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      光檢測(cè)裝置的制作方法

      文檔序號(hào):11735077閱讀:199來(lái)源:國(guó)知局
      光檢測(cè)裝置的制作方法
      光檢測(cè)裝置本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年8月2日、申請(qǐng)?zhí)枮?01280051817.0、發(fā)明名稱(chēng)為光檢測(cè)裝置的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種光檢測(cè)裝置。

      背景技術(shù):
      已知的有一種表面入射型的光電二極管陣列(半導(dǎo)體光檢測(cè)元件),其具備以蓋革模式(Geigermode)動(dòng)作的多個(gè)雪崩光電二極管(avalanchephotodiode)、以及相對(duì)于各雪崩光電二極管串聯(lián)連接的滅弧電阻(quenchingresistance)(例如,參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。在該光電二極管陣列中,在形成有構(gòu)成各像素的雪崩光電二極管的半導(dǎo)體基板設(shè)置有滅弧電阻?,F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011-003739號(hào)公報(bào)

      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
      發(fā)明所要解決的問(wèn)題在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的表面入射型的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件中,滅弧電阻配置在半導(dǎo)體基板的光入射面(表面)側(cè)。因此,對(duì)應(yīng)于配置滅弧電阻的空間,開(kāi)口率不得不降低,開(kāi)口率的提高存在極限。此外,在背面入射型的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件中,滅弧電阻配置在半導(dǎo)體基板的與光入射面相對(duì)的面(背面)側(cè)。在背面入射型的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件中,存在因像素?cái)?shù)的增加等因素而導(dǎo)致各像素的尺寸小的情況。在該情況下,在工藝(Process)設(shè)計(jì)的制約上,有時(shí)不得不在各像素的區(qū)域(有源區(qū)域)外配置滅弧電阻。各雪崩光電二極管以蓋革模式動(dòng)作時(shí)所形成的倍增區(qū)域位于有源區(qū)域內(nèi)。結(jié)果,對(duì)應(yīng)于將滅弧電阻配置在有源區(qū)域外,開(kāi)口率不得不降低。本發(fā)明的目的在于提供一種可以顯著提高開(kāi)口率的光檢測(cè)裝置。解決問(wèn)題的技術(shù)手段本發(fā)明是一種光檢測(cè)裝置,其具備:半導(dǎo)體光檢測(cè)元件,其具有包含相互相對(duì)的第一和第二主面的半導(dǎo)體基板;以及搭載基板,其與半導(dǎo)體光檢測(cè)元件相對(duì)配置并且具有與半導(dǎo)體基板的第二主面相對(duì)的第三主面;半導(dǎo)體光檢測(cè)元件包含以蓋革模式動(dòng)作并且形成在半導(dǎo)體基板內(nèi)的多個(gè)雪崩光電二極管、以及相對(duì)于各雪崩光電二極管電連接并且配置在半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)鹊牡谝浑姌O;搭載基板包含對(duì)應(yīng)于每個(gè)第一電極而配置在第三主面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)第二電極、以及相對(duì)于各第二電極電連接并且配置在第三主面?zhèn)鹊臏缁‰娐?;第一電極與對(duì)應(yīng)于該第一電極的第二電極經(jīng)由凸點(diǎn)電極而連接。在本發(fā)明中,滅弧電路配置在搭載基板而非半導(dǎo)體光檢測(cè)元件的半導(dǎo)體基板。因此,在半導(dǎo)體基板中,不考慮配置滅弧電路的空間而形成各雪崩光電二極管。其結(jié)果,能夠顯著提高光檢測(cè)裝置(半導(dǎo)體光檢測(cè)元件)的開(kāi)口率。在本發(fā)明中,可選地,各雪崩光電二極管具有:第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板;第二導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)域,其形成在半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)?;第二?dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)域,其形成在第一半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)且雜質(zhì)濃度比第一半導(dǎo)體區(qū)域高;以及第三電極,其配置在半導(dǎo)體基板的第一主面?zhèn)惹译娺B接于第二半導(dǎo)體區(qū)域;在半導(dǎo)體基板中,針對(duì)雪崩光電二極管而形成有從第一主面?zhèn)蓉炌ㄖ恋诙髅鎮(zhèn)葹橹骨覍?duì)應(yīng)的第三電極與第一電極電連接的貫通電極。在該情況下,在使用表面入射型的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件的情況下,也能夠顯著提高開(kāi)口率。另外,第三電極與第一電極經(jīng)由貫通電極而電連接,故經(jīng)由第三電極、貫通電極、第一電極、凸點(diǎn)電極、以及第二電極的從第二半導(dǎo)體區(qū)域至滅弧電路為止的配線距離比較較短。因此,配線所具有的電阻及電容的影響得到抑制,時(shí)間分辨率提高。在本發(fā)明中,可選地,各雪崩光電二極管具有:第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板;第二導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)域,其形成在半導(dǎo)體基板的第二主面?zhèn)龋坏谝粚?dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)域,其與第一半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成PN結(jié)且雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體基板高;第一半導(dǎo)體區(qū)域與第一電極電連接。在該情況下,在使用背面入射型的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件的情況下,也能夠顯著提高開(kāi)口率。另外,第一電極與第二電極經(jīng)由凸點(diǎn)電極而電連接,故從第一半導(dǎo)體區(qū)域至滅弧電路為止的配線距離極其短。因此,配線所具有的電阻及電容的影響明顯得到抑制,時(shí)間分辨率更進(jìn)一步地提高。在本發(fā)明中,可選地,搭載基板還包含并聯(lián)連接有滅弧電路的共用電極。在該情況下,不延長(zhǎng)配線距離便能夠并聯(lián)地連接各雪崩光電二極管(滅弧電路)。在本發(fā)明中,可選地,滅弧電路是無(wú)源滅弧電路或有源滅弧電路。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明,能夠提供一種可以顯著提高開(kāi)口率的光檢測(cè)裝置。附圖說(shuō)明圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置的概略立體圖。圖2是用以說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖3是半導(dǎo)體光檢測(cè)元件的概略平面圖。圖4是半導(dǎo)體光檢測(cè)元件的概略平面圖。圖5是搭載基板的概略平面圖。圖6是光檢測(cè)裝置的電路圖。圖7是用以說(shuō)明本實(shí)施方式的變形例所涉及的光檢測(cè)裝置的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖8是半導(dǎo)體光檢測(cè)元件的概略平面圖。圖9是用以說(shuō)明本實(shí)施方式的變形例所涉及的光檢測(cè)裝置的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖10是搭載基板的概略平面圖。符號(hào)的說(shuō)明:1…光檢測(cè)裝置,1N,2N…半導(dǎo)體基板,1Na,1Nb,2Na,2Nb…主面,1PA…第一半導(dǎo)體區(qū)域,1PB…第二半導(dǎo)體區(qū)域,2PA…第一半導(dǎo)體區(qū)域,2PB…第二半導(dǎo)體區(qū)域,10A,10B…半導(dǎo)體光檢測(cè)元件,20…搭載基板,20a,20b…主面,APD…雪崩光電二極管,AQ…有源滅弧電路,BE…凸點(diǎn)電極,CE…共用電極,E1,E5,E7,E9,E11…電極,PDA1,PDA2…光電二極管陣列,R1…滅弧電阻,TE…貫通電極。具體實(shí)施方式以下,參照附圖,對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。再者,在說(shuō)明中,對(duì)于相同要素或具有相同功能的要素使用相同符號(hào),并省略重復(fù)的說(shuō)明。參照?qǐng)D1~圖6,對(duì)本實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置的概略立體圖。圖2是用以說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖3及圖4是半導(dǎo)體光檢測(cè)元件的概略平面圖。圖5是搭載基板的概略平面圖。圖6是光檢測(cè)裝置的電路圖。如圖1及圖2所示,光檢測(cè)裝置1具備半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A、搭載基板20、以及玻璃基板30。搭載基板20與半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A相對(duì)而配置。玻璃基板30與半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A相對(duì)而配置。半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A配置在搭載基板20與玻璃基板30之間。半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A由表面入射型的光電二極管陣列PDA1構(gòu)成。光電二極管陣列PDA1是具有在俯視下呈矩形形狀的半導(dǎo)體基板1N。半導(dǎo)體基板1N包含相互相對(duì)的主面1Na和主面1Nb。半導(dǎo)體基板1N是由Si構(gòu)成的N型(第一導(dǎo)電型)的半導(dǎo)體基板。光電二極管陣列PDA1包含形成在半導(dǎo)體基板1N的多個(gè)雪崩光電二極管APD。一個(gè)雪崩光電二極管APD構(gòu)成光電二極管陣列PDA1中的一個(gè)像素。各雪崩光電二極管APD在分別與滅弧電阻R1串聯(lián)連接的狀態(tài)下全部并聯(lián)地連接,且從電源施加反向偏壓。來(lái)自雪崩光電二極管APD的輸出電流由后述的信號(hào)處理部SP檢測(cè)。各雪崩光電二極管APD具有P型(第二導(dǎo)電型)的第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA、以及P型(第二導(dǎo)電型)的第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB。第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA形成在半導(dǎo)體基板1N的主面1Na側(cè)。第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB形成在第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA內(nèi)且雜質(zhì)濃度比第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA高。第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB的平面形狀例如為多邊形(在本實(shí)施方式中為八邊形)。第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA的深度比第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB深。半導(dǎo)體基板1N具有N型(第一導(dǎo)電型)的半導(dǎo)體區(qū)域1PC。半導(dǎo)體區(qū)域1PC形成在半導(dǎo)體基板1N的主面1Na側(cè)。半導(dǎo)體區(qū)域1PC防止形成在N型的半導(dǎo)體基板1N與P型的第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA之間的PN結(jié)在后述的配置有貫通電極TE的貫通孔TH露出。半導(dǎo)體區(qū)域1PC形成在與貫通孔TH(貫通電極TE)對(duì)應(yīng)的位置。雪崩光電二極管APD也如圖3所示具有配置在半導(dǎo)體基板1N的主面1Na側(cè)的電極E1。電極E1連接于第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB。電極E1從主面1Na側(cè)看經(jīng)由絕緣層L1而配置在第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB的外側(cè)的半導(dǎo)體基板1N上。在圖3中,為了構(gòu)造的明確化,省略了圖2所示的絕緣層L1的記載。第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA經(jīng)由第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB而電連接于電極E1。雪崩光電二極管APD也如圖4所示包含分別配置在半導(dǎo)體基板1N的主面1Nb側(cè)的、電連接于半導(dǎo)體基板1N的電極(省略圖示)、電極E5、以及連接于該電極E5的電極E7。電極E5從主面1Nb側(cè)看經(jīng)由絕緣層L2而配置在第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB的外側(cè)的半導(dǎo)體基板1N上。電極E7從主面1Nb側(cè)看經(jīng)由絕緣層L2而配置在與第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB重復(fù)的半導(dǎo)體基板1N上。即,電極E7配置在主面1Nb的與第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB對(duì)應(yīng)的區(qū)域上。在圖4中,為了構(gòu)造的明確化,而省略圖2所示的鈍化膜PF的記載。光電二極管陣列PDA1包含多個(gè)貫通電極TE。貫通電極TE針對(duì)各個(gè)雪崩光電二極管APD的每一個(gè)而設(shè)置。貫通電極TE從主面1Na側(cè)至主面1Nb側(cè)為止貫通半導(dǎo)體基板1N而形成。即,貫通電極TE配置在貫通半導(dǎo)體基板1N的貫通孔TH內(nèi)。絕緣層L2也形成在貫通孔TH內(nèi)。因此,貫通電極TE經(jīng)由絕緣層L2而配置在貫通孔TH內(nèi)。貫通電極TE的一端連接于電極E1,其另一端連接于電極E5。第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB經(jīng)由電極E1、貫通電極TE、以及電極E5而電連接于電極E7。貫通電極TE在俯視下配置在雪崩光電二極管APD間的區(qū)域。在本實(shí)施方式中,雪崩光電二極管APD二維排列成在第一方向上有M行,在與第一方向正交的第二方向上有N列(M、N為自然數(shù))。貫通電極TE形成在被4個(gè)雪崩光電二極管APD包圍的區(qū)域。貫通電極TE針對(duì)每個(gè)雪崩光電二極管APD而設(shè)置,故二維排列成在第一方向上有M行,在第二方向上有N列。電極E1、E5、E7及貫通電極TE由鋁等金屬構(gòu)成。在半導(dǎo)體基板由Si構(gòu)成的情況下,作為電極材料,除鋁以外,也常常使用AuGe/Ni等。雖也取決于工藝設(shè)計(jì),但電極E5、電極E7、以及貫通電極TE可一體地形成。作為電極E1、E5、E7及貫通電極TE的形成方法,可使用濺射法。作為使用Si的情況下的P型雜質(zhì),使用B等3族元素,作為N型雜質(zhì),使用N、P或As等5族元素。即便作為半導(dǎo)體的導(dǎo)電型的N型與P型相互置換而構(gòu)成元件,也能夠使該元件發(fā)揮功能。作為這些雜質(zhì)的添加方法,可使用擴(kuò)散法或離子注入法。作為絕緣層L1、L2的材料,可使用SiO2或SiN。作為絕緣層L1、L2的形成方法,在絕緣層L1、L2由SiO2構(gòu)成的情況下,可使用熱氧化法或?yàn)R射法。搭載基板20具有相互相對(duì)的主面20a和主面20b。搭載基板20在俯視下呈矩形形狀。主面20a與半導(dǎo)體基板1N的主面1Nb相對(duì)。搭載基板20包含配置在主面20a側(cè)的多個(gè)電極E9。如圖2及圖5所示,電極E9對(duì)應(yīng)于貫通電極TE而配置。具體而言,電極E9形成在主面20a的與電極E7相對(duì)的各區(qū)域上。如圖1及圖2所示,半導(dǎo)體基板1N的側(cè)面1Nc與搭載基板20的側(cè)面20c成為同一平面。即,在俯視下,半導(dǎo)體基板1N的外緣與搭載基板20的外緣一致。電極E7與電極E9通過(guò)凸點(diǎn)電極BE而連接。由此,貫通電極TE經(jīng)由電極E5、電極E7、以及凸點(diǎn)電極BE而電連接于電極E9。而且,第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB經(jīng)由電極E1、貫通電極TE、電極E5、電極E7、以及凸點(diǎn)電極BE而電連接于電極E9。電極E9也與電極E1、E5、E7以及貫通電極TE同樣地由鋁等金屬構(gòu)成。作為電極材料,除鋁以外,也可使用AuGe/Ni等。凸點(diǎn)電極BE例如由焊料構(gòu)成。凸點(diǎn)電極BE經(jīng)由未圖示的UBM(UnderBumpMetal,凸點(diǎn)下金屬層)而形成在電極E7。UBM由與凸點(diǎn)電極BE電及物理連接優(yōu)異的材料構(gòu)成。UBM的形成方法可使用無(wú)電鍍法。凸點(diǎn)電極BE的形成方法可使用搭載焊球的辦法或印刷法。如圖5所示,搭載基板20分別包含多個(gè)滅弧電阻R1及信號(hào)處理部SP。搭載基板20構(gòu)成ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,專(zhuān)用集成電路)。在圖5中,為了構(gòu)造的明確化,省略了圖2所示的鈍化膜PF的記載。滅弧電阻R1配置在主面20a側(cè)。滅弧電阻R1其一端電連接于電極E9,其另一端連接于共用電極CE。滅弧電阻R1構(gòu)成無(wú)源滅弧電路。在共用電極CE,并聯(lián)地連接有滅弧電阻R1。信號(hào)處理部SP配置在主面20a側(cè)。信號(hào)處理部SP其輸入端電連接于電極E9,其輸出端連接于信號(hào)線TL。在信號(hào)處理部SP中,經(jīng)由電極E1、貫通電極TE、電極E5、電極E7、凸點(diǎn)電極BE、以及電極E9而輸入來(lái)自各雪崩光電二極管APD(半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A)的輸出信號(hào)。信號(hào)處理部SP處理來(lái)自各雪崩光電二極管APD的輸出信號(hào)。信號(hào)處理部SP包含將來(lái)自各雪崩光電二極管APD的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖的CMOS電路。在半導(dǎo)體基板1N的主面1Nb側(cè)及搭載基板20的主面20a側(cè),配置有在與凸點(diǎn)電極BE對(duì)應(yīng)的位置形成有開(kāi)口的鈍化膜PF。鈍化膜PF例如由SiN構(gòu)成。作為鈍化膜PF的形成方法,可使用CVD(ChemicalVaporDeposition,化學(xué)氣相沉積)法。玻璃基板30具有相互相對(duì)的主面30a和主面30b。玻璃基板30在俯視下呈矩形形狀。主面30a與半導(dǎo)體基板1N的主面1Na相對(duì)。主面30b是平坦的。在本實(shí)施方式中,主面30a也是平坦的。玻璃基板30與半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A通過(guò)光學(xué)粘合劑OA而光學(xué)性地連接。玻璃基板30也可直接形成在半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A上。雖省略圖示,但在玻璃基板30的主面30b通過(guò)光學(xué)粘合劑而光學(xué)性地連接有閃爍器。來(lái)自閃爍器的閃爍光通過(guò)玻璃基板30而入射至半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A。半導(dǎo)體基板1N的側(cè)面1Nc與玻璃基板30的側(cè)面30c也如圖1所示成為同一平面。即,在俯視下,半導(dǎo)體基板1N的外緣與玻璃基板30的外緣一致。在光檢測(cè)裝置1(半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A)中,通過(guò)在N型的半導(dǎo)體基板1N與P型的第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA之間構(gòu)成PN結(jié),而形成有雪崩光電二極管APD。半導(dǎo)體基板1N電連接于形成在基板1N的背面的電極(省略圖示),第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA經(jīng)由第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB而連接于電極E1。滅弧電阻R1相對(duì)于雪崩光電二極管APD串聯(lián)連接(參照?qǐng)D6)。在光電二極管陣列PDA1中,使各個(gè)雪崩光電二極管APD以蓋革模式動(dòng)作。在蓋革模式中,將比雪崩光電二極管APD的擊穿電壓更大的反向電壓(反向偏壓)施加于雪崩光電二極管APD的正極與負(fù)極之間。即,對(duì)正極施加(-)電位V1,對(duì)負(fù)極施加(+)電位V2。這些電位的極性相對(duì),還能夠?qū)⑵渲幸粋€(gè)電位設(shè)為接地電位。正極為P型的第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA,負(fù)極為N型的半導(dǎo)體基板1N。若光(光子)入射至雪崩光電二極管APD,則在基板內(nèi)部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生光電子。在第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA的PN結(jié)界面的附近區(qū)域,進(jìn)行雪崩倍增,經(jīng)放大的電子群向形成在半導(dǎo)體基板1N的背面的電極流動(dòng)。即,若光(光子)入射至半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A(光電二極管陣列PDA1)中的任一像素(雪崩光電二極管APD),則被倍增并作為信號(hào)從電極E9被取出,并輸入至所對(duì)應(yīng)的信號(hào)處理部SP。如以上所述,在本實(shí)施方式中,滅弧電阻R1配置在搭載基板20而非半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A的半導(dǎo)體基板1N。因此,在半導(dǎo)體基板1N中,不考慮配置滅弧電阻R1的空間而形成各雪崩光電二極管APD。結(jié)果,能夠顯著提高光檢測(cè)裝置1(半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A)的開(kāi)口率。各個(gè)雪崩光電二極管APD具有半導(dǎo)體基板1N、第一半導(dǎo)體區(qū)域1PA、第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB、以及電連接于第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB的電極E1,在半導(dǎo)體基板1N中,針對(duì)每個(gè)雪崩光電二極管APD而形成有從主面1Na側(cè)貫通至主面1Nb側(cè)且將對(duì)應(yīng)的電極E1與電極E5電連接的貫通電極TE。由此,即便在使用表面入射型的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A的情況下,也能夠顯著提高開(kāi)口率。另外,電極E1與電極E5經(jīng)由貫通電極TE而電連接,故經(jīng)由電極E1、貫通電極TE、電極E5、E7、凸點(diǎn)電極BE、以及電極E9的從第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB至滅弧電阻R1為止的配線距離比較短。因此,在光檢測(cè)裝置1中,從第二半導(dǎo)體區(qū)域1PB至滅弧電阻R1為止的配線所具有的電阻及電容的影響得到抑制,時(shí)間分辨率提高。搭載基板20包含并聯(lián)地連接有滅弧電阻R1的共用電極CE。由此,不延長(zhǎng)配線距離便能夠并聯(lián)地連接各雪崩光電二極管APD(滅弧電阻R1)。在本實(shí)施方式中,能夠通過(guò)與半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A相對(duì)配置的玻璃基板30來(lái)提高半導(dǎo)體基板1N的機(jī)械強(qiáng)度。尤其在半導(dǎo)體基板1N已薄化的情況下極其有效。接下來(lái),參照?qǐng)D7及圖8,說(shuō)明對(duì)本實(shí)施方式的變形例所涉及的光檢測(cè)裝置1的結(jié)構(gòu)。圖7是用以說(shuō)明本實(shí)施方式的變形例所涉及的光檢測(cè)裝置的截面結(jié)構(gòu)的圖。圖8是半導(dǎo)體光檢測(cè)元件的概略平面圖。如圖7及圖8所示,光檢測(cè)裝置1具備半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10B、搭載基板20、以及玻璃基板30。搭載基板20與半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10B相對(duì)配置。玻璃基板30與半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10B相對(duì)配置。半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10B配置在搭載基板20與玻璃基板30之間。半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10B由背面入射型的光電二極管陣列PDA2構(gòu)成。光電二極管陣列PDA2具有在俯視下呈矩形形狀的半導(dǎo)體基板2N。半導(dǎo)體基板2N包含相互相對(duì)的主面2Na和主面2Nb。半導(dǎo)體基板2N是由Si構(gòu)成的P型(第一導(dǎo)電型)的半導(dǎo)體基板。半導(dǎo)體基板2N電連接于形成在基板2N的主面2Nb側(cè)的電極(省略圖示)。光電二極管陣列PDA2包含形成在半導(dǎo)體基板2N的多個(gè)雪崩光電二極管APD。一個(gè)雪崩光電二極管APD構(gòu)成光電二極管陣列PDA2中的一個(gè)像素。各雪崩光電二極管APD具有N型(第一導(dǎo)電型)的第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA、以及P型(第二導(dǎo)電型)的第二半導(dǎo)體區(qū)域2PB。第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA形成在半導(dǎo)體基板2N的主面2Nb側(cè)。第二半導(dǎo)體區(qū)域2PB與第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA構(gòu)成PN結(jié)且雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體基板2N高。第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA的平面形狀例如為多邊形(在本實(shí)施方式中為八邊形)。第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA作為負(fù)極層而發(fā)揮功能,第二半導(dǎo)體區(qū)域2PB作為倍增層而發(fā)揮功能。在半導(dǎo)體基板2N的主面2Na側(cè)配置有累積層(accumulationlayer)及絕緣層(均未圖示)。累積層通過(guò)在半導(dǎo)體基板2N內(nèi)使P型雜質(zhì)以成為雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體基板2N高的方式從主面2Na側(cè)離子注入或擴(kuò)散而形成。絕緣層形成在累積層上。作為絕緣層的材料,可使用SiO2或SiN。作為絕緣層的形成方法,在絕緣層由SiO2構(gòu)成的情況下,可使用熱氧化法或?yàn)R射法。雪崩光電二極管APD也如圖8所示具有配置在半導(dǎo)體基板2N的主面2Nb側(cè)的電極E11。電極E11連接于第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA。電極E11從主面2Nb側(cè)看經(jīng)由絕緣層L4而配置在與第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體基板2N上。在圖8中,為了構(gòu)造的明確化,而省略圖7所示的絕緣層L4及鈍化膜PF的記載。電極E11與電極E9通過(guò)凸點(diǎn)電極BE而連接。由此,第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA經(jīng)由電極E11及凸點(diǎn)電極BE而電連接于電極E9。電極E11也與電極E9同樣地由鋁等金屬構(gòu)成。作為電極材料,除鋁以外,也可使用AuGe/Ni等。如以上所述,在本變形例中,滅弧電阻R1也配置在搭載基板20而非半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10B的半導(dǎo)體基板2N。因此,在半導(dǎo)體基板2N中,不考慮配置滅弧電阻R1的空間而形成各雪崩光電二極管APD。其結(jié)果,能夠顯著提高光檢測(cè)裝置1(半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10B)的開(kāi)口率。各雪崩光電二極管APD具有半導(dǎo)體基板2N、第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA、以及第二半導(dǎo)體區(qū)域2PB,第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA與電極E9電連接。由此,即便在使用背面入射型的半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10B的情況下,也能夠顯著提高開(kāi)口率。另外,電極E11與電極E9經(jīng)由凸點(diǎn)電極BE而電連接,故從第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA至滅弧電阻R1為止的配線距離極短。因此,從第一半導(dǎo)體區(qū)域2PA至滅弧電阻R1為止的配線所具有的電阻及電容的影響明顯得到抑制,時(shí)間分辨率更進(jìn)一步地提高。在本變形例中,也能夠通過(guò)與半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10B相對(duì)配置的玻璃基板30來(lái)提高半導(dǎo)體基板2N的機(jī)械強(qiáng)度。尤其在半導(dǎo)體基板2N已薄化的情況下極其有效。半導(dǎo)體基板2N如圖9所示,形成有多個(gè)雪崩光電二極管APD的區(qū)域從主面2Na側(cè)被薄化,并除去半導(dǎo)體基板2N的與形成有多個(gè)雪崩光電二極管APD的區(qū)域?qū)?yīng)的部分。在經(jīng)薄化的區(qū)域的周?chē)雽?dǎo)體基板2N作為框部而存在。半導(dǎo)體基板2N的除去可通過(guò)蝕刻(例如干式蝕刻等)或研磨等來(lái)進(jìn)行。在半導(dǎo)體基板2N的主面2Na側(cè)配置有累積層AC及絕緣層L5。累積層AC通過(guò)在半導(dǎo)體基板2N內(nèi)使P型的雜質(zhì)以成為雜質(zhì)濃度比半導(dǎo)體基板2N高的方式從主面2Na側(cè)離子注入或擴(kuò)散而形成。絕緣層L5形成在累積層AC上。作為絕緣層L5的材料,可使用SiO2或SiN。作為絕緣層L5的形成方法,在絕緣層L5由SiO2構(gòu)成的情況下,可使用熱氧化法或?yàn)R射法。以上,就本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明,但本發(fā)明不必限定于所述實(shí)施方式,可以不脫離其主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。搭載基板20也可如圖10所示包含有源滅弧電路AQ來(lái)替代無(wú)源滅弧電路(滅弧電阻)。有源滅弧電路AQ也作為信號(hào)處理部SP而發(fā)揮功能,且包含CMOS電路。在各有源滅弧電路AQ中連接有共用電極CE及信號(hào)線TL。有源滅弧電路AQ將來(lái)自各雪崩光電二極管APD的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖,并且利用已轉(zhuǎn)換的數(shù)字脈沖進(jìn)行MOS的導(dǎo)通/斷開(kāi)(ON/OFF)動(dòng)作,并進(jìn)行電壓的強(qiáng)制下降(drop)及重置動(dòng)作。搭載基板20包含有源滅弧電路AQ,故可減少半導(dǎo)體光檢測(cè)元件10A、10B以蓋革模式動(dòng)作時(shí)的電壓恢復(fù)時(shí)間。第一和第二半導(dǎo)體區(qū)域1PA、1PB、2PA、2PB的形狀并不限定于所述形狀,也可為其他形狀(例如圓形形狀等)。另外,形成在半導(dǎo)體基板1N、2N的雪崩光電二極管APD的數(shù)量(行數(shù)和列數(shù))或排列并不限定于所述者。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可利用于檢測(cè)微弱光的光檢測(cè)裝置。
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