[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别地，涉及一种半导体X线探测器。

背景技术

X线探测器在当今社会生产和生活领域都有着广泛的应用。常见的X线探测器根据其探测成像原理，有以下几种形式：胶片成像，固体探测器，气体探测器，以及半导体探测器。其中，半导体探测器因其体积小、速度快、信息处理便捷、设计方案灵活，在业界得到了广泛的应用，成为了未来X线探测器市场的主流。

半导体探测器包括了硅基像素探测器，CCD/CMOS探测器，a-Si FPD探测器等若干形式。其中，硅基像素探测器的空间分辨率高，响应速度快，因而得到了研究人员的重视。但是其成本较高，且其设计制备需要多种学科的融合，技术门槛很高。

硅基像素X线探测器的常规结构为硅基二极管阵列基板与读出电路阵列基板通过倒装焊点阵封装。具体可以参见附图1，示意了单个像素的结构，硅基二极管阵列基板20与读出电路阵列基板10通过铟焊料球14键合连接。这种结构的硅基像素X线探测器，需要大面积、高分辨率、高灵敏度、低漏电硅基PIN二极管阵列，也需要高分辨率、高灵敏度读出电路，同时也对用于连接的焊料提出了要求，需要芯片级的铟倒装焊点阵键合封装技术，以获得较低的电阻和较低的寄生电容。

常规结构中，PIN接触孔和铟柱封装点(via孔)在同一区域，一般在像素内是中心对称；同时PIN接触孔要远大于铟柱via孔以便后继的铟柱成球工艺。但是，这种结构以及相关制造工艺通常会带来较大的工艺损伤和漏电，同时导致较大的结电容。

因此，需要提供一种新的硅基像素X线探测器，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明提出了一种半导体X线探测器及其制造方法，其中，将PIN接触层过孔形成在单元侧边，以获得良好的器件性能。

本发明提供了一种半导体器件，包括半导体X线探测器的像素单元，其包括：

硅基二极管阵列基板和读出电路阵列基板，其通过铟焊料球键合连接；

所述读出电路阵列基板上形成有读出电路，第一钝化层以及第一UBM；

所述硅基二极管阵列基板上形成有背面N⁺层，正面P⁺层，其中，所述背面N⁺层与所述正面P⁺层之间的所述硅基二极管阵列基板部分为本征层，从而形成了硅基PIN二极管；

硅基二极管阵列基板的正面P⁺层之上还形成有氧化层，PIN接触层，第二钝化层以及第二UBM；

其中，所述第二UNM包括与所述PIN接触层直接接触的位于所述第二钝化层之中的铟过孔，所述PIN接触层包括与所述正面P⁺层直接接触的PIN接触层过孔；

所述PIN接触层过孔位于所述像素单元的侧边，其与所述铟过孔不位于同一区域，并无交叠。

同时，本发明还提供一种半导体器件制造方法，用于制造半导体X线探测器的像素单元，其特征在于包括：

提供读出电路阵列基板和硅基二极管阵列基板；

在所述读出电路阵列基板形成读出电路；

然后在所述读出电路之上形成第一钝化层以及第一UBM；

在所述硅基二极管阵列基板的背面形成背面N⁺层，在所述硅基二极管阵列基板的正面形成正面P⁺层；

在所述正面P⁺层之上形成氧化层，PIN接触层，第二钝化层以及第二UBM；

通过铟焊料球将所述读出电路阵列基板和所述硅基二极管阵列基板键合连接，从而形成半导体X线探测器像素单元；

其中，所述第二UNM包括与所述PIN接触层直接接触的位于所述第二钝化层之中的铟过孔，所述PIN接触层包括与所述正面P⁺层直接接触的PIN接触层过孔；

所述PIN接触层过孔位于所述像素单元的侧边，其与所述铟过孔不位于同一区域，并无交叠。

根据本发明的一个方面，所述PIN接触层过孔位于所述氧化层之中。

根据本发明的一个方面，所述PIN接触层过孔的图形为条状矩形；另外，所述PIN接触层过孔具有一个或者多个条状矩形，位于所述像素单元的一个或者多个侧边。

根据本发明的一个方面，所述PIN接触层过孔的图形为矩形环，其围绕所述铟过孔。