JP4482253B2 - Photodiode array, solid-state imaging device, and radiation detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホトダイオードアレイと、これを備えた固体撮像装置および放射線検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
ホトダイオードを共通基板上に複数配設することにより、固体撮像装置を構成できる。また、ホトダイオードアレイは、X線断層撮影装置(以下「CT装置」という)の放射線検出器としても利用可能である。ここで、CT装置用の放射線検出器としてホトダイオードアレイを利用する場合、良好な検出結果を得るためにホトダイオードアレイの光入射面にシンチレータを装着するのが一般的である。このように、ホトダイオードアレイの光入射面にシンチレータを装着するに際しては、空間分解能(解像度)や組立効率を高める上で、ホトダイオードアレイの光入射面側をできるだけ平坦にすることが求められる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ホトダイオードアレイの光入射面側を平坦にする手法としては、通常ホトダイオードは表面側に電極や配線が設けられているので、裏面を光入射面とするように構成することがある。
【0004】
しかしながら、光入射面側から電極や配線を排した、いわゆる裏面入射型のホトダイオードアレイでは、n−型基板の厚さの分だけ、キャリアが移動することになる。また、この場合、バイアスを加えた際、空乏層が垂直方向に広がり難くなってしまうことから、ホトダイオード間においてクロストークが発生しやすくなってしまう。従って、n+型チャンネルストッパ層を介して、n−型基板に対して電圧を加える上では、なにより、クロストークの発生をできる限り抑制することが重要となる。
【0005】
そこで、本発明は、電極や配線を一方の面側に集めてもクロストークの発生を良好に抑制することができるホトダイオードアレイ、高い撮像精度を有する固体撮像装置、及び、高い解像度を得ることができる放射線検出器の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によるホトダイオードアレイは、第1導電型半導体基板の一面側に第2導電型半導体層を複数有し、半導体基板と第2導電型半導体層によりホトダイオードが形成され、半導体基板の他面側から被検出光を入射させるホトダイオードアレイにおいて、半導体基板の他面側に形成されており、半導体基板よりも高い不純物濃度を有する第1導電型のアキュムレーション層と、半導体基板の一面側に設けられており、半導体基板よりも高い不純物濃度を有する第1導電型のチャンネルストッパ層と、各ホトダイオードの周囲を概略囲むように半導体基板の一面側に設けられており、チャンネルストッパ層よりも他面側に延びるトレンチ部とを備え、各ホトダイオードの周囲の少なくとも一個所には、トレンチ部が存在しないトレンチ非存在部が形成されており、これら各トレンチ非存在部を介して、チャンネルストッパ層の互いに隣り合うホトダイオードに対応する部位同士が連続していることを特徴とする。
【0007】
このホトダイオードアレイは、光入射面側から電極や配線を排した、いわゆる裏面入射型のホトダイオードアレイであり、第1導電型(n−型)半導体基板を有する。半導体基板の一面側(表面側)には、第2導電型(p型)半導体層(不純物拡散層)が複数配設されている。また、半導体基板の一面側には、半導体基板よりも高い不純物濃度を有する第1導電型(n+型)のチャンネルストッパ層と、チャンネルストッパ層よりも他面側に延びており、各ホトダイオードの周囲を概略囲むトレンチ部とが設けられている。半導体基板に対しては、カソードから、n+型チャンネルストッパ層を介して、電圧が加えられる。
【0008】
ここで、トレンチ部は、各ホトダイオードの周囲のほぼ全体を囲んでいるが、各ホトダイオードの周囲を完全には囲んでいない。すなわち、各ホトダイオードの周囲の少なくとも一個所には、トレンチ部が存在しないトレンチ非存在部が形成されている。そして、これら各トレンチ非存在部を介して、チャンネルストッパ層の互いに隣り合うホトダイオードに対応する部位同士が(電気的に)連続している。これにより、このホトダイオードアレイでは、各ホトダイオードごとに電極を設ける必要がなくなり、電極(カソード)の個数を低減可能となる。従って、カソード用の配線を半導体基板上で引き回す必要がなくなるので、開口率を高めることが可能となると共に、組立効率を向上させることができる。
【0009】
また、このホトダイオードアレイでは、各チャンネルストッパ層よりも他面側に延びており、各ホトダイオードの周囲を概略囲むトレンチ部によって、半導体基板の他面側(裏面側)から入射した光によって発生したキャリアの互いに隣り合うホトダイオード間における移動が規制される。従って、このホトダイオードアレイでは、電極や配線を一面側に集めても、クロストークの発生を良好に抑制することが可能となる。
【0010】
この場合、トレンチ非存在部は、各ホトダイオードの互いに対向し合う2つの縁部に対して各1箇所ずつ設けられていると好ましい。
【0011】
また、トレンチ非存在部は、各ホトダイオードに対して、それぞれ一箇所ずつ設けられていてもよい。
【0012】
そして、上述したような各ホトダイオードを共通基板上に複数配設することにより、高い撮像精度を有する固体撮像装置の実現が容易に可能となる。
【0013】
更に、上述したような各ホトダイオードを固定する基板を用意し、各第2導電型半導体層を、アノードを介して基板の所定の配線にバンプ接続すると共に、各チャンネルストッパ層を、カソードを介して基板の所定の配線にバンプ接続し、ホトダイオードアレイの他面側に、シンチレータを取り付ければ、高い解像度を得ることができる放射線検出器の実現が容易に可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるホトダイオードアレイ、固体撮像装置、及び、放射線検出器の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0015】
図1は、本発明によるホトダイオードアレイの第1実施形態を示す断面図である。図2は、図1のホトダイオードアレイを光入射側から見た平面図であり、電極及び表面絶縁膜は省略してある。これらの図面に示すホトダイオードアレイ1は、光入射面側から電極や配線を排した、いわゆる裏面入射型のホトダイオードアレイであり、n−型(第1導電型)Si等からなる半導体基板2を有する。半導体基板2は、例えば、1.0×1012/cm3程度の不純物濃度を有し、その厚さは、例えば、約270μmとされる。半導体基板2の一面側、すなわち、半導体基板2の表面2sには、p型(第2導電型)Si等からなる第2導電型半導体層(p型不純物拡散層)3がマトリックス状に複数(本実施形態では2×2=4個)配設されることで、ホトダイオードアレイが構成される。各第2導電型半導体層3は、1.0×1019/cm3程度の不純物濃度を有し、表面2sからの深さ(厚さ)は、例えば、約0.5μmとされる。
【0016】
また、半導体基板2の表面2s側(一面側)には、各第2導電型半導体層3それぞれの近傍に位置するように、半導体基板2よりも高い不純物濃度を有するn+型(第1導電型)Si等からなるチャンネルストッパ層4が設けられている。図2に示すように、本実施形態では、チャンネルストッパ層4は、各第2導電型半導体層3の周囲を取り囲むように、格子状に形成されている。チャンネルストッパ層4は、1.0×1018/cm3程度の不純物濃度を有し、表面2sからの深さ(厚さ)は、例えば、約1.5μmとされる。
【0017】
更に、半導体基板2の表面2sには、絶縁層5が積層され、ポリシリコン、Au、Al等からなるパターン配線が施されている。そして、各第2導電型半導体層3は、パターン配線のうち、アノードとなる電極Eaと接続され、各チャンネルストッパ層4は、パターン配線のうち、カソードとなる電極Ec(図2参照)と接続される。これにより、半導体基板2に対しては、図示しない電極パッドおよび電極Ecから、n+型のチャンネルストッパ層4を介して電圧が加えられることになる。なお、絶縁層5を形成する素材としては、SiO2やSiNxを用いることができる。
【0018】
一方、光入射面となる半導体基板2の裏面2uには、半導体基板2内で発生するキャリアが裏面2uで再結合することを防止するためのアキュムレーション層6が形成されている。アキュムレーション層6は、n型Si等からなり、例えば、5.0×1018/cm3程度の不純物濃度を有する。また、アキュムレーション層6の厚さは、例えば、約0.2μmとされる。アキュムレーション層6上には、更に、保護層7が積層され、保護層7上には、PD接合領域に対応する開口部8aを複数備えた遮光膜8が積層されている。これにより、PD間におけるクロストークを改善することができる。遮光膜8を形成する素材としては、例えば、ホトレジスト内に、黒色の染料や絶縁処理したカーボンブラック等の顔料を混入させた黒色ホトレジストや、遮光性金属等を用いることができる。
【0019】
上述したように、ホトダイオードアレイ1は、いわゆる裏面入射型として構成されるが、この場合、何ら対策を施さなければ、ホトダイオード間においてクロストークが発生しやすくなってしまう。この点に鑑みて、ホトダイオードアレイ1の半導体基板2の表面2s側(一面側)には、図1および図2に示すように、トレンチ部10が形成されている。
【0020】
トレンチ部10は、図1および図2に示すように、格子状に形成されたチャンネルストッパ層4の中央部を貫通するように形成された格子状の溝(凹部)11、溝11の表面に積層された絶縁層12、および、溝11内に埋設された絶縁体14とからなる。そして、図1に示すように、トレンチ部10は、チャンネルストッパ層4よりも裏面2u側に延びている。つまり、トレンチ部10の表面2sからの深さは、各チャンネルストッパ層4の表面2sからの深さよりも大きい。
【0021】
なお、絶縁層12を形成する素材としては、SiO2やSiNxを用いることができる。また、絶縁体14としては、遮光膜8と同様に、例えば、ホトレジスト内に、黒色の染料や絶縁処理したカーボンブラック等の顔料を混入させた黒色ホトレジストを用いることができる。更に、絶縁体14としては、ポリイミド等の樹脂やノンドープの絶縁性シリカ溶液等を用いることも可能である。この場合、ポリイミド等の樹脂やノンドープの絶縁性シリカ溶液をスピンコートにより溝11内に導入し、ベーキングすることによって、溝11内に絶縁体14を埋設すればよい。また、パターン配線をトレンチ部10(絶縁体14)上に沿うように配置しても(這わせても)よい。
【0022】
ここで、図2に示すように、トレンチ部10は、各第2導電型半導体層3、及び、チャンネルストッパ層4の各第2導電型半導体層3を取り囲む部位4cの周囲のほぼ全体を囲んでいるが、各第2導電型半導体層3および部位4cの周囲を完全には囲んでいない。すなわち、図2に示すように、各第2導電型半導体層3の互いに対向し合う2つの縁部に対しては、各1箇所ずつトレンチ部10が存在しないトレンチ非存在部9が形成されている。そして、これら各トレンチ非存在部9を介して、チャンネルストッパ層4の互いに隣り合う第2導電型半導体層3に対応する部位4c同士は電気的に連続している。
【0023】
このように、各第2導電型半導体層3の周囲の少なくとも一個所にトレンチ非存在部9を設ければ、チャンネルストッパ層4の互いに隣り合う第2導電型半導体層3に対応する部位4c同士を連続させることができる。従って、各第2導電型半導体層3ごとに電極(カソード)Ecを設ける必要はなくなり、図2に示すように、電極Ecの個数を低減可能となる(本実施形態では、1体)。この結果、カソード用の配線を半導体基板2上で引き回す必要がなくなるので、開口率を高めることが可能となると共に、組立効率を向上させることができる。
【0024】
このように構成されたホトダイオードアレイ1において、半導体基板2の裏面2u側から光が入射すると、入射光に感応してキャリア(電子・正孔)が発生する。そして、発生したキャリアは、半導体基板2内の電界に従って移動し、その一方は、n+型のチャンネルストッパ層4を介してカソードとなる電極Ecから、他方は、第2導電型半導体層3と接続されたアノードとなる電極Eaから取り出され、電極パッドを介して外部に出力される。
【0025】
ここで、上述したように、このホトダイオードアレイ1では、トレンチ部10が、チャンネルストッパ層4よりも他面側に延びており、各ホトダイオードの周囲は、トレンチ非存在部9を除いて、トレンチ部10によって概略取り囲まれている。従って、トレンチ部10によって、半導体基板2の裏面2uから入射した光によって発生したキャリアの互いに隣り合うホトダイオード間における移動が規制される。この結果、ホトダイオードアレイ1では、アノードとなる電極Eaやカソードとなる電極Ecを含むパターン配線を表面2s側に集めても、クロストークの発生を良好に抑制することが可能となる。
【0026】
さて、上述したホトダイオードアレイ1を用いることにより、高い撮像精度を有する固体撮像装置や、高い解像度を得ることができる放射線検出器を容易に構成することができる。例えば、放射線検出器を構成する場合には、図3に示すように配線基板15を用意する。配線基板15は、ガラスエポキシ基板や可撓性基板上に配線パターンを施したものである。この配線基板15上に、図4に示すように、複数(この場合、4体)のホトダイオードアレイ1を配置する。すなわち、ホトダイオードアレイ1の表面2s側に設けられている配線パターンをバンプ16(図5参照)を介して配線基板15の配線パターンに対して電気的に接続する。更に、配線基板15と各ホトダイオードアレイ1との間の隙間に絶縁性樹脂等を充填すれば、放射線検出器全体の機械的強度を向上させることができる。
【0027】
各ホトダイオードアレイ1を配線基板15に装着したならば、図5に示すように、各ホトダイオードアレイ1の裏面2u側にシンチレータ17を固定し、これにより、放射線検出器20が完成する。上述したように、ホトダイオードアレイ1では、配線パターン(電極)が表面2s側に集められていることから、ホトダイオードアレイ1の裏面2u側は、電極等の出っ張りの存在しない平坦な状態となっている。従って、ホトダイオードアレイ1の裏面2u側にシンチレータ17を極めて容易かつ確実に取り付けることが可能となる。また、ホトダイオードアレイ1とシンチレータ17とを極めて接近させた状態に維持可能となるので、放射線検出器20は、高い空間分解能(解像度)を有することになる。なお、シンチレータ17としては、図5に示すように、すべてのホトダイオードアレイ1の全体を覆うものを用いてもよく、また、1体のホトダイオードアレイ1のみを覆うものを複数用いてもよい。
【0028】
図6に、本発明によるホトダイオードアレイの第1実施形態における変形例を示す。同図に示すホトダイオードアレイ1Aは、基本構成をそのままに、図1および図2に示したホトダイオードアレイ1を多画素化したものであり、この例では、4×4=16個のホトダイオードを備える。このホトダイオードアレイ1Aのように、多画素化した場合であっても、各ホトダイオードの周囲の少なくとも一個所にトレンチ非存在部9を設ければ、チャンネルストッパ層4の互いに隣り合うホトダイオードに対応する部位4c同士を連続させることができる。従って、各ホトダイオードごとに電極(カソード)Ecを設ける必要はなくなり、図6に示すように、電極Ecの個数を低減可能となる(この例では、4体)。この結果、開口率を高めることが可能となると共に、組立効率を向上させることができる。
【0029】
図7および図8に本発明によるホトダイオードアレイの第2実施形態を示す。なお、上述した第1実施形態に関して説明した要素と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。これらの図面に示すホトダイオードアレイ1Bでは、半導体基板2に対して、トレンチ部10が各ホトダイオードごとに複数設けられており、各トレンチ部10は、各ホトダイオードの周囲のみを概略囲むように形成されている。そして、図7に示すように、各ホトダイオードの何れか一の縁部(外周の一辺)に対して、各1箇所ずつトレンチ部10が存在しないトレンチ非存在部9が形成されており、各トレンチ非存在部9を介して、チャンネルストッパ層4の互いに隣り合うホトダイオードに対応する部位4c同士が(電気的に)連続している。
【0030】
このような構成を採用しても、チャンネルストッパ層4の互いに隣り合うホトダイオードに対応する部位4c同士を電気的に連続させることができる。従って、各ホトダイオードごとに電極(カソード)Ecを設ける必要はなくなり、図7に示すように、電極Ecの個数を低減可能となる(本実施形態では、1体)。この結果、カソード用の配線を半導体基板2上で引き回す必要がなくなり、開口率を高めることが可能となると共に、組立効率を向上させることができる。
【0031】
また、ホトダイオードアレイ1Bにおいても、図8に示すように、各トレンチ部10は、チャンネルストッパ層4よりも他面側に延びており、各ホトダイオードの周囲は、トレンチ非存在部9を除いて、トレンチ部10によって概略取り囲まれている。従って、トレンチ部10によって、半導体基板2の裏面2uから入射した光によって発生したキャリアの互いに隣り合うホトダイオード間における移動が規制される。この結果、ホトダイオードアレイ1Bでは、アノードとなる電極Eaやカソードとなる電極Ecを含むパターン配線を表面2s側に集めても、クロストークの発生を良好に抑制することが可能となる。
【0032】
図11に本発明によるホトダイオードアレイの第3実施形態を示す。なお、上述した第1実施形態等に関して説明した要素と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図11に示すホトダイオードアレイ1Dでは、上述した第2実施形態に係るホトダイオードアレイ1Bと同様に、半導体基板2に対して、トレンチ部10が各ホトダイオードごとに複数設けられており、各トレンチ部10は、各ホトダイオードの周囲のみを概略囲むように形成されている。一方、このホトダイオードアレイ1Dは、トレンチ非存在部9が、各ホトダイオードの何れか一のコーナ部(本実施形態では、図中左上のコーナ部)に対応するように設けられている点で、第2実施形態に係るホトダイオードアレイ1Bと異なる。この場合も、各トレンチ非存在部9を介して、チャンネルストッパ層4の互いに隣り合うホトダイオードに対応する部位4c同士が電気的に連続している。
【0033】
このような構成を採用しても、チャンネルストッパ層4の互いに隣り合うホトダイオードに対応する部位4c同士を電気的に連続させることができる。従って、各ホトダイオードごとに電極(カソード)Ecを設ける必要はなくなり、図11に示すように、電極Ecの個数を低減可能となる(本実施形態では、1体)。この結果、カソード用の配線を半導体基板2上で引き回す必要がなくなり、開口率を高めることが可能となると共に、組立効率を向上させることができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明によるホトダイオードアレイは、以上説明したように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、本発明によるホトダイオードアレイは、第1導電型半導体基板の一面側に第2導電型半導体層を複数有し、半導体基板と第2導電型半導体層によりホトダイオードが形成され、半導体基板の他面側から被検出光を入射させるものであり、半導体基板の一面側に設けられており、半導体基板よりも高い不純物濃度を有する第1導電型のチャンネルストッパ層と、各ホトダイオードの周囲を概略囲むように半導体基板の一面側に設けられており、チャンネルストッパ層よりも他面側に延びるトレンチ部とを備え、各ホトダイオードの周囲の少なくとも一個所には、トレンチ部が存在しないトレンチ非存在部が形成されており、これら各トレンチ非存在部を介して、チャンネルストッパ層の互いに隣り合うホトダイオードに対応する部位同士が連続している。従って、このホトダイオードでは、電極や配線を一方の面側に集めてもクロストークの発生を良好に抑制することができる。そして、このような本発明によるホトダイオードアレイを用いれば、高い撮像精度を有する固体撮像装置、及び、高い解像度を得ることができる放射線検出器の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるホトダイオードアレイを示す断面図である。
【図2】図1のホトダイオードアレイを光入射側から見た平面図である。
【図3】本発明によるホトダイオードアレイを装着可能な配線基板の一例を示す平面図である。
【図4】本発明によるホトダイオードアレイを基板上に装着した状態を示す平面図である。
【図5】本発明によるホトダイオードアレイの使用例を説明する断面図である。
【図6】本発明によるホトダイオードアレイの第1実施形態における変形例を示す断面図である。
【図7】本発明によるホトダイオードアレイの第2実施形態を示す断面図である。
【図8】図7のホトダイオードアレイを光入射側から見た平面図である。
【図9】本発明によるホトダイオードアレイの第2実施形態における変形例を示す断面図である。
【図10】図9のホトダイオードアレイを光入射側から見た平面図である。
【図11】本発明によるホトダイオードアレイの第3実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
1,1A,1B,1C…ホトダイオードアレイ、2…半導体基板、2s…表面、2u…裏面、3…第2導電型半導体層、4…チャンネルストッパ層、5…絶縁層、6…アキュムレーション層、7…保護層、8…遮光膜、9…トレンチ非存在部、10…トレンチ部、11…溝、12…絶縁層、14…絶縁体、15…配線基板、16…バンプ、17…シンチレータ、20…放射線検出器、Ea,Ec…電極。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photodiode array, a solid-state imaging device including the photodiode array, and a radiation detector.
[0002]
[Prior art]
A solid-state imaging device can be configured by arranging a plurality of photodiodes on a common substrate. The photodiode array can also be used as a radiation detector of an X-ray tomography apparatus (hereinafter referred to as “CT apparatus”). Here, when a photodiode array is used as a radiation detector for a CT apparatus, a scintillator is generally mounted on the light incident surface of the photodiode array in order to obtain a good detection result. As described above, when the scintillator is mounted on the light incident surface of the photodiode array, it is required to make the light incident surface side of the photodiode array as flat as possible in order to improve spatial resolution (resolution) and assembly efficiency.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As a method for flattening the light incident surface side of the photodiode array, since the photodiode is usually provided with electrodes and wirings on the front surface side, the back surface may be configured as the light incident surface.
[0004]
However, in a so-called back-illuminated photodiode array in which electrodes and wiring are removed from the light incident surface side, carriers move by the thickness of the n− type substrate. In this case, when a bias is applied, the depletion layer is difficult to spread in the vertical direction, so that crosstalk is likely to occur between the photodiodes. Therefore, in order to apply a voltage to the n− type substrate via the n + type channel stopper layer, it is important to suppress the occurrence of crosstalk as much as possible.
[0005]
Therefore, the present invention can obtain a photodiode array, a solid-state imaging device having high imaging accuracy, and a high resolution that can satisfactorily suppress the occurrence of crosstalk even if electrodes and wirings are collected on one side. An object is to provide a radiation detector that can be used.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The photodiode array according to the present invention has a plurality of second conductivity type semiconductor layers on one surface side of the first conductivity type semiconductor substrate, a photodiode is formed by the semiconductor substrate and the second conductivity type semiconductor layer, and from the other surface side of the semiconductor substrate. In the photodiode array to which the light to be detected is incident, it is formed on the other surface side of the semiconductor substrate, and is provided on the one surface side of the first conductivity type accumulation layer having an impurity concentration higher than that of the semiconductor substrate. The first conductivity type channel stopper layer having an impurity concentration higher than that of the semiconductor substrate is provided on one surface side of the semiconductor substrate so as to substantially surround each photodiode, and extends to the other surface side of the channel stopper layer. A trench portion, and at least one portion around each photodiode does not have a trench portion. There are formed, through which each trench absence unit, site each other corresponding to the photodiodes adjacent to each other of the channel stopper layer is characterized by being continuous.
[0007]
This photodiode array is a so-called back-illuminated photodiode array in which electrodes and wiring are removed from the light incident surface side, and has a first conductivity type (n− type) semiconductor substrate. A plurality of second conductivity type (p-type) semiconductor layers (impurity diffusion layers) are disposed on one surface side (front surface side) of the semiconductor substrate. Further, a first conductivity type (n + type) channel stopper layer having an impurity concentration higher than that of the semiconductor substrate is provided on one surface side of the semiconductor substrate, and extends to the other surface side of the channel stopper layer. And a trench portion that roughly surrounds. A voltage is applied to the semiconductor substrate from the cathode through the n + type channel stopper layer.
[0008]
Here, the trench portion surrounds almost the entire periphery of each photodiode, but does not completely surround the periphery of each photodiode. That is, a trench non-existing portion where no trench portion exists is formed at least at one place around each photodiode. The portions corresponding to the photodiodes adjacent to each other in the channel stopper layer are (electrically) continuous through these trench non-existing portions. Thus, in this photodiode array, it is not necessary to provide an electrode for each photodiode, and the number of electrodes (cathodes) can be reduced. Accordingly, it is not necessary to route the wiring for the cathode on the semiconductor substrate, so that the aperture ratio can be increased and the assembling efficiency can be improved.
[0009]
Further, in this photodiode array, carriers generated by light incident from the other surface side (back surface side) of the semiconductor substrate are extended to the other surface side than the respective channel stopper layers, and are roughly surrounded by the trench portion. Movement between adjacent photodiodes is restricted. Therefore, in this photodiode array, it is possible to satisfactorily suppress the occurrence of crosstalk even if electrodes and wirings are gathered on one side.
[0010]
In this case, it is preferable that the trench non-existing portion is provided at one location for each of the two opposing edge portions of each photodiode.
[0011]
In addition, one trench non-existing portion may be provided for each photodiode.
[0012]
By disposing a plurality of photodiodes as described above on a common substrate, it is possible to easily realize a solid-state imaging device having high imaging accuracy.
[0013]
Further, a substrate for fixing each photodiode as described above is prepared, and each second conductivity type semiconductor layer is bump-connected to a predetermined wiring of the substrate via an anode, and each channel stopper layer is connected via a cathode. A bump detector connected to a predetermined wiring on the substrate and a scintillator attached to the other side of the photodiode array makes it possible to easily realize a radiation detector capable of obtaining high resolution.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a photodiode array, a solid-state imaging device, and a radiation detector according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a photodiode array according to the present invention. FIG. 2 is a plan view of the photodiode array of FIG. 1 as viewed from the light incident side, with electrodes and surface insulating films omitted. A
[0016]
Further, on the
[0017]
Further, an insulating
[0018]
On the other hand, an
[0019]
As described above, the
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0021]
As a material for forming the insulating
[0022]
Here, as shown in FIG. 2, the
[0023]
As described above, when the trench
[0024]
In the
[0025]
Here, as described above, in the
[0026]
By using the
[0027]
When each
[0028]
FIG. 6 shows a modification of the first embodiment of the photodiode array according to the present invention. The
[0029]
7 and 8 show a second embodiment of the photodiode array according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element same as the element demonstrated regarding 1st Embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the
[0030]
Even if such a configuration is adopted, the
[0031]
Also in the
[0032]
FIG. 11 shows a third embodiment of the photodiode array according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element same as the element demonstrated regarding 1st Embodiment etc. mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the
[0033]
Even if such a configuration is adopted, the
[0034]
【The invention's effect】
Since the photodiode array according to the present invention is configured as described above, the following effects are obtained. That is, the photodiode array according to the present invention has a plurality of second conductive semiconductor layers on one surface side of the first conductive semiconductor substrate, the photodiode is formed by the semiconductor substrate and the second conductive semiconductor layer, and the other surface of the semiconductor substrate. Detected light is incident from the side, and is provided on one side of the semiconductor substrate so as to roughly surround the periphery of each photodiode and the first conductivity type channel stopper layer having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate. Provided on one side of the semiconductor substrate and extending to the other side of the channel stopper layer, and at least one portion around each photodiode is formed with a trench non-existing portion where no trench portion exists. The portions corresponding to the photodiodes adjacent to each other in the channel stopper layer through each trench non-existing portion Judges are continuous. Therefore, in this photodiode, the occurrence of crosstalk can be satisfactorily suppressed even if the electrodes and wirings are gathered on one side. If such a photodiode array according to the present invention is used, a solid-state imaging device having high imaging accuracy and a radiation detector capable of obtaining high resolution can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a photodiode array according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the photodiode array of FIG. 1 as viewed from the light incident side.
FIG. 3 is a plan view showing an example of a wiring board on which a photodiode array according to the present invention can be mounted.
FIG. 4 is a plan view showing a state in which a photodiode array according to the present invention is mounted on a substrate.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of use of a photodiode array according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment of the photodiode array according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the photodiode array according to the present invention.
8 is a plan view of the photodiode array of FIG. 7 as viewed from the light incident side.
FIG. 9 is a sectional view showing a modification of the photodiode array according to the second embodiment of the present invention.
10 is a plan view of the photodiode array of FIG. 9 as viewed from the light incident side.
FIG. 11 is a sectional view showing a third embodiment of the photodiode array according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板の他面側に形成されており、前記半導体基板よりも高い不純物濃度を有する第1導電型のアキュムレーション層と、
前記半導体基板の前記一面側に設けられており、前記半導体基板よりも高い不純物濃度を有する第1導電型のチャンネルストッパ層と、
前記各ホトダイオードの周囲を概略囲むように前記半導体基板の前記一面側に設けられており、前記チャンネルストッパ層よりも前記他面側に延びるトレンチ部とを備え、
前記各ホトダイオードの周囲の少なくとも一個所には、前記トレンチ部が存在しないトレンチ非存在部が形成されており、これら各トレンチ非存在部を介して、前記チャンネルストッパ層の互いに隣り合うホトダイオードに対応する部位同士が連続していることを特徴とするホトダイオードアレイ。A plurality of second conductivity type semiconductor layers are provided on one surface side of the first conductivity type semiconductor substrate, a photodiode is formed by the semiconductor substrate and the second conductivity type semiconductor layer, and light to be detected is transmitted from the other surface side of the semiconductor substrate. In the incident photodiode array,
An accumulation layer of a first conductivity type formed on the other surface side of the semiconductor substrate and having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate;
A channel stopper layer of a first conductivity type provided on the one surface side of the semiconductor substrate and having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate;
A trench portion that is provided on the one surface side of the semiconductor substrate so as to substantially surround the periphery of each photodiode, and extends to the other surface side than the channel stopper layer;
At least one portion around each photodiode is formed with a trench non-existing portion where the trench portion does not exist, and corresponds to the photodiodes adjacent to each other in the channel stopper layer via each trench non-existing portion. A photodiode array characterized in that the parts are continuous.
前記ホトダイオードアレイを固定する基板を有し、前記各ホトダイオードは、アノードを介して前記基板の所定の配線にバンプ接続され、前記各チャンネルストッパ層は、カソードを介して前記基板の所定の配線にバンプ接続され、前記ホトダイオードアレイの前記他面側には、シンチレータが取り付けられていることを特徴とする放射線検出器。A radiation detector comprising the photodiode array according to any one of claims 1 to 3,
A substrate for fixing the photodiode array; each photodiode is bump-connected to a predetermined wiring of the substrate via an anode; and each channel stopper layer is bumped to a predetermined wiring of the substrate via a cathode A scintillator is attached to the other surface side of the photodiode array connected to the radiation detector.
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