光电二极管阵列及其制造方法技术

光电二极管阵列的特征在于，具有：在光入射面侧矩阵状形成ｐｎ结型多个光电二极管的、入射面的相反面由（１００）面构成的半导体基板；在由光电二极管彼此所夹着的区域形成的、从半导体基板的入射面侧贯通到相反面侧的贯通孔；从入射面开始通过贯通孔的壁面到相反面连接的导电体层，贯通孔通过将在入射面侧相对入射面大致垂直地形成的垂直孔部和在相反面侧形成的四角锥形的孔部，在半导体基板内部连接而形成，四角锥形的孔部的壁面形成为（１１１）面。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
CT(computed tomography)用光电二极管阵列被要求大面积化，为了除去光电二极管阵列的不敏感区域，需要进行三维安装，将信号处理部配置在光入射面的相反侧(里面侧)。为此，需要使用贯通布线，将入射面侧(表面侧)形成的电极引导到入射面的相反侧(里面侧)。使用了这样的贯通布线的半导体元件，在例如下述专利文献1、专利文献2等中得到公开。在专利文献1中公开的半导体元件，为形成贯通孔，要使用碱性溶液的湿蚀刻来蚀刻基板，所以基板要以相对基板表面成54.7°的角度，被进行蚀刻。专利文献1特开平5-29483号公报专利文献2特开平6-177201号公报但是，如果使用该技术，利用贯通布线来连接光电二极管阵列的各个光电二极管的电极，贯通孔就会随着从表面侧进入里面侧，孔径逐渐扩大。为此，光电二极管相互之间不能太靠近地形成，开口率受到限制。图14是现有技术的光电二极管阵列的截面图。如图14所示，在仅使用上述蚀刻的情况下，基板表面侧的面，和贯通孔内壁和表面所成的θ角是锐角。因此，在由贯通布线17覆盖规定该锐角的角20的情况下，容易引起在角20的部分由于布线的敷层不佳导致的导通不良。另一方面，也考虑使用干蚀刻来形成与基板表面垂直的贯通孔的方法，但在厚度250～400μm的基板上，形成孔径均等的贯通孔在现实中是不可能的。另外，由于干蚀刻加工的速度较慢，如果是贯通厚度为250～400μm的基板，就需要较长的处理时间。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，解决上述问题，提供一种不易引起贯通布线的导通不良，开口率高的光电二极管阵列。为了解决上述问题，本专利技术的光电二极管阵列，具有在第一导电型基板的被检测光的入射面侧矩阵状形成pn结型多个光电二极管、入射面的相反面由(100)面构成的半导体基板，具有在光电二极管彼此所夹的区域所形成的、从半导体基板的入射面侧贯通到相反面侧的贯通孔，其特征在于，具有从入射面通过贯通孔的壁面到相反面连通的导电体层，该贯通孔具有在入射面侧相对入射面大致垂直地形成的垂直孔部、在相反面侧形成的四角锥形的锥形孔部，垂直孔部和锥形孔部在半导体基板内部连接，锥形孔部的壁面为(111)面。而且，大致垂直的意思是85°～90°的角度范围内的交叉状态。根据上述光电二极管阵列，从入射面通过贯通孔的壁面到相反面连接的导电体层的覆盖角，全部是90°以上，所以，不易引起由导电体层的敷层不佳导致的导通不良。另外，由于能够使光电二极管彼此接近，所以能够提高开口率。本专利技术的光电二极管阵列的特征在于，在半导体基板内具有包围上述贯通孔形成的第一导电型高杂质浓度层。上述光电二极管阵列在贯通孔的周围具有高杂质浓度层，所以既使发生由贯通孔的机械损坏导致的不必要的载流子，也能够在层内截止，能够抑制泄漏电流、暗电流。本专利技术的光电二极管阵列的制造方法，其特征在于，具有以下工序第一工序，准备第一面是(100)面的半导体基板，在第一面的相反面的第二面的规定区域，矩阵状地形成pn结型多个光电二极管；第二工序，对多个光电二极管的每一个，通过各向异性蚀刻，形成从半导体基板的第一面侧开始的不到半导体基板厚度的深度的四角锥形的锥形凹部； 第三工序，从与锥形凹部对应的位置的第二面侧开始，通过干蚀刻，在第二面形成大致垂直的垂直孔，通过连接锥形凹部和垂直孔，形成从半导体基板的第二面贯通到第一面的贯通孔；第四工序，形成从第二面开始通过贯通孔到第一面连接的导电体层。如根据上述制造方法，在形成四角锥形的锥形凹部后，形成垂直孔。由于形成的锥形凹部的深度不到半导体基板的厚度，所以蚀刻溶液不泄漏到第二面侧，所以不会对第二面侧的光电二极管造成不良影响。附图说明图1是第一实施方式的光电二极管阵列的平面图。图2是第一实施方式的光电二极管阵列的截面图。图3A是形成贯通孔的部分的平面图。图3B是形成贯通孔的部分的III-III箭头纵截面图。图3C是形成贯通孔的部分的立体图。图4是光电二极管阵列的截面图。图5是光电二极管阵列的截面图。图6是光电二极管阵列的截面图。图7是用于说明光电二极管阵列的制造工序的光电二极管阵列的截面图。图8是用于说明光电二极管阵列的制造工序的光电二极管阵列的截面图。图9是用于说明光电二极管阵列的制造工序的光电二极管阵列的截面图。图10是用于说明光电二极管阵列的制造工序的光电二极管阵列的截面图。图11是用于说明光电二极管阵列的制造工序的光电二极管阵列的截面图。图12是光电二极管阵列的截面图。图13A是光电二极管阵列的贯通孔部分的截面图。图13B是光电二极管阵列的贯通孔部分的截面图。图14是现有技术的光电二极管阵列的截面图。具体实施例方式下面，说明本专利技术的实施方式。另外，对相同元件使用相同的符号，省略重复说明。图1是将本专利技术的第一实施方式的光电二极管阵列的一部分放大的平面图，图2是其截面图。在下面的说明中，将入射光的面设为表面，将其相对的面设为里面。本实施方式的光电二极管阵列1，在表面侧，纵横有规则地以矩阵状排列多个pn结(光电二极管)4，每个pn结都具有作为光电二极管阵列的一个受光像素的功能。光电二极管阵列1包括厚度为270μm、杂质浓度为1×1012～1015/cm3的n型硅基板3，以大小为500μm×500μm、深度为0.5～1μm、间距为1.5mm左右，来配置杂质浓度为1×1013～1020/cm3的多个p型杂质扩散层5。通过由n型硅基板3和多个p型杂质扩散层5形成的pn结4，构成上述受光像素。另外，在同样的p型杂质扩散层5之间，配置用来通过分离光电二极管之间，截止不需要的载流子而降低暗电流的n+型杂质区域(分离层)7。另外，在里面侧配置n+侧的电极21。在相邻的pn结4彼此之间，在表面侧形成第一孔部11(垂直孔部)，在里面侧形成第二孔部13(锥形孔部)。图3A是形成贯通孔的部分的平面图，图3B是形成贯通孔的部分的III-III箭头的纵截面图，图3C是形成贯通孔的部分的立体图。贯通孔12是连结第一孔部11、第二孔部13而形成，第一孔部11是直径为10μm，在基板的表面侧，与基板的厚度方向大致平行地被打开。第一孔部11，与基板的厚度方向大致平行且呈圆柱状地形成，在贯通分离层7的位置形成。另外，孔的深度形成为达到p型杂质扩散层5所形成的深度以上。由此，第二孔部13就会不限制从pn结4延伸的耗尽层，而能够接近p型杂质扩散层5来设置。第二孔部13从基板里面侧形成四角锥形，孔径越向里面侧越大，越向表面侧越小。第二孔部13是从里面侧开始，通过各向异性蚀刻来形成，所以在孔部壁面露出(111)面，壁面相对光电二极管阵列的表面，大致形成54.7°的角度(图3B的角度α54.7°)。第二孔部13形成四角锥形，由此容易在孔部内壁上设置导电体层(贯通布线)。第一孔部11和第二孔部13在基板内部连接，形成一个贯通孔12。基板表面和里面，包括贯通孔12的壁面、p型杂质扩散层5的表面侧，由硅的热氧化膜9来覆盖。而且，不限于硅氧化膜，也可以根据需要的光电二极管的波长灵敏度，形成AR(Antireflection)敷层。AR敷层可以是SiO2、SiNx单层，和包含它们的绝缘体复合膜或者叠层膜。贯通布线17在上述热氧化膜9的上层用铝形成，通过在热氧化膜9上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电二极管阵列，具有在第一导电型基板的被检测光的入射面侧矩阵状形成ｐｎ结型多个光电二极管的、所述入射面的相反面由（１００）面构成的半导体基板，所述半导体基板，具有在所述光电二极管彼此所夹的区域所形成的、从所述半导体基板的所述入射面侧贯通到所述相反面侧的贯通孔，其特征在于，　　　　具有从所述入射面通过所述贯通孔的壁面到所述相反面连通的导电体层，　　　　所述贯通孔具有：在所述入射面侧相对所述入射面大致垂直地形成的垂直孔部、在所述相反面侧形成的四角锥形的锥形孔部，　　　　所述垂直孔部和所述锥形孔部在所述半导体基板内部连接，　　　　所述锥形孔部的壁面形成为（１１１）面。

【技术特征摘要】
JP 2002-9-24 277948/20021.一种光电二极管阵列，具有在第一导电型基板的被检测光的入射面侧矩阵状形成pn结型多个光电二极管的、所述入射面的相反面由(100)面构成的半导体基板，所述半导体基板，具有在所述光电二极管彼此所夹的区域所形成的、从所述半导体基板的所述入射面侧贯通到所述相反面侧的贯通孔，其特征在于，具有从所述入射面通过所述贯通孔的壁面到所述相反面连通的导电体层，所述贯通孔具有在所述入射面侧相对所述入射面大致垂直地形成的垂直孔部、在所述相反面侧形成的四角锥形的锥形孔部，所述垂直孔部和所述锥形孔部在所述半导体基板内部连接，所述锥形孔部的壁面形成为(111)面。2.根据权利要求1所述的光电二极管阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴山胜己，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]