專利名稱：半導體裝置及使用此半導體裝置的放射線檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體裝置及使用該半導體裝置的放射線檢測器，其中，該裝置具有配線基板，而該基板具有可傳送電信號的導電通路。
背景技術(shù)：
CT(計算機控制X射線斷層分析)用傳感器等所使用的放射線檢測器中，有一種是在半導體光檢測元件的光入射面上設(shè)置閃爍器所構(gòu)成的檢測器。在這種放射線檢測器中，如有檢測對象物的X射線、γ射線、或帶電粒子束等的放射線入射于閃爍器時，在閃爍器內(nèi)會產(chǎn)生閃爍光，于是，半導體光檢測元件會檢測由閃爍器所入射的閃爍光，而將對應(yīng)于放射線強度的電信號輸出。
又，為了要處理半導體光檢測元件所輸出的電信號，而設(shè)置信號處理元件。在此場合中，要將半導體元件與信號處理元件加以電連接以傳送電信號的構(gòu)成中，有一種是在設(shè)置導電通路的配線基板上連接半導體元件，以構(gòu)成為一體的半導體裝置，并將信號處理元件連接在該半導體裝置的配線基板的構(gòu)成。使用配線基板的這種半導體裝置是除被用在放射線檢測器外，也被使用在各種各樣的用途上(例如參照專利第2555720號公報、特開平3-203341號公報)。

發(fā)明內(nèi)容
將半導體元件連接在配線基板所構(gòu)成的半導體裝置中，要將半導體元件的芯片以倒裝片接合法裝配于配線基板上之時，是通過設(shè)置在半導體元件的凸塊電極，以使半導體元件與其在配線基板上所對應(yīng)的導電通路加以電連接。
在這種構(gòu)成中，重要的是要使半導體元件與配線基板物理上和電性上得以良好的連接。然而，使用上述凸塊電極的連接構(gòu)成中，會有大的電極被過度壓壞，或相鄰的凸塊電極彼此之間相接觸等，由于凸塊電極的大小、高度、或配置等致使半導體元件與配線基板在連接上產(chǎn)生問題的情形。
本發(fā)明是為了要解決上述問題，目的是提供一種可使半導體元件得以良好的連接于其在配線基板上所對應(yīng)的導電通路的半導體裝置、及使用該半導體裝置的放射線檢測器。
為了達到上述目的，本發(fā)明的半導體裝置是包含(1)可輸出電信號的半導體元件；(2)在其信號輸入面與信號輸出面之間設(shè)置可傳送電氣信號的導電通路，并在其信號輸入面上連接半導體元件的配線基板；而(3)配線基板構(gòu)成為具有設(shè)置有具有多個貫通孔的貫通孔群的絕緣基板；和，設(shè)置在貫通孔群所含有的各個貫通孔內(nèi)，而可使信號輸入面與信號輸出面之間電氣導通的、作為導電通路發(fā)揮功能的導電性部件；及，(4)半導體元件與設(shè)置在配線基板的貫通孔群的導電性部件之間，是通過對應(yīng)于貫通孔群所形成的凸塊電極加以電連接。
在上述半導體裝置中，要連接半導體光檢測元件等的半導體元件所使用的配線基板是具有從其輸入面到輸出面的多個貫通孔是以規(guī)定排列形成為貫通孔群的絕緣基板。而使半導體元件的凸塊電極對應(yīng)于貫通孔群，以使半導體元件連接于在配線基板上所對應(yīng)的、設(shè)置在貫通孔群的作為導電通路的導電性部件。
根據(jù)這種構(gòu)成時，要將半導體元件裝配于配線基板上之時，凸塊電極的一部分會分別進入于設(shè)置有導電性部件的貫通孔群中的多個貫通孔各個的內(nèi)部。由此可實現(xiàn)半導體元件與在配線基板上所對應(yīng)的導電通路通過凸塊電極良好連接的半導體裝置。在此，有關(guān)配線基板上的導電通路的構(gòu)成，導電性部件是以形成于設(shè)置在絕緣基板的貫通孔的內(nèi)壁為優(yōu)選。
又，配線基板所使用的絕緣基板優(yōu)選通過對于將包括核心玻璃部和設(shè)置在核心玻璃部周圍的覆蓋玻璃部的纖維狀玻璃部件捆扎而形成的束狀玻璃部件切斷為所要厚度，且將其核心玻璃部除去而形成有貫通孔的玻璃基板。由此，可利用用于設(shè)置導電性部件的貫通孔以所要的孔徑及間距而形成的玻璃基板來構(gòu)成配線基板。或，也可使用這種構(gòu)成以外的玻璃基板、或玻璃基板以外的絕緣基板。
又，也可以還具有連接于配線基板的信號輸出面、可處理從半導體元件所輸出的電信號的信號處理單元的構(gòu)成。由此，可制成從半導體元件所輸出的電信號是可由信號處理單元處理的構(gòu)成的半導體裝置。
又，本發(fā)明的放射線檢測器是由含有上述半導體裝置所構(gòu)成的放射線檢測器，其包含(1)含有半導體元件，可檢測所入射的放射線并輸出電信號的放射線檢測單元；(2)可處理從放射線檢測單元來的電信號的信號處理單元；及，(3)含有配線基板，而放射線檢測單元及信號處理單元是分別連接在信號輸入面和信號輸出面的配線基板部。
在上述放射線檢測器中，要將放射線檢測單元與信號處理單元加以電連接以傳送電信號的配線基板部所使用的是和放射線檢測單元所含有的半導體元件一起構(gòu)成為上述半導體裝置的配線基板。根據(jù)這種構(gòu)成，半導體元件與其在配線基板上所對應(yīng)的導電性部件得以良好的連接，因而，可實現(xiàn)可確實執(zhí)行從放射線檢測單元到信號處理單元的電信號的傳送及在信號處理單元的電信號的處理的放射線檢測器。
如此地，要將上述半導體裝置應(yīng)用于放射線檢測器時，配線基板所使用的絕緣基板是以由具有放射線遮蔽功能的規(guī)定玻璃材料所形成的玻璃基板為優(yōu)選。由此，可抑制放射線的從放射線檢測單元透射到信號處理單元。這種玻璃材料是例如為含有鉛的玻璃材料。
又，有關(guān)放射線檢測單元的構(gòu)成，放射線檢測單元是可采用具有由放射線的入射而產(chǎn)生閃爍光的閃爍器和作為檢測來自閃爍器的閃爍光的半導體元件的半導體光檢測元件的構(gòu)成?；?，放射線檢測單元也可采用具有作為檢測所入射的放射線的半導體元件的半導體檢測元件的構(gòu)成。


圖1為半導體裝置的一實施方式的截面構(gòu)造側(cè)面截面圖。
圖2為圖1的半導體裝置的構(gòu)成分解立體圖。
圖3A、圖3B為配線基板的貫通孔及設(shè)置在貫通孔的導電性部件的構(gòu)成的一例圖。
圖4A、圖4B為設(shè)置在配線基板的貫通孔群的導電性部件與凸塊電極的連接一例圖。
圖5A、圖5B為在配線基板上的設(shè)置在貫通孔群的導電性部件與凸塊電極的連接的另一例圖。
圖6為半導體裝置的構(gòu)成的一例的側(cè)面截面圖。
圖7為半導體裝置的構(gòu)成的另一例的側(cè)面截面圖。
圖8為半導體裝置的構(gòu)成的另一例的側(cè)面截面圖。
圖9為表示使用圖1所示的半導體裝置的放射線檢測器的一實施方式的截面構(gòu)造的側(cè)面截面圖。
圖10為圖9分解所示的放射線檢測器的構(gòu)成的立體圖。
圖11A～圖11E為配線基板的制造方法的一例圖。
圖12A、圖12B為配線基板的制造方法的一例圖。
圖13A、圖13B為配線基板的制造方法的一例圖。
圖14A～圖14C圖為配線基板的制造方法的一例圖。
具體實施例方式
以下，參照圖面詳細的說明本發(fā)明的半導體裝置及使用該半導體裝置的放射線檢測器的優(yōu)選實施方式。又，在圖面說明中，同一要素是附以同一符號，省略其重復(fù)說明。又，圖面的尺寸比率并不一定和說明的一致。
圖1是本發(fā)明的半導體裝置的一實施方式的截面構(gòu)造的側(cè)面截面圖。又，圖2是將圖1的半導體裝置的構(gòu)成分解表示其各構(gòu)成要素的立體圖。又，在以下的各圖中為了方便說明，如圖1及圖2所示的，設(shè)沿著配線基板上的導電方向的軸為z軸，與該z軸正交的2軸為x軸、y軸。
又，在后述的使用半導體裝置的放射線檢測器中，此z軸成為沿著放射線入射的方向的軸。又，在此，z軸的負方向是成為從配線基板的信號輸入面向信號輸出面的導電方向及在半導體裝置或放射線檢測器中的各構(gòu)成要素的布置方向。
圖1所示的半導體裝置是具有半導體元件10和連接半導體元件10的配線基板20。這些是如圖2所示的，沿著規(guī)定的排列方向，從上游側(cè)(圖中上側(cè))向下游側(cè)(下側(cè))按照順序配置。在以下說明中，半導體元件10是以光二極管陣列(photo diode array)為例。
光二極管陣列(PD陣列)10構(gòu)成半導體裝置的上游側(cè)部分。此PD陣列10是將多個可檢測從其光入射面10a所入射的光，以輸出對應(yīng)于該光的電信號的光二極管(PD)排列形成的半導體光檢測元件陣列。
在圖2中的PD陣列10的構(gòu)成是例以x軸及y軸為排列軸，將3×3＝9個光二極管11以二維排列所形成的PD陣列。又，PD陣列10的底面10b是成為要輸出各光二極管11的檢測信號的輸出面。在該信號輸出面10b上，以對應(yīng)于各個光二極管11的方式，3×3排列設(shè)置9個作為檢測信號輸出用的電極的凸塊電極12。又，圖雖未示，基板電極(共用電極)用的凸塊電極也采用和檢測信號輸出用電極同樣的形態(tài)。
配線基板20是構(gòu)成半導體裝置的下游側(cè)部分。在該配線基板20設(shè)置有可在信號輸入面20a與信號輸出面20b之間傳送電信號的導電通路，而上述PD陣列10連接在其信號輸入面20a上。
在本實施方式，配線基板20所使用的是將包括核心玻璃部和設(shè)置在核心玻璃部周圍的覆蓋玻璃部的纖維狀玻璃部件(玻璃纖維)捆扎而形成為束狀玻璃部件后，從與玻璃纖維的軸交叉的規(guī)定方向切斷成所要厚度所形成的玻璃基板。
圖3A及圖3B是配線基板20的貫通孔20c及設(shè)置在貫通孔20c的導電性部件21的構(gòu)成的一例。圖3A是俯視圖，圖3B是I-I箭頭方向截面圖。
在構(gòu)成配線基板20的玻璃基板上，從玻璃基板所含有的多條玻璃纖維中的規(guī)定玻璃纖維中，除去其中央部位的核心玻璃部，就可形成從信號輸入面20a到信號輸出面20b的貫通孔20c。
如圖3A所示，在本實施方式中是以x軸及y軸為排列軸，將4×4＝16個貫通孔20c以二維排列，而由這些16個貫通孔20c構(gòu)成為1組貫通孔群20d。然后，如圖2所示，以x軸及y軸為排列軸，使3×3＝9組的貫通孔群20d以二維排列的，對應(yīng)于PD陣列10上的光二極管11的排列。由此，在PD陣列10上的半導體元件的光二極管11與在配線基板20上的具有多個貫通孔20c的貫通孔群20d是以1對1的相對應(yīng)。
貫通孔群20d以和PD陣列10上的凸塊電極12相同的間距形成。又，如圖3B所示，各個貫通孔20c是以對配線基板20的信號輸入面20a及信號輸出面20b成垂直方向的軸為中心軸，具有圓形狀的截面形狀而形成的。
在貫通孔群20d所含有的16個的貫通孔20c各個內(nèi)，分別設(shè)置可使輸入面20a與輸出面20b之間電氣導通而作為導電通路發(fā)揮功能的導電性部件21。該導電性部件21是作為在玻璃基板上的貫通孔20c的內(nèi)壁形成的部件而設(shè)置的。
在具體上，如圖3A及圖3B所示，在貫通孔20c內(nèi)的內(nèi)壁上形成導通部21c。又，在輸入面20a上的貫通孔20c的外圍部位形成連接于導通部21c的輸入部21a。又，在輸出面20b上的貫通孔20c的外圍部位形成連接于導通部21c的輸出部21b。由這些導通部21c、輸入部21a及輸出部21b構(gòu)成為在配線基板20上的作為導電通路的導電性部件21。
在配線基板20的輸入面20a上，對應(yīng)于各個貫通孔群20d，在覆蓋貫通孔群20d所含有的16個貫通孔20c的矩形狀領(lǐng)域形成有導電部22。該導電部22包含設(shè)置在貫通孔群20d中的貫通孔20c的16個導電性部件21的輸入部21a，而將這些輸入部21a做成為一體的導電性部件。又，PD陣列10的凸塊電極12是對于配線基板20的輸入面20a，按照對應(yīng)于貫通孔群20d、導電性部件21、及導電部22的方式形成，導電部22是成為凸塊電極12所要連接的電極墊。
凸塊電極12的連接于其在配線基板20上所對應(yīng)的導電性部件21及導電部22時，凸塊電極12的一部分會進入于導電部22覆蓋的貫通孔群20d所含有的設(shè)置有導電性部件21的16個貫通孔20c的各個或其一部分的內(nèi)部。由此，輸出PD陣列10的檢測信號的光二極管11會通過凸塊電極12電連接于在配線基板20上作為傳送檢測信號的作為導電通路的導電性部件21。
又，在配線基板20的輸出面20b上是和輸入面20a上同樣，對應(yīng)于各個貫通孔群20d，在覆蓋貫通孔群20d所含有的16個貫通孔20c的矩形領(lǐng)域形成導電部23。該導電部23是包含設(shè)置在貫通孔群20d中的貫通孔20c內(nèi)的16個導電性部件21的輸出部21b，是將這些輸出部21b做成為一體的導電性部件。
以下說明根據(jù)本實施方式的半導體裝置的效果。
在圖1～圖3A、圖3B所示的半導體裝置中，要連接半導體元件陣列的PD陣列10所用的配線基板20是具有由從輸入面20a到輸出面20b以規(guī)定排列形成的多個貫通孔20c構(gòu)成的貫通孔群20d的玻璃基板。而，使PD陣列10的凸塊電極12對應(yīng)于該貫通孔群20d，以使作為半導體元件的PD陣列10的光二極管11連接于在配線基板20上對應(yīng)的導電性部件21。
根據(jù)此構(gòu)成時，在將PD陣列10裝配于配線基板20之時，凸塊電極12的一部分會進入于設(shè)置有導電性部件21的貫通孔群20d中的多個貫通孔20c的各個或其一部分的內(nèi)部。由此，PD陣列10的光二極管11與其在配線基板20所對應(yīng)的作為導電通路的導電性部件21及導電部22之間，可通過凸塊電極12而得以良好的連接。配線基板20上的導電性部件21是以采用如圖3A及圖3B所示的，形成在貫通孔20c的內(nèi)壁的部件為優(yōu)選。
又，在上述實施方式中，配線基板20是使用一種由多條玻璃纖維形成為一體的、且設(shè)置有將規(guī)定位置的核心玻璃部除去的貫通孔20c的玻璃基板。由此，可利用用于設(shè)置導電性部件21的貫通孔20c以所要孔徑及間距形成的玻璃基板來構(gòu)成配線基板20。例如在這種構(gòu)成的玻璃基板中，可由微細的孔徑及間距形成貫通孔20c。又，可容易進行配線基板20的大面積化和薄型化。
又，配線基板20所用的基板只要是設(shè)置有具有如上述的多個貫通孔的貫通孔群，也可用其它構(gòu)成的玻璃基板。又，也可用玻璃基板以外的絕緣基板。例如，基板材料是可用玻璃或陶瓷等，或它們的復(fù)合材料所形成的非導電性無機材料、或環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚酰亞胺、或硅等，或它們的復(fù)合材料所形成的非導電性有機材料，或它們的無機材料及有機材料的復(fù)合材料等。
又，有關(guān)在玻璃基板等的絕緣基板上的貫通孔的構(gòu)成中，也不只限于將構(gòu)成玻璃基板的玻璃纖維的核心玻璃部除去以形成貫通孔的上述構(gòu)成；而可根據(jù)絕緣基板的構(gòu)成以采用各種各樣的構(gòu)成。例如對于由規(guī)定的絕緣材料構(gòu)成的絕緣基板，可用蝕刻加工、鉆孔、或激光等以形成貫通孔的構(gòu)成。
又，在上述實施方式中，連接于配線基板20的半導體元件10是以使用半導體光檢測元件陣列的光二極管陣列為例所說明，但，也可使用其它的各種各樣的半導體元件。
以下，對上述構(gòu)成的半導體裝置中，半導體元件10的凸塊電極12與配線基板20的導電性部件21的連接進一步說明。
圖4A及圖4B是設(shè)置在配線基板20上的貫通孔群20d的導電性部件21與設(shè)置在半導體元件10的輸出面10b的凸塊電極12的連接的一例，圖4A是連接前的狀態(tài)，圖4B是連接后的狀態(tài)。
在本構(gòu)成例中，如圖4A所示，要將半導體元件10連接于配線基板20所用的凸塊電極12中，與其大小相比，凸塊的間距窄，而成為凸塊電極12彼此之間的間隙很窄的情形。
針對于此，根據(jù)上述構(gòu)成的配線基板20時，在對應(yīng)于凸塊電極12的貫通孔群20d所含有的多個貫通孔20c的各個中，凸塊會浸潤于貫通孔的延伸方向，凸塊電極12的部分會進入于貫通孔20c內(nèi)部。由此可抑制相鄰?fù)箟K電極12彼此之間由于接觸而產(chǎn)生短路的事。又，也可保持半導體元件10的芯片與配線基板20之間的間隙的均勻性。又，凸塊電極12與導電性部件21的接合面積也會加大，因而可提高半導體元件10與配線基板20的連接強度。
圖5A及圖5B是設(shè)置在配線基板20上的貫通孔群20d的導電性部件21與設(shè)置在半導體元件10的輸出面10b的凸塊電極12的連接的另一例，圖5A是連接前的狀態(tài)，圖5B是連接后的狀態(tài)。
在本構(gòu)成例中，如圖5A所示，要將半導體元件10連接于配線基板20所用的凸塊電極12中，有大小及高度不同的凸塊的存在，或凸塊在大小上有差異的情形。
針對于此，根據(jù)上述構(gòu)成的配線基板20時，在對應(yīng)凸塊電極12的貫通孔群20d所含有的多個貫通孔20c的各個中，或其一部分中，凸塊電極12會根據(jù)其大小或高度，其一部分會進入于貫通孔20c的內(nèi)部。由此，可抑制相鄰?fù)箟K電極12彼此之間由于接觸而產(chǎn)生短路的事。又，也可保持半導體元件10的芯片與配線基板20之間的間隙的均勻性。又，凸塊電極12與導電性部件21的接合面積也會加大，因而可提高半導體元件10與配線基板20的連接強度。
以下，以具體實施例說明半導體裝置的構(gòu)成。又，在圖6～圖8中，為簡略圖示，在配線基板20的構(gòu)成中，僅表示具有多個貫通孔20c的貫通孔群20d，而省略配線和導電性部件等。又，對于配線基板20上的導電性部件21及導電部22、23的構(gòu)成是和圖1～圖3A、圖3B所示的實施方式相同。
圖6是半導體裝置的構(gòu)成的一例的側(cè)面截面圖。在本構(gòu)成例中，在配線基板20的輸入面20a上是通過凸塊電極12連接著半導體元件10，而在該配線基板20的輸出面20b上通過凸塊電極26連接另一配線基板25。
在這種構(gòu)成中，半導體元件10所輸出的電信號是可經(jīng)由配線基板20上的作為導電通路的導電性部件21及配線基板25上的導電通路(圖未示)輸出到外部電路等。
圖7是半導體裝置的另一構(gòu)成例的側(cè)面截面圖。在本構(gòu)成例中，半導體元件10是通過凸塊電極12連接于配線基板20的輸入面20a，而在配線基板20的輸出面20b的規(guī)定位置上利用錫焊或焊接連接著引線27。
在這種構(gòu)成中，半導體元件10所輸出的電信號是可經(jīng)由配線基板20上的作為導電通路的導電性部件21及引線27輸出到外部電路等。又，也可用直接凸塊接合、引線接合、ACF(各向異性導電性薄膜)、ACP(各向異性導電性糊料)、或NCP(非導電性糊料)等連接于軟性配線基板，以取代引線27的構(gòu)成圖8是半導體裝置的另一構(gòu)成例的側(cè)面截面圖。在本構(gòu)成例中，半導體元件10是通過凸塊電極12連接于配線基板20的輸入面20a，而在配線基板20的輸出面20b上通過凸塊電極29連接于半導體元件28。
在這種構(gòu)成中，半導體元件10與28之間可經(jīng)由配線基板20上的作為導電通路的導電性部件21輸入輸出電信號，以執(zhí)行由半導體元件28的對半導體元件10的、由半導體元件10的對半導體元件28的控制或半導體元件10、28互相的控制等。例如，半導體元件28是使用可處理電信號的信號處理元件時，可取得從PD陣列等的半導體元件10所輸出的電信號是在信號處理元件30所處理的構(gòu)成的半導體裝置。又，除半導體元件28外，也可進一步連接電阻元件或電容元件等。
以下說明使用上述半導體裝置的本發(fā)明放射線檢測器的構(gòu)成。
圖9是表示使用圖1的半導體裝置的放射線檢測器的一實施方式的截面構(gòu)造的側(cè)面截面圖。又，圖10是將圖9的放射線檢測器的構(gòu)成加以分解表示的各構(gòu)成要素的立體圖。又，該圖僅示出主要部分，而對應(yīng)于PD陣列的基板電極的部分等省略其圖示。
圖9所示的放射線檢測器是包含閃爍器15、半導體裝置5、及信號處理部3。這些是如圖10所示，沿著規(guī)定的布置方向從上游側(cè)(圖中上側(cè))向下游側(cè)(下側(cè))根據(jù)此順序配置。
它們之中，有關(guān)PD陣列10及由配線基板20所形成的半導體裝置5的構(gòu)成在圖1所示的半導體裝置中說明。又，在本實施方式中，是將半導體裝置5應(yīng)用在放射線檢測器，因而，配線基板20所用的玻璃基板的玻璃材料是以含有鉛的鉛玻璃材料等的、具放射線遮蔽功能的規(guī)定玻璃材料為優(yōu)選。
在半導體裝置5的PD陣列10的上游側(cè)設(shè)置閃爍器15，其上面15a是成為放射線檢測器的放射線入射面。閃爍器15如從其入射面15a作為檢測對象入射X射線、γ射線、或帶電粒子束等的放射線時，會產(chǎn)生規(guī)定波長的閃爍光。又，作為閃爍器15的底面的光出射面15b與作為PD陣列10的上面的光入射面10a之間通過可透射閃爍光的光學粘結(jié)劑16加以光學接續(xù)粘結(jié)。
在此，由閃爍器15及PD陣列10構(gòu)成為本放射線檢測器的放射線檢測部1。該放射線檢測部1是可檢測所入射的放射線、而將對應(yīng)于其強度的電信號輸出的檢測單元。又，由配線基板20構(gòu)成為將放射線檢測部1與信號處理部3連接的配線基板部2。
在半導體裝置5的配線基板20的下游側(cè)設(shè)置信號處理部3和外殼(封裝體)40。在本實施方式中，信號處理部3是由設(shè)置有可處理從PD陣列10來的檢測信號的信號處理電路的信號處理元件30所構(gòu)成。
在信號處理元件30的上面上形成凸塊電極31。凸塊電極31是對應(yīng)配線基板20的輸出面20b，按照對應(yīng)于貫通孔群20d、導電性部件21、及導電部23的方式形成，導電部23是成為連接凸塊電極31的電極墊。由此，在配線基板20上傳送檢測信號的作為導電通路的導電性部件21是通過凸塊電極31電連接于設(shè)置在信號處理元件30的信號處理電路。
又，在圖中僅示出對應(yīng)于PD陣列的信號輸出的凸塊電極，而信號處理電路的驅(qū)動信號或從信號處理電路所輸出的信號也同樣地通過凸塊電極連接于在配線基板20的輸出面20b上具有的規(guī)定導電部(圖未示)，并經(jīng)由在配線基板20的輸出面20b上具有的電極墊(圖未示)和外殼40上的凸塊電極44電連接于規(guī)定的引線43。
又，外殼40是可將由閃爍器15、PD陣列10及配線基板20所構(gòu)成的半導體裝置5和信號處理元件30保持為一體的保持部件。該外殼40具有在其上面上作為凹部而設(shè)置的、將信號處理元件30收容在內(nèi)部的元件收容部41；和設(shè)置在元件收容部41的外圍，而可通過凸塊電極44連接于設(shè)置在配線基板20的輸出面20b上的規(guī)定位置的電極墊(圖未示)，且可支撐閃爍器15、半導體裝置5及信號處理元件30的支撐部42。又在外殼40的底面設(shè)置有電信號對外部輸入輸出用的引線43。
在上述構(gòu)成中，如有X射線等的放射線入射于放射線檢測部1的閃爍器15時，在閃爍器15內(nèi)會產(chǎn)生閃爍光，該閃爍光會經(jīng)由光學粘結(jié)劑16入射于半導體元件的PD陣列10的光二極管11。光二極管11會檢測該閃爍光，并輸出對應(yīng)于放射線強度的電信號。
從PD陣列10的各光二極管11所輸出的電信號會順序經(jīng)由所對應(yīng)的凸塊電極12、配線基板20的導電性部件21、及凸塊電極31，而輸入于信號處理元件30。然后，在信號處理元件30的信號處理電路中進行所必要的信號處理。
針對本實施方式的放射線檢測器的效果進行說明。
在圖9和圖10所示的放射線檢測器中，將放射線檢測部1與信號處理部3加以電連接以傳送電信號所用的配線基板部2是一種和放射線檢測部1所含有的PD陣列10一起構(gòu)成半導體裝置5的上述構(gòu)成的配線基板20。根據(jù)這種構(gòu)成時，PD陣列10的光二極管11與配線基板20上的導電性部件21得以良好的連接，因而可實現(xiàn)可確實的執(zhí)行從放射線檢測部1到信號處理部3的檢測信號的傳送，及在信號處理部3的檢測信號的處理的放射線檢測器。
如此地，要將由半導體元件和配線基板所構(gòu)成的半導體裝置應(yīng)用在放射線檢測器時，配線基板20所用的絕緣基板是以具有放射線遮蔽功能的規(guī)定玻璃材料所形成玻璃基板為優(yōu)選。由此可抑制放射線的從位于配線基板20的上面20a側(cè)的放射線檢測部1透射到位于下面20b側(cè)的信號處理部3。
這種玻璃材料是例如含有鉛的玻璃材料。要使用鉛玻璃時，有關(guān)玻璃材料的鉛含有量是可根據(jù)在該放射線檢測器所要求的放射線遮蔽功能的程度等做適當?shù)脑O(shè)定為優(yōu)選。又，也可使用鉛玻璃以外的具有放射線遮蔽功能的玻璃材料?；虿恍枰派渚€的遮蔽時，或?qū)⑸鲜霭雽w裝置應(yīng)用在放射線檢測器以外的裝置時等，也可如在圖1中所述的使用不具放射線遮蔽功能的玻璃材料，或玻璃材料以外的絕緣材料。
接著，參照圖11A～圖14C，說明圖1所示的半導體裝置及圖9所示的放射線檢測器上的配線基板所用的玻璃基板的構(gòu)成及其制造方法的一例。又，在此是說明有關(guān)具有貫通孔的玻璃基板的一般構(gòu)成例及其制造方法。因而，以下所說明的玻璃基板是與上述半導體裝置及放射線檢測器所用的配線基板在形狀及構(gòu)成上有所差異。
首先，如圖11A所示，準備包括核心玻璃部63和設(shè)置在其周圍的覆蓋玻璃部65的母材61。該母材61的外徑是例如為40～45mm左右，而核心玻璃部63的外徑是例如為28～31mm左右。核心玻璃部63是由酸溶性玻璃所形成，覆蓋玻璃部65是由鉛玻璃、鈉鈣玻璃、科瓦鐵鎳鈷合金(Kovar)玻璃、派拉克斯玻璃(Pyrex硼硅酸玻璃)等所形成。接著，如圖11B所示，將母材61拉絲，制成作為纖維狀的玻璃部件的玻璃纖維67。玻璃纖維67的外徑是例如為0.4mm左右。
接著，如圖11C所示，將多條上述玻璃纖維67捆札，排列在規(guī)定的模具69內(nèi)。在此是使用從玻璃纖維67的中心軸方向觀看時成為六角形的模具69，而將1萬條左右的玻璃纖維67堆積在模具69內(nèi)。由此，玻璃纖維67會如圖11D所示的從其中心軸方向觀看時，被排列成六角形。又，也可使用從玻璃纖維67的中心軸方向觀看時成為三角形或四角形的模具，以將玻璃纖維67排列成為從中心軸方向觀看時成為三角形或四角形。
接著，如圖11E所示，將排列狀態(tài)的玻璃纖維67的束拉絲制成復(fù)型纖維71。復(fù)型纖維71的外徑是例如為0.7mm左右。
接著，如圖12A所示，將多條拉絲的復(fù)型纖維71排列并收容在規(guī)定玻璃管73內(nèi)。玻璃管73的內(nèi)徑是100mm左右。接著，如圖12B所示，對被容納在玻璃管73內(nèi)的復(fù)型纖維71加熱，使其彼此之間熔接。此時，在玻璃管73的一端連接比該玻璃管73為細的玻璃管75，而用旋轉(zhuǎn)泵等排氣，降低其內(nèi)部壓力，以使玻璃管73和容納在其內(nèi)部的復(fù)型纖維71彼此之間于加熱時可利用大氣壓使其無間隙相接觸并熔接。
加熱溫度是例如為600℃左右，內(nèi)部壓力為0.5Pa左右。又，玻璃管73的另一端是被封閉。由以上的工程，可在玻璃管73內(nèi)形成多個的復(fù)型纖維71成為熔接狀態(tài)的束狀玻璃部件77。
接著，拆除玻璃管75及封閉的部分。然后，如圖13A所示，用砂輪79等研磨玻璃管73的外圍，進行束狀玻璃部件77的整形(外徑調(diào)整)。此束狀玻璃部件77的外徑調(diào)整的工程是可使用外圍研磨機。
接著，如圖13B所示，將束狀玻璃部件77切斷成所要厚度。此時，將束狀玻璃部件77沿著與其中心軸成正交的軸1，用切割器81切斷，就可取得如圖1所示的配線基板20那樣的、其貫通孔形成為以垂直于上面及下面的軸為其中心軸的形狀的玻璃基板。
或，如圖13B所示，也可從對中心軸成正交的軸1傾斜規(guī)定角度θ的方向，將束狀玻璃部件77用切割器81切斷。又由切割器81所切斷的玻璃部件的切斷面是要經(jīng)過研磨。經(jīng)由這些工程，可形成如圖14A及圖14B圖所示的板狀玻璃部件83。又，在此的圖示例是從傾斜角度θ方向所切斷的玻璃部件83。
接著，如圖14C圖所示，從板狀玻璃部件83中除去核心玻璃部63(拔芯)。此時，用HNO3或HCl，以蝕刻技術(shù)除去核心玻璃部63。由此，在板狀玻璃部件83上可形成貫通其厚度方向的多個貫通孔84，而形成具有貫通孔的玻璃基板。
上述半導體裝置及使用該半導體裝置的放射線檢測器上的配線基板20是可使用例如由上述制造方法所取得的玻璃基板，并在其貫通孔內(nèi)形成作為導電通路的導電性部件。即，在這種構(gòu)成的玻璃基板中，可根據(jù)半導體裝置或放射線檢測器的構(gòu)成，以設(shè)定其基板的形狀、貫通孔的個數(shù)及配置等。
然后，在設(shè)置在玻璃基板上的貫通孔中形成作為導電通路的導電性部件，并在其各面上分別形成由所必要的電極及配線所構(gòu)成的電氣配線圖形，就可取得如圖1及圖2所示構(gòu)成的配線基板。又，在圖2中，在配線基板20的上面20a上以虛線所表示的是，使用上述構(gòu)成的玻璃基板時，由多條玻璃纖維所形成的六角形復(fù)型纖維(multi fiber)的配置。
以下，概略的說明圖1所示的半導體裝置的制造方法及圖9所示的放射線檢測器的制造方法及其具體的構(gòu)成例。
首先，準備如上述的通過將由多條玻璃纖維捆扎成束的玻璃部件切斷、除去規(guī)定核心玻璃部而并形成設(shè)置有包括多個貫通孔的貫通孔群的玻璃基板。接著，在該貫通孔內(nèi)形成成為導電通路的導電性部件，并在其輸入面及輸出面的兩面上分別形成具有所必要的電極及配線的電氣配線圖形，而制成半導體裝置5所使用的配線基板20。
在圖1及圖9所示的構(gòu)成中，針對半導體裝置5的配線基板，對于在玻璃基板上所設(shè)置的貫通孔群20d所含有的各個貫通孔20c，形成由導通部21c、輸入部21a及輸出部21b所構(gòu)成的導電性部件21。并在其輸入面20a上形成分別對應(yīng)于各貫通孔群20d的導電部22，及，在輸出面20b上同樣形成導電部23，以作為配線基板20。
要形成在玻璃基板上的上述導電性部件及電氣配線圖形是例如可由氮化鈦(TiN)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)或它們的合金所構(gòu)成的導電性金屬層來形成。這種金屬層是可為單一的金屬層，也可為復(fù)合膜或疊層膜。又，其具體的形成方法是可由蒸鍍、CVD(化學氣相沉積)、電鍍或濺射等方法形成金屬膜，并用光蝕刻法或蝕刻加工等在玻璃基板上形成所要圖形。或，也有在玻璃基板上設(shè)置所要圖形的掩模，而用上述方法形成金屬層后除去掩模的方法(掩模蒸鍍或剝落方法)。又，如有必要，也可進一步在配線基板20上形成凸塊電極。
在制成配線基板20后，使已形成凸塊電極31的信號處理元件30的IC芯片對準于設(shè)置在配線基板20的輸出面20b上的作為電極墊而發(fā)揮作用的導電部23，將其在物理上及電氣上連接。又，使已形成凸塊電極12的PD陣列10對準于設(shè)置在配線基板20的輸入面20a上的作為電極墊發(fā)揮作用的導電部22，將其在物理上及電氣上連接。
形成凸塊電極31、12的凸塊材料是可使用例如錫(Sn)、鉛(Pb)、銦(In)、金(Au)、銅(Cu)等的金屬，含有它們的焊錫、含有導電性填充物的樹脂、或它們的復(fù)合材料、或形成為疊層構(gòu)造。又，在凸塊電極與其下面的電極墊之間也可以插入凸點下金屬層(UBMunder bumpmetal)。
又，要用凸塊電極進行裝配時，預(yù)先將配線基板20加熱到100℃左右的凸塊電極材料的熔點附近的規(guī)定溫度為優(yōu)選。由此，設(shè)置在配線基板20的貫通孔20c的內(nèi)部的空氣會膨脹。
接著，使PD陣列10或信號處理元件30的芯片對應(yīng)于配線基板20后，對芯片加熱，將其裝于配線基板20。在此時刻，凸塊會熔化，或凸塊會軟化。而將空氣或氮氣吹向于裝在配線基板20上的芯片，使其急冷。此時，在貫通孔20c內(nèi)部所膨脹的空氣會收縮，使凸塊電極材料沿著導電性部件21的表面浸透到貫通孔20c的內(nèi)部，凸塊電極與導電性部件21得以良好的連接。
接著，使已形成凸塊電極44的外殼40對準于設(shè)置在配線基板20的輸出面20b上的對應(yīng)電極墊(圖未示)，將其進行物理的、電氣性的連接。由以上的工序，可經(jīng)由設(shè)置在外殼40的引線43與外部電路之間進行信號的輸入輸出動作。又，在PD陣列10的光入射面10a上，通過光學粘結(jié)劑16裝上閃爍器15，就可取得如圖9所示的放射線檢測器。
在此，在半導體裝置5中，作為半導體光檢測元件陣列所設(shè)置的PD陣列10是可使用其光二極管是形成在光入射面(表面)10a的表面入射型，或，也可使用其光二極管是形成在信號輸出面(背面)10b的背面入射型。又，光檢測元件的光二極管的個數(shù)或排列等也可適宜設(shè)定。
又，要將光二極管的檢測信號從輸出面10b輸出的構(gòu)成是可根據(jù)PD陣列的具體構(gòu)成，而利用例如基于在輸出面10b上所形成的配線圖形的構(gòu)成，或基于形成在PD陣列10內(nèi)的貫通電極的構(gòu)成。
又，在圖9所示的放射線檢測器中，放射線檢測部1所采用的是包含可由放射線的入射而產(chǎn)生閃爍光的閃爍器15和由可檢測從閃爍器15來的閃爍光的半導體光檢測元件的光二極管11所配置成的PD陣列10的構(gòu)成。這種構(gòu)成是由閃爍器15將所入射的X射線等的放射線轉(zhuǎn)換為規(guī)定波長的光(例如為可見光)后，由Si-PD陣列等的半導體光檢測元件檢測的間接檢測型的構(gòu)成。
或，放射線檢測部也可不設(shè)置閃爍器，而用具有可檢測所入射的放射線的半導體檢測元件的構(gòu)成。這種構(gòu)成是用CdTe或CdZnTe等所形成的半導體檢測元件以檢測所入射的X射線等的放射線的直接檢測型的構(gòu)成?；蛞部捎稍赟i中將其厚度十足的加厚使其成為全耗盡層來用，或，使其形成為可從背面入射的構(gòu)造來實現(xiàn)的。這些是相當于例如在圖9的構(gòu)成中去掉閃爍器15，并將PD陣列10換成半導體檢測元件陣列的構(gòu)成，此時，由半導體檢測元件陣列和配線基板構(gòu)成為半導體裝置。
又，由半導體元件和配線基板所組成的上述構(gòu)成的半導體裝置是除放射線檢測器外，也可應(yīng)用在各種各樣的裝置上。在此場合中，半導體元件也可使用半導體光檢測元件或半導體檢測元件以外的元件。又，除配線基板及連接在配線基板的信號輸入面的半導體元件外，也可在配線基板的信號輸出面上連接信號處理元件，而通過配線基板將半導體元件和要處理半導體元件所輸出的電信號的信號處理元件構(gòu)成為一體的半導體裝置。
又，配線基板20與信號處理元件30的連接等是以如上述實施方式，通過凸塊電極加以電連接的直接接合方式為優(yōu)選。以這種用金屬凸塊電極作為電連接部件時，可將各部分適當?shù)丶右噪娺B接。
又，在圖9所示的放射線檢測器中，在配線基板20的輸出面20b上，是和輸入面20a同樣地設(shè)置導電部23，將其作為電極墊以連接信號處理元件30的凸塊電極31。由此，配線基板20與信號處理元件30可介由凸塊電極31而獲得良好的連接。此輸出面20b上的電極墊是可和包含導電性部件21的輸出部21b的導電部23分開另設(shè)置電極墊的構(gòu)成。
或，除用這種凸塊電極的構(gòu)成外，也可采用在基于凸塊電極的連接后充填底部充填樹脂的構(gòu)成，或以各向異性導電性薄膜(ACF)方式、各向異性導電性糊(ACP)方式、非導電性糊(NCP)方式等的構(gòu)成。又，在各個基板上也可視其所需，在使電極墊保持其開口的狀態(tài)下，形成由絕緣物質(zhì)所構(gòu)成的鈍化膜。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的半導體裝置及使用該裝置的放射線檢測器時，如上所詳細說明的，可應(yīng)用在其半導體元件與其在配線基板上所對應(yīng)的導電通路之間可獲得良好的連接的半導體裝置，及使用該半導體裝置的放射線檢測器。即，連接半導體光檢測元件等的半導體元件所用的配線基板是具有從其輸入面到輸出面的多個貫通孔是以規(guī)定的排列形成為貫通孔群的絕緣基板，并使半導體元件的凸塊電極對應(yīng)于該貫通孔群，以使半導體元件連接于其在配線基板上所對應(yīng)的貫通孔群所設(shè)置的作為導電通路的導電性部件的構(gòu)成時，在要將半導體元件裝上于配線基板上之時，凸塊電極的一部分會進入于設(shè)置有導電性部件的貫通孔群中的多個貫通孔各個的內(nèi)部。由此可實現(xiàn)其半導體元件與其在配線基板上所對應(yīng)的導電通路之間是通過凸塊電極而獲得良好的連接的半導體裝置。
又，根據(jù)應(yīng)用了這種構(gòu)成的半導體裝置的放射線檢測器時，由于其半導體元件與其在配線基板上所對應(yīng)的導電性部件之間有良好的連接，由此，可實現(xiàn)可確實執(zhí)行從放射線檢測單元到信號處理單元的檢測信號的傳送、及在信號處理單元中的檢測信號的處理的放射線檢測器。
權(quán)利要求
1.一種半導體裝置，其特征在于，包含可輸出電信號的半導體元件；和在信號輸入面與信號輸出面之間設(shè)置傳送所述電信號的導電通路，并在所述信號輸入面上連接著所述半導體元件的配線基板，所述配線基板構(gòu)成為，具有設(shè)置有包括多個貫通孔的貫通孔群的絕緣基板；和設(shè)置在所述貫通孔群所含有的各個所述貫通孔內(nèi)，可使所述信號輸入面與所述信號輸出面之間電導通而作為所述導電通路發(fā)揮功能的導電性部件，所述半導體元件與設(shè)置在所述配線基板的所述貫通孔群內(nèi)的所述導電性部件，通過對應(yīng)于所述貫通孔群所形成的凸塊電極而加以電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，所述導電性部件形成于設(shè)置在所述絕緣基板的所述貫通孔的內(nèi)壁。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于，所述絕緣基板是將包括核心玻璃部和設(shè)置在所述核心玻璃部周圍的覆蓋玻璃部的纖維狀玻璃部件捆扎形成的束狀玻璃部件切斷成為所要厚度，且通過將所述核心玻璃部除去而形成所述貫通孔的玻璃基板。
4.如權(quán)利要求1～3所述的半導體裝置，其特征在于，包括連接在所述配線基板的所述信號輸出面，用以處理來自所述半導體元件的所述電信號的信號處理單元。
5.一種放射線檢測器，含有權(quán)利要求4所述的半導體裝置，其特征在于，包括含有所述半導體元件，檢測所入射的放射線而輸出所述電信號的放射線檢測單元；處理來自所述放射線檢測單元的所述電信號的所述信號處理單元；和含有所述配線基板，將所述放射線檢測單元及所述信號處理單元分別連接在所述信號輸入面及所述信號輸出面的配線基板部。
6.如權(quán)利要求5所述的放射線檢測器，其特征在于，所述配線基板所用的所述絕緣基板是由具放射線遮蔽功能的規(guī)定材料所形成的玻璃基板。
7.如權(quán)利要求5或6所述的放射線檢測器，其特征在于，所述放射線檢測單元包括利用放射線的入射而產(chǎn)生閃爍光的閃爍器；和作為檢測來自所述閃爍器的所述閃爍光的所述半導體元件的半導體光檢測元件。
8.如權(quán)利要求5或6所述的放射線檢測器，其特征在于，所述放射線檢測單元包括作為檢測所入射的放射線的所述半導體元件的半導體光檢測元件。
全文摘要
連接半導體元件(10)所用的配線基板使用由具有從輸入面(20a)到輸出面(20b)的多個貫通孔(20c)以規(guī)定的排列形成的貫通孔群(20d)的玻璃基板，和在貫通孔群(20d)所含有的各個貫通孔(20c)的內(nèi)壁上按照使輸入面(20a)與輸出面(20b)之間電導通而形成的導電性部件(21)構(gòu)成的配線基板(20)。要連接于輸入面(20a)的半導體元件(10)的凸塊電極(12)是對應(yīng)于貫通孔群(20d)、導電性部件(21)、及形成在覆蓋貫通孔群(20d)的領(lǐng)域的導電部(22)，按照凸塊電極(12)的一部分會進入多個貫通孔(20c)的各個的內(nèi)部的方式與其連接。由此，可制成半導體元件與其在配線基板上所對應(yīng)的導電通路之間得以良好的連接的半導體裝置及使用該半導體裝置的放射線檢測器。
文檔編號H01L27/146GK1748300SQ20048000385
公開日2006年3月15日 申請日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月27日
發(fā)明者柴山勝己, 楠山泰, 林雅宏 申請人:浜松光子學株式會社