TWI326130B - A photo electic diodes array and a radiation ray detector - Google Patents
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Description
1326130 配置且依放射線的入射而發光之閃爍面板。 又，有關本發明之放射線檢測器的特徵爲具備有由上述光 電二極體陣列的製造方法所製造之光電二極體陣列，及與光 電二極體陣列之設置有凹部的面對向而配置且依放射線的 入射而發光之閃爍面板。 又，有關本發明之放射線檢測器的特徵爲具備有由上述光 電二極體陣列的製造方法所製造之光電二極體陣列，及與光 電二極體陣列之形成有第2凹部的面對向而配置且依放射線 的入射而發光之閃爍面板。 φ 於此等之本發明相關的放射線檢測器中，因爲各自具備有 上述光電二極體陣列，所以可有效地防止因雜音或暗電流等 所造成之特性劣化。 【實施方式】 以下，一邊參照圖面一邊針對本發明之光電二極體陣列及 其製造方法，以及放射線檢測器的較佳實施形態加以詳細地 說明。此外，在說明中，同一要素或具有同一機能的要素係使 用同一符號，且省略重複說明。 Φ (第1實施形態） 第1圖係表示有關本發明之實施形態光電二極體陣列1的 斷面構成圖。此外，在以下的說明中，光L之入射面（第1圖 的上面）爲背面，而其相反面（第1圖的下面）設爲表面。 於以下的各圖中，爲了圖式的便利性，尺寸係適當地變更。 光電二極體陣列1係具有由pn接合所形成之複數個光電 二極體4。複數個光電二極體4係在光電二極體陣列1之表 -10- 1326130 面側，縱横地以2維配列成有規則的陣列狀。各光電二極體4 係具有作爲光電二極體陣列1的一畫素之機能，全體構成一 個光感應區域。 光電二極體陣列1係具有η型（第1導電型）矽基板3。η 型矽基板3之厚度爲3〇〜3 00 /zm (較佳爲100/zm)程度 。！1型矽基板3中之不純物濃度爲lxlO12〜1015/cm3程度。 在η型矽基板3之表面側，p型（第2導電型）不純物擴散層 5係係縱横地以2維配列成有規則的陣列狀。ρ型不純物擴 散層5之厚度爲0.05〜20/zm程度（較佳爲0.2/zm) 型不純物擴散層5中之不純物濃度爲lxl Ο1 3〜102C)/Cm3程度 。依P型不純物擴散層5與η型矽基板3所形成的pn接合 係構成光電二極體4。在η型矽基板3之表面係形成氧化矽 膜22。在此氧化矽膜22之上係形成鈍化膜2。鈍化膜2係 由例如SiN等所成。 又，在氧化矽膜22之上，對應各ρ型不純物擴散層5(光 電二極體4)而形成有電極配線9。各電極配線9係由鋁所 成，其厚度爲1 β m程度。在各電極配線9之一端係經由形成 在氧化矽膜22之接觸窗而與對應的ρ型不純物擴散層5作 電氣連接。各電極配線9之另端係經由形成在鈍化膜2的接 觸窗而與對應之覆晶球下金屬（UBM ) 1 1作電氣連接。各 UBM11係形成有銲錫之凸塊電極12«UBM11和凸塊電極12 係被電氣連接。 UBM1 1係以與銲錫之界面接合強且可防止銲錫成分對鋁 之擴散者爲較佳，多爲作成多層膜構造。在此多層膜構造方 -11- 1326130 面，係具有依無電解電鍍之鎳（Ni) -金（Au)等。此構造 爲，在鋁露出的區域，厚厚地形成鎳的電鍍（3〜15//m)，在 其上鍍上薄薄的（0.05〜0.1/z m )金。金係防止鎳之氧化。 此外，也有利用剝落而形成之鈦（Ti )-白金（pt )-金（Au )或鉻（Cr)—金（Au)之構造。 在η型矽基板3之背面側設置有作爲高不純物濃度層之累 積層8»累積層8係形成以略均一的深度遍及背面的槪略全 體。累積層8係與η型矽基板3同樣爲導電型，且不純物濃 度係比η型矽基板3還高。此外，本實施形態相關之光電二 極體陣列1係具有累積層8,但是即使没有累積層8,也具有實 用上充分可容許之程度的光檢測特性。 累積層8之上係形成有，用以被覆該累積層8而加以保護， 同時抑制光L的反射之AR膜24。AR膜24係例如由Si02 所成，其厚度爲0.01〜數//m程度。此外，除了 Si 02以外，AR 膜24也可以是將SiN或將可在必要的波長中防止反射的光 學膜予以積層或著複合地形成。 在η型矽基板3之表面側，存在有各p型不純物擴散層5 之區域係形成有光電二極體4的區域（以下，稱爲「形成區 域j )，吟苒以外的區域係成爲未形成有光電二極體之區域 。於AR膜24上之對應各光電二極體4的形成區域（以下，稱 爲「對應區域」），凹部6係按各光電二極體4而設置複數 個。各凹部6係，例如以lmmximm之大小的矩形狀，形成比 光電二極體4之形成區域所未對應的區域（以下稱爲「非對 應區域」）更凹陷。各凹部6之深度d爲，例如3〜15〇vm, 1326130 較佳爲1 0 // m程度。 在n型矽基板3中之鄰接的p型不純物擴散層5彼此之間 ，亦即在鄰接的光電二極體4彼此之間設置有n +型不純物區 域7。n +型不純物區域7之厚度爲0.1〜數10//m程度。n + 型不純物區域7之機能爲，作爲將鄰接的光電二極體4(p型 不純物擴散層5)彼此予以電氣分離之分離層。依此，鄰接 的光電二極體4彼此被確實地電氣分離，可減低光電二極體 4間之串音。此外，即使本實施形態中之光電二極體陣列1 未設置n+型不純物區域7,也具有實用上充分可容許之程度 的光檢測特性。 光電二極體陣列1係如第2圖所示，爲極薄的板狀。光電 二極體陣列1之寛度W1爲22.4mm程度，光電二極體陣列1 之厚度D約爲0.3mm。光電二極體陣列1係具有多數個上述 之光電二極體4(例如，256( 16xl6)個之2維配列）。鄰接 的光電二極體4 (畫素）間之間距W2爲l.4mm程度。光電 二極體陣列1係大面積（例如，22.4mmx22.4mm)之晶片。 此外，第2圖中之最上面的圖係表示光電二極體陣列1之薄 度者，光電二極體陣列1之細部係描繪成放大圖。 以光電二極體陣列1而言，當光L由背面入射時，入射的光 L係通過累積層8而到達pn接合。接著，各光電二極體4係 生成對應其入射光的載體。此時，累積層8係用以抑制在n 型矽基板3之内部的光入射面（背面）近傍所產生的載體在 光入射面或在與AR膜24之界面被捕捉。依此，載體係朝pn 接合有效率地移動，光電二極體陣列1的光檢測感度係提高 -13- 1326130 。依生成之載體所產生的光電流係經由連接於各P型不純物 擴散層5之電極配線9及UBM11而從凸塊電極12被取出。 藉由來自此凸塊電極12之輸出而執行入射光之檢測。 如同以上，於本實施形態中，在光電二極體陣列1之光L的 入射面側（亦即背面側），因爲在各光電二極體4的對應區 域形成有凹部6,所以各光電二極體4之非對應區域係僅比對 應區域突出對應深度d之大小的量。其機能爲，在以平夾套 吸附光電二極體陣列1以執行覆晶接合之場合時與平夾套接 觸，以在其平夾套與各光電二極體4的對應區域之間確保間 隙。依此，各光電二極體4的對應區域係受非對應區域所保 護，不會與平夾套直接接觸。因此，各光電二極體4之對應 區域因爲不直接承受依加壓所產生的應力或依加熱所產生 的應力，所以物理的損傷（damage)不及於該對應區域的累 積層8。光電二極體4亦不會發生起因於依其損傷的結晶缺 陷等所造成之暗電流或雜音。此結果爲，光電二極體陣列1 係可執行高精度（S/N比高）的光檢測。 又，如同後面將述及，除覆晶接合以外，例如在將光電二極 體陣列1與閃燦器一體化而作爲CT用感測器之場合，因爲 閃爍器不與上述對應區域直接接觸，所以也可回避閃爍器在 安裝時之損傷。 凹部6係與光電二極體4對應且按各該光電二極體4而形 成。如此、爲了形成凹部6,如第13A圖所示，可在光電二極 體4之非對應區域形成格子狀的壁部13a。又，如第13B圖所 示，也可以在光電二極體4之非對應區域的十字部13b以外 -14- 1326130 的部分，斷續地形成複數個短的壁部13c。又，如第13B圖所 示，也可在十字部13b形成十字狀的壁部13d。再者，並未圖 示，把凹部6大分爲左右2個，也可形成爲分成複數個區域。 如此，在要形成複數個凹部6之場合，鄰接的各凹部6係在 相互未由光電二極體4之非對應區域所區隔之下而連通著較 佳。爲此，例如可將上述非對應區域形成爲斷續地配置上述 的壁部1 3 c，1 3 d。 又，如第14A圖所示，也可在光電二極體陣列1之緣部形成 框狀的壁部13e,使得此壁部13e的内側全體成爲1個凹部6 般的構成。取代此壁部13e而改以如第14B圖所示，形成欠 缺一部份的框狀壁部13f也可以。在此等之場合時，凹部6 係形成爲相互不爲非對應區域所區隔。 光電二極體4之非對應區域不需要全部形成爲比凹部6還 厚，如第MA圖及第14B圖所示，只要非對應區域的一部份（ 形成有壁部1 3 e，1 3 f的部份）形成爲比凹部6還厚就好。一 方面，光電二極體4之對應區域係全部必需被設置在凹部6 〇 當形成鄰接的凹部6相互不被區隔之下連通，則鄰接的壁 部彼此之間隙的機能係作爲樹脂（例如，接著後述閃爍面板 31之際所使用的光學樹脂35)之逃路。因此，當光電二極體 陣列1的背面塗布有樹脂時，凹部6内係變成難以產生氣泡 (void)(氣泡變少），可使塗布的樹脂不偏不倚地遍及各凹 部6而均一地充塡。 此外，如第14C圖所示，可將壁部13a和壁部13e連續設置， 1326130 此場合係成爲，各凹部6爲由壁部13a和壁部I3e所區隔。 其次，針對有關本實施形態之光電二極體陣列1的製造方 法，兹依據第3圖〜第12圖加以說明。 首先，如第3圖所示，準備具有150〜5〇0"m (較佳爲 350//m)程度之厚度的n型矽基板3。其次，在n型矽基板 3之表面及背面，形成氧化矽膜（Si02 ) 20 (參照第4圖）。 其次，於形成在η型矽基板3之表面的氧化矽膜20,執行 利用規定的光掩護罩之圖案化，以在要形成η +型不純物區域 7之預定位置上形成開口。接著，由形成在氧化矽膜20之開 口掺雜磷而在η型矽基板3上設置η +型不純物區域7。在本 實施形態中，也在η型矽基板3之背面側形成η +型不純物區 域7。在未設置η +型不純物區域7之場合也可省略此步驟（ 不純物區域形成步驟接著，在η型矽基板3之表面及背 面再度形成氧化矽膜21 (參照第5圖）。此氧化矽膜21係 於後續的步驟中作爲形成ρ型不純物擴散層5之際的遮罩來 利用。 其次，於形成在η型矽基板3之表面氧化矽膜21,執行利 用規定的光掩護罩之圖案化，以在要形成各ρ型不純物擴散 層5之預定位置形成開口，再由形成在氧化矽膜2 1之開口掺 雜硼，將ρ型不純物擴散層5形成以2維配列之縱横的陣列 狀。依此，各Ρ型不純物擴散層5和η型矽基板3之ρη接合 的光電二極體4係形成以縱橫的陣列狀作2維配列。此光電 二極體4係成爲與畫素對應之部分。接著，在基板之表面側 再度形成氧化矽膜22(參照第6圖）。 -16- 1326130 其次，將η型矽基板3的背面硏磨至其厚度成爲規定的厚 度（30〜300#m程度）爲止以將η型矽基板3薄型（薄板 )化。接著，在η型矽基板3之表面及背面，利用LP_ CVD (或電競CVD)來形成氮化较膜（SiN) 23(參照第7圖） 。接著，使用規定的光掩護罩以執行圖案化，形成各凹部6 之預定區域，亦即從光電二極體4之對應區域除去氮化较膜 23,未形成各凹部6的部分，亦即在光電二極體4的非對應區 域殘留氮化矽膜2 3 (參照第8圖）。在此步驟，藉由適宜變 更氮化矽膜2 3所殘留之區域，而能以上述之各種圖案形成非 對應區域（壁部 13a,13c,13d,13e，13f)。 其次，使用氫氧化鉀溶液（K〇Η )或T M A Η等，以殘留 的氮化矽膜2 3爲遮罩，利用異方性鹼性蝕刻除去η型矽基板 3,以在未被氮化矽膜23被覆的部分形成凹部6。其後，將殘 留的氮化矽膜23除去。接著，將η型離子種（例如，磷或砷） 由η型矽基板3的背面擴散〇.〇5〜數lOym程度之深度，以 形成不純物濃度比η型矽基板3高的上述累積層8。再者， 執行熱氧化以在累積層8之上形成AR膜24(參照第9圖） 〇 其次，於各光電二極體4的形成區域，利用照像蝕刻技術， 在氧化矽膜22形成延伸到各ρ型不純物擴散層5之接觸窗 。接著，在利用蒸鑛將鋁金屬膜形成於氧化矽膜22之上之 後，使用規定的光掩護罩以執行圖案化，以形成電極配線9 ( 參照第10圖）。接著，以覆蓋電極配線9般地在氧化矽膜 22之上形成成爲鈍化膜2之SiN膜25。SiN膜25係可藉濺 1326130 鍍或電漿CVD等而形成。鈍化膜2也可以是Si02或PSG、 BPSG等之絕緣膜、聚醯亞胺樹脂、丙烯酸乙酯樹脂、環氧 樹脂、氟樹脂或此等之複合膜或積層膜。 其次，在SiN膜25之規定的位置形成接觸窗，以作爲電極 取出部（參照第11圖）。接著設置凸塊電極12,在作爲其凸 塊電極12爲使用銲錫之場合，因爲銲錫對鋁之濕潤性並不佳 ，所以在各電極取出部形成用以仲介各電極取出部與凸塊電 極12之UBM11。然後與UBM11重疊形成凸塊電極12(參 照第12圖）。 _ 依歷經以上的步驟，在不產生起因於封裝時之損傷所造成 的雜音之下，可製造能執行高精度光檢測之光電二極體陣列 1 ° 凸塊電極1 2係能以錫球搭載法或印刷法而在規定的 UBM11上形成銲錫且利用迴銲而形成。此外，凸塊電極12並 非局限於銲錫，係可以爲金凸塊、鎳凸塊、銅凸塊，也可以爲 包含有導電性塡料等金屬之導電性樹脂凸塊。此外，圖中係 表示僅陽極電極之取出，但是陰極（基板）電極也與陽極電 ® 極同樣，可由n+型不純物區域7取出（未圖示）。又，在圖 中係表示陽極電極之凸塊電極12被形成在n+型不純物區域 7的區域之場合，但是陽極電極之凸塊電極12也可形成在p 型不純物擴散層5的區域。 (第2實施形態） 其次，針對光電二極體陣列及其製造方法之第2實施形態 加以說明。 -18- 1326130 在本實施形態中，如第1 5圖所示，係以具有形成在光L的入 射面之相反面.側（表面側）的凹部4 5之n型矽基板4 3的光 電二極體陣列4 1爲對象。此外，此光電二極體陣列4 1係具 有與光電二極體陣列1共通部分，所以以下的說明係以雙方 的差異點爲中心，至於共通部分，其說明予以省略或簡略化 〇 光電二極體陣列41中，在η型矽基板43之表面側，凹部45 係以縱横之具規則的陣列狀作2維配列形成複數個。各凹部 45係使η型矽基板43之規定的區域形成爲較其周圍區域還 薄般凹陷者，爲以1.4〜1.5mm程度的配置間隔而被形成。凹 部45的底部45a係形成一個一個上述之光電二極體4,依此 構成光電二極體4爲以陣列狀作2維配列之光電二極體陣列 4 1。 各凹部45係在η型砂基板43的表面，具有例如lmmxlmm 程度之大小的矩形狀開口，由其開口朝其底部45a(由表面側 朝背面側），開口尺寸係形成逐漸縮小。依此，凹部45係成爲 具有爲斜面之側面45b。由η型矽基板43之表面至底部45a 之深度爲，例如50// m程度。 電極配線9係沿著側面45b而形成在氧化矽膜22之上。 各電極配線9的一端係經由形成在氧化矽膜22之接觸窗而 與對應之P型不純物擴散層5電氣連接。各電極配線9之另 端係經由形成在鈍化膜2之接觸窗而與對應的UBM1 1電氣 連接。鄰接的光電二極體4之間係設置有n +型不純物區域7 -19- 1326130 η型矽基板3的背面側全體係形成有累積層8。累積層8 之上形成有AR膜24。此累積層8、AR膜24都與上述光電 二極體陣列1 一樣。其次，在光電二極體4之對應區域，凹 部6(第2凹部）係與各凹部45對應般地按各光電二極體4 而設置複數個。此凹部6也與上述之光電二極體陣列1同樣 c 光電二極體陣列41係如第16圖所示，爲極薄的板狀。光 電二極體陣列41之寛度W1爲22.4 mm程度，光電二極體陣 列41之厚度D爲150〜300//m。光電二極體陣列41係具 有多數個上述光電二極體4(例如，256( 16x16)個之2維配 列）。鄰接的光電二極體4間之間距W2爲1.4 m m程度。光 電二極體陣列41係大面積（例如，22.4mmx22.4mm)的晶片 。此外，第16圖中之最上面的圖係表示光電二極體陣列41 之薄度者，光電二極體陣列41之細部係描繪成放大圖。 如同以上所構成之光電二極體陣列41爲，當光L從背面入 射時，係與光電二極體陣列1同樣地，入射的光L係通過累積 層8而到達pn接合。然後，各光電二極體4係生成對應其入 射光之載體。此時，因爲pn接合被設置在凹部45之底部45 a, 所以從η型矽基板43的背面到pn接合爲止的距離係被縮短 (例如，10〜lOOym程度）。因此，光電二極體陣列41中， 依光L的入射所產生之載體在移動的過程因再結合而消滅 的事態係受到抑制。此結果爲，光電二極體陣列4 1係可維持 高檢測感度。 又，依累積層8,在η型矽基板3之内部的光入射面（背面 -20- 1326130 )近傍所生成的載體係不會再結合而朝pn接合有效率地移 動。依此，光電二極體陣列41之光檢測感度係變更高（其 中，即使本實施形態之光電二極體陣列4 1未設置累積層8， 也具有實用上充分可容許之程度的光檢測特性）。 依生成之載體所產生的光電流係經由連接於各P型不純物 擴散層5之電極配線9及UBM1 1而從凸塊電極12被取出。 藉由來自此凸塊電極12之輸出而執行入射光之檢測。針對 此點，係與光電二極體陣列1同樣。 如同以上，本實施形態之光電二極體陣列41也與光電二極 體陣列1同樣，在各光電二極體4的對應區域形成有凹部6 。其機能爲，在以平夾套吸附光電二極體陣列4 1以執行覆晶 接合之場合時，各光電二極體4之非對應區域係與平夾套接 觸，以在其平夾套與各光電二極體4的對應區域之間確保間 隙。依此，各光電二極體4的對應區域係受非對應區域所保 護，不會與平夾套直接接觸。因此，各光電二極體4之對應 區域因爲不直接承受依加壓所產生的應力或依加熱所產生 的應力，所以物理的損傷（damage )不及於該對應區域的累 積層8。光電二極體4亦不會發生起因於依其損傷的結晶缺 陷等所造成之暗電流或雜音。此結果爲，光電二極體陣列1 係可執行高精度（S/N比高）的光檢測。 又，如同後面將述及，除覆晶接合以外，例如在將光電二極 體陣列4 1與閃爍器一體化而作爲CT用感測器之場合，因爲 閃爍器不與上述對應區域直接接觸，所以也可回避閃爍器在 安裝時之損傷。 -21 - 1326130 其次，針對有關本實施形態之光電二極體陣列4 1的製造方 法，兹依據第3圖〜第6圖、第17圖〜第22圖加以說明。 首先，與光電二極體陣列1同樣地，使用第3圖〜第6圖執 行所說明的各步驟。其次，執行將n型矽基板3之背面硏磨 至該η型矽基板3之厚度成爲規定的厚度爲止的η型矽基板 3之薄型（薄板）化。接著，在η型矽基板3之表面及背面， 利用1^—<^〇(或電漿0^〇)形成氮化矽膜（51]^)2 3,接 著在表面側之氧化矽膜22和氮化矽膜23,使用規定的光掩 護罩以執行圖案化，在要形成各凹部45之預定位置形成開 口（參照第17圖）。 其次，在η型矽基板3的表面，以形成有各ρ型不純物擴散 層5的區域爲對象，使ρ型不純物擴散層5的框狀周邊部5a 殘留般地利用鹼性蝕刻除去P型不純物擴散層5及η型矽基 板3以形成凹部45。依此，成爲可獲得η型矽基板43。此時 ，在凹部45的開口緣部，形成作爲ρ型不純物的擴散區域之框 狀周邊部5a。凹部45係成爲具有側面45b和底部45a。框 狀周邊部5a並不一定爲必要。在形成框狀周邊部5a之場合 ，係可獲得防止由用以形成凹部45之蝕刻所形成之邊緣部分 的損傷所造成之雜音或暗電流的效果。第1 5、1 6、24圖中， 係表示未形成框狀周邊部5a之例。 接著，在所形成之各凹部45的底部45a掺雜硼等。依此， 在各凹部45的底部45 a，p型不純物擴散層5b係被形成，依其 P型不純物擴散層5b和η型矽基板43的pn接合之光電二極 體4係形成2維配列之縱横的陣列狀。接著，在不被形成在 -22- 1326130 表面之氮化矽膜21所被覆的區域之上，形成氧化矽膜22。 此外，没有圖示，於形成在背面之氮化矽膜23之上也形成有 氧化砂膜。 其次，在形成有η型矽基板43之背面側的氮化矽膜23,使 用規定的光掩護罩以執行圖案化，從形成各凹部6的預定區 域，亦即由光電二極體4之對應區域除去氮化矽膜23,在未形 成各凹部6的部分，亦即在光電二極體4之非對應區域殘留 氮化矽膜23(參照第18圖）。在此步驟，藉由適宜變更氮 化矽膜23殘留的區域，而可以上述之各種圖案來形成非對應 區域（壁部 13a，13c,13d，13e，13f)。 其次，使用氫氧化鉀溶液（KOH)或TMAH等，以殘留 的氮化矽膜23爲遮罩，利用異方性鹼性蝕刻除去n型矽基板 3,在未被氮化矽膜23被覆的部分形成凹部6。其後，將殘留 的氮化矽膜23除去。接著，以與第1實施形態相同要領來執 行η型離子種之離子佈植等，以形成不純物濃度比η型矽基 板3高的上述累積層8。再者，執行熱氧化以在累積層8之上 形成AR膜24 (參照第19圖）。 然後，於各光電二極體4的形成區域，利用照像蝕刻技術， 在表面側之氧化矽膜22形成延伸到各ρ型不純物擴散層5b 之接觸窗。接著，在利用蒸鍍將鋁金屬膜形成於氧化矽膜22 之上之後，使用規定的光掩護罩以執行圖案化，以形成電極配 線9 (參照第20圖）* 其次，以覆蓋電極配線9般地在氧化矽膜22之上形成成爲 鈍化膜2之SiN膜25"SiN膜25係可藉濺鍍或電漿CVD等 1326130 而形成。接著，在SiN膜25之各電極配線9所對應的位置 形成接觸窗（參照第2 1圖）。接著，以相同於第1實施形態 之要領，利用無電解電鍍等方式以形成經由接觸窗而與電極 配線9電氣連接之UBM1 1。然後與UBM1 1重疊形成凸塊電 極12 (參照第22圖）。 依歷經以上的步驟，在不產生起因於封裝時之損傷所造成 的雜音之下，可製造能執行高精度光檢測之光電二極體陣列 41。此外，圖中雖然僅表示陽極電極之取出，但是陰極（基板 )電極也與陽極電極同樣，可由n +型不純物區域7取出（ 未圖示）。 (第3實施形態） 其次，針對有關第3實施形態之放射線檢測器加以說明。 第23圖係表示有關本實施形態之放射線檢測器50的斷面 構成圖。此放射線檢測器5 0係具備有依放射線的入射而發 光之閃燦面板3 1,及上述的光電二極體陣列1。閃爍面板3 1 係把依所入射的放射線所產生的光由光出射面3 1 a出射。閃 爍面板3 1係，與光電二極體陣列1的光入射面，亦即與光電二 極體陣列1中之設置有凹部6的面對向而配置。光電二極體 陣列1係在由閃爍面板3 1之光出射面3 1 a所出射的光自光 入射面入射時，將入射的光變換爲電氣信號。 閃爍面板31係安裝於光電二極體陣列1的背面側（入射 面側）。光電二極體陣列1因爲設置有上述的凹部6,所以閃 爍面板31的背面，亦即，光出射面31a即使與光電二極體4的 非對應區域抵接也不會與光電二極體4的對應區域直接接觸 -24- 1326130 。在閃爍面板31之光出射面3 1 a和凹部6之間的空間係充 塡有，具有可使光充分透過般而設定之折射率的光學樹脂35 。依此光學樹脂3 5,由閃燦面板3 1所出射的光係有效率地入 射至光電二極體陣列1。此光學樹脂35係可使用具有使閃爍 面板31所出射的光透過之性質的環氧樹脂、或丙烯酸樹脂 、胺甲酸乙酯樹脂、矽樹脂、氟樹脂等，也可使用以此等之 複合材料。 其次，在將光電二極體陣列1接合至未圖示之封裝配線基 板上之際係以平夾套吸附光電二極體陣列1。但是，因爲光電 二極體陣列1係設置有上述之凹部6,所以平夾套之吸附面不 與各光電二極體4的對應區域直接接觸，又，在安裝閃燦面 板31時，其光出射面31a也不與光電二極體4的對應區域直 接接觸。因此，具有此種光電二極體陣列1和閃燦面板3Γ之 放射線檢測器5 0係可防止在封裝時之由對應區域的損傷所 產生的雜音或暗電流等。此結果爲，依放射線檢測器50,則光 檢測被精度佳地執行，可精度佳地執行放射線的檢測。 (第4實施形態） 其次，針對有關第4實施形態之放射線檢測器加以說明。 第24圖係表示有關本實施形態之放射線檢測器5 5的斷面 構成圖。此放射線檢測器55係具備閃爍面板3 1及上述的光 電二極體陣列4 1。閃爍面板3 1係，與光電二極體陣列4 1之 光入射面，亦即與光電二極體陣列41中之設置有凹部6的面 對向而配置。 閃爍面板3 1係安裝在光電二極體陣列4 1之背面側（入射 -25- 1326130 面側）。光電一極體陣列41係形成有上述之凹部6，所以閃 爍面板3 1的背面，亦即，光出射面3 i a並不與光電二極體4的 對應區域直接接觸。又，閃爍面板3 1的光出射面3丨a和凹部 6之間的空間係充塡有光學樹脂3 5。依此光學樹脂3 5 ,由閃 燦面板31所出射的光係有效率地入射至光電二極體陣列41 〇 其次，在將光電二極體陣列41接合至未圖示之封裝配線基 板上之際係以平夾套吸附光電二極體陣列41。但是，因爲光 電二極體陣列41係設置有上述之凹部6,所以平夾套之吸附 面不與各光電二極體4的對應區域直接接觸，又，在安裝閃 爍面板31時，其光出射面31a也不與光電二極體4的對應區 域直接接觸。因此，具有此種光電二極體陣列41和閃爍面板 3 1之放射線檢測器5 5係可防止在封裝時之由對應區域的損 傷所產生的雜音或暗電流等。此結果爲，依放射線檢測器55, 光檢測被精度佳地執行，可精度佳地執行放射線的檢測。 產業上之可利用性 本發明係可利用在X射線斷層攝像裝置、放射線攝像裝置 【圖式簡單說明】 第1圖係表示有關第1實施形態之光電二極體陣列的斷面 構成圖。 第2圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的構成之說 明圖。 第3圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步驟 -26- 1326130 說明圖。 第4圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步驟 說明圖。 第5圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步驟 說明圖。 第6圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步驟 說明圖。 第7圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步驟 說明圖。 第8圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步驟 說明圖。 第9圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步驟 說明圖。 第1 0圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步 驟說明圖。 第1 1圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步 驟說明圖。 第1 2圖係有關第1實施形態之光電二極體陣列的製造步 驟說明圖。 第1 3 A圖係模式地表示有關第1實施形態之光電二極體陣 列的一例之平面圖。 第13B圖係模式地表示有關第1實施形態之光電二極體陣 列的一例之平面圖。 第13C圖係模式地表示有關第1實施形態之光電二極體陣 -27- 1326130 列的一例之平面圖。 第14A圖係模式地表示有關第1實施形態之光電二極體陣 列的一例之平面圖》 第1 4B圖係模式地表示有關第1實施形態之光電二極體陣 列的一例之平面圖。 第14C圖係模式地表示有關第1實施形態之光電二極體陣 列的一例之平面圖。 第1 5圖係有關第2實施形態之光電二極體陣列之斷面構 成圖。 · 第16圖係有關第2實施形態之光電二極體陣列之構成的 說明圖。 第1 7圖係有關第2實施形態之光電二極體陣列之製造步 驟說明圖。 第1 8圖係有關第2實施形態之光電二極體陣列之製造步 驟說明圖。 第19圖係有關第2實施形態之光電二極體陣列之製造步 驟說明圖。 鲁 第2 0圖係有關第2實施形態之光電二極體陣列之製造步 驟說明圖。 第21圖係有關第2實施形態之光電二極體陣列之製造步 驟說明圖。 第22圖係有關第2實施形態之光電二極體陣列之製造步 驟說明圖。 第2 3圖係表示有關第3實施形態之放射線檢測器的斷面 1326130 構成圖。 第24圖係表示有關第4實施形態之放射線檢測器的斷面 構成圖。 第25 A圖係模式地表示利用平夾套吸附半導體晶片之狀 態圖。 第25B圖係模式地表示利用角錐夾套吸附半導體晶片之 狀態圖》 第26圖係表示先前技術之光電二極體陣列的斜視圖。 第27圖係表示第26圖中之XXVII-XXVII方向的斷面構 成模式圖。 [主要代表符號說明】 1 · ·，光電二極體陣列 2 ·..鈍化膜 3 · . . η型矽基板 4 · . ·光電二極體 5 · · ·Ρ型不純物擴散層 6 ·..凹部 7· . ·η +型不純物區域 8 _ · ·累積層 9 . ·.電極配線 1 1 · · •覆晶球下金屬（UBM) 1 2 ...凸塊電極 2G . .氧化矽膜 2 1 ...氧化矽膜 -29- 1326130 22 · • •氧化矽膜 23 · • •氮化矽膜 24 · • . AR 膜 25 · • · SiN 膜 L · · .光 13a· •壁部 13b · • •十字部 13c· ..壁部 13d · ..壁部 1 3e · ..壁部 13f · •.壁部 26 · • •氮化矽膜 43 • · η型矽基板 45 · ..凹部 ^ 4 5a· • •底部 45b · • •側面 3 1· • •閃爍面板 5 a· • •框狀周邊部 5b · • · Ρ型不純物擴散層 3 1a· • •光出射面 35 · • •光學樹脂 50 · • •放射線檢測器 160 · •平夾套 161 · • •角錐夾套
-30- 1326130 162 _ · ·晶片 16 3 _ . •間隙164 . · ·熱塊
-31-
Claims (1)
1326130 第093108055號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(99年2月）/2沒 拾、申請專利範園： 1. 一種光電二極體陣列（1，4 1)，其特徵爲： 具備半導體基板（3,43)，在該半導體基板（3,43)之第1 表面上以陣列狀形成有複數個光電二極體（4)，該第1表 面係與該半導體基板（3,4 3)之被檢測光的入射面之第2表 面相對； 該半導體基板（3，43)之該第2表面形成有具有規定深度 之凹部（6)，該凹部係比該第1表面上形成有該光電二極 體的區域所未對應的該第2表面之第1區域還凹陷： 該凹部（6)具有複數個第2區域，各與該基板（3,43)之該 第1表面上該光電二極體所位置的區域分別相對： 在該第2表面之該第1區域中形成有壁部（13e，13〇,該 ' 壁部（13e，13 f)係至少部分性的包圍該凹部（6)。 2. —種光電二極體陣列（1)，其特徵爲： 具備半導體基板（3,43)，在該半導體基板（3,43)之第1 表面上以陣列狀形成有複數個光電二極體（4)，該第1表 面係與該半導體基板（3,43)之被檢測光的入射面之第2表 面相對； 該半導體基板（3，43)之該第2表面形成有具有規定深度 之複數個凹部（6)，該凹部係比該第1表面上形成有該光 電二極體的區域所未對應的該第2表面之第1區域還凹 陷； 各該凹部（6)係與各該光電二極體（4)所佔據的區域相 對； 123572-990212.doc 1326130 在該半導體基板（3，4 3)之該第2表面之該第1區域中形 成有壁部（13c，13d)’該壁部（13c，13d)係不連續的包圍—個 或多個該凹部（6)。 3·如申請專利範圍第1項或第2項之光電二極體陣列 (1，41)，其中 於該半導體基板（3,43)，在鄰接的該各光電二極體（4) 之間設置有將其各光電二極體（4)予以電性分離的高不純 物區域（7)，該高不純物區域（7)係與該基板（3，43)爲相同 導電型。 4.如申請專利範圍第1項或第2項之光電二極體陣列（1)，其 中 在該半導體基板（3，43)之被檢測光的該入射面側，形成 有與該半導體基板（3，43)爲相同導電型之高不純物濃度 層（8)。 5·如申請專利範圍第1項或第2項之光電二極體陣列（41)，其 中 在該半導體基板（43)中之被檢測光的該入射面之該相 反面側，以陣列狀形成有複數個具有規定深度之凹部 (4 5)，在該凹部（4 5)之底部係各自形成該各光電二極體（4)。 6· —種放射線檢測器，其特徵爲具備： 申請專利範圍第1項至第5項中任一項之光電二極體 陣列（1);及 與該光電二極體陣列中之該被檢測光的該入射面對向 配置，且依放射線的入射而發光之閃爍面板。 123572-990212.doc
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