TW201637188A - 光檢測裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之半導體基板1N自主表面1Na與主表面1Nb對向之方向觀察，包含彼此對向之一對第一邊1N1、彼此對向之一對第二邊1N2、及連接於一第一邊1N1之一端與一第二邊1N2之一端之第三邊1N3。電極E3配置於半導體基板1N，且與複數個像素(雪崩光電二極體APD)電性連接。電極E5配置於搭載基板20。接合線W1具有連接於電極E3之一端、及連接於電極E5之另一端。接合線W1係以自主表面1Na與主表面1Nb對向之方向觀察與第三邊1N3交叉之方式配置。
Description
本發明係關於光檢測裝置。
包含半導體光檢測元件、與配置有半導體光檢測元件之搭載基板之光檢測裝置為已知(例如，參照專利文獻1)。半導體光檢測元件包含形成有具有複數個像素之光電二極體陣列之半導體基板。半導體光檢測元件與搭載基板對向。半導體基板包含俯視時彼此對向之一對第一邊、與彼此對向之一對第二邊。
專利文獻1：美國專利第8420433號說明書
於專利文獻1所記載之光檢測裝置中，於半導體基板之角部、即第一邊與第二邊所成之角部形成有缺口。於該缺口位置，配置有連接配置於半導體基板之第一電極與配置於搭載基板之第二電極之導線。缺口如下形成：於半導體基板之一個角部，俯視時切入於半導體基板內側。
藉由形成有缺口，使半導體基板之外緣除了上述各個一對第一邊及第二邊以外，尚包含於彼此交叉方向延伸之一對第三邊。於專利文獻1所記載之光檢測裝置中，一對第三邊正交。於缺口之頂部，即
一對第三邊之夾角，半導體基板之機械性強度容易降低。因此，有自一對第三邊之夾角朝向半導體基板內部產生龜裂之虞。
本發明一態樣之目的在於提供一種光檢測裝置，其可抑制半導體基板之機械性強度降低，且半導體基板與搭載基板之電性連接藉由導線實現。
本發明一態樣之光檢測裝置包含：半導體光檢測元件，其包含半導體基板；搭載基板，其配置有半導體光檢測元件；及第一導線，其電性連接半導體光檢測元件與搭載基板。半導體基板形成有具有複數個像素之光電二極體陣列，且包含彼此對向之第一主表面與第二主表面。搭載基板包含：第三主表面，其係與半導體基板之第二主表面對向；及第四主表面，其係與第三主表面對向。半導體基板包含：自第一主表面與第二主表面對向之方向觀察時彼此對向之一對第一邊、彼此對向之一對第二邊、及第三邊，其連接於一第一邊之一端與一第二邊之一端。半導體光檢測元件包含：第一電極，其配置於半導體基板之第一主表面側。第一電極與複數個像素電性連接。搭載基板包含：第二電極，其配置於第三主表面側。第一導線具有：連接於第一電極之一端、及連接於第二電極之另一端。第一導線如下配置：自第一主表面與第二主表面對向之方向觀察與第三邊交叉。
於本一態樣之光檢測裝置中，連接第一電極與第二電極之第一導線如下配置：自第一主表面與第二主表面對向之方向觀察與第三邊交叉。光電二極體陣列之信號自半導體基板之第一主表面側被提取，並傳送至搭載基板之第三主表面側。即，半導體基板與搭載基板之電性連接藉由第一導線實現。
第三邊連接於一第一邊之一端與一第二邊之一端。即，第三邊於交叉於一第一邊與一第二邊之一方向延伸。於本一態樣之光檢測裝
置中，由於於半導體基板未形成如專利文獻1所記載之光檢測裝置中形成於半導體基板之缺口，故可抑制半導體基板之機械強度降低。
於半導體基板中之第一邊與第三邊所成之角部及第二邊與第三邊所成之角部，自第一主表面與第二主表面對向之方向觀察可沿著各個角部形成凹口。於該情形時，可抑制於各個上述角部產生碎屑。
於半導體基板中之第一邊與第三邊所成之角部及第二邊與第三邊所成之角部，可配置金屬膜。於該情形時，由於各個上述角部之機械強度提高，故可抑制於各角部產生碎屑。
第三邊之長度可短於第一邊及第二邊各者之長度。於該情形時，抑制複數個像素所在區域(有效區域)之面積降低。
本一態樣之光檢測裝置可包含：第二導線，其電性連接半導體光檢測元件與搭載基板。於該情形時，半導體光檢測元件包含：第三電極，其配置於半導體基板之第一主表面側；搭載基板包含：第四電極，其配置於第三主表面側。第三電極與半導體基板電性連接。第二導線具有連接於第三電極之一端、及連接於第四電極之另一端。第二導線可如下配置：自第一主表面與第二主表面對向之方向觀察與第三邊交叉。於本形態中，通過第二導線及第三電極，可將特定之電位(例如，陰極電位)適當地賦予至半導體基板。即，半導體基板與搭載基板之電性連接藉由第二導線實現。
半導體基板可包含：第四邊，其係自第一主表面與第二主表面對向之方向觀察，連接於另一第一邊之一端與另一第二邊之一端。於該情形時，第二導線可如下配置：自第一主表面與第二主表面對向之方向觀察與第四邊交叉。本形態亦通過第二導線及第三電極，可將特定電位(例如，陰極電位)適當地賦予至半導體基板。即，半導體基板與搭載基板之電性連接藉由第二導線實現。
第四邊連接於一邊之一端與另一第二邊之一端。即，第四邊於
交叉於另一第一邊與另一第二邊之一方向延伸。因此，於本形態中，由於於半導體基板未形成如專利文獻1所記載之光檢測裝置形成於半導體基板之缺口，故抑制半導體基板之機械強度降低。
於半導體基板中之第一邊與第四邊所成之角部及第二邊與第四邊所成之角部，自第一主表面與第二主表面對向之方向觀察可沿著各個角部形成凹口。於該情形時，可抑制於各個上述角部產生碎屑。
於半導體基板中之第一邊與第四邊所成之角部及第二邊與第四邊所成之角部，可配置金屬膜。於該情形時，由於各個上述角部之機械強度提高，故可抑制於各角部產生碎屑。
第四邊之長度可短於第一邊及第二邊各者之長度。於該情形時，抑制複數個像素所在區域(有效區域)之面積降低。
本一態樣之光檢測裝置可包含複數個半導體光檢測元件。於該情形時，複數個半導體光檢測元件係以第二主表面與第三主表面對向之方式，配置於搭載基板，且就每個半導體光檢測元件，將第一電極與第二電極可經由第一導線連接。於本形態中，由於光檢測裝置包含複數個半導體光檢測元件，故可謀求光檢測裝置受光區域之大面積化。
光電二極體陣列包含：複數個雪崩光電二極體，其係以蓋革模式動作，且形成於半導體基板內；淬滅電阻，其對各個雪崩光電二極體串聯地連接且配置於半導體基板之第一主表面側；信號線，其並聯地連接淬滅電阻，且配置於半導體基板之第一主表面側，信號線可連接於第一電極。於該情形時，於光電二極體陣列中，於構成像素之雪崩光電二極體於檢測光子進行蓋革放電時，藉由連接於雪崩光電二極體之淬滅電阻之運作，獲得脈衝狀之信號。各個雪崩光電二極體計數各個光子。因此，即使於相同時點複數個光子入射時，亦可根據總輸出脈衝之輸出電荷量或信號強度，判明入射之光子數量。
根據本發明之上述一態樣，提供一種光檢測裝置，其抑制半導體基板之機械強度降低，且半導體基板與搭載基板之電性連接藉由導線實現。
1‧‧‧光檢測裝置
1N‧‧‧半導體基板
1N1‧‧‧第一邊
1N2‧‧‧第二邊
1N3‧‧‧第三邊
1N4‧‧‧第四邊
1Na‧‧‧半導體基板之主表面
1Nb‧‧‧半導體基板之主表面
1PA‧‧‧第一半導體區域
1PB‧‧‧第二半導體區域
1PC‧‧‧半導體區域
3‧‧‧凹口
5‧‧‧凹口
7‧‧‧金屬膜
9‧‧‧金屬膜
10‧‧‧半導體光檢測元件
11‧‧‧樹脂
13‧‧‧凹口
15‧‧‧凹口
17‧‧‧金屬膜
19‧‧‧金屬膜
20‧‧‧搭載基板
20a‧‧‧搭載基板之主表面
20b‧‧‧搭載基板之主表面
30‧‧‧閃爍器
31‧‧‧光學接著劑
40‧‧‧半導體基板
40a‧‧‧主表面
40b‧‧‧主表面
42‧‧‧元件形成區域
45‧‧‧槽口
47‧‧‧金屬膜
51‧‧‧切斷預定線
52‧‧‧切斷預定線
53‧‧‧切斷預定線
53a‧‧‧各端部分
61‧‧‧改性區域
62‧‧‧改性區域
63‧‧‧改性區域
APD‧‧‧雪崩光電二極體
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
E1~E3‧‧‧電極
E5~E9‧‧‧電極
E7p‧‧‧焊墊部
L‧‧‧雷射光
L1‧‧‧絕緣層
L3‧‧‧絕緣層
MR‧‧‧改性區域
P‧‧‧聚光點
PDA‧‧‧光電二極體陣列
R1‧‧‧淬滅電阻
RS1‧‧‧第一區域
RS2‧‧‧第二區域
RS3‧‧‧第三區域
SP‧‧‧信號處理部
TL‧‧‧信號線
TL1‧‧‧信號線
TL2‧‧‧信號線
V1‧‧‧電位
V2‧‧‧電位
W1‧‧‧接合線
W2‧‧‧接合線
X-Y-Z‧‧‧方向
圖1係顯示一實施形態之光檢測裝置之概略立體圖。
圖2係用以說明半導體光檢測元件之排列之圖。
圖3係用以說明本實施形態之光檢測裝置之剖面構成之圖。
圖4係半導體光檢測元件之概略俯視圖。
圖5係顯示第三邊周邊之半導體光檢測元件之構成之模式圖。
圖6係光檢測裝置之電路圖。
圖7係第三邊周邊之半導體光檢測元件之概略立體圖。
圖8係第三邊周邊之半導體光檢測元件之概略立體圖。
圖9係用以說明本實施形態變化例之半導體光檢測元件之排列之圖。
圖10係用以說明本實施形態變化例之光檢測裝置之剖面構成之圖。
圖11係半導體光檢測元件之概略俯視圖。
圖12係顯示第三邊周邊之半導體光檢測元件之構成之模式圖。
圖13係用以說明本實施形態變化例之半導體光檢測元件之排列之圖。
圖14係用以說明本實施形態變化例之光檢測裝置之剖面構成之圖。
圖15係半導體光檢測元件之概略俯視圖。
圖16係顯示第四邊周邊之半導體光檢測元件之構成之模式圖。
圖17係第四邊周邊之半導體光檢測元件之概略立體圖。
圖18係第四邊周邊之半導體光檢測元件之概略立體圖。
圖19係顯示本實施形態變化例之光檢測裝置之概略立體圖。
圖20係半導體光檢測元件之概略俯視圖。
圖21係半導體光檢測元件之概略俯視圖。
圖22係半導體光檢測元件之概略俯視圖。
圖23係用以說明本實施形態之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
圖24係用以說明本實施形態之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
圖25係用以說明本實施形態之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
圖26係用以說明本實施形態之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
圖27係用以說明本實施形態之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
圖28係用以說明本實施形態之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
圖29係用以說明本實施形態之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
圖30(a)、(b)係用以說明本實施形態之半導體光檢測裝置之製造過程之變化例之圖。
圖31(a)、(b)係用以說明本實施形態之半導體光檢測裝置之製造過程之變化例之圖。
圖32係用以說明本實施形態變化例之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
圖33係用以說明本實施形態變化例之半導體光檢測元件之製造
過程之圖。
圖34係用以說明本實施形態變化例之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
圖35係用以說明本實施形態變化例之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
以下，參照附加圖式，對本發明之實施形態詳細地進行說明。另，於說明中，對相同要素或具有相同功能之要素，使用相同符號，省略重複之說明。
參照圖1~圖6，說明本實施形態之光檢測裝置1之構成。圖1係顯示本實施形態之光檢測裝置之概略立體圖。圖2係用以說明半導體光檢測元件之排列之圖。圖3係用以說明本實施形態之光檢測裝置之剖面構成之圖。圖4係半導體光檢測元件之概略俯視圖。圖5係顯示第三邊周邊之半導體光檢測元件之構成之圖。圖6係光檢測裝置之電路圖。
光檢測裝置1係如圖1~圖3所示，包含：複數個半導體光檢測元件10、搭載基板20、及複數個閃爍器30。複數個半導體光檢測元件10配置於搭載基板20，且與搭載基板20對向。複數個半導體光檢測元件10藉由樹脂(例如，環氧樹脂)11鑄模。於本實施形態中，半導體光檢測元件10之數量為「16」，閃爍器30之數量為「16」。
各半導體光檢測元件10包含一個光電二極體陣列PDA。半導體光檢測元件10包含半導體基板1N。半導體基板1N於俯視時呈矩形狀。半導體基板1N包含彼此對向之主表面1Na與主表面1Nb。半導體基板1N為包含Si之N型(第一導電型)半導體基板。
半導體基板1N自對向方向觀察呈多角形狀。於本實施形態中，半導體基板1N自對向方向觀察呈五角形狀。即，半導體基板1N如圖4
所示包含：一對第一邊1N1、一對第二邊1N2、及一個第三邊1N3作為自對向方向觀察時之外緣。
一對第一邊1N1彼此對向、平行。一對第二邊1N2彼此對向、平行。第三邊1N3連接於一第一邊1N1與一第二邊1N2。第三邊1N3係於交叉於一第一邊1N1與一第二邊1N2之一方向延伸。即，第三邊1N3位於一第一邊1N1與一第二邊1N2之間。
一第一邊1N1之一端與第三邊1N3之一端連接。第一邊1N1與第三邊1N3所成之角為例如135°。一第二邊1N2之一端與第三邊1N3之另一端連接。第二邊1N2與第三邊1N3所成之角為例如135°。一第一邊1N1之另一端與另一第二邊1N2之一端連接。一第二邊1N2之另一端與另一第一邊1N1之一端連接。另一第一邊1N1之另一端與另一第二邊1N2之另一端連接。於本實施形態中，第一邊1N1與第二邊1N2正交。
第三邊1N3之長度短於第一邊1N1及第二邊1N2各者之長度。一第一邊1N1之長度短於另一第一邊1N1之長度。一第二邊1N2之長度短於另一第二邊1N2之長度。於本實施形態中，一第一邊1N1之長度與一第二邊1N2之長度相等，另一第一邊1N1之長度與另一第二邊1N2之長度相等。
光電二極體陣列PDA包含複數個雪崩光電二極體APD。複數個雪崩光電二極體APD形成於半導體基板1N。一個雪崩光電二極體APD構成光電二極體陣列PDA中之一個像素。複數個雪崩光電二極體APD自主表面1Na與主表面1Nb對向之方向(以下，簡單稱為「對向方向」)觀察，排列成二維狀。
半導體基板1N亦如圖4所示，包含第一區域RS1與第二區域RS2。於第一區域RS1，配置有複數個雪崩光電二極體APD。第二區域RS2自對向方向觀察，位於第一區域RS1之外側、且第三邊1N3之附近。第二區域RS2係例如於俯視時呈三角形狀。於圖4中，對向方向
與Z軸方向一致。
於各雪崩光電二極體APD，亦如圖5所示，串聯地連接有淬滅電阻R1。各雪崩光電二極體APD以與各個淬滅電阻R1串聯連接之狀態，全部並聯地連接。對各雪崩光電二極體APD，自電源施加反向偏壓。來自雪崩光電二極體APD之輸出電流藉由後述之信號處理部SP檢測。
各雪崩光電二極體APD包含：P型(第二導電型)之第一半導體區域1PA、與P型之第二半導體區域1PB。第一半導體區域1PA形成於半導體基板1N之主表面1Na側。第二半導體區域1PB形成於第一半導體區域1PA內，且雜質濃度高於第一半導體區域1PA。第二半導體區域1PB之平面形狀為例如多角形(於本實施形態中為四角形)。第一半導體區域1PA之深度深於第二半導體區域1PB之深度。
半導體基板1N包含N型之半導體區域1PC。半導體區域1PC形成於半導體基板1N之主表面1Na側。半導體區域1PC防止形成於N型半導體基板1N與P型之第一半導體區域1PA之間之PN接合露出於半導體基板1N之端。半導體區域1PC形成於對應於半導體基板1N之端之位置。
雪崩光電二極體APD如圖5所示，包含：電極E1，其配置於半導體基板1N之主表面1Na側。電極E1電性連接於第二半導體區域1PB。雪崩光電二極體APD如圖3所示，包含：電極E2，其配置於半導體基板1N之主表面1Nb側。電極E2電性連接於半導體基板1N。第一半導體區域1PA經由第二半導體區域1PB電性連接於電極E1。
光電二極體陣列PDA如圖5所示，包含：信號線TL與電極E3。信號線TL與電極E3隔著絕緣層L1形成於第二半導體區域1PB外側之半導體基板1N上。信號線TL與電極E3配置於半導體基板1N之主表面1Na側。電極E3位於第二區域RS2。信號線TL連接於電極E3。
信號線TL包含：複數條信號線TL1與複數條信號線TL2。各信號線TL1於俯視時沿著Y軸方向配置於X軸方向鄰接之雪崩光電二極體APD間。各信號線TL2沿著X軸方向配置於Y軸方向鄰接之雪崩光電二極體APD間。各信號線TL2電性連接複數條信號線TL1彼此。於本實施形態中，信號線TL1與信號線TL2連接於電極E3。信號線TL1與信號線TL2中任一者皆可連接於電極E3。
光電二極體陣列PDA係每個雪崩光電二極體APD皆包含淬滅電阻R1。淬滅電阻R1隔著絕緣層L1，形成於半導體基板1N。淬滅電阻R1配置於半導體基板1N之主表面1Na側。淬滅電阻R1之一端連接於電極E1。淬滅電阻R1之另一端連接於信號線TL1。淬滅電阻R1係例如位於第二半導體區域1PB外側之半導體基板1N上。於圖5中，為了構造之明確化，省略圖3所示之絕緣層L1、L3之記載。
各雪崩光電二極體APD(第一半導體區域1PA正下方之區域)經由電極E1與淬滅電阻R1，連接於信號線TL1。於1個信號線TL1，經由各個電極E1與淬滅電阻R1連接有複數個雪崩光電二極體APD。淬滅電阻R1經由信號線TL1電性連接於電極E3。即，各雪崩光電二極體APD(各像素)電性連接於電極E3。
於半導體基板1N之主表面1Na側，配置有絕緣層L3。絕緣層L3以覆蓋電極E1、E3、淬滅電阻R1、及信號線TL之方式形成。
淬滅電阻R1之電阻率高於與連接淬滅電阻R1之電極E1。淬滅電阻R1例如包含多晶矽。對於淬滅電阻R1之形成方法，可使用CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沉積)法。
電極E1、E2、E3及信號線TL包含金屬(例如Al)。於半導體基板包含Si之情形時，作為電極材料除了Al以外，亦可使用AuGe/Ni。對於電極E1、E2、E3及信號線TL之形成方法，可使用濺鍍法。
於半導體基板1N之材料使用Si之情形時，P型雜質使用3族元素
(例如B)，N型雜質使用5族元素(例如N、P、或As)。即使於半導體之導電型即N型與P型互相置換構成元件之情形，該元件亦可作為半導體光檢測元件發揮功能。對於該等雜質之添加方法，可使用擴散法或離子注入法。
絕緣層L1、L3之材料，可使用SiO2或SiN。於絕緣層L1、L3包含SiO2之情形時，對於絕緣層L1、L3之形成方法可使用熱氧化法或濺鍍法。
於光電二極體陣列PDA中，藉由PN接合構成於N型半導體基板1N與P型之第一半導體區域1PA之間，形成雪崩光電二極體APD。半導體基板1N電性連接於形成於半導體基板1N之主表面1Nb之電極E2。第一半導體區域1PA經由第二半導體區域1PB連接於電極E1。淬滅電阻R1串聯地連接於雪崩光電二極體APD(參照圖6)。
於光電二極體陣列PDA中，各個雪崩光電二極體APD以蓋革模式動作。於蓋革模式中，大於雪崩光電二極體APD之崩潰電壓之反向電壓(反向偏壓)施加於雪崩光電二極體APD之陽極與陰極之間。即，對陽極施加(-)電位V1，對陰極施加(+)電位V2。該等電位之極性為相對者，一者電位可為接地電位。
陽極為P型之第一半導體區域1PA，陰極為N型之半導體基板1N。當光(光子)入射於雪崩光電二極體APD時，於基板內部進行光電轉換產生光電子。於第一半導體區域1PA之PN接合界面之附近區域中，進行雪崩倍增，倍增之電子群朝向電極E2流動。即，當光(光子)入射於光電二極體陣列PDA之任一像素(雪崩光電二極體APD)時，進行倍增，且作為信號自電極E3提取。
連接於各雪崩光電二極體APD之淬滅電阻R1之另一端沿著半導體基板1N之主表面1Na電性連接於共通之信號線TL。各雪崩光電二極體APD以蓋革模式動作，且連接於共通之信號線TL。因此，於光子
同時地入射至複數個雪崩光電二極體APD之情形時，複數個雪崩光電二極體APD之輸出全部被輸入至共通之信號線TL。因此，於光電二極體陣列PDA中，計測對應於入射光子數量之高強度信號。於各半導體光檢測元件10(各光電二極體陣列PDA)中，通過電極E3輸出信號。
搭載基板20亦如圖3所示，包含：彼此對向之主表面20a與主表面20b。搭載基板20於俯視時呈矩形形狀。主表面20a與半導體基板1N之主表面1Nb對向。各半導體光檢測元件10係以半導體基板1N之主表面1Nb與主表面20a對向之方式配置於搭載基板20。各半導體光檢測元件10於搭載基板20上，二維狀地配置。
搭載基板20包含：複數個電極E5與複數個電極E7。電極E5與電極E7配置於對應於各半導體光檢測元件10(各光電二極體陣列PDA)之位置。電極E5與電極E7配置於主表面20a側。
電極E5如圖3所示，自對向方向觀察，配置於半導體基板1N之外側、且第三邊1N3之附近。即，電極E5形成於主表面20a中，位於第三邊1N3附近之區域上。電極E5自對向方向觀察，自半導體基板1N露出。上述對向方向係和主表面20a與主表面20b對向之方向一致。
電極E7如圖3所示，配置於對應於電極E2之位置。即，電極E7形成於主表面20a中、對向於電極E2之各區域上。
搭載基板20包含：複數個電極E6與複數個電極E8。電極E6與電極E8配置於主表面20b側。電極E6與對應之電極E5電性連接。電極E8與對應之電極E7電性連接。電極E5、E6、E7、E8亦與電極E1、E2、E3相同，包含金屬(例如Al)。作為電極材料除了Al以外亦可使用AuGe/Ni。
電極E3與電極E5藉由接合線W1連接。即，接合線W1包含：連接於電極E3之一端、與連接於電極E5之另一端。藉此，電極E3經由接合線W1電性連接於電極E5。接合線W1以自對向方向觀察跨越第三邊
1N3之方式延伸。即，接合線W1以自對向方向觀察與第三邊1N3交叉之方式配置。接合線W1例如包含Al、Cu、或Au等。淬滅電阻R1經由信號線TL、電極E3、及接合線W1，電性連接於電極E5。
電極E2與電極E7例如藉由導電性樹脂21連接。藉此，電極E2經由導電性樹脂21電性連接於電極E7。導電性樹脂21包含導電性填充劑與樹脂。導電性填充劑例如使用Ag粉。
信號處理部SP例如配置於搭載基板20之主表面20b側。信號處理部SP構成ASIC(Application Specific Integrated Circuit：應用專用積體電路)。各電極E6經由形成於搭載基板20之配線及接合線(均省略圖示)等與信號處理部SP電性連接。對信號處理部SP，輸入來自各半導體光檢測元件10(各光電二極體陣列PDA)之輸出信號，信號處理部SP處理來自各半導體光檢測元件10之輸出信號。信號處理部SP包含：CMOS電路，其將來自各半導體光檢測元件10之輸出信號轉換為數位脈衝。信號處理部SP可配置於與搭載基板20不同之基板。
各閃爍器30藉由光學接著劑31，光學性連接於樹脂11。閃爍器30配置於對應於各半導體光檢測元件10(各光電二極體陣列PDA)之位置。來自閃爍器之閃爍光通過光學接著劑31及樹脂11，入射於半導體光檢測元件10。閃爍器30之數量與半導體光檢測元件10之數量相同，閃爍器30與半導體光檢測元件10一對一對應。
如以上，於本實施形態中，連接電極E3與電極E5之接合線W1以自對向方向觀察跨越第三邊1N3之方式延伸。即，接合線W1以自對向方向觀察與第三邊1N3交叉之方式配置。藉此，光電二極體陣列PDA之信號自半導體基板1N之主表面1Na側被提取，且被傳送至搭載基板20之主表面20a側。於本實施形態中，半導體基板1N與搭載基板20之電性連接藉由接合線W1實現。
第三邊1N3連接於一第一邊1N1之一端與一第二邊1N2一端。
即，第三邊1N3於交叉於一第一邊1N1與一第二邊1N2之一方向延伸。因此，於半導體基板1N，未形成如專利文獻1所記載之光檢測裝置中形成於半導體基板之缺口。因此，於光檢測裝置1中，抑制半導體基板1N之機械強度降低。
第三邊1N3之長度短於第一邊1N1及第二邊1N2各者之長度。藉此，抑制第一區域RS1之面積降低。第一區域RS1係如上述般為複數個像素(複數個雪崩光電二極體APD)所在之區域(有效區域)。
於本實施形態中，光檢測裝置1包含複數個半導體光檢測元件10。各半導體光檢測元件10以半導體基板1N之主表面1Nb與搭載基板20之主表面20a對向之方式，配置於搭載基板20。每個半導體光檢測元件10，電極E3與電極E5藉由接合線W1連接。由於光檢測裝置1包含複數個半導體光檢測元件10，故可謀求光檢測裝置1之受光區域之大面積化。
於各光電二極體陣列PDA中，於構成像素之雪崩光電二極體APD檢測光子並進行蓋革放電時，藉由連接於雪崩光電二極體APD之淬滅電阻R1之運作，獲得脈衝狀之信號。各個雪崩光電二極體APD計數各個光子。因此，即使於相同時點複數個光子入射時，亦可根據總輸出脈衝之輸出電荷量或信號強度，判明入射之光子數量。
於本實施形態中，於半導體光檢測元件10與閃爍器30一對一連接之狀態，半導體光檢測元件10與閃爍器30拼接於搭載基板20。X軸方向鄰接之半導體光檢測元件10彼此以第一邊1N1對向之方式拼接。Y軸方向鄰接之半導體光檢測元件10彼此以第二邊1N2對向之方式拼接。
接著，參照圖7，說明本實施形態之變化例之光檢測裝置1之構成。圖7係第三邊周邊之半導體光檢測元件之概略立體圖。於圖7中，概略性圖示半導體光檢測元件10(半導體基板1N)。
於圖7所示之變化例中，於半導體基板1N之主表面1Na側，形成凹口3、5。凹口3形成於第一邊1N1與第三邊1N3所成之角部。凹口5形成於第二邊1N2與第三邊1N3所成之角部。於第一邊1N1與第三邊1N3所成之角部，因凹口3而形成階差。於第二邊1N2與第三邊1N3所成之角部，因凹口5而形成階差。凹口3、5由後述之槽口45構成。
凹口3自對向方向觀察沿著第一邊1N1與第三邊1N3所成之角部而形成。即，凹口3自對向方向觀察，包含沿著第一邊1N1之區域、與沿著第三邊1N3之區域。凹口5自對向方向觀察沿著第二邊1N2與第三邊1N3所成之角部而形成。即，凹口5自對向方向觀察，包含沿著第二邊1N2之區域、與沿著第三邊1N3之區域。
於本變化例中，由於於第一邊1N1與第三邊1N3所成之角部形成凹口3，故可抑制於該角部產生碎屑。於第二邊1N2與第三邊1N3所成之角部形成凹口5，故可抑制於該角部產生碎屑。
接著，參照圖8，說明本實施形態之變化例之光檢測裝置1之構成。圖8係第三邊周邊之半導體光檢測元件之概略立體圖。於圖8中，概略性圖示半導體光檢測元件10(半導體基板1N)。
於圖8所示之變化例中，於半導體基板1N之主表面1Na側，配置金屬膜7、9。金屬膜7配置於第一邊1N1與第三邊1N3所成之角部。金屬膜9配置於第二邊1N2與第三邊1N3所成之角部。金屬膜7自對向方向觀察，包含沿著與第一邊1N1平行之方向之邊、與沿著平行於第三邊1N3之方向之邊。金屬膜9自對向方向觀察，包含沿著平行於第二邊1N2之方向之邊、與沿著平行於第三邊1N3之方向之邊。於本實施形態中，各金屬膜7、9於俯視時呈五角形狀。金屬膜7、9係例如包含Al、Au、或Cu等。金屬膜7、9係由後述之金屬膜47構成。
於本變化例中，由於於第一邊1N1與第三邊1N3所成之角部配置金屬膜7，故提高該角部之機械強度。藉此，可抑制於第一邊1N1與
第三邊1N3所成之角部產生碎屑。由於於第二邊1N2與第三邊1N3所成之角部形成金屬膜9，故提高該角部之機械強度。藉此，可抑制於第二邊1N2與第三邊1N3所成之角部產生碎屑。
接著，參照圖9~圖12，說明本實施形態之變化例之光檢測裝置1之構成。圖9係用以說明本變化例之半導體光檢測元件之排列之圖。圖10係用以說明本變化例之光檢測裝置之剖面構成之圖。圖11係半導體光檢測元件之概略俯視圖。圖12係顯示第三邊周邊之半導體光檢測元件之構成之模式圖。
半導體光檢測元件10如圖10所示，包含：電極E9，其配置於半導體基板1N之主表面1Na側。電極E9通過形成於絕緣層L1之通道，連接於N型半導體區域1PC。電極E9經由半導體區域1PC電性連接於半導體基板1N。電極E9位於第二區域RS2。電極E9與電極E3自對向方向觀察，沿著第三邊1N3排列。包含電極E3之剖面構成與上述之實施形態相同(參照圖3)，故省略圖示。
電極E7包含焊墊部E7p。焊墊部E7p如圖11及圖12所示，自對向方向觀察，配置於半導體基板1N之外側、且第三邊1N3之附近。即，焊墊部E7p形成於主表面20a中，位於第三邊1N3附近之區域上。焊墊部E7p自對向方向觀察，自半導體基板1N露出。焊墊部E7p與電極E5自對向方向觀察，沿著第三邊1N3排列。
電極E9與焊墊部E7p(電極E7)藉由接合線W2連接。即，接合線W2包含連接於電極E9之一端、與連接於焊墊部E7p之另一端。藉此，電極E9經由接合線W2電性連接於電極E7。半導體基板1N經由半導體區域1PC、電極E9、及接合線W2，電性連接於電極E7。接合線W2與接合線W1同樣，以自對向方向觀察跨越第三邊1N3之方式延伸。即，接合線W2亦以自對向方向觀察與第三邊1N3交叉之方式配置。接合線W1與接合線W2自對向方向觀察，於交叉於第三邊1N3之方向排列。
接合線W2與接合線W1同樣，例如包含Al、Cu、或Au等。
於本變化例中，亦與上述實施形態相同，半導體基板1N與搭載基板20之電性連接藉由接合線W1實現。抑制了半導體基板1N之機械強度降低。
於本變化例中，電極E9與電極E7經由接合線W2連接。於該情形時，通過接合線W2及電極E9，可將陰極電位適當地賦予至半導體基板1N。即，於本變化例中，半導體基板1N與搭載基板20之電性連接藉由接合線W2實現。
於半導體基板1N之主表面1Nb側，可不配置電極E2。即，半導體基板1N之主表面1Nb可藉由導電性樹脂21直接連接於電極E7。於該情形時，無需將用以將陰極電位賦予至半導體基板1N之電極配置於半導體基板1N之主表面1Nb側，故降低半導體光檢測元件10之製造成本。半導體基板1N經由導電性樹脂21，電性連接於電極E7。
接著，參照圖13~圖16，說明本實施形態之變化例之光檢測裝置1之構成。圖13係用以說明本變化例之半導體光檢測元件之排列之圖。圖14係用以說明本變化例之光檢測裝置之剖面構成之圖。圖15係半導體光檢測元件之概略俯視圖。圖16係顯示第四邊周邊之半導體光檢測元件之構成之模式圖。於本變化例中，包含電極E3之剖面構成與上述實施形態相同(參照圖3)，故省略圖示。
於本變化例中，半導體基板1N自對向方向觀察，呈六角形狀。即，半導體基板1N包含：一對第一邊1N1、一對第二邊1N2、一個第三邊1N3、及一個第四邊1N4作為自對向方向觀察時之外緣。一對第一邊1N1彼此對向、平行。一對第二邊1N2彼此對向、平行。
第三邊1N3與第四邊1N4彼此對向、平行。第四邊1N4連接於另一第一邊1N1與另一第二邊1N2。第四邊1N4於與另一第一邊1N1與另一第二邊1N2交叉之一方向延伸。即，第四邊1N4位於另一第一邊1N1
與另一第二邊1N2之間。另一第一邊1N1之另一端與第四邊1N4之一端連接。第一邊1N1與第四邊1N4所成之角為例如135°。另一第二邊1N2之另一端與第四邊1N4之另一端連接。第二邊1N2與第四邊1N4所成之角為例如135°。
不僅第三邊1N3之長度，第四邊1N4之長度亦短於第一邊1N1及第二邊1N2各者之長度。於本變化例中，第三邊1N3之長度與第四邊1N4之長度相等。第三邊1N3之長度與第四邊1N4之長度可不相等，可不同。
半導體基板1N亦如圖15所示，包含第一區域RS1、第二區域RS2、及第三區域RS3。第三區域RS3自對向方向觀察位於第一區域RS1之外側、且第四邊1N4之附近。即，第三區域RS3自對向方向觀察，隔著第一區域RS1位於與第二區域RS2對向之位置。第三區域RS3例如於俯視時呈三角形狀。於圖15中，對向方向與Z軸方向一致。
於本變化例中，電極E9位於第三區域RS3。電極E7之焊墊部E7p如圖15所示，自對向方向觀察，配置於半導體基板1N之外側、且第四邊1N4附近。即，焊墊部E7p形成於主表面20a中位於第四邊1N4附近之區域上。接合線W2以自對向方向觀察，跨越第四邊1N4之方式延伸。即，接合線W2以自對向方向觀察與第四邊1N4交叉之方式配置。
於本變化例中，亦與圖9~圖12所示之變化例相同，半導體基板1N與搭載基板20之電性連接藉由接合線W1、W2實現。抑制了半導體基板1N之機械強度降低。與圖9~圖12所示之變化例相同，於半導體基板1N之主表面1Nb側，可不配置電極E2。於該情形時，降低半導體光檢測元件10之製造成本。
第四邊1N4之長度短於第一邊1N1及第二邊1N2各者之長度。藉此，抑制第一區域RS1之面積降低。
接著，參照圖17，說明圖13~圖16所示之光檢測裝置1之變化例
之構成。圖17係第四邊周邊之半導體光檢測元件之概略立體圖。於圖17中，概略性圖示半導體光檢測元件10(半導體基板1N)。
於圖17所示之變化例中，於半導體基板1N之主表面1Na側，形成凹口13、15。凹口13形成於第一邊1N1與第四邊1N4所成之角部。凹口15形成於第二邊1N2與第四邊1N4所成之角部。於第一邊1N1與第四邊1N4所成之角部，因凹口13而形成階差。於第二邊1N2與第四邊1N4所成之角部，因凹口15而形成階差。雖省略圖示，但亦可於半導體基板1N，形成上述凹口3、5。
凹口13自對向方向觀察沿著第一邊1N1與第四邊1N4所成之角部形成。即，凹口13自對向方向觀察，包含沿著第一邊1N1之區域、與沿著第四邊1N4之區域。凹口15自對向方向觀察沿著第二邊1N2與第四邊1N4所成之角部形成。即，凹口15自對向方向觀察，包含沿著第二邊1N2之區域、與沿著第四邊1N4之區域。
於本變化例中，由於於第一邊1N1與第四邊1N4所成之角部形成凹口13，故可抑制於該角部產生碎屑。由於於第二邊1N2與第四邊1N4所成之角部形成凹口15，故可抑制於該角部產生碎屑。
接著，參照圖18，說明圖13~圖16所示之光檢測裝置1之變化例之構成。圖18係第四邊周邊之半導體光檢測元件之概略立體圖。於圖18中，概略性圖示半導體光檢測元件10(半導體基板1N)。
於圖8所示之變化例中，於半導體基板1N之主表面1Na側，配置金屬膜17、19。金屬膜17配置於第一邊1N1與第四邊1N4所成之角部。金屬膜19配置於第二邊1N2與第四邊1N4所成之角部。雖省略圖示，但亦可於半導體基板1N，形成上述金屬膜7、9。
金屬膜17自對向方向觀察，包含沿著第一邊1N1之邊、與沿著第四邊1N4之邊。金屬膜19自對向方向觀察，包含沿著第二邊1N2之邊、與沿著第四邊1N4之邊。於本變化例中，各金屬膜17、19於俯視
時呈五角形狀。金屬膜17、19係與金屬膜7、9相同，例如包含Al、Au、或Cu等。
於本變化例中，由於於第一邊1N1與第四邊1N4所成之角部配置金屬膜17，故提高該角部之機械強度。藉此，可抑制於第一邊1N1與第四邊1N4所成之角部產生碎屑。由於於第二邊1N2與第四邊1N4所成之角部配置金屬膜19，故提高該角部之機械強度。藉此，可抑制於第二邊1N2與第四邊1N4所成之角部產生碎屑。
接著，參照圖19~圖22，說明本實施形態之變化例之光檢測裝置1之構成。圖19係顯示本實施形態之變化例之光檢測裝置之概略立體圖。圖20~圖22係半導體光檢測元件之概略俯視圖。
於圖19及圖20所示之變化例中，光檢測裝置1包含：一個半導體光檢測元件10、一個搭載基板20、及一個閃爍器30。於本變化例中，亦與上述實施形態相同，半導體基板1N與搭載基板20之電性連接藉由接合線W1實現。抑制了半導體基板1N之機械強度降低。
於圖21及圖22所示之變化例中，光檢測裝置1亦包含：一個半導體光檢測元件10、一個搭載基板20、及一個閃爍器30。於本變化例中，半導體基板1N與搭載基板20之電性連接亦藉由接合線W1、W2實現。抑制了半導體基板1N之機械強度降低。
接著，參照圖23~圖29，對本實施形態之半導體光檢測元件10之製造過程進行說明。圖23~圖29係用以說明本實施形態之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
首先，準備半導體基板(半導體晶圓)40(參照圖23)。半導體基板40包含複數個元件形成區域42。複數個元件形成區域42以與第一方向D1、及與第一方向D1交叉之第二方向D2相鄰之方式定位。於本實施形態中，第一方向D1與第二方向D2正交。元件形成區域42係於俯視時呈五角形狀。於圖23中，為了說明，以實線表示成為相鄰之元件形
成區域42之邊界之位置。
元件形成區域42包含對應於圖3所示之半導體光檢測元件10之構成。即，於元件形成區域42，雖於圖23省略圖示，但複數個雪崩光電二極體APD(第一半導體區域1PA及第二半導體區域1PB)、淬滅電阻R1、半導體區域1PC、信號線TL、電極E2、E3及絕緣層L1、L3分別形成於對應之位置。半導體基板40係藉由被單片化，構成半導體基板1N。雪崩光電二極體APD、淬滅電阻R1、半導體區域1PC、信號線TL、電極E2、E3及絕緣層L1、L3等之形成過程係於該技術領域為已知，故省略詳細之說明。
接著，將半導體基板40逐一單片化為複數個元件形成區域42(參照圖30)。藉此，獲得半導體光檢測元件10。
於本實施形態中，藉由使用非接觸切斷技術，單片化半導體基板40。非接觸切斷技術為向半導體基板(半導體晶圓)之內部照射雷射光於任意之位置形成改性區域，並以該改性區域為起點切斷半導體基板之技術(例如參照日本特開2009-135342號公報)。使用於非接觸切斷技術之雷射加工裝置被稱為所謂之SDE(非接觸切割引擎：註冊商標)。該SDE例如包含：雷射光源，其脈衝振盪雷射光；雙色向面鏡，其係以改變雷射光之光軸(光路)朝向之方式配置；及聚光用透鏡(聚光光學系)，其用以聚光雷射光。
於本過程中，自主表面40a側照射雷射光L，於半導體基板40之內部形成聚光點P(參照圖24)。於該狀態，雷射光L沿著位於複數個元件形成區域42中相鄰之元件形成區域42之邊界之切斷預定線(於圖24中，沿著實線之線)相對性移動。藉此，沿著切斷預定線，於半導體基板40之內部形成改性區域MR(參照圖25及圖26)。改性區域MR成為切斷之起點。接著，以形成之改性區域MR為起點，切斷半導體基板40，單片化半導體基板40。於圖24~圖26中，概略性圖示半導體基板
40(半導體晶圓)，省略雪崩光電二極體APD、淬滅電阻R1、半導體區域1PC、信號線TL、電極E2、E3及絕緣層L1、L3等之圖示。
聚光點P為雷射光L聚光之部位。改性區域MR有可能連續地形成，又，有可能斷續地形成。改性區域MR可為行狀亦可為點狀。改性區域MR係至少形成於半導體基板40之內部即可。有可能以改性區域MR為起點，形成龜裂。龜裂及改性區域MR可露出於半導體基板40之外表面(表面、背面、或外周面)。
雷射光L透過半導體基板40且於半導體基板40內部之聚光點附近被特別吸收，藉此，於半導體基板40形成改性區域MR(即，內部吸收型雷射加工)。因此，由於半導體基板40之主表面40a幾乎未吸收雷射光L，故半導體基板40之主表面40a不會熔融。
本實施形態中形成之改性區域為密度、折射率、機械強度、或其他物理特性成為與周圍不同之狀態之區域。作為改性區域例如有熔融處理區域、裂縫區域、絕緣破壞區域、或折射率改變區域等，亦有該等混合存在之區域。作為改性區域，有半導體基板40中改性區域之密度與非改性區域之密度相比產生變化之區域、及形成晶格缺陷之區域(亦將該等統一稱為高密度轉移區域)。
此處，參照圖27，對切斷預定線進行詳細說明。
於各元件形成區域42之五邊，設定於第二方向D2平行之一對切斷預定線51、於第一方向D1平行之一對切斷預定線52、及切斷預定線53。一切斷預定線51與切斷預定線53連接。一切斷預定線52與切斷預定線53連接。於各元件形成區域42中，切斷預定線53之長度短於切斷預定線51及切斷預定線52各者之長度。
於本實施形態中，將四個元件形成區域42作為一個配置單位處理。四個元件形成區域42以藉由各元件形成區域42之切斷預定線53形成矩形之方式配置。由切斷預定線53包圍之矩形狀之區域為不作為元
件使用之非有效區域。半導體基板40包含複數個上述配置單位。複數個配置單位於第一方向D1、第二方向D2相鄰排列。
於由切斷預定線53包圍之上述區域內，切斷預定線51與切斷預定線52不交叉。由切斷預定線53包圍之上述區域以外，切斷預定線51與切斷預定線52交叉。
於由切斷預定線53包圍之上述區域內，切斷預定線51於第一方向D1分開。即，於於第一方向D1相鄰之二個元件形成區域42中，連接於切斷預定線53之上述一切斷預定線51於第一方向D1分開。於由切斷預定線53包圍之上述區域內，切斷預定線52於第二方向D2分開。即，於於第二方向D2相鄰之二個元件形成區域42中，連接於切斷預定線53之上述一切斷預定線52於第二方向D2分開。
半導體基板40貼附於未圖示之延展帶(切割膠帶)。於該狀態，對半導體基板40，沿著切斷預定線51如上述般照射雷射光L。藉此，於半導體基板40，沿著切斷預定線51，形成改性區域61(參照圖28)。於由切斷預定線53包圍之上述區域內，改性區域61於第一方向D1分開。
對半導體基板40，沿著切斷預定線52如上述般照射雷射光L。藉此，於半導體基板40，沿著切斷預定線52，形成改性區域62(參照圖28)。於由切斷預定線53包圍之上述區域內，改性區域62於第二方向D2分開。由切斷預定線53包圍之上述區域以外，改性區域61與改性區域62交叉。
對半導體基板40，沿著切斷預定線53如上述般照射雷射光L。藉此，於半導體基板40，沿著切斷預定線53，形成改性區域63(參照圖28)。改性區域63不連接於改性區域61、62，改性區域63與改性區域61、62隔開。即，改性區域63係除切斷預定線53之兩端部分53a以外，形成於中間部分53b。各端部分53a之長度設定為自改性區域63產
生之龜裂朝向切斷預定線51、52伸展之距離。各端部分53a之長度例如設定為10μm。
於半導體基板40，形成改性區域61、62、63後，延展帶擴展。藉此，自改性區域61、62、63產生之龜裂到達半導體基板40之主表面40a、40b，並沿著切斷預定線51、52、53切斷半導體基板40。此時，自改性區域63產生之龜裂到達改性區域61、62。因此，自半導體基板40切出複數個元件形成區域42。如圖29所示，獲得包含圖3所示之構成之複數個半導體光檢測元件10。
藉由在切斷預定線51切斷半導體基板40，形成自對向方向觀察半導體光檢測元件10時構成第一邊1N1之側面。藉由在切斷預定線52切斷半導體基板40，形成自對向方向觀察半導體光檢測元件10時構成第二邊1N2之側面。藉由在切斷預定線53切斷半導體基板40，形成自對向方向觀察半導體光檢測元件10時構成第三邊1N3之側面。
於上述製造過程中，於不作為元件使用之非有效區域內，切斷預定線51、52延伸。因此，於沿著切斷預定線51、52形成改性區域61、62時，開/關雷射光L照射之位置位於上述非有效區域內。即使於根據雷射光L照射之開/關精度而改性區域61、62之位置偏移之情形時，亦適當地切斷半導體基板40。切斷預定線51、52之位於非有效區域內之部分之長度係考慮到雷射光L照射之開/關精度而設定。切斷預定線51、52之位於非有效區域內之部分之長度設定為例如10μm。
沿著切斷預定線53形成之改性區域63與改性區域61、62分開。即使於根據雷射光L照射之開/關精度而改性區域63之位置偏移之情形時，亦不會於元件形成區域42內形成改性區域63。因此，各端部分53a之長度亦必須考慮到雷射光L照射之開/關精度而設定。於該情形時，各端部分53a之長度亦設定為例如10μm。
複數個元件形成區域42以於第一方向D1、第二方向D2相鄰之方
式定位，且切斷預定線51、52不複雜化。因此，藉由非接觸切斷技術切斷半導體基板40時之步驟時間較短。
接著，參照圖30，說明本實施形態之半導體光檢測元件10之製造過程之變化例。圖30係用以說明半導體光檢測元件10之製造過程之變化例之圖。
於本變化例中，如圖30中之(a)所示，於半導體基板40，形成槽口45。槽口45自切斷預定線51、52與切斷預定線53之連接點(交叉點)，分別沿著切斷預定線51、52與切斷預定線53延伸。於不作為元件使用之非有效區域內，不設定切斷預定線51、52。當然，如圖27所示，亦可於上述非有效區域內，設定切斷預定線51、52。槽口45之自沿著切斷預定線51、52、53之上述連接點起之各者之長度亦考慮雷射光L照射之開/關精度而設定。槽口45之自上述連接點之長度設定為例如10μm。
改性區域61、62、63係如圖30中之(b)所示，以到達槽口45之方式形成。於該情形時，於擴展延展帶時，沿著槽口45，自改性區域61、62、63產生之龜裂伸展。因此，於切斷預定線51、52、53中3條切斷預定線交叉之位置，亦適當地切斷半導體基板40。形成於半導體基板40之槽口45係於經單片化之半導體光檢測元件10上作為凹口3、5保留。
接著，參照圖31，說明本實施形態之半導體光檢測元件10之製造過程之變化例。圖31係用以說明半導體光檢測元件10之製造過程之變化例之圖。
於該變化例中，如圖31中之(a)所示，形成複數個金屬膜47。複數個金屬膜47配置於切斷預定線51、52與切斷預定線53之連接點附近。各金屬膜47於俯視時呈多邊形狀。於本變化例中，金屬膜47呈五角形狀。金屬膜47係於俯視時包含沿著切斷預定線51、52、53之邊。
複數個金屬膜47如下配置：沿著切斷預定線51、52、53之各邊於俯視時隔著切斷預定線51、52、53對向。金屬膜47例如包含Al、Au、或Cu。
改性區域61、62、63係如圖31中之(b)所示，以於切斷預定線51、52與切斷預定線53之連接點交叉之方式形成。即使於根據雷射光L照射之開/關精度而雷射光L之照射位置進入元件形成區域42內之情形時，藉由金屬膜47，亦可防止雷射光L照射於半導體基板40內。藉此，元件形成區域42內不會形成改性區域63。因此，於切斷預定線51、52、53中3條切斷預定線交叉之位置，亦適當地切斷半導體基板40。形成於半導體基板40之金屬膜47於經單片化之半導體光檢測元件10上作為金屬膜7、9保留。
接著，參照圖32~圖35，對本實施形態之變化例之半導體光檢測元件10之製造過程進行說明。圖32~圖35係用以說明本實施形態之變化例之半導體光檢測元件之製造過程之圖。
於本變化例中，準備之半導體基板40所包含之複數個元件形成區域42包含對應於圖14所示之半導體光檢測元件10之構成。元件形成區域42於俯視時呈六角形狀。於圖32及圖34中，為了說明，以實線表示成為相鄰之元件形成區域42之邊界之位置(切斷預定線51、52、53)。
於圖32所示之變化例中，於元件形成區域42之六邊，設定於第二方向D2平行之一對切斷預定線51、於第一方向D1平行之一對切斷預定線52、於與第一及第二方向D1、D2交叉之方向平行之一對切斷預定線53。於本變化例中，亦將四個元件形成區域42作為一個配置單位處理。四個元件形成區域42以藉由各元件形成區域42之切斷預定線53形成矩形之方式配置。半導體基板40包含複數個上述配置單位。複數個配置單位於第一方向D1、第二方向D2相鄰排列。
藉由將半導體基板40逐一單片化為複數個元件形成區域42，如圖33所示，獲得包含圖14所示之構成之複數個半導體光檢測元件10。單片化半導體基板40之過程與用以獲得包含圖3所示之構成之複數個半導體光檢測元件10的上述單片化之過程相同。即，藉由以切斷預定線51切斷半導體基板40，形成自對向方向觀察半導體光檢測元件10時構成第一邊1N1之側面。藉由以切斷預定線52切斷半導體基板40，形成自對向方向觀察半導體光檢測元件10時構成第二邊1N2之側面。藉由以切斷預定線53切斷半導體基板40，形成自對向方向觀察半導體光檢測元件10時構成第三邊1N3之側面或構成第四邊1N4之側面。
於本變化例中，可如圖30中之(a)所示，於半導體基板40，形成槽口45。於該情形時，形成於半導體基板40之槽口45於經單片化之半導體光檢測元件10上作為凹口3、5、13、15保留。亦可如圖31中之(a)所示，形成複數個金屬膜47。於該情形時，形成於半導體基板40之金屬膜47於經單片化之半導體光檢測元件10上作為金屬膜7、9、17、19保留。
於圖34所示之變化例中，於元件形成區域42之六邊，設定於與第一及第二方向D1、D2交叉之方向平行之一對切斷預定線51、於與第一及第二方向D1、D2交叉之方向平行之一對切斷預定線52、及於第二方向D2平行之一對切斷預定線53。元件形成區域42於與第一及第二方向D1、D2交叉之上述方向排列。即，於本變化例中，複數個元件形成區域42配置為蜂窩狀。各切斷預定線51、52、53以複數個元件形成區域42配置為蜂窩狀之方式設定。
藉由將半導體基板40單片化為每複數個元件形成區域42，如圖35所示，獲得包含圖14所示之構成之複數個半導體光檢測元件10。單片化半導體基板40之過程與用以獲得包含圖3所示之構成之複數個半導體光檢測元件10的上述單片化之過程相同。因此，於本變化例中，
藉由以切斷預定線51切斷半導體基板40，形成自對向方向觀察半導體光檢測元件10時構成第一邊1N1之側面。藉由以切斷預定線52切斷半導體基板40，形成自對向方向觀察半導體光檢測元件10時構成第二邊1N2之側面。藉由以切斷預定線53切斷半導體基板40，形成自對向方向觀察半導體光檢測元件10時構成第三邊1N3之側面或構成第四邊1N4之側面。
於圖34及圖35所示之變化例中，於切斷半導體基板40時，難以產生不作為元件使用之非有效區域。因此，適當地切斷半導體基板40且有效活用半導體基板40。
於本變化例中，可如圖30中之(a)所示，亦可於半導體基板40形成槽口45。於該情形時，形成於半導體基板40之槽口45於經單片化之半導體光檢測元件10上作為凹口3、5、13、15保留。於該情形時，於本變化例中，於第一邊1N1與第二邊1N2所成之角部形成凹口。亦可如圖31中之(a)所示，形成複數個金屬膜47。於該情形時，形成於半導體基板40之金屬膜47於經單片化之半導體光檢測元件10上作為金屬膜7、9、17、19保留。於該情形時，於本變化例中，於第一邊1N1與第二邊1N2所成之角部亦可形成金屬膜。
以上，對本發明之實施形態進行說明，但本發明並非限定於上述實施形態者，於不脫離其主旨之範圍可進行各種變更。
第一及第二半導體區域1PA、1PB之形狀不限定於上述形狀，可為其他形狀(例如圓形狀)。雪崩光電二極體APD(第二半導體區域1PB)之數量(列數及行數)及排列不限定於圖示之數量及排列。光電二極體陣列PDA(通道)之數量及排列亦不限定於圖示之數量及排列。
本發明可利用於檢測微弱光之光檢測裝置。
1N1‧‧‧第一邊
1N2‧‧‧第二邊
1N3‧‧‧第三邊
1PB‧‧‧第二半導體區域
10‧‧‧半導體光檢測元件
20‧‧‧搭載基板
APD‧‧‧雪崩光電二極體
E3‧‧‧電極
E5‧‧‧電極
L3‧‧‧絕緣層
PDA‧‧‧光電二極體
RS1‧‧‧第一區域
RS2‧‧‧第二區域
W1‧‧‧接合線
X-Y-Z‧‧‧方向
Claims (11)
- 一種光檢測裝置，其包含：半導體光檢測元件，其包含：半導體基板，其形成有具有複數個像素之光電二極體陣列，且包含彼此對向之第一主表面與第二主表面；搭載基板，其配置有上述半導體光檢測元件，且包含：第三主表面，其與上述半導體基板之上述第二主表面對向；及第四主表面，其與該第三主表面對向；及第一導線，其電性連接上述半導體光檢測元件與搭載基板；且上述半導體基板包含：自上述第一主表面與上述第二主表面對向之方向觀察時彼此對向之一對第一邊、彼此對向之一對第二邊、及與一上述第一邊之一端和一上述第二邊之一端連接之第三邊，上述半導體光檢測元件包含第一電極，其配置於上述半導體基板之上述第一主表面側，且與上述複數個像素電性連接；上述搭載基板包含第二電極，其配置於上述第三主表面側；上述第一導線具有連接於上述第一電極之一端、及連接於上述第二電極之另一端，且以自上述第一主表面與上述第二主表面對向之上述方向觀察時與上述第三邊交叉之方式配置。
- 如請求項1之光檢測裝置，其中於上述半導體基板中之上述第一邊與上述第三邊所成之角部及上述第二邊與上述第三邊所成之角部，自上述第一主表面與上述第二主表面對向之上述方向觀察時沿著各個上述角部形成有凹口。
- 如請求項1之光檢測裝置，其中於上述半導體基板中之上述第一邊與上述第三邊所成之角部及上述第二邊與上述第三邊所成之角部，配置有金屬膜。
- 如請求項1至3中任一項之光檢測元件，其中上述第三邊之長度短於上述第一邊及上述第二邊各者之長度。
- 如請求項1至4中任一項之光檢測元件，其進而包含：第二導線，其電性連接上述半導體光檢測元件與搭載基板；上述半導體光檢測元件包含第三電極，其配置於上述半導體基板之上述第一主表面側，且與上述半導體基板電性連接；上述搭載基板包含第四電極，其配置於上述第三主表面側；上述第二導線具有連接於上述第三電極之一端、及連接於上述第四電極之另一端，且以自上述第一主表面與上述第二主表面對向之上述方向觀察時與上述第三邊交叉之方式配置。
- 如請求項1至4中任一項之光檢測元件，其進而包含：第二導線，其電性連接上述半導體光檢測元件與搭載基板；上述半導體基板包含：第四邊，其自上述第一主表面與上述第二主表面對向之上述方向觀察時，連接於另一上述第一邊之一端與另一上述第二邊之一端；且上述半導體光檢測元件包含：第三電極，其配置於上述半導體基板之上述第一主表面側，且與上述半導體基板電性連接；上述搭載基板包含：第四電極，其配置於上述第三主表面側；上述第二導線具有連接於上述第三電極之一端、及連接於上述第四電極之另一端，且以自上述第一主表面與上述第二主表面對向之上述方向觀察時與上述第四邊交叉之方式配置。
- 如請求項6之光檢測裝置，其中於上述半導體基板中之上述第一邊與上述第四邊所成之角部及上述第二邊與上述第四邊所成之角部，自上述第一主表面與上述第二主表面對向之上述方向觀察沿著各個上述角部形成有凹口。
- 如請求項6之光檢測裝置，其中於上述半導體基板中之上述第一邊與上述第四邊所成之角部及上述第二邊與上述第四邊所成之角部，配置有金屬膜。
- 如請求項6至8中任一項之光檢測元件，其中上述第四邊之長度短於上述第一邊及上述第二邊各者之長度。
- 如請求項1至9中任一項之光檢測元件，其包含：複數個上述半導體光檢測元件；且上述複數個半導體光檢測元件係以上述第二主表面與上述第三主表面對向之方式，配置於上述搭載基板，就每個上述半導體光檢測元件，將上述第一電極與上述第二電極經由上述第一導線連接。
- 如請求項1~10中任一項之光檢測元件，其中上述光電二極體陣列包含：複數個雪崩光電二極體，其以蓋革模式動作，且形成於上述半導體基板內；淬滅電阻，其對各個上述雪崩光電二極體串聯地連接，且配置於上述半導體基板之第一主表面側；及信號線，其並聯地連接上述淬滅電阻，且配置於上述半導體基板之上述第一主表面側；且上述信號線連接於上述第一電極。
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