專(zhuān)利名稱(chēng)：光電二極管陣列及其制造方法和放射線(xiàn)檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電二極管陣列及其制造方法、以及放射線(xiàn)檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
就這種光電二極管陣列而言，在現(xiàn)有技術(shù)中，眾所周知具有一種 通過(guò)將光入射面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)冗B接起來(lái)的貫通配線(xiàn)(電極)，將來(lái)自光電 二極管陣列的輸出信號(hào)與背面?zhèn)入姎膺B接的類(lèi)型的表面入射型光電二 極管陣列(例如，參照日本專(zhuān)利公開(kāi)2001_318155號(hào)公報(bào))。此公報(bào) 所揭示的光電二極管陣列是，如圖18所示，用以取出信號(hào)的配線(xiàn)152 是從形成有作為光電變換部的本體的光電二極管144a、 144b、 144c、… l44n的各個(gè)擴(kuò)散層151而形成在光電二極管陣列144的表面，其配線(xiàn) 152是以連接于貫通Si配線(xiàn)基板153的表里的貫通配線(xiàn)154的方式而 延伸設(shè)置。此外，在光電二極管144的背面?zhèn)刃纬捎羞B接于貫通配線(xiàn) 154的凸塊155，在配線(xiàn)152、貫通配線(xiàn)154和Si配線(xiàn)基板153之間是 由氧化硅膜的絕緣膜156a、 156b和156c所絕緣。
發(fā)明內(nèi)容
然而，在安裝上述光電二極管陣列、例如CT用光電二極管陣列時(shí)， 作為吸附芯片的夾套，雖然可使用平夾套和角錐夾套，但是通常在實(shí) 施倒裝接合的情況是使用平夾套。對(duì)于CT用光電二極管陣列來(lái)說(shuō)，其 芯片面積大(例如， 一邊為20mm的矩形狀)，如圖17B所示，當(dāng)在使 用通常的安裝架所使用的角錐夾套161時(shí)，因芯片162和角錐夾套161 的間隙163而產(chǎn)生翹曲毛刺，因該翹曲毛刺所造成位置偏差會(huì)引起安 裝精度的降低。此外，在實(shí)施倒裝接合時(shí)，有必要加熱及加壓，但以
角錐夾套161而言，熱傳導(dǎo)的效率不佳。此外，因?yàn)樗┘拥膲毫σ?有可能損傷芯片邊緣。角錐夾套161并不適于薄芯片。因?yàn)檫@種理由，
在實(shí)施倒裝接合的情況，如圖17A所示， 一邊以與芯片面作面接觸的 平夾套160吸附芯片162， 一邊由熱塊164對(duì)芯片162施加熱與壓力。
然而，當(dāng)使用平夾套160時(shí)，芯片162的芯片面全體成為與平夾 套160接觸。在該芯片162中，與平夾套160接觸的芯片面是光檢測(cè) 部，即形成有用以構(gòu)成光電二極管陣列的雜質(zhì)擴(kuò)散層的光入射面。成 為該光入射面的芯片面全體在與平夾套160接觸而受到加壓及加熱時(shí)， 光檢測(cè)部本身受到物理的損傷。因此，會(huì)導(dǎo)致光檢測(cè)部因表面損傷所 造成的外觀(guān)不良或特性劣化(暗電流或雜音增加等等)。
于是，本發(fā)明是為了解決上述課題，其目的在于提供一種可防止 安裝時(shí)因光電二極管陣列的損傷而引起的特性劣化的光電二極管陣列 及其制造方法、以及放射線(xiàn)檢測(cè)器。
為解決上述課題，本發(fā)明的光電二極管陣列的特征在于包括在 被檢測(cè)光的入射面?zhèn)?、以陣列狀形成有多個(gè)光電二極管的半導(dǎo)體基板， 所述半導(dǎo)體基板對(duì)應(yīng)該光電二極管而形成有貫通所述入射面?zhèn)群推浔?面?zhèn)鹊呢炌ㄅ渚€(xiàn)，在所述入射面?zhèn)鹊臎](méi)有形成所述光電二極管的區(qū)域， 設(shè)置有具有規(guī)定高度的凸?fàn)畈俊?br>
該光電二極管陣列是在非形成區(qū)域設(shè)置有凸?fàn)畈?，其凸?fàn)畈康淖?用是作為與在安裝時(shí)所使用的平夾套之間形成間隙的空間層。因此， 光電二極管是在不與平夾套直接接觸的狀態(tài)下而被保護(hù)，不會(huì)受到因 加壓而產(chǎn)生的應(yīng)力或者因加熱而產(chǎn)生的應(yīng)力。
此外，上述光電二極管陣列的所述凸?fàn)畈靠梢杂删哂姓诠庑缘臉?shù) 脂或者金屬而形成。通過(guò)這樣，能夠防止向著非形成區(qū)域的光的入射， 光電二極管陣列的解像度得到提高。
上述任意一種光電二極管陣列的所述凸?fàn)畈績(jī)?yōu)選由多個(gè)空間層單 元而形成，以規(guī)定間隔斷續(xù)配置而形成該各空間層單元。
該光電二極管陣列，入射面?zhèn)扔赏範(fàn)畈勘粎^(qū)分成多個(gè)區(qū)域，但是 因?yàn)槠涓鲄^(qū)域是相互連通的，所以檔在入射面?zhèn)韧糠笥袠?shù)脂時(shí)，其樹(shù) 脂是遍及各區(qū)域并且在各區(qū)域難以產(chǎn)生氣泡。
而且，在這些光電二極管陣列，優(yōu)選在半導(dǎo)體基板的鄰接的各光電二極管間，設(shè)置分離其各光電二極管的雜質(zhì)區(qū)域(分離層)。這些的 光電二極管陣列，通過(guò)分離層而使得表面泄漏得到抑制，所以鄰接的 光電二極管彼此被可靠地電氣分離。
其次，本發(fā)明提供一種光電二極管陣列的制造方法，其特征在于， 包括第一工序，在由第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體基板上形成 貫通該半導(dǎo)體基板的兩側(cè)表面的貫通配線(xiàn)；第二工序，對(duì)于所述半導(dǎo) 體基板的單側(cè)表面，向規(guī)定區(qū)域添加雜質(zhì)而形成多個(gè)第二導(dǎo)電型的雜 質(zhì)擴(kuò)散層，以陣列狀配列設(shè)置根據(jù)各雜質(zhì)擴(kuò)散層和該半導(dǎo)體基板的多 個(gè)光電二極管；和第三工序，對(duì)于所述半導(dǎo)體基板的所述單側(cè)表面， 在其未形成光電二極管的非形成區(qū)域上設(shè)置有具有規(guī)定高度的凸?fàn)?部。
通過(guò)該光電二極管陣列的制造方法，可制造在半導(dǎo)體基板的入射 面?zhèn)鹊姆切纬蓞^(qū)域設(shè)置有具有規(guī)定高度的凸?fàn)畈康墓怆姸O管陣列。
在上述光電二極管陣列的制造方法中，上述第一工序包括在所述 半導(dǎo)體基板形成多個(gè)穴部的工序；在含有該各穴部的所述半導(dǎo)體基板
的至少單側(cè)表面形成導(dǎo)電性覆蓋膜的工序；以及研磨所述半導(dǎo)體基板
來(lái)除去所述導(dǎo)電性覆蓋膜的工序。
這些的光電二極管陣列的制造方法包括，在該第一工序之后，在 鄰接的添加所述雜質(zhì)的區(qū)域之間添加其他雜質(zhì)來(lái)設(shè)置第一導(dǎo)電型的雜 質(zhì)區(qū)域的工序。通過(guò)該制造方法，能夠得到鄰接的各光電二極管被可 靠分離的光電二極管陣列。
而且，本發(fā)明是提供一種放射線(xiàn)檢測(cè)器，其包括上述任意一種光 電二極管陣列，以及被安裝在該光電二極管陣列的所述被檢測(cè)光的入 射面?zhèn)?、通過(guò)入射的放射線(xiàn)而發(fā)光的閃爍面板。
此外，提供一種放射線(xiàn)檢測(cè)器，其包括由上述任意一種制造方 法所制造的光電二極管陣列，以及被安裝在設(shè)置有光電二極管陣列的 凸?fàn)畈總?cè)、通過(guò)入射的放射線(xiàn)而發(fā)光的閃爍面板。
這些放射線(xiàn)檢測(cè)器因?yàn)榫哂猩鲜龉怆姸O管陣列，所以形成在其 光入射面?zhèn)鹊墓怆姸O管是由非形成區(qū)域的凸?fàn)畈克Ｗo(hù)，而不會(huì)在 安裝時(shí)因加壓或加熱而受到損傷，能夠防止因這些雜音或暗電流增加 等所造成的特性劣化。
圖1是模式表示本實(shí)施方式的光電二極管陣列的主要部分的放大 截面圖。
圖2是模式表示構(gòu)成光電二極管陣列的半導(dǎo)體芯片的側(cè)面圖以及
將其主要部分放大表示的截面圖。
圖3是表示本實(shí)施方式的光電二極管陣列的制造工序中途的過(guò)程
的主要部分放大截面圖。
圖4是表示圖3的后續(xù)工序的主要部分放大截面圖。
圖5是表示圖4的后續(xù)工序的主要部分放大截面圖。
圖6是表示圖5的后續(xù)工序的主要部分放大截面圖。
圖7是表示圖6的后續(xù)工序的主要部分放大截面圖。
圖8是表示圖7的后續(xù)工序的主要部分放大截面圖。
圖9是表示圖8的后續(xù)工序的主要部分放大截面圖。
圖10是表示圖9的后續(xù)工序的主要部分放大截面圖。
圖11是模式表示本實(shí)施方式的其他光電二極管陣列的主要部分的
放大截面圖。圖12是模式表示本實(shí)施方式的另一光電二極管陣列的主要部分的 放大截面圖。
圖13是模式表示本實(shí)施方式的再一光電二極管陣列的主要部分的 放大截面圖。
圖14是模式表示具有本實(shí)施方式的光電二極管陣列的放射線(xiàn)檢測(cè) 器的主要部分的放大截面圖。
圖15A是表示本實(shí)施方式的光電二極管陣列以連續(xù)十字圖案形成 空間層的情況。
圖15B是表示本實(shí)施方式的光電二極管陣列以斷續(xù)圖案形成空間 層的情況。
圖15C是表示本實(shí)施方式的光電二極管陣列的模式平面圖，是以 斷續(xù)十字圖案形成空間層的情況。
圖16A是模式表示本實(shí)施方式的光電二極管陣列的其他平面圖， 是以框狀圖案形成空間層的情況。
圖16B是通過(guò)除去圖16A的一部分框狀空間層單元所形成的框狀
圖案的情況。
圖16C是同時(shí)設(shè)置圖15A和圖16A的空間層單元的情況。
圖17A是模式表示使用夾套來(lái)吸附半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)，是以平夾 套吸附的狀態(tài)的截面圖。
圖17B是模式表示使用夾套來(lái)吸附半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)，是以角錐 夾套吸附的狀態(tài)的截面圖。
圖18是表示現(xiàn)有技術(shù)的光電二極管陣列的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式加以說(shuō)明。其中，對(duì)同一要素使用同 一符號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。
圖1是模式表示本發(fā)明實(shí)施方式的光電二極管陣列1的主要部分 的放大截面圖。其中，在以下的說(shuō)明中，設(shè)光L的入射面為表面，設(shè) 其相反側(cè)的面為背面。在以下各圖中，為了便于圖式，適當(dāng)?shù)貙?duì)尺寸 進(jìn)行變更。
對(duì)于光電二極管陣列1來(lái)說(shuō)，pn接合的多個(gè)光電二極管4被二維 配列成縱橫有規(guī)則的陣列狀，其各個(gè)光電二極管4是具有作為光電二 極管陣列1的一個(gè)像素的機(jī)能，整體構(gòu)成為一個(gè)光檢測(cè)部。
光電二極管陣列1具有厚度為150 500um (優(yōu)選為400um)程 度、且雜質(zhì)濃度為1Xl(^ 10"/cn^程度的n型(第一導(dǎo)電型)硅基 板3。 n型硅基板3的表面及背面是形成有由厚度為0.05 1Pm(優(yōu)選 為0.1 ym)程度的SiCb形成的鈍化膜2。此外，在光電二極管陣列1 是在其表面?zhèn)?，以二維方式將雜質(zhì)濃度為lX10" 10,cn^且膜厚為 0.05 20um程度(優(yōu)選為0.2wm)的p型(第2導(dǎo)電型)雜質(zhì)擴(kuò)散 層5配置成縱橫有規(guī)則的陣列狀。該各p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5和n型硅基 板3的pn接合構(gòu)成光電二極管4。
而且，存在有各p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5的區(qū)域是形成有光電二極管4 的區(qū)域(形成區(qū)域)，除此以外的區(qū)域是成有未形成有光電二極管的非 形成區(qū)域，在其表面?zhèn)鹊姆切纬蓞^(qū)域，設(shè)置有具有規(guī)定平面圖案的凸 狀部的空間層6。該空間層6由樹(shù)脂、金屬或者絕緣材形成，且以規(guī)定
的高度(在本實(shí)施方式中，設(shè)定為從n型硅基板3的表面，比后述的
電極配線(xiàn)9的膜厚還大的適當(dāng)高度(厚度))突出。
此外，光電二極管陣列1的光電二極管4分別具有貫通配線(xiàn)8。各 貫通配線(xiàn)8貫通n型硅基板3的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)榷纬芍睆綖?0 P m 100 um程度(優(yōu)選為50 um程度)且磷的濃度為1 X 1015 102()/cm3 程度的多晶硅，其表面?zhèn)韧高^(guò)由鋁形成的電極配線(xiàn)9 (膜厚為lum程 度)而與p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5電氣連接，背面?zhèn)扔赏瑸殇X形成的電極片 10 (膜厚是0.05"m 5um，優(yōu)選為1 u m程度)而被電氣連接。焊料 的凸塊電極12經(jīng)由Ni—Au形成的凸點(diǎn)下金屬化層(UBM) 11而被連 接至其各個(gè)電極片10。各貫通配線(xiàn)8被設(shè)置在未形成有光電二極管4 的非形成區(qū)域，但是也可以設(shè)置在除其以外的部分。
而且，圖示的光電二極管陣列1為，在p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5彼此之 間、即在鄰接的光電二極管4、 4之間，設(shè)置有深度為0.5 6um程度 的n+型雜質(zhì)區(qū)域(分離層)7。該n+型雜質(zhì)區(qū)域(分離層)7具有使鄰 接的光電二極管4、 4電氣分離的機(jī)能，通過(guò)該設(shè)置，使鄰接的光電二 極管4、 4被可靠地電氣分離，從而能夠減低光電二極管4彼此的串話(huà) (crosstalk)。然而，即使光電二極管陣列1未設(shè)置有該n+型雜質(zhì)區(qū)域 7，也具有實(shí)用上可充分容許程度的光檢測(cè)特性。
圖2是構(gòu)成光電二極管陣列1的半導(dǎo)體芯片30的側(cè)面圖以及將其 主要部分予以放大的截面圖。如圖2所示，半導(dǎo)體芯片30是寬度W1 為22.4mm程度、厚度D大約為0.3mm的極薄的板狀，且具有多個(gè)上 述光電二極管4 (例如16X 16個(gè)的二維配置)，鄰接的受光像素間的間 距W2為1.4mm程度的大面積(例如為22.4mmX22.4mm)的芯片。
而且，如同以上構(gòu)成的光電二極管陣列1，當(dāng)光L從表面?zhèn)热肷?時(shí)，其被檢測(cè)光L向各p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5入射，各光電二極管4生成 對(duì)應(yīng)其入射光的載體。根據(jù)生成的載體所產(chǎn)生的光電流，經(jīng)由連接到 各p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5的電極配線(xiàn)9以及貫通配線(xiàn)8，并經(jīng)由背面?zhèn)鹊母?電極片10和UBM11，而被從凸塊電極12取出。通過(guò)來(lái)自該凸塊電極 12的輸出來(lái)進(jìn)行入射光的檢測(cè)。
如同上述，光電二極管陣列1在非形成區(qū)域內(nèi)設(shè)置有空間層6。對(duì) 于該空間層6來(lái)說(shuō)，因?yàn)榫哂性趯雽?dǎo)體芯片30吸附在平夾套上來(lái)進(jìn)
行倒裝接合的情況時(shí)，與平夾套接觸來(lái)確保在構(gòu)成光檢測(cè)部的光電二 極管4的形成區(qū)域與平夾套之間的間隙的功能，所以其形成區(qū)域通過(guò) 該空間層6而被保護(hù)，不會(huì)與平夾套直接接觸。因此，光電二極管陣 列1的光檢測(cè)部不直接承受加壓的應(yīng)力或者加熱的應(yīng)力，所以光檢測(cè) 部本身不會(huì)受到物理?yè)p傷，能夠抑制因這種損傷所導(dǎo)致的雜音或者暗
電流增加等的發(fā)生。因此，光電二極管陣列1是能夠進(jìn)行高精度(S/N
比高)的光檢測(cè)。
此外，如后所述，除倒裝接合以外，例如在將光電二極管陣列1
與閃爍器一體化而作為CT用傳感器的情況，因?yàn)殚W爍器不與光檢測(cè)部
直接接觸，所以也可避免閃爍器在安裝時(shí)受到損傷。
然后，如上所述，對(duì)于空間層6來(lái)說(shuō)，因?yàn)槠涫窃谶M(jìn)行倒裝接合 時(shí)與平夾套直接接觸且被加壓以及加熱的部件，所以?xún)?yōu)選使用能夠發(fā) 揮保護(hù)各光電二極管4不受該加壓以及加熱影響的機(jī)能的材料來(lái)設(shè)置。
例如，在空間層6由樹(shù)脂形成的情況，當(dāng)考慮到熱膨脹系數(shù)、可 撓性、彈性特性或者因?yàn)榧訜岫闺s質(zhì)離子不向各光電二極管4擴(kuò)散 等的條件時(shí)，則使用環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、氨基甲酸脂 樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、氟樹(shù)脂或者以這些作為基本材料的復(fù)合材料也可 以，膜厚為2 30um (優(yōu)選為5 6um)程度即可。當(dāng)使用這些樹(shù)脂 來(lái)設(shè)置空間層6時(shí)，在安裝光電二極管陣列1時(shí)的表面保護(hù)效果變高。 而且，其空間層6不會(huì)對(duì)光電二極管4的電氣特性造成影響，制造方 法也簡(jiǎn)單。特別是，因?yàn)榫埘啺窐?shù)脂的耐熱性良好，在作安裝時(shí)不 因平夾套接收的熱量而惡化，因此適合。此外，也可以對(duì)空間層6的 樹(shù)脂添加填料以使其具有遮光性。
此外，空間層6也可以通過(guò)金屬來(lái)設(shè)置，此時(shí)優(yōu)選是具有遮光性 的金屬，例如可以使用Al (鋁)、Au (金)、Ni (鎳)、Cr (鉻)、Ti (鈦)、 硅化物系等，也可將這些金屬相互地積層來(lái)設(shè)置。當(dāng)使用這些金屬來(lái) 設(shè)置空間層6時(shí)，因?yàn)闀?huì)遮斷要入射到像素之間的光，所以光電二極 管陣列的解像度變高，此外，因?yàn)槟軌蛱岣叻艧崽匦远軌蛞种埔驘?量所引起的雜音或者誤動(dòng)作。其效果根據(jù)空間層6的平面圖案(詳如 后面詳細(xì)敘述)而變得顯著。此外，例如，在對(duì)空間層6進(jìn)行鍍A1和 鍍Ni的積層膜時(shí)，前者的膜厚適合為lym程度，后者的膜厚適合為
5um程度。此外，當(dāng)空間層6為以金屬設(shè)置時(shí)，當(dāng)在空間層6的下層 存在有電極配線(xiàn)9時(shí)，因?yàn)樵诟鞴怆姸O管間會(huì)形成短路的不良狀況， 所以最好將具有適宜絕緣性的膜設(shè)置在空間層6和電極配線(xiàn)9之間。
而且，空間層6也可以使用絕緣材料，此時(shí)，可以使用玻璃(Si02)、 SiN、低融點(diǎn)玻璃等。
當(dāng)將空間層6設(shè)置在非形成區(qū)域的情況時(shí)，作為其平面圖案(當(dāng) 假想光電二極管陣列1的平面圖時(shí)，空間層6在光電二極管陣列1的 表面上具有規(guī)定圖案。將其圖案稱(chēng)為"平面圖案")，可以考慮各種圖 案，例如，可以考慮為圖15A 圖15C或者圖16A 圖16C所示的平 面圖案。這里，圖15A 圖15C，圖16A 圖16C是從模式顯示光入 射面所看到的光電二極管陣列1的平面圖。
對(duì)于空間層6來(lái)說(shuō)，例如，如圖15A所示，在縱橫方向有規(guī)則地 配置多個(gè)連續(xù)的長(zhǎng)壁狀空間層單元13a，通過(guò)使其分別交差成十字狀而 成的連續(xù)十字圖案6a來(lái)形成。此外，如圖15B所示，在非形成區(qū)域的 十字部13b以外的部分，也可以將多個(gè)短壁狀空間層單元13c形成為 以規(guī)定間隔作斷續(xù)配置的斷續(xù)圖案6b，如圖15C所示，也可以將多個(gè) 十字狀空間層單元13d配置在各十字部13b而獲得斷續(xù)十字圖案6c。 這些平面圖案全部是規(guī)則配置多個(gè)空間層單元而得到的規(guī)則圖案， 但是，例如，也可以不規(guī)則設(shè)定短壁狀空間層單元13c以及十字狀空 間層單元13d的相互配置間隔，形成不規(guī)則的圖案。
當(dāng)通過(guò)以上的平面圖案來(lái)設(shè)置空間層6時(shí)，雖然在表面?zhèn)刃纬捎?由多個(gè)由空間層6所區(qū)隔的像素區(qū)域17，但是優(yōu)選鄰接的像素區(qū)域17 是在不被空間層6完全地區(qū)隔的情況下而連通。因此，例如，空間層6 也可以如上述斷續(xù)圖案6b以及斷續(xù)十字圖案6c那樣，以斷續(xù)配置的 平面圖案來(lái)設(shè)置空間層單元。
此外，也可以取代使鄰接的像素區(qū)域17連通，例如，如圖16A所 示，在n型硅基板3的表面?zhèn)?，以配置有在包圍光電二極管4的形成 區(qū)域整體的位置修邊的框狀空間層單元13e的框狀圖案6d來(lái)形成空間 層6，在其內(nèi)側(cè)設(shè)置像素區(qū)域17。此時(shí)，如圖16B所示，也可以取代 該框狀空間層單元13e，而改以設(shè)置具欠缺部的框狀空間層單元13f來(lái) 作成框狀圖案6e。在任何情況下，像素區(qū)域17形成為相互不被空間層
6所區(qū)隔。
如同上述，形成多個(gè)像素區(qū)域17，并且斷續(xù)配置多個(gè)空間層單元，以 鄰接的像素區(qū)域17相互不被區(qū)隔而連通的平面圖案來(lái)設(shè)置空間層6， 鄰接的空間層單元彼此的間隙具有作為樹(shù)脂(例如，在粘結(jié)后述閃爍 面板31來(lái)設(shè)置放射線(xiàn)檢測(cè)器40時(shí)的光學(xué)樹(shù)脂35)逃路的功能。因此， 當(dāng)n型硅基板3的表面?zhèn)韧糠笥袠?shù)脂時(shí)，像素區(qū)域17內(nèi)變成難以產(chǎn)生 空隙(氣泡)(即氣泡變少)，能夠使涂敷的樹(shù)脂沒(méi)有偏移地遍及于各 像素區(qū)域17來(lái)均勻地進(jìn)行充填。
其中，如圖16C所示，空間層6能夠以同時(shí)具有壁狀空間層單元 13a和框狀空間層單元13e的平面圖案來(lái)設(shè)置，此時(shí)形成為各像素區(qū)域 17由空間層6所區(qū)隔。此外，在此情況下，若將具有遮光性的使用于 空間層6，則因?yàn)楦飨袼貐^(qū)域17全部由空間層6所均勻地區(qū)隔，所以 可以說(shuō)是適合于使光電二極管陣列的解像度提升的構(gòu)造。
但是，上述光電二極管陣列1也可為如下述那樣來(lái)構(gòu)成。例如， 如圖11所示那樣，使磷擴(kuò)散于孔部15的側(cè)壁而在貫通配線(xiàn)8的周?chē)?設(shè)置n+型雜質(zhì)區(qū)域7。因此，可以捕捉在形成孔部15 (穴部14)時(shí)的 來(lái)自損傷層的不要的載體，從而能夠抑制暗電流。在此情況所添加的 磷的濃度為lX10" 10,cn^程度，n+型雜質(zhì)區(qū)域7的厚度(深度) 為0.1 5Pm程度即可。
此外，如圖12所示，也可以在孔部15內(nèi)的氧化硅膜20的上面設(shè) 置膜厚為0.1 2ixm程度的氮化硅膜26。因此，可靠地使n型硅基板 3與貫通配線(xiàn)8絕緣來(lái)降低動(dòng)作不良。
而且，如圖13所示，也可在背面?zhèn)葥诫s磷并使其擴(kuò)散來(lái)設(shè)置n+ 型雜質(zhì)區(qū)域7。在此情況下，能夠從背面取出陰極電極16。因此，因 為沒(méi)有必要設(shè)置陰極用的貫通配線(xiàn)，所以使損傷降低，并且使暗電流 降低、以及使不良率減低。當(dāng)然，根據(jù)需要也可以構(gòu)成為使從形成于 表面的n+型雜質(zhì)區(qū)域7設(shè)置貫通配線(xiàn)而作為陰極的電極伸出背面?zhèn)取?br>
其次，基于圖3 圖10來(lái)對(duì)本實(shí)施方式的光電二極管陣列1的制 造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，準(zhǔn)備厚度為150 500um (優(yōu)選為400"m) 程度的n型硅基板3。接著，如圖3所示，根據(jù)ICP—RIE，在n型硅 基板3的單面(以下，此面為表面，而相反側(cè)的面為背面)側(cè)，以對(duì)
應(yīng)n型硅基板3的厚度的深度(例如100 350Pm程度)并對(duì)應(yīng)光電 二極管4而形成多個(gè)直徑為10ym 100um (優(yōu)選為50"m)程度的 未貫通的穴部14，然后，在基板的表面以及背面進(jìn)行熱氧化處而形成 氧化硅膜(Si02) 20。以后在各穴部14內(nèi)還形成有貫通配線(xiàn)8。氧化 硅膜(Si02) 20能夠?qū)崿F(xiàn)后述的貫通配線(xiàn)8與n型硅基板3的電氣絕 緣。
其次，如圖4所示，對(duì)于添加有雜質(zhì)磷的導(dǎo)電性覆蓋膜而言，在 基板的表面和背面或者僅在表面形成多晶硅膜21，同時(shí)，通過(guò)添加有 其雜質(zhì)而成為低電阻化的多晶硅來(lái)填埋穴部14。接著，如圖5所示，研 磨基板的表面、背面或者表面以及背面，以除去形成在表面、背面或 者表面以及背面上的多晶硅膜21，同時(shí)，從表面和背面使埋入穴部14 內(nèi)的多晶硅露出，形成貫通兩側(cè)表面的孔部15后，使所述埋入的多晶 硅作為貫通配線(xiàn)8，然后，再次在基板的表面以及背面進(jìn)行熱氧化處理 以形成氧化硅膜22。該氧化硅膜22在后續(xù)的工序中是作為n+熱擴(kuò)散 的掩膜而被使用的。
接著，對(duì)n型硅基板3的表面?zhèn)鹊难趸枘?2進(jìn)行使用規(guī)定光掩 膜的圖案化，僅在要設(shè)置n+型雜質(zhì)區(qū)域7的區(qū)域設(shè)置開(kāi)口，從其開(kāi)口 部分(開(kāi)口部)使磷擴(kuò)散來(lái)設(shè)置n+型雜質(zhì)區(qū)域7 (在未設(shè)置n+型雜質(zhì) 區(qū)域7的情況也可省略此工序(雜質(zhì)區(qū)域形成工序))。其后，再次在 基板的表面以及背面進(jìn)行熱氧化處理以形成氧化硅膜23 (參照?qǐng)D6)。 該氧化硅膜23在后續(xù)工序中是作為在形成p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5時(shí)的掩膜 而被使用的。
接著，對(duì)氧化硅膜23進(jìn)行使用規(guī)定光掩膜的圖案化，僅在要形成 各p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5的區(qū)域設(shè)置開(kāi)口。接著，從其開(kāi)口部使硼擴(kuò)散， 以二維配列p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5而形成縱橫的陣列狀。其后，再次在基 板的表面以及背面進(jìn)行熱氧化處理以形成氧化硅膜24 (參照?qǐng)D7)。因 此，各p型雜質(zhì)擴(kuò)散層5和n型硅基板3的pn接合的光電二極管4是 以二維配列而形成縱橫的陣列狀，該光電二極管4形成為對(duì)應(yīng)像素的 部分。
接著，在形成有各貫通配線(xiàn)8的區(qū)域形成接觸孔。接著，分別在 表面以及背面的整個(gè)表面形成鋁金屬膜，然后，使用規(guī)定的光掩膜來(lái)
進(jìn)行圖案化，除去其不要的金屬膜部分，而分別在表面?zhèn)刃纬呻姌O配 線(xiàn)9、在背面?zhèn)刃纬呻姌O片10 (參照?qǐng)D8)。圖中是顯示僅取出陽(yáng)極電
極。從表面取出陰極電極的情況并未圖示，但是，可以從n+型雜質(zhì)區(qū) 域7并經(jīng)由電極配線(xiàn)9與貫通配線(xiàn)8而從背面取出。
其次，在n型硅基板3的表面?zhèn)仍O(shè)置空間層6 (參照?qǐng)D9)。在空 間層6是由樹(shù)脂設(shè)置的情況下，如下形成。首先，將成為其材料的樹(shù)
脂(空間層樹(shù)脂)涂敷在表面?zhèn)龋ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)涂敷法或者網(wǎng)眼印刷法而 將其擴(kuò)展至整個(gè)表面并使其硬化。其后，在涂敷了感光性樹(shù)脂(光致
抗蝕劑)之后，使用規(guī)定的光掩膜進(jìn)行曝光以及顯影而形成與要形成 的空間層6所對(duì)應(yīng)的光阻圖案，并以其為掩膜而將空間層樹(shù)脂僅殘留 在規(guī)定的區(qū)域，再以規(guī)定平面圖案設(shè)置空間層6。或者，在空間層6 的樹(shù)脂為感光性物質(zhì)的情況，可直接使用規(guī)定的光掩膜進(jìn)行曝光以及 顯影并進(jìn)行適宜去除而獲得。根據(jù)設(shè)置該空間層6，用以構(gòu)成光檢測(cè)部 的光電二極管4的形成區(qū)域，在使用平夾套進(jìn)行安裝時(shí)不會(huì)接觸，即 受到保護(hù)。
此外，在空間層6是以金屬來(lái)形成的情況下，可以通過(guò)蒸鍍、濺 鍍、CVD等的方法形成作為空間層6材料的金屬的覆蓋膜之后，以上 述的要領(lǐng)設(shè)置光阻圖案，并以其為掩膜而僅在規(guī)定區(qū)域殘留覆蓋膜， 再以規(guī)定平面圖案設(shè)置空間層6，以此來(lái)取代以上述要領(lǐng)來(lái)涂敷空間層 樹(shù)脂并使其硬化的方法，。在此情況下，也可以通過(guò)電鍍使其覆蓋膜的 膜厚變厚。其中，雖然圖未示出，但是當(dāng)以金屬來(lái)形成空間層6的情 況時(shí)，因?yàn)楫?dāng)空間層6和位于下層的電極配線(xiàn)9接觸時(shí)，配線(xiàn)被短路 而成為不良，所以最好在空間層6與電極配線(xiàn)9之間形成適宜絕緣膜 等。其絕緣膜希望為光透過(guò)特性良好的材料，也可以是通過(guò)蒸鍍、濺 鍍、CVD而形成的Si02、 SiN等、或者是聚酰亞胺、丙烯酸乙酯等樹(shù) 脂，既可以形成在光電二極管陣列1的整個(gè)表面，也可以?xún)H殘留必要 場(chǎng)所來(lái)進(jìn)行圖案化。
接著，在各電極片10上設(shè)置凸塊電極12，當(dāng)使用焊料作為其凸塊 電極12的情況下，因?yàn)楹噶舷鄬?duì)于鋁的濕潤(rùn)性不佳，所以在各電極片 10形成用以中介各電極片10與凸塊電極12的UBMll，而重疊在其 UBM11上而形成凸塊電極12 (參照?qǐng)DIO)。通過(guò)經(jīng)由以上的工序，能
夠制造出不因安裝時(shí)的損傷而造成雜音來(lái)進(jìn)行高精度光檢測(cè)的光電二 極管陣列1。
此時(shí)，對(duì)于UBM11來(lái)說(shuō)，是通過(guò)無(wú)電解電鍍而使用Ni—Au所形 成，但是也可以通過(guò)剝落法(liftoff)而使用Ti—Pt—Au或者Cr一Au 來(lái)形成。在通過(guò)無(wú)電解電鍍而形成UBMll的情況下，未形成UBMll 的部分、即以?xún)H使各電極片IO露出的方式由絕緣膜保護(hù)表面和背面以 實(shí)施電鍍。此外，凸塊電極12是通過(guò)焊料球搭載法或者印刷法而在規(guī) 定UBM11上形成焊料，通過(guò)回焊而獲得。其中，凸塊電極12并不局 限于焊料，其可以是金凸塊、鎳凸塊、銅凸塊，也可以是包含有導(dǎo)電 性填料等金屬的導(dǎo)電性樹(shù)脂凸塊。
其次，對(duì)本發(fā)明的放射線(xiàn)檢測(cè)器的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖14是本 實(shí)施方式的放射線(xiàn)檢測(cè)器40的側(cè)截面圖。該放射線(xiàn)檢測(cè)器40包括 使放射線(xiàn)入射、并將通過(guò)其放射線(xiàn)所產(chǎn)生的光從光射出面31a射出的 閃爍面板31，以及將從閃爍面板31射出的光從光入射面入射再變換成 電氣信號(hào)的上述光電二極管陣列1。該放射線(xiàn)檢測(cè)器40的特征在于 具有本發(fā)明的光電二極管陣列1。
閃爍面板31被安裝在光電二極管陣列1的表面?zhèn)?入射面?zhèn)?， 光電二極管陣列1在其表面?zhèn)仍O(shè)置有上述空間層6。因此，閃爍面板 31的背面，即光射出面31a雖然可以與空間層6搭接，但是并不與直 接光電二極管4的形成區(qū)域接觸。此外，雖然在閃爍面板31的光射出 面31a和空間層6之間形成有間隙，但是此間隙是考慮到為了不使光 透過(guò)特性惡化而充填具有折射率的光學(xué)樹(shù)脂35，通過(guò)光學(xué)樹(shù)脂35，從 閃爍面板31射出的光有效率地入射到光電二極管陣列1。該光學(xué)樹(shù)脂 35可以使用具有使閃爍面板31射出的光透過(guò)性質(zhì)的環(huán)氧樹(shù)脂、或者丙 烯酸樹(shù)脂、氨基甲酸脂樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、氟樹(shù)脂等，也可使用以這些物 質(zhì)為基本材料的復(fù)合材料。
其次，在將光電二極管陣列1接合到圖未示出的安裝配線(xiàn)基板上 時(shí)，是以平夾套吸附表面。但是，因?yàn)楣怆姸O管陣列1的表面設(shè)置 有上述空間層6，所以平夾套的吸附面不直接與光檢測(cè)部接觸，此外， 通過(guò)安裝閃爍面板31而使得其光射出面31a也不與光電二極管4的形 成區(qū)域直接接觸。因此，具有這種光電二極管陣列1和閃爍面板31的
放射線(xiàn)檢測(cè)器40，因?yàn)榭煞乐乖诎惭b時(shí)因光檢測(cè)部的損傷而產(chǎn)生的雜 音或者暗電流等，所以能夠進(jìn)行高精度的光檢測(cè)，從而能驚醒精度良 好的放射線(xiàn)檢測(cè)。 工業(yè)可利用性
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在光電二極管陣列及其制造方法、以及 放射線(xiàn)檢測(cè)器中，能夠有效地防止因安裝時(shí)的光電二極管的損傷所造 成的雜音或者暗電流的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種光電二極管陣列，其特征在于包括，在被檢測(cè)光的入射面?zhèn)纫躁嚵袪钚纬捎卸鄠€(gè)光電二極管的半導(dǎo)體基板，所述半導(dǎo)體基板對(duì)應(yīng)該光電二極管而形成有貫通所述入射面?zhèn)群推浔趁鎮(zhèn)鹊呢炌ㄅ渚€(xiàn)，在所述入射面?zhèn)鹊臎](méi)有形成所述光電二極管的區(qū)域，設(shè)置有具有規(guī)定高度的凸?fàn)畈?，在所述背面?zhèn)仍O(shè)置有凸塊電極，所述凸?fàn)畈恳约八鐾箟K電極被配置在所述貫通配線(xiàn)的軸上。
2. 如權(quán)利要求l所述的光電二極管陣列，其特征在于 所述凸?fàn)畈坑啥鄠€(gè)空間層單元而形成，以規(guī)定間隔斷續(xù)配置而形成該各空間層單元。
3. 如權(quán)利要求l所述的光電二極管陣列，其特征在于 在所述半導(dǎo)體基板上，在鄰接的所述各光電二極管之間設(shè)置有分離各光電二極管的雜質(zhì)區(qū)域。
4. 如權(quán)利要求l所述的光電二極管陣列，其特征在于 在所述貫通配線(xiàn)的周?chē)纬捎须s質(zhì)區(qū)域。
5. —種光電二極管陣列的制造方法，其特征在于，包括 第一工序，在由第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體基板上形成貫通該半導(dǎo)體基板的兩側(cè)表面的貫通配線(xiàn)；第二工序，對(duì)于所述半導(dǎo)體基板的單側(cè)表面，向規(guī)定區(qū)域添加雜 質(zhì)而形成多個(gè)第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)擴(kuò)散層，以陣列狀配列設(shè)置由各雜質(zhì) 擴(kuò)散層和所述半導(dǎo)體基板形成的多個(gè)光電二極管；第三工序，對(duì)于所述半導(dǎo)體基板的所述單側(cè)表面，在其未形成光 電二極管的非形成區(qū)域上，將具有規(guī)定高度的凸?fàn)畈吭O(shè)置在所述貫通 配線(xiàn)的軸上；和 第四工序，在所述單側(cè)表面的背面?zhèn)龋瑢⑼箟K電極設(shè)置在所述貫 通配線(xiàn)的軸上。
6. 如權(quán)利要求5所述的光電二極管陣列的制造方法，其特征在于: 所述第一工序包括在所述半導(dǎo)體基板形成多個(gè)穴部的工序;在含有該各穴部的所述半 導(dǎo)體基板的至少單側(cè)表面形成導(dǎo)電性覆蓋膜的工序；以及研磨所述半 導(dǎo)體基板來(lái)除去所述導(dǎo)電性覆蓋膜的工序。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的光電二極管陣列的制造方法，其特征 在于包括在所述第一工序之后，在鄰接的添加有所述雜質(zhì)的區(qū)域之間 添加其他雜質(zhì)，從而設(shè)置第一導(dǎo)電型的雜質(zhì)區(qū)域的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光電二極管陣列及其制造方法、以及放射線(xiàn)檢測(cè)器，其目的在于能夠防止在安裝時(shí)因光檢測(cè)部的損傷而造成雜音的發(fā)生。這種光電二極管陣列，是在n型硅基板(3)的被檢測(cè)光的入射面?zhèn)?，以陣列狀形成多個(gè)光電二極管(4)，分別對(duì)應(yīng)光電二極管(4)而形成有貫通入射面?zhèn)扰c其背面?zhèn)鹊呢炌ㄅ渚€(xiàn)(8)，在其入射面?zhèn)鹊奈葱纬晒怆姸O管(4)的非形成區(qū)域，設(shè)置有具有規(guī)定平面圖案的空間層(6)來(lái)作成光電二極管陣列(1)。
文檔編號(hào)H01L31/10GK101373783SQ200810169538
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者柴山勝己 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社