DE102007007584A1 - Halbleiterdetektoranordnung und Herstellungsverfahren für eine Halbleiterdetektoranordnung - Google Patents

Halbleiterdetektoranordnung und Herstellungsverfahren für eine Halbleiterdetektoranordnung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterdetektoranordnung, umfassend eine Trägerschicht (1) zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterdetektoranordnung (15), ein Halbleitersubstrat (4), das auf der Trägerschicht (1) angeordnet ist, wobei das Halbleitersubstrat (4) eine der Trägerschicht (1) zugewandte Vorderseite und eine der Trägerschicht abgewandte Rückseite aufweist, und eine Vielzahl von Halbleiterstrukturen (5), insbesondere Fotodioden, die auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats (4) angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Halbleiterstrukturen (5) über elektrische Kontakte (2, 3) mit der Trägerschicht (1) verbunden sind und zusammen mit dem Halbleitersubstrat (4) eine Vielzahl von Detektoren (14) bilden. Die Halbleiterdetektoranordnung (15) ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Bereichen des Halbleitersubstrats (4), die der Vielzahl von Halbleiterstrukturen (5) räumlich zugeordnet sind, jeweils durch Trenngräben (16) zumindest teilweise voneinander getrennt sind, so dass Ladungsträger innerhalb des Halbleitersubstrats (4) daran gehindert sind, aus einem ersten Bereich in einen zweiten Bereich des Halbleitersubstrats (4) zu gelangen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiterdetektoranordnung (15).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Halbleiterdetektoranordnung, umfassend eine Trägerschicht zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterdetektoranordnung, ein Halbleitersubstrat, das auf der Trägerschicht angeordnet ist, wobei das Halbleitersubstrat eine der Trägerschicht zugewandte Vorderseite und eine der Trägerschicht abgewandte Rückseite aufweist, und eine Vielzahl von Halbleiterstrukturen, insbesondere Fotodioden, die auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Halbleiterstrukturen über elektrische Kontakte mit der Trägerschicht verbunden sind und zusammen mit dem Halbleitersubstrat eine Vielzahl von Detektoren bilden.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiterdetektoranordnung der oben genannten Art.
  • Halbleiterdetektoranordnungen der oben genannten Art sind insbesondere als so genannte rückseitig beleuchtete Multipin-Fotodetektoren beziehungsweise CCD-Sensoren (Back-Illuminated Charge Coupled Devices) bekannt.
  • Rückseitig beleuchtete Fotodetektoren kommen insbesondere bei hochwertigen Anwendungen, wie etwa in der Computertomographie, der Spektroskopie oder der Astronomie zum Einsatz. Ein Nachteil der rückseitig beleuchteten Fotodetektoren ist der verhältnismäßig lange Weg von in der lichtempfindlichen Schicht ausgelösten Minoritätsladungsträgern, das heißt Elektronen oder Löchern, zu den Raumladungszonen der Dioden struktur. Dadurch kann es vorkommen, dass Ladungsträger, die im Bereich eines Detektors ausgelöst werden, durch eine benachbarte Fotodiode detektiert werden. Dabei spricht man auch vom Übersprechen. Das Übersprechen verschlechtert die räumliche Auflösung von Detektoren und ist deshalb von Nachteil. Obwohl der Effekt des Übersprechens auch von vorderseitig beleuchteten Fotodetektoranordnungen bekannt ist, ist er bei rückseitig beleuchteten Fotodetektoranordnungen aufgrund der anderen Detektorgeometrie in etwa um eine Größenordnung stärker.
  • Es sind unterschiedliche Lösungsansätze zur Verringerung des Übersprechens bekannt. Aus den Patentanmeldungen EP 1 608 020 A1 sowie EP 1 569 275 A1 sind Halbleiterdetektorenanordnungen bekannt, bei denen Vertiefungen in der Halbleiterschicht einer Detektoranordnung im Bereich von Fotodioden eine Verkürzung des Weges der Ladungsträger und somit eine Verringerung des Übersprechens bewirken. Aus der US 6,762,473 ist eine Halbleiterdetektoranordnung mit einer besonders dünnen Halbleiterschicht bekannt, bei der Teile der Halbleiterstrukturen, die die eigentlichen Fotodioden bilden, besonders tief in die Halbleiterschicht eingebracht sind. Auch hierdurch wird der Weg der ausgelösten Ladungsträger verkürzt.
  • Beide Ansätze erfordern jedoch verhältnismäßig aufwändige, teilweise mikromechanische, Fertigungstechniken, so dass sie nur bei besonders hochwertigen Systemen einsetzbar sind. Des Weiteren wird durch die beschriebenen Ansätze das Übersprechen nur vermindert, jedoch nicht gänzlich vermieden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, verbesserte Halbleiterdetektoranordnungen und Verfahren zur Herstellung solcher De tektoranordnungen zu beschreiben, bei denen ein Übersprechen zwischen benachbarten Detektoren ganz oder teilweise verhindert wird. Des Weiteren soll die Herstellung der Halbleiterdetektoranordnungen verhältnismäßig einfach sein.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Halbleiterdetektoranordnung der oben genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Vielzahl von Bereichen des Halbleitersubstrats, die der Vielzahl von Halbleiterstrukturen räumlich zugeordnet sind, jeweils durch Trenngräben zumindest teilweise voneinander getrennt sind, so dass Ladungsträger innerhalb des Halbleitersubstrats daran gehindert sind, aus einem ersten Bereich in einen zweiten Bereich des Halbleitersubstrats zu diffundieren.
  • Durch das Einbringen von Trenngräben in das Halbleitersubstrat werden die einzelnen Detektoren sowohl elektrisch als auch mechanisch voneinander isoliert. Ein Stromfluss durch die Trenngräben, der ein Übersprechen zwischen benachbarten Detektoren verursachen würde, wird somit verhindert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die Trenngräben über die gesamte Dicke des Halbleitersubstrats. Wenn sich die Trenngräben über die gesamte Dicke des Halbleitersubstrats erstrecken, werden benachbarte Detektoren vollständig voneinander getrennt, so dass nicht nur jegliches Übersprechen zwischen benachbarten Zellen vermieden wird, sondern auch mechanische Spannungen zwischen benachbarten Detektoren verhindert werden können.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die Trenngräben über einen vorbestimmten Bruchteil der Dicke des Halbleitersubstrats. Wenn sich die Trenngräben nicht über die gesamte Dicke des Halbleitersubstrats erstrecken, bleiben die einzelnen Detektoren mechanisch miteinander verbunden, so dass ihre Verarbeitung vereinfacht wird. Dennoch wird auch hier ein Übersprechen zwischen benachbarten Zellen erheblich vermindert.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Trägerschicht aus einem Leiterplattenmaterial, insbesondere FR4. Bei herkömmlichen Halbleiterdetektoranordnungen wird in der Regel ein verhältnismäßig teures, keramisches Trägermaterial verwendet, damit der Temperaturkoeffizient von Trägermaterial und Halbleitersubstrat vergleichbar ist und mechanische Spannungen zwischen der Trägerschicht und dem Halbleitersubstrat vermieden werden. Durch die Trenngräben in dem Halbleitersubstrat kann stattdessen auch gewöhnliches Leiterplattenmaterial Verwendung finden, das kostengünstiger und in der Verarbeitung einfacher zu handhaben ist.
  • Die zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls durch ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiterdetektoranordnung gelöst, das die folgenden Schritte aufweist:
    • – Herstellen eines Halbleitersubstrats mit einer Vorderseite und einer Rückseite,
    • – Herstellen einer Vielzahl von Detektoren, insbesondere Fotodioden, durch Bearbeiten der Vorderseite des Halbleitersubstrats,
    • – Aufbringen von elektrischen Kontakten zum Anschluss der Vielzahl von Detektoren auf die Vorderseite des Halbleitersubstrats,
    • – Montieren des Halbleitersubstrats auf einer Trägerschicht durch Verbinden der elektrischen Kontakte mit der Trägerschicht und
    • – teilweises Trennen der einzelnen Detektoren durch Einbringen von Trenngräben in die Rückseite des Halbleitersubstrats.
  • Durch die oben genannten Schritte kann eine erfindungsgemäße. Halbleiterdetektoranordnung auf sehr einfache Weise hergestellt werden. Dabei werden die Vielzahl von Halbleiterstrukturen wie gewöhnlich auf der Vorderseite eines gemeinsames Halbleitersubstrat hergestellt und durch ein Einbringen von Trenngräben in die Rückseite des Halbleitersubstrats elektrisch und mechanisch zumindest teilweise voneinander getrennt.
  • Gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen kann das Trennen vor oder nach dem Schritt des Montierens des Halbleitersubstrats auf der Trägerschicht durchgeführt werden. Ein nachträgliches Trennen hat den Vorteil, dass die einzelnen Detektoren bereits sicher durch die Trägerschicht gehalten werden, so dass die Herstellung besonders einfach durchgeführt werden kann. Ein vorzeitiges Trennen besitzt den Vorteil, dass die Sensoren völlig unabhängig voneinander sind und einzeln montiert und deshalb auch einzeln ersetzt werden können.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden im Schritt des teilweisen Trennens die Trenngräben durch Sägen, Ätzen oder Lasertrennen in das Halbleitersubstrat eingebracht. Eine aufwändige mikromechanische Bearbeitung der Halbleiterdetektoranordnung kann somit entfallen. Stattdessen werden verhältnismäßig einfache Herstellungsschritte verwendet, die sich problemlos in den Herstellungsprozess der Halbleiterdetektoranordnung integrieren lassen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung werden die Trenngräben in einem weiteren Schritt durch eine elektrisch isolierende Füllmasse wieder aufgefüllt. Auf diese Weise wird die mechanische Stabilität der Halbleiterdetektoranordnung erhöht ohne die vorteilhaften Eigenschaften der elektrischen Trennung zu stören.
  • Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Halbleiterdetektoranordnung mit einer Vielzahl von Detektoren gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
  • 2 ein Querschnitt durch eine rückseitig beleuchtete Halbleiterdetektoranordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
  • 3 einen Querschnitt durch eine rückseitig beleuchtete Halbleiterdetektoranordnung nach dem Stand der Technik und
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahren für eine Halbleiterdetektoranordnung.
  • Zum besseren Verständnis wird zunächst eine Halbleiterdetektoranordnung gemäß dem Stand der Technik beschrieben, die in der 3 vereinfacht dargestellt ist.
  • Auf einer Trägerschicht 1, die üblicherweise aus einem Keramikmaterial besteht, sind Anodenkontakte 2 sowie Kathodenkon takte 3 aufgebracht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wechseln sich die Anodenkontakte 2 und die Kathodenkontakte 3 gegenseitig ab, so dass eine räumlich periodische Struktur entsteht. Die Anodenkontakte 2 beziehungsweise Kathodenkontakte 3 stellen elektrische Verbindungen mit der Trägerschicht 1 her. Dazu dienen im dargestellten Ausführungsbeispiel so genannte "Lötbumps" 17, die zwischen den Anodenkontakten 2 beziehungsweise den Kathodenkontakten 3 und der Trägerschicht 1 angeordnet sind.
  • In das Halbleitersubstrat 4 sind im Ausführungsbeispiel Halbleiterstrukturen 5, im Ausführungsbeispiel Diodenstrukturen, eingebracht. Jede Fotodiode verfügt über eine p-dotierte Anode 6 sowie eine n-dotierte Kathode 7. Des Weiteren befindet sich an der oben gelegenen Rückseite des Halbleitersubstrats 4 eine zusätzliche n-dotierte Kathodenschicht 8. Die Anode 6 beziehungsweise die Kathode 7 sind über metallische Verbindungselemente 9 mit den Anodenkontakten 2 beziehungsweise Kathodenkontakten 3 elektrisch verbunden. An der Rückseite des Halbleitersubstrats 4 ist zusätzlich eine Antireflexschicht 10 angeordnet.
  • Zwischen der Rückseite und der Vorderseite des Halbleitersubstrats 4 verbleibt ein lichtempfindlicher Bereich 11, bei dem es sich beispielsweise um eine Siliziumschicht handelt. Um die Anoden 6 von den Kathoden 7 elektrisch zu trennen, so dass sich eine Raumladungszone in dem lichtempfindlichen Bereich 11 ausbildet, werden Isolatoren 12 in die Vorderseite des Halbleitersubstrats eingebracht. Die Isolatoren 12 können beispielsweise durch Oxidieren des Silizium-Halbleitersubstrats hergestellt werden.
  • Wird die Halbleiterdetektorenanordnung von der Rückseite her beleuchtet, wie durch die zwei Pfeile angedeutet ist, dringen Photonen in das Halbleitersubstrat 4 ein und lösen dort Elektronen-Loch-Paare aus. Die dadurch erzeugten Ladungsträger wandern zu den Raumladungszonen der Halbleiterstrukturen 5 und verursachen dort einen Photostrom zwischen den Anoden 6 und Kathoden 7, der zur Detektion der einafallenden Lichtstärke benutzt wird.
  • Da insbesondere kurzwelliges Licht nahe der Rückseite des Halbleitersubstrats 4, in der 3 oben, absorbiert wird müssen die erzeugten Ladungsträger einen verhältnismäßig langen Weg zurücklegen, bevor sie in die Raumladungszonen zwischen Anode 6 und Kathode 7 gelangen. Daher kann es vorkommen, dass einzelne Ladungsträger zu einer benachbarten Raumladungszone einer benachbarten Halbleiterstruktur 5 in dem lichtempfindlichen Bereich 11 gelangen. Dies ist insbesondere bei so genannten Multipin-Fotodetektoren beziehungsweise Charge Coupled Devices(CCD) Sensoranordnungen von Nachteil.
  • 1 zeigt eine Halbleiterdetektoranordnung 15 mit einer Matrix 13 von Detektoren 14 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Detektoren 14 um Fotodioden. Es können jedoch auch andere Detektoren 14 eingesetzt werden. Insbesondere ist es auch möglich, Detektoren 14 zur Detektion von ultravioletter, infraroter oder Röntgenstrahlung zu verwenden. Beispielsweise können Infrarotdetektoren durch Verwendung eines Germaniumsubstrats anstelle des Siliziumsubstrats hergestellt werden.
  • Wie in der 1 ersichtlich ist, besteht die Matrix 13 aus einer Vielzahl von Zeilen und Spalten von einzelnen Detektoren 14, im optischen Bereich auch "Pixel" genannt. Im Ausfüh rungsbeispiel umfasst die Halbleiterdetektoranordnung 15 insgesamt 512 Detektoren 14. Die einzelnen Detektoren 14 sind jeweils durch Trenngräben 16 voneinander getrennt. Es ist jedoch auch möglich, Trenngräben 16 nur zwischen Gruppen von Detektoren 14 vorzusehen. Beispielsweise können Trenngräben nur in einer räumlichen Orientierung, zum Beispiel zwischen benachbarten Spalten oder Zeilen der Matrix 13 eingebracht werden, wenn ein Übersprechen nur in dieser Richtung vermindert werden soll. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn auf der Halbleiterdetektoranordnung 15 Vorrichtungen mit einer bevorzugten optischen Orientierung, beispielsweise ein Szintillatorkristall, angeordnet sind.
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch die Halbleiterdetektoranordnung 15 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Die Halbleiterdetektoranordnung 15 umfasst dieselben Elemente wie die in 3 dargestellte Halbleiterdetektoranordnung nach dem Stand der Technik. zusätzlich wurden die einzelnen Detektoren 14 durch Einbringen der Trenngräben 16 elektrisch und mechanisch voneinander getrennt. Im Ausführungsbeispiel sind die Trenngräben 16 im Bereich der Kathoden 7 in das Halbleitersubstrat 4 eingebracht. Dadurch wird jede Kathode 7 in eine linke und in eine rechte Kathode zweier benachbarter Detektoren 14 geteilt.
  • Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Trenngräben 16 über die volle Dicke des Halbleitersubstrats 4. Somit wird jegliches Übersprechen benachbarter Detektoren 14 vermieden. Es ist jedoch auch möglich, Trenngräben 16 nur über einen vorbestimmten Bruchteil, etwa der Hälfte oder Dreiviertel, der Dicke des Halbleitersubstrates 4 vorzusehen. Beispielsweise können die Trenngräben 16 nur im lichtempfindlichen Bereich 11 eingebracht werden. Je nach Tiefe der eingebrachten Trenngräben kann ein Übersprechen zwischen benachbarten Detektoren 14 nur vermindert oder aber vollständig unterbunden werden.
  • Werden die einzelnen Detektoren 14, wie in der 2 dargestellt, durch Trenngräben 16 vollständig voneinander getrennt, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass Unterschiede in den Temperaturausdehnungskoeffizienten zwischen der Trägerschicht 1 und dem Halbleitersubstrat 4 weniger mechanische Verspannungen verursachen. Daher ist es möglich, das Halbleitersubstrat 4 unmittelbar auf einem herkömmlichen Leiterplattenmaterial, beispielsweise FR4, das dann als Trägerschicht 1 fungiert, zu montieren. Selbstverständlich ist auch eine Montage auf einer ein Keramikmaterial umfassenden Trägerschicht möglich, insbesondere um eine verbesserte Ableitung von Wärme zu gewährleisten.
  • Um eine einfache Montage der erfindungsgemäßen Halbleiterdetektoranordnung 15 auch bei vollständiger Trennung der einzelnen Detektoren 14 durch die Trenngräben 16 zu ermöglichen, wird im Folgenden ein verbessertes Herstellungsverfahren 40 beschrieben, das auf dem so genannten "Flip Chip" Verfahren beruht. Die einzelnen Schritte des Herstellungsverfahrens 40 sind in 4 in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt.
  • In einem ersten Schritt 41 werden die Halbleiterstrukturen 5 in ein bereitgestelltes Halbleitersubstrat 4 eingebracht. Die dazu benötigten Techniken, insbesondere die Fotolithographie, Ätzung und Dotierung von Halbleitersubstraten 4, sind dem Fachmann wohlbekannt und richten sich nach der herzustellenden Halbleiterstruktur 5, so dass auf eine Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden kann. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Halbleiterstrukturen 5 bevorzugt um Diodenstrukturen.
  • In einem optionalen weiteren Schritt 42 wird das Halbleitersubstrat 4 auf die gewünschte Dicke abgeschliffen. Für rückseitig beleuchtete Fotodetektoren ist es vorteilhaft, das Halbleitersubstrat 4 auf eine vorgegebene Dicke abzuschleifen.
  • In einem weiteren Schritt 43 werden elektrische Kontaktpunkte, im Ausführungsbeispiel Lötbumps 17 auf Anschlusspunkten des Halbleitersubstrats 4, im Ausführungsbeispiel im Bereich der Anodenkontakte 2 und Kathodenkontakte 3, aufgebracht. Alternativ ist es auch möglich, Lötbumps 17 auf dem Trägermaterial 1 oder auf beiden Seiten aufzubringen.
  • In einem weiteren optionalen Schritt 44 wird das Halbleitersubstrat 4 vereinzelt. Üblicherweise befinden sich auf einem so genannten Wafer eine Vielzahl von Detektor-Matrizen 13, die im Schritt 44 in einzelne Matrizen 13 getrennt werden. Beispielsweise ist es möglich, einen Wafer zu zersägen.
  • In einem weiteren Schritt 45 wird eine einzelne Matrix 13 umgedreht, so dass die Vorderseite mit den darauf befindlichen Detektoren 14 nach unten, in Richtung einer bereitgestellten Trägerschicht 14 weist.
  • Anschließend wird die Matrix 13 im Schritt 46 auf die vorbereitete Trägerschicht 11 aufgelegt, wobei die Trägerschicht 1 über Anschlusspunkte im Bereich der Anodenkontakte 2 beziehungsweise Kathodenkontakte 3 verfügt. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, eine Matrix 13 von Detek toren 14 unmittelbar auf eine Leiterplatte einer elektronischen Schaltung aufzubringen.
  • Im Schritt 47 wird die Matrix 13 mit der Trägerschicht 11 verlötet. Unterschiedliche Techniken zum Verlöten von Halbleitersubstraten 4 mit einer Trägerschicht 1 sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann die gesamte Anordnung kurzzeitig stark erhitzt werden, so dass sich auf dem Halbleitersubstrat 4 oder der Trägerschicht 1 befindliche Lötbumps 17 verflüssigen und eine elektrische Verbindung zwischen den Anoden- und Kathodenkontakten 2 beziehungsweise 3 und der Trägerschicht 1 herstellen.
  • In einem weiteren Schritt 48 werden die Trenngräben 16 in das Halbleitersubstrat 4 eingearbeitet. Im Ausführungsbeispiel werden die Trenngräben 16 von der nun an der Oberfläche liegenden Rückseite des Halbleitersubstrats 4 gesägt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Trenngräben 16 durch Lasertrennung oder einen weiteren Ätzschritt in das Halbleitersubstrat 4 einzubringen..
  • Je nach verwendeter Größe der einzelnen Detektoren 14 und der verwendeten Technik zum Trennen können die Trenngräben 16 unterschiedliche Breiten aufweisen. Im Ausführungsbeispiel besitzen die Trenngräben 16 eine Breite von etwa 100 Mikrometern, so dass zwischen benachbarten Detektoren 14 keine Quanteneffekte, insbesondere Tunneleffekte, auftreten, die wiederum ein Übersprechen zwischen benachbarter Detektoren 14 verursachen könnten.
  • In einem weiteren, optionalen Schritt 49 werden die Trenngräben 16 durch eine elektrisch isolierende Füllmasse, zum Beispiel durch ein Epoxid- oder anderes Kunststoffharz, wieder aufgefüllt. Durch diesen, auch als "Underfill" bezeichneten Vorgang wird die mechanische Stabilität der einzelnen Detektoren 14 bzw. der Matrix 13 im Ganzen erhöht ohne die vorteilhaften Eigenschaften der elektrischen Trennung zu stören.
  • Alternativ zu der beschriebenen Vorgehensweise ist es auch möglich, die einzelnen Detektoren 14 des Halbleitersubstrats 4 bereits vor der Montage auf der Trägerschicht 1 voneinander zu trennen. Entweder werden die Trenngräben 16 nicht über die volle Dicke des Halbleitersubstrats 4 eingebracht, so dass die einzelnen Detektoren 14 auch weiterhin mechanisch zusammenhängen, oder die Detektoren 14 werden mechanisch komplett voneinander getrennt und dann einzeln auf einer Trägerschicht 1 montiert. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn nur eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Detektoren 14 auf einer Trägerschicht 1 montiert werden soll, und einzelne, verhältnismäßig großflächige Detektoren 14 somit einzeln auf die Trägerschicht 1 aufgebracht werden können.
  • Auch die Reihenfolge der anderen Verfahrensschritte 41 bis 48 besitzt nur beispielhaften Charakter und kann an die Verhältnisse des jeweiligen Herstellungsprozesses angepasst werden. Insbesondere ist es möglich, einzelne Verfahrensschritte, etwa das Trennen der Detektoren 14 und Vereinzeln des Halbleitersubstrats 4, gemeinsam durchzuführen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1608020 A1 [0005]
    • - EP 1569275 A1 [0005]
    • - US 6762473 [0005]

Claims (15)

  1. Halbleiterdetektoranordnung (15), umfassend – eine Trägerschicht (1) zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterdetektoranordnung (15), – ein Halbleitersubstrat (4), das auf der Trägerschicht (1) angeordnet ist, wobei das Halbleitersubstrat (4) eine der Trägerschicht (1) zugewandte Vorderseite und eine der Trägerschicht abgewandte Rückseite aufweist, und – eine Vielzahl von Halbleiterstrukturen (5), insbesondere Fotodioden, die auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats (4) angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Halbleiterstrukturen (5) über elektrisch Kontakte (2, 3) mit der Trägerschicht (1) verbunden sind und zusammen mit dem Halbleitersubstrat (4) eine Vielzahl von Detektoren (14) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Bereichen des Halbleitersubstrats (4), die der Vielzahl von Halbleiterstrukturen (5) räumlich zugeordnet sind, jeweils durch Trenngräben (16) zumindest teilweise voneinander getrennt sind, so dass Ladungsträger innerhalb des Halbleitersubstrats (4) daran gehindert sind, aus einem ersten Bereich in einen zweiten Bereich des Halbleitersubstrats (4) zu gelangen.
  2. Halbleiterdetektoranordnung (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenngräben (16) sich über die gesamte Dicke des Halbleitersubstrats (4) erstrecken.
  3. Halbleiterdetektoranordnung (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenngräben (16) sich über einen vorbestimmten Bruchteil der Dicke des Halbleitersubstrats (4) erstrecken.
  4. Halbleiterdetektoranordnung (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterdetektoranordnung (15) eine Mehrzahl von Zeilen mit einer Vielzahl von Detektoren (14) umfasst, wobei jede Zeile von benachbarten Zeilen durch die Trenngräben (16) zu mindest teilweise getrennt ist.
  5. Halbleiterdetektoranordnung (15) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jede Zeile der Halbleiterdetektoranordnung (15) eine Vielzahl von Detektoren (14) umfasst, wobei jeder Detektor (14) einer Zeile von benachbarten Detektoren (14) derselben Zeile durch Trenngräben (16) zumindest teilweise getrennt ist.
  6. Halbleiterdetektoranordnung (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterdetektoranordnung (15) eine rückseitig beleuchtete Matrix (16) von Fotodioden bildet.
  7. Halbleiterdetektoranordnung (15) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite des Halbleitersubstrats (4) eine Antireflexschicht (10) angeordnet ist.
  8. Halbleiterdetektoranordnung (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) aus einem Leiterplattenmaterial, insbesondere FR4, oder Keramikmaterial besteht.
  9. Herstellungsverfahren (40) für eine Halbleiterdetektoranordnung (15) mit den Schritten: – Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (4) mit einer Vorderseite und einer Rückseite, – Herstellen einer Vielzahl von Detektoren (14), insbesondere Fotodioden, durch Bearbeiten der Vorderseite des Halbleitersubstrats (4), – Aufbringen von elektrischen Kontakten (3, 4) zum Anschluss der Vielzahl von Detektoren (14) auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats (4), – Montieren des Halbleitersubstrats (4) auf einer Trägerschicht (1) durch Verbinden der elektrischen Kontakte (2, 3) mit der Trägerschicht (1) und – teilweises Trennen der einzelnen Detektoren (14) durch Einbringen von Trenngräben (16) in die Rückseite des Halbleitersubstrats (4).
  10. Herstellungsverfahren (40) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des teilweisen Trennens nach dem Schritt des Montierens durchgeführt wird.
  11. Herstellungsverfahren (40) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des teilweisen Trennens vor dem Schritt des Montierens durchgeführt wird.
  12. Herstellungsverfahren (40) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt: – Abschleifen des Halbleitersubstrats (4) auf eine vorbestimmte Dicke.
  13. Herstellungsverfahren (40) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt: – Vereinzeln des Halbleitersubstrats (4) in eine Vielzahl von Halbleiterdetektoranordnungen (15).
  14. Herstellungsverfahren (40) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des teilweisen Trennens die Trenngräben (16) durch Sägen, Ätzen oder Lasertrennen in das Halbleitersubstrat (4) eingebracht werden.
  15. Herstellungsverfahren (40) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt: – Auffüllen der Trenngräben (16) durch ein elektrisch isolierendes Harz.
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