專利名稱：在輻射檢測(cè)器和成象裝置的襯底上形成觸電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輻射檢測(cè)器及輻射成象裝置的制造方法，和由這些方法制造的輻射檢測(cè)器和成象裝置，及這些成象裝置的用途。
制造成象裝置的輻射檢測(cè)器的典型方法包括在平坦半導(dǎo)體襯底的兩個(gè)主表面上形成如鋁等金屬層，形成光刻膠材料層，以覆蓋半導(dǎo)體材料，用合適的掩模圖形曝光平坦襯底表面上的光刻膠材料，去掉光刻膠材料，露出將要被去掉的金屬圖形，腐蝕掉要被去掉的金屬，然后去掉其余的光刻膠材料，留下襯底一個(gè)表面上的觸點(diǎn)圖形和襯底另一表面上的金屬化層。于是襯底第一表面上的觸點(diǎn)限定輻射檢測(cè)單元的排列。
關(guān)于光波長(zhǎng)和帶電輻射(β射線)，一般用硅作襯底的半導(dǎo)體材料。上述方法已有效地用于這種材料。
近年來(lái)，不斷有人提出用碲化鎘鋅(CdZnTe)作為用于X射線、γ射線和較小程度上用于β射線、輻射成象的更合適的半導(dǎo)體材料。用2mm厚檢測(cè)器，CdZnTe能很好地吸收X射線和γ射線，對(duì)于100keV的X射線和的γ射線吸收率大于90％。這些檢測(cè)器的漏電流或暗電流可以控制，并且100伏偏置下可以得到10nA/cm2以下量級(jí)的值。
目前世界范圍內(nèi)只有少數(shù)公司產(chǎn)生各種尺寸和厚度的商品化的檢測(cè)器。通常平面檢測(cè)器的一側(cè)或兩側(cè)與例如金(Au)或鉑(Pt)連續(xù)金屬層接觸。如上所述，那么需要處理這種檢測(cè)器襯底，以制造在一個(gè)表面上具有觸點(diǎn)圖形(例如象素焊盤)，而相反表面保持均勻金屬化的檢測(cè)器，以便這種檢測(cè)器對(duì)位置敏感，即，以便這種檢測(cè)器可以產(chǎn)生表示輻射撞擊到檢測(cè)器上的位置的檢測(cè)器輸出。那么讀取芯片可以與CdZnTe檢測(cè)器的已構(gòu)圖側(cè)倒裝連接(例如，通過利用銦或?qū)щ娋酆衔锊牧系耐稽c(diǎn)鍵合，利用單向?qū)щ姴牧匣蛄硗獾膶?dǎo)電粘結(jié)劑層技術(shù)的粘結(jié))，以便可以處理取決于因X射線或γ射線檢測(cè)單元的入射和吸收產(chǎn)生的與電信號(hào)有關(guān)的位置。讀取芯片可以是有很快積分速度和處理時(shí)間(一般為幾微秒或最多為幾毫秒)的脈沖計(jì)數(shù)型。另外，可以是本申請(qǐng)人的國(guó)際專利申請(qǐng)PCT EP95/02056中描述的類型中的一種，其中提供了分立檢測(cè)單元的電荷累加。用PCT EP95/02056介紹的成象裝置，積分時(shí)間可以為幾毫秒或幾十或幾百毫秒。在信號(hào)積分或等待/讀取周期增加時(shí)，CdZnTe表面上的金或鉑觸點(diǎn)高度電隔離以避免鄰近觸點(diǎn)(象素焊盤)信號(hào)漏電和引起對(duì)比度下降的問題將變得更重要。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，特別是在用CdZnTe作半導(dǎo)體材料時(shí)，在檢測(cè)器表面上形成觸點(diǎn)的常規(guī)方法無(wú)法提供所要求的那么高程度的觸點(diǎn)電隔離以便很好地利用這里引入作參考的國(guó)際申請(qǐng)PCTEP95/02056中記載的成象器件的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種制造輻射檢測(cè)器的常規(guī)方法，該檢測(cè)器在半導(dǎo)體襯底上限定輻射檢測(cè)單元的間隔位置處有金屬觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其中該方法包括以下步驟a)在襯底表面上形成一個(gè)或多個(gè)材料層，在觸點(diǎn)位置形成朝向襯底表面的開口；b)在所說的材料層和開口上形成金屬層；及c)去掉覆蓋材料層的金屬，以隔離各觸點(diǎn)。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在將襯底暴露于適于去掉金和/或鉑的金屬腐蝕劑時(shí)，CdZnTe半導(dǎo)體襯底的表面電阻下降。結(jié)果，用形成這種觸點(diǎn)的常規(guī)方法形成的各觸點(diǎn)的電隔離不象處理前預(yù)計(jì)的材料的性質(zhì)那樣好。利用根據(jù)本發(fā)明的方法，觸點(diǎn)間的半導(dǎo)體襯底表面可以與金屬腐蝕劑隔離，這樣便可以防止金屬腐蝕劑與半導(dǎo)體表面接觸引起的損傷。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方法，步驟(a)包括a(i)在襯底表面上形成光刻膠材料層；a(ii)選擇地暴露光刻膠材料，去掉對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)位置區(qū)域的光刻膠材料，以暴露襯底表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方法，步驟(a)包括a(i)在襯底表面上形成鈍化材料層；a(ii)在鈍化層上形成光刻膠材料層；a(iii)選擇地暴露光刻膠材料，去掉對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)位置區(qū)域的光刻膠材料，以暴露鈍化材料層；及a(iV)去掉在步驟a(iii)暴露的對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)位置的區(qū)域上的鈍化材料，以暴露出襯底表面。
使用鈍化材料絕緣層意味著在制造檢測(cè)器后，鈍化材料將保留于觸點(diǎn)之間，用于保護(hù)半導(dǎo)體表面在應(yīng)用時(shí)不受環(huán)境損傷，進(jìn)一步增強(qiáng)觸點(diǎn)的電隔離。
為保護(hù)半導(dǎo)體襯底另一主表面和側(cè)面(邊緣)，在步驟a(iV)前另外將光刻膠材料涂于所有暴露表面上。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法，步驟(c)包括c(i)至少在金屬層上形成另一光刻膠材料層；c(ii)選擇地暴露該另一層光刻膠材料，去掉與一般對(duì)應(yīng)于所說開口區(qū)域間隔一定距離的該另一層光刻膠材料；及c(iii)去掉未被該另一層光刻膠材料覆蓋的金屬。
步驟c(iii)后還包括另一步驟c(iv)去掉其余的光刻膠材料。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的方法，一般對(duì)應(yīng)于所說開口的區(qū)域大于相應(yīng)的開口，所以步驟c(iii)中去掉了未被該另一層光膠層覆蓋的金屬后，觸點(diǎn)覆蓋所說開口，并向上同時(shí)橫向延伸到開口外。以此方式，可以避免在光刻膠材料周圍產(chǎn)生金屬腐蝕劑的入口，防止金屬腐蝕劑到達(dá)半導(dǎo)體表面。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)特別使用由碲化鎘鋅(CdZnTe)構(gòu)成的襯底，但也不排除其它材料。可以理解，本發(fā)明的方法也可以用其它襯底材料。
優(yōu)選地，形成觸點(diǎn)的金屬層利用例如濺射、蒸發(fā)或電解淀積等方法形成，最好是利用濺射。
優(yōu)選地，形成觸點(diǎn)的金屬層包括金(Au)、盡管也可以采用例如鉑(Pt)或銦(In)等其它金屬。
較好是，鈍化層由氮化鋁(AlN)構(gòu)成。
步驟(c)可以包括利用光刻膠剝離技術(shù)去掉不想要的金屬的步驟，盡管更典型的步驟(c)包括利用合適的金屬腐蝕劑去掉不想要的金屬。
每個(gè)金屬觸點(diǎn)可以根據(jù)檢測(cè)器的應(yīng)用限定象素單元陣列的各象素單元，或平行設(shè)置的多個(gè)觸點(diǎn)條之一。
用本發(fā)明的方法，金屬觸點(diǎn)可以是間隔為5微米直徑為10微米的觸點(diǎn)。
本發(fā)明還提供一種制造輻射檢測(cè)器的方法，該輻射檢測(cè)器包括半導(dǎo)體襯底，其第一表面上有用于各輻射檢測(cè)單元的多個(gè)金屬觸點(diǎn)，與第一表面相反的襯底表面上有金屬化層，金屬觸點(diǎn)由如上所述的方法形成在第一表面上。金屬化層可以在上述方法的步驟(a)之前形成于襯底的相反表面上。
本發(fā)明還提供一種制造輻射成象裝置的方法，該方法包括制造如上所述的輻射檢測(cè)器，及例如利用倒裝芯片技術(shù)，分別連接用于各檢測(cè)單元的各觸點(diǎn)與讀取芯片上的對(duì)應(yīng)電路。
根據(jù)本發(fā)明另一方案，提供一種輻射檢測(cè)器，包括半導(dǎo)體襯底，其第一表面上有用于各輻射檢測(cè)單元的多個(gè)金屬觸點(diǎn)，與第一表面相反的襯底表面上有金屬化層，其中金屬觸點(diǎn)的總寬度大于鄰近襯底的觸點(diǎn)的寬度。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底由碲化鎘鋅(CdZnTe)構(gòu)成，盡管也可以采用例如碲化鎘(CdTe)等其它半導(dǎo)體襯底材料。較好是還在各觸點(diǎn)間設(shè)置鈍化材料。已發(fā)現(xiàn)，氮化鋁作為CdZnTe的鈍化材料特別有效，因?yàn)檫@種材料可以在低溫下形成，而CdZnTe對(duì)溫度敏感。
本發(fā)明還提供一種輻射檢測(cè)器。包括半導(dǎo)體襯底，其第一表面上有用于各輻射檢測(cè)單元的多個(gè)金屬觸點(diǎn)，金屬觸點(diǎn)間的表面上有鈍化材料層，鈍化材料包括氮化鋁。
金屬觸點(diǎn)可以根據(jù)檢測(cè)器應(yīng)用的領(lǐng)域限定象素單元陣列或平行設(shè)置的多個(gè)觸點(diǎn)條。
形成于檢測(cè)器襯底上象素觸點(diǎn)優(yōu)選地基本上為圓形，并設(shè)置成多行，更好是偏離相鄰行的交替行。
金屬觸點(diǎn)的直徑為10微米，相互間的間隔為5微米。
本發(fā)明的檢測(cè)器中，金屬觸點(diǎn)間的電阻大于1GΩ/□，較好是大于10GΩ/□，更好是大于100GΩ/□，最好是大于1000GΩ/□(1TΩ/□)。
本發(fā)明還提供一利輻射成象裝置，包括如上定義的輻射檢測(cè)器和具有用于根據(jù)連續(xù)輻射撞擊累積電荷的電路的讀取芯片，各檢測(cè)單元的各觸點(diǎn)借助倒裝芯片技術(shù)與累積電荷的各電路相連。
本發(fā)明的輻射成象裝置特別適用于X射線、γ射線和β射線成象。
這樣，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種制造例如具有CdZnTe襯底的檢測(cè)器的方法，CdZnTe襯底的一側(cè)被金均勻地金屬化，而其另一側(cè)由金結(jié)構(gòu)構(gòu)圖，其方式是不會(huì)對(duì)金結(jié)構(gòu)之間的CdZnTe襯底的表面特性造成不良影響。所以，可以提供一種在CdZnTe檢測(cè)器的一側(cè)形成金結(jié)構(gòu)的方法，該方法可以得到GΩ/□或幾十或幾百GΩ/□量級(jí)的結(jié)構(gòu)間電阻。
觸點(diǎn)間采用電絕緣鈍化層還可以使金屬觸點(diǎn)間的區(qū)域得到保護(hù)，所以能使檢測(cè)器的性能自始至終保持穩(wěn)定，且可以避免例如會(huì)增加表面漏電流和降低觸點(diǎn)間電阻的氧化效應(yīng)。已發(fā)現(xiàn)將氮化鋁(AlN)鈍化層設(shè)置于金觸點(diǎn)間時(shí)特別有效。將氮化鋁鈍化層加到金觸點(diǎn)間時(shí)，可以保護(hù)表面并增強(qiáng)金觸點(diǎn)的電隔離。這種氮化鋁鈍化劑可以在一般低于100℃的低溫下形成。相反，一般用作硅(Si)半導(dǎo)體的鈍化層的硅氧化物(SiO2)需要高于200℃的溫度。經(jīng)過這些溫度后，CdZnTe將變得不穩(wěn)定。
下面用實(shí)例的方式參照


本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是在半導(dǎo)體襯底上形成金屬觸點(diǎn)的第一方法的實(shí)例；圖2是在半導(dǎo)體襯底上形成金屬觸點(diǎn)并且在觸點(diǎn)間形成鈍化層的實(shí)例；圖3是在半導(dǎo)體襯底上形成金屬觸點(diǎn)并且在觸點(diǎn)間形成鈍化層的另一實(shí)例；圖4是檢測(cè)器襯底上一個(gè)觸點(diǎn)構(gòu)形的平面示意圖；圖5是檢測(cè)器襯底上另一個(gè)觸點(diǎn)構(gòu)形的平面示意圖；圖6是檢測(cè)器襯底上再一個(gè)觸點(diǎn)構(gòu)形的平面示意圖。
圖1展示了在半導(dǎo)體襯底上限定輻射檢測(cè)單元的位置形成金屬觸點(diǎn)的本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)例。該實(shí)例中，假定半導(dǎo)體襯底由碲化鎘鋅(CdZnTe)構(gòu)成，盡管用例如碲化鎘(CdTe)等其它半導(dǎo)體材料也可以。另外，假定用于金屬化層和金觸點(diǎn)的金屬是金，盡管可以理解，也可以用例如鉑或銦等其它金屬、合金或其它導(dǎo)電材料。
所以，圖1是在CdZnTe襯底上形成金觸點(diǎn)的各階段時(shí)檢測(cè)器側(cè)面看的示意剖面圖。
步驟ACdZnTe檢測(cè)器襯底1有一個(gè)用金2均勻金屬化的表面(圖1中的下表面)。
步驟B在CdZnTe襯底的裸面上旋涂光刻膠材料(光刻膠)3。光刻膠是光刻技術(shù)中用的普通材料中的任意一種，其對(duì)某光波長(zhǎng)敏感，用于在其上形成圖形。
步驟C用根據(jù)所要求圖形去掉光刻膠的合適的掩?；蚱渌Ｒ?guī)技術(shù)在光刻膠中開出開口4。
步驟D在檢測(cè)器的側(cè)面5上涂光刻膠，以在后續(xù)步驟中保護(hù)它們。
步驟E在光刻膠上和檢測(cè)器的上面的開口上濺射、蒸發(fā)或均勻地電解涂敷金6，結(jié)果金層6覆蓋了光刻膠，并與光刻膠開口中的CdZnTe表面接觸。上部的金表面和均勻的金屬化表面2由檢測(cè)器側(cè)面(邊緣)上的光刻膠5電隔離。
步驟F在金層6和均勻金屬化面2上涂敷第二光刻膠層7。
步驟G在對(duì)應(yīng)于要求去掉金區(qū)的第二光刻膠層7中開出開口8。即不與CdZnTe表面接觸的金區(qū)8。注意，留在上表面上的光刻膠的每塊區(qū)域皆大于對(duì)應(yīng)的與CdZnTe襯底接觸的金區(qū)。
步驟H利用金腐蝕劑，通過第二光刻膠層7中的開口，腐蝕掉不必要的金區(qū)8。由于第二光刻膠對(duì)此腐蝕劑不敏感，第二光刻膠層7保護(hù)與CdZnTe表面接觸的金圖形9。由于留在上表面的光刻膠區(qū)大于對(duì)應(yīng)于與CdZnTe襯底接觸的金區(qū)，所以可以防止腐蝕劑到達(dá)CdZnTe襯底。甚至是金與第一光刻膠層3的界面。
步驟I去掉第二光刻膠層7，顯露出金觸點(diǎn)9，并去掉第一光刻膠層3，顯露出觸點(diǎn)9之間的CdZnTe檢測(cè)器的裸面10。此階段，同時(shí)也去掉檢測(cè)器側(cè)面上和下表面上的光刻膠層5。所以CdZnTe檢測(cè)器上沒有殘留光刻膠，因?yàn)楣饪棠z是一種吸濕性材料，有時(shí)會(huì)吸收潮氣使檢測(cè)器性能下降。
代替上述步驟F-I，可以用稱作“剝離”的技術(shù)去掉第一光刻膠層3及不想要的金層。這種情況下，去掉不想要的金層不涉及第二光刻膠層，并且不用金腐蝕劑。
相應(yīng)地，用上述流程，結(jié)果是CdZnTe檢測(cè)器的下表面2被金均勻地金屬化，其上表面按要求圖形被金9金屬化。該方法確保了在任何階段，不會(huì)有金腐蝕劑與CdZnTe表面接觸。最后的金圖形(象素焊盤)9間的區(qū)域10總體未被損壞，也沒受金腐蝕劑的影響。所以，金象素焊盤9之間的CdZnTe表面有很高的電阻，大于1GΩ/□，且有很小的表面漏電流。如上所述，要求金象素焊盤9之間有盡可能大的電阻目的是可以對(duì)由于照射X射線和γ射線而產(chǎn)生的信號(hào)的積分、等待或讀取的時(shí)間長(zhǎng)，而不會(huì)造成圖象的對(duì)比度下降。用上述方法，象素間電阻可以達(dá)到幾十、幾百或甚至幾千GΩ/□，而且不會(huì)犧牲象素清晰度。實(shí)際測(cè)量為300GΩ/□，大于TΩ/□的值也可以得到。
用上述方法，容易實(shí)現(xiàn)金象素焊盤9的直徑小至10微米，彼此間的間隔為5微米(即15微米的位置靈敏度)，同時(shí)保持很高的象素電阻。
另外，可以在金象素焊盤之間設(shè)置鈍化層。鈍化層將通過避免未被金覆蓋的表面氧化確保自始至終的穩(wěn)定性。鈍化層還可以提高象素間電阻。問題是鈍化層相對(duì)于CdZnTe的兼容性。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對(duì)于CdZnTe來(lái)說氮化鋁是合適的鈍化材料。
圖2展示了在半導(dǎo)體襯底的限定輻射檢測(cè)單元的位置形成金屬觸點(diǎn)且在金屬觸點(diǎn)間形成鈍化材料的方法。做與圖1所示方法相同的假設(shè)。另外，假定鈍化材料是氮化鋁，盡管可以用與襯底材料兼容的其它材料。
步驟ACdZnTe檢測(cè)器襯底1有一個(gè)用金2均勻金屬化的表面(圖1中的下表面)。
步驟B在CdZnTe檢測(cè)器1的裸面上濺射氮化鋁11。
步驟C在鈍化層11上旋涂光刻膠材料(光刻膠)12。
步驟D用根據(jù)所要求圖形去掉光刻膠的合適的掩模在光刻膠12中開出開口13。
步驟E還在檢測(cè)器的側(cè)面14上涂光刻膠，以在后續(xù)步驟中保護(hù)它們。
步驟F通過鈍化層11，用氮化鋁腐蝕劑形成開口15，以暴露出CdZnTe襯底。
步驟G在光刻膠上和檢測(cè)器上表面的開口上濺射、蒸發(fā)或均勻地電解涂敷金16，結(jié)果金層16覆蓋了光刻膠，并與光刻膠開口中的CdZnTe表面接觸。上部的金表面和均勻的金屬化表面2由檢測(cè)器側(cè)面(邊緣)上的光刻膠14電隔離。
步驟H在金層16和均勻金屬化面2上涂敷第二光刻膠層17。
步驟I在對(duì)應(yīng)于要求去掉的金區(qū)的第二光刻膠層17中開出開口18，即不與CdZnTe表面接觸的金區(qū)18。注意，留在上表面上的光刻膠的每塊區(qū)域皆大于對(duì)應(yīng)的與CdZnTe襯底接觸的金區(qū)。
步驟J利用金腐蝕劑，通過第二光刻膠層17中的開口18，腐蝕掉不必要的金區(qū)19。由于第二光刻膠對(duì)此腐蝕劑不敏感，所以第二光刻膠層17保護(hù)與CdZnTe表面接觸的金圖形20。由于留在上表面的光刻膠區(qū)大于對(duì)應(yīng)于與CdZnTe襯底接觸的金區(qū)，所以可以防止腐蝕劑到達(dá)CdZnTe襯底，甚至是金與第一光刻膠層3的界面。
步驟K去掉第二光刻膠層17，顯露出金觸點(diǎn)21，并去掉第一光刻膠層12，顯露出觸點(diǎn)21之間區(qū)域20中的鈍化層11。此階段，同時(shí)也去掉檢測(cè)器側(cè)面上和下表面上的光刻膠層。所以CdZnTe檢測(cè)器上沒有殘留光刻膠，因?yàn)楣饪棠z通常是一種吸濕性材料，有時(shí)會(huì)吸收潮氣使檢測(cè)器性能下降。
再重復(fù)一次，任何步驟中皆沒有金腐蝕劑或氮化鋁腐蝕劑與金象素觸點(diǎn)21之間的區(qū)域20或CdZnTe檢測(cè)器的邊緣和側(cè)面接觸。結(jié)果，在上述流程期間，金觸點(diǎn)21之間區(qū)域20的襯底表面未被損傷，保持很高的數(shù)量級(jí)為GΩ/□、幾十、幾百甚至幾千GΩ/□的電阻。氮化鋁鈍化層覆蓋在金屬觸點(diǎn)21之間的區(qū)域20上，保護(hù)對(duì)應(yīng)的區(qū)域不發(fā)生氧化(自始至終的穩(wěn)定性)，并提高觸點(diǎn)間的電阻。
上述流程的各步驟可以在不背離本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)行。例如，在金濺射之前(形成開口15之后)可以去掉第一光刻膠層12。這種替代的方法示于圖3中。按圖3所示的方法，步驟A-F對(duì)應(yīng)于圖2的步驟A-F。
步驟G這是一步從上表面上去掉光刻膠層暴露22處的鈍化層的附加步驟。
步驟H除步驟H中金形成于22處的鈍化層上和23處的開口上外，該步一般對(duì)應(yīng)于圖2的步驟G(見圖3G)。
除沒有光刻膠層12以外，步驟I-L一般分別對(duì)應(yīng)于圖2的步驟H-K。
圖3方法的結(jié)果是最終的象素焊盤比圖2方法的象素焊盤更平坦(即具有較低的分布)，這可以比較圖2K和3L看出。
圖4、5和6用于展示檢測(cè)器襯底上表面上的可能象素觸點(diǎn)圖形。圖4中，展示了方形象素觸點(diǎn)焊盤陣列。圖5展示了圓形象素焊盤陣列。利用圓形而不用方形象素焊盤可以通過增加相鄰焊盤間的電阻材料的量來(lái)增大焊盤間表面電阻。圖6展示了偏移(蜂窩狀)象素焊盤陣列。再重復(fù)一次，這可以通過增加相鄰焊盤間電阻材料的量來(lái)增大焊盤間的電阻。
可以理解，不提供限定象素檢測(cè)單元陣列的觸點(diǎn)陣列，用相同的方法可以得到其它觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)例如限定條形檢測(cè)單元的觸點(diǎn)條。
盡管利用金觸點(diǎn)進(jìn)行了說明，是因?yàn)榻鹁哂腥菀赘g以限定所要求的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，且能與CdZnTe很好地接觸(例如比鋁好)等優(yōu)點(diǎn)，但顯然上述過程也可以用與合適腐蝕劑結(jié)合的任何金屬觸點(diǎn)(例如鉑)。
如上所述，應(yīng)該注意，金觸點(diǎn)9(圖1)、21(圖2)或32(圖3)上部的縱向尺寸(寬度)大于金-襯底界面處的觸點(diǎn)寬度。原因是，為了確保腐蝕掉多余金時(shí)，腐蝕劑不會(huì)深入穿過第一光刻膠層(或鈍化層)和開口中的金之間的界面，限定了朝襯底表面的開口和形成觸點(diǎn)的部分上的保留的光刻膠的相對(duì)尺寸的緣故。
通過連接根據(jù)上述方法之一制造的輻射檢測(cè)器與具有累積連續(xù)輻射撞擊產(chǎn)生的電荷的電路的讀取芯片，可以構(gòu)成輻射成象裝置，各檢測(cè)單元的各觸點(diǎn)(即象素焊盤)與累積電荷的各電路倒裝連接(即，利用銦或?qū)щ娋酆衔锊牧系耐稽c(diǎn)鍵合、利用單向?qū)щ姴牧系恼辰Y(jié)或利用其它導(dǎo)電粘結(jié)層技術(shù))。
所以，本發(fā)明教導(dǎo)了如何得到其一面根據(jù)要求圖形金屬化且金屬觸點(diǎn)間的電阻隔離盡可能最大的輻射檢測(cè)器(例如用CdZnTe襯底)。要求金屬觸點(diǎn)間電阻較大用以提高對(duì)比度，并消除襯底表面上相鄰觸點(diǎn)間的信號(hào)漏電流。這對(duì)于讀取芯片采用長(zhǎng)電荷累積時(shí)間和長(zhǎng)等待時(shí)間/讀取時(shí)間時(shí)特別有用。這種累積和等待/讀取時(shí)間在用根據(jù)本發(fā)明制造的輻射檢測(cè)器的成象裝置實(shí)例中例如可以大于1毫秒。這種成象裝置可以應(yīng)用于例如這里引入作參考的本申請(qǐng)人的國(guó)際專利申請(qǐng)PCTE95/02056所述的X射線、γ射線和β射成象。
盡管以實(shí)例的形式對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)該理解，對(duì)本發(fā)明可以作附加、改形和替換。
權(quán)利要求
1.一種制造輻射檢測(cè)器的方法，該輻射檢測(cè)器在半導(dǎo)體襯底上限定輻射檢測(cè)單元的位置具有金屬觸點(diǎn)，其中所說方法包括以下步驟a)在所說襯底表面上形成一個(gè)或多個(gè)材料層，及在所說觸點(diǎn)位置形成朝向所說襯底表面的開口；b)在所說材料層和所說開口上形成金屬層；及c)去掉覆蓋所說材料層的金屬，以隔離各觸點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)包括a(i)在所說襯底表面上形成光刻膠材料層；a(ii)選擇地暴露所說光刻膠材料，去掉對(duì)應(yīng)于所說觸點(diǎn)位置區(qū)域的光刻膠材料，以暴露所說襯底表面。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)包括a(i)在所說襯底表面上形成鈍化材料層；a(ii)在所說鈍化材料層上形成光刻膠材料層；a(iii)選擇地暴露所說光刻膠材料，去掉對(duì)應(yīng)于所說觸點(diǎn)位置區(qū)域的所說光刻膠材料，以暴露所說鈍化材料層；及a(iv)去掉在步驟a(iii)暴露的對(duì)應(yīng)于所說觸點(diǎn)位置的區(qū)域上的所說鈍化材料，以暴露出所說襯底表面。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在步驟a(iv)之前，光刻膠材料另外涂到所有暴露表面上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中在步驟a(iv)后，步驟(a)還包括a(v)去掉所說光刻膠材料層的殘留光刻膠材料。
6.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中步驟(c)包括c(i)至少在所說金屬層上形成另一光刻膠層；c(ii)選擇地暴露所說另一層的所說光刻膠材料，去掉與一般對(duì)應(yīng)于所說開口區(qū)域間隔一定距離的所說另一層的所說光刻膠材料；及c(iii)去掉未被所說另一層光刻膠材料覆蓋的所說金屬。
7.如權(quán)利要求6的所述方法，其中步驟c(iii)后，步驟(c)還包括c(iv)去掉其余的光刻膠材料。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中一般對(duì)應(yīng)于所說開口的區(qū)域大于相應(yīng)的開口，所以步驟c(iii)中去掉了未被所說另一層光膠材料覆蓋的金屬后，所說觸點(diǎn)覆蓋所說開口，并向上同時(shí)橫向延伸到所說開口外。
9.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所說襯底由碲化鎘鋅或碲化鎘構(gòu)成。
10.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，形成所說觸點(diǎn)的所說金屬層利用濺射、蒸發(fā)或電解淀積方法形成。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，形成所說觸點(diǎn)的所說金屬層包括金、鉑或銦。
12.如權(quán)利要求3或上述任何一項(xiàng)獨(dú)立權(quán)利要求所述的方法，其中所說鈍化層是氮化鋁。
13.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中步驟(c)包括利用合適的金屬腐蝕劑去掉不想要的金屬。
14.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中每個(gè)金屬觸點(diǎn)限定象素單元陣列的各象素單元。
15.如上述權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的方法，其中每個(gè)金屬觸點(diǎn)彼此平行設(shè)置的多個(gè)觸點(diǎn)條之一。
16.如上述權(quán)利要求14或15的方法，其中所說金屬觸點(diǎn)的直徑為10微米，彼此間的間隔為5微米。
17.如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中各輻射檢測(cè)單元的多個(gè)所說金屬觸點(diǎn)形成于所說半導(dǎo)體襯底的第一表面上，且金屬化層形成于與所說第一表面相反的所說襯底的表面上。
18.如上權(quán)利要求17的方法，在根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)的所說方法的步驟(a)之前，還包括在所說襯底的所說相反表面上形成所說金屬化層的步驟。
19.一種制造輻射成象裝置的方法，包括制造根據(jù)權(quán)利要求17或18的輻射檢測(cè)器；及利用倒裝芯片技術(shù)分別連接各檢測(cè)單元的各觸點(diǎn)與讀取芯片上的對(duì)應(yīng)電路。
20.一種輻射檢測(cè)器，包括半導(dǎo)體襯底，其第一表面上有用于各輻射檢測(cè)單元的多個(gè)金屬觸點(diǎn)，與第一表面相反的所說襯底的表面上有金屬化層，所說輻射檢測(cè)器由根據(jù)權(quán)利要求17或18的方法制造，且所說金屬觸點(diǎn)的總寬度大于鄰近所說襯底的所說觸點(diǎn)的寬度。
21.如權(quán)利要求20的輻射檢測(cè)器，包括各觸點(diǎn)間的鈍化材料。
22.如權(quán)利要求21的輻射檢測(cè)器，其中所說鈍化材料是氮化鋁。
23.一種輻射檢測(cè)器，包括半導(dǎo)體襯底，其第一表面上有用于各輻射檢測(cè)單元的多個(gè)金屬觸點(diǎn)，所說金屬觸點(diǎn)間的所說表面上有鈍化材料層，所說鈍化材料包括氮化鋁。
24.如權(quán)利要求20-23中任一項(xiàng)的輻射檢測(cè)器，其中所說金屬觸點(diǎn)限定一個(gè)象素單元陣列。
25.如權(quán)利要求24的輻射檢測(cè)器，其中所說觸點(diǎn)基本是圓形的，且設(shè)置成多行，交替行優(yōu)選地偏離相鄰行。
26.如權(quán)利要求20-23中任一項(xiàng)的輻射檢測(cè)器，其中所說金屬觸點(diǎn)限定彼此平行排列的多個(gè)觸點(diǎn)條。
27.如權(quán)利要求20-26中任一項(xiàng)的輻射檢測(cè)器，其中所說金屬觸點(diǎn)的直徑為10微米，相互間的間隔為5微米。
28.如權(quán)利要求20-27中任一項(xiàng)的輻射檢測(cè)器，其中所說半導(dǎo)體襯底是碲化鎘鋅。
29.如權(quán)利要求20-28中任一項(xiàng)的輻射檢測(cè)器，其中金屬觸點(diǎn)間的電阻大于1GΩ/□，較好是大于10GΩ/□，最好是大于100GΩ/□，甚至最好是大于1000GΩ/□(1TΩ/□)。
30.一種輻射成象裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求20-29中任一項(xiàng)的輻射檢測(cè)器，及具有根據(jù)連續(xù)輻射撞擊累積電荷的電路的讀取芯片，各檢測(cè)單元的各觸點(diǎn)利用倒裝芯片技術(shù)與累積電荷的各電路相連。
31.將根據(jù)權(quán)利要求30的輻射成象裝置應(yīng)用于X射線、γ射線和β射線成象。
全文摘要
一種適于在半導(dǎo)體襯底(1)的限定輻射檢測(cè)單元的位置形成金屬觸點(diǎn)(31)的方法,包括以下步驟:在所說襯底的一個(gè)表面上形成一個(gè)或多個(gè)材料層(11,12)并在觸點(diǎn)位置形成朝向襯底表面的開口(23);在材料層上和開口上形成金屬層(24);并去掉覆蓋所說材料層的(28)處的金屬,以隔離各觸點(diǎn)。任選地,在該方法期間,可以使用將保留于襯底表面上各觸點(diǎn)間的鈍化層(11)。根據(jù)本發(fā)明的方法,可以防止去掉不想要的金(或其它觸點(diǎn)物質(zhì))所用的腐蝕劑與襯底(如CdZnTe)表面接觸,引起襯底的電阻特性下降。還記載了該方法的產(chǎn)品及其應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK1203695SQ96198687
公開日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1996年11月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月29日
發(fā)明者R·O·奧拉瓦, J·I·派蒂爾, T·G·舒爾曼, M·E·薩拉基諾斯, K·E·斯帕蒂奧蒂斯, P·Y·雅拉斯 申請(qǐng)人:西瑪茨有限公司