半导体器件制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体X线探测器及其制造方法，将PIN接触层过孔之于像素单元的侧边，可以减少铟柱(包括UBM粘附层)封装工艺对PIN二极管器件电学特性的影响，避免金属钉刺现象，减少漏电流；同时，侧边接触结构可以降低PIN接触层过孔对后继的铟柱成球工艺的不利影响；另外，侧边接触减小了金属接触面积，从而降低了金属漏电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件领域，特别地，涉及一种半导体X线探测器。
技术介绍
X线探测器在当今社会生产和生活领域都有着广泛的应用。常见的X线探测器根据其探测成像原理，有以下几种形式：胶片成像，固体探测器，气体探测器，以及半导体探测器。其中，半导体探测器因其体积小、速度快、信息处理便捷、设计方案灵活，在业界得到了广泛的应用，成为了未来X线探测器市场的主流。半导体探测器包括了硅基像素探测器，CCD/CMOS探测器，a-SiFPD探测器等若干形式。其中，硅基像素探测器的空间分辨率高，响应速度快，因而得到了研究人员的重视。但是其成本较高，且其设计制备需要多种学科的融合，技术门槛很高。硅基像素X线探测器的常规结构为硅基二极管阵列基板与读出电路阵列基板通过倒装焊点阵封装。具体可以参见附图1，示意了单个像素的结构，硅基二极管阵列基板20与读出电路阵列基板10通过铟焊料球14键合连接。这种结构的硅基像素X线探测器，需要大面积、高分辨率、高灵敏度、低漏电硅基PIN二极管阵列，也需要高分辨率、高灵敏度读出电路，同时也对用于连接的焊料提出了要求，需要芯片级的铟倒装焊点阵键合封装技术，以获得较低的电阻和较低的寄生电容。常规结构中，PIN接触孔和铟柱封装点(via孔)在同一区域，一般在像素内是中心对称；同时PIN接触孔要远大于铟柱via孔以便后继的铟柱成球工艺。但是，这种结构以及相关制造工艺通常会带来较大的工艺损伤和漏电，同时导致较大的结电容。因此，需要提供一种新的硅基像素X线探测器，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术提出了一种半导体X线探测器及其制造方法，其中，将PIN接触层过孔形成在单元侧边，以获得良好的器件性能。本专利技术提供了一种半导体器件，包括半导体X线探测器的像素单元，其包括：硅基二极管阵列基板和读出电路阵列基板，其通过铟焊料球键合连接；所述读出电路阵列基板上形成有读出电路，第一钝化层以及第一UBM；所述硅基二极管阵列基板上形成有背面N+层，正面P+层，其中，所述背面N+层与所述正面P+层之间的所述硅基二极管阵列基板部分为本征层，从而形成了硅基PIN二极管；硅基二极管阵列基板的正面P+层之上还形成有氧化层，PIN接触层，第二钝化层以及第二UBM；其中，所述第二UNM包括与所述PIN接触层直接接触的位于所述第二钝化层之中的铟过孔，所述PIN接触层包括与所述正面P+层直接接触的PIN接触层过孔；所述PIN接触层过孔位于所述像素单元的侧边，其与所述铟过孔不位于同一区域，并无交叠。同时，本专利技术还提供一种半导体器件制造方法，用于制造半导体X线探测器的像素单元，其特征在于包括：提供读出电路阵列基板和硅基二极管阵列基板；在所述读出电路阵列基板形成读出电路；然后在所述读出电路之上形成第一钝化层以及第一UBM；在所述硅基二极管阵列基板的背面形成背面N+层，在所述硅基二极管阵列基板的正面形成正面P+层；在所述正面P+层之上形成氧化层，PIN接触层，第二钝化层以及第二UBM；通过铟焊料球将所述读出电路阵列基板和所述硅基二极管阵列基板键合连接，从而形成半导体X线探测器像素单元；其中，所述第二UNM包括与所述PIN接触层直接接触的位于所述第二钝化层之中的铟过孔，所述PIN接触层包括与所述正面P+层直接接触的PIN接触层过孔；所述PIN接触层过孔位于所述像素单元的侧边，其与所述铟过孔不位于同一区域，并无交叠。根据本专利技术的一个方面，所述PIN接触层过孔位于所述氧化层之中。根据本专利技术的一个方面，所述PIN接触层过孔的图形为条状矩形；另外，所述PIN接触层过孔具有一个或者多个条状矩形，位于所述像素单元的一个或者多个侧边。根据本专利技术的一个方面，所述PIN接触层过孔的图形为矩形环，其围绕所述铟过孔。本专利技术的优点在于：PIN接触层过孔位于像素单元的侧边，这种侧边接触结构可以减少铟柱(包括UBM粘附层)封装工艺对PIN二极管器件电学特性的影响，避免金属钉刺现象，减少漏电流；同时，侧边接触结构可以降低接触孔对后继铟柱成球工艺的不利影响；另外，侧边接触减小了金属接触面积，从而降低了金属漏电。附图说明图1常规的半导体X线探测器像素单元图2本专利技术的半导体X线探测器像素单元图3铟过孔结构图4常规的以及本专利技术的PIN接触层过孔结构图5常规的以及本专利技术的接触孔版图具体实施方式以下，通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。本专利技术提供一种半导体器件及其制造方法，具体而言，涉及一种半导体X线探测器及其制造方法。下面，参见说明书附图，将详细描述本专利技术提供的半导体器件及其制造方法。首先，参见附图2，是根据本专利技术一个实施例的半导体X线探测器的单个像素单元结构，而附图1是本专利技术提供的基于现有技术的对比例。本专利技术的半导体X线探测器具有硅基二极管阵列基板20与读出电路阵列基板10，它们通过铟焊料球14键合连接。读出电路阵列基板10上形成有读出电路11，第一钝化层12，以及第一UBM13，硅基二极管阵列基板20上形成有背面N+接触层21，正面P+层22，其中，背面N+接触层21与正面P+层22之间的基板20部份为本征层(即i层)，从而形成了硅基的PIN二极管。硅基二极管阵列基板20的正面P+层22之上还形成有氧化层23，PIN接触层24，第二钝化层25，以及第二UBM26。其中，第二UNM26包括与PIN接触层24直接接触的位于第二钝化层25之中的铟过孔261(IndiumVia，参见附图3)。而参见附图4，PIN接触层24包括与铟过孔261直接接触的PIN接触层基座242以及与正面P+层22也即PIN二极管直接接触的PIN接触层过孔241，PIN接触层过孔241位于氧化层23之中。图1的对比例中，PIN接触层过孔241与铟过孔261位于同一区域，通常，它们都是在单个像素单元内中心对称(另请参见附图3和4(a))。同时，考虑到后续的铟焊料球14的铟柱成球工艺，PIN接触层过孔241远大于铟过孔261。而在本专利技术的一个实施例中，PIN接触层过孔241与铟过孔261并不位于同一区域，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括半导体X线探测器的像素单元，其特征在于包括：硅基二极管阵列基板和读出电路阵列基板，其通过铟焊料球键合连接；所述读出电路阵列基板上形成有读出电路，第一钝化层以及第一UBM；所述硅基二极管阵列基板上形成有背面N+接触层，正面P+层，其中，所述背面N+接触层与所述正面P+层之间的所述硅基二极管阵列基板部分为本征层，从而形成了硅基PIN二极管；硅基二极管阵列基板的正面P+层之上还形成有氧化层，PIN接触层，第二钝化层以及第二UBM；其中，所述第二UNM包括与所述PIN接触层直接接触的位于所述第二钝化层之中的铟过孔，所述PIN接触层包括与所述正面P+层直接接触的PIN接触层过孔；所述PIN接触层过孔位于所述像素单元的侧边，其与所述铟过孔不位于同一区域，并无交叠。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，包括半导体X线探测器的像素单元，其特征
在于包括：
硅基二极管阵列基板和读出电路阵列基板，其通过铟焊料球键合
连接；
所述读出电路阵列基板上形成有读出电路，第一钝化层以及第一
UBM；
所述硅基二极管阵列基板上形成有背面N+接触层，正面P+层，
其中，所述背面N+接触层与所述正面P+层之间的所述硅基二极管阵
列基板部分为本征层，从而形成了硅基PIN二极管；
硅基二极管阵列基板的正面P+层之上还形成有氧化层，PIN接触
层，第二钝化层以及第二UBM；
其中，所述第二UNM包括与所述PIN接触层直接接触的位于所
述第二钝化层之中的铟过孔，所述PIN接触层包括与所述正面P+层
直接接触的PIN接触层过孔；
所述PIN接触层过孔位于所述像素单元的侧边，其与所述铟过孔
不位于同一区域，并无交叠。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述PIN接触层过
孔位于所述氧化层之中。
3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述PIN接触层过
孔的图形为条状矩形。
4.根据权利要求3所述的器件，其特征在于，所述PIN接触层过
孔具有一个或者多个条状矩形，位于所述像素单元的一个或者多个侧
边。
5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述PIN接触层过
孔的图形为矩形环，其围绕所述铟过孔。
6.一种半导体器件制...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷华湘，贾云丛，袁烽，陈大鹏，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11