放射檢測(cè)器和放射檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了放射檢測(cè)器和放射檢測(cè)裝置。根據(jù)實(shí)施例的放射檢測(cè)器包括：半導(dǎo)體襯底；設(shè)置在半導(dǎo)體襯底第一表面?zhèn)鹊墓鈾z測(cè)單元；設(shè)置的覆蓋光檢測(cè)單元的第一絕緣膜；覆蓋第一絕緣膜的第二絕緣膜；設(shè)置在第二絕緣膜上的閃爍體；設(shè)置在第一和第二絕緣膜之間的互連，連接到光檢測(cè)單元；通過第一開口底部部分連接到互連的第一電極；設(shè)置在半導(dǎo)體襯底第二表面中的區(qū)域上的第二電極，該區(qū)域與光檢測(cè)單元的至少部分相對(duì)；設(shè)置在圍繞第一電極但不圍繞第二電極的區(qū)域中的第二開口；以及覆蓋第一和第二電極與第一和第二開口的絕緣樹脂層。
【專利說明】放射檢測(cè)器和放射檢測(cè)裝置
[0001]MM
[0002]本文件中描述的實(shí)施例一般涉及放射檢測(cè)器和放射檢測(cè)裝置。
[0003]直量
[0004]在諸如放射成像裝置或者計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)這樣的放射成像系統(tǒng)中，從X射線源發(fā)出X射線束來檢測(cè)例如病人或者行李之類的目標(biāo)或物體。X射線束在穿過檢測(cè)目標(biāo)時(shí)會(huì)發(fā)生衰減，然后進(jìn)入放射檢測(cè)器。因?yàn)榉派錂z測(cè)器中的陣列布置了檢測(cè)像素，所以進(jìn)入放射檢測(cè)器的X射線束就會(huì)進(jìn)入陣列中布置的檢測(cè)像素。每個(gè)檢測(cè)像素檢測(cè)到的放射強(qiáng)度通常取決于X射線的衰減程度。陣列中布置的檢測(cè)像素的各個(gè)檢測(cè)元件產(chǎn)生與各個(gè)檢測(cè)元件相互獨(dú)立地感應(yīng)到的衰減X放射束相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。這些信號(hào)被傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于分析，最終由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)形成圖像。
[0005]附圖簡(jiǎn)沭
[0006]圖1顯示與根據(jù)第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器的剖視圖；
[0007]圖2顯示第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器的一個(gè)像素的平面圖；
[0008]圖3顯示第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器的像素陣列的平面圖；
[0009]圖4顯示根據(jù)第一實(shí)施例的第一改型的放射檢測(cè)器的剖視圖；
[0010]圖5顯示根據(jù)第一實(shí)施例的第二改型的放射檢測(cè)器的剖視圖；
[0011]圖6(a)到圖6(c)顯示制造第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器的過程的剖視圖；
[0012]圖7 (a)到圖7 (c)顯示制造第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器的過程的剖視圖；
[0013]圖8 (a)到圖8 (c)顯示制造第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器的過程的剖視圖；
[0014]圖9顯示根據(jù)第二實(shí)施例的放射檢測(cè)器的剖視圖；
[0015]圖10顯示根據(jù)第三實(shí)施例的放射檢測(cè)器的剖視圖；
[0016]圖11 (a)到圖11 (b)顯示制造第三實(shí)施例的放射檢測(cè)器的過程的剖視圖；以及
[0017]圖12(a)到圖12(c)用來解釋根據(jù)第四實(shí)施例的裝置放射檢測(cè)裝置的簡(jiǎn)圖。
[0018]詳細(xì)描沭
[0019]根據(jù)實(shí)施例的放射檢測(cè)器包括:具有第一表面和在第一表面相對(duì)側(cè)的第二表面的半導(dǎo)體襯底；設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)鹊墓鈾z測(cè)單元；設(shè)置在第一表面上的第一絕緣膜，覆蓋光檢測(cè)單元；覆蓋第一絕緣膜的第二絕緣膜；設(shè)置在第二絕緣膜上的閃爍體，將放射線轉(zhuǎn)變成可見光；穿透半導(dǎo)體襯底和第一絕緣膜的第一開口 ；設(shè)置在第一絕緣膜和第二絕緣膜之間的互連，連接到光檢測(cè)單元；通過第一開口底部連接互連的第一電極，該第一電極設(shè)置在第一開口的底部表面和側(cè)部表面上以及第二表面的部分上；設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的第二表面中的區(qū)域上的第二電極，該區(qū)域與光檢測(cè)單元的至少部分相對(duì)；設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的第二開口，該第二開口處于一區(qū)域中，該區(qū)域圍繞第一電極但不圍繞第二電極；以及覆蓋第一電極、第二電極、第一開口和第二開口的絕緣樹脂層，該絕緣樹脂層具有第三開口和第四開口，第三開口通向第一電極，第四開口通向第二電極。
[0020]在描述本發(fā)明實(shí)施例之前，先解釋實(shí)施例是如何開發(fā)出來的。
[0021]在間接轉(zhuǎn)換型的放射檢測(cè)器中，通過放射線進(jìn)入閃爍體生成的可見光被例如光電二極管或光電倍增管之類的光檢測(cè)單元檢測(cè)到。
[0022]對(duì)于包含這樣的閃爍體和光檢測(cè)單元組成的像素陣列的放射檢測(cè)器，需要高密度地制造大量的像素，以利用陣列化像素獲得高質(zhì)量CT圖像。然而，從高密度制造并使用引線鍵合相互互連的像素中提取電信號(hào)十分困難。鑒于此，通常需要被稱為TSV(穿硅通孔)電極的穿過電極。
[0023]在光檢測(cè)單元上形成TSV電極的情況下，TSV電極的形成通常在光檢測(cè)單元在半導(dǎo)體襯底形成之后(“后通孔”)。如果光檢測(cè)單元在半導(dǎo)體襯底中的形成在TSV電極的形成之后(“先通孔”)，則TSV電極的材料需要能夠承受在光檢測(cè)單元制造過程中的各種載荷(例如累積熱)，因此TSV電極的材料受限制。
[0024]通過制造TSV電極的一般方法，在其中已經(jīng)形成光檢測(cè)單元的半導(dǎo)體襯底中形成用于形成TSV電極的貫穿孔，并形成將TSV電極與半導(dǎo)體襯底絕緣并隔離的絕緣層。之后，利用鍍膜或類似技術(shù)完成TSV電極。此時(shí)，在貫穿孔的側(cè)壁上形成的絕緣膜(以下稱為TSV絕緣膜)的擊穿電壓非常重要。尤其是，如果是工作在蓋格模式(Geiger mode)下的雪崩光電二極管(以下稱為APD)，則在APD的陰極和陽極之間需要約20V到80V的相對(duì)高電壓來驅(qū)動(dòng)。因此，APD的TSV絕緣膜需要有足夠高的擊穿電壓。就是說，如果在APD上制備TSV電極，則有必要對(duì)TSV絕緣膜的擊穿電壓給予足夠的重視。
[0025]為了提高TSV絕緣膜的擊穿電壓，發(fā)明人從以下幾方面加以考慮。
[0026]在形成TSV電極的情況下，如果半導(dǎo)體襯底很厚，則貫穿孔開口的形成比較困難。因此，需要用粘合劑將支撐件與襯底結(jié)合，并通過打磨使襯底變薄。之后，就形成了貫穿孔的開口。因此，如果要形成TSV絕緣膜，有必要對(duì)粘合劑的耐熱性給予重視。例如，在用等離子CVD(化學(xué)氣相沉積)法形成TSV絕緣膜的情況下，可以在相對(duì)低的溫度下形成絕緣膜，例如，考慮粘合劑的耐熱性，在例如200°C的較低溫度下形成Si02膜，但膜的質(zhì)量和擊穿電壓會(huì)低于那些高溫氧化膜或者使用高溫等離子的CVD膜。尤其是，CVD氣流在貫穿孔的底部要比在襯底表面時(shí)速度慢，因此，絕緣膜質(zhì)量的退化在底部比較明顯。在TSV絕緣膜使用樹脂材料制成的情況下，在由樹脂制成的絕緣膜形成之后，在貫穿孔底部形成接觸孔栓，然后形成TSV電極。這種情況下，使用樹脂制成的絕緣膜在接觸孔栓和TSV電極形成過程中會(huì)發(fā)生退化，TSV絕緣膜的擊穿電壓會(huì)變低。
[0027]為了提高TSV絕緣膜的擊穿電壓，要形成穿透硅襯底和圍繞每個(gè)TSV電極的隔離槽，而且在硅襯底中形成器件和TSV電極之前在隔離槽中形成絕緣膜。通過該制造方法，以如下方式在隔離槽中形成硅基絕緣膜。就是說，在形成隔離槽之后，在隔離槽內(nèi)壁上形成多晶硅膜，并用熱氧化技術(shù)將多晶硅膜修改為Si02膜。在Si02膜的空隙中，用CVD技術(shù)進(jìn)一步形成Si02膜。這種情況下，選擇在隔離槽中要形成的絕緣膜類型，需要考慮在形成隔離槽之后的器件形成過程和通孔電極形成過程中的各種載荷(例如累積熱)。
[0028]采用這種制造方法，TSV絕緣膜仍然需要足夠高的耐熱性，絕緣膜材料的選擇有限。雖然隔離槽中的絕緣膜是硅基絕緣膜，但每個(gè)隔離槽的寬度需要造的更小來避免空隙，因此，加工隔離槽變得困難。進(jìn)一步，因?yàn)楦綦x槽填充的是硬且脆的硅基絕緣膜，在處理變薄的硅襯底時(shí)，隔離槽部分有可能會(huì)破裂。而且，在隔離槽中形成絕緣膜的過程變得復(fù)雜，導(dǎo)致更高的制造成本。
[0029]發(fā)明人已進(jìn)行了深入研究，設(shè)法開發(fā)出能提高TSV絕緣膜的擊穿電壓的放射檢測(cè)器和放射檢測(cè)裝置。下面描述放射檢測(cè)器和放射檢測(cè)裝置的實(shí)施例。
[0030]以下結(jié)合參照附圖描述實(shí)施例。然而，需要指出附圖僅為示意性的，各組成部分之間的厚度和平面尺寸關(guān)系，以及各層之間的寬度比與現(xiàn)實(shí)不盡相同。因此，具體的厚度和尺寸需要在考慮下面的描述后確定。而且，組成部分之間的關(guān)系和比例可能隨圖而變化。
[0031](第一實(shí)施例)
[0032]根據(jù)本實(shí)施例的放射檢測(cè)器包括:具有第一表面和在第一表面相對(duì)側(cè)的第二表面的半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)鹊墓鈾z測(cè)單元；在第一表面上形成的覆蓋光檢測(cè)單元的第一絕緣膜；覆蓋第一絕緣膜的第二絕緣膜；在第二絕緣膜上的閃爍體，將射線轉(zhuǎn)換成可見光；貫穿半導(dǎo)體襯底和第一絕緣膜的第一開口 ；在第一絕緣膜和第二絕緣膜之間的互連，連接到光檢測(cè)單元；在第一開口的底表面和側(cè)表面上以及第二表面的部分上的第一電極，通過第一開口底部連接到互連；在其中已形成光檢測(cè)單元的半導(dǎo)體襯底的第二表面上的第二電極，該半導(dǎo)體襯底已被第一開口劃分；在半導(dǎo)體襯底中形成的第二開口，處于圍繞第一電極但不圍繞第二電極的區(qū)域中；以及覆蓋半導(dǎo)體襯底的第二表面中的第一電極、第二電極、第一開口和第二開口的絕緣樹脂層，具有在該絕緣樹脂層中形成的第三開口和第四開口，第三開口通向第一電極，第四開口通向第二電極。
[0033]參照?qǐng)D1到圖3描述根據(jù)第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器。如圖3所示，第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器10包含以矩陣形式布置在半導(dǎo)體襯底(圖1中所示的半導(dǎo)體襯底12)上的像素20。圖3顯示了一個(gè)5x5像素陣列。如圖2所示，每個(gè)像素20包含有單元21，這些單元21由如鋁制的互連30相互并聯(lián)連接?；ミB30連接到為各個(gè)像素20設(shè)置的TSV電極44a。還為各個(gè)像素20設(shè)置一個(gè)底部表面電極44b。圖1顯示了圍繞TSV電極44a的區(qū)域的剖視圖。
[0034]如圖1所示，本實(shí)施例的放射檢測(cè)器10包括包含在半導(dǎo)體襯底12的一個(gè)表面上的各個(gè)單元21中的光檢測(cè)單元22。光檢測(cè)單元22由雪崩光電二極管(以下被稱為APD)形成。如Si02制的絕緣膜24被放置來覆蓋那些光檢測(cè)單元22。如多晶硅制的電阻器26放置在絕緣膜24上。為各個(gè)光檢測(cè)單元22設(shè)置和設(shè)計(jì)電阻器26，以提取光檢測(cè)單元22的特性。由Si02層形成的層間絕緣膜28被放置來覆蓋電阻器26。互連30放置在層間絕緣膜28上?；ミB30通過層間絕緣膜28和絕緣膜24中形成的觸點(diǎn)29a與光檢測(cè)單元22連接，并通過層間絕緣膜28中形成的觸點(diǎn)29b和29c與電阻器26連接。就是說，光檢測(cè)單元22通過觸點(diǎn)29a，29b，和29c和互連30與電阻器26串聯(lián)連接。如Si02制的絕緣膜36被放置來覆蓋互連30。將X射線轉(zhuǎn)換成可見光的閃爍體70通過粘合劑60放置在絕緣膜36上。
[0035]通向互連30的貫穿孔40在半導(dǎo)體襯底12的表面(底部表面)中形成，該表面與其中形成光檢測(cè)單元22的那個(gè)表面相對(duì)。針對(duì)各個(gè)像素20以一一對(duì)應(yīng)的形式設(shè)置貫穿孔40。在每個(gè)貫穿孔40中，由如鈦(Ti)層和銅(Cu)層的導(dǎo)電材料形成具有層疊結(jié)構(gòu)的種晶層42a，銅(Cu)層被用來覆蓋貫穿孔40的底部表面和側(cè)部表面，并延伸到半導(dǎo)體襯底12的底部表面。鈦(Ti)層是勢(shì)壘金屬。如銅(Cu)制的電極44a被用來覆蓋種晶層42，因此電極44a可以充當(dāng)TSV電極。隔離槽46在半導(dǎo)體襯底12中形成，以圍繞各個(gè)貫穿孔40。隔離槽46被設(shè)計(jì)為穿透半導(dǎo)體襯底12，到達(dá)圖1中的絕緣膜24。利用隔離槽46，每個(gè)像素20的TSV電極44a與包括光檢測(cè)單元22的單元21隔離開來。種晶層42b也在各個(gè)隔離槽46的外側(cè)的半導(dǎo)體襯底12的底部表面區(qū)域中形成，如銅(Cu)制的電極44b在種晶層42b上形成。電極44b充當(dāng)?shù)撞勘砻骐姌O。底部表面電極44b是對(duì)半導(dǎo)體襯底12施加電壓的端子。樹脂制的絕緣膜50連接到半導(dǎo)體襯底12的底部表面，以覆蓋TSV電極44a、底部表面電極44b、和隔離槽46。在絕緣膜50中，形成通向TSV電極44a的開口 50a和通向底部表面電極44f的開口 50b。
[0036]在具有這種結(jié)構(gòu)的放射檢測(cè)器10中，當(dāng)X射線如圖1從上方進(jìn)入閃爍體70時(shí)，X射線被閃爍體70轉(zhuǎn)換成可見光。然后可見光通過粘合劑60、絕緣膜36、絕緣膜28、和絕緣膜24，被光檢測(cè)單元22檢測(cè)到。閃爍體70釋放出的可見光的光子數(shù)量與進(jìn)入閃爍體70的放射能量成比例。相應(yīng)的，穿過被檢測(cè)目標(biāo)的放射能量可以通過對(duì)閃爍體70釋放出的可見光光子數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)來測(cè)量。利用CT或類似系統(tǒng)的這種功能，通過能量辨析可以獲得CT圖像或者彩色CT圖像。
[0037]在本實(shí)施例中，每個(gè)像素20都具有包括以蓋格模式工作的APD形成的光檢測(cè)單元22的單元21，與對(duì)應(yīng)的陣列中的互連30并聯(lián)布置。以蓋格模式運(yùn)行的APD是光電二極管，每當(dāng)光子進(jìn)入APD時(shí)發(fā)出電流脈沖。本實(shí)施例中，APD 22在每個(gè)像素20中與對(duì)應(yīng)的互連30并聯(lián)連接。這樣，可以減少每個(gè)像素20未檢測(cè)到的光子數(shù)量。因?yàn)殛嚵兄械拿總€(gè)像素20具有并聯(lián)連接的APD 22，獲得的電流脈沖的波高與光子進(jìn)入的AH)數(shù)量成比例。通過測(cè)量這個(gè)脈沖的波高，就可以測(cè)量進(jìn)入放射檢測(cè)器10的光子數(shù)量，或者進(jìn)入閃爍體70的放射能量。
[0038](第一改型)
[0039]圖4顯示了根據(jù)第一實(shí)施例的第一改型的放射檢測(cè)器。第一改型的放射檢測(cè)器1A與圖1所示的第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器I基本相同，除了以下不同:例如，由Si02制成并由CVD(化學(xué)氣相沉積)法形成的絕緣膜41進(jìn)一步用來覆蓋其上形成貫穿孔40和隔離槽46的半導(dǎo)體襯底12的底部表面，種晶層42a和42b被形成來覆蓋絕緣膜41，并且TSV電極44a和底部表面電極44b分別在種晶層42a和42b上形成。與貫穿孔40底部表面對(duì)應(yīng)的開口在絕緣膜41中形成，并且種晶層42a被形成來覆蓋開口。
[0040](第二改型)
[0041]圖5顯示了根據(jù)第一實(shí)施例的第二改型的放射檢測(cè)器。第二改型的放射檢測(cè)器1B與圖1所示的第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器I基本相同，不同之處在于，隔離槽46的底部表面到達(dá)互連30。
[0042](制造方法)
[0043]現(xiàn)在參照?qǐng)D6 (a)到圖8 (C)，描述制造第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器10的方法。
[0044]首先，如圖6(a)所示，由APD形成的光檢測(cè)單元22在硅襯底12的一個(gè)表面上形成。硅襯底12可以是如725微米厚的硅襯底。絕緣膜24被形成來覆蓋硅襯底12的其上形成AH)光檢測(cè)單元22的那個(gè)表面。多晶硅制的電阻器26在絕緣膜24上形成。然后由Si02層形成的層間絕緣膜28形成來覆蓋電阻器26。在層間絕緣膜28和絕緣膜24中形成通向光檢測(cè)單元22和電阻器26的開口，并且開口中填充如鋁或鎢的導(dǎo)電材料，形成觸點(diǎn)29a、29b和29c。然后在層間絕緣膜28上形成如鋁制的互連30，并連接到觸點(diǎn)29a、29b、和29c。這時(shí)，光檢測(cè)單元22通過觸點(diǎn)29a、29b、和29c、以及互連30與電阻器26串聯(lián)連接。然后在層間絕緣膜28上形成如Si02制的絕緣膜36以覆蓋互連30。
[0045]如圖6 (b)所示，作為透明支撐件的支撐玻璃84與硅襯底12用粘合劑82黏合。支撐玻璃84的厚度可以是500微米。
[0046]之后，如圖6 (C)所示，利用支撐玻璃84充當(dāng)支撐件，硅襯底12被打磨并變薄到約40微米至100微米的厚度。
[0047]如圖7 (a)所示，硅襯底12和支撐玻璃84被顛倒位置。在此位置在半導(dǎo)體襯底12的將要形成TSV電極44a的底部表面上，用RIE (反應(yīng)離子蝕刻)形成貫穿孔40。這時(shí)，貫穿孔40的底部部分到達(dá)互連30?；ミB30也可以充當(dāng)RIE的蝕刻中止層。
[0048]如圖7(b)所示，用RIE形成圍繞各個(gè)貫穿孔40的隔離槽46。隔離槽46的底部部分穿透硅襯底12。在穿透硅襯底12后，可蝕刻隔離槽46至絕緣膜24的部分。替代地，如圖5所示的第二改型，隔離槽46可以像貫穿孔40 —樣到達(dá)互連30。每個(gè)隔離槽46的寬度(圖中的水平方向長(zhǎng)度)是5微米到50微米。
[0049]如圖7(c)所示，接著用濺射法堆疊鈦(Ti)層和銅(Cu)層形成層疊結(jié)構(gòu)的種晶層，以覆蓋各個(gè)貫穿孔40的底部表面和側(cè)部表面，以及半導(dǎo)體襯底12的底部表面。之后，用電鍍電解工藝在種晶層上形成比如一層銅膜。這里，鍍銅不是完全填充貫穿孔40的填充型，而是非填充型(一種共形類型)。在之后階段，貫穿孔40的凹形部分用樹脂制的絕緣膜50填充。通過圖案化種晶層和銅膜，種晶層42a和TSV電極44a就在貫穿孔40的底部表面和側(cè)部表面上、半導(dǎo)體襯底12的底部表面的部分上、以及種晶層42b上形成，并且底部表面電極44b在隔離槽46的外側(cè)的半導(dǎo)體襯底12的底部表面上形成。
[0050]如圖8(a)所示，接著在半導(dǎo)體襯底12底部表面上形成樹脂制的絕緣膜50，以覆蓋TSV電極44a和底部表面電極44b。然后在絕緣膜50中形成分別通向TSV電極44a和底部表面電極44b的開口 50a和開口 50b。例如，絕緣膜50可以是光敏阻焊劑。這種情況下，在光敏阻焊劑覆層形成之后，使用預(yù)定的光掩模進(jìn)行曝光和顯影，形成具有開口 50a和50b的絕緣膜50。替代地，絕緣膜50可以用非光敏絕緣樹脂(比如環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂)來形成。這種情況下，在非光敏絕緣樹脂覆層形成以后，在非光敏絕緣樹脂覆層上形成預(yù)定圖案的抗蝕劑掩模。接著通過蝕刻圖案化絕緣樹脂，以形成具有開口 50a和50b的絕緣膜50。
[0051]之后，如圖8(b)所示，將支撐玻璃84從半導(dǎo)體襯底12分離。這時(shí)，粘合劑82也從絕緣膜36上分離。
[0052]最后，如圖8 (C)所示，將粘合劑60涂敷到絕緣膜36上，然后粘結(jié)閃爍體70和硅襯底12。結(jié)果，就完成了圖1所示的放射檢測(cè)器10。閃爍體70可以由諸如LGSO ((Lu, Gd) 2Si05)或者LYSO(鈰摻雜釔硅酸镥)之類的材料制成。粘合劑60的透明度需要足以傳輸從閃爍體70產(chǎn)生的可見光。粘合劑60的厚度約為10微米到100微米。
[0053]通過上述的制造方法，形成了隔離槽46，從而大幅提高TSV絕緣膜50的擊穿電壓或者TSV電極44a和底部表面電極44b之間的擊穿電壓。而且，因?yàn)樨灤┛?0和隔離槽46填充有絕緣樹脂50，可以憑借處理變薄硅襯底12時(shí)樹脂的機(jī)械強(qiáng)度和合適的彈性效應(yīng)防止晶片破損。如果加寬隔離槽46來提高隔離槽46的加工性能，則隔離槽46可以容易地被絕緣樹脂50填充。相應(yīng)的，可以容易地加工隔離槽46。更進(jìn)一步，因?yàn)榻^緣樹脂50對(duì)貫穿孔40和隔離槽46的填充是整體形成，可以簡(jiǎn)化制造工藝，且可降低制造成本。
[0054]根據(jù)第一實(shí)施例及其改型，可以獲得能提高TSV絕緣膜擊穿電壓的放射檢測(cè)器。
[0055](第二實(shí)施例)
[0056]圖9是與根據(jù)第二實(shí)施例的放射檢測(cè)器的剖視圖。第二實(shí)施例的放射檢測(cè)器1C與圖1所示的第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器I基本相同，不同之處在于，在與形成貫穿孔40和隔離槽46的區(qū)域?qū)?yīng)的絕緣膜36的區(qū)域上形成了由氮化硅(SiN)制成的絕緣層63a和63b。這些絕緣層63a和63b可以補(bǔ)償因?yàn)橐纬韶灤┛?0和隔離槽46而將硅襯底12變薄所損失的強(qiáng)度。
[0057]第二實(shí)施例可以獲得與第一實(shí)施例相同的那些效果。第一實(shí)施例的第一改型和第二改型也適用于第二實(shí)施例的放射檢測(cè)器。
[0058](第三實(shí)施例)
[0059]圖10是根據(jù)第三實(shí)施例的放射檢測(cè)器的剖視圖。第二實(shí)施例的放射檢測(cè)器1D與圖1所示的第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器I基本相同，不同之處在于，支撐玻璃84放置在絕緣膜36和閃爍體70之間，并且支撐玻璃84用粘合劑82與絕緣膜36粘結(jié)，并用粘合劑68與閃爍體70粘結(jié)。
[0060]現(xiàn)在參照?qǐng)D11(a)到圖11(b)，描述了第三實(shí)施例的放射檢測(cè)器1D的制造方法。在圖8所示步驟之前和當(dāng)中，采用與第一實(shí)施例中相同的方法制造放射檢測(cè)器10D。與第一實(shí)施例中從半導(dǎo)體襯底12上分離支撐玻璃84不同，在樹脂制的絕緣膜50上形成分別通向TSV電極44a和底部表面電極44b的開口 50a和50b (圖8 (a))之后，支撐玻璃84被減薄(圖11 (a))。這個(gè)減薄用打磨和蝕刻完成。支撐玻璃84的厚度從500微米減少到如50微米到150微米之間。
[0061]最后，如圖11 (b)所示，閃爍體70用粘合劑68粘結(jié)到變薄的支撐玻璃84上。結(jié)果，就完成了圖10所示的放射檢測(cè)器10D。閃爍體70可以由諸如LGS0((Lu，Gd)2Si05)或者LYSO(鈰摻雜釔硅酸镥)之類的材料制成。粘合劑68和82中的每個(gè)的透明度都需要足以透射閃爍體70發(fā)出的可見光。粘合劑68和82的厚度約10微米到100微米。
[0062]第三實(shí)施例可以獲得與第一實(shí)施例相同的那些效果。更進(jìn)一步，有了支撐玻璃84，第三實(shí)施例的放射檢測(cè)器1D比第一實(shí)施例的放射檢測(cè)器10有更高的強(qiáng)度。相應(yīng)的，在處理放射檢測(cè)器時(shí)，可以更有效的防止破損。
[0063]根據(jù)第一到第三實(shí)施例及其改型到現(xiàn)在的描述，形成穿透半導(dǎo)體襯底的隔離槽來圍繞TSV。相應(yīng)的，可以大幅提高TSV絕緣膜的擊穿電壓(TSV電極與底部表面電極之間的擊穿電壓)。
[0064]而且，因?yàn)門SV電極部分的貫穿孔和隔離槽被絕緣樹脂整體填充，可以憑借處理變薄硅襯底時(shí)樹脂的機(jī)械強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膹椥孕?yīng)防止晶片破損。如果加寬隔離槽來提高隔離槽的加工性能，則可以容易地用絕緣樹脂填充隔離槽。相應(yīng)的，可以容易的加工隔離槽。更進(jìn)一步，因?yàn)橛糜谔畛湄灤┛缀透綦x槽的絕緣樹脂是整體形成，可以簡(jiǎn)化制造工藝，并可降低制造成本。
[0065]第一實(shí)施例的第一改型或第二改型可以適用于第三實(shí)施例的放射檢測(cè)器。而且，第三實(shí)施例可以適用于第二實(shí)施例。
[0066](第四實(shí)施例)
[0067]參照?qǐng)D12(a)到圖12 (C)，描述了根據(jù)第四實(shí)施例的放射檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)。圖12(a)是第四實(shí)施例的放射檢測(cè)裝置500的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0068]如圖12 (a)所示，放射檢測(cè)裝置500包括放射管520、放置在放射管520相對(duì)側(cè)的放射檢測(cè)單元510以及信號(hào)處理單元580。
[0069]放射管520是向?qū)γ娴姆派錂z測(cè)單元510發(fā)射諸如X射線之類的放射束530的近似扇形的器件。從放射管520中發(fā)出的放射束530經(jīng)過支架(未畫出)上的檢測(cè)目標(biāo)540，進(jìn)入放射檢測(cè)單元510。
[0070]每個(gè)放射檢測(cè)單元510都是包括接收從放射管520中發(fā)出并部分穿過檢測(cè)目標(biāo)540的放射束530的入射面221、將放射線轉(zhuǎn)換成可見光、并用電信號(hào)檢測(cè)可見光的器件。放射檢測(cè)裝置500包括布置為近似弧形的放射檢測(cè)單元510和通過信號(hào)線150從放射管520連接到各自放射檢測(cè)單元510的相對(duì)側(cè)上的電極的信號(hào)處理單元580。
[0071]放射檢測(cè)單元510將進(jìn)入入射面221的放射線(放射束530)轉(zhuǎn)換成可見光，并用后面描述的光電轉(zhuǎn)換兀件114將可見光轉(zhuǎn)換(光電轉(zhuǎn)換)成電信號(hào)(電流)。
[0072]準(zhǔn)直器550是放置在放射檢測(cè)單元510的入射面221側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)，將放射線折射使其以經(jīng)準(zhǔn)直方式進(jìn)入放射檢測(cè)單元550。
[0073]信號(hào)處理單元580通過信號(hào)線150接收由各自放射檢測(cè)單元510光電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)(電流)，并根據(jù)電流值計(jì)算進(jìn)入各自放射檢測(cè)單元510的放射能量。根據(jù)進(jìn)入各自放射檢測(cè)單元510的放射能量，信號(hào)處理單元580生成按照檢測(cè)目標(biāo)540的物質(zhì)進(jìn)行著色的放射圖像。
[0074]放射管520和放射檢測(cè)單元510設(shè)計(jì)為圍繞檢測(cè)目標(biāo)540旋轉(zhuǎn)。利用這種布置，放射檢測(cè)裝置500可以生成檢測(cè)目標(biāo)540的側(cè)橫截面圖像。
[0075]根據(jù)本實(shí)施例的放射檢測(cè)裝置500不僅可以用來生成人體的橫斷面圖像，而且可以用作檢測(cè)裝置，例如熒光屏檢測(cè)對(duì)象的安檢裝置。
[0076]現(xiàn)在參照?qǐng)D12(b)和圖12 (C)，描述放射檢測(cè)單元510及其結(jié)構(gòu)。圖12(b)顯示了放射檢測(cè)單元510近似弧形的布置。圖12(c)概略的顯示了放射檢測(cè)單元510的放射檢測(cè)器10的結(jié)構(gòu)。
[0077]如圖12 (b)所示，放射檢測(cè)單元510布置為近似弧形，準(zhǔn)直器550放置在放射入射面?zhèn)取Ｈ鐖D12(c)所示，在放射檢測(cè)單元510中，放射檢測(cè)器10被固定在設(shè)備支撐面板200上。放射檢測(cè)器10包含一個(gè)其中布置有光電轉(zhuǎn)換元件114的光電轉(zhuǎn)換層110，和將放射線轉(zhuǎn)換成閃爍突光的閃爍體210。光電轉(zhuǎn)換層110和閃爍體210形成層疊結(jié)構(gòu),光電轉(zhuǎn)換層110的入射面?zhèn)韧ㄟ^粘結(jié)層與閃爍體210的放射面?zhèn)日辰Y(jié)在一起。
[0078]閃爍體210包含有按照預(yù)定間距在兩個(gè)方向上互相垂直形成的光發(fā)射層215。光電轉(zhuǎn)換層110和閃爍體210被光反射層215分割成以矩陣形式布置的光電轉(zhuǎn)換組件220。光電轉(zhuǎn)換組件220包含有光電轉(zhuǎn)換元件114，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換組件220可以檢測(cè)入射放射線的倉tfi。
[0079]在圖12(a)到圖12(c)中顯示的放射檢測(cè)裝置500中，放射檢測(cè)器510是根據(jù)第一到第三實(shí)施例及其改型的放射檢測(cè)器。光電轉(zhuǎn)換元件114相當(dāng)于第一到第三實(shí)施例中描述的像素20。
[0080]根據(jù)第四實(shí)施例，可以獲得包括能夠提高TSV絕緣膜擊穿電壓的放射檢測(cè)器的放射檢測(cè)裝置。
[0081 ] 第一到第三實(shí)施例的放射檢測(cè)器及其改型以及第四實(shí)施例的放射檢測(cè)裝置不僅可以用來獲得人體、動(dòng)物、或者植物的側(cè)橫斷面圖像，而且可以用作各種檢測(cè)裝置，例如熒光屏檢測(cè)對(duì)象的安檢儀。
[0082]在描述確定的實(shí)施例時(shí)，這些實(shí)施例僅以例子的方式來表現(xiàn)，但這并不意味著對(duì)發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。事實(shí)上，在此描述的新方法和新系統(tǒng)可以按照各種其它形式體現(xiàn)；更進(jìn)一步，可以對(duì)此處描述的方法和系統(tǒng)的進(jìn)行形式上的各種省略、替代和變化，而不背離本發(fā)明的精神。所附權(quán)利要求及其等價(jià)物旨在覆蓋屬于本發(fā)明范圍和精神內(nèi)的這些形式和改型。
【權(quán)利要求】
1.一種放射檢測(cè)器包括: 半導(dǎo)體襯底，具有第一表面和位于所述第一表面相對(duì)側(cè)的第二表面； 光檢測(cè)單元，設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的第一表面的一側(cè)； 第一絕緣膜，設(shè)置在所述第一表面上以覆蓋所述光檢測(cè)單元； 第二絕緣膜，覆蓋所述第一絕緣膜； 閃爍體，設(shè)置在所述第二絕緣膜上，用于將放射線轉(zhuǎn)換成可見光； 第一開口，所述第一開口穿透所述半導(dǎo)體襯底和所述第一絕緣膜； 互連，設(shè)置在第一絕緣膜和第二絕緣膜之間，并連接到所述光檢測(cè)單元； 第一電極，通過第一開口的底部連接至所述互連，所述第一電極設(shè)置在所述第一開口的底部表面和側(cè)部表面上以及所述第二表面的部分上； 第二電極，設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的第二表面中的區(qū)域上，所述區(qū)域與所述光檢測(cè)單元的至少部分相對(duì)； 第二開口，設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底中，所述第二開口處于一區(qū)域中，所述區(qū)域圍繞所述第一電極但不圍繞所述第二電極；以及 絕緣樹脂層，覆蓋所述第一電極、所述第二電極、所述第一開口和所述第二開口，所述絕緣樹脂層具有設(shè)置在所述絕緣樹脂層中的第三開口和第四開口，所述第三開口通向所述第一電極，所述第四開口通向所述第二電極。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中所述第二開口也穿透所述第一絕緣膜，并通向所述互連。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，進(jìn)一步包括 金屬種晶層，在所述第一電極與所述第一開口的底部和側(cè)部表面之間。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，進(jìn)一步包括 第三絕緣膜，在所述第一電極與所述第一開口的底部和側(cè)部表面之間， 其中， 通向所述互連的孔設(shè)置在所述第三絕緣膜的一部分中，所述一部分對(duì)應(yīng)于所述第一開口的底部部分，以及 所述第一電極通過所述孔連接到所述互連。
5.如權(quán)利要求4所述的檢測(cè)器，進(jìn)一步包括 金屬種晶層，設(shè)置在第三絕緣膜和第一電極之間。
6.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，進(jìn)一步包括 由氮化硅制成的絕緣層，所述絕緣層設(shè)置在所述第二絕緣膜的多個(gè)區(qū)域上，所述多個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)于所述第一開口和所述第二開口。
7.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中所述閃爍體和所述第二絕緣膜用粘合劑相粘結(jié)。
8.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，包括 多個(gè)像素，以矩陣形式布置在所述半導(dǎo)體襯底上， 其中 每個(gè)像素包括多個(gè)單元、所述第一電極、所述第二電極、和所述互連， 每個(gè)單元包括所述光檢測(cè)單元，以及 在每個(gè)像素中，所述單元與所述互連并聯(lián)連接。
9.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中所述光檢測(cè)單元包括雪崩光電二極管。
10.一種放射檢測(cè)裝置包括: 如權(quán)利要求1所述的放射檢測(cè)器； 放射管，所述放射管發(fā)出放射線穿過物體射向放射檢測(cè)器，所述放射管設(shè)置在所述放射檢測(cè)器的相對(duì)側(cè)；以及 信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元處理從所述放射檢測(cè)器輸出的信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中第二開口也穿透所述第一絕緣膜，并通向所述互連。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，進(jìn)一步包括 金屬種晶層，設(shè)置在所述第一電極與所述第一開口的底部和側(cè)部表面之間。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，進(jìn)一步包括 第三絕緣膜，設(shè)置在所述第一電極與所述第一開口的底部和側(cè)部表面之間， 其中， 通向所述互連的孔設(shè)置在所述第三絕緣膜的一部分中，所述部分對(duì)應(yīng)于所述第一開口的底部部分，以及 所述第一電極通過所述孔連接到所述互連。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，進(jìn)一步包括 金屬種晶層，設(shè)置在所述第三絕緣膜和所述第一電極之間。
15.如權(quán)利要求10所述的裝置，進(jìn)一步包括 由氮化硅制成的絕緣層，所述絕緣層設(shè)置在第二絕緣膜的多個(gè)區(qū)域上，所述多個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)于所述第一開口和所述第二開口。
16.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述閃爍體和所述第二絕緣膜用粘合劑相粘結(jié)。
17.如權(quán)利要求所述10的裝置，包括 多個(gè)像素，以矩陣形式布置在半導(dǎo)體襯底上， 其中 每個(gè)像素包括多個(gè)單元、所述第一電極、所述第二電極、和所述互連， 每個(gè)單元包括所述光檢測(cè)單元，以及 在每個(gè)像素中，所述單元與所述互連并聯(lián)連接。
18.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述光檢測(cè)單元包括雪崩光電二極管。
【文檔編號(hào)】G01T1/20GK104459757SQ201410438440
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月20日
【發(fā)明者】八木均, 長(zhǎng)谷川勵(lì), 熱田昌己, 細(xì)野靖晴, 佐佐木啟太, 河田剛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝