的疾病等的早期診斷而言也是不可或缺的。如圖10中的（a）所示，現(xiàn)有的CT掃描儀100的結(jié)構(gòu)由下述部件構(gòu)成：由多個(gè)成像元件的集合體和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)（DAS；Data Acquisition Subsystem）等所構(gòu)成的成像部1（也被稱(chēng)作掃描架）、位于與成像部1相對(duì)的位置的X射線發(fā)生器3、被放置在兩者中間的位置的被檢體7、床位（被檢體）移動(dòng)裝置5、對(duì)由成像部1得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的圖像描繪部2、以及可以在成像部1與圖像描繪部2之間進(jìn)行電連接的所謂的滑環(huán)4等。除這些之外，在本裝置中，還包括未圖示的冷卻裝置、穩(wěn)壓電源等。因此，現(xiàn)有的CT掃描儀為大型、大重量且昂貴的設(shè)備機(jī)器，其主要被設(shè)置在城市的大型醫(yī)院或檢查機(jī)構(gòu)等中。

將X射線和其他輻射線（以下稱(chēng)作X射線等。）從被檢體外部一邊改變角度或依次與被檢體體軸（圖10中的（a）的Z軸）方向錯(cuò)開(kāi)一邊向被檢體照射，由成像部1將其透過(guò)X射線等作為電信號(hào)進(jìn)行讀取，通過(guò)下一階段的圖像描繪部2來(lái)重建被檢體的斷層圖像。即，成像部1在垂直于上述Z軸的面內(nèi)，例如在X-Y平面內(nèi)，與X射線發(fā)生器3同步地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)（同圖中的（b））。在現(xiàn)有的CT掃描儀中，用于成像部1的成像元件是將兩個(gè)以上的如同圖中的（c）所示的豎長(zhǎng)的二維成像元件6，以使其長(zhǎng)度方向與上述Z軸方向一致且環(huán)繞被檢體7的方式，排列為長(zhǎng)條狀。由于X射線束8為從X射線發(fā)生器3向成像部1展寬的所謂扇形光束形狀，因此如圖所示，成像面近似彎曲。這是為了減小照射在成像部?jī)?nèi)的成像元件上的X射線束8的入射角的變化（同圖中的（d））。

但是，由于成像元件6的成像區(qū)域9為平面，因此，即使將多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的成像元件6配置為條狀，也只會(huì)構(gòu)成近似的曲面。另外，近年來(lái)，開(kāi)發(fā)出了一種可以通過(guò)增加成像元件6在長(zhǎng)度方向（Z軸方向）的像素?cái)?shù)而能夠進(jìn)行高速掃描的方式（多層CT）。但是，若增加層數(shù)，則無(wú)法忽視X射線束的錐角（體軸方向的擴(kuò)寬）的影響，會(huì)存在難以重建良好的圖像這樣的問(wèn)題。根據(jù)成像元件上的像素位置，入射X射線的衰減量不同，這也是所謂的偽影的原因之一。

進(jìn)一步地，需要將單個(gè)的成像元件6的特性偏差，尤其是旋轉(zhuǎn)方向上的像素間及元件間的靈敏度偏差抑制為最小。必須以靈敏度最低的成像元件或像素為基準(zhǔn)校準(zhǔn)靈敏度特性，而這是阻礙輻射線輻射量降低的主要因素之一。如后所述，這些多個(gè)成像元件6需要以與X射線發(fā)生器3相對(duì)的方式精確地固定于成像部?jī)?nèi)（同圖中的（d））。需要做成使成像部為可以卸下的結(jié)構(gòu)，從而使其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)且使暫先固定的成像元件6在此之后的維護(hù)中能夠進(jìn)行更換。其原因在于，在層壓在成像元件6上的X射線發(fā)光材料（閃爍體），例如碘化銫的針狀晶體的化學(xué)穩(wěn)定性方面存在問(wèn)題。為了即使在這樣的使用環(huán)境下也不會(huì)使重建圖像的品質(zhì)降低，需要通過(guò)進(jìn)行了精密加工的金屬夾具將安裝有成像元件6等的電路基板準(zhǔn)確地且在可以卸下的狀態(tài)下進(jìn)行固定。其結(jié)果為，無(wú)法避免固定部件的復(fù)雜性、大重量化、維護(hù)負(fù)荷的增加，妨礙CT掃描儀的小型/輕量化及低價(jià)化（專(zhuān)利文獻(xiàn)1）。

進(jìn)一步地，在成像元件6的成像面的周邊，需要使成像區(qū)域9以外的其他電路、輸入輸出端子等所占的面積最小化。其原因在于，它們對(duì)光電轉(zhuǎn)換并無(wú)幫助，且發(fā)生因?qū)w管等元件進(jìn)行X射線照射等引起的損壞的風(fēng)險(xiǎn)增高。因此，僅將進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電二極管陣列與最低限度掃描電路進(jìn)行芯片化（オンチップ化；On-chip），除此之外的外圍電路，例如模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（ADC）等需要將安裝有獨(dú)立（離散）的高速多通道ADC元件等的印刷電路板10密接配置在成像元件6的背面。這樣，會(huì)難以將其他集成電路在成像元件6上芯片化。來(lái)自各印刷電路板10的輸入輸出信號(hào)被輸送至下一階段的信號(hào)處理電路中。但是，由于傳輸路較長(zhǎng)，因此需要插入高速線路驅(qū)動(dòng)器。信號(hào)處理電路構(gòu)成例如包括信號(hào)控制電路11、多路復(fù)用器12、數(shù)據(jù)緩沖電路13、并行-串行轉(zhuǎn)換電路14等的DAS。這樣，由于使用多個(gè)作為離散部件的高速多通道ADC元件、高速線路驅(qū)動(dòng)器，因此會(huì)妨礙DAS的高速驅(qū)動(dòng)、低功耗驅(qū)動(dòng)、發(fā)熱量的降低、小型輕量化、維護(hù)的容易化等。

在圖像描繪部2中，通過(guò)滑環(huán)4接收從成像部1輸送過(guò)來(lái)的圖像數(shù)據(jù)，并輸送至網(wǎng)絡(luò)接口15。進(jìn)一步地，將通過(guò)CPU（中央處理器）16、磁盤(pán)控制器17、硬盤(pán)單元18等重建好的斷層圖像利用圖像輸出裝置19進(jìn)行描繪。此外，在本圖中的（d）中，雖然用滑環(huán)4在成像部1與圖像描繪部2之間電連接，但也存在采用同時(shí)固定有成像部1和圖像描繪部2的CT掃描儀，例如對(duì)X射線靶的電子束掃描方式的例子。

已知在現(xiàn)有的X射線診斷裝置等中，已知有例如使用通過(guò)非晶硒等對(duì)X射線具有靈敏度的非晶質(zhì)光電導(dǎo)膜（日語(yǔ)：非晶質(zhì)光導(dǎo)電膜）來(lái)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的成像元件的類(lèi)型、使用將碘化銫（CsI）針狀晶體等閃爍體材料層壓至成像元件上而成的成像元件的類(lèi)型。前者在化學(xué)穩(wěn)定性和毒性方面存在問(wèn)題，另外在成膜過(guò)程中也需要特殊的制造工藝。進(jìn)一步地，由于余像的影響無(wú)法消除，因此會(huì)存在不適合高速成像這樣的問(wèn)題。另一方面，雖然后者通過(guò)與半導(dǎo)體成像元件組合，能夠進(jìn)行對(duì)X射線具有靈敏度的高速成像，但還是會(huì)在閃爍體材料的化學(xué)穩(wěn)定性（潮解性）和層壓方法方面存在技術(shù)問(wèn)題。為適應(yīng)今后像素的微細(xì)化，需要使閃爍體的晶體尺寸微細(xì)化或薄層化，但這樣反而存在發(fā)光效率下降這樣的困境。進(jìn)一步地，即使在這些任意的成像元件中，也不能消除無(wú)法使其他集成電路在上述的成像元件上芯片化這樣的問(wèn)題。

另一方面，還公開(kāi)有一種如下方式（專(zhuān)利文獻(xiàn)2）及對(duì)近紅外光也具有靈敏度的成像元件（專(zhuān)利文獻(xiàn)3），該方式（專(zhuān)利文獻(xiàn)2）為：使X射線從半導(dǎo)體基板的側(cè)面入射，X射線在向與半導(dǎo)體基板面平行的方向行進(jìn)期間在半導(dǎo)體基板內(nèi)部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，由此，可進(jìn)行X射線光譜分析。其原因在于，與可見(jiàn)光線相比，在X射線及近紅外線的情況下通過(guò)使硅內(nèi)部的入射光路徑長(zhǎng)度都增長(zhǎng)，從而靈敏度會(huì)提高。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中記載有，將上述側(cè)面入射成像元件的原理應(yīng)用于CT掃描儀中的例子。

但是，由于將矩形半導(dǎo)體基板的一個(gè)側(cè)面作為受光部，因此，僅限于一維（線形）成像元件。因此，如使用圖1中的（d）所說(shuō)明的那樣，為了在CT掃描儀上得到與使用上述二維區(qū)域傳感器的情況相同的受光面積，需要密接多個(gè)成像單元并呈放射狀固定。但是，由于旋轉(zhuǎn)方向上的像素間距會(huì)被單個(gè)成像元件自身的厚度所制約，因此，會(huì)產(chǎn)生例如數(shù)百微米以上的像素間距，從而難以使分辨率提高。另外，將這樣的基板側(cè)面作為受光部的成像元件，是通過(guò)切斷（劃片；dicing）半導(dǎo)體晶片，分割成為單個(gè)成像元件（單個(gè)化）而得到的。因此，成像元件表面的周邊部或側(cè)壁部會(huì)由該劃片工序而受到機(jī)械性損傷、熱損傷，產(chǎn)生晶體缺陷。進(jìn)而，會(huì)被曝露在來(lái)自外部的重金屬、活性化學(xué)物質(zhì)等的污染中。這樣，對(duì)于將基板側(cè)面作為受光部的成像元件而言，仍有較多函待解決的技術(shù)問(wèn)題，以致尚未實(shí)用化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利公開(kāi)2007-333547

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利公開(kāi)昭和55-144576

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本專(zhuān)利公開(kāi)2011-205085

專(zhuān)利文獻(xiàn)4：日本專(zhuān)利公表2012-517604

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

（一）要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于，使CT掃描儀等成像裝置小型/輕量化、低功耗化，以及提高其溫度/濕度/振動(dòng)等的環(huán)境耐久性。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的目的在于，提高CT掃描儀等成像裝置的空間分辨率、時(shí)間分辨率、能源分辨率。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的目的在于，使CT掃描儀等成像裝置的高畫(huà)質(zhì)化、高靈敏度化，即降低X射線等的輻射量。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的目的在于，放寬CT掃描儀等成像裝置的安裝環(huán)境要求，減輕維護(hù)負(fù)荷，以及使產(chǎn)品使用壽命變長(zhǎng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的目的在于，通過(guò)實(shí)現(xiàn)可以對(duì)應(yīng)各種被檢體形狀的CT掃描儀等成像裝置，來(lái)擴(kuò)大CT掃描儀的適用范圍。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的目的在于，通過(guò)實(shí)現(xiàn)即使對(duì)不同光源（射線源）也能夠成像的混合型CT掃描儀，來(lái)進(jìn)一步將準(zhǔn)確的診斷與治療相結(jié)合。

（二）技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置半導(dǎo)體成像元件，該半導(dǎo)體成像元件為，在成像部?jī)?nèi)的半導(dǎo)體成像元件的硅基板表面形成集成電路，且與硅基板表面垂直的方向和被檢體移動(dòng)裝置的移動(dòng)方向或成像部在體軸方向上的移動(dòng)方向一致，進(jìn)而檢測(cè)向硅基板的側(cè)面部入射的光信號(hào)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置半導(dǎo)體成像元件，該半導(dǎo)體成像元件為，在成像部?jī)?nèi)的半導(dǎo)體成像元件的硅基板表面形成集成電路，且硅基板表面相對(duì)于被檢體移動(dòng)裝置的移動(dòng)方向或成像部在體軸方向上的移動(dòng)方向具有45°以上且不足90°的傾角，進(jìn)而，檢測(cè)向以?xún)A斜的硅基板表面為基準(zhǔn)的俯視視角下的硅基板的側(cè)面部入射的光信號(hào)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有將兩個(gè)以上的半導(dǎo)體成像元件配置在與硅基板表面平行的平面上而成的成像元件組。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)配置有以硅基板表面為基準(zhǔn)的俯視視角下的硅基板側(cè)面的外形形狀呈凹狀彎曲的半導(dǎo)體成像元件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有半導(dǎo)體成像元件，該半導(dǎo)體成像元件具有將形成有集成電路的硅基板表面內(nèi)的一部分除去的中空區(qū)域，且檢測(cè)向中空區(qū)域的側(cè)面部入射的光信號(hào)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有在以硅基板表面為基準(zhǔn)的俯視視角下中空區(qū)域的形狀為圓形的半導(dǎo)體成像元件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有將兩個(gè)以上半導(dǎo)體成像元件或成像元件組進(jìn)行層壓而成的層壓成像元件組。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有在鄰接的兩個(gè)以上的半導(dǎo)體成像元件間具有金屬薄膜的層壓成像元件組。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有層壓成像元件組，該層壓成像元件組在鄰接的兩個(gè)以上的半導(dǎo)體成像元件間的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域上的排列間距大于單個(gè)半導(dǎo)體成像元件的元件厚度尺寸。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，成像部?jī)?nèi)的半導(dǎo)體成像元件在硅基板表面上形成集成電路，且檢測(cè)向位于與硅基板表面垂直的方向的硅基板的側(cè)面部入射的光信號(hào)，進(jìn)一步，半導(dǎo)體成像元件以沿著如下所述螺旋曲線的方式配置在成像部?jī)?nèi)，該螺旋曲線為入射有光信號(hào)的硅基板側(cè)面的長(zhǎng)度方向向被檢體移動(dòng)裝置的移動(dòng)方向或成像部在體軸方向上的移動(dòng)方向前進(jìn)的螺旋曲線。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有固定夾具，該固定夾具為對(duì)半導(dǎo)體成像元件進(jìn)行固定的夾具，其具有沿著螺旋曲線的螺紋狀（ねじ山狀）的截面形狀。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有半導(dǎo)體成像元件，該半導(dǎo)體成像元件的硅基板側(cè)面部中的至少入射有光信號(hào)的硅基板側(cè)面部被硅氧化膜包覆，剩余的其他側(cè)面部露出有硅基板。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有半導(dǎo)體成像元件，該半導(dǎo)體成像元件中，對(duì)向硅基板側(cè)面入射的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域從硅基板側(cè)面?zhèn)扰c硅基板表面平行地向硅基板內(nèi)部方向形成為放射狀。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有半導(dǎo)體成像元件，該半導(dǎo)體成像元件具有用于在將入射光讀取為模擬電信號(hào)之后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換電路（ADC）。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，在CT掃描儀等成像裝置中，在成像部?jī)?nèi)設(shè)置有在層壓半導(dǎo)體成像元件組上進(jìn)一步層壓有半導(dǎo)體圖像處理元件的半導(dǎo)體模塊。

（三）有益效果

能夠使CT掃描儀等成像裝置小型/輕量化、及低功耗化。由此，還能夠降低檢查設(shè)施的建設(shè)成本和其維護(hù)費(fèi)用，進(jìn)而，也易于實(shí)現(xiàn)搭載于一般車(chē)輛等上的可移動(dòng)的CT掃描儀。由于即使在使成像裝置小型/輕量化的情況下，其也能夠成為具有圖像高畫(huà)質(zhì)化、高速成像、靈敏度偏差及偽信號(hào)較少的成像特性的成像裝置，因此，帶來(lái)輻射量的降低和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。由于能夠?qū)崿F(xiàn)具有適合于被檢體形狀、X射線等的入射方向的成像元件形狀及其配置的成像裝置，因此，能夠使其成為高畫(huà)質(zhì)、高分辨率、且X射線能源分辨率優(yōu)異的成像裝置。從而能夠得到如下效果，即在所獲得圖像上防止白痕、串?dāng)_等圖像劣化，使成像元件的可靠性和產(chǎn)品壽命提高。在單一的成像模塊中同時(shí)實(shí)現(xiàn)使用了近紅外光等的不同成像功能，能夠?qū)崿F(xiàn)除小型輕量化、高靈敏度/高畫(huà)質(zhì)化之外，還具有多個(gè)診斷功能的混合型成像診斷裝置。進(jìn)而，實(shí)現(xiàn)能夠獲得與被檢體（人體或內(nèi)臟器官等）的大小、形狀、或各種被檢體組成（骨、肌肉、血管等）及入射光能量的差異相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)圖像信息的新型CT掃描儀等。

附圖說(shuō)明

圖1中的（a）是表示本發(fā)明的成像裝置一例的立體圖及其三維坐標(biāo)軸，圖1中的（b）是從Z軸方向觀察同一裝置時(shí)的俯視圖，圖1中的（c）是從上方（X軸方向）觀察同一裝置的被檢體移動(dòng)裝置及成像部的俯視圖。

圖2中的（a）是表示用于本發(fā)明的成像裝置的半導(dǎo)體成像元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖2中的（b）是為了對(duì)同一裝置的成像部的另一結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，而從上方（X軸方向）觀察被檢體移動(dòng)裝置及成像部的俯視圖，圖2中的（c）是用于對(duì)圖2中的（b）的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體成像元件的掃描軌跡進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。

圖3中的（a）是從Z軸方向觀察本發(fā)明的另一成像裝置時(shí)的俯視圖，圖3中的（b）是進(jìn)一步從Z軸方向觀察本發(fā)明的另一成像裝置時(shí)的俯視圖。

圖4中的（a）是表示用于本發(fā)明的成像裝置的半導(dǎo)體成像元件的另一例的俯視圖，圖4中的（b）是表示同樣用于本發(fā)明的成像裝置的半導(dǎo)體成像元件的又一例的俯視圖。

圖5中的（a）是表示用于本發(fā)明的成像裝置的層壓型半導(dǎo)體成像元件一例的立體圖，圖5中的（b）是表示用于本發(fā)明的成像裝置的層壓型半導(dǎo)體成像元件的另一例的立體圖。

圖6中的（a）是對(duì)用于本發(fā)明的成像裝置的層壓型半導(dǎo)體成像元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的截面圖，圖6中的（b）是表示用于本發(fā)明的成像裝置的層壓型半導(dǎo)體成像元件的另一結(jié)構(gòu)例的截面圖，圖6中的（c）是表示用于本發(fā)明的成像裝置的層壓型半導(dǎo)體成像元件的又一結(jié)構(gòu)例的截面圖。

圖7中的（a）是用于對(duì)本發(fā)明的成像裝置的另一例進(jìn)行說(shuō)明的示意圖，圖7中的（b）是對(duì)用于同一裝置的半導(dǎo)體成像元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的俯視圖，圖7中的（c）是同一裝置的成像部中所使用的半導(dǎo)體成像元件固定部件的截面圖。

圖8中的（a）是對(duì)用于本發(fā)明的成像裝置的半導(dǎo)體成像元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的截面圖，圖8中的（b）是用于對(duì)圖8中的（a）的光電轉(zhuǎn)換部詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明的截面圖。

圖9中的（a）是對(duì)用于本發(fā)明的成像裝置的半導(dǎo)體成像元件的另一結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的俯視圖，圖9中的（b）是對(duì)同樣用于本發(fā)明的成像裝置的層壓型半導(dǎo)體成像元件的另一結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的立體圖，圖9中的（c）是用于對(duì)同一層壓型半導(dǎo)體成像元件中所使用的半導(dǎo)體圖像處理元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的框圖，圖9中的（d）是用于對(duì)本發(fā)明的成像裝置的成像部和圖像描繪部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的電路框圖。

圖10中的（a）是用于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的成像裝置進(jìn)行說(shuō)明的立體圖，圖10中的（b）同樣是從Z軸方向觀察現(xiàn)有技術(shù)的成像裝置時(shí)的俯視圖，圖10中的（c）是現(xiàn)有技術(shù)的成像裝置的成像部中所使用的成像元件的立體圖，圖10中的（d）是用于對(duì)現(xiàn)有的成像裝置的成像部和圖像描繪部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的電路框圖。

具體實(shí)施方式

下面，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例的CT掃描儀進(jìn)行說(shuō)明。如圖1中的（a）所示，成像裝置110由包含半導(dǎo)體成像元件40的成像部1、X射線發(fā)生器3、用于使被檢體7移動(dòng)的被檢體移動(dòng)裝置5等、以及如后所述的未圖示的圖像描繪部、及使成像部1與圖像描繪部之間可以進(jìn)行電連接的所謂滑環(huán)等構(gòu)成。從X射線發(fā)生器3照射扇狀X射線束8，透過(guò)被檢體7的X射線束8會(huì)到達(dá)位于相對(duì)位置的成像部1。為對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)成像裝置110及其構(gòu)成部件定義三維坐標(biāo)軸。即，將被檢體移動(dòng)裝置5的移動(dòng)方向設(shè)為Z軸，并由X軸及Y軸來(lái)規(guī)定與Z軸垂直的平面。

如后所述，通過(guò)收納在成像部1內(nèi)部的半導(dǎo)體成像元件40，來(lái)將到達(dá)的X射線量、X射線能量的差異作為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。為重建將被檢體7切成圓片的斷層圖像，成像部1與X射線發(fā)生器3可隔著被檢體7，一邊在被檢體7的周邊旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行成像，同時(shí)進(jìn)一步通過(guò)被檢體移動(dòng)裝置5使被檢體7向Z軸方向移動(dòng)，由此來(lái)連續(xù)地得到任意被檢體部位的斷層圖像。此外，即使在被檢體7不移動(dòng)，成像部1向Z軸方向移動(dòng)的成像裝置中，半導(dǎo)體成像元件40在成像部1內(nèi)部的配置也相同。其原因在于，半導(dǎo)體成像元件40與被檢體7的相對(duì)位置關(guān)系并未改變。半導(dǎo)體成像元件40以半導(dǎo)體基板的側(cè)面部與X射線發(fā)生器3及被檢體7相對(duì)的方式被固定在成像部1的內(nèi)部。即，如圖1中的（b）所示，半導(dǎo)體基板面位于X-Y平面上，且配置為與該半導(dǎo)體基板面垂直的方向與Z軸方向一致。如圖1中（c）所示，從Z軸觀察到的半導(dǎo)體成像元件40的基板面的角度θ為90°。此外，已作說(shuō)明的現(xiàn)有技術(shù)（圖10中的（b）、（c）、（d））中的該角度θ為0°。

本發(fā)明的半導(dǎo)體成像元件40是將半導(dǎo)體基板的側(cè)面部作為受光面的成像元件。在X射線束8的扇狀的擴(kuò)寬（扇形光束）較窄的情況下，成為受光面的該側(cè)面部的形狀可以為直線，更加優(yōu)選地，如圖1中的（a）及圖1中的（b）所示，優(yōu)選呈凹狀彎曲的形狀。其目的在于，能夠降低照射在上述受光面上的X射線束8的入射角度的變動(dòng)。此外，對(duì)于將半導(dǎo)體基板的側(cè)面部做成彎曲狀的方法、及用較薄的硅氧化膜包覆后述的半導(dǎo)體基板側(cè)面部的受光面表面的方法，在本申請(qǐng)的申請(qǐng)人的另一專(zhuān)利申請(qǐng)（日本專(zhuān)利申請(qǐng)2015-168489）中詳細(xì)地進(jìn)行了說(shuō)明。

圖2中的（a）是用于對(duì)半導(dǎo)體成像元件40的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的俯視圖。垂直于Z軸即該附圖的受光面，如圖所示為呈凹狀彎曲的結(jié)構(gòu)。受光面的表面至少用較薄的硅氧化膜35包覆。其目的在于，減少伴隨著機(jī)械性損傷、熱損傷的晶體缺陷，且保護(hù)光電轉(zhuǎn)換部33遠(yuǎn)離來(lái)自外部的重金屬或活性化學(xué)物質(zhì)等的污染。如圖所示，光電轉(zhuǎn)換部33從呈凹狀彎曲的半導(dǎo)體成像元件40的側(cè)面部向形成有集成電路塊的區(qū)域延伸。因此，若從與本附圖垂直的受光面?zhèn)扔^察彎曲面，則被元件分離區(qū)域（未圖示）隔開(kāi)的像素或受光窗口形成為一維陣列狀。電路塊21是用于從光電轉(zhuǎn)換部33讀取出信號(hào)電荷的信號(hào)讀取掃描電路，電路塊23是用于在半導(dǎo)體成像元件40內(nèi)部供給所需的控制信號(hào)的定時(shí)脈沖發(fā)生電路、電路塊25是用于將所讀取出的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換電路（ADC），電路塊27是用于對(duì)數(shù)字化的圖像信號(hào)進(jìn)行處理的數(shù)字信號(hào)處理電路，電路塊29是用于與外部元件進(jìn)行通信的接口電路，31是用于作為與外部電路的電觸點(diǎn)的輸入輸出端子。

如后所述，將半導(dǎo)體基板側(cè)面部作為受光面，易于將入射X射線等的侵入距離設(shè)定為例如1毫米以上，即使在使用了硅基板的情況下，對(duì)X射線等、或近紅外線等也能夠得到較高的檢測(cè)靈敏度。進(jìn)一步地，由于能夠?qū)DC等外圍電路芯片化，因此，能夠?qū)γ總€(gè)成像元件或每個(gè)像素組進(jìn)行并行AD轉(zhuǎn)換，由此能夠通過(guò)信號(hào)處理的高速化和驅(qū)動(dòng)頻率的降低來(lái)削減功耗，降低發(fā)熱量。另外，由于在同一半導(dǎo)體成像元件的側(cè)面形成有在成像部1的旋轉(zhuǎn)方向鄰接的像素，因此能夠使像素間的靈敏度偏差為最小限度，從而能夠使靈敏度和畫(huà)質(zhì)提高。另外，上述電路塊（21至29）隔著光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33形成在與受光面?zhèn)认喾匆粋?cè)的區(qū)域，因此，其具有如下效果，即，例如X射線等高能入射光其多數(shù)被半導(dǎo)體基板吸收的概率較高，能夠降低可能會(huì)對(duì)在這些電路塊中所形成的MOS晶體管等產(chǎn)生的輻射損傷。由此，能夠獲得如下效果，即能夠防止在獲得的圖像上發(fā)生所謂的白痕等圖像劣化，使半導(dǎo)體成像元件40的可靠性提高，從而能夠減輕CT掃描儀裝置的維護(hù)負(fù)荷，或使產(chǎn)品壽命提高。

下面，使用圖2中的（b）及圖2中的（c）對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例的CT掃描儀120進(jìn)行說(shuō)明。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處在于，如圖2中的（b）所示，成像部1內(nèi)的半導(dǎo)體成像元件40的半導(dǎo)體基板面相對(duì)于Z軸的角度不同。在圖1中（c）中，從Z軸觀察到的半導(dǎo)體成像元件40的基板面的角度θ是90°，但在本實(shí)施例中，如圖2中的（b）所示，具有θ為45°以上且不足90°的傾角。因此，如圖2中的（c）所示，能夠使伴隨著成像部1的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的各受光窗口20（實(shí)際上，由于其位于本附圖的相反側(cè)的基板側(cè)面上，因此以虛線的矩形來(lái)表示。）的成像軌跡從一列變?yōu)槎嗔校蛊涠鄬踊?。另外，通過(guò)改變傾角，能夠精確地對(duì)空間分辨率、在Z軸方向上鄰接的像素信息的相關(guān)度進(jìn)行控制。其原因在于，通過(guò)設(shè)計(jì)/制造半導(dǎo)體成像元件40的階段，即圖案形成，能夠以例如0.1微米以下的精度來(lái)確定受光窗口20的排列間距。此外，在被檢體移動(dòng)裝置5在移動(dòng)過(guò)程中連續(xù)成像時(shí)，獲得的圖像位置的軌跡為螺旋（ヘリカル）狀。

下面，使用圖3中的（a）及圖3中的（b）對(duì)本發(fā)明的第三及第四實(shí)施例的CT掃描儀進(jìn)行說(shuō)明。在圖3中的（a）的CT掃描儀130中，以在XY平面上環(huán)繞被檢體7的方式，將三個(gè)成像元件40-1、40-2、40-3配置在成像部1內(nèi)。這樣，通過(guò)將兩個(gè)以上的半導(dǎo)體成像元件40連續(xù)地呈圓周狀配置，能夠易于高速進(jìn)行更寬范圍的成像。由于半導(dǎo)體成像元件40由硅晶片制造，因此可以根據(jù)所使用的硅晶片的直徑，來(lái)限制半導(dǎo)體成像元件40的最大形狀。但是，如本實(shí)施例那樣，通過(guò)在同一面內(nèi)并置多個(gè)半導(dǎo)體成像元件40，能夠使其也適用于以人體等較大型的被檢體為對(duì)象的CT掃描儀。進(jìn)一步地，通過(guò)將兩個(gè)以上的成像元件40連續(xù)地進(jìn)行配置，能夠易于高速進(jìn)行更寬范圍的成像，減少X射線輻射。另外，通過(guò)由同一生產(chǎn)線的同一批次來(lái)制造多個(gè)半導(dǎo)體成像元件40，能夠使半導(dǎo)體成像元件間的靈敏度等特性偏差最小化。進(jìn)一步地，即使增加所使用的半導(dǎo)體成像元件40的數(shù)量，如先前所述那樣，也能夠獲得現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)的特別的效果，即，通過(guò)信號(hào)處理的高速化和驅(qū)動(dòng)頻率降低來(lái)削減功耗及降低發(fā)熱量。

圖3中的（b）中示出了由如下所述成像部1構(gòu)成的第四實(shí)施例的CT掃描儀140，即，該成像部1增加半導(dǎo)體成像元件40的個(gè)數(shù)并以360度包圍被檢體7周邊的方式進(jìn)行配置。在本裝置中，例如將產(chǎn)生X射線的靶環(huán)與半導(dǎo)體成像元件40同樣地呈環(huán)狀配置在被檢體的周邊。并且，通過(guò)電子偏振掃描，將電子束照射在靶環(huán)上而產(chǎn)生X射線，并通過(guò)位于相對(duì)的位置的半導(dǎo)體成像元件40對(duì)透過(guò)被檢體7的X射線進(jìn)行檢測(cè)。由此，無(wú)需使成像部1及X射線發(fā)生器3進(jìn)行機(jī)械性旋轉(zhuǎn)，易于使裝置整體小型/輕量化。此外，如先前所述，通過(guò)使用半導(dǎo)體成像元件40，能夠通過(guò)信號(hào)處理的高速化和驅(qū)動(dòng)頻率的降低來(lái)削減功耗及降低發(fā)熱量。因此，尤其使時(shí)間分辨率所要求的高速掃描變得容易，尤其還適用于對(duì)循環(huán)器官等活動(dòng)的被檢體進(jìn)行成像的CT掃描儀等。

此外，第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)除上述X射線CT掃描儀之外，例如對(duì)PET（Positron Emission Tomography；正電子發(fā)射斷層成像）成像裝置也十分有效。其原因在于，正電子核素在被檢體組織內(nèi)部釋放正電子而衰變時(shí)所產(chǎn)生的兩根伽馬射線相互在180°方向產(chǎn)生。進(jìn)一步地，其對(duì)使用了放射性同位素（RI）的圖像診斷裝置等而言也是優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。其原因在于，在從多方面捕捉由給予被檢體的放射性核素（標(biāo)記劑）所釋放出的伽馬射線，將三維數(shù)據(jù)反向投影至斷層面，并對(duì)斷層圖像進(jìn)行重建時(shí)，空間及時(shí)間分辨率優(yōu)異。另外，如本實(shí)施方式那樣，由于是按照半導(dǎo)體成像元件40的彎曲的側(cè)面所形成的圓周是以被檢體中心部為中心的同心圓的圓弧的方式，來(lái)決定半導(dǎo)體成像元件40的曲率，因此，從被檢體7的中心部所放射的伽馬射線大致垂直于所述彎曲的側(cè)面，即受光窗口進(jìn)行入射，因此，易于補(bǔ)正由被檢體中心部以外的被檢體內(nèi)部所放射的伽馬射線吸收量。此外，其也可適用于使用了除X射線之外，例如近紅外光源的近紅外光腦測(cè)量裝置等。

下面，使用圖4中的（a）、及圖4中的（b）對(duì)本發(fā)明的第五及第六實(shí)施例的CT掃描儀進(jìn)行說(shuō)明。圖4中的（a）是對(duì)適用于本發(fā)明的CT掃描儀的半導(dǎo)體成像元件40的另一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明的俯視圖。圖2中的（a）的半導(dǎo)體成像元件40的實(shí)施方式為，半導(dǎo)體基板的一邊在俯視視角下具有彎曲的形狀。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，作為受光面的半導(dǎo)體基板面?zhèn)让娌吭诟┮曇暯窍掠煞忾]的圓形形狀構(gòu)成，光電轉(zhuǎn)換部33被配置為，從該圓的中心向半導(dǎo)體基板內(nèi)部呈放射狀延伸。作為受光面的半導(dǎo)體基板面?zhèn)让娌勘桓颖〉墓柩趸?5包覆。其目的在于，減少伴隨著機(jī)械性損傷、熱損傷的晶體缺陷，且保護(hù)光電轉(zhuǎn)換部33遠(yuǎn)離來(lái)自外部的重金屬、活性化學(xué)物質(zhì)等的污染。

根據(jù)本結(jié)構(gòu)，即使是使用單個(gè)半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體成像元件40，也能夠從360°方向?qū)Ρ粰z體進(jìn)行成像。附圖標(biāo)記32是代替通常的輸入輸出端子31來(lái)用于硅穿孔電極（TSV）結(jié)構(gòu)的微型墊片（マイクロパッド）。其原因在于，如后所述，其適用于層壓兩個(gè)以上的半導(dǎo)體成像元件而構(gòu)成新的層壓成像元件組（半導(dǎo)體模塊）的情況。其他電路塊21、23、25、27、29與圖2中的（a）的情況相同。光電轉(zhuǎn)換部33、及信號(hào)讀取掃描電路21的結(jié)構(gòu)可以任意為所謂的CCD型、或MOS型。

形成受光面的圓的直徑取決于所使用的半導(dǎo)體基板、例如硅晶片的尺寸。因此，在晶片的尺寸為12英寸左右的情況下，尤其對(duì)用于例如頭部或牙科、或小動(dòng)物等的圖像診斷十分有效。從而，能夠期待：已經(jīng)說(shuō)明的有利效果；像素間的靈敏度等特性偏差的最小化；以及通過(guò)信號(hào)處理的高速化和驅(qū)動(dòng)頻率降低來(lái)削減功耗及降低發(fā)熱量；通過(guò)高速掃描進(jìn)行活動(dòng)的被檢體成像等。進(jìn)一步地，由于能夠使未圖示的成像部1的形狀小型/輕量化，因此能夠取得易于實(shí)現(xiàn)可以由車(chē)輛等進(jìn)行移動(dòng)的可移動(dòng)型CT掃描儀這樣特別的效果。此外，同一幅圖中的Ａ-Ａ’部的元件結(jié)構(gòu)如后所述。

圖4中的（b）是對(duì)適用于本發(fā)明的CT掃描儀的半導(dǎo)體成像元件40的又一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明的俯視圖。圖2中的（a）的半導(dǎo)體成像元件40的實(shí)施方式為，半導(dǎo)體基板的一邊在俯視視角下具有彎曲的形狀。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，作為受光面的半導(dǎo)體基板面?zhèn)让娌考鞍雽?dǎo)體基板外周部在俯視視角下均呈圓形，具有圓環(huán)型（ドーナツ型）的外形形狀。光電轉(zhuǎn)換部33與圖4中的（a）的情況相同，被配置為從該圓的中心向半導(dǎo)體基板內(nèi)部呈放射狀延伸。除作為受光面的半導(dǎo)體基板面?zhèn)让娌恐?，半?dǎo)體基板外周部也被較薄的硅氧化膜35包覆。其目的在于，即使在半導(dǎo)體基板外周部也將內(nèi)部電路塊23、25、27、29等配置在靠近半導(dǎo)體基板外周部的情況下，硅氧化膜35也可減少伴隨著機(jī)械性損傷、熱損傷的晶體缺陷，保護(hù)集成電路遠(yuǎn)離來(lái)自外部的重金屬或活性化學(xué)物質(zhì)等的污染。換而言之，不會(huì)使硅基板側(cè)面部因劃片而割斷/露出，例如，優(yōu)選地，在將硅基板薄化之后，通過(guò)干法蝕刻或活性離子蝕刻等使硅基板側(cè)面部露出，被硅氧化膜等包覆。其結(jié)果為，能夠使集成電路形成至硅基板側(cè)面部附近，使半導(dǎo)體成像元件大型化。例如，若使用12英寸的硅晶片，則上述圓環(huán)形狀的外形，即最大直徑不足12英寸，但能夠確保其內(nèi)徑在10英寸或11英寸以上。這樣，通過(guò)使用晶片尺寸的半導(dǎo)體成像元件，能夠?qū)崿F(xiàn)小型、可移動(dòng)型的CT掃描儀。尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)以牙科、頭部、乳房、身體的其他部分或?qū)櫸锏刃?dòng)物等的圖像診斷為目的的CT掃描儀。另外，如后所述，其也是適用于將半導(dǎo)體成像元件40呈螺旋狀固定于成像部1內(nèi)部的情況的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式所表現(xiàn)出的其他特征、效果與上述圖4中的（a）的情況相同。

下面，使用圖5中的（a）、及圖5中的（b）對(duì)本發(fā)明的第七及第八實(shí)施例的CT掃描儀進(jìn)行說(shuō)明。圖5中的（a）是在適用于本發(fā)明的CT掃描儀的情況下優(yōu)選的層壓成像元件組200的立體圖。層壓成像元件組200是將兩個(gè)以上圖2中的（a）中所示的半導(dǎo)體成像元件40在上述Z軸方向進(jìn)行層壓而一體化的模塊。由于能夠增加所謂的層數(shù)，因此，即使在多層CT掃描儀或錐束型CT掃描儀中，也易于實(shí)現(xiàn)小型輕量且高畫(huà)質(zhì)、高靈敏度的成像裝置。

同樣地，圖5中的（b）是適用于本發(fā)明的CT掃描儀的情況下優(yōu)選的層壓成像元件組210的立體圖。是將兩個(gè)以上圖3中的（b）中所示的半導(dǎo)體成像元件40在所述Z軸方向?qū)訅憾惑w化的模塊。在本實(shí)施方式中，進(jìn)一步對(duì)所使用的半導(dǎo)體成像元件40，層壓光譜特性等不同的半導(dǎo)體成像元件41、42。例如，在這些多個(gè)半導(dǎo)體成像元件間，能夠通過(guò)改變光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33在基板內(nèi)的延伸距離，從而使半導(dǎo)體成像元件的光譜特性不同，或通過(guò)改變旋轉(zhuǎn)方向的像素間距（像素尺寸），來(lái)使相反的分辨率與靈敏度的關(guān)系最優(yōu)化。這樣，通過(guò)成像特性的最優(yōu)化、及混合結(jié)構(gòu)的采用，使CT掃描儀的應(yīng)用范圍顯著擴(kuò)大。

下面，使用圖6中的（a）、圖6中的（b）、及圖6中的（c）對(duì)本發(fā)明的第九、第十、及第十一實(shí)施例的CT掃描儀進(jìn)行說(shuō)明。圖6中的（a）是本發(fā)明的第九實(shí)施例的CT掃描儀中所使用的層壓成像元件組220的截面圖。層壓成像元件組220是將三個(gè)半導(dǎo)體成像元件40在Z軸方向進(jìn)行層壓而成，因此，圖6中的（a）的左側(cè)部分是從X-Z平面?zhèn)扔^察到的層壓成像元件組220的截面圖。如圖所示，可以得到將多個(gè)受光窗口20配置為二維陣列狀的結(jié)構(gòu)。此處需要注意的是受光窗口20的橫向的排列間距（Dh）和縱向的排列間距（Dv）。在半導(dǎo)體成像元件40的光掩膜設(shè)計(jì)階段能夠準(zhǔn)確地確定橫向的排列間距（Dh）。即，通過(guò)制造單個(gè)半導(dǎo)體成像元件40的階段的圖案形成來(lái)進(jìn)行確定。另一方面，縱向的排列間距（Dv）取決于半導(dǎo)體成像元件40的厚度（Dt）和半導(dǎo)體成像元件間的粘接層53的厚度。即，如從同一幅附圖的右手側(cè)所記載的Y-Z平面?zhèn)人^察到的層壓成像元件組220的截面結(jié)構(gòu)所示，單個(gè)半導(dǎo)體成像元件40通過(guò)硅穿孔電極（TSV）51、及微型墊片55相互取得電連接，由輸入輸出微型墊片32來(lái)與元件外部進(jìn)行連接。由于采用這樣的三維IC結(jié)構(gòu)，因此能夠在設(shè)計(jì)階段對(duì)縱向的排列間距（Dv）進(jìn)行估算之后，確定橫向的排列間距（Dh）。

優(yōu)選地，將橫向的排列間距（Dh）設(shè)定為比單個(gè)半導(dǎo)體成像元件40的厚度（Dt）大。或者，若通過(guò)CMP（Chemical Mechanical Polishing）法等使半導(dǎo)體基板薄化，則能夠容易且高精度地將基板厚度控制在幾百微米至幾微米左右。其目的在于，在對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體成像元件40進(jìn)行層壓時(shí)，應(yīng)對(duì)由粘接層53等引起的縱向的排列間距（Dv）的增大。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)像素的排列間距在縱向及橫向上均各向同性且有規(guī)則地排列的成像元件，同時(shí)也能夠顯著提高像素?cái)?shù)或分辨率。即，由于能夠通過(guò)TSV結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)層壓的半導(dǎo)體成像元件間的電連接，因此，通過(guò)使半導(dǎo)體成像元件40相互緊密貼合，從而使Z軸方向的分辨率成為在薄化的半導(dǎo)體基板的厚度基礎(chǔ)上加上該貼合所需的粘接層的厚度的分辨率。其結(jié)果為，在搭載有層壓成像元件組220的CT掃描儀中，除旋轉(zhuǎn)方向的空間分辨率之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)使Z軸（體軸）方向的空間分辨率也能夠顯著提高這樣特別的效果。與現(xiàn)有的通過(guò)固定部件將多個(gè)成像元件分別進(jìn)行對(duì)位固定的方法相比，上述方法易于使裝置整體小型輕量化，且對(duì)高畫(huà)質(zhì)化、高分辨率化而言是特別有利的特征。

圖6中的（b）是從受光面?zhèn)扔^察本發(fā)明的第十實(shí)施例的CT掃描儀中所使用的層壓成像元件組230時(shí)的截面圖。層壓成像元件組230是將三個(gè)半導(dǎo)體成像元件40在Z軸方向進(jìn)行層壓而成，且會(huì)進(jìn)一步將金屬遮光膜57層壓在各半導(dǎo)體成像元件40的一個(gè)面上。作為金屬遮光膜，例如通過(guò)使用含有鎢等原子序數(shù)大的金屬的材料，能夠降低從外部或鄰接的半導(dǎo)體成像元件40侵入的X射線等、其他入射光帶來(lái)的影響。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)像素間的串?dāng)_和噪聲較少的高畫(huà)質(zhì)的成像。另外，作為遮光膜在含有鎢等金屬元素的情況下，還能夠期待通過(guò)其散熱效果來(lái)抑制層壓成像元件組230自身的溫度上升的效果。由此，由于能夠?qū)p少半導(dǎo)體成像元件40的暗電流，改善成像特性、尤其是Ｓ/Ｎ，因此，還兼有能夠降低X射線等對(duì)人體的輻射量這樣特別的效果。

圖6中的（c）是在將本發(fā)明的第十一實(shí)施例的CT掃描儀中所使用的層壓成像元件組240的受光面朝上的狀態(tài)下，從基板側(cè)面?zhèn)扔^察到的截面圖。層壓成像元件組240是將半導(dǎo)體成像元件40-4、40-5、40-6、40-7依次進(jìn)行層壓而成。在半導(dǎo)體成像元件40-4的受光面上層壓有濾色片59。由于能夠通過(guò)濾色片來(lái)選擇性地透過(guò)或遮斷特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的入射光，因此，波長(zhǎng)分辨率會(huì)提高。另外，通過(guò)對(duì)能夠衰減或遮斷可能會(huì)損傷畫(huà)質(zhì)的入射光的遮光膜進(jìn)行層壓，能夠防止畫(huà)質(zhì)降低。由于在半導(dǎo)體成像元件40-5的受光面上并無(wú)特別地層壓，因此，例如對(duì)X射線等的檢測(cè)十分有效。由于在半導(dǎo)體成像元件40-6的受光面上層壓有近紅外光（NIR）透射膜61，因此，能夠防止近紅外光以外的可見(jiàn)光等的入射。在半導(dǎo)體成像元件40-7的受光面上還層壓有閃爍體63。閃爍體例如可以是易于成膜的蒽或芪等有機(jī)材料。在閃爍體層中，即使是對(duì)發(fā)光無(wú)貢獻(xiàn)的透過(guò)X射線等，由于也可在半導(dǎo)體基板內(nèi)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，因此能夠?qū)θ肷鋁射線能量有效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，同時(shí)，還能夠通過(guò)檢測(cè)對(duì)特定波長(zhǎng)的入射X射線等的發(fā)光峰，使光譜靈敏度或波長(zhǎng)分辨率進(jìn)一步提高。這樣，通過(guò)對(duì)具有不同的成像特性的半導(dǎo)體成像元件進(jìn)行層壓，能夠根據(jù)多方位的圖像信息和光譜分析，實(shí)現(xiàn)高精度且具有多個(gè)診斷功能的CT掃描儀、多用途圖像診斷裝置等。這樣，本發(fā)明的效果在于，除小型輕量化、高靈敏度/高畫(huà)質(zhì)化之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)混合成像診斷功能，其好處極其大。

下面，使用圖7中的（a）、圖7中的（b）、及圖7中的（c）對(duì)本發(fā)明的第十二、第十三、及第十四實(shí)施例的CT掃描儀進(jìn)行說(shuō)明。圖7中的（a）是用于對(duì)本發(fā)明的第十二實(shí)施例的CT掃描儀的半導(dǎo)體成像元件40的配置進(jìn)行說(shuō)明的立體圖。彎曲箭頭的實(shí)線是朝向Z軸方向的螺旋狀的軌跡，實(shí)際上并不存在。其特征在于，在實(shí)施例的CT掃描儀中所使用的半導(dǎo)體成像元件40的作為受光面的基板側(cè)面部以沿著該螺旋狀的軌跡的方式進(jìn)行配置。半導(dǎo)體成像元件40的受光面自身難以再現(xiàn)沿著這樣的螺旋狀的三維彎曲形狀，但通過(guò)使半導(dǎo)體成像元件40的受光面的彎曲形狀最優(yōu)化，或?qū)蓚€(gè)以上的半導(dǎo)體成像元件40進(jìn)行排列，從而能夠?qū)⑵湟越频匮刂菪螤畹姆绞竭M(jìn)行配置。

通過(guò)將半導(dǎo)體成像元件40配置為螺旋狀，能夠容易地實(shí)現(xiàn)可獲得所謂的螺旋掃描效果和多層效果的小型/輕量的CT掃描。另外，通過(guò)使伴隨著被檢體移動(dòng)裝置5在Z軸方向的移動(dòng)速度和X射線發(fā)生器3的旋轉(zhuǎn)的上述螺旋軌跡在Z軸方向的移動(dòng)速度同步，無(wú)論在旋轉(zhuǎn)方向和被檢體移動(dòng)方向的任一個(gè)方向上，都能夠通過(guò)抑制像素偏移等，來(lái)顯著改善空間分辨率，同時(shí)進(jìn)行高速、低輻射的CT成像。

圖7中的（b）是表示本發(fā)明的第十三實(shí)施例的CT掃描儀的半導(dǎo)體成像元件40的進(jìn)一步優(yōu)化的實(shí)施方式的俯視圖?；镜碾娐方Y(jié)構(gòu)與圖6中的（b）中所示的半導(dǎo)體成像元件相同，但圓形的受光面并不是封閉的圓形，而是如圖所示形成有基板間隙部65。通過(guò)設(shè)置該間隙部，能夠易于使作為受光面的基板側(cè)面部以沿螺旋狀軌跡的方式變形。圖7中的（c）中示出了從同一附圖中所示的虛線箭頭方向觀察到的半導(dǎo)體成像元件40的形狀。在圖7中的（c）中，其為將兩個(gè)半導(dǎo)體成像元件40在Z軸方向上重疊而成的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體成像元件40的外形被直線性地繪制，但其實(shí)際上以沿著平滑的螺旋軌跡的方式變形。為維持這樣的螺旋形狀，會(huì)導(dǎo)入如圖示那樣的固定部件67。固定部件67是環(huán)繞半導(dǎo)體成像元件40的筒狀形狀，在其內(nèi)面形成有如圖示那樣的螺紋狀溝槽。即，由于半導(dǎo)體成像元件40和固定部件67分別類(lèi)似于螺栓和螺母的關(guān)系，因此，在成像部1內(nèi)，能夠容易且精確地將半導(dǎo)體成像元件40進(jìn)行對(duì)位。

下面，使用圖8中的（a）、及圖8中的（b）對(duì)本發(fā)明的第十五、及第十六實(shí)施方式的CT掃描儀進(jìn)行說(shuō)明。圖8中的（a）是圖4中的（a）的以虛線箭頭所表示的Ａ-Ａ’部的截面結(jié)構(gòu)。從附圖左側(cè)大致區(qū)分為光電轉(zhuǎn)換部34-1、讀取電路區(qū)域34-2、輸入輸出端子區(qū)域34-3。光電轉(zhuǎn)換部34-1包括pn光電二極管等光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33，如本實(shí)施例那樣，并未限定為所謂的CCD型結(jié)構(gòu)，也可以是所謂的MOS型成像元件結(jié)構(gòu)。X射線束8從附圖的左側(cè)方向向半導(dǎo)體（硅）基板側(cè)面部入射。在受光面上形成有例如通過(guò)熱氧化工序所形成的較薄硅氧化膜35。X射線束8會(huì)到達(dá)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33。半導(dǎo)體基板例如為p型硅基板69，其一側(cè)的側(cè)壁部如上所述，被較薄的硅氧化膜35包覆，另一方面，與輸入輸出端子區(qū)域34-3、即微型墊片32較近的半導(dǎo)體基板側(cè)面部為露出半導(dǎo)體基板的面77。由于受光面?zhèn)缺还柩趸?5包覆，因此即使該部分在使用時(shí)處于露出至外部那樣的狀況，也能夠期待防止半導(dǎo)體成像元件的可靠性降低的效果。另一方面，由于在露出半導(dǎo)體基板的側(cè)面77周?chē)鷥H配置有微型墊片32，因此，與現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件相同地，元件的可靠性降低的風(fēng)險(xiǎn)很小。在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33與微型墊片32之間的區(qū)域形成有n-阱71及p-阱73，在其上部層壓有柵極氧化膜75、更厚的酸化膜81。因此，會(huì)形成CMOS電路結(jié)構(gòu)的讀取電路區(qū)域34-2。在半導(dǎo)體基板的背面、及硅氧化膜35的下部，分別形成有較薄的p+區(qū)域79和83。其目的在于，防止基板表面的晶體缺陷、雜質(zhì)污染的影響。較薄的p+區(qū)域83也可以被較薄的硅氧化膜85包覆。在半導(dǎo)體基板背面，形成有含有鎢等金屬原子的遮光膜57。其效果如先前所述。

圖8中的（b）是用于對(duì)圖8中的（a）的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明的截面圖。在p型半導(dǎo)體基板69內(nèi)導(dǎo)入有n型雜質(zhì)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33形成為，沿著入射X射線8的行進(jìn)方向并沿半導(dǎo)體基板面平行延伸。由于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33的延伸長(zhǎng)度對(duì)于吸收紅外線、X射線為充分長(zhǎng)的長(zhǎng)度，例如能夠設(shè)定在幾微米至幾十毫米程度的范圍內(nèi)，因此，即使僅為未層壓閃爍體層的硅半導(dǎo)體基板，也能夠有效地將入射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。進(jìn)一步優(yōu)選地，如在圖4等中所說(shuō)明的那樣，光電轉(zhuǎn)換部33朝向入射X射線8的射出方向在俯視視角下形成為放射狀。另外，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33通過(guò)元件分離區(qū)域、例如未圖示的高濃度p型雜質(zhì)區(qū)域與外圍電路塊電絕緣。通過(guò)四相驅(qū)動(dòng)脈沖供電配線組87，信號(hào)電荷被傳送，并經(jīng)由輸出門(mén)89，被讀取至信號(hào)電荷檢測(cè)電路91，例如浮動(dòng)式擴(kuò)散放大器等中。此外，信號(hào)電荷檢測(cè)電路91的輸入電位會(huì)預(yù)先通過(guò)復(fù)位端93被復(fù)位至復(fù)位漏極95的電位。

這樣，在p型n型半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)會(huì)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。具體而言，通過(guò)施加至傳輸電極組的驅(qū)動(dòng)脈沖，光電二極管在完全耗盡的狀態(tài)下開(kāi)始曝光。在本結(jié)構(gòu)中，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33與半導(dǎo)體基板面平行地延伸，沿其延伸方向鋪設(shè)有傳輸電極組，通過(guò)向四相驅(qū)動(dòng)脈沖供電配線組87施加驅(qū)動(dòng)脈沖，從而使光電轉(zhuǎn)換區(qū)域33完全耗盡。這樣，由于無(wú)需為進(jìn)行入射X射線的光電轉(zhuǎn)換使半導(dǎo)體基板的厚度變厚，因此，能夠?qū)⒑谋M電壓（空乏化電圧）設(shè)定得較低，能夠使驅(qū)動(dòng)電壓與現(xiàn)有的二維CCD成像元件相同。另外，由于無(wú)需使入射X射線等透過(guò)傳輸電極組入射至光電轉(zhuǎn)換區(qū)域，因此，不會(huì)具有傳輸電極組使入射X射線等衰減的不良問(wèn)題，因此，能夠獲得高靈敏度且靈敏度偏差、偽影等的偽信號(hào)較少的成像特性。進(jìn)一步地，由于可以在于傳輸路徑中所形成的電荷包的位置信息保持其原樣的狀態(tài)下進(jìn)行電荷讀取，因此能夠進(jìn)行入射X射線等的能源光譜分析。

下面，使用圖9中的（a）、（b）、（c）及（d）對(duì)本發(fā)明的第十七、及第十八實(shí)施例的CT掃描儀進(jìn)行說(shuō)明。圖9中的（a）是第十七實(shí)施例的CT掃描儀中所使用的半導(dǎo)體成像元件40的電路框圖。下面，對(duì)與圖2中的（a）中所示的結(jié)構(gòu)不同的部分進(jìn)行說(shuō)明。附圖標(biāo)記32如先前所述，是用于TSV結(jié)構(gòu)的微型墊片，適用于構(gòu)成層壓成像元件組的情況。電路塊37是在芯片上的緩沖存儲(chǔ)器，電路塊39是數(shù)據(jù)壓縮電路。由于能夠?qū)D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)例如無(wú)損地?cái)?shù)據(jù)壓縮至1/3～1/5程度，因此，能夠降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋忍芈省?/p>

圖9中的（b）是第十八實(shí)施例的CT掃描儀中使用的層壓成像元件組250的立體圖。與圖5中的（a）不同之處在于，會(huì)進(jìn)一步層壓半導(dǎo)體圖像處理元件45。在下層半導(dǎo)體成像元件40與上層半導(dǎo)體圖像處理元件45之間具有微型墊片及微凸塊（Microbump），相互可以進(jìn)行電連接。圖9中的（c）是半導(dǎo)體圖像處理元件45的電路框圖。如已經(jīng)使用圖10中的（c）在背景技術(shù)部分所說(shuō)明的那樣，現(xiàn)有技術(shù)是將在除安裝有成像元件的印刷電路板之外的印刷電路板上安裝的數(shù)字電路塊，例如信號(hào)控制電路11、多路復(fù)用器12、數(shù)據(jù)緩沖電路13、并串行轉(zhuǎn)換電路14等，作為半導(dǎo)體圖像處理元件45單片化而成。由此，由于能夠?qū)南聦影雽?dǎo)體成像元件40傳送的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)最短配線路徑輸入至半導(dǎo)體圖像處理元件45中，因此，能夠大幅削減高速線路驅(qū)動(dòng)器或輸入輸出緩沖器的功耗，從而使高速數(shù)據(jù)處理變得容易。此外，還能夠?qū)⒃诘谑邔?shí)施例（圖9中的（a））中所說(shuō)明的緩沖存儲(chǔ)電路塊37、及數(shù)據(jù)壓縮電路塊39在半導(dǎo)體圖像處理元件45上集成化。其原因在于，能夠使半導(dǎo)體成像元件40的元件尺寸小型化，且能夠?qū)亩鄠€(gè)半導(dǎo)體成像元件40傳送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行集體管理，從而有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。

工業(yè)實(shí)用性

在上述“具體實(shí)施方式”中，主要對(duì)使用了X射線源的CT掃描儀進(jìn)行了說(shuō)明，但光源或射線源并不限定于狹義的X射線，例如還能夠適用于在其為伽馬射線及其他高能射線的情況，或近紅外光、可見(jiàn)光等考慮物質(zhì)與入射光的相互作用的使用目的中。另外，不但用于小型/輕量的高靈敏度/高畫(huà)質(zhì)的CT掃描儀、進(jìn)一步與所使用的X射線光譜線的多樣化所對(duì)應(yīng)的具有高能分辨率的CT掃描儀，而且其利用范圍還能夠擴(kuò)大至高精度的PET-CT裝置、兼具近紅外光的圖像診斷功能的混合型圖像診斷裝置等中。由此，能夠期待準(zhǔn)確地檢測(cè)出目前早期難以發(fā)現(xiàn)的胰腺癌、乳腺癌、膽管癌及其他微小的病灶，從而有利于早期的治療。其結(jié)果為，除了能夠提高診斷精度之外，還能夠?qū)档蚗射線等的輻射和其他的患者的痛苦和負(fù)擔(dān)，以及抑制所增加的醫(yī)療費(fèi)用方面等有所貢獻(xiàn)。其能夠進(jìn)一步廣泛利用至醫(yī)療領(lǐng)域之外的各種工業(yè)測(cè)量、學(xué)術(shù)領(lǐng)域的X射線或近紅外光譜分析、用于向3D打印機(jī)提供三維數(shù)據(jù)的3D掃描儀等中。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1…成像部；2…圖像描繪部；3…X射線發(fā)生器；4…滑環(huán)；5…被檢體移動(dòng)裝置；6…現(xiàn)有技術(shù)中所使用的成像元件；7…被檢體；8…X射線束；9…成像元件6的受光區(qū)域；10…現(xiàn)有技術(shù)中所使用的多通道AD轉(zhuǎn)換基板；11…信號(hào)控制電路；12…多路復(fù)用器；13…數(shù)據(jù)緩沖電路；14…并串行轉(zhuǎn)換電路；15…網(wǎng)絡(luò)接口；16…CPU；17…磁盤(pán)控制器；18…硬盤(pán)單元；19…圖像輸出裝置；20…各像素的受光窗口；21…信號(hào)讀取掃描電路；23…定時(shí)脈沖發(fā)生電路；25…AD轉(zhuǎn)換電路；27…數(shù)字信號(hào)處理電路；29…接口電路；31…輸入輸出端子；32…用于TSV結(jié)構(gòu)的微型墊片；33…光電轉(zhuǎn)換區(qū)域；34-1…光電轉(zhuǎn)換部；34-2…讀取電路區(qū)域；34-3…輸入輸出端子區(qū)域；35…硅氧化膜；37…緩沖存儲(chǔ)器；39…數(shù)據(jù)壓縮電路；40、40-1、40-2、40-3、40-4、40-5、40-6、40-7、41、42…本發(fā)明中所使用的半導(dǎo)體成像元件；45…本發(fā)明中所使用的半導(dǎo)體圖像處理元件；51…貫通電極；53…層間絕緣膜；55…微凸塊；57…金屬遮光膜；59…濾色片；61…近紅外光透過(guò)膜；63…閃爍體；65…基板間隙部；67…對(duì)本發(fā)明中所使用的半導(dǎo)體成像元件進(jìn)行固定的固定部件；69…p型硅基板；71…n型阱；73…p型阱；75…柵極氧化膜；77…劃片后的基板側(cè)面部；79…較薄的p+區(qū)域；81…較厚的硅氧化膜；83…硅基板背面較薄的p+區(qū)域；85…硅基板背面較薄的硅氧化膜；87…四相驅(qū)動(dòng)脈沖供電配線組；89…輸出門(mén)；91…信號(hào)電荷檢測(cè)電路；93…復(fù)位端子；95…復(fù)位漏極；100…現(xiàn)有的CT掃描儀；110、120、130、140、150…本發(fā)明的CT掃描儀；200、210、220、230、240、250…用于本發(fā)明的CT掃描儀的層壓型半導(dǎo)體成像元件。