CN1748299A - 半导体装置及使用此半导体装置的放射线检测器 - Google Patents

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Abstract

使用一种由设置有贯通孔(20c)的玻璃基板和形成在贯通孔(20c)内壁的导电性部件(21)所构成的配线基板(20)，该贯通孔具有在输入面(20a)侧开口面积会变大的锥形部(20d)。而将对应于导电性部件(21)设置在PD阵列(15)的输出面(15b)上的凸块电极(17)连接于形成在配线基板(20)的输入面(20a)上的导电性部件(21)的输入部(21a)，以构成为半导体装置(5)。然后，将闪烁器(10)通过光学粘结剂(11)而连接于PD阵列(15)的光入射面(15a)，并将信号处理元件(30)通过凸块电极(31)而连接于配线基板(20)的输出面(20b)，以构成为放射线检测器。藉此，可制成其半导体元件与其在配线基板上所对应的导电通路之间得以良好连接的半导体装置、及使用此半导体装置的放射线检测器。

Description

半导体装置及使用此半导体装置的放射线检测器
技术领域
本发明涉及一种半导体装置及使用该半导体装置的放射线检测器，其中，该装置具有配线基板，而该基板具有可传送电信号的导电通路。
背景技术
CT(计算机控制X射线断层分析)用传感器等所使用的放射线检测器中，有一种是在作为半导体元件的半导体光检测元件的光入射面上设置闪烁器所构成的检测器。在这种放射线检测器中，如有检测对象的X射线、γ射线、或带电粒子束等的放射线入射于闪烁器时，在闪烁器内会因放射线而产生闪烁光，于是，半导体光检测元件检测由闪烁器所入射的闪烁光，而将对应于放射线强度的电信号输出。
又，为了要处理半导体光检测元件所输出的电信号，而设置信号处理元件。在此场合中，要将半导体元件与信号处理元件加以电连接以传送电气信号的构成中，有一种是在设置导电通路的配线基板上连接半导体元件，以构成为一体的半导体装置，并将信号处理元件连接在该半导体装置的配线基板上的构成。使用配线基板的这种半导体装置是除被用在放射线检测器外，也被应用在各种各样的用途上(例如参照专利2555720号公报、特开平3-203341号公报)。
发明内容
将半导体元件连接在配线基板所构成的半导体装置中，要将半导体元件的芯片以倒装片接合法装配于配线基板上之时，是通过设置在半导体元件的凸块电极，使半导体元件与在配线基板上所对应的导电通路加以电连接。
在这种构成中，重要的是使半导体元件与配线基板在物理上、电气性上得以安定的连接。然而，使用上述凸块电极的连接构成中，会有大的凸块电极被过度压坏，或相邻的凸块电极彼此之间相接触等，由于凸块电极的大小、高度、或配置等致使半导体元件与配线基板在连接上产生问题的情形。
本发明是为了要解决上述问题，目的是提供一种可使其半导体元件得以良好的连接于其在配线基板上所对应的导电通路的半导体装置、及使用此半导体装置的放射线检测器。
为了达到此目的，本发明的半导体装置是包含：(1)输出电信号的半导体元件；和(2)在信号输入面与信号输出面之间设置可传送电气信号的导电通路，并在其信号输入面上连接半导体元件的配线基板，而(3)配线基板构成为具有：设置有在信号输入面的开口面积是比在玻璃基板内部的规定位置的开口面积要大的贯通孔的玻璃基板；和，设置在贯通孔内的、使信号输入面与信号输出面之间电导通而作为导电通路发挥功能的导电性部件；及，(4)半导体元件与在配线基板上的导电性部件通过对应于导电性部件所形成的凸块电极加以电连接。
在上述半导体装置中，要连接半导体光检测元件等的半导体元件的配线基板所使用的是在其输入面到输出面之间以规定形状所形成的贯通孔中设置作为导电通路的导电性部件的玻璃基板。而使半导体元件的凸块电极对应于贯通孔及导电性部件，以使半导体元件连接于在配线基板上所对应的导电性部件。
根据这种构成时，在将半导体元件装配于配线基板上之时，凸块电极的一部分会受到在凸块电极所要连接一侧的开口面积是加大的贯通孔形状的引导，而进入于设置有导电性部件的贯通孔内。由此，可实现半导体元件与在配线基板上所对应的导电通路是通过凸块电极而被良好的连接的半导体装置。在此，有关配线基板上的导电通路的构成中，导电性部件是以形成在玻璃基板上所设置的贯通孔的内壁为优选。
又，玻璃基板是以将包括核心玻璃部和设置在核心玻璃部周围的覆盖玻璃部的纤维状玻璃部件捆扎形成的束状玻璃部件切断成为所要厚度，且通过将核心玻璃部除去以形成贯通孔为优选。由此，可利用用于设置导电性部件的贯通孔以所要孔径及间距而形成的玻璃基板来构成配线基板。
作为贯通孔的具体构成，玻璃基板上的贯通孔是以信号输入面侧的规定范围形成为从信号输入面向玻璃基板内部逐渐缩小开口面积的锥形状为优选。或，玻璃基板上的贯通孔是以信号输入面侧的规定范围以相比于包含玻璃基板内部的规定位置的范围中的开口面积而较大的规定开口面积形成为凹形状为优选。
又，在玻璃基板上的贯通孔中，也可至少包含具有规定开口面积的第一贯通孔和具有与第一贯通孔不同开口面积的第二贯通孔的构成。在这种构成中，可对应于要连接于设置在贯通孔的导电性部件的凸块电极的大小高度，适宜的设定各个贯通孔的开口面积。
又，也可还具有连接于配线基板的信号输出面，而可处理从半导体元件来的电信号的信号处理单元的构成。由此，可制成从半导体元件所输出的电信号是可由其信号处理单元所处理的构成的半导体装置。
又，本发明的放射线检测器是由含有上述半导体装置所构成的放射线检测器，其包含：(1)含有半导体元件，而可检测所入射的放射线以输出电信号的放射线检测单元；(2)可处理从放射线检测单元来的电信号的信号处理单元；及，(3)含有配线基板，而放射线检测单元及信号处理单元是分别连接在其信号输入面和信号输出面的配线基板部。
在上述放射线检测器中，要将放射线检测单元与信号处理单元加以电连接，以传送作为电信号的检测信号的配线基板部所使用的是和放射线检测单元所含有的半导体元件一起构成为上述半导体装置的配线基板。根据这种构成时，半导体元件与其在配线基板上所对应的导电性部件得以良好的连接，因而，可实现可确实的执行从放射线检测单元到信号处理单元的检测信号的传送、及在信号处理单元的检测信号的处理的放射线检测器。
如此地，要将上述半导体装置应用于放射线检测器时，配线基板所使用的玻璃基板是以具有放射线遮蔽功能的规定玻璃材料所形成为优选。由此，可抑制放射线的从放射线检测单元透射到信号处理单元。这种玻璃材料是例如为含有铅的玻璃材料。
又，有关放射线检测单元的构成中，放射线检测单元是可采用具有利用放射线的入射而产生闪烁光的闪烁器和可检测来自闪烁器的闪烁光的半导体光检测元件的构成。或，放射线检测单元也可采用具有可检测所入射的放射线的半导体检测元件的构成。
附图说明
图1为半导体装置及使用该半导体装置的放射线检测器的一实施例的截面构造的侧面截面图。
图2为分解表示图1的放射线检测器的构成的立体图。
图3A、图3B为表示配线基板的(A)信号输入面、及(B)信号输出面的构成的平面图。
图4A、图4B为表示配线基板的贯通孔和设置在贯通孔的导电性部件的构成的一例图。
图5A、图5B为表示在配线基板上的贯通孔和导电性部件的构成，及其与凸块电极的连接的一例的图。
图6A、图6B为表示在配线基板上的贯通孔和导电性部件的构成，及其与凸块电极的连接的另一例的图。
图7A、图7B为表示在配线基板上的贯通孔和导电性部件的构成，及其与凸块电极的连接的另一例的图。
图8A～图8E为表示配线基板的制造方法的一例的图。
图9A、图9B为表示配线基板的制造方法的一例的图。
图10A、图10B为表示配线基板的制造方法的一例的图。
图11A～图11C为表示配线基板的制造方法的一例的图。
具体实施方式
以下，参照图面详细的说明本发明的半导体装置及使用该半导体装置的放射线检测器的优选实施方式。又，在图面说明中，同一要素是附以同一符号，省略其重复说明。又，图面的尺寸比率并不一定和说明的为一致。
图1是本发明的半导体装置及放射线检测器的一实施方式的截面构造的侧面截面图。又，图2是将图1的半导体装置及放射线检测器的构成通过分解表示各构成要素而加以表示的立体图。又，在以下的各图中，为了方便说明，如图1及图2所示的，设沿着放射线入射方向的轴为z轴，与该z轴正交的2轴为x轴、y轴。在此，z轴的负方向是在配线基板上的从信号输入面向信号输出面的导电方向，及在放射线检测器上的各构成要素的布置方向。
图1所示的放射线检测器是具有闪烁器10、半导体装置5、及信号处理部3。这些构成要素是如图2所示的，沿着规定的布置方向，从上游侧(图中上侧)向下游侧(下侧)根据此顺序配置。
首先说明由光二极管阵列15及配线基板20所构成的半导体装置5。
光二极管阵列(PD阵列)15是构成半导体装置5的上游侧部分。该PD阵列15是多个可检测所入射的光而输出对应于其强度的电信号的作为半导体元件的光二极管(PD)排列所形成的半导体光检测元件阵列。
在图2中，PD阵列15的构成是例如以x轴及y轴为排列轴，而将4×4＝16个光二极管16以二维排列所形成的PD阵列。又，PD阵列15的下面15b是成为要输出来自各光二极管16的检测信号所用的信号输出面。在该信号输出面15b上，以对应于各个光二极管16的方式4×4排列配置作为检测信号输出用的电极的16个凸块电极17。又，图虽未示，基板电极(共用电极)用凸块电极也采用和检测信号输出用的电极同样的形态。
配线基板20是构成半导体装置5的下游侧部分。在该配线基板20上，设置要在信号输入面20a与信号输出面20b之间传送电信号的导电通路，其信号输入面20a是连接于上述PD阵列15。
在实施方式上，配线基板20所使用的是将包括核心玻璃部和设置在该核心玻璃部周围的覆盖玻璃部的纤维状玻璃部件(玻璃纤维)捆扎形成为束状玻璃部件，并在与玻璃纤维的轴交叉的规定方向将其切断成为所要厚度的玻璃基板。在此，是将半导体装置5应用在放射线检测器上，因而，配线基板20的玻璃材料是使用含有铅的铅玻璃材料等的具有放射线遮蔽功能的规定玻璃材料。
图3A及图3B是分别表示配线基板20的构成的平面图，图3A是表示其上面的信号输入面20a，图3B是表示其下面的信号输出面20b。又，该图上仅示出其主要部分，而对应PD阵列的基板电极的部分等，省略其图示。
图4A及图4B是表示配线基板20的贯通孔20c及设置在贯通孔20c的导电性部件21的构成的一例，图4A是俯视图，图4B是I-I箭头方向的截面图。
在构成配线基板20的玻璃基板上，设置从信号输入面20a到信号输出面20b的贯通孔20c，该贯通孔20c是对于玻璃基板所含有的多条玻璃纤维中的规定玻璃纤维，将在其中的核心玻璃部除去所形成。又，在各个贯通孔20c中设置可使输入面20a与信号输出面20b之间电导通而作为导电通路发挥功能的导电性部件21。在本实施方式中，对应于PD阵列15的构成，设置4×4＝16个贯通孔20c及导电性部件21。这些贯通孔20c及导电性部件21以和PD阵列15的凸块电极17相同的间距形成。
在配线基板20上二维排列形成有多个(例如4×4＝16个)贯通孔20c。各个贯通孔20c是如图4B所示的，以垂直于配线基板20的输入面20a及输出面20b的轴为中心轴，形成为具有圆形截面的形状。又，在贯通孔20c中的信号输入面20a侧的规定范围是形成为从输入面20a向玻璃基板内部逐渐缩小开口面积的锥形状的锥形部20d。又，在信号输出面20b侧的规定范围是形成为从信号输出面20b向玻璃基板内部逐渐缩小开口面积的锥形状的锥形部20e。
在该贯通孔20c中作为信号输入面20a与信号输出面20b之间的电导通用的导电性部件21是作为形成在贯通孔20c的内壁上的部件来设置的。在具体上，如图4A及图4B所示，在包括锥形部20d、20e的贯通孔20c内部中，在其内壁上形成导通部21c。又，在输入面20a上的锥形部20d的外围部位形成连接于导通部21c的输入部21a。又，在输出面20b上的锥形部20e的外围部位形成连接于导通部21c的输出部21b。由这些导通部21c、输入部21a、及输出部21b构成为配线基板20上的作为导电通路的导电性部件21。
如图3A所示，在配线基板20的输入面20a上，导电性部件21的输入部21a是设置在对应于PD阵列15的输出面15b上的凸块电极17的位置。在此，PD阵列15的凸块电极17是形成对应于配线基板20的贯通孔20c及导电性部件21，输入部21a是成为连接于凸块电极17的电极垫。
要将凸块电极17连接于其在配线基板20上所对应的导电性部件21时，是使凸块电极17的一部分进入于设置有导电性部件21的贯通孔20c的内部。由此，在PD阵列15中可输出检测信号的光二极管16是可通过凸块电极17电连接于在配线基板20上传送检测信号的作为导电通路的导电性部件21。
又，如图3B所示，在配线基板20的输出面20b上，除导电性部件21的输出部21b外，也形成电极垫22。又，电极垫22也通过配线23电连接于其所对应的导电性部件21的输出部21b。又，在输出面20b上也形成电极垫24。该电极垫24是要作为连接于后述的外壳40之用。
接着，说明包含上述半导体装置5的放射线检测器的构成。
在半导体装置5的PD阵列15的上游侧设置闪烁器10，其上面10a是成为放射线检测器的放射线入射面。闪烁器10如从其入射面10a入射X射线、γ射线或带电粒子束等的放射线时，会产生规定波长的闪烁光。又，作为闪烁器10的下面的光出射面10b与作为PD阵列15的上面的光入射面15a之间通过可透射闪烁光的光学粘结剂11在光学上接续粘结。
在此，由闪烁器10及PD阵列15构成为本放射线检测器中的放射线检测部1。该放射线检测部1是可检测所入射的放射线，而作为对应于其强度的电信号将检测信号输出的检测单元。又，由配线基板20构成为将放射线检测部1与信号处理部3连接的配线基板部2。
在半导体装置5的配线基板20的下游侧，设置信号处理部3和外壳(封装体)40。在本实施方式中，信号处理部3是由设置有用于处理从PD阵列15来的检测信号的信号处理电路的信号处理元件30所构成。
在信号处理元件30的上面上形成凸块电极31。该凸块电极31是设置在对应于配线基板20的输出面20b上的电极垫22的位置。由此，在配线基板20上传送检测信号的作为导电通路的导电性部件21是经由其输出部21b、配线23、电极垫22、及凸块电极31，电连接于设置在信号处理元件30的信号处理电路。
又，在图中仅示出对应于PD阵列的信号输出的凸块电极，但，信号处理电路的驱动信号和信号处理电路的输出信号，也同样地经由凸块电极连接于在配线基板20的输出面20b上的规定电极垫，并经由在配线基板20的输出面20b上的电极垫24和在外壳40上的凸块电极44，电连接于规定的引线43。
又，外壳40是可将由闪烁器10、PD阵列15、及配线基板20所构成的半导体装置5和信号处理元件30保持为一体的保持部件。该外壳部件40是具有在其上面上形成凹部的、可将信号处理元件30收容在其内部的元件收容部41，和设置在元件收容部41的外围而可通过凸块电极44连接于配线基板20的电极垫24、且可支撑闪烁器10、半导体装置5、及信号处理元件30的支撑部42。又，在外壳40的下面设置有与外部的电信号输入输出用的引线43。
在上述构成中，如有X射线等的放射线入射于放射线检测部1的闪烁器10时，在闪烁器10内会由于放射线而产生闪烁光，该闪烁光会经由光学粘结剂11入射于作为半导体元件的PD阵列15的光二极管16。光二极管16会检测该闪烁光，并输出对应于放射线强度的电信号。
从PD阵列15的各光二极管16所输出的电信号会顺序经由其所对应的凸块电极17、配线基板20的导电性部件21、及凸块电极31，而输入于信号处理元件30。然后，在信号处理元件30的信号处理电路中进行信号处理。
接着说明本实施方式的半导体装置及放射线检测器的效果。
在图1～图4A、图4B所示的半导体装置5中，要连接作为半导体检测元件的PD阵列15所用的配线基板20是一种在以包括锥形部20d、20e的形状所形成的、从输入面20a到输出面20b的贯通孔20c内设置作为导电通路的导电性部件21的玻璃基板。而，使PD阵列15的凸块电极17对应于贯通孔20c及导电性部件21，以使半导体元件的PD阵列15的光二极管16连接于在配线基板20上所对应的导电性部件21。由此，可使凸块电极17与导电性部件21获得良好的连接。
又，在应用了半导体装置5的放射线检测器中，要将放射线检测部1与信号处理部3加以电连接以传送检测信号的配线基板部2所使用的是和放射线检测部1所含有的PD阵列15一起构成半导体装置5的配线基板20。根据此构成时，可使PD阵列15的光二极管16得以良好的连接于配线基板20上的导电性部件21，因而，可实现可确实的执行从放射线检测部1到信号处理部3的检测信号的传送、及在信号处理部3的检测信号的处理的放射线检测器。
如此地，要将由半导体元件和配线基板所构成的半导体装置应用在放射线检测器时，配线基板20所用的玻璃基板是以具有放射线遮蔽功能的规定玻璃材料所形成的基板为优选。由此，可抑制放射线的从位于配线基板20的上面20a侧的放射线检测部1透射到位于下面20b侧的信号处理部3。
这种玻璃材料是有例如含有铅的玻璃材料。要使用铅玻璃材料时，有关玻璃材料的铅含有量是可根据在该放射线检测器中所要求的放射线遮蔽功能的程度等做适当的设定为优选。又，也可使用铅玻璃以外的具有放射线遮蔽功能的玻璃材料。或，不需要放射线的遮蔽时，或将上述半导体装置应用在放射线检测器以外的装置时，也可使用无放射线遮蔽功能的玻璃材料。
又，在上述实施方式中，配线基板20的玻璃基板是使用一种由多条璃纤维形成为一体的，且将其规定位置的核心玻璃部除去以设置贯通孔20c的玻璃基板。由此，可由设置导电性部件21所用的贯通孔20c以所要孔径及间距形成的玻璃基板来构成配线基板20。例如在这种构成的玻璃基板中，可由微细的孔径及间距形成贯通孔20c。又，可容易的实施配线基板20的大面积化和薄型化。又，只要是具有如上述形状的贯通孔，也可使用其它构成的玻璃基板。
图5A及图5B是配线基板上的贯通孔及导电性部件的具体构成，及其与凸块电极连接的一例。图5A是连接前的状态，图5B是连接后的状态。
在本构成例中，有如在图1中所述的，是使用在由玻璃纤维所形成的玻璃基板的贯通孔20c内设置了导电性部件21的配线基板20、和具有对应于贯通孔20c及导电性部件21所形成的凸块电极17的PD阵列15，以构成半导体装置5。
根据这种构成时，如图5B所示，在将PD阵列15装上于配线基板20上之时，凸块电极17的一部分会进入于设置有导电性部件21的贯通孔20c的内部。由此，凸块电极与导电性部件的接触面积会增大，PD阵列15的光二极管16与其在配线基板20上所对应的导电性部件21可通过凸块电极17在物理上及电气性上获得良好的连接。配线基板20上的导电性部件21有如在图4A及图4B所示，以使用形成在贯通孔20c内壁的部件为优选。
在此，使用凸块电极以将半导体元件与配线基板连接的构成中，会由于凸块电极的大小、高度或配置等的原因，而具有在半导体元件与配线基板的连接上产生问题的情形。例如在图5A所示的例子中，在PD阵列15的输出面15b上是设置4个凸块电极17，但这些凸块电极17中，在内侧的两个是稍微小一点的凸块电极171，在外侧的两个是比凸块电极171为大的凸块电极172。
在这种构成中，将PD阵列15装于配线基板20时，会产生PD阵列15与配线基板20之间的间隙成为不均等，或大的凸块电极被过度的压坏等的问题。又，如凸块电极之间距太窄时，会有装配时在相邻凸块电极彼此之间相接触而短路的问题。
针对于此，在上述构成的配线基板20中，如图5B所示，是使凸块电极17的一部分可随着该凸块电极17的大小或高度，各自以不同深度进入于其所对应的设置有导电性部件21的贯通孔20c的内部。由此，可防止装配时的凸块电极17的过度压坏，以致扩大到所对应电极垫的周围等。因而，凸块电极彼此之间不会有短路的事，而可使凸块电极17与其所对应的导电性部件21获得良好的连接。
又，在图1、图5A及图5B所示的构成中，设置在配线基板20的贯通孔20c中的在输入面20a侧的规定范围是形成为锥形部20d。以这种构成时，在凸块电极17所要接触的输入面20a侧，贯通孔20c的开口面积(圆形状的内径)会加大，因而，凸块电极17会受具有锥形部20d的贯通孔20c的形状所引导，使凸块电极17进入于贯通孔20c的内部。由此可使凸块电极17确实连接于导电性部件21。
这种配线基板20的贯通孔20c在一般上是以形成为其在输入面20a的开口面积是比其在玻璃基板内部的规定位置(例如包含中心位置的开口面积成为恒定的范围内的位置)的开口面积为大的形状为优选。由此，凸块电极17的一部分会受到在凸块电极17所要连接的一侧的其开口面积加大的贯通孔20c的形状所引导，而进入于贯通孔20c的内部，因此，可实现其半导体元件的PD阵列15的光二极管16与其在配线基板20上所对应的导电性部件21之间通过凸块电极17而获得良好的连接的半导体装置及放射线检测器。
在输入面20a侧加大其开口面积的贯通孔20c的上述构成是除连接凸块电极17外，也有其它有效点。例如要利用形成在玻璃基板上的贯通孔以设置作为导电通路用的导电性部件的构成中，如配线本身被窄间距化时，或在放射线检测器中要由配线基板的玻璃材料来遮蔽放射线的场合等中，会有使贯通孔的孔径微细化的必要。
如此，贯通孔的孔径很小时，要在贯通孔的内壁以蒸镀、电镀、或溅射等的方法形成导电性部件是有所困难。针对于此，如以在输入面20a的开口面积会加大的形状成贯通孔20c时，可使要在贯通孔20c内壁形成导电性部件21的作业容易化。
其在输入面20a的开口面积是比其在玻璃基板内部的规定位置的开口面积大的形状的贯通孔20c的具体构成是，除将贯通孔20c的输入面20a侧的规定范围形成为锥形状的上述构成外，也可采用各种各样的构成。
图6A及图6B是配线基板上的贯通孔及导电性部件的具体构成及其与凸块电极的连接的另一例。图6A是连接前的状态，图6B是连接后的状态。
本构成例中，将设置在配线基板20的贯通孔20c中的在输入面20a侧的规定范围作成以比包含玻璃基板内部的规定位置(例如中心位置)范围的开口面积(圆形的内径)大的开口面积(内径)而形成为凹形状的凹部20f。以这种构成时，其在输入面20a侧的规定范围是和锥形部20d的构成同样，凸块电极17所要连接的输入面20a侧的贯通孔20c的开口面积会大，可使凸块电极17确实连接于导电性部件21。
图7A及图7B是配线基板上的贯通孔及导电性部件的具体构成及其与凸块电极的连接的另一例。图7A是连接前的状态，图7B是连接后的状态。
在图7A所示的例子中，图示的是在PD阵列15的输出面15b上设置4个凸块电极17，但和图5A同样，这些电极17中，在内侧的两个是稍微小一点的凸块电极171，在外侧的两个是比凸块电极171大的凸块电极172。
针对于此，在本构成例中，是将对应于凸块电极17的4个贯通孔20c中对应于凸块电极171的内侧两个形成为开口面积稍微小一点的贯通孔(第一贯通孔)201c，对应于凸块电极172的外侧两个形成为开口面积比贯通孔201c为大的贯通孔(第二贯通孔)202c。
在这种构造中，凸块电极是使用对金属有高浸润性的焊锡等，并且贯通孔的导电性部件是最表面上形成在焊锡浸润性高的金属时，可获得特别好的效果。
如此，配线基板20上的贯通孔20c如以设置开口面积互为不同的贯通孔201c、202c构成时，可根据要连接于导电性部件21的凸块电极17的大小或高度，适当的设定各个贯通孔20c的开口面积。由此，尽管凸块电极17在大小或高度等上有所差异，都可将其确实的连接于其所对应的导电性部件21。
接着参照图8A～图11C说明图1所示的半导体装置及放射线检测器上的配线基板所用的玻璃基板及其制造方法。又，在此是说明有关具有贯通孔的玻璃基板的一般构成例及其制造方法。因而，以下所说明的玻璃基板是与图1所示的放射线检测器所使用的配线基板在形状及构成上有所差异。
首先，如图8A所示，准备包括核心玻璃部63和设置在其周围的覆盖玻璃部65的母材61。该母材61的外径是例如为40～45mm左右，而核心玻璃部63的外径是例如为28～31mm左右。核心玻璃部63是由酸溶性玻璃所形成，覆盖玻璃部65是由铅玻璃、钠钙玻璃、科瓦铁镍钴合金(Kovar)玻璃、派拉克斯玻璃(Pyrex硼硅酸玻璃)等所形成。接着，如图8B所示，将母材61拉线，制成纤维状的作为玻璃部件的玻璃纤维67。玻璃纤维67的外径是例如为0.4mm左右。
接着，如图8C所示，将多条上述玻璃纤维67捆札排列在规定的模具69内。在此，是使用从玻璃纤维67的中心轴方向观看时成为六角形的模具69，而将1万条左右的玻璃纤维67堆积在模具69内。由此，玻璃纤维67会如图8D所示的从其中心轴方向观看时被排列成为6角形。又，也可使用从玻璃纤维67的中心轴方向观看时成为三角形或四角形的模具，以将玻璃纤维67排列成为从其中心轴方向观看时成为三角形或四角形。
接着，如图8E所示，将排列状态的玻璃纤维67的线束拉丝，制成复型纤维71。复型纤维71的外径是例如为0.7mm左右。
接着，如图9A所示，将多条的拉线复型纤维71排列并收容在规定玻璃管73内。玻璃管73的内径是100mm左右。接着，如图9B所示，对被容纳在玻璃管73内的复型纤维71加热，使其彼此之间熔接。此时，在玻璃管73的一端连接比该玻璃管73细的玻璃管75，而用旋转泵等排气，降低内部压力，以使玻璃管73和容纳在其内部的复型纤维71彼此之间于加热时可由大气压使其以无间隙相接触并熔接。
加热温度是例如为600度左右。内部压力为0.5Pa左右。又，玻璃管73的另一端是被封闭。由以上的工程，可在玻璃管73内形成多个的复型纤维71成为熔接状态的束状玻璃部件77。
接着，拆除玻璃管75及封闭的部分。然后，如图10A所示，用砂轮79等研磨玻璃管73的外围，进行束状玻璃部件77的整形(外径调整)。此束状玻璃部件77的外径调整的工程是可使用外围研磨机。
接着，如图10B所示，将束状玻璃部件77切断成所要厚度。此时，将束状玻璃部件77沿着与其中心轴成正交的轴1，用切割器81切断，就可取得如图1所示的配线基板20那样的其贯通孔形成为以垂直于上面及下面的轴为其中心轴的形状的玻璃基板。
或，如图10B所示，也可从对中心轴成正交的轴1倾斜规定角度θ的方向，将束状玻璃部件77用切割器81切断。又，由切割器81所切断的玻璃部件的切断面是要经过研磨。经由这些工程，可形成如图11A及图11B所示的板状玻璃部件83。又，在此的图示例是从倾斜角度θ方向所切断的玻璃部件83。
接着，如图11C所示，从板状玻璃部件83中除去核心玻璃部63(拔芯)。此时，用HNO3或HCl，以蚀刻技术除去核心玻璃部63。由此，在板状玻璃部件83上形成贯通其厚度方向的多个贯通孔84。而且，在贯通孔形成锥形部或凹部等，就可形成具有规定形状的贯通孔的玻璃基板。
在图1所示的半导体装置5及使用该半导体装置5的放射线检测器的配线基板20可使用在例如由上述制造方法所取得的玻璃基板的贯通孔内形成作为导电通路的导电性部件的基板。即，在这种构成的玻璃基板中，先根据放射线检测器的构成，设定其基板的形状、贯通孔的个数及配置等。然后，在玻璃基板上所设置的贯通孔中形成作为导电通路的导电性部件，并在其各面上分别形成由所必要的电极及配线所构成的电气配线图形，就可取得具有如图3A及图3B所示构成的配线基板。
以下，概略说明图1所示的半导体装置及放射线检测器的制造方法及其具体的构成例。
首先，准备如上述的将由多条玻璃纤维捆扎成束的玻璃部件切断而形成的、通过除去规定核心玻璃部、形成锥形部等而设置有贯通孔的玻璃基板。接着，在贯通孔内形成为导电通路的导电性部件，并在输入面及输出面上分别形成具有所必要的电极及配线的电气配线图形，而制成半导体装置5所使用的配线基板20。
在图1所示的构成中，针对半导体装置5所用的配线基板，对于在玻璃基板上所设置的具有锥形部20d及20e的贯通孔20c，形成由导通部21c、输入部21a及输出部21b所构成的导电性部件21。并在其输出面20b上形成电极垫22、24及配线23，作为配线基板20。
要形成在玻璃基板上的上述导电性部件及电气配线图形是例如可由氮化钛(TiN)、镍(Ni)、铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)或它们的合金所构成的导电性金属层来形成。这种金属层是可为单一的金属层，也可为复合膜、或叠层膜。又，其具体的形成方法是可由蒸镀、CVD(化学气相沉积)、电镀、或溅射等的方法形成金属膜，并用光蚀刻法或蚀刻加工等在玻璃基板上形成所要图形。或，也有在玻璃基板上设置所要图形的掩模，而用上述方法形成金属层后除去掩模的方法。又，如有必要，也可进一步在配线基板20上形成凸块电极。
在制成配线基板20后，使已形成凸块电极31的信号处理元件30的IC芯片对准于设置在配线基板20的输出面20b上的电极垫22，将其进行物理的、电气性的连接。又，使已形成凸块电极17的PD阵列15对准于设置在配线基板20的输入面20a上的、作为电极垫发挥作用的导电性部件21的输入部21a，将其进行物理的、电气性的连接。
形成凸块电极31、17的凸块材料是可使用例如镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、焊锡、含有导电性填充物的树脂、或它们的复合材料、或形成为叠层构造。又，在凸块电极与其下面的电极垫之间，也可插入凸点下金属层(UBM：under bump metal)。
接着，使已形成凸块电极44的外壳40对准于设置在配线基板20的输出面20b上的电极垫24，将其进行物理的、电气性的连接。由以上的工序，可经由设置在外壳40的引线43与外部电路之间进行信号的输入输出动作。又，在PD阵列15的光入射面15a上，通过光学粘结剂11装上闪烁器10，就可取得如图1所示的放射线检测器。
在此，在半导体装置5中，作为半导体光检测元件阵列所设置的PD阵列15是可使用其光二极管是形成在光入射面(表面)15a的表面入射型，或，也可使用其光二极管是形成在信号输出面(背面)15b的背面入射型。又，光检测元件的光二极管的个数或排列等也可适宜设定。
又，要将光二极管的检测信号从输出面15b输出的构成是可根据PD阵列的具体构成，而利用例如在输出面15b上所形成的电气配线图形的构成，或形成在PD阵列15内的贯通电极的构成。
又，在图1所示的放射线检测器中，放射线检测部1所采用的是包含可由放射线的入射而产生闪烁光的闪烁器10、和设置有可检测从闪烁器10来的闪烁光的半导体光检测元件的光二极管16的PD阵列15的构成。这种构成是由闪烁器10将所入射的X射线等的放射线转换为规定波长的光(例如为可见光)后，由Si-PD阵列等的半导体光检测元件检测的间接检测型的构成。
或，放射线检测部也可不设置闪烁器，而用具有可检测所入射的放射线的半导体检测元件的构成。这种构成是用CdTe或CdZnTe等所形成的半导体检测元件以检测所入射的X射线等的放射线的直接检测型的构成。或也可由在Si中将其厚度十足的加厚使其成为全耗尽层来用，使其形成为可从背面入射的构造来实现。这些是相当于例如在图1的构成中去掉闪烁器10，并将PD阵列15换成半导体检测元件阵列的构成，此时，由半导体检测元件阵列和配线基板构成为半导体装置。
又，由半导体元件和配线基板所组成的上述构成的半导体装置是除放射线检测器外，也可应用在各种各样的装置上。在此场合中，半导体元件也可使用半导体光检测元件或半导体检测元件以外的元件。又，除配线基板及连接在配线基板的信号输入面的半导体元件外，也可在配线基板的信号输出面上连接信号处理元件，而通过配线基板将半导体元件和要处理半导体元件所输出的电信号的信号处理元件构成为一体的半导体装置。
又，配线基板20与信号处理元件30的连接等是以如上述实施方式，通过凸块电极加以电连接的直接接合方式为优选。以这种用金属凸块电极作为电连接部件时，可将各部分适当地加以电连接。
又，在图1所示的放射线检测器中，在其配线基板20的输出面20b上，除导电性部件21的输出部21b外，也设置要连接信号处理元件30所用的电极垫22。此电极垫也可为将导电性部件21的输出部21b不变地作为电极垫用的构成。
或，除用这种凸块电极的构成外，也可采用在基于凸块电极的连接后充填底部充填树脂的构成，或以各向异性导电性薄膜(ACF)方式、各向异性导电性糊(ACP)方式、非导电性糊(NCP)方式等的构成。又，在各个基板上也可视其所需，在使电极垫仍保持开口的状态下，形成由绝缘物质所构成的钝化膜。
产业上的可利用性
根据本发明的半导体装置及使用该半导体装置的放射线检测器时，如上所详细说明，可应用在其半导体元件与其在配线基板上所对应的导电通路之间可获得良好的连接的半导体装置及使用该半导体装置的放射线检测器上。即，连接半导体光检测元件等的半导体元件所用的配线基板是在输入面处开口面积变大的形状的贯通孔内设置作为导电通路的导电性部件的玻璃基板，而且，使半导体元件的凸块电极对应于贯通孔及导电性部件，以使半导体元件连接于其在玻璃基板上所对应的导电性部件的构成时，在要将半导体元件装上于配线基板上之时，凸块电极会受到其所要连接一侧的、开口面积扩大的贯通孔的形状所引导，凸块电极的一部分会进入于设置有导电性部件的贯通孔的内部。由此，可实现其半导体元件与其在配线基板上的对应的导电通路之间是通过凸块电极而获得良好的连接的半导体装置。
又，根据应用这种构成的半导体装置的放射线检测器时，由于其半导体元件与其在配线基板上所对应的导电通路之间有良好的连接，由此，可实现可确实执行从放射线检测单元到信号处理单元的检测信号的传送及在信号处理单元的检测信号的处理的放射线检测器。

Claims (11)

1.一种半导体装置，其特征在于，包含：
输出电信号的半导体元件；和
在信号输入面与信号输出面之间设置传送所述电信号的导电通路，并在所述信号输入面上连接着所述半导体元件的配线基板，
所述配线基板构成为，具有：设置有在所述信号输入面的开口面积比在所述玻璃基板内部的规定位置的开口面积大的贯通孔的玻璃基板；以及设置于所述贯通孔，使所述信号输入面与所述信号输出面之间电导通作为所述导电通路而发挥作用的导电性部件，
所述半导体元件及在所述配线基板上的所述导电性部件是通过对应于所述导电性部件所形成的凸块电极而进行电气性连接。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述导电性部件形成于设置在所述玻璃基板上的所述贯通孔的内壁。
3.如权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，
所述玻璃基板通过将包括有核心玻璃部和设置在所述核心玻璃部周围的覆盖玻璃部的纤维状玻璃部件捆扎而形成的束状玻璃部件切断成为所要厚度，并将所述核心玻璃部除去以形成所述贯通孔。
4.如权利要求1～3之一所述的半导体装置，其特征在于，
所述玻璃基板的所述贯通孔为，所述信号输入面侧的规定范围形成为从所述信号输入面向所述玻璃基板的内部逐渐缩小其开口面积的锥形状。
5.如权利要求1～3之一所述的半导体装置，其特征在于，
所述玻璃基板的所述贯通孔为，所述信号输入面侧的规定范围以比包含所述玻璃基板内部规定位置的范围的开口面积大的开口面积形成为凹形状。
6.如权利要求1～5之一所述的半导体装置，其特征在于，
所述玻璃基板是，作为所述贯通孔，至少包括具有规定开口面积的第一贯通孔和具有与该第一贯通孔不同开口面积的第二贯通孔。
7.如权利要求1～6之一所述的半导体装置，其特征在于，包含：
连接于所述配线基板的所述信号输出面，处理来自于所述半导体元件的所述电信号的信号处理单元。
8.一种放射线检测器，含有权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，包含：
含有所述半导体元件，检测所入射的放射线并输出所述电信号的放射线检测单元；
处理来自所述放射线检测单元的所述电信号的所述信号处理单元；和
含有所述配线基板，且将所述放射线检测单元及所述信号处理单元分别连接在所述信号输入面及所述信号输出面的配线基板部。
9.如权利要求8所述的放射线检测器，其特征在于，
所述玻璃基板由具放射线遮蔽功能的规定玻璃材料形成。
10.如权利要求8或9所述的放射线检测器，其特征在于，
所述放射线检测单元系具有，利用放射线的入射而产生闪烁光的闪烁器；和检测来自所述闪烁器的所述闪烁光的所述半导体元件。
11.如权利要求8或9所述的放射线检测器，其特征在于，
所述放射线检测单元具有检测所入射的放射线的所述半导体元件。
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