CN101488506B - 光电二极管阵列、其制造方法和放射线检测器 - Google Patents

光电二极管阵列、其制造方法和放射线检测器 Download PDF

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Abstract

在光电二极管阵列(1)中，将通过从被检测光的入射面侧变薄所形成的入射面侧凹部(7)排列成阵列状，将通过从入射面的相反面侧变薄对应于形成入射面侧凹部7的区域的区域所形成的相反面侧凹部(11)排列成阵列状。通过在相反面侧凹部11的底部形成pn结(3)，将pn结型的光电二极管排列成阵列状。

Description

光电二极管阵列、其制造方法和放射线检测器
本申请是申请日为2003年8月7日、申请号为03819337.X、发明名称为光电 二极管阵列、其制造方法和放射线检测器的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种光电二极管阵列、其制造方法和放射线检测器。
背景技术
当安装CT用光电二极管时，需要沿三维方向安装。为了三维安装，需要从光入射面的相反侧输出信号，因此，一般使用背面入射型光电二极管阵列。
就背面入射型光电二极管阵列而言，若pn结部与光入射面之间的距离大，则基板内产生的载流子在移动到pn结部之前的过程中再耦合，不能作为信号取出。因此，为了提高检测灵敏度，需要尽可能减小pn结部与光入射面的距离。
提出了减小该距离的背面入射型光电二极管阵列(特开平7-333348号公报)。
图15是该光电二极管阵列的侧截面图。
在该光电二极管阵列101中，从基板的一侧到n型层103，形成方柱状的p型扩散层105。
但是，由于通过注入杂质来形成p型扩散层105，所以难以在得到充分灵敏度的厚度之前，均匀形成杂质层。
这样，上述光电二极管阵列存在难以制造的缺陷。
另外，若薄板化光电二极管阵列整体，则无法维持机械强度，存在在此后的工序中易破损的问题。
因此，考虑局部薄膜化光电二极管阵列的方法。即，考虑仅变薄形成光电二极管的区域，在维持机械强度的同时，减小pn结部与光入射面的距离。
图16是该光电二极管阵列的侧截面图。
在该光电二极管阵列中，从被检测光入射面侧仅变薄n型层103的形成有p型扩散层105的区域，将未变薄的区域作为框部，保持原来的半导体基板的厚度不变，维持机械强度。该光电二极管阵列从与形成有pn结部的一侧(表面)相反的一侧(背面)开始，在对应于各个pn结部的位置上形成n型基板的凹部。即，对应于一个pn结部像素，形成一个凹部。在pn结部像素与相邻的pn结部像素之间形成凸部。
但是，若将上述光电二极管阵列用作放射线检测器，则边将光电二极管阵列的凸部吸附于筒夹上，倒装片(flip-chip)结合于安装基板上，边使闪烁器抵接于光电二极管阵列的凸部上。
此时，凸部的抵接面受到机械损害，泄漏电流和载流子的产生引起的暗电流增加。
由于该凸部形成于n型层，所以通过入射到凸部自身的光或放射线产生载流子，入射到任一pn结部像素上，由此构成串扰的原因。
另外，就该光电二极管阵列而言，由于以与背面侧大致成55度的斜面形成凹部，所以越接近pn结形成面侧，凹部的面积越窄，凹部底面的面积变小。
从而，为了得到机械强度，若要确保框部的宽度，则在pn结形成面侧无法取得充分的光检测部面积，无法提高数值孔径。
发明内容
本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供一种在确保机械强度的同时、可使数值孔径提高并提高检测灵敏度的光电二极管阵列和放射线检测器。
为了解决上述问题，本发明的光电二极管阵列的特征在于：配备有半导体基板，该基板在光入射面侧具有多个入射面侧凹部，同时，在与上述光入射面相反的一侧，对应于各自上述入射面侧凹部，具有多个相反面侧凹部，在上述半导体基板的上述相反面侧凹部的底部，配备pn结。
在本发明的光电二极管阵列中，在半导体基板的两面形成凹部。
因为各个凹部的底部相对，所以形成于相反面侧凹部的底部的pn结与光放射面的距离减小。
另外，由于形成有pn结的区域以外可作为框部保留原来基板的厚度不变，所以可维持半导体基板的机械强度。
通过从两面变薄半导体基板来形成凹部。
在变薄时，随着沿基板的深度方向前进，凹部的底部面积减小。
因此，若pn结部与光入射面之间的距离相同，则与仅从任一单面侧形成凹部的情况相比，在两面形成有凹部时可拓宽凹部底面的面积，可增加光检测部的面积，即提高数值孔径。
另外，在入射面侧凹部的底面面积比上述相反面侧凹部的底部面积大的情况下，可使在位于入射面侧凹部周围的厚的框部衰减的能量线的量减少，可使数值孔径提高。
特征在于也可以是pn结从相反面侧凹部的底部延伸到包围该相反面侧凹部的相反面侧框部。
此时，可抑制在底部与框部之间产生的无用载流子的影响。
并且，因为p型杂质扩散层延伸到相反面侧框部，所以不必在相反面侧凹部的内侧面使形成于相反面侧框部的突起(bump)电极与连接p型杂质扩散层的铝电极爬行前进，而容易加工。
也可在包围入射面侧凹部的入射面侧框部中形成高浓度添加有杂质的高杂质浓度区域。
此时，由于因入射到入射面侧框部的光产生的载流子在高杂质浓度区域再耦合后消失，所以移动到相反面侧凹部的底部的pn结的载流子减少，可降低各光电二极管之间的串扰。
也可从被检测光的入射方向看，包围入射面侧凹部的入射面侧框部形成为栅格状。
此时，由于各入射面侧凹部的位置按阵列状确定坐标，所以可容易判断被检测光的入射位置。
该光电二极管阵列也可在包围相反面侧凹部的相反面侧框部上，配备取出由pn结构成的光电二极管的输出的电极衬垫。
此时，在安装之际，可使从凹部看相当于凸部的框部上的电极衬垫抵接于安装布线基板上，安装布线基板的布线变容易。
该光电二极管阵列也可配备布线电极，通过相反面侧凹部的侧面部，电连接光电二极管与电极衬垫。
即，在布线电极未遮蔽从背面入射的被检测光的位置，可连接光电二极管与电极衬垫，另外，可边从电极衬垫向光电二极管提供偏压边取出信号。
本发明的放射线检测器的特征在于：具备上述光电二极管阵列；和配设在被检测光至光电二极管阵列的入射面前方的闪烁器。
因为将照射到闪烁器的X射线等能量线变换成可视光，所以可由pn结构成的光电二极管检测该可视光。
另外，本发明的光电二极管阵列的特征在于：配备半导体基板，在与被检测光的入射面相反面侧，将pn结型的多个光电二极管形成阵列状，半导体基板通过从被检测光的入射面侧变薄形成有多个光电二极管的区域，夹在形成该多个光电二极管的区域中的区域变为朝向被检测光的入射面侧、截面为凸形的凸部，在凸部中，形成导电类型与光电二极管的被检测光的入射面侧相同的高浓度杂质区域。
根据上述光电二极管阵列，因为由入射到截面为凸形的凸部的光产生的载流子在高杂质浓度区域再耦合后消失，所以可降低光电二极管之间的串扰。同时，通过仅变薄形成光电二极管的区域，此外的区域的壁厚保持不变，可维持基板整体的机械强度，可抑制基板自身的挠曲、变形等。
另外，本发明的光电二极管阵列的特征在于：配备至少与被检测光的入射面相反面侧为第1导电类型的半导体基板；和在该半导体基板的相反面侧的第1导电类型区域内部排列形成阵列状的第2导电类型的多个光检测层，在半导体基板的被检测光的入射面侧，通过从该入射面侧变薄对应于光检测层的区域，形成排列成阵列状的多个凹部，向分隔多个凹部的凸部中高浓度添加第1导电类型的杂质。
另外，本发明的光电二极管阵列的特征在于：配备高浓度添加第1导电类型的杂质的半导体基板；连接于与该半导体基板的被检测光的入射面相反面侧设置的第1导电类型的半导体层；和在该第1导电类型的半导体层内部排列形成阵列状的第2导电类型的多个光检测层，半导体基板通过去除对应于光检测层的区域来形成栅格状。
另外，本发明的光电二极管阵列的特征在于：在半导体基板与半导体层之间，夹入蚀刻停止层。
根据上述光电二极管，由于具有蚀刻停止层，所以可在凹部形成工序中利用该层来停止蚀刻，该工序的控制变容易。
另外，本发明的光电二极管阵列的特征在于：在半导体基板与半导体层之间，夹入绝缘层。
根据上述光电二极管，因为在半导体基板与半导体层之间具有绝缘层，所以由绝缘层来阻止半导体基板中产生的载流子，使之不能到达半导体层内部形成光电二极管的pn结部，因此可进一步降低串扰。
另外，本发明的光电二极管阵列的特征在于：半导体基板与半导体层在相互连接的界面，结晶方位交叉。
根据上述光电二极管，由于半导体基板与半导体层在相互连接的界面，结晶方位交叉，所以在凹部形成工序中，可由半导体基板与半导体层的界面来停止蚀刻，该工序的控制变容易。
本发明的光电二极管阵列的制造方法的特征在于：具备第1工序，准备基板，其由第1导电类型的半导体形成至少被检测光的入射面侧和其相反面侧，向入射面侧高浓度添加第1导电类型的杂质；第2工序，在基板的相反面侧的第1导电类型区域内部，使第2导电类型的多个光检测层排列成阵列状；和第3工序，通过从入射面侧蚀刻变薄基板的对应于光检测层的区域，形成排列成阵列状的多个凹部、和分隔多个凹部的栅格状的、高浓度添加第1导电类型的杂质的凸部。
本发明的光电二极管阵列的制造方法的特征在于：第1工序具有准备第1导电类型的半导体基板的工序；和使第1导电类型的杂质高浓度添加到半导体基板的被检测光的入射面侧的工序。
根据上述制造方法，与利用其它方法(例如基板贴合等)形成第1导电类型的杂质区域的情况不同，越靠近基板的被检测光的入射面侧，杂质浓度越高，凸部的杂质浓度越高。因此，使产生的载流子再耦合、消失的效果变高，使暗电流、泄漏电流、串扰降低的效果也变大。
本发明的光电二极管阵列的制造方法的特征在于：第1工序具有准备高浓度添加第1导电类型的杂质的半导体基板的工序；和使第1导电类型的半导体层在与半导体基板的被检测光的入射面相反面侧结晶生长的工序。
根据上述制造方法，由于通过结晶生长来形成第1导电类型的半导体层，所以可利用蚀刻工序来形成平坦的凹部面。
另外，根据上述制造方法，由于高浓度添加第1导电类型的杂质的半导体基板厚，可在深度方向上浓度均匀，所以可使利用入射到凸部的从短波长到长波长的光所产生的载流子再耦合，具有使串扰降低的效果。
本发明的光电二极管阵列的制造方法的特征在于：第1工序具有准备高浓度添加第1导电类型的杂质的半导体基板的工序；和使第1导电类型的半导体薄板贴合在与半导体基板的被检测光的入射面相反的面侧，半导体基板与半导体薄板在贴合界面上结晶方位交叉。
根据上述制造方法，由于半导体基板与半导体薄板在贴合界面上结晶方位交叉，所以在凹部形成工序中，可由半导体基板与半导体薄板的界面来停止蚀刻，该工序的控制变容易。
另外，根据上述制造方法，由于高浓度添加第1导电类型的杂质的半导体基板厚，可在深度方向上浓度均匀，所以可使利用入射到凸部的从短波长到长波长的光所产生的载流子再耦合，具有使串扰降低的效果。
本发明的光电二极管阵列的制造方法的特征在于：第1工序具有准备高浓度添加第1导电类型的杂质的半导体基板的工序；和在与半导体基板的被检测光的入射面相反面侧，夹入蚀刻停止膜，贴合第1导电类型的半导体薄板的工序。
根据上述制造方法，因为在高浓度添加基板的第1导电类型的杂质的半导体基板与第1导电类型的半导体薄板之间具有蚀刻停止层，所以在凹部形成工序中，可利用该层来停止蚀刻，该工序的控制变容易。
另外，本发明的光电二极管阵列的制造方法的特征在于：具有准备高浓度添加第1导电类型的杂质的半导体基板的工序；和在与半导体基板的被检测光的入射面相反面侧，夹入绝缘层，贴合第1导电类型的半导体薄板。
根据上述制造方法，在半导体基板与半导体层之间形成绝缘层。因此，可制造光电二极管，该光电二极管由绝缘层来阻止半导体基板中产生的载流子，使之不能到达半导体层内部的光电二极管感光面，可进一步降低串扰。
本发明的放射线检测器的特征在于：具备本发明的光电二极管阵列；和装配在该光电二极管阵列的被检测光的入射面侧、通过入射放射线来发光的闪烁器面板。
另外，本发明的放射线检测器的特征在于：具备利用本发明的制造方法制造的光电二极管阵列；和装配在该光电二极管阵列的被检测光的入射面侧、通过入射放射线来发光的闪烁器面板。
上述放射线检测器配备本发明的光电二极管阵列。因此，由于在光电二极管阵列的凸部中产生的载流子再耦合、消失，所以可降低暗电流或串扰。另外，在安装时，由于在光电二极管阵列的凹部具有光检测区域，所以难以受到机械损害，难以产生光检测区域的缺陷。
附图说明
图1是第1实施方式的光电二极管阵列的示意平面图。
图2是第1实施方式的光电二极管阵列的截面图。
图3是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图4是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图5是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图6是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图7是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图8是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图9是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图10是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图11是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图12是说明第1实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图13A是第1实施方式的光电二极管阵列的示意平面图。
图13B是比较例的光电二极管阵列的示意平面图。
图14是第1实施方式的放射线检测器的截面图。
图15是现有技术的光电二极管阵列的截面图。
图16是比较例的光电二极管阵列的示意截面图。
图17是第2实施方式的光电二极管阵列的上面图。
图18是第2实施方式的光电二极管阵列的侧截面图。
图19是说明第2实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图20是说明第2实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图21是说明第2实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图22是说明第2实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图23是说明第2实施方式的光电二极管阵列的制造工序的图。
图24是第3实施方式的光电二极管阵列的侧截面图。
图25是第4实施方式的光电二极管阵列的侧截面图。
图26是第5实施方式的光电二极管阵列的侧截面图。
图27是实施方式的半导体基板的侧截面图。
图28是实施方式的入射线检测器的侧截面图。
图29A是表示感光像素部与突起电极的位置关系的上面图。
图29B是图29A所示光电二极管阵列的XIV-XIV截面图。
图30A是表示感光像素部与突起电极的位置关系的上面图。
图30B是图30A所示光电二极管阵列的XV-XV截面图。
图31A是表示感光像素部与突起电极的位置关系的上面图。
图31B是图31A所示光电二极管阵列的XVI-XVI截面图。
图32A是图32B所示光电二极管阵列的顶端部分的放大图。
图32B是表示实施方式的光电二极管阵列顶端的感光像素部与突起电极的位置关系的上面图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明实施方式的放射线摄像装置。另外，说明中，向相同元件或具有相同功能的元件使用相同符号，省略重复说明。
(第1实施方式)
图1是从表面侧看实施方式的光电二极管阵列的光电二极管阵列的平面图，图2是图1所示光电二极管阵列的II-II箭头截面图。在以下说明中，设被检测光的入射面为背面(back side)，设被检测光的入射面的相反侧面为表面(front side)。
如图1所示，本实施方式的光电二极管阵列1二维纵横有规则地排列多个pn结3，每个pn结具有作为光电二极管的光感应像素的功能。
光电二极管阵列1具备由硅(Si)构成的n型半导体基板5。n型半导体基板5具有n型半导体层5a、和从基板背面侧扩散n型杂质构成的n+型高杂质浓度层5b。
n型半导体基板5的背面侧通过以构成目的光感应像素的规定间距、规定大小、深度来将凹部形成四方锥形来变薄，该薄型部(凹部)构成入射面侧凹部7，进行二维排列。夹在相邻的入射面侧凹部7彼此中的区域构成包围入射面侧凹部7的入射面侧框部9。
在n型半导体基板5的表面侧，通过变薄对应于入射面侧凹部7的位置，形成相反面侧凹部11，进行二维排列。夹在相邻的相反面侧凹部11彼此中的区域形成包围相反面侧凹部11的相反面侧框部13。在n型半导体基板5中，将作为由入射面侧凹部7与相反面侧凹部11沿厚度方向夹持的变薄部分的薄型部排列成阵列状。
n型半导体基板5的薄型部以外的部分通过入射面侧框部9和相反面侧框部13成为厚板部。由于薄型部按规定间距、规定大小二维矩阵排列，所以从被检测光的入射方向看，作为框部的厚板部形成为栅格状。此时，由于各入射面侧凹部的位置按阵列状确定坐标，所以被检测光的入射位置可容易判断。
相反面侧凹部11和入射面侧凹部7的内侧面与基板表面大致成55度的角度，构成四方锥台。相反面侧凹部11和入射面侧凹部7的形状可以是相似形，也可不是相似形，深度既可相同，也可不同，但在本例的情况下，设定成入射面侧凹部7的深度比相反面侧凹部11的深度浅，入射面侧凹部7的底面面积比相反面侧凹部11的底面面积大。此时，可使由位于入射面侧凹部7周围的厚板的框部衰减的能量线的量减少，可使数值孔径提高。
n型半导体基板5的厚度为100-350微米，半导体层5a的杂质浓度为1×1012-1015/cm3。入射面侧凹部7的大小为1mm×1mm，排列间距纵横都为1.5mm，深度为50微米左右。相反面侧凹部11的大小比入射面侧凹部7的大小要小，排列间距与入射面侧凹部7的一样。
在各个相反面侧凹部11中，p型杂质扩散层15从包含该相反面侧凹部11的相反面侧框部13连接延伸到该相反面侧凹部11的底面。由形成于n型半导体基板5与p型杂质扩散层15之间的pn结3构成光电二极管的光感应像素。在相邻的p型杂质扩散层15彼此之间，配置用作分离光电二极管的沟道挡块的n+型杂质区域(分离层)17。
p型杂质扩散层15的杂质浓度为1×1013-1020/cm3，n+型杂质区域(分离层)17的杂质浓度为1×1013-1020/cm3。
p型杂质扩散层15接触连接于配设于相反面侧框部13上的铝电极19(布线电极)，经铝电极19、底部突起金属(下面称为UBM)23和突起电极25(电极衬垫)，从表面侧与外部取得电接触，向外部取出光电二极管的输出。
在本实施方式中，p型杂质扩散层15连接至相反面侧框部13，延伸形成至突起电极25的附近，铝电极19形成于相反面侧框部13上，电连接p型杂质扩散层15与UBM23。在p型杂质扩散层15仅形成于相反面侧凹部11的底部的情况下，铝电极形成于相反面侧凹部11内侧的侧面部，以连接p型杂质扩散层15与配设在相反面侧框部13中的突起电极25。UBM23沿厚度方向贯穿由SiN或SiO2等构成的钝化层21，电连接铝电极19与突起电极25。
另外，虽未图示，但基板电极也同样在分离层(n+)中形成接触孔，在相反面侧框部13上形成铝电极、UBM与突起电极，由此可取出。
在n型半导体基板5的背面侧，形成积聚层27，以从入射面侧凹部7连续到入射面侧框部9，覆盖整个背面。积聚层27通过n+型杂质扩散，杂质浓度变高，在对应于入射面侧框部9的区域中，与n+型高杂质浓度层5b连结。即，在入射面侧框部9中，构成高浓度添加杂质的n+型高杂质浓度层5b占据的区域。
积聚层27起到为了实现低暗电流化而使在背面侧产生的无用载流子再耦合的作用、和利用扩散电位产生的内置电场沿pn结方向引导载流子的作用。积聚层27的杂质浓度为1×1015-1020/cm3，积聚层27的厚度为0.1微米-数微米。另外，在积聚层27的更靠背面侧，设置氧化硅膜29，用作防止反射膜(AR涂层)。
如上所述，在本实施方式的光电二极管阵列1中，对应于pn结3的区域从背面侧和表面侧双方变薄，基板的厚度变薄。另一方面，变薄的区域以外的区域中，基板保持原来的基板厚度不变，形成包围凹部的厚板的框部。在入射面侧框部9中，形成作为高杂质浓度区域的n+型高杂质浓度层5b。N+型高杂质浓度层5b的杂质浓度为1×1015-1020/cm3。
下面，参照图3-图12来说明本实施方式的光电二极管阵列1的制造方法。
首先，准备厚度为150微米-500微米左右的结晶面(100)的n型硅基板5。在n型硅基板5的背面侧，通过热扩散形成n+型高杂质浓度层5b，并制造n型半导体层5a、n+型高杂质浓度层5b的双层结构的基板(参照图3)。
之后，对基板表面、背面实施热氧化，形成硅热氧化膜41(参照图4)。硅热氧化膜41被用作在后工序的高浓度n型杂质的掺杂用掩膜。
之后，形成分离层17。利用光刻法和蚀刻液，使分离层17预定位置的硅热氧化膜41开口。并且，将硅热氧化膜41作为掩膜，向基板中掺杂磷，形成分离层17，热氧化基板，从而闭塞上述开口(参照图5)。
接着，通过光刻法与蚀刻液来使分离层17之间的区域的硅热氧化膜开口。并且，将该热氧化膜作为掩膜，向基板中掺杂硼，形成p型杂质扩散层15，并进行热氧化，从而闭塞该开口。由此，将由分离层17隔离的多个pn结3形成矩阵状，该pn结3构成对应于光感应像素的部分(参照图6)。另外，构成光电二极管的pn结形成于p型杂质扩散层15与n型半导体层5a之间。
之后，为了将基板的光感应区域调整到期望的厚度，机械化学研磨(CMP)背面侧。
通过等离子体CVD(化学气相生长)法或LP-CVD(低压气相生长法)，在基板的表面侧和背面侧形成氮化硅(SiN)膜43，并通过蚀刻去除对应于相反面侧凹部11、入射面侧凹部7的部分的氮化硅膜43与硅热氧化膜41。
即，首先，在相反面上形成SiN膜43，将利用光刻法布图的光刻胶作为掩膜，通过蚀刻去除pn结3上的区域，使p型杂质扩散层15的表面露出(参照图7)。
之后，通过碱性蚀刻(使用氢氧化钙溶液或TMAH等)，对基板的相反面侧实施各向异性蚀刻。从而，在对应于光感应像素的部分形成相反面侧凹部11，未被蚀刻的部分构成包围各个相反面侧凹部11的相反面侧框部13。该蚀刻至少执行到2微米以上的深度，从相反面侧的露出表面扩散或离子注入p型杂质，在凹部内也形成p型杂质层15，之后，形成覆盖该凹部内表面的热氧化膜21’。
同样，在作为光入射侧的基板背面侧，在对应于相反面侧凹部11的位置处，开口SiN膜43与硅热氧化膜41，将之作为掩膜(参照图8)，对基板实施各向异性蚀刻，并在对应于各个相反面侧凹部11的位置处，形成入射面侧凹部7和包含各个入射面侧凹部7的入射面侧框部9。蚀刻至少执行到2微米以上的深度，至少执行到剩余表面侧的pn结3与在后形成的背面侧的积聚层27不竞争的基板厚度。
在去除位于基板两面的氮化硅膜43之后，向背面侧的凹部内掺杂n型离子种(磷或砷)，从而形成杂质浓度为1015-1020/cm3的积聚层27。之后，形成热氧化膜45。从而，n+型高杂质浓度层5b与积聚层27一体化。将积聚层27的厚度设定成未达到表面侧的pn结3的厚度。
之后，在背面侧形成得到期望分光特性用的AR涂层29(参照图9)。将上述的热氧化膜45原样作为AR涂层29，或通过去除缓冲氧化膜并利用再热氧化或追加热氧化来调整膜厚来作为AR涂层29。也可由热氧化膜与SiN等光学薄膜等的复合膜或层叠膜来形成AR涂层29。
之后，在表面于热氧化膜21’中形成p型杂质扩散层15的接触孔，并至少埋设在接触孔内地形成铝电极19(参照图10)。在开口在该铝电极19上形成突起电极的部分的状态下，布图钝化层21。另外，铝电极19也可形成为电连接p型杂质扩散层15与突起电极。
另外，虽未图示，但基板电极也一样可经分离层17来设置突起电极。
钝化层21中可利用通过等离子体CVD形成的SiN或SiO2、PSG、PSAG、SiON或聚酰亚胺树脂或丙烯树脂、环氧树脂、尿烷树脂或包含上述成分的复合原料。
在使用焊锡作为突起电极的情况下，由于焊锡对铝的浸润性差，所以在钝化层21的开口内形成用于中介铝与焊锡突起电极25的UBM23(参照图11)，并在UBM23上重叠形成焊锡突起电极25(参照图12)。UBM23通过利用无电解电镀来形成Ni-Au，但也可通过利用发射(lift off)来形成Ti-Pt-Au或Cr-Au来实现。
焊锡突起可通过利用焊锡球装载法或印刷法在规定的UBM部分中形成焊锡并回流来得到。另外，突起不限于焊锡，也可以是金突起、镍突起、铜突起、导电性树脂突起等包含金属的导电性突起。
在上述光电二极管阵列1中，在从两面侧变薄半导体基板的区域中形成pn结3，所以在减小pn结部3与光入射面的距离的同时，形成pn结3的区域之外作为框部，保持原来的基板厚度不变，可维持基板整体的机械强度。另外，在上述光电二极管阵列1中，通过从基板的两侧薄化，形成凹部。
图13A模式表示仅从基板单面侧变薄的光电二极管阵列的截面形状，图13B模式表示从基板两面变薄的本实施方式的光电二极管阵列的截面形状。两者的基板厚度(T1、T2)、光电二极管区域的厚度(t1、t2)、框部的宽度(u1、u2)相等，但本实施方式的光电二极管阵列的凹部的底面面积(S1、S2)大。从而，根据本实施方式的光电二极管阵列1，即便pn结3与光入射面的距离相同、框部的宽度相同，与仅从任一单面侧形成凹部的情况相比，在两面进行蚀刻由于凹部的底面面积变宽，所以可确保宽的光检测部面积，可提高数值孔径。
在上述光电二极管阵列1中，在形成相反面侧凹部11时，内侧面与相反面侧框部13的边缘部易受到损害或应力，易产生无用的载流子。但是，由于从相反面侧框部13经相反面侧凹部11的内侧面连接到该相反面侧凹部11的底面形成p型杂质扩散层15，所以边缘部由p型杂质扩散层15构成，可抑制边缘部产生的无用载流子的影响，可实现暗电流或串扰的降低。
在上述光电二极管阵列1中，入射面侧凹部7的底面面积比相反面侧凹部11的面积大。从而，可抑制由入射到入射面侧框部9的检测光产生的载流子移动到凹部底面的pn结，可实现暗电流或串扰的降低。
根据上述光电二极管阵列1，由于在入射面侧框部9和入射面侧凹部7中存在作为n型杂质浓度高的区域的n+型高杂质浓度层5b，所以通过光入射到入射面侧框部9产生的载流子由n+型高杂质浓度层5b再耦合并消失，移动到p型杂质扩散层15的变少。该n+型高杂质浓度层5b的厚度可设定得比载流子的扩散长度长。因此，可降低由入射到相当于流过光电二极管的电流沟道间的入射面侧框部9的光所产生的光电二极管之间的串扰。
另外，通过使用框部(凸部)9，框部9中产生的无用载流子(至载流子输出用电极的行走距离长的载流子)由于被n+型高杂质浓度层(不灵敏区域)5b捕获，所以没有光检测波形的拖尾，响应速度变快。另外，作为这种设置在框部9中的不灵敏区域，也可采用绝缘层等。
根据上述光电二极管阵列1，由于在相反面侧框部13上形成突起电极25，所以可在安装时使相反面侧框部13与安装布线基板抵接，可避免安装布线基板的布线变复杂。
根据上述光电二极管阵列1，由于在相反面侧凹部11的内侧面中形成铝电极19，所以即便仅在相反面侧凹部11的底部形成光电二极管的情况下，也可由铝电极19来中介p型媒质扩散层15与相反面侧框部13的接触，可在相反面侧框部13上形成突起电极25。
另外，在本实施方式的光电二极管阵列中，通过热扩散在n型硅基板5的背面侧形成n+型高杂质浓度层5b，制作具有n型半导体层5a、n+型高杂质浓度层5b的两层结构的半导体基板5，但也可通过在上述两层之间设置绝缘膜或结晶方位在与上述两层的界面交叉的半导体层，使之用作形成薄型部时的蚀刻停止层，由此使蚀刻工序的控制变容易。
下面，说明本发明的放射线检测器的实施方式。
图14是本实施方式的放射线检测器70的侧截面图。该放射线检测器70具备在X射线等放射线hv入射时产生荧光、从其光射出面射出的闪烁器71；入射从闪烁器71射出的光、并变换成电信号的上述光电二极管阵列1；和安装布线基板73。
闪烁器71被设置在光电二极管阵列1的背面侧，入射面侧框部9与光电二极管阵列1抵接。因此，虽然闪烁器71与入射面侧凹部7之间存在间隙，但在该间隙中填充具有足以使来自闪烁器71的荧光透过的折射率的耦合树脂75，从闪烁器71射出的光可高效地入射到光电二极管阵列1。
安装布线基板73上的布线73’被设置在光电二极管阵列1的表面侧，经突起电极25与构成光电二极管阵列1的各个光电二极管电连接。该安装方式是倒装片安装，突起电极25使用焊锡突起、金突起、镍突起、铜突起、导电性树脂突起等包含金属的导电性突起等。
另外，作为结合方式，可使用直接结合方式、或向其中填充未充满树脂的方式、各向异性导电性膜(ACF)、各向异性导电性胶方式(ACP)、非导电性胶(NCP)方式等方式。
当在安装布线基板73上结合光电二极管阵列1时，由吸附筒夹吸附入射面侧框部9，但此时对入射面侧框部9造成机械损害，该缺陷部分产生构成暗电流或噪声的载流子。另外，当在光电二极管阵列1的背面侧设置闪烁器71时，使闪烁器71抵接入射面侧框部9，但此时也会对入射面侧框部9造成机械损害，产生无用的载流子。
但是，根据上述放射线检测器，使用上述本发明的光电二极管阵列，由高杂质浓度的n+型扩散层5b构成入射面侧框部9，使产生的载流子再耦合，可降低这种暗电流或噪声。
另外，在上述放射线检测器中，由于在光电二极管阵列1的光感应像素间配置入射面侧框部9，所以可对每个像素分离入射的光。并且，由于入射面侧框部9由高杂质浓度的n+型扩散层5b构成，所以由入射到入射面侧框部9的光产生的载流子再耦合。因此，抑制入射到光感应像素与光感应像素之间、即框部9的光被作为信号取出。即，上述放射线检测器可改善光感应像素间的串扰。
就放射线检测器而言，若使用背面没有凹凸的光电二极管阵列，则当将光电二极管阵列结合在安装布线基板73上时，吸附筒夹直接接触光感应像素。另外，由于在安装闪烁器时闪烁器同样直接接触光感应像素，所以损伤光感应像素，容易成为像素缺陷的原因。但是，根据上述放射线检测器，由于将光感应像素部配置在相反面侧凹部11上，所以在安装工序中，由于光感应像素不直接受到接触，所以难以受到机械损害，可防止光感应像素缺陷。
如上所述，根据本发明的光电二极管阵列和放射线检测器，在提高检测灵敏度并确保机械强度的同时，可提高数值孔径。
下面，说明在基板单面形成凹凸部的光电二极管阵列。
图17是第2实施方式的光电二极管阵列的平面图，图18是其II-II截面图。
在以下说明中，设基板的形成pn结204的面为表面，设光的入射面(凹部侧)为背面。
如图17所示，本实施方式的光电二极管阵列201将多个pn结纵横有规则地排列，pn结每个具有作为光电二极管阵列的1感光像素的功能。光电二极管阵列201具有50-600微米的厚度、杂质浓度为1×1012-1015/cm3的n型硅基板203，以500微米×500微米的大小、600微米左右的间距，配置杂质浓度为1×1015-1020/cm3的多个p型杂质扩散层205。由n型硅基板203与多个p型杂质扩散层205之间形成的pn结来构成上述感光像素。在p型杂质扩散层205彼此之间，配置分离光电二极管之间的n+型杂质区域(分离层)207。
在n型硅基板203的背面侧，在未对应于p型杂质扩散区域205的区域中，以2微米-200微米左右的厚度来配置杂质浓度为1×1015-1020/cm3左右的n+型杂质扩散层209。因此，在本发明的光电二极管阵列中，形成p型杂质层的区域例如被薄板化至50微米-300微米左右的厚度，形成凹部211，在此外的区域中，在150-500微米左右的壁厚部背面侧，形成凸部(框部)213。壁厚部形成于未形成pn结的区域、即各光电二极管之间，由2微米-200微米的n+型杂质扩散层209与50微米-300微米左右的n型硅基板203构成。对一个pn结(感光像素)设置一个凹部211。
在薄板化的n型基板(光电二极管对应区域)的背面侧，以0.1-数微米的厚度在整个面中形成n+杂质扩散层215。n+杂质扩散层215具有通过从其背面侧入射光(尤其就短波长而言)、将在n型硅基板表面附近产生的信号传送至基板内部的积聚功能。另外，在基板表面侧形成由SiN或SiO2或聚酰亚胺等构成的钝化膜223。
在各个p型杂质扩散层205的表面侧，设置比p型杂质扩散层205稍大的铝布线电极221，与p型杂质扩散层205电接触。在对应于各个凸部213的位置的表面侧，经接触铝布线电极221的由Ni-Au等构成的底部突起金属(UBM)217，贯穿钝化层223来设置焊锡的突起电极219，在安装光电二极管阵列201时，经突起电极219、UBM217、铝布线电极221，取得从表面侧至p型杂质扩散层205的电接触。
接着，根据图19-图23来说明本实施方式的光电二极管阵列的制造方法。首先，准备厚度为50微米-600微米左右的结晶面(100)的n型硅基板203的基板。在基板的背面侧，通过热扩散形成深度为150-250微米的均匀的n+扩散层209，从而制作n型层、n+型层的双层结构的基板。之后，对基板的表面、背面实施热氧化，形成SiO2热氧化膜202(参照图19)。SiO2热氧化膜202被用作在后工序的n+热扩散的掩膜。
接着，通过光蚀刻加工，使存在于形成相邻光电二极管间的分离层的预定位置上的SiO2热氧化膜202开口，掺杂磷，并热氧化，从而形成分离层207。
之后，扩散p型杂质层205，以在n型硅基板203的表面侧的规定区域中形成pn结204。首先，通过光蚀刻加工，使构成感光像素的位置的SiO2热氧化膜开口，掺杂硼，并热氧化。由此，在n型基板的另一面中形成多个pn结204，该pn结区域204构成对应于感光像素的部分。即，形成由光电二极管构成的光电二极管阵列(参照图20)。
必要时，为了调整基板厚度，研磨背面。通过等离子体CVD或LP-CVD，在背面形成氮化硅膜(SiN)，并通过蚀刻来去除对应于感光像素的部分的SiN。另外，通过碱性蚀刻(使用氢氧化钙溶液或TMAH等)，对背面实施各向异性蚀刻(参照图21)。此时，对应于各感光元件的部分之外未被薄板化，残留n+扩散层209，构成壁厚部。由此，在对应于感光像素的部分中形成凹部211，在感光像素与相邻的感光像素之间形成凸部213。蚀刻至少执行到2微米以上的深度，执行到基板的n+层209与n层203的界面附近。即，蚀刻可以稍残留n+层209来执行，也可露出n层203地执行。
在去除蚀刻掩膜(SiN)之后，进行热氧化(缓冲氧化)，通过向背面掺杂n型离子种(例如磷或砷)，形成杂质浓度为1015-1020/cm3的积聚层215(参照图22)。之后，进行热氧化。使积聚层215的厚度未达到基板的表面侧的p+层205。为了得到期望的分光特性，对背面实施AR涂层，但也可通过膜厚调整所述氧化膜来作为AR涂层。另外，也可由热氧化膜与SiN或其它光学薄膜的复合膜来形成AR涂层。
之后，在表面形成p+层、n+层的接触孔222，并形成铝布线电极221(参照图22)。在整个面中堆积钝化膜223，以覆盖该铝布线电极221。期望铝布线电极221的宽度比p+层与n+区域的宽度稍大。从而，当施加偏压时，耐压特性变好，同时，可阻止表面损害引起的反转层的形成。在该铝布线电极上对形成有突起电极的部分进行了开口的状态下，使钝化膜223图形化(参照图22)。在钝化层223中，可利用通过等离子体CVD形成的SiN或SiO2、BPSG、PSG、SiON或聚酰亚胺、丙烯基、环氧、尿烷树脂或包含其的复合原料。
在使用焊锡作为突起电极的情况下，由于焊锡对铝的浸润性差，所以形成用于中介铝与焊锡突起电极219的中介金属层217(底部突起金属、UBM)，并重叠形成焊锡突起电极219(参照图23)。UBM通过利用无电解电镀来形成Ni-Au，但也可通过利用发射(lift off)法来形成Ti-Pt-Au或Cr-Au来实现。焊锡突起可通过利用焊锡球装载法或印刷法在规定的UBM部分中形成焊锡并回流来得到。另外，突起不限于焊锡，也可以是金突起、镍突起、铜突起、导电性树脂突起等包含金属的导电性突起。
这里，构成光电二极管之间的凸部213的n+型扩散层209由于n型杂质浓度比n型基板高，所以通过光入射到凸部213的n+型扩散层209来产生载流子，但根据上述光电二极管阵列，产生的载流子由于被凸部213的n+型扩散层209再耦合并消失，所以不会移动到n型基板203。因此，可降低由入射到光电二极管沟道间的光产生的光电二极管之间的串扰。同时通过将感光像素间设为壁厚，可维持基板整体的机械强度，可抑制基板自身的挠曲、变形等的产生。可抑制由于将光电二极管阵列的凸部213吸附在夹筒上并倒装片结合到安装基板上时、或将闪烁器安装在光电二极管阵列的凸部213上时的机械损害产生的暗电流的增加。
另外，当形成基板的n+层时，使用热扩散。因此，与利用其它方法(例如基板的贴合等)形成n+层的情况不同，越靠近基板背面侧，杂质浓度越高，凸部213的杂质浓度越高。因此，使产生的载流子再耦合、消失的效果变高，使暗电流、泄漏电流、串扰降低的效果也变大。
(第3实施方式)
下面，说明本发明第3实施方式的光电二极管阵列。
图24是本实施方式的光电二极管阵列的侧截面图。当说明与第2实施方式的光电二极管阵列在结构上的不同点时，在第2实施方式的光电二极管阵列中，在n型基板203内形成n+型积聚层215，而在本实施方式的光电二极管阵列中，残留数微米的n+型杂质扩散层209，使之用作积聚层(参照图24)。作为积聚层的功能与第2实施方式中说明的功能无差异。
上述不同点源于光电二极管阵列的制造方法的不同点。当在对应于感光像素的部分中形成凹部的蚀刻时，在第1实施方式中，执行蚀刻，直到到达n层203为止，相反，在本实施方式中，在到达n+层与n层的界面之前的0.1～数微米左右，使蚀刻停止。
根据上述光电二极管阵列，由于未被蚀刻而残留的厚度为数微米的n+型杂质扩散层原样作为积聚层来动作，所以不必如第1实施方式所示变为形成基于离子注入的积聚层，可省略工序。另外，上述之外的结构和制造方法与第1实施方式的光电二极管阵列一样。
在上述第2实施方式和第3实施方式的光电二极管中，通过在n型硅基板203的背面侧利用热扩散形成n+扩散层209来形成n-n+基板，但作为准备n-n+基板的工序，考虑以下变形。
准备n+型基板，并在其表面侧，利用结晶面(100)或(110)使n层取向附生，从而形成n-n+基板。另外，相反，也可准备n型基板，并在其表面侧利用结晶面(100)或(110)，使n+层取向附生，从而形成n-n+基板。由此，杂质浓度轮廓变为阶段状，在凹部形成的蚀刻时，可进行平坦的蚀刻。
另外，由于高浓度添加杂质的n+基板或n+取向附生层在深度方向的浓度均匀，所以可使由入射到凸部的短波长至长波长的光产生的载流子再耦合，可降低串扰。
另外，在将第1导电类型的杂质设为p型、且利用结晶生长来形成杂质浓度为1×1017/cm3以下的半导体层的情况下，执行碱性蚀刻，直到露出所述半导体界面，之后，通过利用使用氟酸、硝酸及醋酸的混合溶液进行蚀刻，在界面停止蚀刻，可形成平坦的凹部。
另外，准备结晶面(100)或(110)的n型基板，并在其背面侧使该n型基板与结晶面合在一起，贴合n+型基板，从而也可形成n-n+基板。由此，n层、n+层中的杂质浓度轮廓变为阶段状，在凹部形成的蚀刻时，可进行平坦的蚀刻。
另外，由于高浓度添加杂质的n+基板在深度方向上浓度均匀，所以可使由入射到凸部的短波长至长波长的光产生的载流子再耦合，可降低串扰。
另外，在将第1导电类型的杂质设为p型、且通过使杂质浓度为1×1017/cm3以下的半导体基板贴合来形成的情况下，执行碱性蚀刻，直到露出所述半导体界面，之后，通过利用使用氟酸、硝酸及醋酸的混合溶液进行蚀刻，在界面停止蚀刻，可形成平坦的凹部。
另外，准备结晶面(111)的n型基板，并在其背面侧使结晶面(100)或(110)的n+型基板贴合，从而也可形成n-n+基板。由此，在从n+层侧碱性蚀刻时，(111)面的蚀刻速度比(100)面或(110)面慢得多，所以可在快到达n层的时刻停止蚀刻，蚀刻的控制变容易。
(第4实施方式)
下面，说明本发明第4实施方式的光电二极管阵列。
图25是本实施方式的光电二极管阵列的截面图。当说明与第3实施方式的光电二极管阵列在结构上的不同点时，在第3实施方式的光电二极管阵列中，n+层与n层直接接触，而在本实施方式中，在n+层与n层之间夹入厚度为0.1-3微米的SiO2层225。
上述不同点源于光电二极管阵列的制造方法的不同点。在第3实施方式中，准备n型硅基板的基板，利用热扩散在基板的背面侧形成n+扩散层，由此制作n-n+扩散基板并用作基板，而在本实施方式中，将SOI(Silicon On Insulator)基板用作基板。即，首先准备n型硅基板，使背面侧热氧化，形成SiO2氧化膜。之后，通过使结晶面(100)或(110)的n+层贴合在背面侧，形成图27所示的三层结构的SOI基板，并用作基板。
根据上述光电二极管阵列，在碱性蚀刻工序时，由SiO2层225来停止蚀刻，所以蚀刻的控制变容易。另外，即便在n+层中产生载流子，也由于SiO2层225是绝缘层，所以不通过载流子。因此，产生的载流子不会到达各感光像素，可进一步降低串扰。另外，上述以外的结构和制造方法与第3实施方式的光电二极管阵列一样。
(第5实施方式)
下面，说明本发明第5实施方式的光电二极管阵列。
图26是本实施方式的光电二极管阵列的截面图。当说明与第4实施方式的光电二极管阵列在结构上的不同点时，在第4实施方式的光电二极管阵列中，使凹部侧面相对基板的厚度方向倾斜，使对应于光电二极管的部分的凹部211越靠近背面侧越宽，越靠近表面侧越窄，相反，本实施方式的光电二极管阵列的凹部侧面与基板的厚度方向大致平行。
上述不同点源于光电二极管阵列的制造方法的不同点。在第4实施方式中，当形成凹部211时，在第4实施方式中使用碱性蚀刻，而在本实施方式中，利用例如使用高密度等离子体的深度干蚀刻(deep dryetching)。
根据上述光电二极管阵列，由于使用深度干蚀刻作为形成凹部时的方法，所以准备的SOI基板的n+层不必将结晶面限于(100)或(110)。另外，由于由SiO2层225来停止蚀刻，所以蚀刻的控制变容易。另外，上述以外的结构和制造方法与第4实施方式的光电二极管阵列一样。
下面，说明本发明的放射线检测器的实施方式。
图28是本实施方式的放射线检测器的侧截面图。该放射线检测器230具备闪烁器面板231，入射放射线，从光射出面射出由该放射线产生的光；光电二极管阵列201，从光入射面入射从闪烁器面板231射出的光，并变换成电信号；和安装布线基板233。
上述放射线检测器的特征在于配备本发明的光电二极管阵列，在本实施方式中，配备上述本发明第2实施方式的光电二极管阵列。因此，将闪烁器面板231设置在光电二极管阵列201的背面侧，使凸部213与光电二极管阵列201抵接。因此，虽然在闪烁器231与凹部211之间存在间隙，但在该间隙中填充具有足以使来自闪烁器面板231的荧光透过的折射率的耦合树脂235，从闪烁器面板231射出的光可高效地入射到光电二极管阵列201。
安装布线基板233被设置在光电二极管阵列201的表面侧，经突起电极219与光电二极管阵列201电连接。安装方式是倒装片安装，突起电极219使用焊锡突起、金突起、镍突起、铜突起、导电性树脂突起等包含金属的导电性突起等。另外，作为结合方式，可使用直接结合方式、或向其中填充未充满(underfill)树脂的方式、各向异性导电性膜(ACF)、各向异性导电性胶方式(ACP)、非导电性胶(NCP)方式等方式。
下面，说明上述放射线检测器的作用。当在安装布线基板233上结合光电二极管阵列201时，由吸附筒夹吸附凸部213，但此时向凸部施加机械损害，该缺陷部分产生构成暗电流或噪声的载流子。另外，当在光电二极管阵列201的背面侧设置闪烁器面板231时，使闪烁器面板231抵接于凸部213，但此时也对凸部213施加机械损害，产生载流子。但是，根据上述放射线检测器，使用上述本发明的光电二极管阵列，由于凸部213由高杂质浓度的n+型扩散层构成，所以使产生的载流子再耦合，可降低这种暗电流或噪声。
另外，在上述放射线检测器中，由于在光电二极管阵列201的感光像素间配置凸部213，所以可对每个像素分离入射的光。并且，由于凸部213由高杂质浓度的n+型扩散层构成，所以由入射到凸部213的光产生的载流子再耦合。因此，入射到感光像素与感光像素之间的光不会被作为信号取出。即，上述放射线检测器可改善感光像素间的串扰。
就放射线检测器而言，若使用背面没有凹凸的光电二极管阵列，则当将光电二极管阵列结合在安装布线基板233上时，吸附筒夹直接接触感光像素。另外，由于在安装闪烁器面板时闪烁器面板也同样直接接触感光像素，所以损伤感光像素，容易成为像素缺陷的原因。但是，根据上述放射线检测器，由于将感光像素部配置在凹部211上，所以在安装工序中，由于感光像素不直接受到接触，所以难以受到机械损害，可防止感光像素缺陷。
另外，本发明不限于上述的该实施方式，可进行各种变形。
图29A是表示感光像素部与突起电极的位置关系的上面图，图29B是图29A所示光电二极管阵列的XIV-XIV截面图。图30A是表示感光像素部与突起电极的位置关系的上面图，图30B是图30A所示光电二极管阵列的XV-XV截面图。图31A是表示感光像素部与突起电极的位置关系的上面图，图31B是图31A所示光电二极管阵列的XVI-XVI截面图。
例如，在上述光电二极管阵列的各实施方式中，如图29A、图29B所示，将突起电极219设置在壁厚部、即相当于凸部213的部分，确保安装时的机械强度，但只要能充分确保机械强度，则也可如图30A、图30B所示，在相当于感光像素的位置处设置突起电极219。
另外，在相当于凸部213的部分中设置突起电极219的情况下，也可如图31A、图31B所示，构成为仅在相当于突起电极219的背面侧的部分分隔分离层207。由此，即便在进行倒装片安装时施加机械损害，阳极与阴极也不会短路。另外，此时也可利用铝电极布线来连接分隔的分离层彼此，并在整个区域中连接分离层207。
另外，在光电二极管阵列上栅格状地配置感光元件的情况下，期望在光电二极管阵列的最顶端之前都是感光像素区域。因此，尽量避免如图17所示在顶端的壁厚部区域213z中设置突起电极。因此，在壁厚部中设置突起电极219的情况下，也可构成为如图32A所示，将所有突起电极219配置在顶端的壁厚部区域213z以外的凸部中。图32B是表示光电二极管阵列顶端的感光像素部与突起电极的位置关系的上面图。例如，图32A中，从其右侧的突起电极219a开始配置左上的感光像素204a，从其下侧的突起电极219b开始配置左上的感光像素204b，从其左侧的突起电极219c开始配置右下的感光像素204c，以取得接触。这样，通过将突起电极219的位置设计成不配置在顶端的壁厚部区域213z，可在光电二极管阵列的最顶端之前设为感光像素区域。
如上详细所述，根据本发明，可提供一种维持光电二极管阵列的机械强度、并可降低元件间串扰的光电二极管阵列。
产业上的可利用性
本发明可用于光电二极管阵列、其制造方法及放射线检测器中。

Claims (19)

1.一种光电二极管阵列，其特征在于，
配备半导体基板，在被检测光的入射面的相反面侧，将pn结型的多个光电二极管形成阵列状，
所述半导体基板具有：
第1导电类型的第1半导体层；和
第2半导体层，在所述第1半导体层的所述被检测光的入射面侧，高浓度添加有第1导电类型的杂质，
所述半导体基板通过蚀刻从所述第2半导体层的所述被检测光的入射面侧变薄形成有所述多个光电二极管的区域，从而夹在形成有该多个光电二极管的区域中的区域变为朝向所述被检测光的入射面侧凸出的凸部，
进行所述蚀刻，直至露出第1导电类型的所述第1半导体层，
在所述凸部形成有所述第2半导体层，在所述半导体基板的变薄的部分的光入射面侧，形成导电类型与所述光电二极管的所述被检测光的入射面侧相同的积聚层。
2.如权利要求1所述的光电二极管阵列，其特征在于，
所述凸部中的所述第2半导体层的厚度大于所述半导体基板的变薄的部分中的所述积聚层的厚度。
3.如权利要求1所述的光电二极管阵列，其特征在于，
在所述入射面侧的所述凸部的相反侧，以分离相邻的所述光电二极管的方式形成有导电类型与所述积聚层相同的分离层。
4.如权利要求3所述的光电二极管阵列，其特征在于，
在所述入射面侧的所述凸部的相反侧设置有突起电极，
在所述凸部与所述突起电极之间未设置有分离层。
5.如权利要求1所述的光电二极管阵列，其特征在于，
在所述半导体基板的顶端的壁厚部区域未设置有突起电极。
6.一种放射线检测器，其特征在于，具备：
权利要求1～5之一所述的光电二极管阵列；以及
装配在该光电二极管阵列的所述被检测光的入射面侧、通过入射放射线来发光的闪烁器面板。
7.一种光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，具备：
第1工序，准备由第1导电类型的半导体形成至少被检测光的入射面侧和其相反面侧、向所述入射面侧高浓度添加第1导电类型的杂质、在所述相反面侧存在第1导电类型区域的基板；
第2工序，在所述基板的所述相反面侧的所述第1导电类型区域的内部，使第2导电类型的多个杂质扩散层排列形成阵列状；
第3工序，通过从所述入射面侧蚀刻变薄所述基板的对应于所述杂质扩散层的区域，形成高浓度添加有第1导电类型的杂质的、排列成阵列状的多个凹部、和分隔所述多个凹部的栅格状的、在光入射面侧高浓度添加有第1导电类型的杂质的凸部，进行所述蚀刻，直至露出所述第1导电类型区域；以及
第4工序，向所述凹部的光入射面侧高浓度添加第1导电类型的杂质，形成第1导电类型的积聚层。
8.如权利要求7所述的光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，
所述第1工序具有：
准备第1导电类型的半导体基板的工序；以及
使第1导电类型的杂质高浓度添加到所述半导体基板的所述被检测光的入射面侧的工序。
9.如权利要求7所述的光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，
所述第1工序具有：
准备高浓度添加有第1导电类型的杂质的半导体基板的工序；以及
使第1导电类型的半导体层在所述半导体基板的所述被检测光的入射面的相反面侧结晶生长的工序。
10.一种放射线检测器，其特征在于，具备：
利用权利要求7～9之一所述的制造方法制造的光电二极管阵列；以及
装配在该光电二极管阵列的所述被检测光的入射面侧、通过入射放射线来发光的闪烁器面板。
11.一种光电二极管阵列，其特征在于，
配备半导体基板，在被检测光的入射面的相反面侧，将pn结型的多个光电二极管形成阵列状，
所述半导体基板具有：
第1导电类型的第1半导体层；和
第2半导体层，在所述第1半导体层的所述被检测光的入射面侧，高浓度添加有第1导电类型的杂质，
所述半导体基板通过蚀刻从所述第2半导体层的所述被检测光的入射面侧变薄形成有所述多个光电二极管的区域，从而夹在形成有该多个光电二极管的区域中的区域变为朝向所述被检测光的入射面侧凸出的凸部，
进行所述蚀刻，使得第1导电类型的所述第1半导体层不露出，
在所述凸部以及所述半导体基板的变薄的部分的光入射面侧，形成所述第2半导体层。
12.如权利要求11所述的光电二极管阵列，其特征在于，
在所述入射面侧的所述凸部的相反侧，以分离相邻的所述光电二极管的方式形成有导电类型与所述第2半导体层相同的分离层。
13.如权利要求12所述的光电二极管阵列，其特征在于，
在所述入射面侧的所述凸部的相反侧设置有突起电极，
在所述凸部与所述突起电极之间未设置有分离层。
14.如权利要求11所述的光电二极管阵列，其特征在于，
在所述半导体基板的顶端的壁厚部区域未设置有突起电极。
15.一种放射线检测器，其特征在于，具备：
权利要求11～14之一所述的光电二极管阵列；以及
装配在该光电二极管阵列的所述被检测光的入射面侧、通过入射放射线来发光的闪烁器面板。
16.一种光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，具备：
第1工序，准备由第1导电类型的半导体形成至少被检测光的入射面侧和其相反面侧、向所述入射面侧高浓度添加第1导电类型的杂质、在所述相反面侧存在第1导电类型区域的基板；
第2工序，在所述基板的所述相反面侧的所述第1导电类型区域的内部，使第2导电类型的多个杂质扩散层排列形成阵列状；以及
第3工序，通过从所述入射面侧蚀刻变薄所述基板的对应于所述杂质扩散层的区域，形成高浓度添加有第1导电类型的杂质的、排列成阵列状的多个凹部、和分隔所述多个凹部的栅格状的、在光入射面侧高浓度添加有第1导电类型的杂质的凸部，进行所述蚀刻，使得所述第1导电类型区域不露出。
17.如权利要求16所述的光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，
所述第1工序具有：
准备第1导电类型的半导体基板的工序；以及
使第1导电类型的杂质高浓度添加到所述半导体基板的所述被检测光的入射面侧的工序。
18.如权利要求16所述的光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，
所述第1工序具有：
准备高浓度添加有第1导电类型的杂质的半导体基板的工序；以及
使第1导电类型的半导体层在所述半导体基板的所述被检测光的入射面的相反面侧结晶生长的工序。
19.一种放射线检测器，其特征在于，具备：
利用权利要求16～18之一所述的制造方法制造的光电二极管阵列；以及
装配在该光电二极管阵列的所述被检测光的入射面侧、通过入射放射线来发光的闪烁器面板。
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