光检测装置及其制造方法制造方法及图纸

一种光检测装置，其特征在于，该光检测装置具备：　　　　半导体基板，其中该半导体基板具有作为光入射面的背面、与该背面相对并且设置有由检测出从该背面到达的光的电荷耦合元件构成的电荷读取部的前面，配置着该电荷读取部区域的厚度比其余区域的厚度薄；　　　　冷却装置，用于冷却所述电荷读取部，它的尺寸大于配置该电荷读取部的区域，而小于该半导体基板的整个前面，在覆盖该电荷读取部整体的状态下具有与所述半导体基板的前面接触的冷却面；　　　　封装，具有容纳所述半导体基板及所述冷却装置的空腔、同时设置有用于电气连接该空腔与外部的封装端子；　　　　电极垫，设置在所述半导体基板的所述前面之内的被所述冷却面覆盖的区域的周边区域内；和　　　　接合线，用于电气连接所述封装端子与所述电极垫。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光检测装置，尤其涉及对从背面入射的光利用设置在与该背面相对的前面上的光电变换元件而加以检测的背面入射型。
技术介绍
通过由设置在该半导体基板的前面的电荷耦合元件构成的电荷读取部(以下称CCD读取部)，而检测出从背面入射并透过半导体基板的光线的光检测装置(以下称背面入射型光检测装置)，与通过设置在前面之上的CCD读取部直接检测入射光的光检测装置(以下称前面入射型光检测装置)相比，直至更短波长区域它仍具有良好的灵敏度。因此，作为要求在大范围波长区域进行测定的光谱分析装置的光检测装置，背面入射型光检测装置非常适合。在该光谱分析领域的光检测装置中，对高精细画像及高S/N特性的要求日益强烈。在上述背面入射型光检测装置中，为了实现高S/N特性，需要利用珀耳帖等元件积极地冷却CCD读取部。例如，在特开平4-290464号公报中，记载了一种具有上述冷却构造的背面入射型光检测装置。如图1所示，传统的背面入射型光检测装置具备，在其中一面形成有CCD读取部102的半导体基板101、保持该半导体基板101的封装103、在形成半导体基板101的CCD读取部的一面上封闭封装103的盖子104。在CCD读取部102与盖子104之间，至少在常温条件下封入可塑性的热传导部件108，冷却部件107被设置在封装103外部，冷却部件107的冷却面按照与盖子104接触的方式设置。
技术实现思路
专利技术人对上述传统技术进行研究，从而发现了以下问题。即特开平4-290464号公报中记载的背面入射型光检测装置具有如下优点，为了冷却发热的CCD读取部102，在CCD读取部102与盖子104之间封入热传导部件108，这样，它就可以促进冷却部件107与CCD读取部102的热传导。但是，在CCD读取部102通过封装103而被冷却的构造中，为了使CCD读取部102充分冷却，整个封装103也必须冷却。因此，传统的背面入射型光检测装置存在如下问题，即它不仅冷却效率较差，而且必须使用冷却能力较大(因此，尺寸也随之增大)冷却部件107。此外，传统的背面入射型光检测装置还存在这样的问题，由于使冷却部件107外接在封装103上，因此其体积增大。本专利技术就是为了解决上述课题而专利技术出来的，其目的在于提供一种具有可以有效地冷却CCD读取部，并且能够使整个装置小型化的构造的。本专利技术的光检测装置涉及一种通过设置在前面的光检测部而检测出从背面入射的光线的背面入射型光检测装置。其具体情况在于，该光检测装置具备半导体基板，其中半导体基板具有作为光入射面的背面、与该背面相对并且设置有由检测出从该背面到达的光的电荷耦合元件构成的电荷读取部(CCD读取部)的前面；冷却该CCD读取部的冷却装置；和容纳这些半导体基板与冷却装置的封装，同时，还具备构成部分电气布线的电极垫、封装端子及接合线。在上述半导体基板的背面，在与设置着CCD读取部的前面之内的区域对应的区域内形成凹槽。这样，半导体基板是设置有CCD读取部区域的厚度就比其余区域的厚度薄。此外，在半导体基板的前面，在设置着CCD读取部的区域的周边配置着电极垫。上述冷却装置在覆盖整个CCD读取部的状态下，具有与上述半导体基板的前面接触的冷却面。冷却该CCD读取部整体的冷却面的尺寸，大于设置着该CCD读取部的区域，以使之覆盖该整个CCD读取部，而小于半导体基板的整个前面。上述封装具有容纳半导体基板及冷却装置的空腔、用于电气连接该空腔与外部的封装端子。设置在半导体基板的前面之内的电极垫与封装端子通过接合线而电气连接在一起。如上所述，由于半导体基板与冷却装置被同时容纳在一个封装之内，因此能够实现该光检测装置的小型化。此外，冷却装置的冷却面与形成有CCD读取部的半导体基板的前面接触，以覆盖形成有CCD读取部的区域，因此，可以直接利用冷却装置冷却CCD读取部。此外，半导体基板的前面之内，在设置着CCD读取部区域的周边配置着电极垫，由于该电极垫与封装端子通过接合线电气连接，因此，可以使用于把CCD读取部的电荷信号取出至封装外部的布线的长度缩短。这样，就可以使该光检测装置的高速响应性保持在较高标准。在覆盖设置着CCD读取部的区域的状态下，与半导体基板的前面接触的上述冷却装置的冷却面的尺寸，比该半导体基板的超薄处理部分(设置有CCD读取部的区域)大。因此，使冷却面与半导体基板的前面接触，这样，可以机械强固薄型化处理的部分(机械强度较差)。上述冷却装置，其与冷却面相反一侧的面在与空腔底部接触的状态下，被固定在封装内。优选在该空腔底部，在与电极垫及封装端子对应的位置形成操作口。由于可以通过操作口并利用接合线进行连接电极垫与封装端子之间部分的操作，因此，这种引线接合作业就变得简单。此外，该操作口在引线接合作业结束之后，优选用盖子封闭(空腔的密封)。上述封装优选具有用于封闭空腔的上部开口的顶板，在通过该顶板所限制的空腔内的空间内容纳半导体基板与冷却装置。这种构造有效地防止上部开口与外界的气体移动。因此，可以有效地防止当空腔内部充满惰性气体或者成为真空时，半导体基板与冷却装置的结露。此外，通过设置顶板，半导体基板可以免受污染或机械撞击。在本专利技术涉及的光检测装置中，上述半导体基板与上述封装的空腔内壁之间优选离开一定的距离，该半导体基板通过冷却装置被封装所支撑。在这种构造中，除了接合线与冷却装置的冷却面之外，半导体基板不与封装接触。因此，从封装向设置在半导体基板前面侧的CCD读取部的热传导被控制在最小限度。具体地讲，上述冷却装置优选包括珀耳帖元件、与该珀耳帖元件的冷却一侧接触的冷却板。冷却板中与珀耳帖元件的冷却侧接触的面相反的一面作为上述冷却面，它与半导体基板接触。一般情况下，通过使流过珀耳帖元件的电流量变化，则可以使珀耳帖元件的冷却一侧冷却至需要的温度。于是，由于只有冷却板介于珀耳帖元件的冷却一侧与设置着CCD读取部的半导体基板的前面之间，因此，不仅可以较好地维持该珀耳帖元件的冷却一侧与CCD读取部之间的热传导效率，还可以有效地冷却CCD读取部。本专利技术涉及的光检测装置的制造方法，准备具有上述构造的半导体基板、冷却装置及封装。上述半导体基板具有作为光入射面的背面、设置着用于检测从该背面到达的光的CCD读取部并与该背面相对的前面。此外，该半导体基板在与设置着CCD读取部的前面之内的区域对应的背面的规定区域内形成凹槽，这样，半导体基板就具有如下构造，设置着CCD读取部的区域的厚度比其余区域的厚度薄。还有，在半导体基板的前面，在设置着CCD读取部的区域的周边配置着电极垫。上述冷却装置在覆盖整个CCD读取部的状态下，具有与上述半导体基板的前面接触的冷却面。冷却该CCD读取部的冷却面的尺寸，大于设置着该CCD读取部的区域，以使之覆盖该整个CCD读取部，而小于半导体基板的整个前面。上述封装具有容纳半导体基板及冷却装置的空腔、用于电气连接该空腔与外部的封装端子。本专利技术涉及的光检测装置的制造方法，首先，按照该冷却装置的冷却面相反一侧的面与空腔底部相对的方式，将上述冷却装置设置在该空腔内。其次半导体基板的前面与该冷却面接触，使CCD读取部被该冷却面所覆盖并且不与空腔内壁接触。之后，半导体基板的前面之内，在被冷却面所覆盖区域的周边设置的电极垫与设置在封装内的封装端子通过接合线电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光检测装置，其特征在于，该光检测装置具备半导体基板，其中该半导体基板具有作为光入射面的背面、与该背面相对并且设置有由检测出从该背面到达的光的电荷耦合元件构成的电荷读取部的前面，配置着该电荷读取部区域的厚度比其余区域的厚度薄；冷却装置，用于冷却所述电荷读取部，它的尺寸大于配置该电荷读取部的区域，而小于该半导体基板的整个前面，在覆盖该电荷读取部整体的状态下具有与所述半导体基板的前面接触的冷却面；封装，具有容纳所述半导体基板及所述冷却装置的空腔、同时设置有用于电气连接该空腔与外部的封装端子；电极垫，设置在所述半导体基板的所述前面之内的被所述冷却面覆盖的区域的周边区域内；和接合线，用于电气连接所述封装端子与所述电极垫。2.如权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述冷却装置，其与所述冷却面相反一侧的面在与所述封装的空腔底部接触的状态下，被固定在该封装内，在所述封装的空腔底部，在与所述电极垫及所述封装端子对应的位置设置有操作口。3.如权利要求2所述的光检测装置，其特征在于，它还具备用于封闭设置在所述封装的空腔底部的所述操作口的盖子。4.如权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述封装具有用于闭塞所述空腔的上部开口的顶板。5.如权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，容纳在所述空腔内的所述半导体基板在与该空腔的内壁之间保持一定的距离的状态下，通过所述冷却装置被支撑在所述封装。6.如权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述冷却装置包括珀耳帖元件、与该珀耳帖元件的冷却一侧接触的冷却板，与所述珀耳帖元件的冷却一侧接触的面相对的、所述冷却板的背面作为所述冷却面...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林宏也，村松雅治，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：