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TW201803137A - 光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法 - Google Patents

光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法

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Publication number
TW201803137A
TW201803137A TW106118615A TW106118615A TW201803137A TW 201803137 A TW201803137 A TW 201803137A TW 106118615 A TW106118615 A TW 106118615A TW 106118615 A TW106118615 A TW 106118615A TW 201803137 A TW201803137 A TW 201803137A
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TW
Taiwan
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light
main surface
light detection
wiring substrate
wafers
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Application number
TW106118615A
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土屋龍太郎
永野輝昌
辻悠太
河合剛
大桑勇樹
Original Assignee
濱松赫德尼古斯股份有限公司
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Filing date
Publication date
Application filed by 濱松赫德尼古斯股份有限公司 filed Critical 濱松赫德尼古斯股份有限公司
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Abstract

本發明之光檢測單元具備：第1配線基板，其具有第1主面；複數個光檢測晶片，其具有受光面及前述受光面之相反側之背面，且在前述第1主面上呈二維狀地配列；第1凸塊電極，其將前述光檢測晶片電性連接於前述第1配線基板；光透射部，其設置在前述受光面上；及光遮蔽部，其具有光反射性或光吸收性；且前述光檢測晶片包含蓋革模式APD，在前述背面與前述第1主面對向之狀態下利用前述第1凸塊電極安裝於前述第1配線基板上；前述光遮蔽部在自與前述第1主面交叉之第1方向觀察下，在位於彼此相鄰之前述光檢測晶片之間之中間區域內，設置於至少較前述受光面為前述光透射部側。

Description

光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法
本發明之一個層面係關於一種光檢測單元、光檢測元件及光檢測單元之製造方法。
在專利文獻1中記載有一種光檢測裝置。該光檢測裝置具備：複數個受光元件，其分別輸出相應於入射之光之光量的電氣信號；信號處理元件，其與複數個受光元件對向配置，被輸入自複數個受光元件輸出之電氣信號；樹脂，其填充在複數個受光元件與信號處理元件之間之空隙；及遮光構件，其以覆蓋該樹脂之自複數個受光元件及信號處理元件露出之表面之方式配置。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2009-111089號公報 [專利文獻2]日本特開2011-003739號公報
[發明所欲解決之問題] 在專利文獻1所記載之光檢測裝置中，遮光構件以覆蓋填充在複數個受光元件與信號處理元件之間之空隙的樹脂之自受光元件及信號處理元件露出之表面之方式配置。藉此，抑制來自樹脂之自受光元件及信號處理元件露出之表面之光之入射，而謀求防止雜散光之產生。 另，具備以蓋革模式動作之複數個雪崩光電二極體(蓋革模式APD)、及相對於各個雪崩光電二極體串聯地連接之淬滅電阻的光電二極體陣列已為業界知悉(例如，參照專利文獻2)。該光電二極體陣列係在構成像素之雪崩光電二極體檢測出光子而蓋革放電時，藉由與雪崩光電二極體連接之淬滅電阻之動作而獲得脈衝狀信號。各個雪崩光電二極體分別計數光子。 此處，本發明者獲得下述見解，即：在藉由將如此之蓋革模式APD陣列化而構成之SiPM(Silicon Photomultipliers，矽光電倍增器)晶片呈二維狀地配列(片鋪)來推進大面積SiPM晶片陣列之開發及評估之過程中，雖然各SiPM晶片彼此隔開配列，但對於各SiPM晶片之輸出，存在有SiPM晶片間之串擾產生影響此一課題。如此之課題係如上述般藉由本發明者研究將光感度非常高之SiPM晶片呈二維狀地配列之構成而發現的課題。 本發明之一個層面係應對如此之狀況而完成者，其課題在於提供一種可抑制包含蓋革模式APD之晶片間之串擾的光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法。 [解決問題之技術手段] 本發明者為了解決上述課題而反覆進一步研究，其結果為得到了如下述之見解。亦即，作為一例，有在SiPM晶片之受光面上設置玻璃構件之情形。又，在另外之例中，有利用具有光透射性之塑模樹脂，將複數個SiPM晶片一體地密封之情形。在任一情形中亦然，在SiPM晶片之受光面上形成光透射部，被檢測光經由光透射部到達受光面。因此，有入射至1個SiPM晶片之受光面上之光透射部的被檢測光之雜散光，入射至相鄰之其他SiPM晶片之受光面上之光透射部及受光面之情形，此成為SiPM晶片間之串擾之原因。本發明者基於以上之見解，而完成了本發明之一個層面。 本發明之一個層面之光檢測單元具備：第1配線基板，其具有第1主面；複數個光檢測晶片，其具有受光面及受光面之相反側之背面，且在第1主面上呈二維狀地配列；第1凸塊電極，其將光檢測晶片電性連接於第1配線基板；光透射部，其設置在受光面上；及光遮蔽部，其具有光反射性或光吸收性；且光檢測晶片包含蓋革模式APD，在背面與第1主面對向之狀態下利用第1凸塊電極安裝於第1配線基板上；光遮蔽部在自與第1主面交叉之第1方向觀察下，在位於彼此相鄰之光檢測晶片之間之中間區域內，設置於至少較受光面為光透射部側。 在該光檢測單元中，包含蓋革模式APD(以蓋革模式動作之雪崩光電二極體)之光檢測晶片，在第1配線基板之第1主面上呈二維狀地配列，利用第1凸塊電極安裝(片鋪)。在光檢測晶片之受光面上，設置有光透射部。而且，在彼此相鄰之光檢測晶片之間之中間區域內，在至少較光檢測晶片之受光面為光透射部側設置有光遮蔽部。因此，可抑制雜散光自1個光檢測晶片之受光面上之光透射部入射至其他光檢測晶片之受光面上之光透射部及受光面。因此，可抑制包含蓋革模式APD之晶片間之串擾。 在本發明之一個層面之光檢測單元中，可行的是，光透射部包含受光面側之面之相反側之光入射面，在第1方向上，光遮蔽部之光入射面側之端部位於較光入射面為第1主面側，且朝向第1主面側凹陷。該情形下，可避免自第1方向觀察下光遮蔽部與受光面重複。又，於在光透射部上配置樹脂等之接著劑時，可利用光遮蔽部之端部之凹陷使多餘之接著劑逃逸。 在本發明之一個層面之光檢測單元中，可行的是，光透射部係安裝於光檢測晶片之各自之受光面之玻璃構件，且光遮蔽部遍及中間區域及第1主面與背面之間之第1下部區域而一體地設置。該情形下，例如，可藉由將具有光反射性或光吸收性之底部填充樹脂填充於中間區域及第1下部區域，而一併構成光遮蔽部。 在本發明之一個層面之光檢測單元中，可行的是，光透射部係將複數個光檢測晶片一體地密封之樹脂部之一部分，在樹脂部設置有位於中間區域之槽部，而光遮蔽部配置在槽部內。如此般，在利用樹脂部將複數個光檢測晶片一併密封而構成光透射部之情形下，只要在該樹脂部形成槽部並在槽部內配置光遮蔽部即可。 本發明之一個層面之光檢測裝置具備：上述之複數個光檢測單元、具有第2主面之第2配線基板、及將光檢測單元電性連接於第2配線基板之第2凸塊電極，光檢測單元沿第2主面配列，且在第1配線基板之第1主面之相反側之底面與第2主面對向之狀態下，利用第2凸塊電極安裝於第2配線基板，光遮蔽部遍及中間區域、第1主面與背面之間之第1下部區域、及第2主面與底面之間之第2下部區域而一體地設置。 本發明之一個層面之光檢測裝置具備：上述之複數個光檢測單元、具有第2主面之第2配線基板、及將光檢測單元電性連接於第2配線基板之第2凸塊電極；光檢測單元沿第2主面配列，且在第1配線基板之第1主面之相反側之底面與第2主面對向狀態下，利用第2凸塊電極安裝於第2配線基板；光遮蔽部在彼此兩鄰之光檢測單元之間之中間區域內，進一步設置在至少較受光面為光透射部側。 該等之光檢測裝置具備上述之光檢測單元。因此，可抑制包含蓋革模式APD之晶片間之串擾。又，在彼此相鄰之光檢測單元間亦然，可抑制晶片間之串擾。 本發明之一個層面之光檢測單元之製造方法具備：第1步驟，其準備具有第1主面之第1配線基板、以及具有受光面及受光面之相反側之背面之複數個光檢測晶片；第2步驟，其以背面與第1主面對向之方式，且以在第1主面上呈二維狀地配列之方式，使第1凸塊電極介在於背面與第1主面之間，且在第1主面上配置複數個光檢測晶片；第3步驟，其利用第1凸塊電極之回流銲，將複數個光檢測晶片安裝在第1主面上；及第4步驟，其在與第1主面交叉之第1方向觀察下位於彼此相鄰之光檢測晶片之間的中間區域、及第1主面與背面之間的第1下部區域填充底部填充樹脂；且光檢測晶片包含蓋革模式APD，在光檢測晶片之各自之受光面上，設置有光透射部；底部填充樹脂具有光反射性或光吸收性，在第4步驟中，藉由在中間區域內直至到達至少較受光面為光透射部側為止填充底部填充樹脂而構成光遮蔽部。 在該方法中，在將包含蓋革模式APD之光檢測晶片安裝於第1配線基板之第1主面上之後，將具有光反射性或光透射性之底部填充樹脂填充於中間區域及第1下部區域。此時，藉由在中間區域直至到達至少較自受光面為光透射部側為止填充底部填充樹脂而構成光遮蔽部。因此，在所製造之光檢測單元中，可抑制雜散光自1個光檢測晶片之受光面上之光透射部入射至其他光檢測晶片之受光面上之光透射部及受光面。亦即，根據該方法，可製造能夠抑制包含蓋革模式APD之晶片間之串擾的光檢測單元。 本發明之一個層面之光檢測單元之製造方法具備：第1步驟，其準備具有第1主面之第1配線基板、以及具有受光面及受光面之相反側之背面之複數個光檢測晶片；第2步驟，其以背面與第1主面對向之方式，且以在第1主面上呈二維狀地配列之方式，使第1凸塊電極介在於背面與第1主面之間，且在第1主面上配置複數個光檢測晶片；第3步驟，其利用第1凸塊電極之回流銲，將複數個光檢測晶片安裝在第1主面上；第4步驟，其藉由利用具有光透射性之塑模樹脂而構成將複數個光檢測晶片一體地密封之樹脂部，而遍及複數個受光面上構成樹脂部之一部分之光透射部；第5步驟，其以在與第1主面交叉之第1方向觀察下，位於位在彼此相鄰之光檢測晶片之間的中間區域之方式，在樹脂部形成槽部；及第6步驟，其藉由將具有光反射性或光吸收性之樹脂填充在槽部內而構成光遮蔽部；且光檢測晶片包含蓋革模式APD，在第5步驟中，在中間區域內在至少較受光面為光透射部側形成槽部。 在該方法中，在將包含蓋革模式APD之光檢測晶片安裝於第1配線基板之第1主面上之後，藉由利用具有光透射性之塑模樹脂將複數個光檢測晶片一體地密封，而遍及複數個受光面上構成光透射部。其後，以位於中間區域之方式形成槽部。此時，在中間區域內在至少較受光面為光透射部側形成槽部。而後，藉由將具有光反射性或光吸收性之樹脂填充在槽部內而構成光遮蔽部。因此，在所製造之光檢測單元中，可抑制雜散光自1個光檢測晶片之受光面上之光透射部入射至其他光檢測晶片之受光面上之光透射部及受光面。亦即，根據該方法，可製造能夠抑制包含蓋革模式APD之晶片間之串擾的光檢測單元。 [發明之效果] 根據本發明之一個層面，可提供一種能夠抑制包含蓋革模式APD之晶片間之串擾的光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法。
以下，針對本發明之一個層面之一實施形態，參照圖式詳細地進行說明。另外，在各圖中，有針對相同或相當之諸個要素賦予相同符號，省略重複之說明的情形。 圖1係本實施形態之光檢測單元之立體圖。如圖1所示般，光檢測單元D具備：第1配線基板20、及複數個檢測晶片S。第1配線基板20具有第1主面20s。檢測晶片S在第1主面20s上呈二維狀地配列。在各個檢測晶片S與第1配線基板20之間，介在有凸塊電極。此處係配置有4×4個之檢測晶片S，但檢測晶片S之數目並不限定於此。另外，在該圖中，顯示有XYZ三維正交座標系，γ射線或X射線等之放射線在Z軸之負方向上行進，而入射至檢測晶片S。來自檢測晶片S之輸出信號經由凸塊電極輸入至第1配線基板20。 圖2係顯示圖1所示之檢測晶片的立體圖。如圖2所示般，檢測晶片S具有：含有半導體區域之光檢測晶片S1、設置在光檢測晶片S1上之板狀之玻璃構件S2、及設置在光檢測晶片S1及玻璃構件S2上之閃爍器S3。在光檢測晶片S1與玻璃構件S2之間、及在玻璃構件S2與閃爍器S3之間，介在有接著層。 接著層係例如，Epoxy Technologies社製之Epo-Tek301(商標)等之樹脂。閃爍器S3包含自Lu2-x Yx SiO5 ：Ce(LYSO)、釓鋁鎵石榴石(GAGG)、NAI(TI)、Pr：LuAG、LaBr2 、LaBr3 及(Lux Tb1-x-y Cey )3 Al5 O12 (亦即，LuTAG)組成之群中選擇之1種至少1種或該等之任2種以上之混合材料。又，LuTAG之Lu之組成比「x」在0.5～1.5之範圍內，且Ce之組成比「y」在0.01～0.15之範圍內。入射至閃爍器S3之放射線被閃爍器S3變換為螢光，經由玻璃構件S2入射至光檢測晶片S1。 圖3係圖2所示之光檢測晶片之平面圖。如圖3所示般，光檢測晶片S1具有：受光面S1s、及受光面S1s之相反側之背面S1r(參照圖9)。玻璃構件S2係安裝在受光面S1s上(被接著)。光檢測晶片S1包含在受光面S1s上呈二維狀(在此處係沿X軸及Y軸)地配列之複數個光檢測部10。又，在光檢測晶片S1之中央部，配置收集來自各光檢測部10之信號的共通電極E3。另外，光檢測部10係遍及受光面S1s之全面上形成，但在此處，為了使共通電極E3明瞭化，而僅圖示緣部周邊之光檢測部10。此外，配置共通電極E3之位置並不限定於光檢測晶片S1之中央。 圖4係圖3所示之區域RS1之放大圖。如圖4所示般，光檢測部10包含雪崩光電二極體(APD)11a、及淬滅電阻11r。淬滅電阻11r係與APD11a之一端(陽極)連接。淬滅電阻11r經由讀出配線TL與共通電極E3連接。亦即，複數個光檢測部10之各APD11a，經由各自之淬滅電阻11r與讀出配線TL，全部與共通電極E3連接。 圖5係圖1所示之光檢測單元之電路圖。如圖5所示般，光檢測晶片S1包含1個或複數個光電二極體陣列PDA。光電二極體陣列PDA包含複數個光檢測部10(APD11a及淬滅電阻11r)。在光電二極體陣列PDA中，使各個APD11a以蓋革模式動作。亦即，光檢測晶片S1包含蓋革模式APD。 在蓋革模式中，將較APD11a之崩潰電壓大之逆向電壓(逆向偏壓)施加至APD11a之陽極/陰極間。亦即，對陽極施加(-)電位V1，對陰極施加(+)電位V2。該等電位之極性係相對性者，亦可將一方之電位設為接地電位。 在第1配線基板20上，亦可設置處理來自光電二極體陣列PDA之信號的信號處理部SP。信號處理部SP構成ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特殊應用型積體電路)。信號處理部SP可包含將來自光電二極體陣列PDA(通道)之輸出信號變換為數位脈衝之CMOS電路。 圖6係圖3所示之共通電極之周邊部之光檢測部之平面圖。圖7係圖3所示之共通電極之周邊部之剖視圖。在圖7中，省略了玻璃構件S2及閃爍器S3。如圖6、圖7所示般，APD11a具有分別配置於半導體基板1N之主面1Na側之電極E1。電極E1與第2半導體區域1PB電性連接。位於第2半導體區域1PB之正下方之第1半導體區域1PA經由第2半導體區域1PB與電極E1電性連接。 在第2半導體區域1PB之外側之半導體基板1N上，介隔絕緣層L1，形成讀出配線(信號線)TL與共通電極E3。共通電極E3位於各通道(光電二極體陣列PDA)之中央區域。 讀出配線TL包含複數條信號線TL1及複數條信號線TL2。各信號線TL1在平面觀察下，在相鄰之APD11a間於Y軸方向上延伸。各讀出配線TL2在相鄰之APD11a間於X軸方向上延伸，且將複數條讀出配線TL1彼此電性連接。讀出配線TL2與共通電極E3連接。讀出配線TL1除了與共通電極E3直接連接以外，還經由讀出配線TL2與共通電極E3電性連接。 光電二極體陣列PDA就每個APD11a在第2半導體區域1PB之外側之半導體基板1N上，具有介隔絕緣層L1形成之淬滅電阻R1。亦即，淬滅電阻R1配置在半導體基板1N之主面1Na側。淬滅電阻R1，其一端與電極E1連接，其另一端與讀出配線TL1連接。半導體基板1N包含彼此對向之主面1Na與主面1Nb。半導體基板1N含有Si。 各光電二極體陣列PDA包含形成於半導體基板1N上之複數個APD11a。APD11a之陽極係P型(第2導電型)之半導體區域1PA(1PB)，陰極係N型(第1導電型)之半導體基板1N。若光子入射至APD11a，則在基板內部進行光電變換而產生光電子。在第1半導體區域1PA之pn接合界面之附近區域，進行雪崩倍增，經放大之電子群朝形成於半導體基板1N之主面1Nb之電極流動。亦即，若光子入射至光電二極體陣列PDA之任一單元(APD11a)，則其被倍增，並作為信號被自共通電極E3(貫通電極TE)取出。 在各個APD11a上，串聯地連接有淬滅電阻R1。一個APD11a構成各光電二極體陣列PDA之一個單元。各APD以分別與淬滅電阻R1串聯地連接之形式，全部並聯連接，被自電源施加逆向偏壓。 各個APD11a具有：P型之第1半導體區域1PA、及P型之第2半導體區域1PB。第1半導體區域1PA形成於半導體基板1N之主面1Na側。第2半導體區域1PB形成於第1半導體區域1PA內，且較第1半導體區域1PA雜質濃度高。第2半導體區域1PB之平面形狀，係例如多角形(在本實施形態中為四角形)。第1半導體區域1PA之深度較第2半導體區域1PB更深。 半導體基板1N具有N型之半導體區域1PC。半導體區域1PC形成於半導體基板1N之主面1Na側。半導體區域1PC防止在N型之半導體基板1N與P型之第1半導體區域1PA之間形成之PN接合露出於配置貫通電極TE之貫通孔TH。半導體區域1PC形成在與貫通孔TH(貫通電極TE)對應之位置。 在第2半導體區域1PB之表面上，形成絕緣層L1，在其上形成共通電極E3與讀出配線TL。共通電極E3與讀出配線TL由絕緣層L3被覆。半導體基板1N之主面1Nb由絕緣層L2被覆。絕緣層L2具有開口，貫通電極TE通過開口內。共通電極E3與貫通電極TE接觸，而電性連接，在貫通電極TE上經由凸塊下金屬BM與第1凸塊電極BE接觸。設置於半導體基板1N之貫通孔TH之內面由絕緣層L2被覆。貫通電極TE及絕緣層L2由鈍化膜(保護膜)PF被覆。凸塊下金屬BM之形成方法可使用無電解鍍敷法。第1凸塊電極BE之形成方法可使用搭載銲球之手法或印刷法。 如以上所述般，各個半導體晶片具備：半導體基板1N，其具有二維狀地配置之複數個光檢測部10；絕緣層L1，其形成在半導體基板1N之主面1Na上；共通電極E3，其配置在絕緣層L1上；讀出配線TL，其將各個光檢測部10之淬滅電阻R1與共通電極E3電性連接；及貫通電極TE，其自共通電極E3經由半導體基板1N之貫通孔TH延伸至半導體基板1N之主面1Nb。 各光電二極體陣列PDA包含貫通電極TE。貫通電極TE係就每一個光電二極體陣列PDA，亦即就每一個通道而設置。貫通電極TE以將半導體基板1N自主面1Na側貫通至主面1Nb側之方式形成。亦即，貫通電極TE配置在貫通半導體基板1N之貫通孔TH內。絕緣層L2亦形成在貫通孔TH內。因此，貫通電極TE經由絕緣層L2配置在貫通孔TH內。貫通電極TE，其一端與共通電極E3連接，而將讀出配線TL與貫通電極TE連接。 各個光檢測部10具備APD11a，各APD11a與半導體基板1N構成pn接合，並具備輸出載子之第2半導體區域1PB。在APD11a之第2半導體區域1PB，電性連接有淬滅電阻R1。 第1凸塊電極BE將貫通電極TE與第1配線基板20電性連接，凸塊電極B2將APD之半導體區域12(第1半導體區域)與第1配線基板20電性連接。 淬滅電阻R1較連接其之電極E1、共通電極E3電阻率為高。淬滅電阻R1含有例如多晶矽等。作為淬滅電阻R1之形成方法，可使用CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法。作為構成淬滅電阻R1之電阻體，另外可例舉SiCr、NiCr、TaNi、FeCr等。 電極E1、E3及貫通電極TE含有鋁等之金屬。在半導體基板1N含有Si之情形下，作為電極材料，除了鋁以外，亦可常用AuGe/Ni等。作為電極E1、E3及貫通電極TE之形成方法，可使用濺射法。 在使用Si之情形下之作為P型雜質係使用B等之3族元素，作為N型雜質係使用N、P或As等之5族元素。半導體之導電型即N型與P型即便互相置換而構成元件，亦可使該元件發揮功能。作為該等之雜質之添加方法，可使用擴散法或離子植入法。 作為上述之絕緣層之材料，可使用SiO2 或SiN，作為絕緣層之形成方法，在各絕緣層含有SiO2 之情形下，可使用熱氧化法或濺射法。 在上述之構造之情形下，藉由在N型之半導體基板1N與P型之第1半導體區域1PA之間構成pn接合，而形成APD11a。第1半導體區域1PA依次經由第2半導體區域1PB、電極E1、淬滅電阻11r，讀出配線TL、共通電極E3、貫通電極TE、及第1凸塊電極BE，與第1配線基板20連接。半導體基板1N之主面1Nb經由凸塊電極B2與第1配線基板20連接(參照圖7)。又，淬滅電阻11r相對於APD11a串聯地連接。 此處，第1配線基板20包含配置在第1主面20a側之複數個電極E9。電極E9係與貫通電極TE對應而配置。電極E9對應於每一通道(光電二極體陣列PDA)而設置。貫通電極TE與電極E9由第1凸塊電極BE連接。藉此，電極E3經由貫通電極TE及第1凸塊電極BE與電極E9電性連接。電極E9亦與電極E1、E3及貫通電極TE相同地含有鋁等之金屬。各電極E9經由形成於第1配線基板20內之配線(省略圖示)及接合引線等與信號處理部電性連接。 圖8係圖3所示之半導體晶片之仰視圖。如圖7、圖8所示般，半導體基板1N之主面1Nb之鈍化膜PF之一部分被去除，半導體基板1N之主面1Nb露出。在該露出區域，形成導電膜M，在導電膜M上配置凸塊電極B2。導電膜M之形狀係矩形環狀，材料可設為與電極材料相同。另外，凸塊電極之材料可使用焊料。在半導體基板1N之中央位置，位有第1凸塊電極BE。凸塊電極B2配置在與四角形之半導體基板1N之4個角部對應之位置。 如以上所述般，在各個光檢測部10包含之APD11a之兩端，經由第1凸塊電極BE及凸塊電極B2，施加有以蓋革模式動作之偏壓電壓。藉由光(能量線)之入射，在複數個APD11a中產生之載子經由各自之淬滅電阻11r，流動至半導體基板1N上之共通電極E3，且自共通電極E3經由貫通電極TE及第1凸塊電極BE到達第1配線基板20，並被向外部取出。 在該構造之APD11a中，由於具有使用貫通電極等之載子傳遞路徑縮短化構造，故減少了配線電阻。因此，來自APD11a之載子之傳遞速度，亦即，時間解析度提高。在具備複數個該APD11a之1個光檢測晶片S1中，藉由在複數個光子入射時，時間解析度提高，而可進行更高精度之光子檢測。又，在其他光檢測晶片S1中，雖然因製造誤差等之原因而不能保障形成相同之時間解析度，但只要在組裝時，選擇製品特性在一定範圍內之光檢測晶片S1，且經由凸塊電極接合於第1配線基板20，則每一光檢測晶片S1之特性不均一會降低。 呈二維狀地並排之光檢測晶片S1由於彼此隔開，故可抑制朝特定之光檢測晶片S1入射之光朝其他光檢測晶片S1洩露而產生串擾之影響，且光檢測晶片S1間之間隙可緩和起因於第1配線基板20之膨脹/收縮之第1配線基板20之翹曲所造成之對光檢測晶片S1之影響。亦即，作為光檢測單元D之時間解析度、串擾、對於溫度變化之耐性等之特性得到顯著改善。接著，針對用於進一步抑制串擾之構造進行說明。 圖9係圖1所示之光檢測單元之示意性剖視圖。如圖9所示般，光檢測單元D如上文所述般，具備：第1配線基板20，其具有第1主面20s；光檢測晶片(SiPM晶片)S1，其包含蓋革模式APD(APD11a)，且在第1主面20s上呈二維狀地配列；及第1凸塊電極BE(凸塊電極B2)，其用於將光檢測晶片S1電性連接於第1配線基板20。光檢測晶片S1包含：受光面S1s、受光面S1s之相反側之背面S1r、及連接受光面S1s與背面S1r之側面S1c。受光面S1s係例如上述之主面1Na，背面S1r係例如上述之主面1Nb(參照圖7)。 光檢測晶片S1在背面S1r與第1主面20s對向之狀態下，利用第1凸塊電極BE安裝於第1配線基板20。光檢測晶片S1之背面S1r與第1配線基板20之第1主面20s係彼此隔開。因此，在背面S1r與第1主面20s之間，形成有間隙(第1下部區域A1)。 光檢測單元D進一步具備：設置在受光面S1s上之玻璃構件S2、及設置在受光面S1s及玻璃構件S2上之閃爍器S3。玻璃構件S2相對於1個光檢測晶片S1設置有1個。玻璃構件S2包含與受光面S1s側之面為相反側之光入射面S2s。相應於放射線由閃爍器S3產生之被檢測光L入射至光入射面S2s。玻璃構件S2透射被檢測光L。 亦即，玻璃構件S2係設置在受光面S1s上之光透射部。因此，在此處，光透射部係安裝於光檢測晶片S1之各自之受光面S1s之玻璃構件S2。玻璃構件S2由例如接著層(未圖示)接著於受光面S1s。此處，在自與第1主面20s交叉(正交)之第1方向觀察下，光檢測晶片S1之外形與玻璃構件S2之外形實質上為一致。閃爍器S3利用接著層(接合層)Ar接著於玻璃構件S2之光入射面S2s。 諸個光檢測晶片S1及諸個玻璃構件S2係彼此隔開。因此，在自第1方向觀察下，在彼此相鄰之光檢測晶片S1之間形成有間隙(中間區域M1)。中間區域M1在彼此相鄰之光檢測晶片S1之側面S1c之間、及在彼此相鄰之玻璃構件S2之側面S2c之間連續地形成。 在第1配線基板20之第1主面20s上配置有樹脂部Af。樹脂部Af至少對於在閃爍器S3產生之被檢測光具有光反射性、或光吸收性。在樹脂部Af具有光反射性之情形下，包含例如白色樹脂。又，在樹脂部Af具有光吸收性之情形下，包含例如黑色樹脂。 樹脂部Af至少配置於第1下部區域A1及中間區域M1。藉此，樹脂部Af保護光檢測晶片S1及光檢測晶片S1與第1凸塊電極BE之接合部。特別是，配置於中間區域M1之樹脂部Af之一部分，係遮擋入射至玻璃構件S2之被檢測光L朝其他玻璃構件S2入射之光遮蔽部F。因此，光遮蔽部F作為樹脂部Af，遍及中間區域M1及第1下部區域A1而一體地設置。 光遮蔽部F以在中間區域M1內，自側面S1c上之位置起到達較受光面S1s為玻璃構件S2側之方式設置。又，此處之所謂「較受光面S1s為玻璃構件S2側」，作為一例，意味著「在沿第1主面20s之方向觀察下，較中間區域M1之與受光面S1s對應之位置、亦即較受光面S1s之延長線上之位置，更為中間區域M1之與玻璃構件S2之光入射面S2s對應之位置、亦即，為光入射面S2s之延長線上之位置之側」。光遮蔽部F設置在光檢測晶片S1之側面S1c及玻璃構件S2之側面S2c上。惟，在第1方向上，光遮蔽部F之端部Fa並未到達玻璃構件S2之光入射面S2s，而位於較光入射面S2s為第1主面20s側。又，光遮蔽部F之端部Fa朝向第1主面20s側凹陷(朝向第1主面20s側凸出)。接著層Ar在製造步驟中，亦配置於光遮蔽部F之凹陷之端部Fa內。 此處，針對光遮蔽部F之端部Fa之位置，可如下述般設定。亦即，可將自與受光面S1s對應之位置起至端部Fa為止之距離設定為較自端部Fa起至與光入射面S2s對應之位置為止之距離更大。又，可將自與受光面S1s對應之位置起至端部Fa為止之距離設為玻璃構件S2之厚度(與第1主面20s交叉之方向之尺寸)之2/3以上。又，此處之端部Fa之距離之基準係規定凹陷之緣部、亦即與玻璃構件S2相接之突起之周緣部分。 接著，針對光檢測單元D之製造方法之一例進行說明。圖10～圖14係顯示圖9所示之光檢測單元之製造方法之主要步驟的圖。如圖10所示般，此處，首先，準備第1配線基板20與光檢測晶片S1(第1步驟)。而後，在第1配線基板20之第1主面20s上設置複數個第1凸塊電極BE(凸塊電極B2)。第1凸塊電極BE之形成方法可使用搭載銲球之手法或印刷法。 繼之，如圖11所示般，將光檢測晶片S1配置在第1凸塊電極BE上(第2步驟)。此處，以光檢測晶片S1之背面S1r與第1配線基板20之第1主面20s對向之方式，且以在第1主面20s上呈二維狀地配列之方式，在第1主面20s上配置複數個光檢測晶片S1。此時，如上文所述般，在第1主面20s上，配置有第1凸塊電極BE。因此，在該第2步驟中，使第1凸塊電極BE介在於背面S1r與第1主面20s之間，且在第1主面20s上配置複數個光檢測晶片S1。又，在光檢測晶片S1上安裝有玻璃構件S2。繼之，利用第1凸塊電極BE之焊料之回流銲，將光檢測晶片S1固定、安裝於第1主面20s上(第3步驟)。 繼之，如圖12及圖13所示般，在自第1方向觀察下，在位於彼此相鄰之光檢測晶片S1之間之中間區域M1，及在第1主面20s與背面S1r之間之第1下部區域A1內，填充具有光反射性或光吸收性之底部填充樹脂A(第4步驟)。更具體而言，此處係在第1主面20s上，在最外部之光檢測晶片S1之外側配置樹脂之塗佈裝置DE，而將底部填充樹脂A配置在第1主面20s上。 藉此，利用毛細現象，底部填充樹脂A進入第1主面20s與背面S1r之間(亦即第1下部區域A1)、及諸個側面S1c、S2c彼此之間(亦即中間區域M1)(在圖12，13之箭頭方向上行進)。又，在圖12中，省略了底部填充樹脂A及第1凸塊電極BE之陰影線。 繼之，如圖14所示般，藉由使底部填充樹脂A硬化而構成樹脂部Af。另外，在上述之第4步驟中，藉由在中間區域M1內直至到達至少較受光面S1s為玻璃構件S2側為止填充底部填充樹脂A而構成光遮蔽部F。而後，如圖9所示般，經由接著層Ar將閃爍器S3接著於玻璃構件S2，而製造光檢測單元D。 如以上所說明般，在光檢測單元D中，包含蓋革模式APD(以蓋革模式動作之雪崩光電二極體)之光檢測晶片S1，在第1配線基板20之第1主面20s上呈二維狀地配列，且利用第1凸塊電極BE被安裝(被片鋪)。在光檢測晶片S1之受光面S1s上，設置有作為光透射部之玻璃構件S2。另外，在彼此相鄰之光檢測晶片S1之間之中間區域M1，在至少較光檢測晶片S1之受光面S1s為玻璃構件S2側設置有光遮蔽部F。因此，可抑制被檢測光L之雜散光自1個光檢測晶片S1之受光面S1s上之玻璃構件S2入射至其他光檢測晶片S1之受光面S1s上之玻璃構件S2及受光面S1s。因此，可抑制包含蓋革模式APD之光檢測晶片S1間之串擾。 另外，在光檢測單元D中，玻璃構件S2包含受光面S1s側之面之相反側之光入射面S2s。此外，在第1方向上，光遮蔽部F之光入射面S2s側之端部Fa位於較光入射面S2s為第1主面20s側，且朝向該第1主面20s側凹陷。因此，在第1方向觀察下，可避免光遮蔽部F與受光面S1s重複。又，於在玻璃構件S2上配置樹脂等之接著劑時，可利用光遮蔽部F之端部Fa之凹陷使多餘之接著劑逃逸。藉此，例如可將接著層Ar均一且薄地形成。 針對此點，更具體地進行說明。自串擾之抑制之觀點而言，可考量以光遮蔽部F之端部Fa位於玻璃構件S2之光入射面S2s之儘量近之位置之方式(亦即，以光遮蔽部F設置於光入射面S2s之儘量近處之方式)，將底部填充樹脂A逐漸推升。然而，若底部填充樹脂A配置在光入射面S2s上，則在光入射面S2s上形成光遮蔽部F，其結果為有妨礙被檢測光L朝玻璃構件S2之入射之虞。如上述之「光遮蔽部F之光入射面S2s側之端部Fa位於較光入射面S2s為第1主面20s側，且朝向該第1主面20s側凹陷」之構成，係採用可將光遮蔽部F設置在光入射面S2s之儘量近處而抑制串擾，且可避免光遮蔽部F在光入射面S2s上形成，進而可確保使多餘之接著劑逃逸之空間的構成。 進而，在光檢測單元D中，光遮蔽部F遍及中間區域M1與第1下部區域A1而一體地設置。因此，例如，可藉由將具有光反射性或光吸收性之底部填充樹脂A填充在中間區域M1及第1下部區域A1，而一併構成光遮蔽部F。 此處，在本實施形態之光檢測單元D之製造方法中，在將光檢測晶片S1安裝於第1配線基板20之第1主面20s上之後，將具有光反射性或光透射性之底部填充樹脂A填充在中間區域M1及第1下部區域A1。此時，藉由在中間區域M1內直至到達至少較受光面S1s為玻璃構件S2側為止填充底部填充樹脂A而構成光遮蔽部F。因此，在所製造之光檢測單元D中，可抑制被檢測光L之雜散光自1個光檢測晶片S1之受光面S1s上之玻璃構件S2入射至其他光檢測晶片S1之受光面S1s上之玻璃構件及受光面S1s。亦即，根據該方法，可製造能夠抑制光檢測晶片S1間之串擾的光檢測單元D。 接著，針對變化例之光檢測單元進行說明。圖15係變化例之光檢測單元之示意性剖視圖。如圖15所示般，光檢測單元D1在代替樹脂部Af而具備樹脂部Mr之點上與光檢測單元D不同。樹脂部Mr將複數個光檢測晶片S1一體地密封。樹脂部Mr填充在中間區域M1及第1下部區域A1。又，樹脂部Mr覆蓋各個光檢測晶片S1之受光面S1s、背面S1r及側面S1c。樹脂部Mr包含例如具有光透射性之塑模樹脂。因此，樹脂部Mr之受光面S1s上之一部分樹脂部Mra係設置在受光面S1s上之光透射部。 樹脂部Mra包含受光面S1s側之面之相反側之光入射面Mrs。在樹脂部Mra，設置有位於中間區域M1之槽部G。槽部G在中間區域M1內設置於至少較受光面S1s為樹脂部Mra側。又，此處之所謂「較受光面S1s為樹脂部Mra側」，作為一例，意味著「在沿第1主面20s之方向觀察下，較中間區域M1之與受光面S1s對應之位置、亦即較受光面S1s之延長線上之位置，更為中間區域M1之與樹脂部Mra之光入射面Mrs對應之位置、亦即為光入射面Mrs之延長線上之位置之側」。此處，槽部G自光入射面Mrs越過受光面S1s，延伸至到達光檢測晶片S1之側面S1c。 光遮蔽部F配置在槽部G內。因此，光遮蔽部F以在中間區域M1內，自側面S1c上之位置起，越過受光面S1s，到達至較該受光面S1s為樹脂部Mra側之方式而設置。惟，此處亦然，在光遮蔽部F中，在與第1配線基板20之第1主面20s交叉之第1方向上，光遮蔽部F之端部Fa未到達至樹脂部Mra之光入射面Mrs，而位於較光入射面Mrs為該第1主面20s側。又，光遮蔽部F之端部Fa朝向該第1主面20s側凹陷(朝向第1主面20s側凸出)。 接著，針對光檢測單元D1之製造方法進行說明。光檢測單元D1之製造方法包含與上述之光檢測單元D之製造方法之第1步驟～第3步驟相同之步驟。換言之，在光檢測單元D1之製造方法中，藉由實施上述之第1步驟～第3步驟，而將光檢測晶片S1固定、安裝在第1配線基板20之第1主面20s上。繼之，如圖16所示般，利用例如具有光透射性之塑模樹脂將複數個光檢測晶片S1一體地密封(第4步驟)。藉此，構成樹脂部Mr，且遍及複數個受光面S1s上一併構成作為光透射部之樹脂部Mra(第4步驟)。 繼之，如圖17所示般，以在第1方向觀察下位於中間區域M1之方式，在樹脂部Mr形成槽部G(第5步驟)。此處，在中間區域M1內，在至少較受光面S1s為樹脂部Mra側形成槽部G。槽部G之形成可藉由例如將雷射光La照射至樹脂部Mr來進行(例如雷射剝蝕)。其後，如圖15所示般，藉由將具有光反射性或光吸收性之樹脂填充至槽部G內而構成光遮蔽部F(第6步驟)。而後，雖然省略圖示，藉由以介隔樹脂部Mra與各受光面S1s對向之方式設置閃爍器S3，而製造光檢測單元D1。 如以上所說明般，根據變化例之光檢測單元D1亦然，與光檢測單元D相同地，在彼此相鄰之光檢測晶片S1之間之中間區域M1內，至少較光檢測晶片S1之受光面S1s為樹脂部Mra側設置有光遮蔽部F。因此，可抑制被檢測光L之雜散光自1個光檢測晶片S1之受光面S1s上之玻璃構件S2入射至其他光檢測晶片S1之受光面S1s上之樹脂部Mra及受光面S1s。因此，可抑制包含蓋革模式APD之光檢測晶片S1間之串擾。又，根據變化例之製造方法亦然，可製造能夠抑制光檢測晶片S1間之串擾的光檢測單元D1。 接著，針對具備上述之光檢測單元D之光檢測裝置進行說明。圖18係具備圖9所示之光檢測單元之光檢測裝置之示意性剖視圖。在圖18中，省略了閃爍器S3。如圖18所示般，光檢測裝置D2具備：複數個光檢測單元D、第2配線基板30、及將光檢測單元D電性連接於第2配線基板30之第2凸塊電極BF。第2配線基板30具有第2主面30s。 光檢測單元D沿第2主面30s配列，且在第1配線基板20之第1主面20s之相反側之底面20r與第2主面30s對向之狀態下，利用第2凸塊電極BF安裝於第2配線基板30上。第1配線基板20之底面20r與第2配線基板30之第2主面30s係彼此隔開。因此，在底面20r與第2主面30s之間，形成有間隙(第2下部區域A2)。 在光檢測裝置D2中，樹脂部Af配置在第1下部區域A1、第2下部區域A2及中間區域M1。而且，配置在各光檢測單元D之中間區域M1之樹脂部Af之一部分、及配置在彼此相鄰之光檢測單元D間之中間區域M1之樹脂部Af之一部分形成光遮蔽部F。因此，光遮蔽部F作為樹脂部Af，遍及中間區域M1、第1下部區域A1、及第2下部區域A2而一體地設置。 以上之光檢測裝置D2具備上述之光檢測單元D。因此，能夠抑制光檢測晶片S1間之串擾。另外，在彼此相鄰之光檢測單元D間亦然，可抑制光檢測晶片S1間之串擾。 接著，針對變化例之光檢測裝置進行說明。圖19係變化例之光檢測裝置之示意性剖視圖。在圖19中，省略了閃爍器S3。如圖19所示般，光檢測裝置D3在替代複數個光檢測單元D而具備複數個光檢測單元D1之點上，與光檢測裝置D2不同。 在如此之光檢測裝置D3之製造時，如圖20(a)所示般，對於第2下部區域A2、中間區域M1及槽部G，一併地填充有底部填充樹脂A。此時，在光檢測單元D1間之中間區域M1上配置塗佈裝置DE，在該中間區域M1內配置底部填充樹脂A。藉此，利用毛細現象，底部填充樹脂A進入第2下部區域A2、中間區域M1及槽部G(在圖20之(b)之箭頭方向上行進)。又，在圖20(a)中，省略了底部填充樹脂A之陰影線。 此處，如圖19所示般，槽部G之深度(第1方向之尺寸)較光檢測單元D1間之中間區域M1之光遮蔽部F之端部Fa之位置更深(位於第1主面20s側)。亦即，將槽部G之底部設為較受光面S1s更深之位置，且將該光遮蔽部F(以成為光入射面Mrs側之方式)形成為較受光面S1s更高。藉此，如圖20所示般，可對於中間區域M1及槽部G一併地填充底部填充樹脂A而構成光遮蔽部F。 以上之光檢測裝置D3具備上述之光檢測單元D1。因此，能夠抑制光檢測晶片S1間之串擾。又，在彼此相鄰之光檢測單元D1間亦然，可抑制光檢測晶片S1間之串擾。 以上之實施形態係針對本發明之一個層面之光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法之一個實施形態進行了說明者。因此，本發明之一個層面之光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法並不限定於上述者，在不變更各請求項之要旨之範圍內可任意變化。 例如，光遮蔽部F係在中間區域M1內，只要設置在至少較受光面S1s為光透射部側即可。亦即，光遮蔽部F可不到達光檢測晶片S1之側面S1c間，亦可越過側面S1c間延伸至第1配線基板20側。 又，作為光遮蔽部F，可使用白色樹脂及黑色樹脂之任一者，但在考量兼顧串擾之抑制與光量之衰減之抑制之情形下，可使用白色樹脂使雜散光反射，在確實地抑制串擾之情形下可使用黑色樹脂吸收雜散光。 進而，底部填充樹脂A之填充時之毛細現象可藉由適當調整例如間隙之尺寸及底部填充樹脂A之黏度等來控制。 另外，在上述之光檢測單元D(光檢測單元D1亦相同)之製造方法之一例中，說明了在第1步驟與第2步驟之間，進行在第1配線基板20之第1主面20s上設置第1凸塊電極BE之步驟之趣旨。然而，亦有例如在第1步驟與第2步驟之間，在光檢測晶片S1之背面S1r上設置第1凸塊電極BE之情形。在該情形下，在第1步驟與第2步驟之間，無須在第1配線基板20之第1主面20s上設置第1凸塊電極BE。在任一情形下皆然，在第2步驟中，使第1凸塊電極BE介在於背面S1r與第1主面20s之間，且在第1主面20s上配置複數個光檢測晶片S1。 [產業上之可利用性] 本發明可提供能夠抑制包含蓋革模式APD之晶片間之串擾之光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法。
1N‧‧‧半導體基板
1Na‧‧‧主面
1Nb‧‧‧主面
1PA‧‧‧第1半導體區域(半導體區域)
1PB‧‧‧第2半導體區域(半導體區域)
1PC‧‧‧半導體區域
10‧‧‧光檢測部
11a‧‧‧雪崩光電二極體(APD)
11r‧‧‧淬滅電阻
20‧‧‧第1配線基板
20r‧‧‧底面
20s‧‧‧第1主面
30‧‧‧第2配線基板
30s‧‧‧第2主面
A‧‧‧底部填充樹脂
A1‧‧‧第1下部區域
A2‧‧‧第2下部區域
Af‧‧‧樹脂部
Ar‧‧‧接著層(接合層)
B2‧‧‧凸塊電極
BE‧‧‧第1凸塊電極
BF‧‧‧第2凸塊電極
BM‧‧‧凸塊下金屬
D‧‧‧光檢測單元
D1‧‧‧光檢測單元
D2‧‧‧光檢測裝置
D3‧‧‧光檢測裝置
DE‧‧‧塗佈裝置
E1‧‧‧電極
E3‧‧‧共通電極
E9‧‧‧電極
F‧‧‧光遮蔽部
Fa‧‧‧端部
G‧‧‧槽部
L‧‧‧被檢測光
L1‧‧‧絕緣層
L2‧‧‧絕緣層
L3‧‧‧絕緣層
La‧‧‧雷射光
M‧‧‧導電膜
M1‧‧‧中間區域
Mr‧‧‧樹脂部
Mra‧‧‧樹脂部(光透射部)
Mrs‧‧‧光入射面
PDA‧‧‧光電二極體陣列(通道)
PF‧‧‧鈍化膜(保護膜)
RS1‧‧‧區域
S‧‧‧檢測晶片
S1‧‧‧光檢測晶片
S1c‧‧‧側面
S1r‧‧‧背面
S1s‧‧‧受光面
S2‧‧‧玻璃構件(光透射部)
S2c‧‧‧側面
S2s‧‧‧光入射面
S3‧‧‧閃爍器
SP‧‧‧信號處理部
TE‧‧‧貫通電極
TH‧‧‧貫通孔
TL‧‧‧讀出配線(信號線)
TL1‧‧‧讀出配線(信號線)
TL2‧‧‧讀出配線(信號線)
V1‧‧‧(-)電位
V2‧‧‧(+)電位
圖1係本實施形態之光檢測單元的立體圖。 圖2係顯示圖1所示之檢測晶片的立體圖。 圖3係圖2所示之光檢測晶片的平面圖。 圖4係圖3所示之區域RS1之放大圖。 圖5係圖1所示之光檢測單元之電路圖。 圖6係圖3所示之共通電極之周邊部之光檢測部的平面圖。 圖7係圖3所示之共通電極之周邊部的剖視圖。 圖8係圖1所示之光檢測單元之示意性仰視圖。 圖9係圖1所示之光檢測單元之示意性剖視圖。 圖10係顯示圖9所示之光檢測單元之製造方法之主要步驟的圖。 圖11係顯示圖9所示之光檢測單元之製造方法之主要步驟的圖。 圖12係顯示圖9所示之光檢測單元之製造方法之主要步驟的圖。 圖13係顯示圖9所示之光檢測單元之製造方法之主要步驟的圖。 圖14係顯示圖9所示之光檢測單元之製造方法之主要步驟的圖。 圖15係變化例之光檢測單元之示意性剖視圖。 圖16係顯示圖15所示之光檢測單元之製造方法之主要步驟的圖。 圖17係顯示圖15所示之光檢測單元之製造方法之主要步驟的圖。 圖18係具備圖9所示之光檢測單元之光檢測裝置的示意性剖視圖。 圖19係變化例之光繪檢測裝置之示意性剖視圖。 圖20(a)、圖20(b)係顯示底部填充樹脂之填充之態樣的圖。
20‧‧‧第1配線基板
20s‧‧‧第1主面
A1‧‧‧第1下部區域
Af‧‧‧樹脂部
Ar‧‧‧接著層(接合層)
BE‧‧‧第1凸塊電極
D‧‧‧光檢測單元
F‧‧‧光遮蔽部
Fa‧‧‧端部
L‧‧‧被檢測光
M1‧‧‧中間區域
S1‧‧‧光檢測晶片
S1c‧‧‧側面
S1r‧‧‧背面
S1s‧‧‧受光面
S2‧‧‧玻璃構件(光透射部)
S2c‧‧‧側面
S2s‧‧‧光入射面
S3‧‧‧閃爍器

Claims (8)

  1. 一種光檢測單元，其具備： 第1配線基板，其具有第1主面； 複數個光檢測晶片，其具有受光面及前述受光面之相反側之背面，且在前述第1主面上呈二維狀地配列； 第1凸塊電極，其將前述光檢測晶片電性連接於前述第1配線基板； 光透射部，其設置在前述受光面上；及 光遮蔽部，其具有光反射性或光吸收性；且 前述光檢測晶片包含蓋革模式APD，在前述背面與前述第1主面對向之狀態下利用前述第1凸塊電極安裝於前述第1配線基板上，並且 前述光遮蔽部在自與前述第1主面交叉之第1方向觀察下，在位於彼此相鄰之前述光檢測晶片之間之中間區域內，設置於至少較前述受光面為前述光透射部側。
  2. 如請求項1之光檢測單元，其中前述光透射部包含前述受光面側之面之相反側之光入射面，且 在前述第1方向上，前述光遮蔽部之前述光入射面側之端部位於較前述光入射面為前述第1主面側，且朝向前述第1主面側凹陷。
  3. 如請求項1或2之光檢測單元，其中前述光透射部係安裝於前述光檢測晶片之各個前述受光面之玻璃構件，且 前述光遮蔽部遍及前述中間區域、及前述第1主面與前述背面之間之第1下部區域而一體地設置。
  4. 如請求項1或2之光檢測單元，其中前述光透射部係將複數個前述光檢測晶片一體地密封之樹脂部之一部分，且 在前述樹脂部，設置有位於前述中間區域之槽部， 前述光遮蔽部配置在前述槽部內。
  5. 一種光檢測裝置，其具備：如請求項1至3中任一項之複數個光檢測單元、具有第2主面之第2配線基板、及將前述光檢測單元電性連接於前述第2配線基板之第2凸塊電極，且 前述光檢測單元沿前述第2主面配列，且在前述第1配線基板之前述第1主面之相反側之底面與前述第2主面對向之狀態下，利用前述第2凸塊電極安裝於前述第2配線基板， 前述光遮蔽部遍及前述中間區域、前述第1主面與前述背面之間之第1下部區域、及前述第2主面與前述底面之間之第2下部區域而一體地設置。
  6. 一種光檢測裝置，其具備：如請求項4之複數個光檢測單元、具有第2主面之第2配線基板、及將前述光檢測單元電性連接於前述第2配線基板之第2凸塊電極，且 前述光檢測單元沿前述第2主面配列，且在前述第1配線基板之前述第1主面之相反側之底面與前述第2主面對向之狀態下，利用前述第2凸塊電極安裝於前述第2配線基板， 前述光遮蔽部在彼此相鄰之前述光檢測單元之間的前述中間區域內，進一步設置於至少較前述受光面為前述光透射部側。
  7. 一種光檢測單元之製造方法，其具備： 第1步驟，其準備具有第1主面之第1配線基板、以及具有受光面及前述受光面之相反側之背面之複數個光檢測晶片； 第2步驟，其以前述背面與前述第1主面對向之方式，且以在前述第1主面上呈二維狀地配列之方式，使第1凸塊電極介在於前述背面與前述第1主面之間，且在前述第1主面上配置前述複數個光檢測晶片； 第3步驟，其利用前述第1凸塊電極之回流銲，將前述複數個光檢測晶片安裝在前述第1主面上；及 第4步驟，其在自與前述第1主面交叉之第1方向觀察下，在位於彼此相鄰之前述光檢測晶片之間之中間區域、及前述第1主面與前述背面之間之第1下部區域，填充底部填充樹脂；且 前述光檢測晶片包含蓋革模式APD， 在前述光檢測晶片之各個前述受光面上設置有光透射部， 前述底部填充樹脂具有光反射性或光吸收性， 在前述第4步驟中，藉由在前述中間區域內直至到達至少較前述受光面為前述光透射部側為止填充前述底部填充樹脂而構成光遮蔽部。
  8. 一種光檢測單元之製造方法，其具備： 第1步驟，其準備具有第1主面之第1配線基板、以及具有受光面及前述受光面之相反側之背面之複數個光檢測晶片； 第2步驟，其以前述背面與前述第1主面對向之方式，且以在前述第1主面上呈二維狀地配列之方式，使第1凸塊電極介在於前述背面與前述第1主面之間，且在前述第1主面上配置前述複數個光檢測晶片； 第3步驟，其利用前述第1凸塊電極之回流銲，將前述複數個光檢測晶片安裝在前述第1主面上；及 第4步驟，其藉由利用具有光透射性之塑模樹脂而構成將前述複數個光檢測晶片一體地密封之樹脂部，而遍及複數個前述受光面上構成前述樹脂部之一部分即光透射部； 第5步驟，其以在自與前述第1主面交叉之第1方向觀察下，位於位在彼此相鄰之前述光檢測晶片之間之中間區域之方式，在前述樹脂部形成槽部；及 第6步驟，其藉由將具有光反射性或光吸收性之樹脂填充在前述槽部內而構成光遮蔽部；且 前述光檢測晶片包含蓋革模式APD， 在前述第5步驟中，在前述中間區域內在至少較前述受光面為前述光透射部側形成前述槽部。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10481041B2 (en) * 2017-05-23 2019-11-19 Fluke Corporation Measuring optical array polarity, power, and loss using a position sensing detector and photodetector-equipped optical testing device
CN108287336B (zh) * 2018-01-26 2020-05-19 华中科技大学 一种面阵盖革apd激光雷达距离像强度像生成系统
JP6609674B1 (ja) 2018-07-11 2019-11-20 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置及び光検出装置の製造方法
JP6975110B2 (ja) 2018-09-13 2021-12-01 株式会社東芝 光検出素子、光検出システム、ライダー装置及び車
JP7364343B2 (ja) * 2019-02-26 2023-10-18 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置の製造方法、及び光検出装置
JP6775641B1 (ja) * 2019-06-18 2020-10-28 Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 受光素子および光回路の遮光構造
JP7679169B2 (ja) * 2019-08-08 2025-05-19 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換システム
JP7170618B2 (ja) * 2019-10-28 2022-11-14 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置及び光検出装置の製造方法
JP7668274B2 (ja) * 2020-06-04 2025-04-24 浜松ホトニクス株式会社 半導体光検出素子
US12243843B2 (en) * 2022-05-10 2025-03-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated circuit package and method of forming same

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6413767A (en) * 1987-07-07 1989-01-18 Fujitsu Ltd Semiconductor device
JPH01240887A (ja) * 1988-03-23 1989-09-26 Hitachi Ltd 放射線検出器及びその製造方法
JP3235717B2 (ja) * 1995-09-28 2001-12-04 キヤノン株式会社 光電変換装置及びｘ線撮像装置
TW390032B (en) 1996-03-05 2000-05-11 Canon Kk Photoelectric conversion apparatus and X-ray image pickup apparatus
JP2840941B2 (ja) * 1997-04-02 1998-12-24 株式会社日立メディコ 多素子放射線検出器及びその製造方法
US6292529B1 (en) * 1999-12-15 2001-09-18 Analogic Corporation Two-dimensional X-ray detector array for CT applications
US6828545B1 (en) * 2001-05-15 2004-12-07 Raytheon Company Hybrid microelectronic array structure having electrically isolated supported islands, and its fabrication
JP2006049512A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Ngk Insulators Ltd 光デバイス
KR100731131B1 (ko) 2005-12-29 2007-06-22 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
TWI615954B (zh) * 2006-07-03 2018-02-21 Hamamatsu Photonics K.K. 光二極體陣列
JP4997066B2 (ja) 2007-10-29 2012-08-08 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置
US7791016B2 (en) 2007-10-29 2010-09-07 Hamamatsu Photonics K.K. Photodetector
JP5297276B2 (ja) 2009-06-18 2013-09-25 浜松ホトニクス株式会社 フォトダイオードアレイ
JP5925711B2 (ja) * 2013-02-20 2016-05-25 浜松ホトニクス株式会社 検出器、ｐｅｔ装置及びｘ線ｃｔ装置
US9490288B2 (en) 2013-03-15 2016-11-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Image sensor with trenched filler grid within a dielectric grid including a reflective portion, a buffer and a high-K dielectric
JP2015081863A (ja) * 2013-10-23 2015-04-27 株式会社東芝 光検出器
JP6189237B2 (ja) * 2014-03-20 2017-08-30 株式会社東芝 光検出器、及び光検出器の製造方法

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