CN1768430A - 光电二极管阵列及其制造方法和放射线检测器 - Google Patents

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Abstract

光电二极管阵列(1)包括n型硅基板(3)。在n型硅基板(3)的被检测光(L)的入射面的相反面一侧，以阵列状而形成有多个光电二极管(4)。设置有至少将n型硅基板(3)中的被检测光(L)的入射面一侧的形成有光电二极管(4)的区域所对应的区域予以覆盖且使被检测光(L)透过的树脂膜(6)。

Description

光电二极管阵列及其制造方法和放射线检测器
技术领域
本发明涉及光电二极管阵列及其制造方法和放射线检测器。
背景技术
就这种光电二极管阵列而言，在现阶段，公知有一种具有使光从形成有凸块电极等面的相反面(背面)入射类型的背面入射型光电二极管阵列(例如参照专利文献1)。该专利文献1所揭示的光电二极管阵列是如图25以及图26所示那样的，通过在n型硅基板133上形成方柱状的p层134而具有pn接合的光电二极管140。对于闪烁器131来说，在形成有光电二极管140的表面(附图的下侧)的背面(附图的上侧)上，经由负电极膜136而粘接有闪烁器131。当由闪烁器131经波长变换的光入射到光电二极管140后，光电二极管140生成对应入射光的电流。在光电二极管140中生成的电流透过形成在表面侧的正电极135、焊料球139以及设置在印刷基板137上的焊料垫138而被输出。
【专利文献1】日本专利特开平7-333348号公报。
发明内容
但是，对于上述光电二极管阵列来说，例如在封装CT用光电二极管阵列时，可以使用平夹头和角锥夹头作为吸附芯片的夹头。通常在进行覆晶接合(flip chip bonding)的情况下使用的是平夹头。CT用光电二极管阵列的芯片面积较大(例如，一边为20mm的矩形状)。如图24B所示，当在使用通常的安装架所使用的角锥夹头161时，因芯片162和角锥夹头161的间隙163而有可能在芯片162产生翘曲毛刺。因此，在使用角锥夹头161的情况下，有可能因上述翘曲毛刺而造成位置偏差，从而有可能使芯片162的封装精度降低。此外，在进行覆晶接合时有必要进行加热以及加压，但是以角锥夹头161而言，其热传导的效率不佳。此外，因所施加的压力还有可能损伤芯片162的边缘。从以上的原因出发，角锥夹头161并不适合用于吸附薄芯片。因此，在进行覆晶接合的情况下，如图24A所示，一边以与芯片面作面接触的平夹头160吸附芯片162，一边由加热块164对芯片162进行加热与施压。
然而，当使用平夹头160时，芯片162的芯片面全体形成为与平夹头160接触。成为光入射面的芯片面全体在与平夹头160接触而受到加压以及加热时，其芯片面上的、构成光电二极管的杂质扩散层所对应的区域有时会受到物理的损伤。因此，当芯片面受到损伤时，会产生所谓的外观不良以及特性恶化(暗电流或者干扰的增加等)的问题。
本发明是鉴于上述问题而制成的，其目的在于提供一种能够防止封装时对应光电二极管阵列的区域的损伤且能够防止特性恶化的光电二极管阵列及其制造方法和放射线检测器。
为了实现上述的目的，有关本发明的光电二极管阵列，其特征在于：包括半导体基板；在上述半导体基板中的被检测光的入射面的相反面一侧，以阵列状而形成有多个光电二极管；设置有树脂膜，其至少覆盖上述半导体基板的被检测光的上述入射面一侧的、与形成有上述光电二极管的区域所对应的区域，并且使被检测光透过。
在本发明相关的光电二极管阵列中，在封装时使用的是平夹头的情况下，形成有光电二极管的区域所对应的区域与平夹头之间有树脂膜介于其中。因此，形成有上述光电二极管的区域所对应的区域不与平夹头直接接触，因此不会受到由加压或者加热所产生的损伤。其结果，能够有效地防止因干扰或者暗电流等所产生的特性恶化。
此外，优选在上述半导体基板中的被检测光的上述入射面的上述相反面一侧，以阵列状而形成有多个具有规定深度的凹部，上述各光电二极管分别形成在上述凹部的底部。在该情况下，从半导体基板的被检测光的入射面至光电二极管为止的距离被缩短，所以因被检测光的入射所产生的载体移动过程中的再结合被抑制。其结果，光检测灵敏度会被提升。
此外，上述树脂膜被设置成覆盖上述半导体基板的被检测光的上述入射面全体。在该情况下，能够易于形成树脂膜，从而能够使制造工序简化。
此外，优选在上述半导体基板上设置有在邻接的上述各光电二极管之间用以分离其各光电二极管的杂质区域。在该情况下，因为杂质区域能够抑制表面泄漏的发生，所以能够使邻接的光电二极管彼此可靠地电气分离。
此外，优选在上述半导体基板的被检测光的上述入射面一侧形成有与上述半导体基板相同导电型的高杂质浓度层。在该情况下，半导体基板内部的光入射面附近所产生的载体不会被捕捉而是朝着各光电二极管有效地移动。其结果可提高光检测灵敏度。
有关本发明的光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，包括：准备由第一导电型的半导体所构成的半导体基板，并且在该半导体基板的一面侧上形成有多个第二导电型的杂质扩散层，再将由该各杂质扩散层和上述半导体基板所构成的多个光电二极管以阵列状而配列形成的工序；和在上述半导体基板的另一面上，设置有至少覆盖与形成有上述光电二极管的区域所对应的区域的、并且使上述光电二极管所感应的光透过的树脂膜的工序。
在本发明的光电二极管阵列的制造方法中，可获得一种光电二极管阵列，其是在半导体基板的一面上，以阵列状而配列形成有光电二极管，并且在至少另一面的与形成有光电二极管的区域所对应的区域上设置有上述树脂膜。
此外，有关本发明的光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，包括：准备由第一导电型的半导体所构成的半导体基板，并且在该半导体基板的一面侧上，以阵列状配列而形成多个凹部的工序；在上述凹部的底部上形成多个第二导电型的杂质扩散层，再将由上述各杂质扩散层和上述半导体基板所构成的多个光电二极管以阵列状配列而形成的工序；和在该半导体基板的另一面上，设置有至少覆盖与形成有上述光电二极管的区域所对应的区域的、并且使上述光电二极管所感应的光透过的树脂膜的工序。
在有关本发明的光电二极管阵列的制造方法中，可获得一种光电二极管阵列，其是形成在半导体基板的上方的面的凹部的底部，光电二极管是以阵列状配列而形成，且在至少另一面中的与形成有光电二极管的区域所对应的区域上设置有上述树脂膜。
此外，优选在设置上述树脂膜的上述工序之前，还具有在上述半导体基板的上述另一面上形成有第一导电型的高杂质浓度层的工序。在此情况下，在半导体基板的另一面上形成有与半导体基板相同导电型的高杂质浓度层。因此，在半导体基板内部的光入射面附近所产生的载体不被捕捉而朝着各光电二极管有效地移动。其结果能够提高光检测灵敏度。
此外，优选还包括在邻接的上述杂质扩散层之间设置第一导电型的杂质区域的工序。在此情况下，可获得邻接的各光电二极管被可靠地电气分离的光电二极管阵列。
有关本发明的放射线检测器，其特征在于，包括：上述光电二极管阵列；和闪烁面板，其与上述光电二极管阵列中的被检测光的上述入射面相对配置，且通过放射线的入射而发光。
此外，有关本发明的放射线检测器，其特征在于，包括：通过上述方法而形成的光电二极管阵列；和闪烁面板，其与上述光电二极管阵列中的被检测光的上述入射面相对配置，且通过放射线的入射而发光。
在这些本发明相关的放射线检测器中，因为各自具有上述光电二极管阵列，所以能够有效地防止因干扰或暗电流等所造成的特性恶化。
附图说明
图1是表示有关第一实施方式的光电二极管阵列的截面构成图。
图2是有关第一实施方式的光电二极管阵列的构成的说明图。
图3是有关第一实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图4是有关第一实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图5是有关第一实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图6是有关第一实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图7是有关第一实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图8是有关第一实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图9是有关第一实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图10是有关第一实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图11是有关第一实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图12是表示有关第一实施方式的光电二极管阵列的变形例的截面构成图。
图13是表示有关第二实施方式的光电二极管阵列的截面构成图。
图14是有关第二实施方式的光电二极管阵列的构成的说明图。
图15是有关第二实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图16是有关第二实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图17是有关第二实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图18是有关第二实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图19是有关第二实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图20是有关第二实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图21是有关第二实施方式的光电二极管阵列的制造工序的说明图。
图22是表示有关第三实施方式的放射线检测器的截面构成图。
图23是表示有关第四实施方式的放射线检测器的截面构成图。
图24A是模式地表示利用平夹头来吸附半导体芯片的状态图。
图24B是模式地表示利用角锥夹头来吸附半导体芯片的状态图。
图25是表示现有技术的光电二极管阵列的斜视图。
图26是表示图25中的XXVI-XXVI方向的截面构成模式图。
具体实施方式
以下，参照附图的同时对本发明的光电二极管阵列及其制造方法和放射线检测器的最优实施方式进行详细说明。其中，在说明中，对同一要素或者具有同一功能的要素标注同一符号，并省略重复的说明。
(第一实施方式)
图1是表示有关本发明的实施方式光电二极管阵列1的截面构成图。其中，在以下的说明中，以光L的入射面(图1的上面)作为背面，而以其相反面(图1的下面)作为表面。在下述各附图中，为了图示的方便性，适当地对尺寸进行变更。
光电二极管阵列1具有通过pn接合而形成的多个光电二极管4。多个光电二极管4是在光电二极管阵列1的表面侧，以二次元而配列成纵横规则的阵列状。各光电二极管4具有作为光电二极管阵列1的一个像素的功能，其整体构成一个光感应区域。
光电二极管阵列1具有n型(第一导电型)硅基板3。n型硅基板3的厚度为30～300μm(优选为100μm)程度。n型硅基板3中的杂质浓度为1×1012～1015/cm3程度。在n型硅基板3的表面侧，p型(第二导电型)杂质扩散层5以二次元的方式而配列成纵横规则的阵列状。p型杂质扩散层5的厚度为0.05～20μm程度(优选为0.2μm)。p型杂质扩散层5中的杂质浓度为1×1013～1020/cm3程度。通过p型杂质扩散层5和n型硅基板3所形成的pn接合而构成光电二极管4。在n型硅基板3的表面形成有氧化硅膜22。在该氧化硅膜22上形成有钝化膜2。钝化膜2例如由SiN等形成。
此外，在氧化硅膜22上，与各p型杂质扩散层5(光电二极管4)相对应而形成有电极配线9。各电极配线9由铝形成，其厚度为1μm程度。各电极配线9的一端经由形成在氧化硅膜22上的连接孔而与对应的p型杂质扩散层5电气连接。各电极配线9的另一端通过形成在钝化膜2上的连接孔而与对应的凸点底层金属(UBM)11电气连接。在各UBM11上形成有焊料的凸块电极12。UBM11和凸块电极12电气连接。
优选UBM11是以与焊料的界面接合强且能够防止焊料成分对铝的扩散的物质，一般为多层膜构造。作为该多层膜构造，有通过无电解电镀的镍(Ni)-金(Au)等。该构造是在铝露出的区域上厚厚地形成镍的电镀(3～15μm)，并在其上镀上薄薄的(0.05～0.1μm)金。金是用于防止镍的氧化。此外，也有通过剥落而形成钛(Ti)-铂(Pt)-金(Au)或者铬(Cr)-金(Au)的构造。
在n型硅基板3的背面侧设置有作为高杂质浓度层的堆积层(accumulation)8。堆积层8遍及整个背面并大致形成有均匀的深度。堆积层8与n型硅基板3为同一导电型，且杂质浓度比n型硅基板3高。其中，本实施方式相关的光电二极管阵列1具有堆积层8，但是即使没有该堆积层8，其也具有在实用上可充分容许程度的光检测特性。
在堆积层8上形成有覆盖该堆积层8而用于保护并同时用于抑制光L的反射的AR膜24。AR膜24例如由SiO2形成，其厚度为0.01～数μm程度。其中，除了SiO2以外，AR膜24也可以是层积或者复合SiN或者能够在必要的波长中防止反射的光学膜而形成。
在n型硅基板3的表面侧，存在有各p型杂质扩散层5的区域是形成有光电二极管4的区域(以下称为“形成区域”)，除其以外的区域成为了未形成有光电二极管的区域。在AR膜24上设置有至少将各光电二极管4的形成区域所对应的区域(以下称为“对应区域”)予以覆盖的树脂膜6。树脂膜6由使被检测光(光电二极管4所感应的光)L透过的树脂材料所形成。在本实施方式中，树脂膜6覆盖整个AR膜24。
在n型硅基板3中的邻接的p型杂质扩散层5彼此之间，也就是在邻接的光电二极管4彼此之间设置有n+型杂质区域7。n+型杂质区域7的厚度为0.1～数10μm程度。n+型杂质区域7的功能是作为将邻接的光电二极管4(p型杂质扩散层5)彼此电气分离的分离层。因此，邻接的光电二极管4彼此可靠地被电气分离，从而能够降低光电二极管4之间的串音。其中，即使本实施方式中的光电二极管阵列1未设置有n+型杂质区域7，也具有在实用上可充分容许程度的光检测特性。
对于光电二极管阵列1来说，如图2所示，其为极薄的板状。光电二极管阵列1的宽度W1为22.4mm程度，光电二极管阵列1的厚度D大约为0.3mm。光电二极管阵列1具有多个上述光电二极管4(例如，256(16×16)个，以二次元配列)。邻接的光电二极管4(像素)间的间距W2为1.4mm程度。光电二极管阵列1是大面积(例如，22.4mm×22.4mm)的芯片。其中，图2中的最上面的图用于表示光电二极管阵列1的薄度，描绘的是光电二极管阵列1的细部的放大图。
在光电二极管阵列1中，当光L由背面入射时，入射的光L通过树脂层6以及堆积层8而到达pn接合。然后，各光电二极管4生成对应其入射光的载体。此时，堆积层8抑制在n型硅基板3的内部的光入射面(背面)附近所产生的载体在光入射面或者在与AR膜24的界面被捕捉。因此，载体有效地朝着pn接合移动，光电二极管阵列1的光检测灵敏度得到了提升。生成的载体所产生的光电流通过连接于各p型杂质扩散层5的电极配线9以及UBM11而从凸块电极12被取出。通过来自该凸块电极12的输出而进行入射光的检测。
如上所述，在本实施方式中，在光电二极管阵列1的光L的入射面一侧(也就是背面侧)设置有可覆盖各光电二极管4的对应区域的树脂膜6。该树脂膜6在利用平夹头吸附光电二极管阵列1以进行覆晶接合的情况下与平夹头接触，位于其平夹头与各光电二极管4的对应区域之间。因此，各光电二极管4的对应区域通过树脂膜6而被保护，不会与平夹头直接接触。因此，各光电二极管4的对应区域因为不直接承受因加压而产生的应力或者因加热而产生的应力，所以物理的损伤不会涉及到该对应区域的堆积层8。光电二极管4也不会发生因其损伤的结晶缺陷等所造成的暗电流或者干扰。其结果为，光电二极管阵列1可进行高精度(S/N比高)的光检测。
此外，如后所述，树脂膜6起到了能够保护各光电二极管4的对应区域的缓冲层的作用。因此，能够吸收在吸附于平夹头时的物理性冲击。
此外，如后所述，除覆晶接合以外，例如在将光电二极管阵列1与闪烁器一体化而作为CT用传感器的情况下，因为闪烁器不与上述对应区域直接接触，所以也可避免在安装闪烁器时的损伤。
然而，树脂膜6被设置成只要至少覆盖光电二极管4的对应区域整体的范围即可。若满足该要件，则单层的树脂膜6也可以被设置成覆盖光电二极管4的对应区域整体。此外，树脂膜6按照各光电二极管4的对应区域而设置有多个，在与光电二极管4的形成区域未对应的区域(以下称为“非对应区域”)上，也可以存在未形成树脂膜6的欠缺部6a(参照图12)。但是，就制造工序简易这点而言，优选设置成通过单层的树脂膜6将光电二极管4的对应区域全体覆盖(在后面将会对该点进行详细说明)。
树脂膜6成为光电二极管4的对应区域全体的保护膜，其被配置在入射面一侧。因此，树脂膜6是由使光电二极管阵列4所要检测的光(被检测光，例如后述的闪烁面板31所发生的蛍光)透过，并且相对于被检测光为光学性透明的光透过性的树脂所形成，例如：由环氧树脂或者聚酰亚胺树脂、丙烯酸乙酯树脂、硅树脂、氟树脂、聚氨酯树脂等的树脂形成。此外，树脂层6在进行覆晶接合时与平夹头直接接触而被加压加热。因此，树脂层6优选为由能够保护各光电二极管4的对应区域不受该加压或者加热的材料而形成。在此情况下，例如，优选热膨胀系数为1×10-6～1×10-4/℃程度，弹性率为10～12000kg/cm2程度，热传导率为0.2～1.85W/m℃。此外，杂质离子并不因加热而朝着光电二极管4扩散，但是优选至少为能够吸收来自后述闪烁面板31的光的膜厚(1～50μm(优选为10μm)程度)。
接着，基于图3～图11，对有关本实施方式的光电二极管阵列1的制造方法进行说明。
首先，如图3所示，准备具有150～500μm(优选为350μm)程度的厚度的n型硅基板3。接着，在n型硅基板3的表面以及背面上形成氧化硅膜(SiO2)20(参照图4)。
其次，在形成于n型硅基板3的表面上的氧化硅膜20上，进行利用规定光掩模的图案化，在形成n+型杂质区域7的预定位置上形成开口。接着，从形成在氧化硅膜20的开口掺杂磷，从而在n型硅基板3上设置n+型杂质区域7。在本实施方式中，在n型硅基板3的背面侧上也形成有n+型杂质区域7。在未设置有n+型杂质区域7的情况下也可省略该工序(杂质区域形成工序)。接着，在n型硅基板3的表面以及背面再次形成氧化硅膜21(参照图5)。该氧化硅膜21是在后续的工序中作为在形成p型杂质扩散层5时的掩模而被利用。
其次，在形成于n型硅基板3的表面上氧化硅膜21上，进行利用规定光掩模的图案化，从而在形成各p型杂质扩散层5的预定位置形成开口。从形成在氧化硅膜21上的开口掺杂硼，使p型杂质扩散层5形成为以二次元配列的纵横的阵列状。因此，各p型杂质扩散层5和n型硅基板3的pn接合的光电二极管4形成为以二次元配列的纵横的阵列状。该光电二极管4成为与像素对应的部分。接着，在基板的表面侧再次形成氧化硅膜22(参照图6)。
其次，将n型硅基板3的背面研磨成其厚度为规定厚度(30～300μm程度)，从而使n型硅基板3薄型(薄板)化。接着，将n型离子种(例如磷或者砷)从n型硅基板3的背面扩散0.05～数10μm程度的深度，形成杂质浓度比n型硅基板3还高的上述堆积层8。而且，进行热氧化处理，在堆积层8上形成AR膜24(参照图7)。
接着，在各光电二极管4的形成区域上，通过光蚀刻技术，在氧化硅膜22上形成延伸至各p型杂质扩散层5的连接孔。接着，在通过蒸镀方法而将铝金属膜形成在氧化硅膜22上之后，使用规定光掩模进行图案化，来形成电极配线9(参照图8)。
其次，在AR膜24上涂敷作为树脂膜6材料的环氧树脂或者聚酰亚胺树脂、丙烯酸乙酯树脂、硅树脂、氟树脂、聚氨酯树脂等的树脂，利用旋转涂敷法或者网眼印刷法等方式而将其扩展至全体且使其硬化，以设置树脂膜6(参照图9)。通过设置该树脂膜6而能够保护各光电二极管4的对应区域。其中，在树脂膜6形成上述欠缺部6a的情况下，只要从欠缺部6a的部分除去涂敷的树脂即可。在此情况下，各光电二极管4的对应区域是也是被保护的。
当形成树脂膜6之后，以覆盖电极配线9的方式而在氧化硅膜22上形成有成为钝化膜2的SiN膜25。SiN膜25可以通过溅镀或者等离子体CVD等而形成。钝化膜2也可以是SiO2或者PSG、BPSG等的绝缘膜、聚酰亚胺树脂、丙烯酸乙酯树脂、环氧树脂、氟树脂或者他们的复合膜或者积层膜。此外，钝化膜2的形成工序也可在形成树脂膜6之前进行。
其次，在SiN膜25的规定的位置上形成连接孔，以作为电极取出部(参照图10)。而且，设置凸块电极12，当作为其凸块电极12而使用焊料的情况下，因为焊料对铝的浸透性不佳，所以在各电极取出部上形成用以中介各电极取出部与凸块电极12的UBM11。然后，与UBM11重叠而形成凸块电极12(参照图11)。
通过经历以上工序，而能够制造出在封装时不因损伤而产生干扰、并能够进行高精度光检测的光电二极管阵列1。
凸块电极12通过焊料球搭载法或者印刷法而在规定的UBM11上形成焊料，并通过回焊而形成。其中，凸块电极12并不局限于焊料，也可以为金凸块、镍凸块、铜凸块，也可以是包含有导电性填料等金属的导电性树脂凸块。其中，图中仅表示出阳极电极的取出，阴极(基板)电极也与阳极电极同样，能够从n+型杂质区域7取出(未图示)。此外，在图中表示的是阳极电极的凸块电极12形成于n+型杂质区域7的区域上的情况，但是阳极电极的凸块电极12也可形成在p型杂质扩散层5的区域。
(第二实施方式)
其次，对光电二极管阵列及其制造方法的第二实施方式进行说明。
在本实施方式中，如图13所示，是以具有形成在光L的入射面的相反面一侧(表面侧)上的凹部45的n型硅基板43的光电二极管阵列41为对象的。其中，该光电二极管阵列41因为具有与光电二极管阵列1共通部分，所以，以下的说明是以双方的差异点为中心而进行的，对共通部分的说明予以省略或者简略化。
在光电二极管阵列41中，在n型硅基板43的表面侧，以纵横有规则的阵列状的方式而二次元配列有多个凹部45。对于各凹部45来说，以使n型硅基板43的规定区域比其周围的区域还薄的方式而形成为凹陷，是以1.4～1.5mm程度的配置间隔而形成的。通过在凹部45的底部45a上逐一形成上述光电二极管4而构成了光电二极管4是以阵列状而被二次元配列的光电二极管阵列41。
对于各凹部45来说，在n型硅基板43的表面例如具有1mm×1mm程度的大小的矩形开口，以开口尺寸从开口朝向其底部45a(由表面侧朝向背面侧)逐渐缩小的方式而形成。因此，凹部45具有斜面的侧面45b。从n型硅基板43的表面至底部45a的深度例如为50μm程度。
电极配线9沿着侧面45b而形成在氧化硅膜22上。各电极配线9的一端通过形成在氧化硅膜22上的连接孔而与对应的p型杂质扩散层5电气连接。各电极配线9的另一端通过形成在钝化膜2上的连接孔而与对应的UBM11电气连接。在邻接的光电二极管4之间，设置有n+型杂质区域7。
在n型硅基板3的背面侧全体形成有堆积层8。在堆积层8上形成有AR膜24。该堆积层8和AR膜24与上述光电二极管阵列1的相同。其次，在AR膜24上的各光电二极管4的对应区域上设置有上述树脂膜6。该树脂膜6也与上述光电二极管阵列1的相同。
光电二极管阵列41如图14所示，为极薄的板状。光电二极管阵列41的宽度W1为22.4mm程度，光电二极管阵列41的厚度D为150～300μm。光电二极管阵列41具有多个上述光电二极管4(例如，256(16×16)个，以二次元配列)。邻接的光电二极管4之间的间距W2为1.4mm程度。光电二极管阵列41是大面积(例如22.4mm×22.4mm)的芯片。此外，在图14中的最上面的图用于表示光电二极管阵列1的薄度，是描绘光电二极管阵列41的细部的放大图。
如上所述构成的光电二极管阵列41，当光L从背面入射时，其与光电二极管阵列1一样，入射的光L通过树脂膜6以及堆积层8而到达pn接合。然后，各光电二极管4生成对应其入射光的载体。此时，因为pn接合16被设置在凹部45的底部45a，所以从n型硅基板43的背面到pn接合为止的距离被缩短(例如10～100μm程度)。因此，在光电二极管阵列41中，在因光L的入射而发生载体移动的过程中，能够抑制因再结合而造成消减的情况。其结果，光电二极管阵列41能够维持高检测灵敏度。
此外，通过堆积层8而在n型硅基板3的内部的光入射面(背面)附近生成的载体不会再次结合，从而朝着pn接合有效地移动。因此，使光电二极管阵列41的光检测灵敏度变得更高(其中，即使本实施方式的光电二极管阵列41未设置堆积层8，也具有在实用上可充分容许程度的光检测特性)。
生成的载体所产生的光电流通过连接于各p型杂质扩散层5的电极配线9以及UBM11而从凸块电极12被取出。通过来自该凸块电极12的输出而进行入射光的检测。对于该点与光电二极管阵列1的同样。
如上所述，本实施方式的光电二极管阵列41也与光电二极管阵列1相同，在光电二极管阵列41中的光L的入射面一侧(也就是背面侧)设置有可覆盖各光电二极管4的对应区域的树脂膜6。该树脂膜6在以平夹头吸附光电二极管阵列41来进行覆晶接合的情况下，不与平夹头接触，位于其平夹头与各光电二极管4的对应区域之间。因此，各光电二极管4的对应区域受树脂膜6所保护而不会与平夹头直接接触。因此，因为各光电二极管4的对应区域不直接承受因加压所产生的应力或者因加热所产生的应力，所以物理的损伤不涉及该对应区域的堆积层8。光电二极管4也不会发生因其损伤的结晶缺陷等所造成的暗电流或者干扰。其结果，光电二极管阵列41能够进行高精度(S/N比高)的光检测。
此外，如后所述，除覆晶接合以外，例如在将光电二极管阵列41与闪烁器一体化而作为CT用传感器的情况下，因为闪烁器不与上述对应区域直接接触，所以也能够避免在闪烁器在安装时的损伤。
其次，基于图3～图6、图15～图21，对有关本实施方式的光电二极管阵列41的制造方法进行说明。
首先，与光电二极管阵列1同样，实行使用图3～图6所作说明的各工序。其次，进行将n型硅基板3的背面研磨至该n型硅基板3的厚度为规定厚度为止的n型硅基板3的薄型(薄板)化。接着，在n型硅基板3的表面以及背面，通过LP-CVD(或者等离子体CVD)来形成氮化硅膜(SiN)26，接着，在表面侧的氧化硅膜22和氮化硅膜26上，使用规定光掩模来进行图案化，在形成各凹部45的预定位置形成开口(参照图15)。
其次，在n型硅基板3的表面，以形成有各p型杂质扩散层5的区域为对象，以使p型杂质扩散层5的框状周边部5a残留下来的方式而通过碱性蚀刻来除去p型杂质扩散层5以及n型硅基板3，以形成凹部45。因此，可获得n型硅基板43。此时，在凹部45的开口边缘部，形成作为p型杂质的扩散区域的框状周边部5a。凹部45具有侧面45b和底部45a。框状周边部5a并不是必须的。在形成有框状周边部5a的情况下，可获得防止因用于形成凹部45的蚀刻所形成的边缘部分的损伤所造成的干扰或者暗电流的效果。在图13、14、23中表示的是未形成框状周边部5a的例子。
接着，在所形成的各凹部45的底部45a掺杂硼等。因此，在各凹部45的底部45a上形成p型杂质扩散层5b，通过其p型杂质扩散层5b和n型硅基板43的pn接合的光电二极管4而形成为二次元配列的纵横的阵列状。接着，在未被形成在表面上的氮化硅膜26所覆盖的区域上，形成氧化硅膜22(参照图16)。其中，此时虽然未有图示，但是在形成于背面的氮化硅膜26上也形成有氧化硅膜。
其次，在除去形成于n型硅基板43的背面上的氮化硅膜26之后，通过n型离子种(例如磷或者砷)的离子注入等，而形成杂质浓度比n型硅基板43还高的堆积层8。而且，进行热氧化处理而在堆积层8上形成AR膜24。在其之后，将形成于n型硅基板43表面的氮化硅膜26除去(参照图17)。
然后，在各光电二极管4的形成区域，利用光蚀刻技术而在表面侧的氧化硅膜22上形成延伸至各p型杂质扩散层5b的连接孔。接着，在利用蒸镀法将铝金属膜形成于氧化硅膜22上之后，使用规定的光掩模以进行图案化，以形成电极配线9(参照图18)。
其次，以与第一实施方式相同的要领，在AR膜24上设置树脂膜6(参照图19)。
当形成树脂膜6之后，以覆盖电极配线9的方式而在氧化硅膜22上形成有成为钝化膜2的SiN膜25。SiN膜25可以通过溅镀或者等离子体CVD等而形成。接着，在SiN膜25的各电极配线9所对应的位置上形成连接孔(参照图20)。接着，以与第一实施方式同样的要领，利用无电解电镀等方式而形成经由连接孔而与电极配线9电气连接的UBM11。然后，与UBM11重叠而形成凸块电极12(参照图21)。
通过经历以上的工序，而能够制造出在封装时不因损伤而产生干扰或者暗电流、并能够进行高精度光检测的光电二极管阵列41。此外，图中仅表示取出阳极电极，但是阴极(基板)电极也与阳极电极相同，可从n+型杂质区域7取出(未图示)。
(第三实施方式)
下面，对有关第三实施方式的放射线检测器进行说明。
图22是表示有关本实施方式的放射线检测器50的截面构成图。该放射线检测器50具有根据放射线的入射而发光的闪烁面板31和上述光电二极管阵列1。闪烁面板31使通过入射的放射线所产生的光从光射出面31a射出。闪烁面板31与光电二极管阵列1的光入射面、也就是与光电二极管阵列1的形成有树脂膜6的面相对配置。对于光电二极管阵列1来说，在从闪烁面板31的光射出面31a所射出的光从光入射面入射时，其将入射的光变换为电气信号。
闪烁面板31被安装在光电二极管阵列1的背面侧(入射面一侧)。在光电二极管阵列1上因为设置有上述树脂膜6，所以闪烁面板31的背面、也就是光射出面31a不与光电二极管4的对应区域直接接触。在闪烁面板31的光射出面31a与树脂膜6之间的间隙内充填有具有能够使光充分透过而设定的折射率的光学树脂35。通过该光学树脂35，从闪烁面板31射出的光能够有效地入射至光电二极管阵列1。该光学树脂35能够使用具有使闪烁面板31所射出的光透过性质的环氧树脂、或者丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、硅树脂、氟树脂等，也可使用他们等的复合材料。
接着，在将光电二极管阵列1接合至未图示的封装配线基板上时，以平夹头吸附光电二极管阵列1。但是，因为光电二极管阵列1设置有上述树脂膜6，所以平夹头的吸附面不与各光电二极管4的对应区域直接接触。此外，在安装闪烁面板31时，其光射出面31a也不与光电二极管4的对应区域直接接触。因此，具有这种光电二极管阵列1和闪烁器面板31的放射线检测器50能够防止在封装时的由对应区域的损伤所产生的干扰或者暗电流等。其结果，在放射线检测器50中，光检测是以高精度进行的，能够精度良好地进行放射线的检测。
(第四实施方式)
接着，对有关第四实施方式的放射线检测器进行说明。
图23是表示有关本实施方式的放射线检测器55的截面构成图。该放射线检测器55具有闪烁面板31以及上述光电二极管阵列41。闪烁面板31是以光电二极管阵列41的光入射面、也就是以与光电二极管阵列41的设置有树脂膜6的面相对的方式而配置的。
闪烁面板31被安装在光电二极管阵列41的背面侧(入射面一侧)。因为光电二极管阵列41设置有上述树脂膜6，所以闪烁面板31的背面、也就是光射出面31a不与光电二极管4的对应区域直接接触。此外，闪烁面板31的光射出面31a和树脂膜6的间隙中充填有，具有考虑到使光可充分透过特性而设定的折射率的光学树脂35。通过该光学树脂35而能够使从闪烁面板31所射出的光有效地入射至光电二极管阵列41。
其次，在将光电二极管阵列41接合至未图示的封装配线基板上时，以平夹头吸附光电二极管阵列41。然而，因为光电二极管阵列41设置有上述树脂膜6，所以平夹头的吸附面不与各光电二极管4的对应区域直接接触。此外，在安装闪烁面板31时，其光射出面31a也不与光电二极管4的对应区域直接接触。因此，具有这种光电二极管阵列41和闪烁面板31的放射线检测器55能够防止在封装时的由对应区域的损伤所产生的干扰或者暗电流等。其结果，在放射线检测器55中，能够使光检测精度良好地进行，并能够精度良好地进行放射线的检测。
以上，基于实施方式对本发明者们的发明进行了具体说明，但是本发明并不局限于上述实施方式。例如，树脂膜6也可直接设置在n型硅基板3或者43上，也可以经由AR膜24等的构造体而设置。
产业上的可利用性
本发明可利用在X射线断层摄像装置、放射线摄像装置中。

Claims (11)

1.一种光电二极管阵列，其特征在于：
包括半导体基板；
在所述半导体基板中的被检测光的入射面的相反面一侧，以阵列状而形成有多个光电二极管；
设置有树脂膜，其至少覆盖所述半导体基板的被检测光的所述入射面一侧的、与形成有所述光电二极管的区域所对应的区域，并且使被检测光透过。
2.如权利要求1所述的光电二极管阵列，其特征在于：
在所述半导体基板中的被检测光的所述入射面的所述相反面一侧，以阵列状而形成有多个具有规定深度的凹部，
所述各光电二极管分别形成在所述凹部的底部。
3.如权利要求1或者2所述的光电二极管阵列，其特征在于：
所述树脂膜被设置成覆盖所述半导体基板的被检测光的所述入射面全体。
4.如权利要求1至3中的任何一项所述的光电二极管阵列，其特征在于：
在所述半导体基板上设置有在邻接的所述各光电二极管之间用以分离其各光电二极管的杂质区域。
5.如权利要求1至4中的任何一项所述的光电二极管阵列，其特征在于：
在所述半导体基板的被检测光的所述入射面一侧形成有与所述半导体基板相同导电型的高杂质浓度层。
6.一种光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，包括：
准备由第一导电型的半导体所构成的半导体基板，并且
在所述半导体基板的一面侧上形成有多个第二导电型的杂质扩散层，将由该各杂质扩散层和所述半导体基板所构成的多个光电二极管以阵列状配列而形成的工序；和
在所述半导体基板的另一面上，设置至少覆盖与形成有所述光电二极管的区域所对应的区域的、并且使所述光电二极管所感应的光透过的树脂膜的工序。
7.一种光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，包括：
准备由第一导电型的半导体所构成的半导体基板，并且
在该半导体基板的一面上，以阵列状配列而形成多个凹部的工序；
在所述凹部的底部上形成多个第二导电型的杂质扩散层，将由所述各杂质扩散层和所述半导体基板所构成的多个光电二极管以阵列状配列而形成的工序；和
在该半导体基板的另一面上，设置至少覆盖与形成有所述光电二极管的区域所对应的区域的、并且使所述光电二极管所感应的光透过的树脂膜的工序。
8.如权利要求6或者7所述的光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，还包括：
在设置所述树脂膜的所述工序之前，在所述半导体基板的所述另一面上形成有第一导电型的高杂质浓度层的工序。
9.如权利要求6至8中的任何一项所述的光电二极管阵列的制造方法，其特征在于：
还包括在邻接的所述杂质扩散层之间设置第一导电型的杂质区域的工序。
10.一种放射线检测器，其特征在于，包括：
如权利要求1至5中的任何一项所述的光电二极管阵列；和
闪烁面板，其与所述光电二极管阵列中的被检测光的所述入射面相对配置，且通过放射线的入射而发光。
11.一种放射线检测器，其特征在于，包括：
由权利要求6至9中的任何一项的制造方法所制造的光电二极管阵列；和
闪烁面板，其与所述光电二极管阵列中的设置有所述树脂膜的面相对配置，且通过放射线的入射而发光。
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