ホトダイオードアレイおよびその製造方法
【課題】ホトダイオードアレイおよびその製造方法において、実装時における光検出部のダメージによるノイズの発生を防止する。
【解決手段】ｎ型シリコン基板３の被検出光の入射面側に、複数のホトダイオード４がアレイ状に形成され、かつ入射面側とその裏面側とを貫通する貫通配線８がホトダイオード４について形成されたホトダイオードアレイにおいて、その入射面側に、ホトダイオード４の形成領域を被覆し、被検出光を透過する透明樹脂膜６を設けてホトダイオードアレイ１とする。
【解決手段】ｎ型シリコン基板３の被検出光の入射面側に、複数のホトダイオード４がアレイ状に形成され、かつ入射面側とその裏面側とを貫通する貫通配線８がホトダイオード４について形成されたホトダイオードアレイにおいて、その入射面側に、ホトダイオード４の形成領域を被覆し、被検出光を透過する透明樹脂膜６を設けてホトダイオードアレイ１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホトダイオードアレイおよびその製造方法並びに放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のホトダイオードアレイとして、従来から、光入射面側と裏面側とを接続する貫通配線（電極）により、ホトダイオードアレイからの出力信号を裏面側に電気的に接続するタイプの表面入射型ホトダイオードアレイが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されているホトダイオードアレイは、図１７に示すように光電変換部の本体となるホトダイオード１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、・・・１４４ｎが形成されている各々の拡散層１５１から信号を取り出す配線１５２がホトダイオードアレイ１４４の表面に形成され、その配線１５２がＳｉ配線基板１５３の表裏を貫通する貫通配線１５４に接続されるように延設されている。また、ホトダイオード１４４の裏面側には貫通配線１５４に接続したバンプ１５５が形成され、配線１５２、貫通配線１５４とＳｉ配線基板１５３との間がシリコン酸化膜の絶縁膜１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃによって絶縁されている。
【特許文献１】特開２００１−３１８１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のホトダイオードアレイ、例えばＣＴ用ホトダイオードアレイを実装するには、チップを吸着するコレットとして、平コレットと角錐コレットを使用することができるが、通常フリップチップボンディングを行う場合は平コレットが使用されている。ＣＴ用ホトダイオードアレイは、チップ面積が大きく（例えば、１辺２０ｍｍの矩形状）、図１６（ｂ）に示すように、通常のマウンタで使用される角錐コレット１６１を使用すると、チップ１６２と角錐コレット１６１との隙間１６３により反り返りを生じ、この反り返りにより位置ずれを生じて実装精度が低下するおそれがある。また、フリップチップボンディングの際には加熱や加圧が必要となるが、角錐コレット１６１では熱伝達の効率が良くなくしかも、加えられる圧力によって、チップエッジに損傷がもたらされるおそれもあり、角錐コレット１６１は薄いチップには不向きである。このような理由からフリップチップボンディングを行う場合は、図１６（ａ）に示すように、チップ面に面接触する平コレット１６０でチップ１６２を吸着しつつ、そのチップ１６２にヒータブロック１６４から熱と圧力を加えている。
【０００４】
しかしながら、平コレット１６０を使用すると、チップ１６２のチップ面全体が平コレット１６０に接触することになる。このチップ１６２において、平コレット１６０に接触するチップ面は、光検出部、すなわち、ホトダイオードアレイを構成する不純物拡散層が形成されている光入射面である。この光入射面となるチップ面全体が平コレット１６０に接触して加圧および加熱を受けると、光検出部自体が物理的なダメージ（損傷）を受けてしまう。そうなると、表面傷による外観不良や特性劣化（暗電流や雑音増加など）が光検出部にもたらされる。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決し、実装時におけるホトダイオードアレイのダメージによる特性劣化を防止することが可能なホトダイオードアレイおよびその製造方法並びに放射線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明によるホトダイオードアレイは、被検出光の入射面側に、複数のホトダイオードがアレイ状に形成された半導体基板を備え、半導体基板は、入射面側とその裏面側とを貫通する貫通配線がホトダイオードについて形成され、半導体基板の入射面側に、少なくともホトダイオードが形成された領域を被覆し、被検出光を透過する樹脂膜を設けたことを特徴とする。
【０００７】
このホトダイオードアレイは、樹脂膜が、ホトダイオードが形成された領域と実装時に使用される平コレットとの間に介在することになるため、ホトダイオードが樹脂膜により実装時に使用される平コレットに直に接触することなく保護され、加圧によるストレスや加熱によるストレスを受けることがない。
【０００８】
上記ホトダイオードアレイは、上記樹脂膜を、半導体基板の入射面側全体に設けたものが好ましい。このホトダイオードアレイは、樹脂膜により、各ホトダイオードの形成領域全体を確実に被覆することができ、しかも容易に製造することができる。
また、上記ホトダイオードアレイにおいて、半導体基板には、隣接するホトダイオードの間に、各ホトダイオードを分離する不純物領域（分離層）が設けられているとよい。これらのホトダイオードアレイは分離層により表面リークが抑えられるために、隣接するホトダイオード同士が電気的に確実に分離されている。
【０００９】
そして本発明は、第１導電型の半導体からなる半導体基板に、半導体基板の両側表面を貫通する貫通配線を形成する第１工程と、半導体基板の片側表面について、所定の領域に不純物を添加して複数の第２導電型の不純物拡散層を形成し、各不純物拡散層と半導体基板とによる複数のホトダイオードをアレイ状に配列して設ける第２工程と、半導体基板の片側表面側に、少なくともホトダイオードが形成された領域を被覆し、被検出光を透過する樹脂膜を設ける第３工程とを備えることを特徴とするホトダイオードアレイの製造方法を提供する。
【００１０】
このホトダイオードアレイの製造方法によれば、半導体基板の入射面側に、ホトダイオードの形成領域を被覆する樹脂膜を設けて、ホトダイオードアレイを製造することができる。
上記ホトダイオードアレイの製造方法において、上記第１工程は、半導体基板に複数の穴部を形成する工程と、その各穴部を含む半導体基板の少なくとも片側表面に導電性被膜を形成する工程と、半導体基板を研磨して導電性被膜を除去する工程を備えるようにすることができる。
これらのホトダイオードアレイの製造方法は、上記第１工程よりも後に、隣接する不純物を添加する領域の間に別の不純物を添加して第１導電型の不純物領域を設ける工程を更に備えるようにすることができる。この製造方法によれば、隣接する各ホトダイオードが確実に分離されたホトダイオードアレイが得られる。
さらに、この発明は、上記いずれかのホトダイオードアレイと、ホトダイオードアレイの被検出光の入射面側に取り付けられ、入射した放射線により発光するシンチレータパネルとを備える放射線検出器を提供する。
また、上記いずれかの製造方法で製造されたホトダイオードアレイと、ホトダイオードアレイの上記樹脂膜を設けた側に取り付けられ、入射した放射線により発光するシンチレータパネルとを備える放射線検出器を提供する。
これらの放射線検出器は、上記ホトダイオードアレイを備えているため、その光入射面に形成されたホトダイオードが、樹脂膜により保護されて実装時における加圧や加熱によるダメージを受けることなく保護され、これらによるノイズや暗電流増加などによる特性劣化を防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳述したように本発明によれば、ホトダイオードアレイおよびその製造方法並びに放射線検出器において、実装時におけるホトダイオードのダメージによるノイズや暗電流などの発生を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態に係るホトダイオードアレイ１を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明においては、光Ｌの入射面を表面とし、その反対側の面を裏面する。以下の各図においては、図示の都合上、寸法が適宜変更されている。
ホトダイオードアレイ１は、ｐｎ接合による複数のホトダイオード４が縦横に規則正しいアレイ状に２次元配列されて、その一つ一つのホトダイオード４がホトダイオードアレイ１の一画素としての機能を有し、全体で一つの光検出部を構成している。
【００１３】
ホトダイオードアレイ１は厚さが１５０〜５００μｍ（好ましくは４００μｍ）程度で、不純物濃度が１×１０12〜１０15／ｃｍ3程度のｎ型（第１導電型）シリコン基板３を有している。ｎ型シリコン基板３の表面および裏面は、厚さ０．０５〜１μｍ（好ましくは０．１μｍ）程度のＳｉＯ2からなるパッシベーション膜２が形成されている。また、ホトダイオードアレイ１はその表面側において、不純物濃度が１×１０15〜１０20／ｃｍ3で、膜厚が０．０５〜２０μｍ程度（好ましくは０．２μｍ）のｐ型（第２導電型）不純物拡散層５が縦横の規則正しいアレイ状に２次元配列されている。この各ｐ型不純物拡散層５とｎ型シリコン基板３とによるｐｎ接合がホトダイオード４を構成している。
【００１４】
そして、各ｐ型不純物拡散層５の存在する領域がホトダイオード４の形成されている領域（形成領域）で、それ以外の領域がホトダイオードの形成されない非形成領域となっていて、その表面側に、少なくともホトダイオード４の形成領域全体を被覆し得る透明樹脂膜６が、表面側全体に設けられている。
この透明樹脂膜６はホトダイオード４全体からなる光検出部の保護膜となり入射面側に配置されるものであるから、ホトダイオードアレイ４が検出する光（被検出光、例えば、後述するシンチレータパネル３１の発生する蛍光）を透過し、その被検出光に対して光学的に透明な光透過性の樹脂、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド、シリコーン、フッ素、アクリレート等やそれらを基材とした複合素材からなっている。
【００１５】
また、透明樹脂膜６は、後述するように、フリップチップボンディングの際に平コレットに直に接触して、加圧され、加熱されるものであるから、この加圧や加熱から各ホトダイオード４を保護するクッション層としての機能を発揮し得る特性を具備しているのが好ましい。この場合、例えば熱膨張係数が１×１０-6〜１×１０-4／℃程度、弾性特性は弾性率１０〜１２０００ｋｇ／ｃｍ2程度、熱伝導率は０．２〜１．８５Ｗ／ｍ℃とし、加熱により不純物イオンがホトダイオード４へ拡散せず、少なくとも後述するシンチレータパネル３１からの光の吸収がなしえるような膜厚（１〜５０μｍ（好ましくは１０μｍ）程度）を有することが好ましい。
【００１６】
この透明樹脂膜６は、少なくともホトダイオード４の形成領域全体を被覆し得る範囲に設ければよい。この要件を満たしていれば、１つの透明樹脂膜６でホトダイオード４の形成領域全体を被覆してもよく、透明樹脂膜６をホトダイオード４毎に分けて個別に形成し、その非形成領域において、一部形成されない欠落部６ａが形成されていてもよい（図１４参照）。しかし、製造工程を簡易にするという点では、１つの透明樹脂膜６を表面側全体に設けたほうが好ましい（この点については後に詳述する）。
【００１７】
また、ホトダイオードアレイ１は、ホトダイオード４それぞれについて、貫通配線８を有している。各貫通配線８はｎ型シリコン基板３の表面側と裏面側を貫通して直径１０μｍ〜１００μｍ程度（好ましくは５０μｍ程度）に形成されていて、リンの濃度が１×１０15〜１０20／ｃｍ3程度のポリシリコンからなり、その表面側はアルミニウムからなる電極配線９（膜厚は１μｍ程度）を介してｐ型不純物拡散層５に電気的に接続され、裏面側は同じくアルミニウムからなる電極パッド１０（膜厚は０．０５μｍ〜５μｍ、好ましくは１μｍ程度）が電気的に接続されている。また、その各電極パッド１０に、Ｎｉ−Ａｕからなるアンダーバンプメタル（ＵＢＭ）１１を介して半田のバンプ電極１２が接続されている。各貫通配線８はホトダイオード４の形成されない非形成領域に設けているが、それ以外の部分に設けてもよい。
【００１８】
さらに、図示したホトダイオードアレイ１は、ｐ型不純物拡散層５同士の間、すなわち、隣接するホトダイオード４，４の間に、ｎ+型不純物領域（分離層）７を深さ０．５〜６μｍ程度で設けている。このｎ+型不純物領域（分離層）７は、隣接するホトダイオード４，４を電気的に分離する機能を有するもので、これを設けることにより、隣接するホトダイオード４，４が電気的に確実に分離され、ホトダイオード４同士のクロストークを低減することができる。しかし、ホトダイオードアレイ１はこのｎ+型不純物領域７は設けなくても実用上十分許容し得る程度の光検出特性を有している。
【００１９】
図２は、ホトダイオードアレイ１を構成する半導体チップ３０の側面図およびその要部を拡大して示す断面図である。図２に示すように、半導体チップ３０は幅Ｗ１が２２．４ｍｍ程度で、厚さＤが約０．３ｍｍの極めて薄い板状であり、上述のホトダイオード４を多数有し（例えば１６×１６個の２次元配置）、隣接する画素間のピッチＷ２が１．４ｍｍ程度の大面積（例えば２２．４ｍｍ×２２．４ｍｍ）のチップである。
【００２０】
そして、以上のように構成されたホトダイオードアレイ１は、表面側から光Ｌが入射すると、その被検出光Ｌが透明樹脂膜６を透過した後、各ｐ型不純物拡散層５に入射し、その入射光に応じたキャリアを各ホトダイオード４が生成する。生成されたキャリアによる光電流は、各ｐ型不純物拡散層５に接続された電極配線９および貫通配線８を介して、さらに裏面側の各電極パッド１０とＵＢＭ１１を介してバンプ電極１２から取り出される。このバンプ電極１２からの出力によって、入射光の検出が行われる。
【００２１】
上述のとおり、ホトダイオードアレイ１は、ホトダイオード４の形成領域全体を被覆し得る透明樹脂膜６が表面側に設けられている。そのため、半導体チップ３０を平コレットに吸着してフリップチップボンディングを行う場合は、この透明樹脂膜６が平コレットに接触し、その平コレットとホトダイオード４の形成領域との間に介在する恰好で配置される。これにより、光検出部を構成するホトダイオード４の形成領域はこの透明樹脂膜６により保護され、平コレットに直接接触することはない。したがって、ホトダイオードアレイ１は光検出部が加圧によるストレスや加熱によるストレスを直接受けないので、光検出部自体が物理的なダメージ（損傷）を受けることもなく、そのようなダメージに起因するノイズや暗電流などの発生を抑制することができる。よって、ホトダイオードアレイ１は高精度な（Ｓ／Ｎ比が高い）光検出を行うことができる。また、透明樹脂膜６は、各ホトダイオード４を保護し得るクッション層としての機能を発揮し得るから、平コレットに吸着する際の物理的な衝撃を吸収することもでき、この点でも効果的である。
【００２２】
また、後述するように、フリップチップボンディング以外、例えばホトダイオードアレイ１をシンチレータに一体化してＣＴ用センサとする場合にも、シンチレータが直接光検出部に接触することがないから、シンチレータの取り付け時におけるダメージも回避することができる。
ところで、上述したホトダイオードアレイ１は次のように構成されていてもよい。例えば、図１１に示すように孔部１５の側壁にもリンを拡散させ、ｎ+型不純物領域７を貫通配線８の周囲に設けてもよい。こうすると、穴部１４を形成した際のダメージ層からの不要なキャリアをトラップすることができ、暗電流を抑制することができる。この場合の添加するリンの濃度は、１×１０15〜１０20／ｃｍ3程度、ｎ+型不純物領域７の厚さ（深さ）は、０．１〜５μｍ程度にするとよい。
【００２３】
また図１２に示すように、孔部１５内のシリコン酸化膜２０の上に膜厚が０．１〜２μｍ程度のシリコン窒化膜２６を設けてもよい。こうすると、ｎ型シリコン基板３と貫通配線８との絶縁を確実にして動作不良を低減することができる。
さらに、裏面側にもリンをドープして拡散させ、図１３に示すように、ｎ+型不純物領域７を設けてもよい。この場合は、裏面からカソード電極１６をとることができる。こうすると、カソードのための貫通配線を設ける必要がなくなるのでダメージの低減につながり、暗電流の低減、不良率の低減につながる。もちろん、必要に応じては表面に形成されているｎ+型不純物領域７から貫通配線を設けてカソードとしての電極を裏面側に出しても構わない。
【００２４】
次に、本実施形態に係るホトダイオードアレイ１の製造方法について、図３〜図１０に基づいて説明する。
まず、厚さ１５０〜５００μｍ（好ましくは４００μｍ）程度のｎ型シリコン基板３を準備する。続いて、図３に示すように、ＩＣＰ−ＲＩＥにより、ｎ型シリコン基板３の表面（以下この面が表面で、反対側の面が裏面となる）側に、直径１０μｍ〜１００μｍ（好ましくは５０μｍ）程度の貫通していない穴部１４を、ｎ型シリコン基板３の厚さに応じた深さ（例えば１００〜３５０μｍ程度）でホトダイオード４に対応して複数形成した上で、基板の表面および裏面に熱酸化を施し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）２０を形成する。各穴部１４には、後に貫通配線８が形成される。シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）２０は後述の貫通配線８とｎ型シリコン基板３との電気的絶縁を実現するものとなる。
【００２５】
次に、図４に示すように、不純物としてリンを添加した導電性被膜として、ポリシリコン膜２１を基板の表面と裏面あるいは表面のみに形成すると同時に、穴部１４をその不純物を添加して低抵抗化したポリシリコンにより穴埋めする。続いて、図５に示すように、基板の表面および裏面を研磨して、表面と裏面に形成されたポリシリコン膜２１を除去するとともに、表面と裏面から穴部１４に埋めたポリシリコンを露出させ、両側表面を貫通する孔部１５とした上で前述の埋めたポリシリコンを貫通配線８となし、再度、基板の表面および裏面に熱酸化を施し、シリコン酸化膜２２を形成する。このシリコン酸化膜２２は後続の工程においてｎ+熱拡散のマスクとして利用される。
【００２６】
そして、ｎ型シリコン基板３の表面側のシリコン酸化膜２２について、所定のホトマスクを用いたパターニングを行い、ｎ+型不純物領域７を設けようとする領域のみ開口し、その開口された部分（開口部）からリンを拡散させてｎ+型不純物領域７を設ける（ｎ+型不純物領域７を設けない場合はこの工程（不純物領域形成工程）を省略してもよい）。その後再び基板の表面および裏面に熱酸化を施してシリコン酸化膜２３を形成する（図６参照）。このシリコン酸化膜２３は後続の工程において、ｐ型不純物拡散層５を形成する際のマスクとして利用される。
【００２７】
続いて、シリコン酸化膜２３について、所定のホトマスクを用いたパターニングを行い、各ｐ型不純物拡散層５を形成しようとする領域のみ開口する。そしてその開口部からボロンを拡散させ、ｐ型不純物拡散層５を縦横のアレイ状に２次元配列で形成する。その後再び基板の表面および裏面に熱酸化を施しシリコン酸化膜２４を形成する（図７参照）。これにより、各ｐ型不純物拡散層５とｎ型シリコン基板３のｐｎ接合によるホトダイオード４が縦横のアレイ状に２次元配列で形成され、このホトダイオード４が画素に対応する部分となる。
【００２８】
さらに、各貫通配線８が形成されている領域にコンタクトホールを形成する。続いて、表面および裏面それぞれについてアルミニウム金属膜を全面に形成した上で、所定のホトマスクを用いてパターニングを行い、その金属膜の不要な部分を除去して、表面側に電極配線９、裏面側に電極パッド１０をそれぞれ形成する（図８参照）。図にはアノードの電極取り出しのみを示している。表面からカソードの電極を取る場合には、図示していないが、ｎ+型不純物領域７から電極配線９と貫通配線８を介して裏面に取り出すことができる。
次に、ｎ型シリコン基板３の表面側に、透明樹脂膜６の材料となるエポキシ樹脂やポリイミド、シリコーン、フッ素、アクリレート等あるいはそれらを基材とした複合材料の樹脂を塗布し、それをスピンコーティングまたはスクリーン印刷法により全面に広げて硬化させ、透明樹脂膜６を設ける。この透明樹脂膜６を設けることにより、光検出部を構成するホトダイオード４の形成領域が保護されることとなる。なお、透明樹脂膜６に上述の欠落部６ａを形成する場合は、欠落部６ａの部分から、塗布した樹脂を除去すればよいが、そうしても、ホトダイオード４の形成領域は保護される。
【００２９】
そして、各電極パッド１０にバンプ電極１２を設けるが、そのバンプ電極１２として半田を用いる場合、半田はアルミニウムに対する濡れ性が悪いので、各電極パッド１０とバンプ電極１２を仲介するためのＵＢＭ１１を各電極パッド１０に形成し、そのＵＢＭ１１に重ねてバンプ電極１２を形成する（図１０参照）。以上の工程を経ることにより、実装時におけるダメージに起因するノイズが発生せず、高精度な光検出を行えるホトダイオードアレイ１を製造することができる。
この場合、ＵＢＭ１１は、無電解メッキにより、Ｎｉ−Ａｕを用いて形成するが、リフトオフ法により、Ｔｉ−Ｐｔ−ＡｕやＣｒ−Ａｕを用いて形成してもよい。また、バンプ電極１２は、半田ボール搭載法や印刷法で所定のＵＢＭ１１に半田を形成し、リフロすることによって得られる。なお、バンプ電極１２は、半田に限られるものではなく、金バンプ、ニッケルバンプ、銅バンプでもよく、導電性フィラー等の金属を含む導電性樹脂バンプでもよい。
【００３０】
次に、本発明の放射線検出器の実施形態について説明する。図１５は、本実施形態に係る放射線検出器４０の側断面図である。この放射線検出器４０は、放射線を入射して、その放射線によって生じた光を光出射面３１ａから出射するシンチレータパネル３１と、シンチレータパネル３１から出射された光を光入射面から入射し、電気信号に変換する上述のホトダイオードアレイ１とを備えている。この放射線検出器４０は、本発明に係るホトダイオードアレイ１を備えることを特徴としている。
【００３１】
シンチレータパネル３１はホトダイオードアレイ１の表面側（入射面側）に取り付けられているが、ホトダイオードアレイ１は、その表面側に上述した透明樹脂膜６が設けられている。そのため、シンチレータパネル３１の裏面、すなわち光出射面３１ａは透明樹脂膜６に接触するが、直接ホトダイオード４の形成領域に接することはない。また、シンチレータパネル３１の光出射面３１ａと、透明樹脂膜６との間には光透過特性が劣化しないように配慮した屈折率を有する光学樹脂３５が充填され、この光学樹脂３５により、シンチレータパネル３１から出射された光が効率よくホトダイオードアレイ１に入射するようになっている。この光学樹脂３５はシンチレータパネル３１から出射された光を透過する性質を有するエポキシ樹脂やアクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を用いることができ、これらを基材とした複合材料を用いてもよい。
【００３２】
そして、ホトダイオードアレイ１を図示しない実装配線基板上にボンディングする際には平コレットで表面を吸着する。しかし、ホトダイオードアレイ１の表面には、上述した透明樹脂膜６が設けられているため、平コレットの吸着面が直接光検出部に接することはなく、またシンチレータパネル３１を取り付けたことによってその光出射面３１ａがホトダイオード４の形成領域に直接接することもない。したがって、このようなホトダイオードアレイ１とシンチレータパネル３１とを有する放射線検出器４０は、実装時における光検出部のダメージによるノイズや暗電流などの発生を防止することができるから、光検出が精度よく行われ、放射線の検出も精度良く行える。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態に係るホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図２】ホトダイオードアレイを構成する半導体チップの側面図およびその要部を拡大して示す断面図である。
【図３】実施形態のホトダイオードアレイの製造工程の途中の過程を示す要部拡大断面図である。
【図４】図３の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図５】図４の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図６】図５の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図７】図６の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図８】図７の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図９】図８の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図１０】図９の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図１１】実施形態に係る別のホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１２】実施形態に係るさらに別のホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１３】実施形態に係るさらにまた別のホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１４】欠落部付の透明樹脂膜を有するホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１５】実施形態に係るホトダイオードアレイを有する放射線検出器の要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１６】半導体チップをコレットにより吸着した状態を模式的に示し、（ａ）は平コレットにより吸着した状態を示す断面図、（ｂ）は角錐コレットにより吸着した状態を示す断面図である。
【図１７】従来技術のホトダイオードアレイを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…ホトダイオードアレイ、３…ｎ型シリコン基板
４…ホトダイオード、６…透明樹脂膜、８…貫通配線
９…電極配線、３１…シンチレータパネル
３５…光学樹脂、４０…放射線検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホトダイオードアレイおよびその製造方法並びに放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のホトダイオードアレイとして、従来から、光入射面側と裏面側とを接続する貫通配線（電極）により、ホトダイオードアレイからの出力信号を裏面側に電気的に接続するタイプの表面入射型ホトダイオードアレイが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されているホトダイオードアレイは、図１７に示すように光電変換部の本体となるホトダイオード１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、・・・１４４ｎが形成されている各々の拡散層１５１から信号を取り出す配線１５２がホトダイオードアレイ１４４の表面に形成され、その配線１５２がＳｉ配線基板１５３の表裏を貫通する貫通配線１５４に接続されるように延設されている。また、ホトダイオード１４４の裏面側には貫通配線１５４に接続したバンプ１５５が形成され、配線１５２、貫通配線１５４とＳｉ配線基板１５３との間がシリコン酸化膜の絶縁膜１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃによって絶縁されている。
【特許文献１】特開２００１−３１８１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のホトダイオードアレイ、例えばＣＴ用ホトダイオードアレイを実装するには、チップを吸着するコレットとして、平コレットと角錐コレットを使用することができるが、通常フリップチップボンディングを行う場合は平コレットが使用されている。ＣＴ用ホトダイオードアレイは、チップ面積が大きく（例えば、１辺２０ｍｍの矩形状）、図１６（ｂ）に示すように、通常のマウンタで使用される角錐コレット１６１を使用すると、チップ１６２と角錐コレット１６１との隙間１６３により反り返りを生じ、この反り返りにより位置ずれを生じて実装精度が低下するおそれがある。また、フリップチップボンディングの際には加熱や加圧が必要となるが、角錐コレット１６１では熱伝達の効率が良くなくしかも、加えられる圧力によって、チップエッジに損傷がもたらされるおそれもあり、角錐コレット１６１は薄いチップには不向きである。このような理由からフリップチップボンディングを行う場合は、図１６（ａ）に示すように、チップ面に面接触する平コレット１６０でチップ１６２を吸着しつつ、そのチップ１６２にヒータブロック１６４から熱と圧力を加えている。
【０００４】
しかしながら、平コレット１６０を使用すると、チップ１６２のチップ面全体が平コレット１６０に接触することになる。このチップ１６２において、平コレット１６０に接触するチップ面は、光検出部、すなわち、ホトダイオードアレイを構成する不純物拡散層が形成されている光入射面である。この光入射面となるチップ面全体が平コレット１６０に接触して加圧および加熱を受けると、光検出部自体が物理的なダメージ（損傷）を受けてしまう。そうなると、表面傷による外観不良や特性劣化（暗電流や雑音増加など）が光検出部にもたらされる。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決し、実装時におけるホトダイオードアレイのダメージによる特性劣化を防止することが可能なホトダイオードアレイおよびその製造方法並びに放射線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明によるホトダイオードアレイは、被検出光の入射面側に、複数のホトダイオードがアレイ状に形成された半導体基板を備え、半導体基板は、入射面側とその裏面側とを貫通する貫通配線がホトダイオードについて形成され、半導体基板の入射面側に、少なくともホトダイオードが形成された領域を被覆し、被検出光を透過する樹脂膜を設けたことを特徴とする。
【０００７】
このホトダイオードアレイは、樹脂膜が、ホトダイオードが形成された領域と実装時に使用される平コレットとの間に介在することになるため、ホトダイオードが樹脂膜により実装時に使用される平コレットに直に接触することなく保護され、加圧によるストレスや加熱によるストレスを受けることがない。
【０００８】
上記ホトダイオードアレイは、上記樹脂膜を、半導体基板の入射面側全体に設けたものが好ましい。このホトダイオードアレイは、樹脂膜により、各ホトダイオードの形成領域全体を確実に被覆することができ、しかも容易に製造することができる。
また、上記ホトダイオードアレイにおいて、半導体基板には、隣接するホトダイオードの間に、各ホトダイオードを分離する不純物領域（分離層）が設けられているとよい。これらのホトダイオードアレイは分離層により表面リークが抑えられるために、隣接するホトダイオード同士が電気的に確実に分離されている。
【０００９】
そして本発明は、第１導電型の半導体からなる半導体基板に、半導体基板の両側表面を貫通する貫通配線を形成する第１工程と、半導体基板の片側表面について、所定の領域に不純物を添加して複数の第２導電型の不純物拡散層を形成し、各不純物拡散層と半導体基板とによる複数のホトダイオードをアレイ状に配列して設ける第２工程と、半導体基板の片側表面側に、少なくともホトダイオードが形成された領域を被覆し、被検出光を透過する樹脂膜を設ける第３工程とを備えることを特徴とするホトダイオードアレイの製造方法を提供する。
【００１０】
このホトダイオードアレイの製造方法によれば、半導体基板の入射面側に、ホトダイオードの形成領域を被覆する樹脂膜を設けて、ホトダイオードアレイを製造することができる。
上記ホトダイオードアレイの製造方法において、上記第１工程は、半導体基板に複数の穴部を形成する工程と、その各穴部を含む半導体基板の少なくとも片側表面に導電性被膜を形成する工程と、半導体基板を研磨して導電性被膜を除去する工程を備えるようにすることができる。
これらのホトダイオードアレイの製造方法は、上記第１工程よりも後に、隣接する不純物を添加する領域の間に別の不純物を添加して第１導電型の不純物領域を設ける工程を更に備えるようにすることができる。この製造方法によれば、隣接する各ホトダイオードが確実に分離されたホトダイオードアレイが得られる。
さらに、この発明は、上記いずれかのホトダイオードアレイと、ホトダイオードアレイの被検出光の入射面側に取り付けられ、入射した放射線により発光するシンチレータパネルとを備える放射線検出器を提供する。
また、上記いずれかの製造方法で製造されたホトダイオードアレイと、ホトダイオードアレイの上記樹脂膜を設けた側に取り付けられ、入射した放射線により発光するシンチレータパネルとを備える放射線検出器を提供する。
これらの放射線検出器は、上記ホトダイオードアレイを備えているため、その光入射面に形成されたホトダイオードが、樹脂膜により保護されて実装時における加圧や加熱によるダメージを受けることなく保護され、これらによるノイズや暗電流増加などによる特性劣化を防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳述したように本発明によれば、ホトダイオードアレイおよびその製造方法並びに放射線検出器において、実装時におけるホトダイオードのダメージによるノイズや暗電流などの発生を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態に係るホトダイオードアレイ１を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明においては、光Ｌの入射面を表面とし、その反対側の面を裏面する。以下の各図においては、図示の都合上、寸法が適宜変更されている。
ホトダイオードアレイ１は、ｐｎ接合による複数のホトダイオード４が縦横に規則正しいアレイ状に２次元配列されて、その一つ一つのホトダイオード４がホトダイオードアレイ１の一画素としての機能を有し、全体で一つの光検出部を構成している。
【００１３】
ホトダイオードアレイ１は厚さが１５０〜５００μｍ（好ましくは４００μｍ）程度で、不純物濃度が１×１０12〜１０15／ｃｍ3程度のｎ型（第１導電型）シリコン基板３を有している。ｎ型シリコン基板３の表面および裏面は、厚さ０．０５〜１μｍ（好ましくは０．１μｍ）程度のＳｉＯ2からなるパッシベーション膜２が形成されている。また、ホトダイオードアレイ１はその表面側において、不純物濃度が１×１０15〜１０20／ｃｍ3で、膜厚が０．０５〜２０μｍ程度（好ましくは０．２μｍ）のｐ型（第２導電型）不純物拡散層５が縦横の規則正しいアレイ状に２次元配列されている。この各ｐ型不純物拡散層５とｎ型シリコン基板３とによるｐｎ接合がホトダイオード４を構成している。
【００１４】
そして、各ｐ型不純物拡散層５の存在する領域がホトダイオード４の形成されている領域（形成領域）で、それ以外の領域がホトダイオードの形成されない非形成領域となっていて、その表面側に、少なくともホトダイオード４の形成領域全体を被覆し得る透明樹脂膜６が、表面側全体に設けられている。
この透明樹脂膜６はホトダイオード４全体からなる光検出部の保護膜となり入射面側に配置されるものであるから、ホトダイオードアレイ４が検出する光（被検出光、例えば、後述するシンチレータパネル３１の発生する蛍光）を透過し、その被検出光に対して光学的に透明な光透過性の樹脂、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド、シリコーン、フッ素、アクリレート等やそれらを基材とした複合素材からなっている。
【００１５】
また、透明樹脂膜６は、後述するように、フリップチップボンディングの際に平コレットに直に接触して、加圧され、加熱されるものであるから、この加圧や加熱から各ホトダイオード４を保護するクッション層としての機能を発揮し得る特性を具備しているのが好ましい。この場合、例えば熱膨張係数が１×１０-6〜１×１０-4／℃程度、弾性特性は弾性率１０〜１２０００ｋｇ／ｃｍ2程度、熱伝導率は０．２〜１．８５Ｗ／ｍ℃とし、加熱により不純物イオンがホトダイオード４へ拡散せず、少なくとも後述するシンチレータパネル３１からの光の吸収がなしえるような膜厚（１〜５０μｍ（好ましくは１０μｍ）程度）を有することが好ましい。
【００１６】
この透明樹脂膜６は、少なくともホトダイオード４の形成領域全体を被覆し得る範囲に設ければよい。この要件を満たしていれば、１つの透明樹脂膜６でホトダイオード４の形成領域全体を被覆してもよく、透明樹脂膜６をホトダイオード４毎に分けて個別に形成し、その非形成領域において、一部形成されない欠落部６ａが形成されていてもよい（図１４参照）。しかし、製造工程を簡易にするという点では、１つの透明樹脂膜６を表面側全体に設けたほうが好ましい（この点については後に詳述する）。
【００１７】
また、ホトダイオードアレイ１は、ホトダイオード４それぞれについて、貫通配線８を有している。各貫通配線８はｎ型シリコン基板３の表面側と裏面側を貫通して直径１０μｍ〜１００μｍ程度（好ましくは５０μｍ程度）に形成されていて、リンの濃度が１×１０15〜１０20／ｃｍ3程度のポリシリコンからなり、その表面側はアルミニウムからなる電極配線９（膜厚は１μｍ程度）を介してｐ型不純物拡散層５に電気的に接続され、裏面側は同じくアルミニウムからなる電極パッド１０（膜厚は０．０５μｍ〜５μｍ、好ましくは１μｍ程度）が電気的に接続されている。また、その各電極パッド１０に、Ｎｉ−Ａｕからなるアンダーバンプメタル（ＵＢＭ）１１を介して半田のバンプ電極１２が接続されている。各貫通配線８はホトダイオード４の形成されない非形成領域に設けているが、それ以外の部分に設けてもよい。
【００１８】
さらに、図示したホトダイオードアレイ１は、ｐ型不純物拡散層５同士の間、すなわち、隣接するホトダイオード４，４の間に、ｎ+型不純物領域（分離層）７を深さ０．５〜６μｍ程度で設けている。このｎ+型不純物領域（分離層）７は、隣接するホトダイオード４，４を電気的に分離する機能を有するもので、これを設けることにより、隣接するホトダイオード４，４が電気的に確実に分離され、ホトダイオード４同士のクロストークを低減することができる。しかし、ホトダイオードアレイ１はこのｎ+型不純物領域７は設けなくても実用上十分許容し得る程度の光検出特性を有している。
【００１９】
図２は、ホトダイオードアレイ１を構成する半導体チップ３０の側面図およびその要部を拡大して示す断面図である。図２に示すように、半導体チップ３０は幅Ｗ１が２２．４ｍｍ程度で、厚さＤが約０．３ｍｍの極めて薄い板状であり、上述のホトダイオード４を多数有し（例えば１６×１６個の２次元配置）、隣接する画素間のピッチＷ２が１．４ｍｍ程度の大面積（例えば２２．４ｍｍ×２２．４ｍｍ）のチップである。
【００２０】
そして、以上のように構成されたホトダイオードアレイ１は、表面側から光Ｌが入射すると、その被検出光Ｌが透明樹脂膜６を透過した後、各ｐ型不純物拡散層５に入射し、その入射光に応じたキャリアを各ホトダイオード４が生成する。生成されたキャリアによる光電流は、各ｐ型不純物拡散層５に接続された電極配線９および貫通配線８を介して、さらに裏面側の各電極パッド１０とＵＢＭ１１を介してバンプ電極１２から取り出される。このバンプ電極１２からの出力によって、入射光の検出が行われる。
【００２１】
上述のとおり、ホトダイオードアレイ１は、ホトダイオード４の形成領域全体を被覆し得る透明樹脂膜６が表面側に設けられている。そのため、半導体チップ３０を平コレットに吸着してフリップチップボンディングを行う場合は、この透明樹脂膜６が平コレットに接触し、その平コレットとホトダイオード４の形成領域との間に介在する恰好で配置される。これにより、光検出部を構成するホトダイオード４の形成領域はこの透明樹脂膜６により保護され、平コレットに直接接触することはない。したがって、ホトダイオードアレイ１は光検出部が加圧によるストレスや加熱によるストレスを直接受けないので、光検出部自体が物理的なダメージ（損傷）を受けることもなく、そのようなダメージに起因するノイズや暗電流などの発生を抑制することができる。よって、ホトダイオードアレイ１は高精度な（Ｓ／Ｎ比が高い）光検出を行うことができる。また、透明樹脂膜６は、各ホトダイオード４を保護し得るクッション層としての機能を発揮し得るから、平コレットに吸着する際の物理的な衝撃を吸収することもでき、この点でも効果的である。
【００２２】
また、後述するように、フリップチップボンディング以外、例えばホトダイオードアレイ１をシンチレータに一体化してＣＴ用センサとする場合にも、シンチレータが直接光検出部に接触することがないから、シンチレータの取り付け時におけるダメージも回避することができる。
ところで、上述したホトダイオードアレイ１は次のように構成されていてもよい。例えば、図１１に示すように孔部１５の側壁にもリンを拡散させ、ｎ+型不純物領域７を貫通配線８の周囲に設けてもよい。こうすると、穴部１４を形成した際のダメージ層からの不要なキャリアをトラップすることができ、暗電流を抑制することができる。この場合の添加するリンの濃度は、１×１０15〜１０20／ｃｍ3程度、ｎ+型不純物領域７の厚さ（深さ）は、０．１〜５μｍ程度にするとよい。
【００２３】
また図１２に示すように、孔部１５内のシリコン酸化膜２０の上に膜厚が０．１〜２μｍ程度のシリコン窒化膜２６を設けてもよい。こうすると、ｎ型シリコン基板３と貫通配線８との絶縁を確実にして動作不良を低減することができる。
さらに、裏面側にもリンをドープして拡散させ、図１３に示すように、ｎ+型不純物領域７を設けてもよい。この場合は、裏面からカソード電極１６をとることができる。こうすると、カソードのための貫通配線を設ける必要がなくなるのでダメージの低減につながり、暗電流の低減、不良率の低減につながる。もちろん、必要に応じては表面に形成されているｎ+型不純物領域７から貫通配線を設けてカソードとしての電極を裏面側に出しても構わない。
【００２４】
次に、本実施形態に係るホトダイオードアレイ１の製造方法について、図３〜図１０に基づいて説明する。
まず、厚さ１５０〜５００μｍ（好ましくは４００μｍ）程度のｎ型シリコン基板３を準備する。続いて、図３に示すように、ＩＣＰ−ＲＩＥにより、ｎ型シリコン基板３の表面（以下この面が表面で、反対側の面が裏面となる）側に、直径１０μｍ〜１００μｍ（好ましくは５０μｍ）程度の貫通していない穴部１４を、ｎ型シリコン基板３の厚さに応じた深さ（例えば１００〜３５０μｍ程度）でホトダイオード４に対応して複数形成した上で、基板の表面および裏面に熱酸化を施し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）２０を形成する。各穴部１４には、後に貫通配線８が形成される。シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）２０は後述の貫通配線８とｎ型シリコン基板３との電気的絶縁を実現するものとなる。
【００２５】
次に、図４に示すように、不純物としてリンを添加した導電性被膜として、ポリシリコン膜２１を基板の表面と裏面あるいは表面のみに形成すると同時に、穴部１４をその不純物を添加して低抵抗化したポリシリコンにより穴埋めする。続いて、図５に示すように、基板の表面および裏面を研磨して、表面と裏面に形成されたポリシリコン膜２１を除去するとともに、表面と裏面から穴部１４に埋めたポリシリコンを露出させ、両側表面を貫通する孔部１５とした上で前述の埋めたポリシリコンを貫通配線８となし、再度、基板の表面および裏面に熱酸化を施し、シリコン酸化膜２２を形成する。このシリコン酸化膜２２は後続の工程においてｎ+熱拡散のマスクとして利用される。
【００２６】
そして、ｎ型シリコン基板３の表面側のシリコン酸化膜２２について、所定のホトマスクを用いたパターニングを行い、ｎ+型不純物領域７を設けようとする領域のみ開口し、その開口された部分（開口部）からリンを拡散させてｎ+型不純物領域７を設ける（ｎ+型不純物領域７を設けない場合はこの工程（不純物領域形成工程）を省略してもよい）。その後再び基板の表面および裏面に熱酸化を施してシリコン酸化膜２３を形成する（図６参照）。このシリコン酸化膜２３は後続の工程において、ｐ型不純物拡散層５を形成する際のマスクとして利用される。
【００２７】
続いて、シリコン酸化膜２３について、所定のホトマスクを用いたパターニングを行い、各ｐ型不純物拡散層５を形成しようとする領域のみ開口する。そしてその開口部からボロンを拡散させ、ｐ型不純物拡散層５を縦横のアレイ状に２次元配列で形成する。その後再び基板の表面および裏面に熱酸化を施しシリコン酸化膜２４を形成する（図７参照）。これにより、各ｐ型不純物拡散層５とｎ型シリコン基板３のｐｎ接合によるホトダイオード４が縦横のアレイ状に２次元配列で形成され、このホトダイオード４が画素に対応する部分となる。
【００２８】
さらに、各貫通配線８が形成されている領域にコンタクトホールを形成する。続いて、表面および裏面それぞれについてアルミニウム金属膜を全面に形成した上で、所定のホトマスクを用いてパターニングを行い、その金属膜の不要な部分を除去して、表面側に電極配線９、裏面側に電極パッド１０をそれぞれ形成する（図８参照）。図にはアノードの電極取り出しのみを示している。表面からカソードの電極を取る場合には、図示していないが、ｎ+型不純物領域７から電極配線９と貫通配線８を介して裏面に取り出すことができる。
次に、ｎ型シリコン基板３の表面側に、透明樹脂膜６の材料となるエポキシ樹脂やポリイミド、シリコーン、フッ素、アクリレート等あるいはそれらを基材とした複合材料の樹脂を塗布し、それをスピンコーティングまたはスクリーン印刷法により全面に広げて硬化させ、透明樹脂膜６を設ける。この透明樹脂膜６を設けることにより、光検出部を構成するホトダイオード４の形成領域が保護されることとなる。なお、透明樹脂膜６に上述の欠落部６ａを形成する場合は、欠落部６ａの部分から、塗布した樹脂を除去すればよいが、そうしても、ホトダイオード４の形成領域は保護される。
【００２９】
そして、各電極パッド１０にバンプ電極１２を設けるが、そのバンプ電極１２として半田を用いる場合、半田はアルミニウムに対する濡れ性が悪いので、各電極パッド１０とバンプ電極１２を仲介するためのＵＢＭ１１を各電極パッド１０に形成し、そのＵＢＭ１１に重ねてバンプ電極１２を形成する（図１０参照）。以上の工程を経ることにより、実装時におけるダメージに起因するノイズが発生せず、高精度な光検出を行えるホトダイオードアレイ１を製造することができる。
この場合、ＵＢＭ１１は、無電解メッキにより、Ｎｉ−Ａｕを用いて形成するが、リフトオフ法により、Ｔｉ−Ｐｔ−ＡｕやＣｒ−Ａｕを用いて形成してもよい。また、バンプ電極１２は、半田ボール搭載法や印刷法で所定のＵＢＭ１１に半田を形成し、リフロすることによって得られる。なお、バンプ電極１２は、半田に限られるものではなく、金バンプ、ニッケルバンプ、銅バンプでもよく、導電性フィラー等の金属を含む導電性樹脂バンプでもよい。
【００３０】
次に、本発明の放射線検出器の実施形態について説明する。図１５は、本実施形態に係る放射線検出器４０の側断面図である。この放射線検出器４０は、放射線を入射して、その放射線によって生じた光を光出射面３１ａから出射するシンチレータパネル３１と、シンチレータパネル３１から出射された光を光入射面から入射し、電気信号に変換する上述のホトダイオードアレイ１とを備えている。この放射線検出器４０は、本発明に係るホトダイオードアレイ１を備えることを特徴としている。
【００３１】
シンチレータパネル３１はホトダイオードアレイ１の表面側（入射面側）に取り付けられているが、ホトダイオードアレイ１は、その表面側に上述した透明樹脂膜６が設けられている。そのため、シンチレータパネル３１の裏面、すなわち光出射面３１ａは透明樹脂膜６に接触するが、直接ホトダイオード４の形成領域に接することはない。また、シンチレータパネル３１の光出射面３１ａと、透明樹脂膜６との間には光透過特性が劣化しないように配慮した屈折率を有する光学樹脂３５が充填され、この光学樹脂３５により、シンチレータパネル３１から出射された光が効率よくホトダイオードアレイ１に入射するようになっている。この光学樹脂３５はシンチレータパネル３１から出射された光を透過する性質を有するエポキシ樹脂やアクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を用いることができ、これらを基材とした複合材料を用いてもよい。
【００３２】
そして、ホトダイオードアレイ１を図示しない実装配線基板上にボンディングする際には平コレットで表面を吸着する。しかし、ホトダイオードアレイ１の表面には、上述した透明樹脂膜６が設けられているため、平コレットの吸着面が直接光検出部に接することはなく、またシンチレータパネル３１を取り付けたことによってその光出射面３１ａがホトダイオード４の形成領域に直接接することもない。したがって、このようなホトダイオードアレイ１とシンチレータパネル３１とを有する放射線検出器４０は、実装時における光検出部のダメージによるノイズや暗電流などの発生を防止することができるから、光検出が精度よく行われ、放射線の検出も精度良く行える。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態に係るホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図２】ホトダイオードアレイを構成する半導体チップの側面図およびその要部を拡大して示す断面図である。
【図３】実施形態のホトダイオードアレイの製造工程の途中の過程を示す要部拡大断面図である。
【図４】図３の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図５】図４の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図６】図５の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図７】図６の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図８】図７の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図９】図８の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図１０】図９の後続の工程を示す要部拡大断面図である。
【図１１】実施形態に係る別のホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１２】実施形態に係るさらに別のホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１３】実施形態に係るさらにまた別のホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１４】欠落部付の透明樹脂膜を有するホトダイオードアレイの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１５】実施形態に係るホトダイオードアレイを有する放射線検出器の要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図１６】半導体チップをコレットにより吸着した状態を模式的に示し、（ａ）は平コレットにより吸着した状態を示す断面図、（ｂ）は角錐コレットにより吸着した状態を示す断面図である。
【図１７】従来技術のホトダイオードアレイを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…ホトダイオードアレイ、３…ｎ型シリコン基板
４…ホトダイオード、６…透明樹脂膜、８…貫通配線
９…電極配線、３１…シンチレータパネル
３５…光学樹脂、４０…放射線検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出光の入射面側に、複数のホトダイオードがアレイ状に形成された半導体基板を備え、
前記半導体基板は、前記入射面側とその裏面側とを貫通する貫通配線が前記ホトダイオードについて形成され、
前記半導体基板の入射面側に、少なくとも前記ホトダイオードが形成された領域を被覆し、前記被検出光を透過する樹脂膜を設けた
ことを特徴とするホトダイオードアレイ。
【請求項２】
前記樹脂膜を、前記半導体基板の入射面側全体に設けた
ことを特徴とする請求項１記載のホトダイオードアレイ。
【請求項３】
前記半導体基板には、隣接する前記各ホトダイオードの間にその各ホトダイオードを分離する不純物領域が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載のホトダイオードアレイ。
【請求項４】
第１導電型の半導体からなる半導体基板に、該半導体基板の両側表面を貫通する貫通配線を形成する第１工程と、
前記半導体基板の片側表面について、所定の領域に不純物を添加して複数の第２導電型の不純物拡散層を形成し、各不純物拡散層と前記半導体基板とによる複数のホトダイオードをアレイ状に配列して設ける第２工程と、
前記半導体基板の前記片側表面側に、少なくとも前記ホトダイオードが形成された領域を被覆し、前記被検出光を透過する樹脂膜を設ける第３工程と
を備えることを特徴とするホトダイオードアレイの製造方法。
【請求項５】
前記第１工程は、前記半導体基板に複数の穴部を形成する工程と、該各穴部を含む前記半導体基板の少なくとも片側表面に導電性被膜を形成する工程と、前記半導体基板を研磨して前記導電性被膜を除去する工程と
を備えることを特徴とする請求項４記載のホトダイオードアレイの製造方法。
【請求項６】
前記第１工程よりも後に、隣接する前記不純物を添加する領域の間に別の不純物を添加して第１導電型の不純物領域を設ける工程を更に備えることを特徴とする請求項４または５記載のホトダイオードアレイの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一項記載のホトダイオードアレイと、該ホトダイオードアレイの前記被検出光の入射面側に取り付けられ、入射した放射線により発光するシンチレータパネルと
を備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれか一項記載の製造方法で製造されたホトダイオードアレイと、
該ホトダイオードアレイの前記樹脂膜を設けた側に取り付けられ、入射した放射線により発光するシンチレータパネルと
を備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１】
被検出光の入射面側に、複数のホトダイオードがアレイ状に形成された半導体基板を備え、
前記半導体基板は、前記入射面側とその裏面側とを貫通する貫通配線が前記ホトダイオードについて形成され、
前記半導体基板の入射面側に、少なくとも前記ホトダイオードが形成された領域を被覆し、前記被検出光を透過する樹脂膜を設けた
ことを特徴とするホトダイオードアレイ。
【請求項２】
前記樹脂膜を、前記半導体基板の入射面側全体に設けた
ことを特徴とする請求項１記載のホトダイオードアレイ。
【請求項３】
前記半導体基板には、隣接する前記各ホトダイオードの間にその各ホトダイオードを分離する不純物領域が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載のホトダイオードアレイ。
【請求項４】
第１導電型の半導体からなる半導体基板に、該半導体基板の両側表面を貫通する貫通配線を形成する第１工程と、
前記半導体基板の片側表面について、所定の領域に不純物を添加して複数の第２導電型の不純物拡散層を形成し、各不純物拡散層と前記半導体基板とによる複数のホトダイオードをアレイ状に配列して設ける第２工程と、
前記半導体基板の前記片側表面側に、少なくとも前記ホトダイオードが形成された領域を被覆し、前記被検出光を透過する樹脂膜を設ける第３工程と
を備えることを特徴とするホトダイオードアレイの製造方法。
【請求項５】
前記第１工程は、前記半導体基板に複数の穴部を形成する工程と、該各穴部を含む前記半導体基板の少なくとも片側表面に導電性被膜を形成する工程と、前記半導体基板を研磨して前記導電性被膜を除去する工程と
を備えることを特徴とする請求項４記載のホトダイオードアレイの製造方法。
【請求項６】
前記第１工程よりも後に、隣接する前記不純物を添加する領域の間に別の不純物を添加して第１導電型の不純物領域を設ける工程を更に備えることを特徴とする請求項４または５記載のホトダイオードアレイの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一項記載のホトダイオードアレイと、該ホトダイオードアレイの前記被検出光の入射面側に取り付けられ、入射した放射線により発光するシンチレータパネルと
を備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれか一項記載の製造方法で製造されたホトダイオードアレイと、
該ホトダイオードアレイの前記樹脂膜を設けた側に取り付けられ、入射した放射線により発光するシンチレータパネルと
を備えることを特徴とする放射線検出器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−２９４４５４（Ｐ２００８−２９４４５４Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５５７６２（Ｐ２００８−１５５７６２）
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【分割の表示】特願２００３−６３８９１（Ｐ２００３−６３８９１）の分割
【原出願日】平成１５年３月１０日（２００３．３．１０）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【分割の表示】特願２００３−６３８９１（Ｐ２００３−６３８９１）の分割
【原出願日】平成１５年３月１０日（２００３．３．１０）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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