TWI345304B - Back incidence type light detection component and its manufacturing method - Google Patents

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TWI345304B
TWI345304B TW093122534A TW93122534A TWI345304B TW I345304 B TWI345304 B TW I345304B TW 093122534 A TW093122534 A TW 093122534A TW 93122534 A TW93122534 A TW 93122534A TW I345304 B TWI345304 B TW I345304B
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light
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Katsumi Shibayama
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Hamamatsu Photonics Kk
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1345304 九、發明說明： 【發明所屬之技術區域】 本發明係關於一種背面入射型光檢測元件及其製造方 法。 【先前技術】 顯示於第69圖之習知背面入射型發光二極體100中， 於N型矽基板1 〇 1之表面側表層形成P +型高濃度不純物半 導體區域102與N +型高濃度不純物半導體區域103。於P + 型高濃度不純物半導體區域102與N +型高濃度不純物半導 體區域103中，分別連接陽極電極1〇4與陰極電極105。於 兩電極104、105上形成由焊錫而成的凸塊電極106。另外， N型矽基板10 1係從背面側而將對應於P+型高濃度不純物 半導體區域102之部分予以薄板化。此被薄板化之部分成爲 被檢測光的入射部。 如第69圖所示，背面入射型發光二極體1 〇〇係藉由倒 裝晶片接合而構裝於陶瓷構裝1〇7。亦即，背面入射型發光 二極體100之凸塊電極106與設置於陶瓷構裝107之底面配 線108上的焊錫墊109相連接。底面配線108係利用電線接 合而連接於輸出終端導引棒110。另外，於陶瓷構裝107之 表面，窗框111係利用焊料112進行接縫焊接。於窗框ni， 對應於背面入射型發光二極體100之已薄板化的位置形成 開口，於此開口部分設置使被檢測光透過之鈷玻璃等之透過 窗材U3。 【專利文獻1】日本公開專利第平9-2 1 942 1號公報 13453〇4 【發明內容】 發明所欲解決夕抟術問顕 然而’於背面入射型發光二極體，使用陶瓷構裝之該構 造的話，將有其構裝變大之問題。 另一方面，於專利文獻1揭示一種對於半導體電子零件 的CSP (晶片尺寸構裝）技術。於此技術，利用樹脂等有機 材料密將已構裝半導體電子元件之晶圓兩面予以密封，同 時，設置於晶圓之一面側的有機材料，藉由光微影技術而形 成開口，於此開口形成電極。 Φ 將該CSP技術應用於背面入射型發光二極體，雖然認 爲將縮小其構裝，但是此情形下將發生以下之問題，亦即， 以樹脂密封背面之背面入射型發光二極體時，其樹脂表面將 成爲被檢測光之入射面。然而，往往利用被檢測光之波長等 級而將樹脂表面充分予以平坦化是困難的。一旦樹脂表面未 被充分地平坦化，被檢測光之入射面將變粗糙，因此，於入 射面將有被檢測光受到散亂的問題。而且，被檢測光受到散 亂將導致背面入射型發光二極體之感度降低。 參 本發明係爲了解決該課題，其目的在於提供一種背面入 射型光檢測元件及其製造方法，能夠充分縮小構裝，並且能 夠抑制被檢測光的散亂。 解決問題之技術手段 根據本發明之背面入射型光檢測元件，具備： 第1導電型之半導體基板； 第2導電型之不純物半導體區域，設置於半導體基板之 1345304 第1面側的表層； 凹部，形成於面向半導體基板第2面之不純物半導體區 域的區域上，被檢測光進行入射；以及 窗板，覆蓋凹部般地與此凹部之外緣部相接合，使被檢 測光予以透過。 於此背面入射型光檢測元件，窗板與半導體基板之外緣 部相接合。藉此，由於不需要陶瓷構裝等之外部構裝，能夠 得到晶片尺寸之背面入射型光檢測元件。因此，實現構裝充 分小的背面入射型光檢測元件。 再者，於此背面入射型光檢測元件，窗板之表面成爲被 檢測光之入射面。因爲相較於樹脂，窗板表面之平坦化更爲 容易，抑制入射面之被檢測光的散亂。 背面入射型光檢測元件較宜具備一支撐膜，設置於半導 體基板之第1面上，支撐半導體基板。此情形下，背面入射 型光檢測元件之機械強度將提高。 背面入射型光檢測元件較宜具備一充塡電極，貫穿支撐 膜，同時，一端電性連接於不純物層。此情形下，能夠容易 地將檢測信號予以取出而傳送至背面入射型光檢測元件之 外部。 . 窗板較宜由光透過性構件而成的，藉由陽極接合而與外 緣部相接合。此情形下，於窗板與外緣部之界面，能夠將二 者予以牢固地接合。 該光透過性構件爲石英，窗板較宜藉由含有形成於此 窗板上之鹼金屬的玻璃而與外緣部相接合。此情形下，由 1345304 於石英對可見光或UV光之透過率特別高，背面入射型光檢 測元件之感度將提高。另外，含有鹼金屬之玻璃例如爲派 熱司（註冊商標）玻璃’保證由石英而成的窗板與外緣部 之間的牢固之陽極接合。 窗板較宜藉由金屬層而與外緣部相接合。此情形下， 藉由金屬接合，窗板與外緣部進行牢固接合。 背面入射型光檢測元件，特徵上可以於半導體基板之 側面或窗板之側面，形成高低差部。此高低差部係將切割 分成數個階段而進行，同時，藉由於各階段使用不同厚度 鲁 之刀片而予以形成。若將切割分成數個階段進行的話，便 可能使用分別適合於硬度不同的半導體基板與窗板而進行 切割。因此’於切割之際，能夠防止於半導體基板與窗板 之界面發生碎裂。 於半導體基板外緣部之第2面側的表層，較宜設置已 高濃度添加第1導電型不純物的高濃度不純物半導體層。 此情形下，即使於外緣部之第2面側的表面附近發生結晶 缺陷之情形，可以藉由設置高濃度不純物半導體層，抑制 鲁 發生起因於結晶缺陷之不需要的載體所造成的暗電流或雜 訊。 較宜於半導體基板之第2面側的表層內之凹部的底面 部分，設置已高濃度添加第1導電型不純物之高濃度不純 物半導體層。此高濃度不純物半導體層發揮聚集層之機 能。藉此’能夠將因被檢測光之入射所發生載體，藉由其 電場分布，有效地導入PN接合部而提高感度。 1345304 較宜於整個半導體基板側面，露出已高濃度添加第1 導電型不純物之高濃度不純物半導體區域。此情形下，半 導體基板之側面即使因切割等而受到機械損壞之情形，能 夠藉由設置高濃度不純物半導體區域，抑制因發生於半導 體基板側面附近之不需要的載體所造成的暗電流或雜訊。 窗板較宜於其厚度方向之垂直面的橫剖面形狀之至少 一個角爲被切除的四角形。此情形下，此情形下，抑制背 面入射型光檢測元件之切割時的碎裂之發生。 根據本發明之背面入射型光檢測元件的製造方法，具 φ 備： 不純物半導體區域形成步驟，於第1導電型半導體基 板之第1面側的表層，形成第2導電型不純物半導體區域》 凹部形成步驟，於面對半導體基板第2面之不純物半 導體區域的區域上’形成被檢測光進行射入的凹部；以及 窗板接合步驟，使被檢測光予以透過的窗板，覆蓋凹 部般地與此凹部之外緣部相接合。 根據此製造方法的話，於窗板接合步驟，將窗板接合 鲁 於半導體基板之外緣部。藉此，由於陶瓷構裝等之外部構 裝變得不需要’能夠得到晶片尺寸之背面入射型光檢測元 件。因而’根據本製造方法的話，實現了構裝充分小的背 面入射型光檢測元件。 窗板較宜由光透過性構件而成，於窗板接合步驟，藉 由陽極接合而將窗板接合於外緣部。此情形下，能夠於窗 板與外緣部之界面’將二者予以牢固地接合。 1345304 於窗板接合步驟’較宜藉由金屬層而將窗板與外緣部 相接合。此情形下，藉由金屬接合，窗板與外緣部進行牢 固地接合。 較宜於不純物半導體區域形成步驟，形成數個不純物 半導體區域； ^ 於凹部形成步驟，分別對於數個不純物半導體區域， 形成凹部； 於窗板接合步驟，覆蓋數個凹部般地將窗板與外緣部 相接合；以及 Φ 具備切割步驟，將由不純物半導體區域與面向此不純物 半導體區域之凹部而成的數對，各自一對予以分割般地，從 半導體基板之第1面起，直到窗板的表面爲止，分成數個階 段而進行切割。 此情形下，能夠將半導體基板與窗板分成個別階段而進 行切割。藉此，利用適合於硬度不同的各個半導體基板與窗 板而進行切割將變得可能。因此，於切割之際，能夠防止碎 裂發生於半導體基板與窗板之界面。還有，所謂「從半導體 鲁 基板之第1面直到窗板表面進行切割」，並非限定切割之方 向。亦即，於切割步驟，可以從半導體基板之第1面側而向 第2面側進行切割’也可以從第2面側而向第1面側進行切 割。 〔發明之效果〕 根據本發明的話，實現了一種背面入射型光檢測元件及 其製造方法，能夠充分地縮小構裝，並且能夠抑制被檢測光 -10- 1345304 的散亂。 【實施方式】 以下，茲將參照附隨的圖示，針對根據本發明之背面入 射型光檢測元件及其製造方法的較佳實施態樣進行詳細說 明。還有，圖示之說明上，對於相同元件賦予相同符號，省 略重複之說明。另外，圖示之尺寸比例不一定與說明之內容 一致。 第1圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第1實施態樣的橫剖面圖。背面入射型發光二極體1係從背 面側入射被檢測光，藉由被檢測光之入射而生成載體，將所 生成的載體作爲檢測信號而從上面側輸出。背面入射型發光 二極體1具備：N型半導體基板10、P +型不純物半導體區 域1 1、凹部1 2與窗板1 3。例如·，可以使用已添加磷等N型 不純物的矽基板作爲N型半導體基板10。N型半導體基板 10之不純物濃度例如爲1012〜1015/cm3。另外，N型半導體 基板10之厚度tl例如爲200~500 /z m。 於N型半導體基板10之上面（第1面）S1側的表層一 部分中形成P+型不純物半導體區域11。P+型不純物半導體 區域1 1係添加硼等之P型不純物，構成N型半導體基板1 0 與PN接合。P +型不純物半導體區域1 1之不純物濃度例如 爲1015~102<)/Cm3。另外，P +型不純物半導體區域11之深度 例如爲〇· 1〜20 # m。 於面向N型半導體基板10背面（第2面）S2之P +型 不純物半導體區域1 1的區域上形成凹部12。凹部12成爲被 -11- 1345304 檢測光之入射部。凹部1 2係從背面S 2向上面S 1而形成寬 度逐漸變窄的形狀。具體而言，例如凹部12之形成能夠從 背面S2向上面S1，形成寬度逐漸變窄的四角錐狀或圓錐 狀。凹部12之深度例如爲2~400 #m。另外，藉由形成凹部 12，以N型半導體基板10內之凹部底面S3與P +型不純物 半導體區域1 1所夾之區域，藉由從背面S 2側之被檢測光入 射所發生的載.體便能容易到達設置於上面S 1側表層之P +型 不純物半導體區域1 1附近，較其他區域更爲薄板化。另外， 此被薄板化之區域的厚度例如爲l〇~2〇〇/zm» 於N型半導體基板10之背面S2上設置窗板13。窗板 13係與凹部12之外緣部14相接合。此接合係藉由設置於窗 板13與外緣部14之間的樹脂層15，另外，窗板13係作成 平板狀的'，由對於被檢測光之波長具有充分透過率之材料而 成的。此窗板13係覆蓋凹部12，將N型半導體基板1〇之 背面S 2予以密封。窗板1 3之材料可以使用例如玻璃或光學 結晶。窗板13之材料的具體例，可列舉：石英、藍寶石、 鈷玻璃等。另外，窗板13之厚度，例如爲0.2mm〜1mm。另 外，也可以於窗板13上進行AR (抗反射）塗布。還有，所 謂外緣部1 4係指從側面包圍N型半導體基板1 0 .內之凹部 12的部分。另外，樹脂層15之樹脂可以使用例如環氧系、 矽系、丙烯系或聚醯亞胺系樹脂，或是使用由此等複合材料 而成的樹脂。 另外，背面入射型發光二極體1具備：N +型高濃度不 純物半導體層2 1、N +型高濃度不純物半導體區域22、絕緣 •12· 1345304 膜23、24、陽極25與陰極26。N +型高濃度不純物半導體 層2 1係形成於整個N型半導體基板1 0之背面S2側的表層。 相較於N型半導體基板10, N +型高濃度不純物半導體層21 添加更高濃度的N型不純物。N +型高濃度不純物半導體層 21的不純物濃度例如爲1015~102()/cm3。另外，N+型高濃度 不純物半導體層21的深度例如爲0.1~ 20# m。 N +型高濃度不純物半導體區域2 2係於N型半導體基板 10之上面S1側的表層，隔著與P+型不純物半導體區域11 既定之距離而形成的。相同於N +型高濃度不純物半導體層 · 21，N+型高濃度不純物半導體區域22係已高濃度添加N型 不純物，爲與後述之陰極26的一接觸層。N+型高濃度不純 物半導體區域22之不純物濃度例如爲l〇15~l〇2()/cm3。另 外，N +型高濃度不純物半導體區域22的深度例如爲0.1 ~30 μ m。 絕緣膜23與絕緣膜24分別形成於N型半導體基板10 之上面31與背面52上。絕緣膜23、24例如由5丨02而成的。 絕緣膜23的厚度例如爲0.1~2/z m。另一方面，絕緣膜24 9 的厚度例如爲〇·〇5~1 /zm。另外，於絕緣膜23內形成開口 (接觸孔）2 3 a、2 3 b，一側之開口 2 3 a設置於P +型不純物 半導體區域11之一部分’另一側之開口 23b設置於N +型高 濃度不純物半導體區域22之一部分。 於包含絕緣膜23上之開口 23a、23b之區域，分別形成 陽極25與陰極26。此等電極25、26的厚度例如爲1 4 m。 另外’此等電極25、26之設置係分別充塡開口 23a、23b。 -13- 1345304 藉此，分別貫穿開口 2 3 a，陽極2 5直接連接於P +型不純物 半導體區域1 1 ;貫穿開口 2：3b，陰極26直接連接於N+型高 濃度不純物半導體區域22。可以使用例如A1作爲陽極25 與陰極26。 再者，背面入射型發光二極體1具備：保護膜31、支 撐膜 32、充塡電極 33a、33b、UBM ( Under Bump Metal ; 凸塊下金屬）34a、3 4b與凸塊35a、35b。保護膜31之設置 係於N型半導體基板10之上面SI上，覆蓋絕緣膜23、陽 極25與陰極26。另外，設置於保護膜31內之陽極25與陰 極26上的部分，形成充塡後述充塡電極33a' 33b之貫通孔 31a。保護膜31例如由SiN而成的，用以保護N型半導體基 板10之上面S 1。保護膜3 1能夠藉由例如電漿CVD法予以 形成。另外，保護膜3 1之厚度例如爲1 a m。 於保護膜31上形成支撐膜32。支撐膜32支撐N型半 導體基板10。另外，對應於支撐膜32內之保護膜31之貫通 孔31a的部分形成貫通孔31a，同時也形成進行充塡電極 33a、33b之充塡的貫通孔32a。支撐膜32之材料，例如， 可以使用樹脂，或是藉由電漿CVD等而可形成的Si〇2等。 另外，支撐膜32之厚度例如爲2~100//m，較宜約爲5〇从心 充塡電極33a、33b係充塡於貫通孔31a、32a，同時， 藉由一端分別連接陽極25與陰極26,電性連接於P+型不純 物半導體區域11與N +型高濃度不純物半導體區域22。另 外，充塡電極33a、3 3b之另一端均露出支撐膜32之表面。 亦即’充塡電極33a、33'b貫穿保護膜31與支撐膜32，分別 -14- 1345304 從陽極25與陰極26延伸至支撐膜32表面。另外，充塡電 極33a、33b作成約略圓柱狀。此等充塡電極33a' 33b係將 電極25、26與後述之凸塊35a、35b予以電性連接。充塡電 極33a' 33b例如由Cu而成的。另外，貫通孔31a、32a之 直徑例如爲1〇~200 ym，較宜約爲lOOym。 露出於充塡電極33a'3 3b之支撐膜32表面的部分上形 成UBM34a、34b。UBM34a、3 4b例如由Ni與Au之疊層膜 而成的。另外，UBM34a、34b之厚度例如爲〇.ι~ΐ〇μιηβ 與UBM34a、34b之充塡電極33a、33b相反側之面上形 成凸塊35a、35b。因而，凸塊35a、35b分別電性連接於陽 極25與陰極26。除了與UBM34a、34b之接觸面之外，凸塊 3 5 a、3 5 b作成約略球狀。能夠將例如包含焊錫、金、N i - Au、 Cu或金屬塡料之樹脂等作爲凸塊35a、35b使用。 於第2圖，顯示該構造之背面入射型發光二極體1的斜 視圖。由此圖可得知，除了 UBM34a、34b與凸塊35a、35b 之外，背面入射型發光二極體1之整體形狀約略成爲長方體 般地被切割。還有，於第2圖，省略了於N型半導體基板 1 〇側面所露出之N +型高濃度不純物半導體層2 1、N +型高 濃度不純物半導體區域22之圖示。 針對背面入射型發光二極體1之動作進行說明。此處， 將反向偏壓施加於背面入射型發光二極體1，於N型半導體 基板1 0中，作成以已薄板化的區域爲中心，生成空乏層* 透過窗板13而從凹部12射入N型半導體基板10之被檢測 光，主要被已薄板化的區域所吸收，於此區域發生載體（電 -15- 1345304 洞與電子）。所發生的電洞與電子隨著反向偏壓電場，分別 向P +型不純物半導體區域1 1與N +型高濃度不純物半導體 區域22進行移動。到達P +型不純物半導體區域1 1與N +型 高濃度不純物半導體區域22之電洞與電子係通過充塡電極 33a、33b與UBM34a' 3 4b而向凸塊35a、35b進行移動，從 凸塊35a ' 35b輸出檢測信號。 針對背面入射型發光二極體1之效果進行說明。於背面 入射型發光二極體1中，窗板13與N型半導體基板10之外 緣部14相接合。藉此，因爲不需要陶瓷構裝等之外部構裝， φ 能夠得到晶片尺寸之背面入射型發光二極體1。因此，實現 了構裝充分小的背面入射型發光二極體1。另外，不需要陶 瓷構裝等，便能夠減低背面入射型發光二極體1之製造成 本。再者，窗板13係藉由將N型半導體基板10之背面S2 予以封止，使背面入射型發光二極體1之信賴性得以提高。 如上所述，實現了廉價、信賴性高且小型的背面入射型發光 二極體1。 再者，於背面入射型發光二極體1，窗板13之表面成 鲁 爲被檢測光之入射面。因爲相較於樹脂，窗板1 3之表面的 平坦化更爲容易，因此，也抑制入射面上之被檢測光的散 亂。藉此，實現了可以高感度光檢測之背面入射型發光二極 體1。 另外，設置窗板13使背面入射型發光二極體1之機械 強度得以提高。 另外，於N型半導體基板10之背面S2,被檢測光之入 -16- 1345304 射部成爲凹部12。因而，與相對於凹部12底面S3，具有突 出之構造的外緣部14相接合的窗板13，並不與成爲對於N 型半導體基板10之被檢測光入射面的底面S3相接觸。因 此，爲了防止由於與窗板13之接觸，底面S3受到損壞而造 成感度降低，並且，能夠抑制暗電流與雜訊的增多。 藉由設置支撐膜32，進一步提高背面入射型發光二極 體1之機械強度。基板一部分已被薄板化之背面入射型發光 二極體，一般要求此薄板化之部分不要破損般地小心處理。 針對於此，背面入射型發光二極體1由於機械強度之提高而 φ 難以破損，因而處理上變得容易。另外，背面入射型發光二 極體1由於難以破損，切割上也容易。 藉由設置充塡電極33a、33b，能夠容易地將檢測信號 從電極25、26予以取出而送至外部。還有，充塡電極33a ' 3 3b係形成於貫通孔3 1a、32a之側壁，也可以電性連接於陽 極25與陰極26。 整個N型半導體基板10之背面S2側的表層上形成N + 型高濃度不純物半導體層21。設置於背面S2表層內之底面 鲁 S3所露出之部分的N+型高濃度不純物半導體層21，發揮聚 集層的機能。藉此，能夠將於N型半導體基板10所發生之 載體，藉由此電場分布而有效地導向上面S1側之PN接合 部。因此，實現了更高感度之背面入射型發光二極體1。此 時，N +型高濃度不純物半導體層21之不純物濃度較宜爲 1015/cm3以上。此情形下，N+型高濃度不純物半導體層2 1 能夠適宜地發揮聚集層之機能。 -17- 1345304 另外，設置於N型半導體基板10外緣部14之背面S2 側表層的N +型高濃度不純物半導體層2 1，即使於外緣部n 4 產生結晶缺陷之情形，能夠抑制起因於結晶缺陷所發生的暗 電流或雜訊。因此，若根據背面入射型發光二極體1，可以 得到高S/N比之檢測信號。此時，N +型高濃度不純物半導 體層21的不純物濃度較宜爲i〇15/cm3以上。此情形下，N + 型高濃度不純物半導體層21能夠充分抑制起因於結晶缺陷 之雜訊。 —面參照第3~17圖，說明顯示於第1圖之背面入射型 發光二極體1之製造方法的一實施例。首先，準備由上面 S1與背面S2爲（100)面之N型矽晶圓而成的N型半導體 基板10。藉由對此N型半導體基板10進行熱氧化，於N型 半導體基板10之上面S1，形成由Si02而成的絕緣膜。另外， 於絕緣膜之既定部分形成開口，藉由從開口將磷摻入N型半 導體基板1〇,形成N+型高濃度不純物半導體區域22。之後， 使N型半導體基板10予以氧化，於上面S1形成絕緣膜。同 樣地，於絕緣膜之既定部分形成開口，藉由從開口而將硼摻 入N型半導體基板1〇,形成P +型不純物半導體區域11(不 純物半導體區域形成步驟）。之後，使N型半導體基板10 予以氧化’於上面S1形成絕緣膜23。接著，進行N型半導 體基板10之背面S2的硏磨（第3圖）。 接著，並利用LP-CVD，使SiN84堆積於N型半導體基 板10之背面S2上（第4圖）。另外，爲了形成凹部12, 於背面S2上之SiN84形成開口 85 (第5圖）。然後，藉由 -18- 1345304 從開口 85，利用KOH等進行蝕刻而形成凹部1 2 (凹部形成 步驟）（第6圖）。 接著，去除背面S2上之SiN84之後，藉由對於形成凹 部12之N型半導體基板10的背面S2，利用離子注入等而 進行N型不純物之摻雜，於整個背面S2側之表層形成N + 型高濃度不純物半導體層21(第7圖）。之後，藉由進行熱 氧化而於背面S2上形成絕緣膜24(第8圖）。藉由於上面 S1之絕緣膜23形成爲了電極之接觸孔，使鋁堆積於上面S1 之後，進行既定之圖案形成，形成陽極25與陰極26 (第9 φ 圖）。 接著，利用電漿CVD法，使由SiN而成的保護膜31堆 積於形成陽極25與陰極26之N型半導體基板10的上面S1 上。另外，對應於保護膜31上之凸塊35a、35b的部分形成 貫通孔31a (第10圖）。進一步於上面S1上形成由樹脂或 無機絕緣膜而成之厚的支撐膜32，同時，對應於保護膜31 之貫通孔3 1 a的部分形成貫通孔32a。此時，只要爲樹脂即 可作爲支撐膜32,可以使用例如環氧系、丙烯基系或聚醯亞 鲁 胺系樹脂，若爲無機絕緣膜，可以利用例如CVD或SOCK Spin On Glass ;旋塗式玻璃）等可形成的Si 02等。另外，支撐膜 32之貫通孔32a，可以使用例如感光性樹脂而利用光微影法 形成，或是利用因蝕刻等所造成的圖案而形成（第1 1圖）。 另外，如進行貫通孔31a與貫通孔32a之充塡，使由Cu而 成的導電性構件33堆積於上面S1。此可以利用濺鍍等而使 Cu粒層等堆積於從貫通孔31a與貫通孔32a所露出的陽極 -19- 1345304 25與陰極26之表面之後，再利用電鎪，使Cu等堆積於此 Cu粒層上而進行。還有，於陽極25與陰極26上（第12圖）， 設置爲了與導電性構件3 3之接合良好的居間作用金屬（未 以圖示）。 接著’藉由進行導電性構件33表面的研磨，去除堆積 於支撐膜32上之導電性構件33。藉此，形成充塡電極33a、 33b(第13圖）。另外，將凹部12之外緣部14作爲接合部， 於N型半導體基板10之背面S2上，與窗板13相接合（窗 板接合步驟）。此貼合係於對應於窗板13之外緣部14的位 置’利用印刷等’預先形成樹脂層1 5，藉由此樹脂層i 5而 進行。藉此’將N型半導體基板1〇之背面S2予以密封。還 有’對於樹脂層15’較宜使用B階段樹脂或熱可塑性樹脂。 另外，樹脂於液相狀態下’進行窗板1 3與外緣部1 4之接合 的情形’較宜使用黏性高的樹脂。再者，窗板1 3與外緣部 I4之接合，較宜於乾燥N2氣體環境中進行（第14圖）。另 外’於上面S1上之充塡電極33a、33b上，藉由無電解電鍍 而形成分別由Ni與Au等之疊層膜而成的UBM34a、34b。 進一步於UBM3 4a、34b上’利用印刷或球搭載法等形成由 焊錫等而成的凸塊35a、35b (第15圖）。 最後，爲了得到個片化之背面入射型發光二極體i而進 行切割（切割步驟）。如第16圖以一點鏈線L1所示，於N 型半導體基板10之背面S2的各外緣部14中央進行切斷》 切斷係從N型半導體基板1 〇之上面S i側向背面S 2側而進 行的。具體而言，第16圖所示之晶圓係依支撐膜32、保護 -20- 1345304 膜31、絕緣膜23、N型半導體基板10、絕緣膜24、樹脂層 1 5與窗板1 3之順序進行切割。藉此，顯示於第1 6圖之晶圓 將被個片化，得到具有由P +型不純物半導體區域1 1與凹部 12成對之一對的背面入射型發光二極體1(第17圖）。 若根據顯示於第3~ 17圖之製造方法，於窗板接合步驟 (參照第14圖），將窗板13接合於N型半導體基板10之 外緣部1 4。藉此，由於不需要陶瓷構裝等之外部構裝，能夠 得到晶片尺寸之背面入射型發光二極體1。因而，若根據本 製造方法，實現構裝充分小的背面入射型發光二極體1。另 φ 外，由於不需要將背面入射型發光二極體1構裝於陶瓷構裝 等之步驟，簡化了整個背面入射型發光二極體1之製造步驟。 另外，於窗板接合步驟，於乾燥N2氣體環境中進行窗 板1 3·與外緣部1 4之接合的情形，由於被凹部1 2與窗板1 3 夾住的區域將被N2所密封，尤其信賴性高的密封便爲可能。 第1 8圖係用以說明顯示於第1 6圖之切割步驟變形例的 圖形。於第1 6圖之切割步驟，可以分成數個階段進行切割。 例如，第1階段進行從支撐膜32直到窗板13之一部分爲止 鲁 的切割。將剛結束第1階段之後的晶圓狀態顯示於第1 8圖。 於被切割的部分，形成刻痕C。然後，窗板1 3之殘留部分 的切割係於第2階段進行。於第2階段之切割，顯示利用較 第1階段之寬度更薄的刀片之情形。 如此方式，藉由分成數個階段進行切割，能夠分成個別 之階段而進行N型半導體基板i 〇與窗板1 3之切割。藉此， 便可能利用分別適合於硬度不同的N型半導體基板10與窗 -21- 1345304 板1 3之刀片進行切割。亦即，便可能利用分別適合於硬度 不同材質的刀片，進行N型半導體基板10與窗板13之切 割。因此，於切割之際，能夠防止於N型半導體基板10與 窗板13之界面發生碎裂（破裂）。還有，基於分成個別階 段而進行N型半導體基板10與窗板13之切割的觀點，結束 第1階段切割的位置（換言之，開始進行第2階段切割的位 置），較宜於N型半導體基板10與窗板13之界面附近。 於第19〜22圖，顯示藉由第18圖所說明的切割步驟所 得到的背面入射型發光二極體之構造例。起因於第1階段與 · 第2階段，利用不同厚度的刀片而進行切割，如第1 9圖所 示，於窗板13之側面，對應於結束第1階段切割的位置， 於與N型半導體基板10之界面附近的既定位置形成高低差 部ST。另外，於N型半導體基板10中，結束第1·階段切割 之情形，如第20圖所示，於與N型半導體基板1〇側面之窗 板13之界面附近，形成高低差部ST。於第19圖與第20圖， 將此高低差部ST作爲邊界，相對於N型半導體基板1〇側， 窗板1 3側變高了。 鲁 還有，切割也可以從N型半導體基板10之背面S2側向 上面S 1側進行。將從窗板1 3直到N型半導體基板1 〇之一 部分爲止之切割作爲第1階段進行，從N型半導體基板1〇 剩餘之一部分直到支撐膜32爲止之切割作爲第2階段進行 的情形，如第2 1圖所示，於N型半導體基板1 〇之側面形成 高低差部ST。另一方面，於窗板13中，結束第！階段切割 之情形，如第2 2圖所示，於窗板1 3之側面，形成高低差部 -22- 1345304 ST。於第21圖與第22圖，將高低差部ST作爲邊界，相對 於窗板1 3側’ N型半導體基板1 〇側變高了。 第23圖係顯示第1圖之背面入射型發光二極體1之第 1變形例的橫剖面圖》背面入射型發光二極體la之N +型高 濃度不純物半導體層21的形狀不同於第1圖之背面入射型 發光二極體1。對於背面入射型發光二極體la之其他構造則 相同於背面入射型發光二極體1。亦即，於第1圖之背面入 射型發光二極體1之N +型高濃度不純物半導體層21，相對 於整個N型半導體基板1〇背面S2側的表層形成約略相同的 φ 厚度，背面入射型發光二極體la之N +型高濃度不純物半導 體層21，設置於外緣部14背面S2側之表層的部分，形成 較其他部分爲厚。 也於背面入射型發光二極體la，設置於凹部12底面S3 部分之N +型高濃度不純物半導體層21能夠發揮聚集層之機 能。另外，設置於外緣部14背面S 2側之表層的N +型高濃 度不純物半導體層2 1，即使於外緣部1 4發生結晶缺陷之情 形，能夠抑制起因於結晶缺陷而發生的暗電流或雜訊。 鲁 第24圖係顯示第1圖之背面入射型發光二極體1之第 2變形例的橫剖面圖。背面入射型發光二極體lb之N +型高 濃度不純物半導體層21的形狀不同於第1圖的背面入射型 發光二極體1。相對於背面入射型發光二極體la之其他構造 則相同於背面入射型發光二極體1。亦即，相對於第1圖之 背面入射型發光二極體1中之N +型高濃度不純物半導體層 21形成於整個N型半導體基板1〇背面S2側之表層，於背 -23- 1345304 面入射型發光二極體lb中，N +型高濃度不純物半導體層21 僅形成於N型半導體基板1 〇背面S 2側之表層內的凹部1 2 一部分。於此背面入射型發光二極體1 b內，設置於凹部12 底面S 3部分之N +型高濃度不純物半導體層2 1發揮聚集層 的機能。 第25圖係顯示第1圖之背面入射型發光二極體1之第 3變形例的斜視圖。基於窗板1 3上形成切除部1 3 a之觀點， 背面入射型發光二極體lc不同於第1圖之背面入射型發光 二極體1。對背於面入射型發光二極體lc之其餘構造則相同 _ 於背面入射型發光二極體1。由第25圖可得知，窗板13於 厚度方向垂直面的橫剖面爲四角形的，分別於其四角形的四 個角形成切除部13a。切除部13a之形狀係於該橫剖面，以 四角形的角爲中心的中心角90°之扇形。還有，切除部13a 之該橫剖面的形狀並不受限於扇形，也可以爲角狀。 如此方式，於背面入射型發光二極體lc，窗板13之角， 亦即，由於切割時二條切割線交叉之位置上形成切除部 1 3 a，抑制切割時之碎裂的發生。 鲁 利用第26圖，針對窗板1 3與切割線之位置關係進行說 明。第26圖係針對第1圖之背面入射型發光二極體1，顯示 從窗板1 3側觀察晶圓切割前之（例如，顯示於第1 6圖之狀 態的晶圓）之時的模樣之平面圖。於此平面圖，以虛線L2 顯示形成凹部1 2之部分。得知凹部1 2係於切割前之晶圓 上，以等間隔排列成格子狀。另外，以一點鏈線L3表示切 割時之切割線。切割線分別設定於圖中之上下方向與左右方 -24- 1345304 向，切割線通過相鄰接的凹部1 2間的正中央◊利用切割線 所包圍的各個區域係對應於切割後之背面入射型發光二極 體1。由第26圖可以得知，切割後之背面入射型發光二極體 1上的窗板1 3之角係位於二條切割線交叉的位置P。對應於 N型半導體基板10之位置P的位置，亦即，由於背面S2之 四個角，於切割時受到集中應力，將有產生碎裂的可能性。 針對於此，於第25圖之背面入射型發光二極體lc中， 藉由於窗板13之角上形成切除部13a，避免於切割線交叉的 位置P上之窗板1 3的切割。藉此，由於緩和施加於N型半 導體基板1〇背面S2之四個角的應力，可抑制於背面入射型 發光二極體lc中之切割時碎裂的發生。 第27圖係針對第25圖之背面入射型發光二極體lc， 顯示從窗板1 3側觀察晶圓切割前之時的模樣之平面圖。如 此平面圖所示，於切割線交叉的位置P形成圓柱狀之孔部 1 3b。因爲此孔部1 3b形成於窗板1 3，並貫穿窗板1 3。切除 部13a係源自於此孔部13b。亦即，孔部13b係藉由切割線 予以4等分，成爲背面入射型發光二極體lc之切除部13a。 還有，於背面入射型發光二極體lc之製造步驟，最好使切 割交叉的位置P與孔部1 3b —致而將於既定位置上已預先形 成孔部13b之窗板13,貼合於N型半導體基板10之表面S 2。 還有，孔部13b並不受限於圓柱狀，也可以爲角柱狀等。 第2 8圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第2實施態樣的橫剖面圖。背面入射型發光二極體2具備： N型半導體基板20、P +型不純物半導體區域11、凹部12與 -25- 1345304 窗板1 3 * 於N型半導體基板20之上面S1側的表層一部分，形成 P+型不純物半導體區域1 1。於面向N型半導體基板20背面 S2上之P +型不純物半導體區域11的區域上形成凹部 還有，於凹部12之外緣部14，藉由樹脂層15而與窗板13 相接合。 另外，背面入射型發光二極體2具備：N +型高濃度不 純物半導體區域28、絕緣膜23、24、陽極25與陰極26。N +型高濃度不純物半導體區域28係露出整個N型半導體基 籲 板20之側面S 4而形成的。另外，N +型高濃度不純物半導 體區域28也到達整個N型半導體基板20之背面S2。因而， 於N型半導體基板20內，P +型不純物半導體區域11與N + 型高濃度不純物半導體區域28之均未形成的部分20a，從N 型半導體基板20之側面S4與背面S2側，完全被N+型高濃 度不純物半導體區域28所包圍。 —面參照第29~31圖，顯示形成N+型高濃度不純物半 導體區域28方法的一實施例。首先，製備N型半導體基板 鲁 20。於N型半導體基板20中，N+型高濃度不純物層41殘 留上面S 1側之一部分而從背面S 2進行擴散，。相較於N +型 高濃度不純物層4 1，所殘留的上面S 1側之一部分爲不純物 濃度低的N型不純物層42 (第29圖）。接著，藉由從上面 S 1側，高濃度地使N型不純物予以擴散，形成N +型高濃度 不純物半導體區域43 (第30圖）。然後，藉由使N型不純 物得以更深入地擴散，並使此N +型高濃度不純物半導體區 -26- 1345304 域43得以到達N+型高濃度不純物層4 1爲止（第3 1圖）。 因而，形成由N +型高濃度不純物層41與N +型高濃度不純 物半導體區域43而成的N +型高濃度不純物半導體區域 28。還有，於第31圖，分別藉由虛線L4、L5表示形成P + 型不純物半導體區域11與凹部12。若根據此方法，簡化了 N+型高濃度不純物半導體層28之製造步驟，進而簡化了整 個背面入射型發光二極體2之製造步驟。 回到第28圖，於N型半導體基板20之上面S1與背面 S2中，分別形成絕緣膜23與絕緣膜24。另外，於絕緣膜 鲁 23中形成開口 23a、23b，一側之開口 23a係設置於P +型不 純物半導體區域1 1之部分，另一側之開口 23b則設置於N + 型高濃度不純物半導體區域28之部分。 於包含絕緣膜23上之開口 23a ' 23b的區域，分別形成 陽極25與陰極26。此等電極25、26係設置於分別進行開口 23a、23b之塡充。藉此，電極25、26分別通過開口 23a、 23b而直接連接於P+型不純物半導體區域1 1、n+型高濃度 不純物半導體區域2 8。 · 再者，背面入射型發光二極體2具備：保護膜31、支 撐膜32、充塡電極33a、33b、UBM34a、34b與凸塊35a、 3 5b。保護膜31係設置於N型半導體基板20之上面SI上， 使其覆蓋絕緣膜23、陽極25與陰極26。於保護膜31上形 成支撐膜32。另外，充塡電極33a'33b貫穿保護膜31與支 撐膜32 ’分別從陽極25與陰極26，延伸至支撐膜32表面。 於充塡電極33a、3 3b之支撐膜32表面所露出的部分形成 -27- 1345304 UBM34a、34b。與 UBM34a、34b 之充塡電極 33a、33b 相反 側的面上形成凸塊35a、35b » 針對背面入射型發光二極體2之效果進行說明。於背面 入射型發光二極體2中，窗板13與N型半導體基板20之外 緣部14相接合。藉此，由於不需要陶瓷構裝等之外部構裝， 能夠得到晶片尺寸之背面入射型光檢測元件2。因此，實現 了構裝充分小的背面入射型發光二極體2« 再者，於此背面入射型發光二極體2上，窗板13之表 面成爲被檢測光之入射面。因爲相較於樹脂，窗板1 3之表 φ 面的平坦化更爲容易，抑制了入射面上之被檢測光的散亂。 藉此，實現了可高感度光檢測之背面入射型發光二極體2。 另外，於背面入射型發光二極體2, N +型高濃度不純物 半導體區域28係露出於整個N型半導體基板20之側面S4 而形成的。藉此，藉由N +型高濃度不純物半導體區域28， 能夠抑制於N型半導體基板20之側面S4附近所發生的暗電 流或雜訊。由於側面S4接觸切割線，於切割時將有生成結 晶缺陷的可能性，但是藉由N +型高濃度不純物半導體區域 鲁 28，可抑制起因於如此結晶缺陷所發生的暗電流或雜訊。因 此，若根據背面入射型發光二極體2，.可以得到更高的SN 比之檢測信號。 另外，N型半導體基板20之一部分20a，從N型半導 體基板20之側面S4與背面S2側，完全被N+型高濃度不純 物半導體區域28所包圍。藉此，實現了將所包圍之部分20a 作爲I層的PIN構造。因此，背面入射型發光二極體2利用 -28- 1345304 如此之PIN構造，藉由增加空乏層厚度而增加光進行吸收之 長度而導致感度之增加，並藉由厚的空乏層而導致電性雙層 之間隔增大，使電容降低而高速應答將成爲可能。 第32圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第3實施態樣的平面圖。背面入射型發光二極體陣列3係配 置排列成縱橫各爲8列的格子狀，全部64個背面入射型發 光二極體。此等發光二極體之配置間距例如設爲1mm。第 32圖係顯示從背面側觀察背面入射型發光二極體陣列3之 時的模樣。於各發光二極體，相同於第1圖之背面入射型發 φ 光二極體1，背面爲窗板所覆蓋。還有，於第32圖，以虛線 L6表示形成凹部之部分。 第33圖係沿著顯示於第32圖之背面入射型發光二極體 陣列3之XX-XX線的橫剖面圖。於此橫剖面圖，顯示於第 32圖之64個發光二極體內之二個發光二極體P1、P2。如第 33圖所示，背面入射型發光二極體陣列3具備：N型半導體 基板50、P +型不純物半導體區域51、凹部52與窗板53» 於N型半導體基板50之上面S1側的表層，形成數個P · +型不純物半導體區域51。此等P +型不純物半導體區域51 係分別相對於發光二極體PI、P2所設置的。各P+型不純物 半導體區域51之面積例如爲〇.75x0.75mm2。於面對N型半 導體基板50背面S2之P +型不純物半導體區域51的區域中 形成凹部52。此處，隨著設置數個P +型不純物半導體區域 51’也形成數個凹部52。P +型不純物半導體區域51與凹部 52各一組分別設置於發光二極體pi、P2中。另外，於凹部 -29- 1345304 52之外緣部54，藉由樹脂層55而與窗板53相接合。 另外，背面入射型發光二極體陣列3具備：N +型高濃 度不純物半導體層61、N+型高濃度不純物半導體區域62、 絕緣膜63、64、陽極65與陰極66。N+型高濃度不純物半 導體層6 1係形成於整個N型半導體基板50之背面S2側的 表層。N +型高濃度不純物半導體區域62係形成於N型半導 體基板50之上面S1側的表層。此N+型高濃度不純物半導 體區域62較宜設置成包圍構成各發光二極體的P +型不純物 半導體區域5 1。 φ 絕緣膜63與絕緣膜64分別形成於N型半導體基板50 之上面S1與背面S2上。於絕緣膜63形成開口 63a、63b， —側之開口 63a設置於P+型不純物半導體區域51的部分， 另一側之開口 63b設置於N+型高濃度不純物半導體區域62 的部分。 於包含絕緣膜63上之開口 63a、63b之區域，分別形成 陽極65與陰極66。陽極65與陰極66各一組分別設置於各 發光二極體P1、P2中。另外，此等電極65、66之設置係分 鲁 別進行開口 63a、63b之充塡。藉此，分別貫穿開口 63a，陽 極.65直接連接於P+型不純物半導體區域51，與貫穿開口 63b，陰極66直接連接於N +型高濃度不純物半導體區域6 2。 再者，背面入射型發光二極體陣列3具備：保護膜71、 支擦膜72、充塡電極73a、73b、UBM74a、74b與凸塊75a、 75b。保護膜71係設置於N型半導體基板50之上面SI上， 覆蓋絕緣膜63、陽極65與陰極66。於保護膜71上形成支 -30- 1345304 撐膜72。另外，充塡電極73a、73b貫穿保護膜71與支撐膜 72，分別從陽極65與陰極66延伸至支撐膜72表面。露出 於充塡電極73a ' 73b之支撐膜72表面的部分上形成 UBM74a、74b。與 UBM74a、74b 之充塡電極 73a、73b 相反 側之面上形成凸塊75a、75b。 針對背面入射型發光二極體陣列3之效果進行說明。藉 由於背面入射型發光二極體陣列3中，窗板53與Ν型半導 體基板50之外緣部54相接合。藉此，由於不需要陶瓷構裝 等之外部構裝’能夠得到周圍無多餘部分之恰如陣列尺寸的 籲 背面入射型發光二極體陣列3。因此，實現了構裝充分小的 背面入射型發光二極體陣列3。 再者’於背面入射型發光二極體陣列3，窗板53之表 面成爲被檢測光之入射面。因爲相較於樹脂，窗板53之表 面之平坦化爲容易的，可抑制入射面之被檢測光的散亂。藉 此’實現了可高感度光檢測之背面入射型發光二極體陣列3。 另外，藉由於Ν型半導體基板50之上面S1側表層上的 數個區域上形成Ρ +型不純物半導體區域51，同時，面對背 _ 面S 2的個別之Ρ +型不純物半導體區域5 1的區域形成凹部 52,構成數個發光二極體。因此，背面入射型發光二極體陣 列3能夠適用於對應各發光二極體爲一條影像線的影像感測 器等。 第34圖係顯示於第33圖之背面入射型發光二極體陣列 3變形例的橫剖面圖。基於僅外緣部54之一部分設置樹脂層 55的觀點，背面入射型發光二極體陣列3a不同於第33圖之 -31- 1345304 背面入射型發光二極體陣列3°對於背面入射型發光二極體 陣列3 a之其他構造則相同於背面入射型發光二極體陣列 3。亦即，於第3 4圖之橫剖面圖’僅於兩端之外緣部5 4與 窗板53之間設置樹脂層55，於中央外緣部54與窗板53之 間則不設置樹脂層5 5。此係認爲於第3 2圖之平面圖’將以 虛線L6所示之64個凹部分成由相互最鄰接的4個（縱橫各 2個）凹部而成的組’僅於各組周圍之外緣部5 4與窗板5 3 之間設置樹脂層5 5。如此方式’藉由僅於外緣部5 4之一部 分設置樹脂層5 5，能夠簡化將窗板5 3與外緣部54予以接合 鲁 的步驟，進而能夠簡化整個背面入射型發光二極體陣列3之 製造步驟。 第3 5圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第4實施態樣的橫剖面圖。背面入射型發光二極體4具備： N型半導體基板10、P +型不純物半導體區域11、凹部12與 窗板13。於N型半導體基板10上面S1側之表層的一部分 形成P +型不純物半導體區域11。於面對N型半導體基板20 背面S2之P +型不純物半導體區域11的區域形成凹部12。 鲁 另外，窗板13與凹部12之外緣部14相接合。於本實施態 樣，窗板1 3係由光透過性構件而成的，同時，窗板13與外 緣部14之接合係藉由陽極接合所進行的。較宜使用派熱司 (註冊商標）玻璃或鈷玻璃等之含鹼金屬的玻璃作爲窗板13 之光透過性構件。例如，Corning公司# 7740等之含鹼金屬 的砸矽酸玻璃適合作爲窗板13之材料。此Corning公司# 7740之熱膨脹係數爲3.4x10- 6广c，約略一致於矽之熱膨脹 -32- 1345304 係數（3xl〇_ 6/°C )。另外，窗板13之厚度較宜爲〇.5mm以 上、1 mm以下。 另外，背面入射型發光二極體4具備：N +型高濃度不 純物半導體層2 1、N+型高濃度不純物半導體區域22、絕緣 膜23、24、陽極25與陰極26。N +型高濃度不純物半導體 層21係形成於整個N型半導體基板10背面S2側之表層。 N+型高濃度不純物半導體區域22係隔著與p+型不純物半 導體區域11之既定距離而形成於N型半導體基板1〇上面 S1側之表層。絕緣膜23與絕緣膜24係分別形成於N型半 鲁 導體基板10之上面S1與背面S2上。於絕緣膜23形成開口 23a、23b。於本實施態樣，絕緣膜24僅形成於凹部12上， 未形成於成爲與窗板13之接合部的外緣部14上。 於含有絕緣膜23上之開口 23a、23b之區域，分別形成 陽極25與陰極26。此等之電極25、26係充塡開口 23a、23b 般地予以設置。藉此，分別貫穿開口 23a，陽極25直接連接 於P+型不純物半導體區域1 1 ;貫穿開口 23b，陰極26直接 連接於N +型高濃度不純物半導體區域28。 鲁 再者，背面入射型發光二極體4具備：保護膜31、支 撐膜32、充塡電極33a、33b、UBM34a、. 34b與凸塊35a、 35b。保護膜31係設置於N型半導體基板20之上面SI上， 使其覆蓋絕緣膜23、陽極25與陰極26般地予以設置。於保 護膜31上形成支撐膜32。另外，充塡電極33a、33b貫穿保 護膜31與支撐膜32，分別從陽極25與陰極26，延伸至支 撐膜32表面。於充塡電極33a、33b之支撐膜32表面所露 -33- 1345304 出的部分形成UBM34a' 34b。與UBM34a、34b之充塡電極 33a、33b相反側的面上形成凸塊35a、35b。 針對背面入射型發光二極體4之效果進行說明。藉由於 背面入射型發光二極體4中，窗板13與半導體基板10之外 緣部14相接合。藉此，由於不需要陶瓷構裝等之外部構裝， 能夠得到晶片尺寸之背面入射型發光二極體4。因此，實現 了構裝充分小的背面入射型發光二極體4。 再者，於此背面入射型發光二極體4，窗板13之表面 成爲被檢測光之入射面。因爲相較於樹脂，窗板1 3之表面 鲁 的平坦化更爲容易，抑制入射面上之被檢測光的散亂。藉 此，實現了可高感度光檢測之背面入射型發光二極體4 ^ 再者，藉由陽極接合而進行由玻璃而成之窗板13與外 緣部14的接合。藉此，於窗板13與外緣部14之界面，能 夠牢固地接合二者。另外，若根據陽極接合，因爲能夠將Ν 型半導體基板10之背面S2予以氣密密封（不透氣密封）， 進一步提高背面入射型發光二極體4之信賴性。再者，藉由 於乾燥氮氣等之乾燥不活性氣體中或真空環境氣體中進行 β 陽極接合，信賴性將更進一步提高。 另外，由於背面入射型發光二極體4係藉由陽極接合而 進行窗板13與外緣部14之接合，也能夠適用於被檢測光爲 UV光之情形。亦即，使用樹脂進行窗板1 3與外緣部1 4之 接合的情形，藉由UV光之照射，將有從樹脂發生氣體（脫 氣反應）的可能性。此情形下，藉由氣體附著於窗板13或 凹部1 2而予以固化，阻礙被檢測光之入射，擔心導致背面 -34- 1345304 入射型發光二極體4之感度劣化。針對於此，由於背面入射 型發光二極體4中，藉由陽極接合而將窗板13與外緣部14 予以接合，即使被檢測光爲UV光之情形，並無因脫氣反應 而造成感度劣化的可能性。 另外，使用派熱司玻璃或鈷玻璃等之含有鹼金屬作爲窗 板13之光透過性構件的情形，進一步提高窗板13與外緣部 1 4之接合強度。 -面參照第36〜46圖，一面說明顯示於第35圖之背面 入射型發光二極體4之製造方法的一實施例。製備N型半導 φ 體基板10，於此N型半導體基板10形成N+型高濃度不純 物半導體區域22、P +型不純物半導體區域11與凹部12,同 時，於上面S1與背面S2上，分別形成絕緣膜23、24。至 此之步驟係相同於第3~6圖、第7圖與第8圖（第36圖）。 於本製造方法，再者，藉由蝕刻去除外緣部1 4上之絕緣膜 24 (第37圖）。接著，於使由玻璃而成的窗板13接觸外緣 部14之狀態下，藉由陽極接合而將窗板13與外緣部14予 以接合（窗板接合步驟）。陽極接合之處理條件例如爲一大 _ 氣壓環境' N2氣體環境、或是真空環境，溫度約爲15〇〜5〇0 °C、電壓約爲200~1000V (第38圖）。 接著，於絕緣膜23形成接觸孔，藉由使鋁堆積於上面 S1之後而進行既定之圖案形成，形成陽極25與陰極26 (第 39圖）。於形成陽極25與陰極26之N型半導體基板10的 上面S1上，藉由電漿CVD法等堆積保護膜31。另外，於對 應於保護膜31之凸塊35a、35b的部分形成貫通孔31a (第 -35- 1345304 40圖）。再者’於上面S1上形成支撐膜32，同時，於對應 於保護膜31之貫通孔31a之部分形成貫通孔3 2a(第41圖）。 接著’進行貫通孔31a與貫通孔32a之充塡般地使導電 性構件33堆積於上面S1上。於陽極25與陰極26上（第 42圖），設置爲了使與導電性構件33之接合成爲良好的居 間作用金屬（未以圖示）。再者，藉由進行導電性構件33 表面的硏磨，去除堆積於支撐膜32上之導電性構件33。藉 此，形成充塡電極33a、33b (第43圖）。還有，雖然未以 圖示，也可以取代充塡而形成覆蓋貫通孔3 la與貫通孔32a φ 側壁般之薄膜電極（膜厚例如約爲0.5~10//m，較宜約爲1 ^ m )。此情形下，能夠省略硏磨步驟。另外，於上面SI 上之充塡電壓 33a、33b上，分別藉由無電解電鍍形成 UBM34a ' 34b。再者，於UBM34a、34b上，藉由印刷或球 搭載法、轉印法等形成凸塊35a、35b (第44圖）。 最後，爲了得到個片化之背面入射型發光二極體4，沿 著於第45圖之一點鏈線L1所示之線而進行切割（切割步 驟）。藉此，第4 5圖所示之晶圓將被個片化，得到背面入 鲁 射型發光二極體4(第46圖）。 若根_據顯示於第36~46圖之製造方法’於窗板接合步驟 (參照第38圖），將窗板13接合於N型半導體基板10之 外緣部14。藉此，由於不需要陶瓷構裝等之外部構裝’能夠 得到晶片尺寸之背面入射型發光二極體4。因而，若根據本 製造方法，實現構裝充分小的背面入射型發光二極體4。另 外’由於不需要將背面入射型發光二極體4構裝於陶瓷構裝 -36- 1345304 等之步驟，簡化了整個背面入射型發光二極體4之製造步驟。 再者，藉由陽極接合而進行窗板13與外緣部14的接 合。藉此，於窗板13與外緣部14之界面，能夠牢固地接合 二者。另外，若根據陽極接合，因爲能夠將n型半導體基板 20之背面S2予以氣密密封，進一步提高背面入射型發光二 極體4之信賴性。. 另外，於顯示於第37圖之步驟，藉由去除外緣部14上 之絕緣膜24,將提高因陽極接合而造成的窗板13與外緣部 14之接合強度。還有，不必去除外緣部14上之絕緣膜24， φ 即使於外緣部1 4上形成絕緣膜24，能夠藉由陽極接合而將 窗板1 3與外緣部14予以接合。但是，此情形下，期望外緣 部14上之絕緣膜24的厚度爲薄的（例如，O.lym以下）。 另外，於窗板接合步驟，於乾燥N2氣體環境等之乾燥 不活性氣體或真空環境中進行陽極接合的情形，被凹部12 與窗板13夾住的區域將被仏密封或真空密封，因而，此情 形下’更進一步提高背面入射型發光二極體4之信賴性。 第47圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 鲁 第5實施態樣的橫剖面圖。背面入射型發光二極體5具備： N型半導體基板1 〇、p +型不純物半導體區域i丨、凹部1 2與 窗板13。於N型半導體基板10上面S1側之表層的一部分 形成P +型不純物半導體區域11。於面對N型半導體基板1〇 背面S2之P+型不純物半導體區域1 1的區域形成凹部12。 另外，窗板13與凹部12之外緣部14相接合。於本實施態 樣，窗板13係由石英而成的，同時，窗板13與外緣部14 -37- 1345304 之接合係藉由陽極接合所進行的。另外，窗板13與外緣部 I4係藉由設置於二者之間的派熱司玻璃16而進行接合。派 熱司玻璃16係包含鹼金屬的玻璃而形成於窗板13上。具體 而言’派熱司玻璃1 6係預先形成於對應於窗板1 3之外緣部 14的位置。派熱司玻璃16之厚度例如約爲還 有’窗板1 3與外緣部1 4之間的玻璃，並非受限於派熱司玻 璃’也可以爲含有鹼金屬的玻璃。 另外，背面入射型發光二極體5具備：N +型高濃度不 純物半導體層21、N +型高濃度不純物半導體區域22、絕緣 籲 膜23、24、陽極25與陰極26。N +型高濃度不純物半導體 層21係形成於整個N型半導體基板1〇背面S2側之表層。 N+型高濃度不純物半導體區域22係隔著與P+型不純物半 導體區域11之既定距離而形成於N型半導體基板10上面 S 1側之表層。絕緣膜23與絕緣膜24分別形成於N型半導 體基板10上面S1與背面S2上。於絕緣膜23中形成開口 23a、23b。於含有絕緣膜23上之開口 23a、23b之區域，分 別形成陽極25與陰極26。 籲 再者’背面入射型發光二極體5具備：保護膜31、支 擦膜32、充塡電極33a、33b、UBM34a、34b與凸塊35a、 35b。保護膜31係設置於N型半導體基板10之上面SI上， 使其覆蓋絕緣膜23、陽極25與陰極26般地予以設置。於保 護膜31上形成支撐膜32。另外，充塡電極33a、33b貫穿保 護膜31與支撐膜32，分別從陽極25與陰極26，延伸至支 撐膜32表面。於充塡電極33a、33b之支撐膜32表面所露 -38- 1345304 出的部分形成UBM34a、34b。與UBM34a、34b之充塡電極 3 3a、33b相反側的面上形成凸塊35a、35b。 針對背面入射型發光二極體5之效果進行說明。藉由於 背面入射型發光二極體5中，窗板13與N型半導體基板20 之外緣部1 4相接合。藉此，由於不需要陶瓷構裝等之外部 構裝，能夠得到晶片尺寸之背面入射型發光二極體5。因此’ 實現了構裝充分小的背面入射型發光二極體5。 再者，於背面入射型發光二極體5，窗板13之表面成 爲被檢測光之入射面。因爲相較於樹脂，窗板1 3之表面的 鲁 平坦化更爲容易，抑制入射面之被檢測光的散亂。藉此，實 現了可高感度光檢測之背面入射型發光二極體5。 再者，使用石英作爲窗板1 3之玻璃。由於相較於鈷玻 璃或派熱司玻璃等，石英對於可見光之透過率特別高，對於 背面入射型發光二極體5之感度提高貢獻良多。再者，由於 對於UV光具有非常高的透過率，被檢測光爲UV光之情形， 背面入射型發光二極體5也可能爲高感度之光檢測。 另外，於窗板13與外緣部14之間設置含有鹼金屬之玻 鲁 璃，便可能進行由不含鹼金屬之石英而成的窗板13與外緣 部14之間的良好陽極接合。另外，若根據陽極接合，因爲 能夠將N型半導體基板10之背面S2予以氣密密封（不透氣 密封），進一步提高背面入射型發光二極體5之信賴性。再 者，藉由於乾燥氮氣等之乾燥不活性氣體中或真空環境氣體 中進行陽極接合，信賴性將更進一步提高。 —面參照第48~57圖，一面說明顯示於第47圖之背面 -39- 1345304 入射型發光二極體5之製造方法的一實施例。製備N型半導 體基板10，於此N型半導體基板10形成N +型高濃度不純 物半導體區域22、P +型不純物半導體區域11與凹部12’同 時，於上面S1與背面S2上’分別形成絕緣膜23、24。至 此之步驟係相同於第3 圖 '第7圖與第8圖（第48圖）。 接著，使由石英而成的窗板13接觸外緣部14之狀態 下，藉由陽極接合而將窗板13與外緣部14予以接合（窗板 接合步驟）。此接合係藉由於對應於窗板1 3之外緣部1 4的 位置，利用蒸鍍或濺鎪等預先形成派熱司玻璃1 6，藉由此派 _ 熱司玻璃' 16而進行的。對於僅對應於窗板13之外緣部14 的位置形成派熱司玻璃16，例如，可以於窗板13之一整面 形成派熱司玻璃16之後，藉由進行圖案之形成，對應於窗 板1 3之外緣部1 4的位置僅殘留所形成的派熱司玻璃1 6(第 49圖）。還有，除了蒸鍍或濺鍍膜之外，也可以預先製備加 工成對應於外緣部1 4之板狀，而使連接窗板1 3與外緣部1 4 之派熱司玻璃1 6介於窗板1 3與外緣部14之間。另外，藉 由使鋁堆積於上面S1之後，進行既定之圖案形成，形成陽 _ 極25與陰極26 (第50圖）。 接著，於形成陽極25與陰極26之N型半導體基板10 的上面S1上，藉由電漿CVD法等堆積保護膜31。另外，於 對應於保護膜31之凸塊35a、35b的部分形成貫通孔31 a(第 51圖）。再者，於上面S1上形成支撐膜32，同時，於對應 於保護膜31之貫通孔31a的部分形成貫通孔32a (第52 圖）。另外，進行貫通孔31a與貫通孔32a之充塡般地使導 -40- 1345304 電性構件33堆積於上面S1上。於陽極25與陰極26上（第 53圖），設置爲了使與導電性構件33之接合成爲良好的居 間作用金屬（未以圖示）° 接著，藉由進行導電性構件3 3表面的硏磨’去除堆積 於支撐膜32上之導電性構件33。藉此’形成充塡電極33a、 3 3b (第54圖）。還有’雖然未以圖示’也可以取代充塡而 形成覆蓋貫通孔313與貫通孔32a側壁般之薄膜電極（膜厚 例如約爲0.5 ~ 1 〇 Ai m，較宜約爲1 // m )。此情形下’能夠省 略硏磨步驟。另外，於上面S1上之充塡電壓33a、33b上， 分別藉由無電解電鍍形成UBM34a、34b。再者’於UBM34a、 34b上，藉由印刷或球搭載法形成凸塊35a、3 5b(第55圖）。 最後，爲了得到已個片化之背面入射型發光二極體5, 沿著於第’ 56圖之一點鏈線L1所示之線而進行切割（切割步 驟）。藉此，第5 6圖所示之晶圓將被個片化，得到背面入 射型發光二極體5(第57圖）。 若根據顯示於第48~ 5 7圖之製造方法，於窗板接合步驟 (參照第49圖），將窗板13接合於N型半導體基板10之 外緣部14。藉此，由於不需要陶瓷構裝等之外部構裝，能夠 ί辱到晶片尺寸之背面入射型光檢測元件5。因而，若根據本 製造方法，實現構裝充分小的背面入射型發光二極體5。另 由於不需要將背面入射型發光二極體5構裝於陶瓷構裝 等之步驟，簡化了整個背面入射型發光二極體5之製造步驟。 再者，使用石英作爲窗板13之玻璃。由於相較於鈷玻 璃或派熱司玻璃等，石英對於可見光之透過率特別高，對於 -41 - 1345304 背面入射型發光二極體5之感度提高貢獻良多。再者，由於 對於UV光之波長具有非常高的透過率，若根據本製造方 法，被檢測光爲UV光之情形，可是得到可高感度之光檢測 的背面入射型發光二極體5。 另外，藉由含有鹼金屬之玻璃而進行窗板13與外緣部 14的接合，便可能進行由如不含鹼金屬之石英而成的窗板 1 3與外緣部14之間的良好陽極接合。另外，窗板1 3與外緣 部14之接合，藉由設置金屬層取代含有鹼金屬之玻璃，往 往可以得到相同的效果。 · 第5 8圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第6實施態樣的橫剖面圖。背面入射型發光二極體6具備： N型半導體基板1〇、P +型不純物半導體區域11'凹部12與 窗板13。於N型半導體基板1〇上面S1側之表層的一部分 形成P +型不純物半導體區域11。於面對N型半導體基板10 背面S2之P +型不純物半導體區域的區域中形成凹部 1 2 »另外’窗板1 3與凹部1 2之外緣部14相接合。於本實 施態樣，窗板13與外緣部14之接合係藉由金屬層17a、17b · 與居間作用金屬層1 8所進行的。亦即，於窗板1 3與外緣部 1 4之間’從外緣部14起依序設置設置金屬層17&、居間作 用金屬層18與金屬層17b。例如，可以使用 Al、Cu、Au'
Ni、Ti、Pt、W、In或Sn等，或是此等之金屬的疊層膜或 合金作爲金屬層17a、17b之金屬。另外，例如可以使用Sn、
SnPb、SnAg、AuSn、A1、In等而成的金屬銲錫作爲居間作 用金屬層18之·金屬。 -42- 1345304 另外，背面入射型發光二極體6具備：N +型高濃度不 純物半導體層21、N +型高濃度不純物半導體區域22、絕緣 膜23、24、陽極25與陰極26。N +型高濃度不純物半導體 層2 1係形成於整個N型半導體基板1 〇背面S 2側之表層。 Ν+型高濃度不純物半導體區域22係隔著與Ρ+型不純物半 導體區域11之既定距離而形成於Ν型半導體基板10上面 s 1側之表層。絕緣膜23與絕緣膜24分別形成於Ν型半導 體基板10上面S1與背面S2上。於絕緣膜23中形成開口 23a、2 3b。於含有絕緣膜23上之開口 23a、23b之區域，分 別形成陽極25與陰極26。 再者，背面入射型發光二極體6具備：保護膜31、支 撐膜32、充塡電極’3 3a、33b、UBM34a、34b與凸塊35a、 35b。保護膜31係設置於N型半導體基板10之上面SI上， 使其覆蓋絕緣膜23、陽極25與陰極26般地予以設置。於保 護膜31上形成支撐膜32。另外，充塡電極33a、33b貫穿保 護膜31與支撐膜32，分別從陽極25與陰極26，延伸至支 撐膜32表面。於充塡電極33a' 33b之支撐膜32表面所露 出的部分形成UBM34a' 34b。與UBM34a、34b之充塡電極 3 3a、3 3b相反側的面上形成凸塊35a、35b。 針對背面入射型發光二極體6之效果進行說明。藉由於 背面入射型發光二極體6中，窗板13與N型半導體基板20 之外緣部14相接合。藉此，由於不需要陶瓷構裝等之外部 構裝，能夠得到晶片尺寸之背面入射型發光二極體6。因此’ 實現了構裝充分小的背面入射型發光二極體6。 -43- 1345304 再者，於背面入射型發光二極體6，窗板13之表面成 爲被檢測光之入射面。因爲相較於樹脂，窗板1 3之表面的 平坦化更爲容易，抑制入射面上之被檢測光的散亂。藉此， 實現了可高感度光檢測之背面入射型發光二極體6。 再者，於窗板13與外緣部14之間設置金屬層17a、17b 與居間作用金屬層18。藉此，窗板13與外緣部14係藉由金 屬接合而予以牢固地接合。另外，若根據陽極接合，因爲能 夠將N型半導體基板20之背面S2予以氣密密封（不透氣密 封），進一步提高背面入射型發光二極體6之信賴性。再者， 鲁 藉由於乾燥氮氣等之乾燥不活性氣體中或真空環境中進行 陽極接合，進一步提局信賴性。還有，也可以不設置居間作 用金屬層18,而是直接進行金屬層17a與金屬層17b之接合。 另外，由於背面入射型發光二極體6之窗板13與外緣 部14的接合係藉由金屬接合而進行的，能夠適用於被檢測 光爲UV光之情形。 —面參照第59〜68圖，一面說明顯示於第58圖之背面 入射型發光二極體6之製造方法的一實施例《製備N型半導 鲁 體基板10，於此N型半導體基板10形成N +型高濃度不純 物半導體區域22、P+型不純物半導體區域1 1與凹部12，同 時，於上面S1與背面S2上，分別形成絕緣膜23、24。至 此之步驟係相同於第3~6圖 '第7圖與第8圖《另外，於絕 緣膜23形成爲了電極之接觸孔（第59圖），接著，藉由使 鋁堆積於上面S1之後而進行既定之圖案形成，形成陽極25 與陰極26(第60圖）。另外，於形成陽極25與陰極26之 -44 - 1345304 N型半導體基板10的上面S1上，藉由電漿CVD法等堆積 保護膜31。另外，於對應於保護膜31之凸塊35a、35b的部 分形成貫通孔31a (第61圖）。還有，也可以於形成保護膜 31之後形成金屬層17a。 再者，於上面S1上形成支撐膜32，同時，於對應於保 護膜31之貫通孔31a的部分形成貫通孔32a (第62圖）。 另外’進行貫通孔31a與貫通孔32a之充塡般地使導電性構 件33堆積於上面S1上。於陽極25與陰極26上（第63圖）， 設tt爲了使與導電性構件33之接合成爲良好的居間作用金 籲 屬（未以圖示）。再者，藉由進行導電性構件33表面的硏 磨’去除堆積於支撐膜32上之導電性構件33。藉此，形成 充塡電極33a、33b (第64圖）。還有，雖然未以圖示，也 可以取代充塡而形成覆蓋貫通孔3 l a與貫通孔32a側壁般之 薄膜電極（膜厚例如約爲0.5〜10//m，較宜約爲lym)。此 情形下，能夠省略硏磨步驟。 接著，使窗板13接觸於形成金屬層17a之外緣部14的 狀態下，使窗板I3與外緣部14予以接合（窗板接合步驟鲁 此接合係於對應於窗板1 3之外緣部1 4的位置預先形成金屬 層17b，藉由居間作用金屬層18而使外緣部14之金屬層17a 與窗板13之金屬層17b予以金屬接合而進行的。還有，此 金屬接合較宜於乾燥N2氣體環境等之乾燥不活性氣體環境 或真空環境中進行（第65圖）。再者，於上面S1上之充塡 電壓33a、33b上，分別藉由無電解電鍍形成UBM34a、34b。 再者’於UBM34a、34b上’藉由印刷或球搭載法等形成凸 -45- 1345304 塊 35a、35b (第 66 圖）。 最後，爲了得到已個片化之背面入射型發光二極體6， 沿著於第67圖之一點鏈線L 1所示之線而進行切割（切割步 驟）。藉此，第67圖所示之晶圓將被個片化，得到背面入 射型發光二極體6(第68圖）。 若根據顯示於第59~68圖之製造方法，於窗板接合步驟 (參照第65圖），將窗板13接合於N型半導體基板10之 外緣部14。藉此，由於不需要陶瓷構裝等之外部構裝，能夠 得到晶片尺寸之背面入射型光檢測元件6。因而，若根據本 鲁 製造方法，實現構裝充分小的背面入射型發光二極體6。另 外’由於不需要將背面入射型發光二極體6構裝於陶瓷構裝 等之步驟，簡化了整個背面入射型發光二極體6之製造步驟。 再者，分別於外緣部1 4與窗板1 3之間形成金屬層1 7 a、 17b’藉由此等之金屬層17a、17b，進行窗板13與外緣部 I4之接合。藉此，窗板13與外緣部14係藉由金屬接合而予 以牢固地接合。另外，若根據金屬接合，因爲能夠將N型半 導體基板20之背面S2予以氣密密封（不透氣密封），進一 籲 步提高背面入射型發光二極體6之信賴性。 根據本發明之背面入射型光檢測元件，並不受該實施態 樣所限定，可以爲各種變形。例如，於第1圖之背面入射型 發光二極體1可以使用P型半導體基板取代N型半導體基板 1〇。此情形下，使不純物半導體區域11成爲具有N型、使 高濃度不純物半導體層21與高濃度不純物半導體區域22成 爲具有P型的導電型。 -46 - 1345304 另外，雖然於第12圖顯示使由Cu而成的導電性 33予以堆積之實施例，也可以使用Ni取代Cu ’直接於 穿孔32a與32b所露出之陽極25與陰極26之表面， Ni之無電解電鍍。此情形下，能夠省略進行於第1 3圖 明的導電性構件3 3表面之硏磨步驟。 另外，雖然於第15圖顯示於充塡電壓33a、3 3b上 UBM34a、34b與凸塊35a、35b之實施例，但是，也有 塡電壓33a、33b本身作爲凸塊的方法。亦即，將於貫 32a已進行充塡電壓33a、33b之充塡的狀態下之支撐) (參照第14圖）表面，利用02等進行乾蝕刻，藉此， 充塡電壓33a、33b之一部分將從支撐膜32表面突起， 以將此突出的部分作爲凸塊使用。此情形下，並無 UB M3 4a、3 4b之必要。或是，也可以使用導電性樹脂， 形成充塡電壓33a、33b之導電性構件使用。若根據此方 便可能利用印刷等而使朝貫通孔之電極充塡作業得以 時間內完成。 另外，雖然於第25圖顯示分別於窗板13之四個角 切除部13a的構造，也可以於窗板13之四個角內的至 個角形成切除部1 3 a。此情形下，相較於完全不設置切 1 3 a之情形，能夠減低碎裂的發生機率。 另外，於第29圖，也可以使N +型高濃度不純物半 區域與較N +型高濃度不純物半導體區域之不純物濃度 的N型不純物半導體區域予以相貼合的貼合晶片，作 型半導體基板20使用。此情形下，於N型半導體基;f 構件 從貫 進行 所說 形成 將充 穿孔 m 32 因爲 也可 形成 作爲 r式， 於短 形成 少一 除部 導體 爲低 爲N 反20 -47- 1345304 上面s 1側的N型不純物半導體層，設置於背面s 2側的N + 型高濃度不純物半導體區域。 另外’顯示於第38圖之窗板接合步驟，也可以於形成 保護膜31之步驟（參照第4〇圖）之後進行。或是，此窗板 接合步驟也可以於硏磨導電性構件33之表面的步驟（參照 第43圖）之後進行。此情形下，由於可以藉由支撐膜32而 於保護N型半導體基板1〇上已薄型化之部分的狀態下進行 陽極接合’能夠防止於陽極接合時，對於N型半導體基板 1 〇所造成之物理上的損壞。 另外，雖然顯示於第49圖之窗板接合步驟係於整個N 型半導體基板10之背面S2形成絕緣膜24之狀態下進行陽 極接合，也可以藉由去除外緣部14上之絕緣膜24，於使N 型半導體基板10之外緣部14予以露出的狀態下進行陽極接 合。此情形下，窗板13與外緣部14之接合強度將進一步提 局。 另外，顯示於第49圖之窗板接合步驟也可以於形成保 護膜31之步驟（參照第51圖）之後進行。或是，此窗板接 合步驟也可以於硏磨導電性構件3 3表面之步驟（參照第54 圖）之後進行。此情形下’由於可以藉由支撐膜3 2而於保 護N型半導體基板10上已薄型化之部分的狀態下進行陽極 接合，能夠防止於陽極接合時’對於N型半導體基板10所 造成之物理上的損壞。 另外，雖然於第49圖’僅於對應於窗板13之外緣部 14的位置形成派熱司玻璃16，由於薄的派熱司玻璃不妨礙 -48- 1345304 光透過性，也可以於窗板1 3之整面形成派熱司玻璃1 6 ο 另外，顯示於第65圖之窗板接合步驟，也可以於外緣 部14上形成金屬層17a之步驟（參照第60圖）後立即進行。 【產業上利用之可能性】 根據本發明的話，實現了一種背面入射型光檢測元件及 其製造方法，能夠充分地縮小構裝，並且能夠抑制被檢測光 的散亂。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第1實施態樣的橫剖面圖。 第2圖係顯示第1圖之背面入射型發光二極體1的斜視 圖。 第3圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體丨之 方法的步驟圖。 第4圖係顯示製造第i圖之背面入射型發光二極體1之 方法的步驟圖。 第5圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1之 方法的步驟圖。 第6圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1之 方法的步驟圖。 第7圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1之 方法的步驟圖。 第8圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1之 方法的步驟圖。 -49- 1345304 第9圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1之 方法的步驟圖。 第10圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1 之方法的步驟圖。 第11圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1 之方法的步驟圖。 第12圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1 之方法的步驟圖。 第13圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1 _ 之方法的步驟圖。 第14圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1 之方法的步驟圖。 第15圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1 之方法的步驟圖。 第16圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1 之方法的步驟圖。 第17圖係顯示製造第1圖之背面入射型發光二極體1 鲁 之方法的步驟圖。 第1 8圖係用以說明顯示於第1 6圖之切割步驟變形例的 圖形。 第1 9圖係顯示藉由第1 8圖所說明的切割步驟所得到的 背面入射型發光二極體之構造例的橫剖面圖。 第20圖係顯示藉由第1 8圖所說明的切割步驟所得到的 背面入射型發光二極體之構造例的橫剖面圖。 -50- 1345304 第2 1圖係顯示藉由第1 8圖所說明的切割步驟所得到的 背面入射型發光二極體之構造例的橫剖面圖。 第22圖係顯示藉由第1 8圖所說明的切割步驟所得到的 背面入射型發光二極體之構造例的橫剖面圖。 第23圖係顯示第1圖之背面入射型發光二極體1之第 1變形例的橫剖面圖。 第24圖係顯示第1圖之背面入射型發光二極體1之第 2變形例的橫剖面圖。 第25圖係顯示第1圖之背面入射型發光二極體1之第 3變形例的斜視圖。 第26圖係針對第1圖之背面入射型發光二極體1，顯 示從窗板13側觀察晶圓切割前之時的模樣之平面圖。 第27圖係針對第1圖之背面入射型發光二極體〗，顯 示從窗板1 3側觀察晶圓切割前之時的模樣之平面圖》 第28圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第2實施態樣的橫剖面圖。 第29圖係爲了說明形成第28圖之N +型高濃度不純物 半導體區域28的方法之一實施例的圖形。 第30圖係爲了說明形成第28圖之N+型高濃度不純物 半導體區域28的方法之一實施例的圖形。 第31圖係爲了說明形成第28圖之N+型高濃度不純物 半導體區域28的方法之一實施例的圖形。 第32圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第3實施態樣的平面圖。 -51 - 1345304 第3 3圖係沿著顯示於第3 2圖之背面入射型發光二極體 陣列3之X X - X X線的橫剖面圖。 第34圖係顯示第33圖之背面入射型發光二極體陣列3 變形例的橫剖面圖。 第3 5圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第4實施態樣的橫剖面圖。 第36圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 之方法的步驟圖。 第37圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 φ 之方法的步驟圖。 第38圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 之方法的步驟圖。 第39圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 之方法的步驟圖。 第40圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 之方法的步驟圖。 第41圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 · 之方法的步驟圖。 第42圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 之方法的步驟圖。 第43圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 之方法的步驟圖。 第44圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 之方法的步驟圖。 -52- 1345304 第45圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 之方法的步驟圖。 第46圖係顯示製造第35圖之背面入射型發光二極體4 之方法的步驟圖。 第47圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第5實施態樣的橫剖面圖。 第48圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 之方法的步驟圖。 第49圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 · 之方法的步驟圖。 第50圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 之方法的步驟圖。 第51圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 之方法的步驟圖。 第52圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 之方法的步驟圖。 第53圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 · 之方法的步驟圖。 第54圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 之方法的步驟圖。 第55圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 之方法的步驟圖。 第56圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 之方法的步驟圖。 -53- 1345304 第57圖係顯示製造第47圖之背面入射型發光二極體5 之方法的步驟圖。 第5 8圖係顯示根據本發明之背面入射型光檢測元件之 第6實施態樣的橫剖面圖。 第59圖係顯示製造第58圖之背面入射型發光二極體6 之方法的步驟圖。 第60圖係顯示製造第58圖之背面入射型發光二極體6 之方法的步驟圖。 第61圖係顯示製造第58圖之背面入射型發光二極體6 φ 之方法的步驟圖。 第62圖係顯示製造第58圖之背面入射型發光二極體6 之方法的步驟圖。 第63圖係顯示製造第58圖之背面入射型發光二極體6 之方法的步驟圖。 第64圖係顯示製造第58圖之背面入射型發光二極體6 之方法的步驟圖。 第65圖係顯示製造第58圖之背面入射型發光二極體6 · 之方法的步驟圖。 第66圖係顯示製造第58圖之背面入射型發光二極體6 之方法的步驟圖。 第67圖係顯示製造第5 8圖之背面入射型發光二極體6 之方法的步驟圖。 第68圖係顯示製造第58圖之背面入射型發光二極體6 之方法的步驟圖。 -54- 1345304 第69圖係顯示習知背面入射型發光二極體的橫剖面 圖。 元件符號說明= 1、 la、 lb、 1c ' 2、 4、5、6 背面入射型發光二極 3 ' 3 a 背面入射型發光二極體陣列 10 、 20 、 50 N型半導體基板 1 1、5 1 P +型不純物半導體區域 12 ' 5 2 凹部 1 3 > 53 窗板 13a 切除部 13b 孔部 14、54 外緣部 15、55 樹脂層 16 派熱司玻璃 17a 、 17b 金屬層 18 居間作用金屬層 21、61 N +型高濃度不純物半導體層 22 ' 28 、 62 N +型高濃度不純物半導體區域 23 ' 24 、 63 ' 64 絕緣膜 23a 、 23b 接觸孔 25 ' 65 陽極 26 ' 66 陰極 3 1 ' 7 1 保護膜 31a、 32a 貫通孔 -55- 1345304 32 ' 72 支 撐 膜 33 導 電 性 構 件 33a 、33b > 73a ' 73b 充 塡 電 壓 34a 、34b、 74a ' 74b UBM 35a 、35b ' 75a ' 75b 凸 塊 SI 上 面 S2 背 面 S3 凹 部 底 面 S4 N 型 半 導 體基板20之側面 11 厚 度
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Claims (1)

1345304 第093122534號專利中請案 _文申請專利範圍替換本(99年11月） ——%背面入射型光檢測元件，包含： hr -r· ^年）丨月1導電型之半導體基板； 一樂2導電型之不純物半導體區域，設置於該半導體基板 之第1面側的表層； 凹部’形成於該半導體基板之第2面之與該不純物半導 體區域相對向的區域上，被檢測光進行入射；以及 窗板’以覆蓋該凹部之方式與該凹部之外緣部相接 合’使5玄被檢測光穿透過； 於上述半導體基板之側面整體上，露出高濃度地添加 有上述第1導電型之不純物之高濃度不純物半導體區域。 2. 如申請專利範圍第1項之背面入射型光檢測元件，其中包 合一支撐膜，設置於該半導體基板之該第丨面上，支撐該 半導體基板。 X 3. 如申請專利範圍第2項之背面入射型光檢測元件，其中包 3 充填電極，其貫穿該支撐膜，並且一端電性連接於 該不純物半導體區域。 4_如申請專利範圍第丨至3項中任一項之背面入射型光檢測 疋件，其中該窗板係包含光透過性構件，藉由陽極接合 而與該外緣部相接合。 5. 如申明專利範圍第4項之背面入射型光檢测元件，其中該 光透過性構件為石英，該窗板係藉由含有驗金屬之構件 而與該外緣部相接合。 6. 如申請專利範圍第⑴項中任—項之背面人射型光檢測 元件，其中該窗板係藉由金屬層而與該外緣部相接合。 123577-991J19.doc 7. 如申清專利範圍第1至3項中任一項之背面入射型光檢測 7L件，其中於該半導體基板之侧面或該窗板之側面，形 成高低差部。 8· 9. 10. 11. 如申4專利範圍第1至3項中任一項之背面入射型光檢測 元件，其中於該半導體基板該外緣部之該第2面側的表 層，设置高濃度地添加有該第丨導電型不純物的高濃度不 純物半導體層。 如申凊專利範圍第丨至3項中任一項之背面入射型光檢測 7L件，其中於該半導體基板之該第2面側的表層中，於該 凹部的底面部分，設置高濃度地添加有該第1導電型不純 物之高濃度不純物半導體層。 如申請專利範圍第丨至3項中任一項之背面入射型光檢測 元件，其中該窗板於其厚度方向之垂直面的剖面形狀係 至少一個角被切除的四角形。 一種背面入射型光檢測元件，包含： 第1導電型之半導體基板； 第2導電型之不純物半導體區域，設置於該半導體基板 之第1面側的表層； 凹。卩，形成於该半導體基板之第2面之與該不純物半導 體區域相對向的區域上，被檢測光進行入射；以及 窗板，以覆蓋該凹部之方式與該凹部之外緣部相接 合’使該被檢測光穿透過； 其中該窗板於其厚度方向之垂直面的剖面形狀係至少 一個角被切除的四角形。 123577-9911l9.doc 12.如_請專利範圍第11項之背面人射型綠測元件，其中 包含一支律膜，設置於該半導體基板之該^面上，支掉 該半導體基板。 如申請專利I!圍第12項之f面人射型光檢測元件，其中 包含一充填電極，其貫穿該支撐膜，並且一端電性連接 於該不純物半導體區域。 ⑷如申請專利範圍第Μ13項中任_項之f面人射型光檢 測7G件’其中該f板係包含光透過性構件，藉由陽極接 合而與該外緣部相接合。 15·如中請專利範圍第14項之背面人射型光檢測元件，其中 -亥光透過性構件為石英，該窗板係、藉由含有驗金屬之構 件而與該外緣部相接合。 16. 如中請專利範圍第項中任—項之背面人射型光檢 測元件其中5玄_板係藉由金屬層而與該外緣部相接合。 17. 如申請專利範圍第W13項中任—項之背面人射型光°檢 測元件，其中於該半導體基板之側面或該窗板之側面， 形成高低差部。 18. 如申請專利範圍第μ 13項中任__項之背面人射型光檢 測元件，其中於該半導體基板該外緣部之該第2面側的表 層，設置尚濃度地添加有該第丨導電型不純物的高濃度不 純物半導體層。 19. 如申請專利範圍第u至13項中任一項之背面入射型光檢 測元件，其中於該半導體基板之該第2面側的表層中，於 該凹部的底面部分，設置高濃度地添加有該第丨導電型不 123577-991119.doc 1345304 純物之高濃度不純物半導體層。 20. —種背面入射型光檢測元件，包含·· 第1導電型之半導體基板； 第2導電型之不純物半導體區域，設置於該半導體基板 之第1面側的表層； 凹部，形成於該半導體基板之第2面之與該不純物半導 體區域相對向的區域上，被檢測光進行入射；以及 窗板’以覆蓋該凹部之方式與該凹部之外緣部相接 合，使該被檢測光穿透過； 其中於該半導體基板之側面或該窗板之側面，形成高 低差部。 ° 21. 如申請專利範圍第2〇項之背面入射型光檢測元件，其中 包含一支撐膜，設置於該半導體基板之該第丨面上，支撐 該半導體基板。 22. 如申請專利範圍第21項之背面入射型光檢測元件，其中 包含一充填電極，其貫穿該支撐膜，並且一端電性連接 於該不純物半導體區域。 23. 如申請專利範圍第2〇至22項中任一項之背面入射型光檢 測元件，其中該窗板係包含光透過性構件，藉由陽極接 合而與該外緣部相接合。 2如申印專利範圍第23項之背面入射型光檢測元件，其中 該光透過性構件為石英，該窗板係藉由含有鹼金屬之構 件而與該外緣部相接合。 25.如申請專利範圍第加㈣項中任—項之背面人射型光檢 123577-991119.doc 1345304 測元件，其中該窗板係藉由金屬層而與該外緣部相接合。* 26. 如申請專利範圍第2〇至22項中任一項之背面入射型光檢. 測元件，其中於該半導體基板該外緣部之該第2面側的表 層，設置高濃度地添加有該第丨導電型不純物的高濃度不 純物半導體層。 27. 如申請專利範圍第20至22項中任一項之背面入射型光檢 測元件，其中於該半導體基板之該第2面側的表層中，於 該凹部的底面部分，設置高濃度地添加有該第丨導電型不 純物之高濃度不純物半導體層。 _ 28. 如申請專利範圍第2〇至22項中任一項之背面入射型光檢 測元件，其中於上述半導體基板之側面整體上，露出高 濃度地添加有上述第丨導電型之不純物之高濃度不純物 半導體區域； 該窗板於其厚度方向之# i面的剖面形狀係至少一個 角被切除的四角形。 29. 種月面入射型光檢測元件的製造方法，包含： 不純物半導體區域形成步驟，力帛1導電型半導體基板 _ 之第1面側的表層，形成第2導電型不純物半導體區域； 凹部形成步驟，於科導體基板第2面之與該不純物半 ^體區域相對向的區域上，形成被檢測光進行射入的凹 邛’以及窗板接合步驟’將使該被檢測光穿透過的窗板 以覆蓋該凹部之方式與該凹部之外緣部相接合； 進而包含： 第一切割步驟，在從該半導體基板之該第一面往該窗 123577-991119.doc 1345304 板之方向或在從該窗板之外表面往該半導體基板之方向 上，以具有第1寬度之刀片進行切割；及 第二切割㈣’在與第一切割步驟相同之方向上，以 具有比第一寬度窄之第二寬度之刀片進行切割。 如申請專利範圍第29項之背面入射型光檢測元件的製造 方去其中该窗板係包含光透過性構件， 於違由板接合步驟，&陽極接合而將該窗板接合於 該外緣部。 31. 如申請專利範圍第29項之背面人射型光檢測元件的製造 方法’其中於該窗板接合㈣，將該窗板經由金屬層而 與該外緣部相接合。 S 32. 如申請專利範圍第29至31項中任一項之背面入射型光檢 測疋件的製造方法’其中於該不純物半導體區域形成步 驟’形成數個該不純物半導體區域； 於該凹部形成步驟，分別對數個該不純物半導體區域 之各個形成該凹部； 於該窗板接合步驟，以覆蓋數個該凹部之方式將該窗 板與該外緣部相接合；以及 包含切割步驟，將由該不純物半導體區域與相對向於 該不純物半導體區域之該凹部而成的數對中各自一對予 以分割般地，從該半導體基板之該第i面起，直到該窗板 的表面為止’分成數個階段而進行切割。 123577-991119.doc
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