辐射传感器元件和方法技术

提供了一种辐射传感器元件(100)。辐射传感器元件(100)包括具有互连面(111)的读出集成电路(110)、与互连面(111)相对的化合物半导体层(120)以及从互连面(111)朝着化合物半导体层(120)延伸的铜柱互连元件(130)。铜柱互连元件(130)包括铜部分(131)和氧化阻挡层(132)，氧化阻挡层(132)包括贵金属并且被布置在铜部分(131)和化合物半导体层(120)之间。在铜部分(131)和化合物半导体层(120)之间。在铜部分(131)和化合物半导体层(120)之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】辐射传感器元件和方法


[0001]本专利技术涉及辐射探测器的技术。特别是，本专利技术涉及辐射探测器的互连。
[0002]背景
[0003]辐射探测器广泛用于探测在实验和应用粒子和核物理中以及在医疗和环境领域中的电离辐射。例如，辐射探测器也可以用在例如各种安全和军事应用中。
[0004]辐射探测器的最有利的类型之一是所谓的固态探测器，即半导体探测器。与其他类型的辐射传感器相比，这样的探测器通常提供改进的易用性、更长的寿命周期、更小的尺寸以及更高的分辨率和灵敏度。特别是在处理X射线和伽马辐射的应用中，具有包括化合物半导体材料(例如碲化镉(CdTe)或碲化锌镉(CdZnTe))的传感器元件的固态探测器的使用可能是有益的，因为这样的探测器通常可以在室温下操作。
[0005]然而，后端处理可能证明对化合物半导体传感器元件是有挑战性的。这样的挑战可能与例如所使用的化合物半导体材料的温度灵敏度和现代设备的所需高分辨率水平有关。考虑到此，可能需要开发与化合物半导体传感器元件的后端处理相关的新解决方案。
[0006]概述
[0007]本概述被提供来以简化形式引入在下面的详细描述中进一步描述的一系列概念。本概述不旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦不旨在用于限定要求保护的主题的范围。
[0008]根据第一方面，提供了一种辐射传感器元件。辐射传感器元件包括具有互连面的读出集成电路、与互连面相对的化合物半导体层以及从互连面朝着化合物半导体层延伸的铜柱互连元件。
[0009]铜柱互连元件包括铜部分和氧化阻挡层，氧化阻挡层包括贵金属并且被布置在铜部分和化合物半导体层之间。
[0010]根据第二方面，提供了一种用于制造辐射传感器元件的方法。该方法包括提供具有互连面的读出集成电路，在互连面上形成铜柱互连元件，提供化合物半导体层，以及将化合物半导体层布置成与互连面相对，使得铜柱互连元件从互连面朝着化合物半导体层延伸。
[0011]在该方法中，铜柱互连元件包括铜部分和包含贵金属的氧化阻挡层，以及氧化阻挡层被布置在铜部分和化合物半导体层之间。
[0012]附图简述
[0013]从根据附图阅读的下面的详细描述中，将更好地理解本公开，其中：
[0014]图1描绘了辐射传感器元件的示意性分解图，
[0015]图2a、图2b和图2c描绘了各种辐射传感器元件的局部剖视图，以及
[0016]图3示出了用于制造辐射传感器元件的方法，
[0017]图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图4f、图4g、图4h、图4i、图4j、图4k和图4l描绘了用于制造辐射传感器元件的方法的阶段，
[0018]图5a、图5b、图5c、图5d、图5e和图5f描绘了用于制造铜柱互连元件的方法的阶段。
[0019]除非有明确相反的陈述，否则上述附图中的任何附图可能并未按比例被绘制，使得在所述附图中的任何元件可能相对于在所述附图中的其他元件以不现实的比例被绘制，以便强调所述附图的实施例的特定结构方面。
[0020]此外，为了强调所述两个附图的实施例的特定结构方面，在前述附图中的任何两个附图的实施例中的对应元件可能在所述两个附图中是彼此不相称的。
[0021]详细描述
[0022]关于本详细描述中讨论的辐射传感器元件和方法，应注意以下内容。
[0023]在本文中，“辐射”应被广泛地理解，涵盖例如电磁辐射和粒子辐射。辐射通常可以对应于电离辐射或非电离辐射。
[0024]在本说明书中，“电离”辐射可以指具有小于10电子伏(eV)的粒子或光子能量的辐射，而“非电离”辐射可以指具有至少10eV的粒子或光子能量的辐射。
[0025]在整个这个说明书中，“辐射探测器”可以指完整的、可操作的辐射探测器。辐射探测器通常可以包括至少一个辐射传感器。辐射探测器可以还包括其他元件、单元和/或结构。
[0026]在本公开中，“辐射传感器”可以指被配置成探测和/或测量辐射并记录、指示所述辐射和/或对所述辐射做出响应的可操作单元、模块或设备。
[0027]此外，“辐射传感器元件”可以指可以本身形成辐射传感器的元件。可选地，辐射传感器元件可以用作还包括其他元件和/或结构的辐射传感器的一个元件。辐射传感器元件可以包括活性材料，其物理特性在所述辐射传感器元件中被利用，以便记录、指示入射在所述活性材料上的辐射和/或对辐射做出响应。辐射传感器元件可以对应于间接转换辐射传感器元件或直接转换辐射传感器元件。
[0028]在本文中，“间接转换辐射传感器元件”可以指包括用于将电离辐射转换成非电离电磁辐射的闪烁体(scintillator)材料和用于探测由闪烁体发射的电磁辐射的半导体光电探测器的辐射传感器元件。
[0029]相反，“直接转换辐射传感器元件”可以指不需要对闪烁体的使用来将电离辐射转换成非电离电磁辐射以便探测所述电离辐射的辐射传感器元件。这样的直接转换辐射传感器元件可以基于探测在活性材料内的由入射辐射(例如电离辐射)产生的自由电荷载流子。直接转换辐射传感器元件通常可以包括半导体材料作为活性材料。
[0030]在本文中，“半导体”材料可以指拥有导电率介于导电材料(例如金属)的导电率和绝缘材料(例如许多塑料和玻璃)的导电率之间的材料。半导体材料通常可以具有掺杂水平，其可以被调整，以便以可控的方式调节所述半导体材料的性质。
[0031]图1描绘了根据实施例的辐射传感器元件100的示意性分解图。图1的实施例可以符合与参考、结合和/或伴随图2公开的任何实施例。附加地或可选地，尽管没有在图1中明确地示出，但是图1的实施例或其任何部分通常可以包括图2中的任何实施例的在图1中省略的任何特征和/或元件。
[0032]在图1的实施例中，辐射传感器元件100包括读出集成电路110。
[0033]在本公开中，“集成电路”可以指包括在一片半导体材料(例如硅(Si))上形成的电路的主体或元件。
[0034]因此，“读出集成电路”可以指被配置为积累在辐射传感器元件的活性材料内的由
入射辐射产生的电荷的集成电路。附加地或可选地，读出集成电路可以指被配置为将这样的电荷从所述活性材料移走以用于进一步处理的集成电路。读出集成电路通常可以被配置为以逐像素方式操作。
[0035]图1的实施例中的读出集成电路110具有互连面111。
[0036]在本文中，“面”可以指主体或元件的表面的一部分。面可以特别地指从特定观看方向可观看的主体或元件的表面的一部分。面或主体或元件通常可以具有在所述主体或所述元件的操作中的预定义功能。
[0037]因此，“互连面”可以指被配置成或适合于将所述主体或元件电气地耦合到另一主体或元件的主体或元件的面。特别是，辐射传感器元件的读出集成电路的互连面可以指被配置为或适合于将所述读出集成电路电气地耦合到所述辐射传感器元件的活性材料的所述读出集成电路的面。
[0038]在图1的实施例中，互连面1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】1.一种辐射传感器元件(100)，包括：读出集成电路(110)，所述读出集成电路(110)具有互连面(111)，化合物半导体层(120)，所述化合物半导体层(120)与所述互连面(111)相对，以及铜柱互连元件(130)，所述铜柱互连元件(130)从所述互连面(111)朝着所述化合物半导体层(120)延伸，其中，所述铜柱互连元件(130)包括铜部分(131)和氧化阻挡层(132)，所述氧化阻挡层(132)包括贵金属并且被布置在所述铜部分(131)和所述化合物半导体层(120)之间。2.根据权利要求1所述的辐射传感器元件(100)，其中，所述氧化阻挡层(132)包括金Au；银Ag；铑Rh；铂Pt；钯Pd；钌Ru；锇Os；和/或铱Ir。3.根据权利要求2所述的辐射传感器元件(100)，其中，所述氧化阻挡层(132)包括至少90原子百分数的一种或更多种贵金属。4.根据前述权利要求中的任一项所述的辐射传感器元件(100)，其中，所述化合物半导体层(120)包括碲化镉CdTe；碲化锌镉CdZnTe；和/或碲化锰镉CdMnTe。5.根据前述权利要求中的任一项所述的辐射传感器元件(230)，其中，所述铜柱互连元件(234)包括在所述铜柱互连元件的与所述互连面(232)相对的端部处的突出唇部(240)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的辐射传感器元件(220)，其中，所述铜柱互连元件(224)包括在所述铜部分(225)和所述氧化阻挡层(226)之间的扩散阻挡层(228)。7.根据权利要求6所述的辐射传感器元件(220)，其中，所述扩散阻挡层(228...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得里，
申请(专利权)人：芬兰探测技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：