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(kāi)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(guò)第一開(kāi)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(kāi)口；以及覆蓋第一和第二電極與第一和第二開(kāi)口的絕緣樹(shù)脂層。
【專利說(shuō)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程的剖視圖；以及
[0017]圖12(a)到圖12(c)用來(lái)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(jiàn)光；穿透半導(dǎo)體襯底和第一絕緣膜的第一開(kāi)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(guò)第一開(kāi)口底部連接互連的第一電極，該第一電極設(shè)置在第一開(kāi)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(kāi)口，該第二開(kāi)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(kāi)口和第二開(kāi)口的絕緣樹(shù)脂層，該絕緣樹(shù)脂層具有第三開(kāi)口和第四開(kāi)口，第三開(kāi)口通向第一電極，第四開(kāi)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(kāi)發(fā)出來(lái)的。
[0021]在間接轉(zhuǎn)換型的放射檢測(cè)器中，通過(guò)放射線進(jìn)入閃爍體生成的可見(jiàn)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(guò)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(guò)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(guò)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(yáng)極之間需要約20V到80V的相對(duì)高電壓來(lái)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(shuō)，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(kāi)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(guò)打磨使襯底變薄。之后，就形成了貫穿孔的開(kāi)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(shù)脂材料制成的情況下，在由樹(shù)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(shù)脂制成的絕緣膜在接觸孔栓和TSV電極形成過(guò)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(guò)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(shuō)，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(guò)程和通孔電極形成過(guò)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(lái)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(guò)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(kāi)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(jiàn)光；貫穿半導(dǎo)體襯底和第一絕緣膜的第一開(kāi)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(kāi)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(guò)第一開(kāi)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(kāi)口劃分；在半導(dǎo)體襯底中形成的第二開(kāi)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(kāi)口和第二開(kāi)口的絕緣樹(shù)脂層，具有在該絕緣樹(shù)脂層中形成的第三開(kāi)口和第四開(kāi)口，第三開(kāi)口通向第一電極，第四開(kāi)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(lái)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(lái)覆蓋電阻器26?；ミB30放置在層間絕緣膜28上?；ミB30通過(guò)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(guò)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(shuō)，光檢測(cè)單元22通過(guò)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(lái)覆蓋互連30。將X射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍體70通過(guò)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(lái)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(lái)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(kāi)來(lái)。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(shù)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(kāi)口 50a和通向底部表面電極44f的開(kāi)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(jiàn)光。然后可見(jiàn)光通過(guò)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(jiàn)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(guò)被檢測(cè)目標(biāo)的放射能量可以通過(guò)對(duì)閃爍體70釋放出的可見(jiàn)光光子數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量。利用CT或類似系統(tǒng)的這種功能，通過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(kāi)口在絕緣膜41中形成，并且種晶層42a被形成來(lái)覆蓋開(kāi)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(lái)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(lái)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(kāi)口，并且開(kāi)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(guò)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(shù)脂制的絕緣膜50填充。通過(guò)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(shù)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(kāi)口 50a和開(kāi)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(kāi)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(shù)脂(比如環(huán)氧樹(shù)脂或丙烯酸樹(shù)脂)來(lái)形成。這種情況下，在非光敏絕緣樹(shù)脂覆層形成以后，在非光敏絕緣樹(shù)脂覆層上形成預(yù)定圖案的抗蝕劑掩模。接著通過(guò)蝕刻圖案化絕緣樹(shù)脂，以形成具有開(kāi)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(jiàn)光。粘合劑60的厚度約為10微米到100微米。
[0053]通過(guò)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(shù)脂50，可以憑借處理變薄硅襯底12時(shí)樹(shù)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(lái)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(shù)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(shù)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(shù)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(kāi)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(jiàn)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(lái)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(shù)脂整體填充，可以憑借處理變薄硅襯底時(shí)樹(shù)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(lái)提高隔離槽的加工性能，則可以容易地用絕緣樹(shù)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(shù)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(guò)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(guò)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(jiàn)光、并用電信號(hào)檢測(cè)可見(jiàn)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(guò)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(jiàn)光，并用后面描述的光電轉(zhuǎn)換兀件114將可見(jiàn)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(guò)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(lái)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)?。如圖12(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^(guò)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(cāng)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(lái)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(lái)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(jiàn)光； 第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)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(guò)第一開(kāi)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(kāi)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(kāi)口，設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底中，所述第二開(kāi)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(shù)脂層，覆蓋所述第一電極、所述第二電極、所述第一開(kāi)口和所述第二開(kāi)口，所述絕緣樹(shù)脂層具有設(shè)置在所述絕緣樹(shù)脂層中的第三開(kāi)口和第四開(kāi)口，所述第三開(kāi)口通向所述第一電極，所述第四開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)口的底部部分，以及 所述第一電極通過(guò)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(kāi)口和所述第二開(kāi)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)口的底部部分，以及 所述第一電極通過(guò)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(kāi)口和所述第二開(kāi)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(kāi)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
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