DE102017111802A1 - Radiation detector and method of making a radiation detector - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Strahlungsdetektor (1) zur Detektion einer Signalstrahlung (8) mit einem Halbleiterbauelement (2) und einem Gehäuse (3), in dem das Halbleiterbauelement angeordnet ist, angegeben, wobei ein Zwischenraum (33) zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Gehäuse mit einer Blockierschicht (5) gefüllt ist.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors angegeben.
A radiation detector (1) for detecting a signal radiation (8) having a semiconductor component (2) and a housing (3) in which the semiconductor component is arranged is provided, wherein a gap (33) between the semiconductor component and the housing is provided with a Blocking layer (5) is filled.
Furthermore, a method for producing a radiation detector is specified.
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Strahlungsdetektor sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors.The present application relates to a radiation detector and to a method for producing a radiation detector.
Für viele optische Sensorapplikationen ist ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis unerlässlich. Hierfür sollte der zur Detektion vorgesehene Strahlungsdetektor möglichst nur in Reaktion auf die zu detektierende Signalstrahlung ein Signal erzeugen. Ein wesentlicher Beitrag zum Rauschniveau wird oftmals durch Umgebungslicht beziehungsweise so genanntes „optisches Rauschen“ geliefert.For many optical sensor applications, a high signal-to-noise ratio is essential. For this purpose, the radiation detector provided for detection should generate a signal only as possible in response to the signal radiation to be detected. A significant contribution to the noise level is often provided by ambient light or so-called "optical noise".
Eine Aufgabe ist es, einen Strahlungsdetektor anzugeben, der sich durch ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis auszeichnet und gleichzeitig einfach herstellbar ist. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem eine einfache und zuverlässige Herstellung eines Strahlungsdetektors erzielt werden kann.An object is to provide a radiation detector, which is characterized by a high signal-to-noise ratio and at the same time is easy to produce. Furthermore, a method is to be specified with which a simple and reliable production of a radiation detector can be achieved.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch einen Strahlungsdetektor beziehungsweise ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.These objects are achieved inter alia by a radiation detector or a method according to the independent patent claims. Further embodiments and expediencies are the subject of the dependent claims.
Es wird ein Strahlungsdetektor zur Detektion einer Signalstrahlung angegeben. Die Signalstrahlung liegt beispielsweise im sichtbaren Spektralbereich. Beispielsweise ist die Signalstrahlung ein Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs, etwa mit einer vollen Halbwertsbreite von höchstens 100 nm oder 150 nm, oder der gesamte sichtbare Spektralbereich. Alternativ kann die Signalstrahlung auch im ultravioletten oder infraroten Spektralbereich liegen.A radiation detector for detecting a signal radiation is specified. The signal radiation is, for example, in the visible spectral range. For example, the signal radiation is a partial region of the visible spectral range, for example with a full half-width of at most 100 nm or 150 nm, or the entire visible spectral range. Alternatively, the signal radiation may also be in the ultraviolet or infrared spectral range.
Der Strahlungsdetektor ist zum Beispiel ein oberflächenmontierbares Bauelement (surface mounted device, smd) .The radiation detector is, for example, a surface mounted device (smd).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist der Strahlungsdetektor ein Halbleiterbauelement auf. Das Halbleiterbauelement ist beispielsweise eine Fotodiode oder ein Fototransistor. Insbesondere kann das Halbleiterbauelement als ein ungehäustes Halbleiterbauelement ausgebildet sein. Das Halbleiterbauelement selbst weist also kein Gehäuse auf. Beispielsweise ist das Halbleiterbauelement ein Halbleiterchip, der etwa durch Vereinzelung aus einem Waferverbund hervorgegangen ist.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the radiation detector has a semiconductor component. The semiconductor component is, for example, a photodiode or a phototransistor. In particular, the semiconductor component can be designed as an unhoused semiconductor component. The semiconductor component itself therefore has no housing. By way of example, the semiconductor component is a semiconductor chip which has emerged, for example, by singulation from a wafer composite.
Das Halbleiterbauelement, insbesondere ein fotosensitiver Bereich des Halbleiterbauelements, basiert beispielsweise auf einem Halbleitermaterial, etwa Silizium. Alternativ kann auch ein anderes Halbleitermaterial Anwendung finden, beispielsweise ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial oder ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial.The semiconductor component, in particular a photosensitive region of the semiconductor component, is based for example on a semiconductor material, for example silicon. Alternatively, it is also possible to use another semiconductor material, for example a III-V compound semiconductor material or a II-VI compound semiconductor material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors weist der Strahlungsdetektor ein Gehäuse auf. Das Gehäuse ist beispielsweise ein vorgefertigtes Gehäuse. Ein derartiges Gehäuse wird auch als Pre-Mold-Gehäuse bezeichnet. Zum Beispiel weist das Gehäuse zumindest zwei externe Kontakte für die externe elektrische Kontaktierung des Strahlungsdetektors auf. Die externen Kontakte sind zum Beispiel mittels eines Leiterrahmens gebildet, der von einem Gehäusekörper des Gehäuses umformt ist. Der Gehäusekörper selbst ist zweckmäßigerweise elektrisch isoliert ausgebildet.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the radiation detector has a housing. The housing is for example a prefabricated housing. Such a housing is also referred to as a pre-mold housing. For example, the housing has at least two external contacts for the external electrical contacting of the radiation detector. The external contacts are formed, for example, by means of a lead frame, which is formed by a housing body of the housing. The housing body itself is expediently designed to be electrically insulated.
Das Halbleiterbauelement ist in dem Gehäuse angeordnet, etwa in einer Kavität des Gehäuses.The semiconductor device is disposed in the housing, such as in a cavity of the housing.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist ein Zwischenraum zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Gehäuse mit einer Blockierschicht gefüllt. In lateraler Richtung ist das Halbleiterbauelement zumindest stellenweise von der Blockierschicht umgeben. Beispielsweise grenzt die Blockierschicht stellenweise unmittelbar an das Halbleiterbauelement, insbesondere an eine Seitenfläche des Halbleiterbauelements an.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, a gap between the semiconductor component and the housing is filled with a blocking layer. In the lateral direction, the semiconductor component is surrounded at least in places by the blocking layer. For example, the blocking layer directly adjoins the semiconductor component in places, in particular on a side surface of the semiconductor component.
Eine laterale Richtung ist im Zweifel eine Richtung, die parallel zu einer Montagefläche des Strahlungsdetektors verläuft.A lateral direction is in doubt a direction parallel to a mounting surface of the radiation detector.
Die Blockierschicht ist insbesondere zumindest für einen Teil des elektromagnetischen Spektrums vollständig undurchlässig. Insbesondere kann die Blockierschicht spektral breitbandig strahlungsundurchlässig sein, etwa mindestens in einem Bereich zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 1000 nm.The blocking layer is in particular completely impermeable to at least part of the electromagnetic spectrum. In particular, the blocking layer can be spectrally broadband radiopaque, at least in a range between 400 nm inclusive and including 1000 nm.
In mindestens einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist der Strahlungsdetektor zur Detektion einer Signalstrahlung vorgesehen und weist ein Halbleiterbauelement und ein Gehäuse auf, wobei das Halbleiterbauelement in dem Gehäuse angeordnet ist und ein Zwischenraum zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Gehäuse mit einer Blockierschicht gefüllt ist.In at least one embodiment of the radiation detector, the radiation detector is provided for detecting a signal radiation and has a semiconductor component and a housing, wherein the semiconductor component is arranged in the housing and a gap between the semiconductor component and the housing is filled with a blocking layer.
Mittels der Blockierschicht kann die Oberfläche, durch die Strahlung in das Halbleiterbauelement eintreten und zu einem Signal beitragen kann, im Wesentlichen auf eine Strahlungseintrittsfläche des Halbleiterbauelements beschränkt werden. Die Strahlungseintrittsfläche verläuft beispielsweise parallel zur Montagefläche des Strahlungsdetektors. Eine Strahlungseinkopplung durch eine schräg oder senkrecht zur Strahlungseintrittsfläche verlaufende Seitenfläche des Halbleiterbauelements kann unterdrückt oder zumindest verringert werden.By means of the blocking layer, the surface through which radiation can enter the semiconductor component and contribute to a signal can be essentially limited to a radiation entrance surface of the semiconductor component. The radiation entrance surface extends, for example, parallel to the mounting surface of the radiation detector. Radiation coupling through an oblique or perpendicular to the radiation entrance surface extending Side surface of the semiconductor device can be suppressed or at least reduced.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors bedeckt die Blockierschicht alle Seitenflächen des Halbleiterbauelements vollständig. Zumindest für Spektralanteile, für die die Blockierschicht undurchlässig ist, kann die Strahlungseinkopplung also vollständig auf die Strahlungseintrittsfläche des Halbleiterbauelements reduziert werden. Es hat sich gezeigt, dass in konventionellen Strahlungsdetektoren über die Seitenflächen des Halbleiterbauelements überproportional viel Störstrahlung eingekoppelt wird. Je stärker eine Strahlungseinkopplung über die Seitenflächen des Halbleiterbauelements unterdrückt wird, desto besser kann daher das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Strahlungsdetektors sein.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the blocking layer completely covers all side surfaces of the semiconductor component. At least for spectral components for which the blocking layer is impermeable, the radiation coupling can thus be reduced completely to the radiation entrance surface of the semiconductor component. It has been found that disproportionately much interference is coupled in conventional radiation detectors via the side surfaces of the semiconductor component. Therefore, the stronger the radiation coupling through the side surfaces of the semiconductor device is suppressed, the better the signal-to-noise ratio of the radiation detector can be.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist die Blockierschicht zumindest für Strahlung zwischen einschließlich 700 nm und einschließlich 1000 nm undurchlässig. Es hat sich gezeigt, dass Umgebungsstrahlung in diesem Spektralbereich einen wesentlichen Beitrag zum Rauschen des Strahlungsdetektors liefert, insbesondere bei Verwendung eines Halbleiterbauelements auf der Basis von Silizium.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the blocking layer is impermeable at least for radiation of between 700 nm and 1000 nm inclusive. It has been found that ambient radiation in this spectral range provides a significant contribution to the noise of the radiation detector, in particular when using a semiconductor component based on silicon.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist die Blockierschicht für die Signalstrahlung undurchlässig. Entgegen dem üblichen Bestreben wird also eine Verringerung des Signals aufgrund der reduzierten Strahlungseinkopplung der Signalstrahlung über die Seitenfläche des Halbleiterbauelements in Kauf genommen. Es hat sich gezeigt, dass durch die Signalstrahlung erzeugte Anteile des Detektorsignals prozentual weniger stark abfallen als Signalanteile, die durch Streustrahlung hervorgerufen werden. Dadurch erhöht sich insgesamt das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Strahlungsdetektors.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the blocking layer is impermeable to the signal radiation. Contrary to the usual endeavor, therefore, a reduction of the signal due to the reduced radiation coupling in of the signal radiation via the side surface of the semiconductor component is accepted. It has been found that proportions of the detector signal generated by the signal radiation drop less in percentage than signal components which are caused by scattered radiation. This increases the overall signal-to-noise ratio of the radiation detector.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist die Blockierschicht mindestens für einen Teil von Strahlung im ultravioletten, für Strahlung im sichtbaren und für einen Teil von Strahlung im infraroten Spektralbereich undurchlässig. Die Blockierschicht ist also spektral breitbandig strahlungsundurchlässig. Beispielsweise ist die Blockierschicht für Strahlung mit Wellenlängen zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 1100 nm undurchlässig.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the blocking layer is impermeable to at least a part of radiation in the ultraviolet, for radiation in the visible and for a part of radiation in the infrared spectral range. The blocking layer is thus spectrally broadband radiopaque. For example, the blocking layer is impermeable to radiation having wavelengths between 400 nm inclusive and 1100 nm inclusive.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors enthält die Blockierschicht Schwarzpigmente, die in ein Matrixmaterial eingebettet sind, etwa Ruß. Beispielsweise eignen sich Additive, etwa die unter der Bezeichnung „Printex 300“ von Degussa vertriebenen Additive oder äquivalente Produkte anderer Hersteller. Als Matrixmaterial eignet sich beispielsweise ein Polymermaterial, etwa ein Silikon oder ein Epoxid.According to at least one embodiment of the radiation detector, the blocking layer contains black pigments embedded in a matrix material, such as soot. For example, additives, such as those sold under the name "Printex 300" by Degussa additives or equivalent products from other manufacturers are suitable. As a matrix material, for example, a polymer material, such as a silicone or an epoxy is suitable.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors enthält die Blockierschicht Ruß (carbon black). Ruß zeichnet sich durch eine spektral breitbandige und effiziente Strahlungsabsorption aus, sodass eine Blockierschicht einfach und zuverlässig herstellbar ist.According to at least one embodiment of the radiation detector, the blocking layer contains carbon black. Carbon black is characterized by a spectrally broadband and efficient radiation absorption, so that a blocking layer can be produced easily and reliably.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist eine Strahlungseintrittsfläche des Halbleiterbauelements zumindest stellenweise frei von der Blockierschicht. Zum Beispiel ist das Halbleiterbauelement oder zumindest sein fotosensitiver Bereich in Draufsicht auf den Strahlungsdetektor zu mindestens 90 % oder zu mindestens 95 % seiner Grundfläche frei von Material der Blockierschicht. Die Blockierschicht behindert also eine Strahlungseinkopplung durch die Strahlungseintrittsfläche des Halbleiterbauelements nicht oder zumindest nicht wesentlich.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, a radiation entrance surface of the semiconductor component is at least locally free of the blocking layer. For example, the semiconductor device or at least its photosensitive region is at least 90% or at least 95% of its footprint free of blocking layer material in plan view of the radiation detector. The blocking layer thus does not hinder or at least not substantially hinder radiation coupling in through the radiation entrance surface of the semiconductor component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist auf der Strahlungseintrittsfläche des Halbleiterbauelements ein Filter angeordnet. Das Filter ist insbesondere dafür vorgesehen, die spektrale Empfindlichkeit des Halbleiterbauelements an eine dem Strahlungsdetektor vorgegebene spektrale Empfindlichkeitsverteilung anzupassen. Beispielsweise ist das Filter ein dielektrisches Filter mit einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten, etwa in Form eines Bragg-Reflektors. Über die Schichtdicken und die Brechungsindizes der einzelnen dielektrischen Schichten kann die spektrale Transmission in weiten Grenzen an eine vorgegebene spektrale Transmission angepasst werden. Das Filter kann als ein vorgefertigtes Element an dem Halbleiterbauelement befestigt, etwa mittels einer Verbindungsschicht, oder in das Halbleiterbauelement integriert sein, etwa in Form einer Beschichtung des Halbleiterbauelements. Die nachfolgend angegebenen Werte für die Transmission des Filters beziehen sich jeweils auf senkrecht zur Strahlungseintrittsfläche auftreffende Strahlung.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, a filter is arranged on the radiation entrance surface of the semiconductor component. The filter is intended in particular for adapting the spectral sensitivity of the semiconductor component to a spectral sensitivity distribution predetermined for the radiation detector. For example, the filter is a dielectric filter having a plurality of dielectric layers, such as a Bragg reflector. By way of the layer thicknesses and the refractive indices of the individual dielectric layers, the spectral transmission can be adapted within wide limits to a predetermined spectral transmission. The filter can be attached to the semiconductor component as a prefabricated element, for example by means of a connection layer, or integrated into the semiconductor component, for example in the form of a coating of the semiconductor component. The values given below for the transmission of the filter relate in each case to radiation incident perpendicular to the radiation entrance surface.
Insbesondere grenzt die Blockierschicht an eine Seitenfläche des Filters an. Die Blockierschicht verhindert also auch eine seitliche Einkopplung in das Filter.In particular, the blocking layer adjoins a side surface of the filter. The blocking layer thus also prevents lateral coupling into the filter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist das Filter ein Bandpassfilter, das Strahlung im sichtbaren Spektralbereich durchlässt. Beispielsweise beträgt eine Transmission des Filters zwischen einschließlich 450 nm und einschließlich 600 nm durchgängig mindestens 50 % der maximalen Transmission des Filters. Strahlung mit einer Wellenlänge oberhalb von 650 nm bis zu einer Grenzwellenlänge des Strahlungsdetektors, beispielsweise bei einer Wellenlänge von etwa 1100 für einen Silizium-basierten photoempfindlichen Bereich, wird mittels des Filters geblockt oder zumindest abgeschwächt.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, the filter is a bandpass filter which transmits radiation in the visible spectral range. For example, a transmission of the filter between 450 nm and 600 nm including inclusive at least 50% of the maximum transmission of the filter. Radiation with a wavelength above 650 nm up to to a cut-off wavelength of the radiation detector, for example at a wavelength of about 1100 for a silicon-based photosensitive area, is blocked or at least attenuated by means of the filter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors sind ein Zwischenraum zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Gehäuse und eine Viskosität des Materials der Blockierschicht im flüssigen Zustand so aufeinander abgestimmt, dass Kapillarkräfte ein Befüllen des Zwischenraums entlang von mindestens drei Seitenflächen des Halbleiterbauelements fördern. Die Herstellung des Strahlungsdetektors, bei dem alle vier Seitenflächen des Halbleiterbauelements stellenweise, bevorzugt vollständig, mit der Blockierschicht bedeckt sind, wird so vereinfacht.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, a gap between the semiconductor component and the housing and a viscosity of the material of the blocking layer in the liquid state are matched to one another such that capillary forces promote filling of the gap along at least three side surfaces of the semiconductor component. The production of the radiation detector in which all four side surfaces of the semiconductor device are covered in places, preferably completely, with the blocking layer is thus simplified.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Strahlungsdetektors beträgt ein lateraler Abstand zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Gehäuse an drei Seitenflächen des Halbleiterbauelements zwischen einschließlich 50 µm und einschließlich 200 µm. Es hat sich gezeigt, dass ein Zwischenraum in diesem Bereich besonders einfach und zuverlässig durch Material der Blockierschicht gefüllt werden kann, insbesondere unter Ausnutzung von Kapillarkräften.In accordance with at least one embodiment of the radiation detector, a lateral distance between the semiconductor component and the housing at three side surfaces of the semiconductor component is between 50 μm and 200 μm inclusive. It has been shown that a gap in this area can be filled particularly easily and reliably by material of the blocking layer, in particular by utilizing capillary forces.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors angegeben.Furthermore, a method for producing a radiation detector is specified.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Gehäuse bereitgestellt. Ein Halbleiterbauelement wird in dem Gehäuse angeordnet. Ein Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Halbleiterbauelement wird mit einer Blockierschicht befüllt.In accordance with at least one embodiment of the method, a housing is provided. A semiconductor device is disposed in the housing. A gap between the housing and the semiconductor device is filled with a blocking layer.
Das Befüllen des Zwischenraums erfolgt beispielsweise mittels eines Dispensers oder eines Jetting („Tintenstrahl“)-Verfahrens.The filling of the intermediate space takes place, for example, by means of a dispenser or a jetting ("ink-jet") method.
Die Blockierschicht wird also erst ausgebildet, nachdem das Halbleiterbauelement bereits in dem Gehäuse angeordnet worden ist. Es hat sich gezeigt, dass ein solches Verfahren kostengünstiger ist als ein Verfahren, bei dem Halbleiterbauelemente zur Ausbildung von Gehäusen mit einer Formmasse, die die Gehäusekörper bildet, umformt werden. Zudem würde die endliche Positionierungsgenauigkeit bei der Positionierung der Halbleiterbauelemente und auch bei den verwendeten Gießverfahren eine Verringerung der nutzbaren strahlungsempfindlichen Fläche verursachen, wodurch das Signal insgesamt verringert würde.The blocking layer is thus formed only after the semiconductor device has already been arranged in the housing. It has been found that such a method is more cost-effective than a method in which semiconductor components for forming housings with a molding compound which forms the housing body, are transformed. In addition, the finite positioning accuracy in the positioning of the semiconductor devices and also in the casting methods used would cause a reduction in the useful radiation-sensitive area, thereby reducing the overall signal.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Material der Blockierschicht beim Befüllen des Zwischenraum hinsichtlich seiner Menge so dosiert, dass der Zwischenraum vollständig befüllt wird und eine Strahlungseintrittsfläche des Halbleiterbauelements zumindest stellenweise frei bleibt. Insbesondere kann das Material der Blockierschicht in einer Kavität des Gehäuses in Draufsicht an genau einer Seite des Halbleiterbauelements eingebracht werden, wobei sich das Material davon ausgehend insbesondere vollständig um das Halbleiterbauelement herum verteilt. Beispielsweise erfolgt das Befüllen an einer Seite des Halbleiterbauelements, an der das Gehäuse zumindest eine Anschlussfläche für die elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauelements, etwa über eine Drahtbond-Verbindung, aufweist. Insbesondere befindet sich ein Befüllpunkt bei der Herstellung seitlich versetzt zu der Drahtbond-Verbindung.In accordance with at least one embodiment of the method, a material of the blocking layer is metered with respect to its quantity during filling of the intermediate space such that the intermediate space is completely filled and a radiation entrance surface of the semiconductor component remains free at least in places. In particular, the material of the blocking layer can be introduced in a cavity of the housing in plan view on exactly one side of the semiconductor component, wherein the material thereof, in particular, completely distributed around the semiconductor device around. For example, the filling takes place on one side of the semiconductor component, on which the housing has at least one connection surface for the electrical contacting of the semiconductor component, for example via a wire bond connection. In particular, a filling point in the production is laterally offset from the wire bond connection.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Zwischenraum entlang von drei Seitenflächen des Halbleiterbauelements aufgrund von Kapillarkräften befüllt. So kann ein Strahlungsdetektor hergestellt werden, der sich zum einen durch eine kompakte Bauweise auszeichnet und zum anderen auf einfache und zuverlässige Weise eine seitliche Strahlungseinkopplung in das Halbleiterbauelement unterdrückt oder zumindest vermindert.According to at least one embodiment of the method, the gap is filled along three side surfaces of the semiconductor device due to capillary forces. Thus, a radiation detector can be produced, which is characterized on the one hand by a compact design and on the other hand in a simple and reliable way suppresses a lateral radiation injection into the semiconductor device or at least reduced.
Das beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines weiter oben beschriebenen Strahlungsdetektors besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Strahlungsdetektor angeführte Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.The method described is particularly suitable for the production of a radiation detector described above. In the context of the radiation detector mentioned features can therefore be used for the process and vice versa.
Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel für einen Strahlungsdetektor in schematischer Schnittansicht; -
2 eine schematische Darstellung eines Referenzdetektors; -
3A ,3B und3C ein Ausführungsbeispiel für einen Strahlungsdetektor in schematischer Schnittansicht (3A ) entlang der in der Draufsicht der3B gezeigten Linie AA‘ und in perspektivischer Darstellung in3C ; -
4 Messungen eines normierten Photostroms IN in Abhängigkeit von der Wellenlänge A der auftreffenden Strahlung für einen Strahlungsdetektor und einen Referenzdetektor; und -
5A ,5B ,5C und5D ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors anhand von schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten.
Show it:
-
1 an embodiment of a radiation detector in a schematic sectional view; -
2 a schematic representation of a reference detector; -
3A .3B and3C An embodiment of a radiation detector in a schematic sectional view (3A ) along the in plan view of3B shown line AA 'and in perspective in3C ; -
4 Measurements of a normalized photocurrent I N as a function of the wavelength A of the incident radiation for a radiation detector and a reference detector; and -
5A .5B .5C and5D An embodiment of a method for producing a radiation detector based on intermediate steps schematically shown in sectional view.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. The same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals.
Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.The figures are each schematic representations and therefore not necessarily to scale. Rather, comparatively small elements and in particular layer thicknesses may be exaggerated for clarity.
In
Der Strahlungsdetektor
Das Halbleiterbauelement
Das Halbleiterbauelement
Das Gehäuse
Die Strahlungseintrittsfläche
Der Strahlungsdetektor ist zur Detektion einer Signalstrahlung
Auf die Strahlungseintrittsfläche
Signalstrahlung, die seitlich an der Strahlungseintrittsfläche
Dieser Strahlungsanteil wird aufgrund der Blockierschicht
Die Streustrahlung
Die Blockierschicht
Die Blockierschicht
Somit beschränkt sich die unerwünschte Strahlungseinkopplung von Infrarotstrahlung im Wesentlichen auf Strahlung, die in großen Winkeln zur Normalen des Filters auftrifft und aufgrund der Winkelabhängigkeit des Filters das Filter passieren kann.Thus, the unwanted radiation coupling of infrared radiation is essentially confined to radiation incident at large angles to the normal of the filter and due to the angular dependence of the filter can pass the filter.
Zu Vergleichszwecken ist in
In
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Signalstrahlung in einem Wellenlängenbereich mit einer Peak-Wellenlänge von etwa 550 nm und einer vollen Halbwertsbreite von 35 nm. Eine derartige Signalstrahlung eignet sich beispielsweise für eine Pulsmessung, wie sie zum Beispiel in so genannten Fitness-Trackern an einem Handgelenk erfolgen kann.In the embodiment shown, the signal radiation is in a wavelength range having a peak wavelength of about 550 nm and a full half width of 35 nm. Such signal radiation is suitable, for example, for a pulse measurement, as for example in so-called fitness trackers on a wrist can be done.
Selbstverständlich kann die Signalstrahlung
Das Filter
Die Messungen belegen also, dass mittels der beschriebenen Blockierschicht, die für die vorliegende Messung spektral breitbandig absorbierend ist, unerwünschte Signalanteile besonders effizient unterdrückt werden können, insbesondere Strahlungsanteile bedingt durch Infrarotstrahlung aus der Umgebung. Bei einem Fitness-Tracker resultiert diese Strahlung beispielsweise vom Handgelenk, an dem der Fitness-Tracker getragen wird. Das optische Rauschen, insbesondere im infraroten Spektralbereich, wird also effizient unterdrückt, ohne dass hierfür die photosensitive Fläche des Strahlungsempfängers verringert werden muss. Dadurch ergibt sich ein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Weiterhin kann mit der Blockierschicht vermieden werden, dass seitlich des Halbleiterbauelements angeordnete Metallschichten, etwa für die elektrische Kontaktierung, von außen sichtbar sind.The measurements thus prove that unwanted signal components can be suppressed particularly efficiently by means of the described blocking layer, which is spectrally broadband-absorbing for the present measurement, in particular radiation components due to infrared radiation from the environment. With a fitness tracker, this radiation results, for example, from the wrist on which the fitness tracker is worn. The optical noise, in particular in the infrared spectral range, is thus efficiently suppressed without the need to reduce the photosensitive area of the radiation receiver for this purpose. This results in a better signal-to-noise ratio. Furthermore, it can be avoided with the blocking layer that metal layers arranged on the side of the semiconductor component, for example for electrical contacting, are visible from the outside.
In den
Der Strahlungsdetektor
Das Halbleiterbauelement
Die Kavität
Ein lateraler Abstand zwischen dem Halbleiterbauelement
In den
Ein Gehäuse
Ein Zwischenraum
Beim Befüllen des Zwischenraums kann der Zwischenraum entlang von drei Seitenflächen des Halbleiterbauelements aufgrund von Kapillarkräften befüllt werden. Die Befüllung wird so vereinfacht. Nachfolgend kann, wie in
Mit dem beschriebenen Verfahren kann auf einfache und zuverlässige Weise ein Strahlungsdetektor hergestellt werden, der sich durch ein besonders hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis auszeichnet und gleichzeitig einfach herstellbar ist.With the described method, a radiation detector can be produced in a simple and reliable manner, which is characterized by a particularly high signal-to-noise ratio and at the same time is easy to produce.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or the exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Strahlungsdetektorradiation detector
- 1010
- Montageflächemounting surface
- 22
- HalbleiterbauelementSemiconductor device
- 2020
- StrahlungseintrittsflächeRadiation entrance area
- 2121
- Seitenflächeside surface
- 33
- Gehäusecasing
- 3030
- Gehäusekörperhousing body
- 3131
- externer Kontaktexternal contact
- 3333
- Zwischenraumgap
- 3535
- Kavitätcavity
- 3939
- Verbindungsleitungconnecting line
- 44
- Filterfilter
- 4141
- Seitenflächeside surface
- 55
- Blockierschichtblocking layer
- 66
- Vergussgrouting
- 7171
- Messkurvemeasured curve
- 7272
- Referenzkurvereference curve
- 88th
- Signalstrahlungsignal radiation
- 8080
- Pfeilarrow
- 8181
- Pfeilarrow
- 99
- Streustrahlungscattered radiation
- 9090
- Pfeilarrow
- 9191
- Pfeilarrow
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017111802.0A DE102017111802A1 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Radiation detector and method of making a radiation detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017111802.0A DE102017111802A1 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Radiation detector and method of making a radiation detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017111802A1 true DE102017111802A1 (en) | 2018-12-06 |
Family
ID=64278873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017111802.0A Withdrawn DE102017111802A1 (en) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Radiation detector and method of making a radiation detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017111802A1 (en) |
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-
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