專(zhuān)利名稱(chēng)：背面入射型光電二極管陣列、其制造方法以及半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及背面入射型光電二極管陣列、其制造方法、以及安裝有該背面入射型光電二極管陣列的放射線(xiàn)檢測(cè)器等半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
CT(computed tomography(計(jì)算機(jī)體層成像))裝置具有多個(gè)背面入射型光電二極管陣列。當(dāng)多個(gè)背面入射型光電二極管陣列并排時(shí)，若將背面入射型光電二極管陣列用的電路配置在半導(dǎo)體基板厚度方向的延長(zhǎng)線(xiàn)上，則能夠增加每單位面積的背面入射型光電二極管陣列的密度。
即，當(dāng)安裝CT用背面入射型光電二極管陣列時(shí)，有必要發(fā)展向三維方向的安裝。這樣一來(lái)，當(dāng)進(jìn)行三維安裝時(shí)，就有必要從被檢測(cè)光的入射面的相反側(cè)來(lái)輸出輸出信號(hào)。
背面入射型光電二極管陣列包括具有作為光入射面功能的背面的半導(dǎo)體基板、形成在半導(dǎo)體基板內(nèi)部的多個(gè)pn接合部、以及形成在半導(dǎo)體基板表面上的電極。
在半導(dǎo)體基板內(nèi)產(chǎn)生的載波向各pn接合部移動(dòng)，并經(jīng)由電極而在外部被取出，這里，當(dāng)各pn接合部和光入射面之間的距離較大時(shí)，在半導(dǎo)體基板內(nèi)產(chǎn)生的載波在到達(dá)pn接合部的移動(dòng)過(guò)程中會(huì)再次結(jié)合，從而導(dǎo)致不能作為信號(hào)而被取出。因此，pn接合部和光入射面之間的距離最好盡可能地小。
圖42是表示現(xiàn)有的背面入射型光電二極管陣列的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
該背面入射型光電二極管陣列例如在特開(kāi)平7-333348號(hào)公報(bào)中有所記載。該背面入射型光電二極管陣列具有形成在n型半導(dǎo)體基板內(nèi)的方柱狀的p型擴(kuò)散區(qū)域105，該p型擴(kuò)散區(qū)域105從半導(dǎo)體基板的表面向著背面的方向延伸。因此，p型擴(kuò)散區(qū)域105和n型層103內(nèi)的界面(pn接合部)靠近半導(dǎo)體基板的背面(光入射面)，從而使光入射面/pn接合部之間的距離變小。

發(fā)明內(nèi)容
然而，因?yàn)樵損型擴(kuò)散區(qū)域105是通過(guò)注入雜質(zhì)而形成的，所以難以使p型雜質(zhì)區(qū)域105均勻地形成為能夠得到充分靈敏度的厚度。
因此，存在難以制造所述背面入射型光電二極管陣列的缺點(diǎn)。
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠保持高檢測(cè)靈敏度、且容易制造的背面入射型光電二極管陣列、其制造方法以及放射線(xiàn)檢測(cè)器等的半導(dǎo)體裝置。
為解決上述課題，本發(fā)明的背面入射型光電二極管陣列包括具有光入射面(背面)以及位于光入射面的相反側(cè)且具有多個(gè)凹部的相反面的第一導(dǎo)電型(例如n型)半導(dǎo)體基板，以及在各凹部的底部隔離開(kāi)空間的多個(gè)第二導(dǎo)電型(例如p型)半導(dǎo)體區(qū)域。此外，半導(dǎo)體區(qū)域與半導(dǎo)體基板一起構(gòu)成pn接合。
在本發(fā)明的背面入射型光電二極管陣列中，因?yàn)樵谛纬捎谙喾疵嫔系陌疾康牡撞可显O(shè)置有第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體區(qū)域，所以能夠縮短半導(dǎo)體基板的光入射面和半導(dǎo)體區(qū)域之間的距離。因此能夠抑制因被檢測(cè)光的入射而產(chǎn)生的載波在移動(dòng)過(guò)程中的再次結(jié)合，能夠保持背面入射型光電二極管陣列的高檢測(cè)靈敏度。此外，能夠以陣列狀來(lái)配置凹部。
此外，多個(gè)凹部間的半導(dǎo)體基板的區(qū)域構(gòu)成厚度大于凹部的框部。換句話(huà)說(shuō)，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體基板的相反面上以陣列狀排列形成有多個(gè)凹部，所以各凹部被厚度比凹部的半導(dǎo)體基板厚的半導(dǎo)體基板(框部)所圍住。因該框部的存在而能夠在實(shí)用上保持充足的背面入射型光電二極管陣列的機(jī)械強(qiáng)度。
此外，半導(dǎo)體基板也可以由一體形成的單一半導(dǎo)體基板構(gòu)成，此時(shí)，因?yàn)椴恍枰鄠€(gè)半導(dǎo)體基板，所以使制造變得更簡(jiǎn)單。
而且，當(dāng)半導(dǎo)體基板包括具有光入射面的第一半導(dǎo)體基板、以及貼合在第一半導(dǎo)體基板上并有凹部的側(cè)壁的第二半導(dǎo)體基板時(shí)，能夠通過(guò)對(duì)第一以及第二半導(dǎo)體基板的選擇來(lái)精密地進(jìn)行凹部的形成。
也就是說(shuō)，被檢測(cè)光的入射面與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、即與存在有光電二級(jí)管的面之間的距離，由第一半導(dǎo)體基板的厚度來(lái)決定。因?yàn)榇嬖谥鴩“疾康目虿?，所以第一半?dǎo)體基板的厚度能夠在保持機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)使其變薄，半導(dǎo)體基板內(nèi)部產(chǎn)生的載波的移動(dòng)距離變短。因此，因?yàn)槟芤种戚d波的再次結(jié)合，所以能夠保持背面入射型光電二極管陣列的高檢測(cè)靈敏度。
只靠第一半導(dǎo)體基板不能充分保證背面入射型光電二極管陣列的強(qiáng)度是不夠的。因此，在第一半導(dǎo)體基板上接合第二半導(dǎo)體基板，通過(guò)進(jìn)行必要且充分的刻蝕，在使半導(dǎo)體區(qū)域露出來(lái)的同時(shí)，由第二半導(dǎo)體基板構(gòu)成的框部來(lái)圍住第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域，通過(guò)這樣能夠使背面入射型光電二極管陣列的機(jī)械強(qiáng)度做成足夠于實(shí)用。
另外，因?yàn)榭梢詫⒌诙?dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的厚度做得比上述現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體區(qū)域的厚度薄，所以擴(kuò)散深度也淺，從而通過(guò)第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的熱擴(kuò)散而很容易形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域。因此可以比現(xiàn)有方法更容易并且更精密地制造出背面入射型光電二極管陣列。
當(dāng)背面入射型光電二極管陣列還設(shè)置有介于第一半導(dǎo)體基板和第二半導(dǎo)體基板之間并對(duì)第二半導(dǎo)體基板的特定的蝕刻液有耐蝕性的蝕刻停止層或者絕緣層時(shí)，通過(guò)這些層來(lái)停止蝕刻的進(jìn)行。因此，能夠精密地控制凹部的深度。
換句話(huà)說(shuō)，半導(dǎo)體基板在距離相反面規(guī)定深度的位置上具有蝕刻停止層或者絕緣層，優(yōu)選通過(guò)從相反面?zhèn)戎辽俚轿g刻停止層或者絕緣層來(lái)蝕刻半導(dǎo)體層而形成凹部。此時(shí)，當(dāng)形成凹部時(shí)，因?yàn)槟軌蛟谖g刻停止層或者絕緣層使蝕刻終止，所以使凹部的深度管理變得容易。
當(dāng)在基板上安裝背面入射型光電二極管陣列時(shí)，半導(dǎo)體基板容易受到機(jī)械損傷。然而，當(dāng)背面入射型光電二極管陣列形成在各框部的頂面上、并且具有分別與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域進(jìn)行電連接的多個(gè)電極墊時(shí)，背面入射型光電二極管陣列就變得不易損壞。即，因?yàn)榭虿康臋C(jī)械強(qiáng)度高，所以在向配線(xiàn)基板上連接(安裝)時(shí)，即使向電極墊施加應(yīng)力，背面入射型光電二極管陣列也不容易損壞。
同時(shí)，因?yàn)楸趁嫒肷湫凸怆姸O管陣列和配線(xiàn)基板是通過(guò)電極墊進(jìn)行電連接的，所以能夠經(jīng)由配線(xiàn)基板從外部取出來(lái)自背面入射型光電二極管陣列的檢測(cè)信號(hào)。
這樣的連接可以考慮多種方式。
一種是背面入射型光電二極管陣列還具有設(shè)置在框部上的電絕緣層以及設(shè)置在電絕緣層上并電連接第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域和電極墊的導(dǎo)電部件的連接方式。電絕緣層使導(dǎo)電部件和襯底基板保持絕緣狀態(tài)，導(dǎo)電部件連接電極墊和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域。此時(shí)，沒(méi)有必要在機(jī)械強(qiáng)度低的凹部形成電極墊，從而能夠保護(hù)凹部的底部不受機(jī)械損傷。
此外，優(yōu)選電絕緣層具有用于將導(dǎo)電部件一端與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域連接的接觸孔。導(dǎo)電部件在與基板呈絕緣的狀態(tài)下，從電極墊延伸至第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域附近，通過(guò)接觸孔與半導(dǎo)體區(qū)域連接。來(lái)自光電二極管的信號(hào)通過(guò)導(dǎo)電部件(例如鋁配線(xiàn)等)而從第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域向電極墊傳遞，再通過(guò)電極墊向外輸出。
此外，優(yōu)選第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域從底部延伸至凹部的側(cè)面。即，第二導(dǎo)電型的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置為從底部延伸至凹部和框部的邊界部分。此時(shí)，通過(guò)延伸至凹部的側(cè)面而使其面積變大。因此，使得用于接受因被檢測(cè)光的入射而在半導(dǎo)體基板內(nèi)部產(chǎn)生的載波的面積變大。即，使光電二極管的檢測(cè)靈敏度提高。
而且，若采用該結(jié)構(gòu)，則第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置成一直到凹部和框部的邊界部分(邊緣部分)。該邊界部分在凹部的蝕刻加工時(shí)容易受到應(yīng)力，此外，以凸形突出的框部在安裝時(shí)容易受到機(jī)械損傷，從而容易成為不需要的載波的發(fā)生源。
因?yàn)榈诙?dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域以延伸至該邊界部分的方式而被設(shè)置，所以能夠通過(guò)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域來(lái)捕集不需要的載波。
此外，若采用該結(jié)構(gòu)，則因?yàn)橹辉诳虿可显O(shè)置與電極墊和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域進(jìn)行電連接的導(dǎo)電部件，所以能夠保護(hù)機(jī)械強(qiáng)度低的凹部，同時(shí)，使形成導(dǎo)電部件工序的過(guò)程變得容易。
此外，優(yōu)選第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域從底部超過(guò)凹部的側(cè)面，并延伸至框部的頂面。即，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域到達(dá)框部的一部分。
此時(shí)，背面入射型光電二極管陣列可以包括設(shè)置在框部上、并具有與其頂面相對(duì)的接觸孔的電絕緣層，以及經(jīng)由該接觸孔與半導(dǎo)體區(qū)域電連接的電極墊。如果采用所述結(jié)構(gòu)，則因?yàn)槟軌蛟诳虿康捻斆骐娺B接半導(dǎo)體區(qū)域和電極墊，所以就沒(méi)有必要在凹部的底部以及側(cè)壁上形成配線(xiàn)。即，因?yàn)橹恍柙诳虿可闲纬膳渚€(xiàn)即可，所以使配線(xiàn)的形成過(guò)程變得容易。
此外，優(yōu)選框部具有雜質(zhì)濃度有比半導(dǎo)體基板高的第一導(dǎo)電型的分離區(qū)域。通過(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樾纬稍诎疾可系墓怆姸O管彼此被電分離，所以能夠降低光電二級(jí)管之間的交調(diào)失真。
優(yōu)選凹部的開(kāi)口直徑越在凹部的深處越小。換句話(huà)說(shuō)，凹部以開(kāi)口尺寸從相反面?zhèn)认蚬馊肷涿鎮(zhèn)戎饾u縮小的方式而形成。在這種結(jié)構(gòu)中，凹部的側(cè)面構(gòu)成為相對(duì)于底部?jī)A斜交叉的斜面。因此，很容易在凹部的側(cè)面上形成導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域或者導(dǎo)電部件。
優(yōu)選在半導(dǎo)體基板的光入射面?zhèn)仍O(shè)置有雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體基板高的第一導(dǎo)電型的積蓄層，若采用該結(jié)構(gòu)，則能夠抑制因被檢測(cè)光(特別是短波長(zhǎng)光)入射到半導(dǎo)體基板的光入射面而在光入射面附近產(chǎn)生的信號(hào)載波在與AR涂層的界面被捕獲。從而，能夠保持背面入射型光電二極管陣列的高檢測(cè)靈敏度。
此外，優(yōu)選第一半導(dǎo)體基板以及第二半導(dǎo)體基板彼此相對(duì)的面的結(jié)晶的面取向不同。此時(shí)，因?yàn)榘疾啃纬蓵r(shí)的蝕刻速度隨著面取向而變化，所以能夠精密地控制凹部的深度。
換句話(huà)說(shuō)，半導(dǎo)體基板在距離相反面規(guī)定深度的位置上，在入射面?zhèn)鹊牟糠趾拖喾疵鎮(zhèn)鹊牟糠值慕Y(jié)晶取向不同，凹部是通過(guò)從相反面?zhèn)鹊街辽俾冻鼋Y(jié)晶取向交差的面來(lái)蝕刻半導(dǎo)體基板而形成。此時(shí)，在形成凹部時(shí)，能夠在結(jié)晶取向不同的面上停止蝕刻，從而使凹部的深度管理變得容易。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于具有上述背面入射型光電二極管陣列以及支持背面入射型光電二極管陣列的配線(xiàn)基板，(配線(xiàn))基板經(jīng)由電極墊與背面入射型光電二極管陣列電連接。
此時(shí)，能夠?qū)?lái)自電極墊的檢測(cè)信號(hào)傳遞給配線(xiàn)基板。
本發(fā)明的放射線(xiàn)檢測(cè)器等的半導(dǎo)體裝置的特征在于具有配置在半導(dǎo)體基板的光入射面?zhèn)鹊拈W爍器。此時(shí)，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體基板的光入射面?zhèn)扰渲糜虚W爍器，所以增加了半導(dǎo)體基板的機(jī)械強(qiáng)度，抑制了半導(dǎo)體基板的彎曲和變形的發(fā)生。同時(shí)，優(yōu)選配線(xiàn)基板通過(guò)設(shè)置在框部的電極墊與背面入射型光電二極管陣列電連接。閃爍器發(fā)生的熒光由光電二極管變換成電信號(hào)，該電氣信號(hào)經(jīng)由電極墊而被傳遞給配線(xiàn)基板。
此外，優(yōu)選配線(xiàn)基板和半導(dǎo)體基板的相反面之間充填樹(shù)脂或者空氣。若介于樹(shù)脂貼合半導(dǎo)體基板的相反面和配線(xiàn)基板，則能夠提高半導(dǎo)體基板的機(jī)械強(qiáng)度，抑制半導(dǎo)體基板的彎曲和變形的發(fā)生。
當(dāng)在配線(xiàn)基板和半導(dǎo)體基板的相反面之間的間隙中為空氣層時(shí)，配線(xiàn)基板和半導(dǎo)體基板之間的絕熱性變得更好，可以抑制從配線(xiàn)基板向半導(dǎo)體基板的熱流入。
本發(fā)明的背面入射型光電二極管陣列的制造方法包括通過(guò)使第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板的入射面的相反面薄型化來(lái)陣列狀排列多個(gè)凹部的工序、以及在凹部的底部形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的工序，當(dāng)半導(dǎo)體基板具有第一以及第二半導(dǎo)體基板時(shí)，優(yōu)選具有以下工序。
首先，該制造方法包括將第二半導(dǎo)體基板貼合在第一半導(dǎo)體基板上的工序。如上所述，通過(guò)貼合而能夠精密地控制凹部的精度。
此外，在該制造方法中，包括蝕刻在第二半導(dǎo)體基板的與相反面的凹部對(duì)應(yīng)的區(qū)域來(lái)形成凹部的凹部形成工序。
因此，在第二半導(dǎo)體基板上以陣列狀排列形成有多個(gè)凹部。因此，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域被由第二半導(dǎo)體基板構(gòu)成的框部圍住，從而使背面入射型光電二極管陣列的機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到能夠完全實(shí)用的程度。此外，因?yàn)榭梢允沟诙?dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的厚度比現(xiàn)有技術(shù)更薄，所以可以很容易通過(guò)第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的熱擴(kuò)散等而形成半導(dǎo)體區(qū)域，也比以前更容易制造出背面入射型光電二極管陣列。
該凹部形成工序的蝕刻是進(jìn)行到露出介于第一以及第二半導(dǎo)體基板間的蝕刻停止層或者絕緣層為止，因此，能夠精密地控制蝕刻的深度。
其中，在上述貼合工序中，若在第一半導(dǎo)體基板和第二半導(dǎo)體基板之間設(shè)置蝕刻停止層，則通過(guò)該蝕刻停止層就能夠使蝕刻終止，使該工序的控制變得容易。這里，蝕刻至少要進(jìn)行到露出蝕刻停止層為止。
其中，在上述貼合工序中，若在第一半導(dǎo)體基板和第二半導(dǎo)體基板之間設(shè)置絕緣層，則能夠通過(guò)該絕緣層來(lái)停止蝕刻，使該工序的控制變得容易。這里，蝕刻至少要進(jìn)行到露出絕緣層為止。
同時(shí)，在凹部的底部上形成有第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域。
此外，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體基板和第二半導(dǎo)體基板彼此相對(duì)面的結(jié)晶的面取向不同時(shí)，凹部形成工序中的蝕刻的特征在于至少要進(jìn)行到露出第一半導(dǎo)體基板的相反面。此時(shí)，因?yàn)楦鶕?jù)結(jié)晶的面取向來(lái)改變蝕刻速度，所以能夠精密地控制蝕刻深度。
換句話(huà)說(shuō)，在貼合工序中，當(dāng)以第一半導(dǎo)體基板和第二半導(dǎo)體基板的結(jié)晶取向不同的方式接合兩個(gè)半導(dǎo)體基板時(shí)，在蝕刻第二半導(dǎo)體基板并露出半導(dǎo)體區(qū)域的工序中，可以通過(guò)第一半導(dǎo)體基板和第二半導(dǎo)體基板的接合面(結(jié)晶取向不同的面)來(lái)終止蝕刻，從而使該工序的控制變得容易。同時(shí)，第二半導(dǎo)體基板具有與第一半導(dǎo)體基板不同的結(jié)晶取向并且比第一半導(dǎo)體基板蝕刻速度快。
此外，形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的工序能夠在凹部形成的前后的任何一方進(jìn)行。即，本發(fā)明的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的特征在于，包括下述任何一項(xiàng)工序中在凹部形成工序后、通過(guò)向凹部的底部添加雜質(zhì)來(lái)形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的后添加工序，或者在第一半導(dǎo)體基板的相反面上預(yù)先添加雜質(zhì)的前添加工序。
包括前添加工序的制造方法具有準(zhǔn)備在被檢測(cè)光的入射面的相反面?zhèn)壬弦躁嚵袪钆帕行纬捎卸鄠€(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的第一導(dǎo)電型第一半導(dǎo)體基板的工序；將第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體基板與相反面接合的工序；以及蝕刻第二半導(dǎo)體基板上的對(duì)應(yīng)于第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域(凹部對(duì)應(yīng)區(qū)域)的區(qū)域，并使半導(dǎo)體區(qū)域露出的工序。
此外，在背面入射型光電二極管陣列的制造方法中，還可以包括在光入射面上形成雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體基板高的上述積蓄層的工序，此時(shí)，積蓄層能夠產(chǎn)生上述功能。


圖1是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的平面圖。
圖2表示的是圖1的II-II截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖3表示的是第一實(shí)施方式的第一變形例的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖4表示的是第一實(shí)施方式的第二變形例的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖5表示的是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖6表示的是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖7表示的是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖8表示的是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖9表示的是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖10表示的是第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖11表示的是第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖12表示的是第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖13表示的是第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖14表示的是第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖15表示的是第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖16表示的是第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖17表示的是第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖18表示的是第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的工序圖。
圖19是第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖20是第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖21是第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖22是第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖23是第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖24是第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖25是第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖26是第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖27是第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖28是第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖29是第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖30是第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖31是第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖32是第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖33是第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法的說(shuō)明圖。
圖34表示的是第五實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的截面結(jié)構(gòu)。
圖35表示的是第六實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的截面結(jié)構(gòu)。
圖36表示的是半導(dǎo)體裝置的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖37表示的是半導(dǎo)體裝置的第一變形例的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖38表示的是半導(dǎo)體裝置的第二變形例的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖39表示的是放射線(xiàn)檢測(cè)器的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖40表示的是放射線(xiàn)檢測(cè)器的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖41表示的是放射線(xiàn)檢測(cè)器的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖42表示的是現(xiàn)有的背面入射型光電二極管陣列的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。其中，在下面的附圖中，對(duì)同一要素標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明。
(第一實(shí)施方式)圖1是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列1的平面圖。其中，背面入射型光電二極管陣列1具有“光入射面(背面)”以及與光入射面相反側(cè)的“相反面(表面)”，此圖是從相反面一側(cè)觀(guān)察到的背面入射型光電二極管陣列1的示意圖。
背面入射型光電二極管陣列1具有n型的半導(dǎo)體基板3。半導(dǎo)體基板3的相反面具有配置成規(guī)則的陣列狀的多個(gè)凹部4。半導(dǎo)體基板3的各凹部4的周?chē)鷧^(qū)域構(gòu)成了框部6，這些框部6用來(lái)維持半導(dǎo)體基板3的機(jī)械強(qiáng)度。在各凹部4的底部上設(shè)置有pn接合部。在各個(gè)框部6上設(shè)置有分別與各pn接合部電連接的電極墊(凸起電極)13b。
圖2表示的是圖1所示的背面入射型光電二極管陣列1的II-II箭頭方向的截面圖。如該圖所示，被檢測(cè)光L入射到半導(dǎo)體基板3的光入射面IN上，通過(guò)形成在相反面OUT側(cè)的各pn接合部2來(lái)檢測(cè)在半導(dǎo)體基板3內(nèi)產(chǎn)生的載波。
即，在各凹部4的底部4a上分別形成有pn接合部(光電二級(jí)管)2，各光電二級(jí)管隔離開(kāi)空間。從而，因?yàn)樵诟靼疾?上均形成有光電二極管，所以排列成二維狀的多個(gè)光電二極管作為整體而構(gòu)成背面入射型光電二極管陣列1。
半導(dǎo)體基板3具有100～350μm左右的厚度、1×1012～1×1015/cm3左右的雜質(zhì)濃度(n型)。
在半導(dǎo)體基板3的光入射面IN側(cè)形成有積蓄層8。對(duì)于積蓄層8來(lái)說(shuō)，形成為n型雜質(zhì)在半導(dǎo)體基板3內(nèi)擴(kuò)散，其具有1×1015～1×1020/cm3范圍的雜質(zhì)濃度。將積蓄層8內(nèi)的n型雜質(zhì)濃度設(shè)定成比n型半導(dǎo)體基板3的雜質(zhì)濃度高。例如可以將積蓄層8的厚度設(shè)定為0.1～數(shù)μm。
在半導(dǎo)體基板3的光入射面IN側(cè)形成有用于抑制被檢測(cè)光L反射的反射防止(AR)膜9。AR膜9覆蓋著積蓄膜8。作為AR膜9的材料可以使用SiO2或SiNx。作為AR膜9的結(jié)構(gòu)可以使用SiO2或SiNx的單獨(dú)膜，此外，也可以使用這些膜的層積膜。
在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)形成有p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。多個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域5在各凹部4的底部4a隔離開(kāi)空間。
各凹部4具有例如最大為1mm×1mm左右的開(kāi)口尺寸，開(kāi)口尺寸隨著從相反面OUT側(cè)向光入射面IN側(cè)而逐漸縮小。在該結(jié)構(gòu)中，凹部4具有側(cè)面4b。該凹部4的側(cè)面4b是斜面，這些斜面構(gòu)成了方錐臺(tái)狀。因此，可以很容易沿著該凹部4的側(cè)面4b形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域5，或者在側(cè)面4b上設(shè)置導(dǎo)電部件。
各凹部4的深度為2μm以上，鄰接的凹部4的間隔例如為1.5mm左右。在這些多個(gè)凹部4的底部4a上設(shè)置有p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5，在p+型(第二導(dǎo)電型)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5和n型(第一導(dǎo)電型)半導(dǎo)體基板3之間的界面部分構(gòu)成了pn接合部(光電二極管)2。
p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5內(nèi)的雜質(zhì)濃度為1×1015～1×1020/cm3左右。這里，半導(dǎo)體基板3的光入射面IN與設(shè)置在凹部4的底部4a上的pn接合部2的上述界面之間的距離為10～100μm左右。
圍住各凹部4的框部6的厚度比各凹部4的底部4a上的半導(dǎo)體基板3的厚度大。在框部6內(nèi)，設(shè)置有電分離光電二極管的n+型分離區(qū)域7。
分離區(qū)域7內(nèi)的雜質(zhì)濃度為1×1015～1×1020/cm3左右，分離層7的深度例如被設(shè)定為1～數(shù)μm。
如上所述，沿著基板的厚度方向依次配置p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5、n型的半導(dǎo)體基板3、n+型的積蓄層8。使n型半導(dǎo)體基板3和n+型分離區(qū)域7之間電連接。因此，為了向pn接合部2施加逆偏置電壓，只需在向p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5施加負(fù)電位的同時(shí)、向與分離區(qū)域7和/或積蓄層8等半導(dǎo)體基板3有電連接關(guān)系的n型區(qū)域施加正電位即可。另外，正電位和負(fù)電位這樣的用語(yǔ)是為了規(guī)定相對(duì)電位而使用的。
如果加大分離區(qū)域7的深度并使分離區(qū)域7與積蓄層8電連接，則半導(dǎo)體基板3作為低雜質(zhì)濃度的n型、光電二極管作為PIN光電二極管而工作。此時(shí)，對(duì)于在半導(dǎo)體基板3內(nèi)在過(guò)渡層均勻擴(kuò)展方面，作為PIN光電二極管的功能更加優(yōu)異。
此外，半導(dǎo)體基板3的相反面OUT由作為絕緣膜的SiO2(電絕緣膜)10所覆蓋，而且，在框部6上，使用于將來(lái)自光電二極管的信號(hào)輸出到外部的電極墊13與半導(dǎo)體基板3電絕緣，即，經(jīng)由SiO2膜10來(lái)設(shè)置。該電極墊13由底凸塊金屬(以下稱(chēng)為UBM)13a和凸塊電極13b組成。
在設(shè)置于半導(dǎo)體基板3的相反面OUT上的SiO2膜10上形成有鋁配線(xiàn)12。SiO2膜10在p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5和電極墊13之間的路線(xiàn)上，電絕緣鋁配線(xiàn)12和半導(dǎo)體基板3。
在覆蓋SiO2膜10的凹部4的底部4a的部分上形成有接觸孔11。鋁配線(xiàn)12的一端部通過(guò)該接觸孔11與p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5電連接。鋁配線(xiàn)12在覆蓋SiO2膜10的底部4a以及凹部4的側(cè)面4b的部分上延伸，鋁配線(xiàn)12的另一端部與電極墊13電連接。
這樣一來(lái)，作為導(dǎo)電部件的鋁配線(xiàn)12使p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5和電極墊13之間電連接。另外，雖然圖中沒(méi)有示出，但是用于向n型半導(dǎo)體基板3施加偏置電位的電極也可以同樣形成在框部6上。
然后，除了設(shè)置電極墊13的區(qū)域，在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT上均形成由SiO2或者SiNx或者聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂等構(gòu)成的鈍化膜14。
這樣一來(lái)，對(duì)于第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列1來(lái)說(shuō)，因?yàn)樵谛纬捎谙喾疵鍻UT側(cè)上的凹部4的底部4a上設(shè)置有p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5，所以能夠縮短n型半導(dǎo)體基板3的光入射面IN和光電二極管的pn接合部2的界面之間的距離(例如10～100μm)。因此，能夠抑制因被檢測(cè)光L的入射而產(chǎn)生的載波在移動(dòng)過(guò)程中再次結(jié)合，保持背面入射型光電二極管陣列1的高檢測(cè)靈敏度。
此外，因?yàn)槟軌蚴筽+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的厚度比現(xiàn)有技術(shù)的薄，所以，通過(guò)p型雜質(zhì)的熱擴(kuò)散以及離子注入等方法而能夠很容易形成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5，能夠比現(xiàn)有方法更容易地制造出背面入射型光電二極管陣列1。
此外，因?yàn)榭虿?的厚度比凹部4的底部4a的n型半導(dǎo)體基板3的厚度厚，所以，背面入射型光電二極管陣列1能夠在實(shí)用上具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。
此外，因?yàn)榉e蓄層8的存在而使得在被檢測(cè)光L(特別是短波長(zhǎng)的光)從背面?zhèn)热肷涞絥型半導(dǎo)體基板3上時(shí)，能夠抑制在光入射面附近產(chǎn)生的載波在表面和AR涂層的界面被捕集，從而使載波有效地向pn接合部2的方向送出。因此，能夠保持背面入射型光電二極管陣列1的高檢測(cè)靈敏度。同時(shí)，即使不設(shè)置積蓄層8，背面入射型光電二極管陣列1也具有實(shí)用上可允許程度的檢測(cè)靈敏度。
而且，因?yàn)樵诳虿?上形成有分離區(qū)域7，所以形成在各個(gè)凹部4上的光電二極管之間被電分離，從而降低了光電二極管之間的交調(diào)失真。其中，即使不設(shè)置分離區(qū)域7，背面入射型光電二極管陣列1也具有實(shí)用上可允許程度的檢測(cè)靈敏度。
圖3表示的是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列1的第一變形例的背面入射型光電二極管陣列1的部分截面圖。在本例中，分離區(qū)域7被設(shè)置為跨越框部6的頂面6b的整個(gè)表面。
當(dāng)在電路基板上安裝背面入射型光電二極管陣列1時(shí)，框部6介于電極墊13而易于受到機(jī)械應(yīng)力。此外，凹部4和框部6的邊界部分(以下稱(chēng)邊緣部6a)在凹部4蝕刻加工時(shí)易于受到應(yīng)力。這些應(yīng)力很容易產(chǎn)生不需要的載波。
然而，當(dāng)分離區(qū)域7覆蓋了框部6的頂面6b的整個(gè)表面時(shí)，即、當(dāng)分離區(qū)域7包含有框部6的邊緣部時(shí)，分離區(qū)域7能夠捕獲因上述應(yīng)力而產(chǎn)生的不需要的載波，從而能夠抑制暗電流的發(fā)生。
圖4表示的是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列1的第二變形例的背面入射型光電二極管陣列1的部分截面圖。
第二變形例的背面入射型光電二極管陣列1與圖3所示的背面入射型光電二極管陣列1相比，只是在p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的面積變大這方面有所不同，其他結(jié)構(gòu)都一樣。p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5從凹部4的底部4a開(kāi)始，以不覆蓋分離區(qū)域7的程度延伸至凹部4的側(cè)面4b。即，在凹部4的側(cè)面(斜面)4b下也形成有雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。
在該背面入射型光電二極管陣列1中，因?yàn)槟軌驍U(kuò)大p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的面積，所以接受因被檢測(cè)光L的入射而產(chǎn)生的載波的面積變大，從而可以提高光電二極管的檢測(cè)靈敏度。此外，與第一變形例相同，因?yàn)榉蛛x區(qū)域7捕獲了不需要的載波，所以能夠抑制暗電流的發(fā)生。
接著，參照?qǐng)D5～圖9，對(duì)圖2所示的第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列1的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在制造方法中，依次進(jìn)行以下(1)～(6)的工序。
(1)基板準(zhǔn)備工序圖5表示的是第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法。
首先，準(zhǔn)備第一半導(dǎo)體基板3a。
第一半導(dǎo)體基板3a的導(dǎo)電型是n型，雜質(zhì)濃度為1×1012～1×1015/cm3左右，厚度為10～200μm左右。接著，在第一半導(dǎo)體基板3a的被檢測(cè)光L入射面的相反面OUT側(cè)，通過(guò)使硼等p型雜質(zhì)擴(kuò)散而以陣列狀構(gòu)成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。因此，在被檢測(cè)光L入射面的相反面上，形成以多個(gè)陣列狀排列的pn接合部2，即、形成了成為光電二極管的區(qū)域。
這樣，如果采用本實(shí)施形式的制造方法，則因?yàn)槟軌虬裵+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的厚度做得比現(xiàn)有技術(shù)薄，所以能夠通過(guò)p型雜質(zhì)的熱擴(kuò)散而形成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5，能夠比現(xiàn)有方法更容易地制造出背面入射型光電二極管陣列1。
下面，準(zhǔn)備第二半導(dǎo)體基板3b。
第二半導(dǎo)體基板3b的導(dǎo)電型為n型，雜質(zhì)濃度從與第一半導(dǎo)體基板3a的雜質(zhì)濃度范圍(1×1012～1×1015/cm3左右)相同的范圍中選擇，厚度為2～500μm左右。在本例中，半導(dǎo)體基板3a、3b的雜質(zhì)濃度基本相同。
然后，使第一半導(dǎo)體基板3a的形成有p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的面與第二n型半導(dǎo)體基板3b接合(參照?qǐng)D5)。其中，在分別進(jìn)行半導(dǎo)體基板的表面活性以后，再將其彼此貼合。
(2)基板接合工序圖6表示的是半導(dǎo)體基板接合后的背面入射型光電二極管陣列。
通過(guò)上述接合而得到由第一半導(dǎo)體基板3a和第二半導(dǎo)體基板3b組成的n型半導(dǎo)體基板3。其中，n型半導(dǎo)體基板3b可以在接合后通過(guò)磨削或者研磨而得到規(guī)定厚度。即，半導(dǎo)體基板3b的厚度被設(shè)定為在凹部形成時(shí)的蝕刻時(shí)，凹部的深度能夠到達(dá)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的厚度。
(3)凹部形成工序接著，對(duì)與p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5相對(duì)應(yīng)(面對(duì))的第二半導(dǎo)體基板3b的區(qū)域進(jìn)行蝕刻。
圖7表示的是蝕刻后的背面入射型光電二極管陣列。
通過(guò)上述蝕刻而形成凹部4、并露出p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。對(duì)該蝕刻工序進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
首先，在第二半導(dǎo)體基板3b的表面(被檢測(cè)光L入射面的相反面OUT)上，通過(guò)等離子CVD(chemical vapor deposition)或者低壓CVD(LP-CVD)形成蝕刻掩膜(SiNX膜)。
接著，通過(guò)蝕刻來(lái)除去該SiNx膜的與雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5相對(duì)的半導(dǎo)體基板3的區(qū)域，從而形成開(kāi)口。
然后，通過(guò)使蝕刻液與蝕刻掩膜的開(kāi)口內(nèi)的第二半導(dǎo)體基板3b接觸來(lái)對(duì)第二半導(dǎo)體基板3b進(jìn)行蝕刻。作為蝕刻液可以使用氫氧化鉀(KOH)或者氫氧化四甲基銨(TMAH)等堿性蝕刻液。通過(guò)該堿性蝕刻來(lái)對(duì)第二半導(dǎo)體基板3b實(shí)施(結(jié)晶)各向異性蝕刻，其結(jié)果，露出p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。
然后，除去該蝕刻掩膜(SiNx膜)。
通過(guò)以上加工，在半導(dǎo)體基板3(第二半導(dǎo)體基板3b)上，從相反面?zhèn)萇UT到光入射面IN側(cè)，以陣列狀形成開(kāi)口尺寸逐漸縮小的凹部4。在各凹部4的底部4a上露出p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5，各凹部4之間由框部6所劃分。
(4)分離層以及覆蓋要素形成工序接著，形成分離區(qū)域7以及絕緣膜等覆蓋要素。
圖8表示的是形成分離區(qū)域7以及覆蓋要素的背面入射型光電二極管陣列。
首先，通過(guò)熱擴(kuò)散或者離子注入等方法將磷等n型雜質(zhì)導(dǎo)入到框部6的頂面6b的規(guī)定位置，通過(guò)這樣來(lái)形成電分離各光電二極管的分離區(qū)域7。
接著，在形成薄的熱氧化膜后，通過(guò)以覆蓋光入射面IN的整個(gè)表面的方式而將砷等n型雜質(zhì)擴(kuò)散到0.1～數(shù)μm的深度，形成積蓄層8。
然后，通過(guò)熱氧化或者CVD在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT上形成作為表面保護(hù)膜的SiO2膜(電絕緣層)10。此外，同時(shí)在半導(dǎo)體基板3的光入射面IN上形成由SiO2膜構(gòu)成的AR膜9。
(5)配線(xiàn)形成工序接著，形成鋁配線(xiàn)12。
圖9表示的是形成鋁配線(xiàn)12的背面入射型光電二極管陣列。
首先，通過(guò)除去存在于凹部4的底部4a上的一部分SiO2膜10而形成接觸孔11。接著，進(jìn)行在設(shè)置于表面?zhèn)鹊腟iO2膜10上形成鋁配線(xiàn)12的工序。
對(duì)于鋁配線(xiàn)12來(lái)說(shuō)，其一端部經(jīng)由接觸孔11與p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5連接，并經(jīng)過(guò)凹部4的底部4a以及凹部4的側(cè)面4b，其另一端部被圖案化至框部6的頂面6b。這里，導(dǎo)電部件并不局限于鋁配線(xiàn)12，只要是導(dǎo)電性材料構(gòu)成的配線(xiàn)都可以，例如可以使用銅配線(xiàn)、金配線(xiàn)等。
(6)電極墊形成工序接著，形成電極墊。
圖2表示的是形成有電極墊的背面入射型光電二極管陣列。
首先，在n型半導(dǎo)體基板3的相反面OUT上形成鈍化膜14。這里，作為鈍化膜14，可以使用通過(guò)等離子CVD形成的SiNx膜或者SiO2膜、或者聚乙烯、丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、氨基甲酸乙酯以及包括其的復(fù)合材料。
接著，除去框部6的形成電極墊13區(qū)域的鈍化膜14，將電極墊13與鋁配線(xiàn)12連接。即，在形成于框部6的頂面6b(參照?qǐng)D9)上的鋁配線(xiàn)12上形成UBM13a，在該UBM13a上形成凸塊電極13b。經(jīng)過(guò)這樣的工序，就能夠得到第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列1。
其中，UBM13a是用于改善鋁配線(xiàn)12和凸塊電極13b的接合性而設(shè)置的。即，當(dāng)作為凸塊電極13b使用焊料時(shí)，因?yàn)橄鄬?duì)鋁配線(xiàn)12的焊接的接合性差，所以經(jīng)由UMB13a來(lái)接合鋁配線(xiàn)12和凸塊電極13b。雖然UMB13a是通過(guò)非電解施鍍法而形成Ni-Au，但是，使用剝離(liftoff)法也能夠得到Ti-Pt-Au或者Cr-Au。
此外，通過(guò)焊料球搭載法或者印刷法而在UBM13a部分上形成焊料，通過(guò)回流而得到凸塊電極13b。作為凸塊電極13b并不局限于焊料，只要是含有金凸塊、鎳凸塊、銅凸塊、導(dǎo)電性樹(shù)脂凸塊等金屬的導(dǎo)電凸塊都可以。
(第二實(shí)施方式)圖10是表示第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
下面，對(duì)第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20與第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列1的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
對(duì)于第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20來(lái)說(shuō)，在利用凹部4的側(cè)面4b、將p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5設(shè)置為從凹部4的底部4a經(jīng)過(guò)凹部4的側(cè)面4b而一直延伸至框部6的邊緣部分6a這一點(diǎn)上，與第一實(shí)施方式不同。即，在背面入射型光電二極管陣列20上，p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5被設(shè)置為從底部4a一直延伸至框部6的頂面6b的一部分上，從而使接受半導(dǎo)體基板3內(nèi)產(chǎn)生的載波的面積增大。
在背面入射型光電二極管陣列20中，表面由SiO2膜10所覆蓋。在覆蓋延伸至框部6的邊緣部6a的部分的p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的SiO2膜10上，設(shè)置有通向該p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的接觸孔11。然后，作為用于將來(lái)自光電二極管的信號(hào)向外部輸出的導(dǎo)電部件的鋁配線(xiàn)12被設(shè)置在框部6上，并經(jīng)由接觸孔11而與p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5電連接。該鋁配線(xiàn)12介于設(shè)置在框部6上的電極墊13和p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5之間。
同時(shí)，第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相同。
對(duì)于第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20來(lái)說(shuō)，因?yàn)閷+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5設(shè)置在包括形成于表面?zhèn)鹊陌疾?的底部4a的區(qū)域上，所以能夠縮短被檢測(cè)光L入射的n型半導(dǎo)體基板3的光入射面與光電二極管的pn接合部2(界面)之間的距離。因此，能夠抑制因被檢測(cè)光L的入射而產(chǎn)生的載波在移動(dòng)過(guò)程中的再次結(jié)合，能夠保持背面入射型光電二極管陣列20的高檢測(cè)靈敏度。
此外，因?yàn)槟軌蚴筽+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的厚度比現(xiàn)有技術(shù)薄，所以，可以通過(guò)p型雜質(zhì)的熱擴(kuò)散形成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5，從而能夠比現(xiàn)有方法更容易地制造出背面入射型光電二極管陣列20。
此外，在n型半導(dǎo)體基板3的表面上，以陣列狀形成有多個(gè)凹部4，凹部4形成為具有比凹部4的底部4a的n型半導(dǎo)體基板3的厚度厚的框部6。因?yàn)樵摽虿?的存在而能夠使背面入射型光電二極管陣列20的機(jī)械強(qiáng)度具有在實(shí)用上充分滿(mǎn)足的強(qiáng)度。
此外，當(dāng)被檢測(cè)光L從背面?zhèn)?特別是短波長(zhǎng)的光)入射到n型半導(dǎo)體基板3時(shí)，因?yàn)榉e蓄層8的存在而能夠抑制在背面附近產(chǎn)生的載波在表面和AR涂層的界面被捕獲，從而有效地將載波向pn接合部2方向送出，因此，能夠保持背面入射型光電二極管陣列20的高檢測(cè)敏感度。其中，即使不設(shè)置積蓄層8，背面入射型光電二極管陣列1也具有在實(shí)用上可容許程度的檢測(cè)敏感度。
此外，因?yàn)樵诳虿?上形成分離區(qū)域7，所以使在各凹部4上形成的光電二極管彼此電分離，從而降低光電二級(jí)管彼此之間的交調(diào)失真。其中，即使不設(shè)置分離區(qū)域7，背面入射型光電二極管陣列1也具有實(shí)用上可容許程度的檢測(cè)敏感度。
此外，因?yàn)閜+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5延伸至框部6的邊緣部分6a、并在頂面6b上形成，所以能夠?qū)⒔佑|孔11設(shè)置在框部6的頂面6b上。其結(jié)果，因?yàn)闆](méi)有必要在凹部4的底部4a或者側(cè)壁4b上形成電連接p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5和電極墊13的鋁配線(xiàn)12，而只需在框部6上形成即可，所以使得鋁配線(xiàn)12的形成工序變得容易。
而且，在背面入射型光電二極管陣列20中，p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5在機(jī)械強(qiáng)度低的框部6的邊緣部分6a上延伸形成。因此，雖然在安裝時(shí)經(jīng)由電極墊13而容易受到機(jī)械應(yīng)力的框部6以及在蝕刻加工時(shí)容易受到應(yīng)力的框部6的邊緣部中，因這些應(yīng)力而易于產(chǎn)生不需要的載波，但是，能夠捕獲這些不需要的載波來(lái)抑制暗電流的發(fā)生。
(第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法)接著，參照?qǐng)D11～圖18對(duì)圖10所示的第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在該制造方法中，依次進(jìn)行以下(1)～(9)的工序。
(1)基板準(zhǔn)備工序圖11表示的是半導(dǎo)體基板。
首先，準(zhǔn)備雜質(zhì)濃度為1×1012～1×1015/cm3左右、厚度為300～600μm左右的n型半導(dǎo)體基板3。
(2)絕緣膜形成工序圖12表示的是形成絕緣膜的半導(dǎo)體基板。
接著，通過(guò)熱氧化n型半導(dǎo)體基板3而在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT以及光入射面IN上分別形成絕緣膜(SiO2膜)21a、21b。絕緣膜21a、21b也可以使用CVD法或者噴鍍法等形成。
(3)分離區(qū)域以及除氣層形成工序圖13表示的是形成有分離區(qū)域7以及除氣層22的半導(dǎo)體基板。
首先，在n型半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)上，在對(duì)應(yīng)分離區(qū)域7的部分的SiO2膜21a(參照?qǐng)D12)上，通過(guò)照片平板印刷術(shù)形成開(kāi)口。同樣地，在n型半導(dǎo)體基板3的光入射面IN側(cè)除去SiO2膜21b(參照?qǐng)D12)。
然后，通過(guò)使磷在n型半導(dǎo)體基板3的相反面OUT的多個(gè)區(qū)域和光入射面IN的整個(gè)表面進(jìn)行熱擴(kuò)散來(lái)形成雜質(zhì)濃度為1×1015～1×1020/cm3左右的分離區(qū)域7和除氣層22。此外，通過(guò)熱氧化半導(dǎo)體基板3而形成分別覆蓋分離區(qū)域7側(cè)的相反面OUT和除氣層22側(cè)的光入射面IN的SiO2膜23a、23b。其中，也可以使用預(yù)先使n型雜質(zhì)濃度擴(kuò)散為1×1015～1×1020/cm3左右的擴(kuò)散片來(lái)取代形成除氣層22的過(guò)程。
如上所述，分別在n型半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)形成分離光電二極管的分離區(qū)域7、在光入射面IN側(cè)形成用于吸取n型半導(dǎo)體基板3的晶體缺陷的除氣層22。
(4)雜質(zhì)擴(kuò)散層形成工序圖14表示的是形成有雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24的半導(dǎo)體基板。
首先，在n型半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)上，使硼等p型雜質(zhì)擴(kuò)散，從而形成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24。p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24與分離區(qū)域7隔開(kāi)規(guī)定間隔而鄰接形成。同時(shí)，雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24在后面進(jìn)行的形成凹部4的工序(參照?qǐng)D16)中被蝕刻，成為存在于從包括凹部4的側(cè)面4b到框部6的邊緣部分6a區(qū)域的p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。
對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行具體揭示。在n型半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)上，在SiO2膜23a(參照?qǐng)D13)上通過(guò)實(shí)施照片平板印刷術(shù)而形成雜質(zhì)擴(kuò)散層形成用的開(kāi)口。通過(guò)從該開(kāi)口使硼等p型雜質(zhì)在半導(dǎo)體基板3內(nèi)擴(kuò)散而形成雜質(zhì)濃度為1×1015～1×1020/cm3左右的p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24，通過(guò)熱氧化半導(dǎo)體基板3而分別形成覆蓋雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24的表面以及除氣層22的SiO2膜25a、25b。
接著，通過(guò)研磨半導(dǎo)體基板3的光入射面IN側(cè)來(lái)除去SiO2膜25b以及除氣層22。
(5)SiNX膜形成工序圖15表示的是形成有SiNX膜26a、26b的半導(dǎo)體基板。
首先，在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT以及光入射面IN上，通過(guò)LP-CVD法形成SiNX膜26a、26b。然后，通過(guò)蝕刻工程除去在后面工序中成為凹部4的預(yù)定區(qū)域的SiNX膜26a和SiO2膜25a(除去工序)。
(6)凹部形成工序圖16表示的是形成凹部4的半導(dǎo)體基板。
首先，在上述除去工序中，在除去了SiNx膜26a和SiO2膜25a的半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)表面區(qū)域上，通過(guò)使用氫氧化鉀水溶液等堿性蝕刻法來(lái)實(shí)施各向異性蝕刻，從而形成凹部4以及框部6。
這里，將各向異性蝕刻的蝕刻深度設(shè)定為至少在2μm以上。因此，在半導(dǎo)體基板3的相反面?zhèn)壬闲纬砷_(kāi)口尺寸從相反面OUT側(cè)向光入射面IN側(cè)逐漸縮小的凹部4。
然后，在通過(guò)各向異性蝕刻而露出凹部4的底部4a以及側(cè)面4b上，使硼等p型雜質(zhì)擴(kuò)散，然后，進(jìn)行熱氧化。因此，從框部6的邊緣部分6a、經(jīng)過(guò)凹部4的側(cè)面4b、再到凹部4的底部4a而形成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5，其表面由SiO2膜27a所覆蓋。即，通過(guò)該工序而形成成為光電二極管的區(qū)域。
如上所述，在當(dāng)安裝時(shí)易受機(jī)械應(yīng)力的框部6和當(dāng)蝕刻加工時(shí)易受應(yīng)力的框部6的邊緣部分上，因?yàn)檫@些應(yīng)力而很容易產(chǎn)生不需要的載波。然而，因?yàn)閷+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5設(shè)置成從底部4a開(kāi)始一直延伸至凹部4和框部6的邊緣部分6a，所以能夠捕獲那些不需要的載波，并抑制暗電流的發(fā)生。
此外，因?yàn)槟軌驅(qū)+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的厚度做成比現(xiàn)有技術(shù)薄，所以能夠通過(guò)p型雜質(zhì)的熱擴(kuò)散而形成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5，并且能夠比現(xiàn)有方法更加容易地制造出背面入射型光電二極管陣列20(參照?qǐng)D10)。
(7)積蓄層形成工序圖17表示的是形成有積蓄層8的半導(dǎo)體基板3。
首先，除去用作蝕刻掩膜的SiNx膜26a、26b(參照?qǐng)D16)，在n型半導(dǎo)體基板3的光入射面IN側(cè)形成氧化膜后，經(jīng)由該氧化膜向半導(dǎo)體基板3內(nèi)離子注入砷，然后，熱氧化半導(dǎo)體基板3。通過(guò)這些工序來(lái)形成積蓄層8。
而且，一旦通過(guò)熱氧化而除去了在半導(dǎo)體基板3的光入射面IN側(cè)形成的SiO2膜后，通過(guò)再次熱氧化光入射面而形成由SiO2構(gòu)成的AR膜9。
(8)配線(xiàn)形成工序圖18表示的是形成鋁配線(xiàn)12的半導(dǎo)體基板。
首先，在存在于SiO2膜27a的框部6的頂部6b的部分上，形成直至p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的接觸孔11。接著，在框部6上對(duì)鋁配線(xiàn)12進(jìn)行布線(xiàn)。
這樣，若采用本實(shí)施方式的制造方法，則因?yàn)閜+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5被設(shè)置為能夠延伸至框部6的頂面6b，所以能夠在框部6上形成接觸孔11。因此，因?yàn)槟軌蛑辉诳虿?上進(jìn)行接觸孔11和鋁配線(xiàn)12的配線(xiàn)，所以不需要向凹部4的底部4a和側(cè)面4b進(jìn)行照片平板印刷過(guò)程，從而使過(guò)程變得非常簡(jiǎn)單。
此外，因?yàn)椴恍枰蛞驗(yàn)楹穸缺《鴻C(jī)械強(qiáng)度低的凹部4進(jìn)行布線(xiàn)，所以減少了應(yīng)力。
(9)電極形成工序最后，如圖10所示，在n型半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)，除了形成有UBM13a的區(qū)域，均形成鈍化膜14。然后，通過(guò)在設(shè)置于框部6上的鋁配線(xiàn)12上形成UBM13a，并在UBM13a上形成凸塊電極13b，而得到第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20。
(第三實(shí)施方式)對(duì)于第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列來(lái)說(shuō)，是在第一或者第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列1中，半導(dǎo)體基板3由兩片半導(dǎo)體基板3a、3b構(gòu)成的，以第一n型半導(dǎo)體基板3a和第二n型半導(dǎo)體基板3b的結(jié)晶方位不同的方式貼合兩半導(dǎo)體基板3a、3b而形成背面入射型光電二極管陣列。
例如，準(zhǔn)備結(jié)晶面(111)的n型的第一半導(dǎo)體基板3a，再將結(jié)晶面(100)或者(110)的n型的第二半導(dǎo)體基板3b貼合在n型的第一半導(dǎo)體基板3a上。
因此，在堿性蝕刻n型的第二半導(dǎo)體基板3b時(shí)，與(100)面或(110)面相比，因?yàn)?111)面的蝕刻速度非常慢，所以能夠在形成于n型第一半導(dǎo)體基板3a上的p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5露出的階段很容易地停止蝕刻。
若采用第三實(shí)施方式的光電二極管，則在距表面規(guī)定深度的位置上，n型半導(dǎo)體基板3的結(jié)晶取向在表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)冉徊睿瑢?duì)于凹部4來(lái)說(shuō)，從表面?zhèn)任g刻n型半導(dǎo)體基板3，然后，通過(guò)進(jìn)行同樣的工序而能夠得到背面入射型光電二極管陣列1。
即，在第三實(shí)施方式中，使第一實(shí)施方式的兩個(gè)半導(dǎo)體基板3a、3b的面取向不同。
此外，在第三實(shí)施方式中，由兩個(gè)半導(dǎo)體構(gòu)成第二實(shí)施方式的一個(gè)半導(dǎo)體基板3，同時(shí)，在第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20的制造方法中，作為硅基板使用了在第一實(shí)施方式中所示的硅接合(貼合)基板。
若采用第三實(shí)施方式的制造方法，則基本上與第一實(shí)施方式一樣，能夠很容易進(jìn)行蝕刻深度的控制，當(dāng)適用于第一實(shí)施方式中的面取向不同的半導(dǎo)體基板的情況，預(yù)先把形成有PN接合部的半導(dǎo)體基板進(jìn)行接合，當(dāng)適用于第二實(shí)施方式的不同面取向的半導(dǎo)體基板的情況下，在兩基板接合之后通過(guò)蝕刻而形成凹部4，然后，進(jìn)行形成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的工序。
在該硅的接合基板上，例如可以用SOI(silicon on insulator)片和SOS(silicon on silicon)片等結(jié)晶取向交差的硅片的貼合、硅外延(epi)片和硅片的貼合等。
在如上所述由兩個(gè)半導(dǎo)體基板構(gòu)成第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列中的半導(dǎo)體基板的情況下的背面入射型光電二極管陣列的制造方法中，僅僅是使半導(dǎo)體基板3a、3b的面取向不同。
此外，通過(guò)圖19～圖26對(duì)如上所述的由兩個(gè)半導(dǎo)體基板構(gòu)成第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列半導(dǎo)體基板的情況下的背面入射型光電二極管陣列的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在該制造方法中依次實(shí)施以下(1)～(9)的工序。
(1)基板準(zhǔn)備工序圖19是用于對(duì)第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。
首先，準(zhǔn)備第一和第二半導(dǎo)體基板3a、3b。第一半導(dǎo)體基板3a是n型的(111)硅基板，第二半導(dǎo)體基板3b是n型的(100)硅基板。即，對(duì)于半導(dǎo)體基板3a、3b來(lái)說(shuō)，使彼此相對(duì)的面的結(jié)晶取向不同。
(2)基板貼合工序圖20表示的是由半導(dǎo)體基板3a、3b構(gòu)成的半導(dǎo)體基板3。
當(dāng)活性化第一以及第二半導(dǎo)體基板3a、3b的相對(duì)面以后，根據(jù)需要對(duì)第一以及第二半導(dǎo)體基板3a、3b進(jìn)行加熱，并向其厚度方向施加壓力，使其粘貼來(lái)進(jìn)行接合。
其中，該表面活性可以在真空下通過(guò)向半導(dǎo)體基板的相對(duì)面進(jìn)行離子照射等來(lái)進(jìn)行。若在真空中通過(guò)氬(Ar)等惰性氣體的電子束對(duì)基板表面進(jìn)行蝕刻，則能夠除去基板的表面層。除去了表面層的半導(dǎo)體基板的新的表面成為具有與其它原子結(jié)合力強(qiáng)的活性狀態(tài)。若第一以及第二半導(dǎo)體基板表面彼此在真空中重合，則能夠接合。該方法稱(chēng)為表面活性化接合(Surface Activated BondingSAB)。
(3)分離區(qū)域以及雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域形成工序圖21表示的是形成有分離區(qū)域以及雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域的半導(dǎo)體基板。
在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)上形成n型的分離區(qū)域7。在n型的半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)，在與分離區(qū)域7相對(duì)應(yīng)的部分的SiO2膜上通過(guò)照片平板印刷術(shù)而形成開(kāi)口。同樣，在n型半導(dǎo)體基板3的光入射面IN側(cè)除去SiO2膜。然后，在n型半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)，通過(guò)使磷熱擴(kuò)散而形成雜質(zhì)濃度為1×1015～1×1020/cm3左右的分離區(qū)域7，進(jìn)一步地，通過(guò)熱氧化半導(dǎo)體基板3而形成覆蓋分離區(qū)域7側(cè)的基板相反面OUT的SiO2膜。
然后，蝕刻該SiO2膜的規(guī)定區(qū)域，以此形成作為掩膜的p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24，接著，研磨光入射面。分離區(qū)域7與鄰接的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24之間被電分離。即，在n型半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)，使硼等p型雜質(zhì)擴(kuò)散來(lái)形成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24。p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24與分離區(qū)域7隔開(kāi)規(guī)定間隔而鄰接形成。然后，進(jìn)行退火和熱擴(kuò)散，從而在相反面OUT上形成SiO2膜25a。
(4)SiNX膜形成工序圖22表示的是形成有SiNX膜26a、26b的半導(dǎo)體基板。
首先，在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT以及光入射面IN上，通過(guò)LP-CVD法形成SiNx膜26a、26b。然后，通過(guò)蝕刻工序除去在后續(xù)工序中成為凹部4的預(yù)定區(qū)域的SiNx膜26a和SiO2膜25a(除去工序)。
(5)凹部形成工序圖23表示的是形成有凹部4的半導(dǎo)體基板。
首先，在上述除去工序中，在除去了SiNx膜26a和SiO2膜25a的半導(dǎo)體基板的表面區(qū)域上，通過(guò)使用氫氧化鉀水溶液的堿蝕刻法來(lái)實(shí)施各向異性蝕刻，從而形成凹部4以及框部6。其中，除去全部露出的SiNx膜26a、26b。
這里，將各向異性蝕刻的蝕刻深度設(shè)定為2μm以上。因此，在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)形成有從相反面OUT側(cè)向光入射面IN側(cè)開(kāi)口尺寸逐漸縮小的凹部4。
(6)雜質(zhì)擴(kuò)散層形成工序圖24表示的是形成有雜質(zhì)擴(kuò)散層5的半導(dǎo)體基板。
通過(guò)熱擴(kuò)散法或者離子注入法向因?yàn)楦飨虍愋晕g刻而露出的凹部4的底部4a以及側(cè)面4b上添加硼等p型雜質(zhì)。因此，在從框部6的邊緣部分6a經(jīng)過(guò)凹部4的側(cè)面4b并直至凹部4的底部4a上形成p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。所添加的雜質(zhì)通過(guò)適當(dāng)時(shí)期的退火而活性化。
即，通過(guò)該工序而形成作為光電二極管的區(qū)域。因?yàn)閜+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5從底部4a到凹部4和框部6的邊緣部分6a延伸設(shè)置，所以能夠捕獲不需要的載波，并抑制暗電流的發(fā)生。
(7)積蓄層形成工序圖25表示的是形成有積蓄層8的半導(dǎo)體基板。
若進(jìn)行半導(dǎo)體基板3的熱氧化，則其表面由SiO2膜27a所覆蓋。
除去作為蝕刻掩膜用的SiNx膜26a、26b(參照?qǐng)D22)，然后，在n型半導(dǎo)體基板3的光入射面IN側(cè)形成氧化膜后，經(jīng)由該氧化膜向半導(dǎo)體基板3內(nèi)離子注入砷，接著，熱氧化半導(dǎo)體基板3。通過(guò)這些工序而形成積蓄層8。
而且，一旦除去了因熱氧化而在n型半導(dǎo)體基板3的背面?zhèn)刃纬傻腟iO2膜后，通過(guò)再次氧化光入射面IN而形成AR膜9。
(8)配線(xiàn)形成工序圖26表示的是形成有鋁配線(xiàn)12的半導(dǎo)體基板。
首先，在SiO2膜27a的存在于底部4a的部分上形成直至p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的接點(diǎn)孔11。接著，在框部6上進(jìn)行鋁配線(xiàn)12的布線(xiàn)。
(9)電極形成工序最后，與圖2所示的相同，在n型半導(dǎo)體基板3的相反面?zhèn)壬?，除了形成有UBM13a的區(qū)域，其余均形成有鈍化膜14。然后，通過(guò)在設(shè)置于框部6上的鋁配線(xiàn)12上形成UBM13a，在UBM13a上形成凸塊電極13b而得到第三實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20。同時(shí)，也可以在位于框部6的頂面的絕緣膜27a上設(shè)置接觸孔，介于該接觸孔來(lái)連接雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5和凸塊電極13b。
(第四實(shí)施方式)第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列是在第一或者第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列1中，在第一半導(dǎo)體基板3a和第二半導(dǎo)體基板3b之間設(shè)置SiO2等絕緣層(蝕刻停止層)。例如，第二半導(dǎo)體基板3b的表面上具有絕緣層，半導(dǎo)體基板3經(jīng)由該絕緣層來(lái)接合第二半導(dǎo)體基板3b和第一半導(dǎo)體基板3a。即，在接合面上形成絕緣層。同時(shí)，也可以在第一半導(dǎo)體基板3a的接合面上形成絕緣層。
在本例中，并不是通過(guò)上述基板面方位的不同來(lái)控制由蝕刻而形成的凹部的深度，而是通過(guò)絕緣層(蝕刻停止層)來(lái)控制凹部的深度。
這里，作為絕緣層的SiO2膜不被堿所蝕刻。換句話(huà)說(shuō)，蝕刻停止層針對(duì)特定的蝕刻液(例如KOH水溶液)有耐蝕刻性。此時(shí)，在上述凹部形成工序中，當(dāng)對(duì)第二半導(dǎo)體基板3b進(jìn)行堿蝕刻時(shí)，因?yàn)镾iO2膜不被堿蝕刻，所以能夠很容易通過(guò)SiO2膜來(lái)停止蝕刻。
若采用第四實(shí)施方式，則背面入射型光電二極管陣列因?yàn)樵诰嚯x表面規(guī)定深度的位置上有SiO2膜(蝕刻停止膜)，所以能夠通過(guò)從表面?zhèn)任g刻半導(dǎo)體基板3來(lái)形成凹部4，當(dāng)除去底部4a的SiO2膜后，通過(guò)進(jìn)行相同的工序而能夠得到背面入射型光電二極管陣列1。
對(duì)于由上述兩個(gè)半導(dǎo)體基板構(gòu)成第一實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的半導(dǎo)體基板、并在其間介入有絕緣層的背面入射型光電二極管陣列的制造方法來(lái)說(shuō)，絕緣層只介于一方的半導(dǎo)體基板的接合面上。
此外，使用圖27～圖33，對(duì)在由上述兩個(gè)半導(dǎo)體基板構(gòu)成第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的半導(dǎo)體基板、并在兩者之間介入有絕緣層的背面入射型光電二極管陣列的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在該制造方法中，依次實(shí)行以下(1)～(9)的工序。
(1)基板準(zhǔn)備工序圖27是對(duì)第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。
首先，準(zhǔn)備第一以及第二半導(dǎo)體基板3a、3b。第一半導(dǎo)體基板3a為n型的(100)硅基板，第二半導(dǎo)體基板3b為n型的(100)硅基板。在一方半導(dǎo)體基板3a的相反面上形成有絕緣層(蝕刻停止層)E。其中，也可以使這些半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體基板3a、3b彼此相反的面的結(jié)晶的面取向不同。
(2)基板貼合工序圖28表示的是由半導(dǎo)體基板3a、3b構(gòu)成的半導(dǎo)體基板3。
當(dāng)活性化第一以及第二半導(dǎo)體基板3a、3b的相反面后，根據(jù)需要對(duì)第一以及第二半導(dǎo)體基板3a、3b進(jìn)行加熱，并沿著其厚度方向施加壓力，使其貼合來(lái)進(jìn)行接合。其中，該表面活性的方法與上述方法相同。
(3)分離區(qū)域以及雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域形成工序圖29表示的是形成有分離區(qū)域7以及雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域24的半導(dǎo)體基板。該工序與第三實(shí)施方式的分離區(qū)域以及雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域的形成工序相同。
(4)SiNx膜形成工序圖30表示的是形成有SiNx膜26a、26b的半導(dǎo)體基板。該工序與第三實(shí)施方式的分離區(qū)域以及雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域形成工序相同，包括部分除去SiNx膜26a和SiO2膜25a的工序。
(5)凹部形成工序圖31表示的是形成有凹部4的半導(dǎo)體基板。
首先，在上述除去工序中，在除去了SiNx膜26a和SiO2膜25a的半導(dǎo)體基板的表面區(qū)域上，通過(guò)使用氫氧化鉀水溶液等的堿性蝕刻法來(lái)實(shí)施各向異性蝕刻，從而形成凹部4以及框部6。其中，將露出的SiNx膜26a、26b全部除去。該蝕刻在絕緣層露出時(shí)停止。這里，將各向異性蝕刻的蝕刻深度設(shè)定為第二半導(dǎo)體基板3b的厚度(至少為2μm以上)。
在該工序中，在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)形成有開(kāi)口尺寸從相反面OUT側(cè)向光入射面IN側(cè)逐漸縮小的凹部4。
(6)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域形成工序圖32表示的是形成雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5以及積蓄層8的半導(dǎo)體基板。在進(jìn)行擴(kuò)散之前，預(yù)先通過(guò)蝕刻完全除去凹部4的底部4a的絕緣層E。
在通過(guò)各向異性蝕刻而露出的凹部4的底部4a以及側(cè)面4b上，通過(guò)擴(kuò)散法或者離子注入法來(lái)添加硼等p型雜質(zhì)。將所添加的雜質(zhì)在適當(dāng)時(shí)期進(jìn)行退火。從而，從框部6的邊緣部分6a、經(jīng)過(guò)凹部4的側(cè)面4b、并直至凹部4的底部4a而形成有p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。即，通過(guò)該工序而形成作為光電二極管的區(qū)域。因?yàn)閜+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5被設(shè)置為從底部4a延伸至凹部4和框部6的邊緣部分6a，所以能夠捕獲不需要的載波，抑制暗電流的發(fā)生。
(7)積蓄層形成工序若進(jìn)行半導(dǎo)體基板3的熱氧化，則其表面由SiO2膜27a所覆蓋。
首先，除去作為蝕刻掩膜用的SiNx膜26a、26b(參照?qǐng)D30)，在n型半導(dǎo)體基板3的光入射面?zhèn)龋?dāng)形成氧化膜以后，經(jīng)由該緩沖氧化膜而在半導(dǎo)體基板3內(nèi)離子注入砷，接著，熱氧化半導(dǎo)體基板3，從而形成積蓄層8以及AR膜9。該積蓄層形成工序與第三實(shí)施方式的積蓄層形成工序相同。
(8)配線(xiàn)形成工序圖33表示的是形成有鋁配線(xiàn)12的半導(dǎo)體基板。該配線(xiàn)形成工序與第三實(shí)施方式的配線(xiàn)形成工序相同。
首先，在SiO2膜27a的存在p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5(或者框部6的頂面6b)的部分上，形成直至p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的接觸孔11。然后，在框部6的頂面上形成接觸孔，并在框部6上進(jìn)行鋁配線(xiàn)12的布線(xiàn)。
(9)電極形成工序最后，與圖2所示的相同，在n型半導(dǎo)體基板3的相反面?zhèn)壬?，除了形成有UBM13a的區(qū)域，其余均形成鈍化膜14。然后，在設(shè)置于框部6上的鋁配線(xiàn)12上形成UBM13a，通過(guò)在UBM13a上形成凸塊電極13b而能夠得到第四實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列。其中，關(guān)于本實(shí)施方式，圖2表示的是省略絕緣層E的標(biāo)記和記載的背面入射型光電二極管陣列。
其中，當(dāng)在凹部4的側(cè)面上也設(shè)置有雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5時(shí)，由于絕緣層的原因，在位于框部6的頂面的絕緣膜27a上也設(shè)置了接觸孔，有必要經(jīng)由該接觸孔連接雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5和凸塊電極13b。
其中，也可以只將凹部4的底部作為雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。此時(shí)，不需要設(shè)置框部6的頂面的接觸孔。此外，n側(cè)電極的取出與其他實(shí)施方式相同，只需在如圖1所示的凸塊電極7的位置、在絕緣膜27a上開(kāi)設(shè)接觸孔來(lái)形成凸塊電極即可。但是，為了電連接第一以及第二半導(dǎo)體基板，在本實(shí)施例中，在圍在四個(gè)光電二極管內(nèi)的電極7的位置上制成小的凹部、并用鋁線(xiàn)進(jìn)行連接是必要的。
(第五實(shí)施方式)圖34表示的是第五實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列的截面結(jié)構(gòu)。
對(duì)于該背面入射型光電二極管陣列來(lái)說(shuō)，第一以及第二半導(dǎo)體基板3a、3b經(jīng)由接合面J來(lái)進(jìn)行接合，與使用圖19～圖26所說(shuō)明的第三實(shí)施方式的光電二極管相比，雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的面積變小。在本例中，只在凹部4的底部4a上形成雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。本發(fā)明很明顯可以這樣構(gòu)成。
(第六實(shí)施方式)圖35表示的是第六實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列截面結(jié)構(gòu)。
對(duì)于該背面入射型光電二極管陣列來(lái)說(shuō)，第一以及第二半導(dǎo)體基板3a、3b介于蝕刻停止層(絕緣層)E來(lái)貼合，與使用圖27～圖33所說(shuō)明的第四實(shí)施方式的光電二極管相比，雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5的面積變小。即，在本例中，只在凹部4的底部上形成雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5。本發(fā)明很明顯可以這樣構(gòu)成。
如上所述，作為半導(dǎo)體基板，可以使用接合結(jié)晶取向交差的兩片半導(dǎo)體基板而形成的半導(dǎo)體基板，介于蝕刻停止層接合兩片半導(dǎo)體基板而形成的半導(dǎo)體基板，或者介于絕緣層接合兩片半導(dǎo)體基板而形成的半導(dǎo)體基板，此時(shí)，能夠很容易控制蝕刻深度。此外，也可以如第一實(shí)施方式所示，預(yù)先接合形成有PN接合部2的半導(dǎo)體基板，然后再形成凹部；也可以如第二實(shí)施方式所示，當(dāng)形成有凹部后再形成PN接合部2。
(半導(dǎo)體裝置)圖36表示的是半導(dǎo)體裝置30的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
半導(dǎo)體裝置30是將第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20與安裝配線(xiàn)基板K電連接的裝置。即，在半導(dǎo)體裝置30中，安裝配線(xiàn)基板K被設(shè)置在框部6上，并介于設(shè)置在n型半導(dǎo)體基板3的相反面上的電極13b與背面入射型光電二極管陣列20連接。
此外，在第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置30中，在n型半導(dǎo)體基板3的相反面和安裝配線(xiàn)基板K之間的間隙S形成為空氣層。
凸塊電極13b與安裝配線(xiàn)基板K的配線(xiàn)基板側(cè)電極墊31的連接是倒裝芯片連接(flip chip bonding)，作為此時(shí)所使用的凸塊電極13b，可以采用包括焊料凸塊、金凸塊、鎳凸塊、銅凸塊、導(dǎo)電性樹(shù)脂凸塊等金屬的導(dǎo)電凸塊。
在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置30中，在n型半導(dǎo)體基板3中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)設(shè)置在機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良的框部6(壁厚的部分)上的凸塊電極13b來(lái)進(jìn)行與安裝配線(xiàn)基板K的連接，所以，在安裝工序中，n型半導(dǎo)體基板3難以受到機(jī)械損傷。因此，可以抑制因機(jī)械損傷而引發(fā)的不必要的載波，從而抑制暗電流的發(fā)生。
此外，因?yàn)閷㈤g隙S做成空氣層，所以能夠提高安裝配線(xiàn)基板K與n型半導(dǎo)體基板3之間的隔熱性。在半導(dǎo)體裝置30中，在不與安裝配線(xiàn)基板K的n型半導(dǎo)體基板3連接側(cè)的面上設(shè)置有信號(hào)處理電路51等(參照?qǐng)D41)，從信號(hào)處理電路51產(chǎn)生的熱量經(jīng)由安裝配線(xiàn)基板K而傳達(dá)到n型半導(dǎo)體基板3的p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5(光電二極管)，因此擔(dān)心使光電二極管的S/N比惡化。若按本實(shí)施方式那樣，將間隙S做成空氣層，能夠最小程度地控制從安裝配線(xiàn)板K向p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5(光電二極管)的熱流入，從而能夠提高光電二極管的S/N比，并抑制暗電流的發(fā)生。
(半導(dǎo)體裝置的第一變形例)圖37表示的是上述半導(dǎo)體裝置的第一變形例。
在該半導(dǎo)體裝置30的第一變形例中，在安裝配線(xiàn)基板K和n型半導(dǎo)體基板3之間的間隙K內(nèi)、填充有由含有環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、氨基甲酸乙酯、丙烯等的復(fù)合材料等所構(gòu)成的底層填料樹(shù)脂32。通過(guò)在間隙S內(nèi)填充這種樹(shù)脂而能夠增強(qiáng)n型半導(dǎo)體基板3的強(qiáng)度，在機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良的狀態(tài)下與安裝配線(xiàn)基板K貼合。即，若采用這種結(jié)構(gòu)，則可以抑制半導(dǎo)體基板3發(fā)生彎曲或者變形。
其中，也可以采用各向異性導(dǎo)電膠片(ACF)、各向異性導(dǎo)電糊方式(ACP)、非導(dǎo)電糊(NCP)方式的貼合來(lái)代替在倒裝芯片貼合后填充樹(shù)脂的工序。
(半導(dǎo)體裝置的第二變形例)圖38表示的是上述半導(dǎo)體裝置的第二變形例。
在本例中，只有n型半導(dǎo)體基板3和安裝配線(xiàn)基板K之間的連接部(凸塊電極13b和配線(xiàn)基板側(cè)電極墊31的連接部)由底層填料樹(shù)脂32所覆蓋，間隙S內(nèi)形成空氣層。
若采用該結(jié)構(gòu)，則因?yàn)閚型半導(dǎo)體基板3和安裝配線(xiàn)基板K之間的連接部通過(guò)底層填料樹(shù)脂32而被增強(qiáng)，所以能夠提高該連接部的強(qiáng)度。
此外，因?yàn)殚g隙S形成為空氣層，所以能夠最小限度地抑制從安裝配線(xiàn)板K向p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5(光電二極管)的熱流入。
如上所述，底層填料樹(shù)脂31可以通過(guò)各向異性導(dǎo)電膠片(ACF)、各向異性導(dǎo)電糊方式(ACP)以及非導(dǎo)電糊(NCP)方式等實(shí)現(xiàn)安裝。
(放射線(xiàn)檢測(cè)器)圖39表示的是作為半導(dǎo)體裝置的放射線(xiàn)檢測(cè)器40的截面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
該放射線(xiàn)檢測(cè)器40是在第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20的光入射面IN側(cè)接合由放射線(xiàn)而發(fā)光的閃爍器41的裝置。
例如，通過(guò)使用與閃爍器41具有大致相等折射率的耦合樹(shù)脂42，而將閃爍器41接合在n型半導(dǎo)體基板3的背面，從而得到第四實(shí)施方式的放射線(xiàn)檢測(cè)器40。
因?yàn)殚W爍器41一般比n型半導(dǎo)體基板3厚，所以機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良，通過(guò)將n型半導(dǎo)體基板3和閃爍器41接合而使n型半導(dǎo)體基板3的機(jī)械強(qiáng)度增加，從而能夠抑制n型硅基板的彎曲和變形。此外，當(dāng)貼合閃爍器41時(shí)，因?yàn)閚型半導(dǎo)體基板3的背面是平面，所以能夠很容易涂敷耦合樹(shù)脂42，當(dāng)貼合閃爍器41時(shí)，能夠使氣泡等混入貼合面的可能性減小。同時(shí)，也可以通過(guò)使閃爍器41在n型半導(dǎo)體基板3的光入射面成長(zhǎng)而得到本實(shí)施方式的放射線(xiàn)檢測(cè)器。
(放射線(xiàn)檢測(cè)器的第一變形例)圖40表示的是作為半導(dǎo)體裝置的其他放射線(xiàn)檢測(cè)器50的截面結(jié)構(gòu)。
放射線(xiàn)檢測(cè)器50是在第二實(shí)施方式的背面入射型光電二極管陣列20的光入射面IN側(cè)連接通過(guò)放射線(xiàn)的入射而發(fā)光的閃爍器41，再進(jìn)一步設(shè)置支持背面入射型光電二極管陣列的安裝配線(xiàn)基板K，安裝配線(xiàn)基板K介于設(shè)置在n型半導(dǎo)體基板3的表面的框部6的凸塊電極13b而與背面入射型光電二極管陣列20連接。
對(duì)于本實(shí)施方式的放射線(xiàn)檢測(cè)器50來(lái)說(shuō)，如果入射X線(xiàn)等被檢測(cè)光L，則閃爍器41發(fā)光。閃爍器41發(fā)出的熒光從光入射面入射到n型半導(dǎo)體基板3。隨著光的入射而在n型半導(dǎo)體基板3中產(chǎn)生載波。產(chǎn)生的載波由形成在p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5和n型半導(dǎo)體基板3之間的光電二極管而檢測(cè)出。檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)經(jīng)由設(shè)置在框部6上的凸塊電極13b而被輸出到安裝配線(xiàn)板K。
對(duì)于該放射線(xiàn)檢測(cè)器50來(lái)說(shuō)，因?yàn)殚W爍器41是貼合在n型半導(dǎo)體基板3的光檢測(cè)面上的，所以機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異。而且，因?yàn)樵诎惭b配線(xiàn)板K和n型半導(dǎo)體基板3之間的間隙S內(nèi)設(shè)置為空氣層，所以能夠最小限度地控制從安裝配線(xiàn)板K向p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5(光電二極管)的熱流入。
其中，也可以用底層填料樹(shù)脂32充填間隙S(參照?qǐng)D37)。此外，也可以用底層填料樹(shù)脂覆蓋凸塊電極13b和安裝配線(xiàn)基板的連接部(參照?qǐng)D38)。若采用這些結(jié)構(gòu)，則也可以提高背面入射型光電二極管陣列20的機(jī)械強(qiáng)度。
(放射線(xiàn)檢測(cè)器的第二變形例)圖41表示的是作為半導(dǎo)體裝置的另外的放射線(xiàn)檢測(cè)器60的截面結(jié)構(gòu)。
放射線(xiàn)檢測(cè)器60僅僅在具有信號(hào)處理電路51和信號(hào)取出部52這一點(diǎn)上與上述放射線(xiàn)檢測(cè)器50有所不同。
信號(hào)處理電路51被設(shè)置在不與安裝配線(xiàn)基板K的n型半導(dǎo)體基板3連接側(cè)的面上，與安裝配線(xiàn)基板K倒裝芯片連接或者電線(xiàn)連接。另外，信號(hào)取出部52可以是插入型、扣架型、橈性型配線(xiàn)基板等。
對(duì)于放射線(xiàn)檢測(cè)器60來(lái)說(shuō)，因?yàn)殚W爍器41貼合在n型半導(dǎo)體基板3的光入射面上，所以機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異。而且，因?yàn)樵诎惭b配線(xiàn)基板K和n型半導(dǎo)體基板3的間隙S之間設(shè)置有空氣層，所以能夠最小限度地控制信號(hào)處理電路51產(chǎn)生的熱介于安裝配線(xiàn)板K向p+型雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域5(光電二極管)的流入。
根據(jù)本發(fā)明得到能夠保持高檢測(cè)靈敏度且容易制造的背面入射型光電二極管陣列、其制造方法、半導(dǎo)體裝置以及放射線(xiàn)檢測(cè)器。
如上所述，本發(fā)明的背面入射型光電二極管陣列具有由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體基板3，對(duì)于在半導(dǎo)體基板3的被檢測(cè)光的入射面IN的相反面OUT側(cè)上形成有多個(gè)光電二極管的背面入射型光電二極管陣列來(lái)說(shuō)，在半導(dǎo)體基板3的相反面OUT側(cè)上以陣列狀排列有凹部4，通過(guò)在多個(gè)凹部4的底部4a上形成由第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域5，以陣列狀排列光電二極管。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可以用于背面入射型光電二極管陣列、其制造方法、設(shè)置有該背面入射型光電二極管陣列的放射線(xiàn)檢測(cè)器等的半導(dǎo)體裝置中。
權(quán)利要求
1.一種背面入射型光電二極管陣列，其特征在于，包括具有光入射面、以及位于所述光入射面的相反側(cè)且具有多個(gè)凹部的相反面的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體基板，以及在所述各凹部的底部隔離開(kāi)空間的多個(gè)第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域，所述各半導(dǎo)體區(qū)域與所述半導(dǎo)體基板一起構(gòu)成pn接合。
2.如權(quán)利要求1所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于所述多個(gè)凹部間的所述半導(dǎo)體基板的區(qū)域構(gòu)成厚度大于所述凹部的框部。
3.如權(quán)利要求1所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于所述半導(dǎo)體基板由一體形成的單一半導(dǎo)體基板構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于所述半導(dǎo)體基板包括具有所述光入射面的第一半導(dǎo)體基板，以及貼合在所述第一半導(dǎo)體基板上并具有所述凹部的側(cè)壁的第二半導(dǎo)體基板。
5.如權(quán)利要求4所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于還設(shè)置有介于所述第一半導(dǎo)體基板和所述第二半導(dǎo)體基板之間并對(duì)所述第二半導(dǎo)體基板的特定蝕刻液有耐蝕性的蝕刻停止層。
6.如權(quán)利要求4所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于還設(shè)置有介于所述第一半導(dǎo)體基板和所述第二半導(dǎo)體基板之間的絕緣層。
7.如權(quán)利要求2所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于具有形成在所述各框部的頂面上、并分別與所述半導(dǎo)體區(qū)域電連接的多個(gè)電極墊。
8.如權(quán)利要求7所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于還具有設(shè)置在所述框部上的電絕緣層，以及設(shè)置在所述電絕緣層上、并電連接所述半導(dǎo)體區(qū)域和所述電極墊的導(dǎo)電部件。
9.如權(quán)利要求8所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于所述電絕緣層具有用于將所述導(dǎo)電部件的一端與所述半導(dǎo)體區(qū)域連接的接觸孔。
10.如權(quán)利要求2所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于所述半導(dǎo)體區(qū)域從所述底部延伸至所述凹部的側(cè)面。
11.如權(quán)利要求2所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于所述半導(dǎo)體區(qū)域從所述底部超過(guò)所述凹部的側(cè)面、延伸至所述框部的頂面。
12.如權(quán)利要求11所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于包括設(shè)置在所述框部上、并具有與其頂面相對(duì)的接觸孔的電絕緣層，以及經(jīng)由所述接觸孔與所述半導(dǎo)體區(qū)域電連接的電極墊。
13.如權(quán)利要求2所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于所述框部具有雜質(zhì)濃度比所述半導(dǎo)體基板高的第一導(dǎo)電型分離區(qū)域。
14.如權(quán)利要求1所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于所述凹部的開(kāi)口直徑越在所述凹部的深處越小。
15.如權(quán)利要求1所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于在所述半導(dǎo)體基板的所述入射面?zhèn)壬显O(shè)置有雜質(zhì)濃度比該半導(dǎo)體基板高的第一導(dǎo)電型積蓄層。
16.如權(quán)利要求4所述的背面入射型光電二極管陣列，其特征在于所述第一半導(dǎo)體基板以及所述第二半導(dǎo)體基板彼此相對(duì)的面的結(jié)晶的面取向不同。
17.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求7所述的背面入射型光電二極管陣列以及支持所述背面入射型光電二極管陣列的配線(xiàn)基板，所述配線(xiàn)基板經(jīng)由所述電極墊與所述背面入射型光電二極管陣列電連接。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于具有配置在所述半導(dǎo)體基板的所述光入射面?zhèn)鹊拈W爍器。
19.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在所述配線(xiàn)基板和所述半導(dǎo)體基板的所述相反面之間充填有樹(shù)脂或者空氣。
20.一種背面入射型光電二極管陣列的制造方法，其特征在于在如權(quán)利要求4所述的背面入射型光電二極管陣列的制造方法中，具有在所述第一半導(dǎo)體基板上貼合所述第二半導(dǎo)體基板的工序。
21.如權(quán)利要求20所述的背面入射型光電二極管陣列的制造方法，其特征在于具有蝕刻所述第二半導(dǎo)體基板的所述相反面的凹部對(duì)應(yīng)區(qū)域來(lái)形成所述凹部的凹部形成工序。
22.如權(quán)利要求21所述的背面入射型光電二極管陣列的制造方法，其特征在于所述凹部形成工序的蝕刻進(jìn)行至露出介于所述第一以及所述第二半導(dǎo)體基板之間的蝕刻停止層或者絕緣層為止。
23.如權(quán)利要求21所述的背面入射型光電二極管陣列的制造方法，其特征在于所述第一半導(dǎo)體基板以及所述第二半導(dǎo)體基板彼此相對(duì)的面的結(jié)晶的面取向不同，所述凹部形成工序的蝕刻至少進(jìn)行至露出所述第一半導(dǎo)體基板的相反面為止。
24.如權(quán)利要求21所述的背面入射型光電二極管陣列的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體區(qū)域形成工序包括下述任何一項(xiàng)工序在所述凹部形成工序后、通過(guò)向所述凹部的底部添加雜質(zhì)來(lái)形成所述半導(dǎo)體區(qū)域的后添加工序，或者在所述凹部形成工序前、在所述第一半導(dǎo)體基板的相反面上預(yù)先添加雜質(zhì)的前添加工序。
25.一種背面入射型光電二極管陣列的制造方法，其特征在于在如權(quán)利要求15所述的背面入射型光電二極管陣列的制造方法中，還具有在所述光入射面?zhèn)刃纬呻s質(zhì)濃度比所述半導(dǎo)體基板高的積蓄層的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種背面入射型光電二極管陣列(1)，具有由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體基板(3)，在該半導(dǎo)體基板(3)的被檢測(cè)光(L)的入射面的相反面?zhèn)壬闲纬捎卸鄠€(gè)光電二極管，其中，在半導(dǎo)體基板(3)的相反面?zhèn)壬弦躁嚵袪钆帕行纬捎卸鄠€(gè)凹部(4)，通過(guò)在凹部(4)的底部(4a)上形成由第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體構(gòu)成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域(5)來(lái)以陣列狀排列光電二極管。
文檔編號(hào)H01L31/09GK1714454SQ20038010358
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月18日
發(fā)明者柴山勝己, 石田雅之, 能野隆文 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社