[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2006521683A - 放射線撮像デバイスのための伝導性接着剤で結合された半導体基板 - Google Patents

放射線撮像デバイスのための伝導性接着剤で結合された半導体基板 Download PDF

Info

Publication number
JP2006521683A
JP2006521683A JP2004571411A JP2004571411A JP2006521683A JP 2006521683 A JP2006521683 A JP 2006521683A JP 2004571411 A JP2004571411 A JP 2004571411A JP 2004571411 A JP2004571411 A JP 2004571411A JP 2006521683 A JP2006521683 A JP 2006521683A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pixel
substrate
conductive adhesive
readout
radiant energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004571411A
Other languages
English (en)
Inventor
ミッコー, ルマリ ヴオレラ,
Original Assignee
アジャト オイ, リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アジャト オイ, リミテッド filed Critical アジャト オイ, リミテッド
Publication of JP2006521683A publication Critical patent/JP2006521683A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/189X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • H10F39/1895X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers of the hybrid type
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/24Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/018Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of hybrid image sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/189X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80Constructional details of image sensors
    • H10F39/809Constructional details of image sensors of hybrid image sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/021Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of image sensors having active layers comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs, AlGaAs or InP
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/022Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of image sensors having active layers comprising only Group II-VI materials, e.g. CdS, ZnS or CdTe

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

X線及びガンマ線放射エネルギー撮像デバイスにおける放射線検出器/撮像基板アレイ(20)が記載され、それらはデバイスの検出器と読出し基板(21)の間の電荷信号接続を提供するために電導性接着剤(38)を使用する。本装置は複数の電導性ボンド(25)を利用し、それらのそれぞれは画素パターンの画素コンタクト(22)を信号コンタクトパターンの信号コンタクトに個別的に連結し、ボンド(25)は電導性接着剤(38)である。この結合技術はカドミウムテルル組成物を含む検出器基板を持つ検出/撮像アレイで特に有用である。本発明は“バンプ”電気コンタクトを持つまたは持たない半導体検出器及び読出し基板で実行できる。電導性ボンド(25)は等方または異方伝導性接着剤(38)のいずれかを利用する。

Description

本願は2002年3月29日に出願された先行出願の米国仮出願シリアルNo.60/368540の利益を主張し、それに対して本願は正規の米国特許出願である。
本発明は目に見えない放射エネルギーを検出するための半導体デバイスの分野に関する。より詳細には、本発明は特定の半導体装置に伝導性接着剤を用いて結合されたカドミウムテルル化物基板を含む検出手段を持つ、対象物の像を形成するための撮像システムに関する。
半導体処理/読出し基板にソルダバンプ結合された半導体検出器基板を含む半導体放射線撮像デバイスの分野において、“コールド”ソルダジョイントの発生は問題になりうる。特許番号米国5379336号、米国5812191号、EP 1162833号及びEP 0421869号参照。コールドソルダジョイント(コールド溶接とも呼ばれる)はインジウム、鉛、スズ及び他の金属を含むソルダ合金を含む多種のソルダ組成物で起こりうる。
これは低温バンプ結合技術(米国特許5952646号参照)を含む、コールドジョイントの発生を減らす代替的なソルダリングまたはバンプ結合法を探索する分野を刺激した。しかし、現状のソルダリングまたは上述のバンプ結合技術は検出器基板に温度に敏感な半導体材料を利用する新しい高密度、撮像デバイス組立て工程の全ての要求を満たすことができない。これらの温度に敏感な半導体検出器基板はカドミウムテルル化物(CdTe)組成物及びカドミウム亜鉛テルル化物(CdZnTe)組成物のような、現在最も有望な金属間材料の幾つかを含む。
高密度半導体基板をソルダとともに結合するとき、相互連結容積は得られる撮像デバイス中で非常に小さい。有望な金属間検出器基板の幾つかの比較的もろい特性と結びついたこの小さな相互連結領域は相互連結の機械的安定性の減少及びこれらの金属間材料の幾つかと共にソルダバンプ結合が使用されるときの信頼性の低下をもたらしうる。さらに、半導体基板を結合するためのソルダ中の金属鉛(Pb)の使用は環境に潜在的に露出されるこの有毒な金属の量を増やす。
従って、もろくて温度に敏感な金属間半導体材料を過剰な熱または圧力に曝さない半導体基板結合技術を持つことは産業界にとって有益であるであろう。さらに、現在の結合技術より簡単で、コールドソルダジョイントまたはコールド溶接の問題に影響されにくく、かつ結合工程を達成するのに必要な金属鉛の量を減らす半導体撮像基板を製造するための代替法を持つことは産業界にとって有益であるであろう。
本発明はデジタル放射線撮像デバイス及び1keVを超える放射線をデジタル的に撮像するデバイスを製造する方法である。撮像デバイスは比較的丈夫で、信頼性があり、かつ費用効果的である。本発明の放射線撮像デバイスは来入する放射線に直接応答して電荷を発生する半導体基板、発生した電荷を処理しかつ読出すための読出し/処理半導体基板、及び二つの半導体基板を一緒に結合または接合するための電導性接着剤手段を含む。
本発明の接着剤は半導体基板間の結合の機械的に固体のかつ電導性コンタクトを作り出す。硬化した接着剤はまた熱的に伝導性であり、電気コンタクトを環境から保護する。最も多くは、これは電導性または可融性粒子を高分子接着剤に混入することにより達成される。
この接着剤はそれらの物理特性及びどのようにそれらが半導体基板に適用されるか、すなわち個別的な場所でまたはフィルムとして適用されるかに依存して等方性または異方性のいずれかであることができる。等方性接着剤は一旦それらが撮像デバイス中で硬化すると、全方向に実質的に等しく電気を良く導く。異方性接着剤は一旦それらが撮像デバイス中で硬化すると、一平面方向に選択的に電気を良く導く。半導体基板間の嵌合する電荷信号コンタクトは読出しCMOS基板をその整合検出器基板にバンプ接続されるかまたはバンプなし接続されるかのいずれかであることができる。嵌合する電荷信号コンタクト間の接続は等方伝導性または異方伝導性接着剤のいずれかを用いて達成される。これは特にCdTeまたはCdZnTe検出器基板で有用であるが、本発明の恩恵が望ましいときはPbI,HgCdTe,GaAsを含む他の放射線撮像検出器基板でも使用されることができる。
図面の簡略説明
図1は放射線撮像システムの二次元撮像アレイを含む本発明のデバイスの図解である。
図2Aは本発明の一実施態様の部分断面側面図であり、そこでは半導体フリップチップ基板が伝導性接着剤の個別的適用を用いてバンプ読出しCMOS半導体基板に接着剤で結合されている。
図2Bは図2Aのデバイスの分解側面図であり、フリップチップ/検出器基板のバンプCMOS基板への伝導性接着剤結合前の画素セルを示す。
図2Cは図2Aのデバイスの分解側面図であり、フリップチップ基板のバンプCMOS基板への伝導性接着剤結合後の画素セルを示す。
図3Aは本発明の一実施態様の部分断面側面図であり、そこでは半導体フリップチップ基板が伝導性接着剤の個別的適用を用いてバンプなし読出しCMOS半導体基板に接着剤で結合されている。
図3Bは図3Aのデバイスの分解側面図であり、フリップチップ基板のバンプなしCMOS基板への伝導性接着剤結合前の画素セルを示す。
図3Cは図3Aのデバイスの分解側面図であり、二つのバンプなし基板を一緒に伝導性接着剤結合後の画素セルを示す。
図4Aは本発明の一実施態様の部分断面側面図であり、そこでは半導体フリップチップ基板がバンプ読出しCMOS半導体基板に異方伝導性接着剤の層、及びその伝導性の指向性を用いて接着剤で結合されている。
図4Bは図4Aのデバイスの分解側面図であり、フリップチップ基板のバンプCMOS基板への伝導性接着剤結合前の画素セルを示す。
図4Cは図4Aのデバイスの分解側面図であり、フリップチップ基板のバンプCMOS基板への伝導性接着剤結合後の画素セルを示す。
図5Aは本発明の一実施態様の部分断面側面図であり、そこでは半導体フリップチップ基板がバンプなし読出しCMOS半導体基板に異方伝導性接着剤の層、及びその伝導性の指向性を用いて接着剤で結合されている。
図5Bは図5Aのデバイスの分解側面図であり、フリップチップ基板のバンプなしCMOS基板への伝導性接着剤結合前の画素セルを示す。
図5Cは図5Aのデバイスの分解側面図であり、フリップチップ基板のバンプなしCMOS基板への伝導性接着剤結合後の画素セルを示す。
本発明の好適実施態様によれば、放射線撮像デバイスは来入する放射線ヒットに直接応答して電荷を発生するための半導体基板、発生した電荷を処理して読出すための読出し/処理半導体基板、及び二つの基板を一緒に結合するための等方伝導性接着剤(ICA)を含む。かかるICAは高フィラー充填比の伝導性フィラーを有し、それらICAは全方向に実質的に等しく良伝導性である。ICAにより結合するとき最小結合圧のみが必要である。従って、もろいCdTeまたはCdZnTe検出器基板は過剰の圧力に曝されず、検出器基板に対する損傷の危険は最少である。
別の好適実施態様において、本発明の撮像デバイスは来入する放射線ヒットに直接応答して電荷を発生するための半導体基板、発生した電荷を処理して読出すための読出し/処理半導体基板、及び二つの基板を一緒に結合するための異方伝導性接着剤(ACA)材料を含む。ACAはまた伝導性フィラーを有するが、実質的に単一面(例えばZ−面)を横切って伝導性を提供する伝導性フィラー充填比を用いることにより電気伝導を達成する。異方接着剤において、充填比は電気絶縁が結合界面の他の二つの物理面(例えばx−y−面)で維持されることを確保するのに十分な程低い。
本発明の電導性接着剤は高分子樹脂、硬化剤、他の添加物及び伝導性フィラー粒子を含む。高分子樹脂はマトリックスを提供し、その中に伝導性フィラー粒子が懸濁されている。接着剤マトリックスは熱硬化性または熱可塑性のいずれであることができる。熱硬化性高分子樹脂が硬化されるとき、化学反応が起き、架橋高分子の三次元網が形成される。結果として、熱硬化性接着剤は比較的温度安定であり、加熱下で溶融しない。それらはまた本質的に不融性、不溶性であり、良好な耐クリープ性を示す。エポキシ樹脂が最も頻繁に使用される熱硬化性接着剤マトリックスである。
他方で熱可塑性接着剤は溶媒に分散された高分子に基づいている。かかる熱可塑性樹脂の硬化は乾燥法であり、そこでは加熱が樹脂の溶媒含量を蒸発し、従って化学反応は起きない。従って、接着剤マトリックスは特定の融点または溶融範囲以上の温度に曝されるとき再溶融されることができる。従って、熱可塑性接着剤は再溶融が必要であるいわゆる高分子バンプで使用されることができる。本発明で有用な溶媒活性高分子の例はポリアミド及びポリエステルを含む。
半導体基板間の電通を提供するための伝導機構は接着剤マトリックス中に配合される伝導性粒子のタイプに高度に依存する。接着剤マトリックスは金属、合金または金属被覆粒子で充たされることができる。本発明の実施で使用できる金属粒子の例はニッケル(Ni)、金(Au)または銀(Ag)を含む。ACAの場合、伝導機構は金属粒子が酸化物層を通して半導体基板中に透過し、電気コンタクトメタライゼーションを塑性的に変形するような方式で組立て時に十分な圧力を付与することに基づいている。他方で、ICAの場合、検出器基板と読出しCMOS基板の間の電気接続は(ACAのような)単一粒子によらず多数の橋かけ粒子により作り出される。
金属被覆粒子は例えばNi/AuまたはAuで被覆された高分子球を含むことができる。この場合の伝導機構は粒子自体が塑性的に変形し、当初のコンタクト面積より大きな全体のコンタクト面積をもたらすというような方式で組立て時に十分な圧力を付与することに基づいている。被覆された高分子粒子フィラーを用いる利益は、単一高分子粒子(または粒子の集合体)の圧縮性が結合領域の幾らかの水平または垂直移動を吸収し、かくして電気接続は熱膨張または他の動き時にも安定したまま残ることである。また、被覆された高分子粒子フィラーの高分子芯の圧縮性は読出しCMOSまたはそのバンプの面とCdTeまたはCdZnTe検出器基板の画素コンタクトとの間の小さな非共面不一致(non−coplanarity discrepancies)を補償する利益を提供することができる。
スズ−鉛(SnPb)のような伝統的なソルダ材料、またはスズ−ビスマス(SnBi)、スズ−鉛−ビスマス(SnPbBi)、スズ−インジウム(SnIn)のような低融点合金は電導性接着剤で使用される金属合金粒子の例である。これらのタイプの粒子で充填された接着剤は読出しCMOSのコンタクトと画素電極コンタクトの間の小さな、局所的ソルダジョイントまたは接続を作り出す一方で、接着剤マトリックスは同時にアンダー充填(underfilling)を提供する。これらのジョイントの冶金学的性質は特定のデバイスの作動寿命中に起こるかもしれない接着剤マトリックスのどのような緩和もジョイントの電気接続性に影響を及ぼすべきでないことを意味する。また、金属フィラーが冶金学的にコンタクト金属と親和性があるとき、フィラー金属または金属合金の融点が到達されなくても、局所ソルダジョイントが形成される。スズコンタクト金属を持つビスマスフィラーはこの技術の例である。
代替実施態様において、フィラー粒子は非常に薄い非伝導性外表面被覆を持つことができる。この非常に薄い絶縁被覆は粒子が接着剤の厚さを横切って電導性橋かけを作るのを防ぐ。しかし、二つの基板を一緒に結合するときバンプと画素電極コンタクトの間で圧縮されたそれらのフィラー粒子に対して、非伝導性被覆が破壊され、電導性通路が作られる。非伝導性被覆は被覆の破壊が加熱により達成されまたは容易となるように選ばれることができる。かくして、高い粒子−接着剤マトリックス比が短絡の危険なしに使用されることができる。
フィラー材料の選択のみならず、フィラー粒子の寸法及び形状も硬化接着剤結合の性質に影響する。粒子寸法及び形状により影響される硬化接着剤結合の性質の幾つかは:電導性、熱伝導性、引張強さ、粘度、損失重量及び流動学的性質である。フィラー粒子は当業者により選択可能な異なる形状であることができる。例えば、フィラー粒子はフレーク、球または他の形状であることができ、ナノメートルから数マイクロメーターの範囲の寸法を持つことができる。
それらの性質のため異なる接着剤タイプがコンタクト領域に適宜に適用されねばならない。ICAは高精度で適用されねばならない。例えばスクリーン印刷、ディスペンシングまたはピントランスファー法が使用されることができる。また、もし読出しCMOS基板または検出器基板のいずれかがバンプを持つなら、接着剤はCMOSまたは検出器バンプをICA中に浸漬することにより適用されることができる。更に、もし接着剤マトリックスが熱可塑性高分子から構成されるなら、ICAは実際の結合及びいわゆる高分子バンプが形成される前に硬化されることができる。これに続いて通常のバンプ結合が行われ、そこで高分子バンプは結合時に再溶融し、電気接続が形成される。これらの高分子バンプはまた、マスキング法で形成されることができ、従ってアンダバンプ金属(UMP(under bump metals))またはバンプは当初から読出しCMOS基板または検出器基板上に析出される必要がない。しかし、伝導性及び材料親和性を改善(従って信頼性を改善)するために追加の金属層が伝導体の上部に析出されることができる。更に、もし除去されなければアンダフィル(underfill)として作動することができる熱可塑性フォトレジストマスクが使用されることができる。他方で、ACAは各コンタクトまたは結合領域のみならず全結合領域に適用されることができる。なぜならACSは単一面方向にのみ電導性を達成するからである。これは伝導性接着剤を適用するためにどのような方法が使用されても正確度要求を大きく低下する。加えて、伝導性接着剤はまた、不規則または均一のいずれかで分配されたフィラー粒子を内部に持つフィルムとして提供されることができる。これは更に橋かけ粒子による短絡の危険を減らすことができ、従って非常に微細なピッチ適用で使用されることが多い。
さて図面を参照すると、本発明の好適実施態様の詳細が図式的かつ概略的に示されている。図中の同じ要素は同じ番号により示され、類似の要素は異なる小文字接尾語を持つ同じ番号により示されている。
図1は一つまたはそれ以上の撮像デバイス11からなる撮像システム10を概略的に示す。撮像デバイス11は読出しCMOS基板21と像検出器基板20から構成され、それらは電導性接着剤25により一緒に結合されている。示された好適実施態様では、撮像デバイス11は複数の個々の画素セル24から構成されている。これらの画素セル24は高エネルギー放射線(図中大きな矢印により示された)を検出し、集められた情報を読出しCMOS21を通して更なる処理及び解析のために制御電子機器に渡す。
図2Aは接着剤結合された撮像デバイス11の概略断面である。この例では像検出器基板20はバンプ読出しCMOS21に伝導性接着剤38により結合されている。示された例では等方伝導性接着剤(ICA)27または異方伝導性接着剤(ACA)28のいずれかが伝導性接着剤として使用されることができる。図2B及び2Cは結合前(2B)及び結合後(2C)の単一画素セル24のより詳細な概略図である。単一画素セル24の像検出器20側は半導体検出器基板32を含み、この基板はその背面側に連続電極31を、検出器基板32の前面側に画素コンタクト(電極)22を持つ。画素コンタクト22は電気接続通路のための小さな検出器開口42を持つ検出器絶縁(パッシベーション)層33により保護されている。
画素セル24の読出しCMOS基板側は対応するCMOS画素信号回路36である。画素セル24のこのCMOS信号回路36は半導体検出器基板32の画素コンタクト22に伝導体38により接続される(図2C参照)信号コンタクト37伝導体を持つ。この例の読出し基板21は例えばニッケル−金(Ni/Au)、ニッケル−パラジウム(Ni/Pd)、通常のソルダまたは低温ソルダ材料からなるバンプ25を持つ。図2BにはCMOS読出し基板21に配置されるものとして示されているが、バンプ25はこれに代えて検出器基板20の画素コンタクト22上にまたは両基板20及び21のコンタクト22及び37上に配置されることができる。
図2A−Cから分かるように、伝導性接着剤38はバンプ25上に直接個別的に適用される。全方向に実質的に等しく伝導性である伝導性接着剤(例えばICA)に対してはバンプ25またはコンタクト22及び37上への直接的、個別的適用は短絡による信号損失問題を作り出さない。伝導性接着剤38の適用はスクリーン印刷、ディスペンシング、ピントランスファー法または当業者に知られた他の方法によりなされることができる。伝導性接着剤38自体は電導性または可融性粒子39(図4A−4C及び図5A−5Cにおける)で充たされた接着剤またはセメント(例えばエポキシ接着剤)から構成されたマトリックスである。これらの粒子39は例えば金属(例えばAg)、合金(例えばNi/Au)または金属被覆粒子(例えばNi/Auで被覆された高分子球)であることができる。ICAは一般に約35−85容量%の不規則的に分散されたフィラー粒子39からなるが、フィラー材料、寸法及び量は適用、用いられるコンタクト材料、及び画素のピッチP及び像検出器20と読出しCMOS21との間の隙間Gにより決定される。
接続領域の外側で、CMOS画素回路36はCMOS絶縁またはパッシベーション35により環境から保護される。材料の親和性(互いに関しての)を改善し、かつまた接着性、機械的及び/または電気的伝導性を改善するために、アンダバンプ金属(UBM)34の一層または多層がバンプ25と画素回路信号コンタクト37との間に適用されることができる。更に、伝導性接着剤38により結合された撮像デバイスはもし増大した信頼性が必要であるならアンダフィルされることができる。
図3Aは図2A−2Cにおけるように、伝導性接着剤38により読出しCMOS21に結合された検出器基板20を示す。しかし、図2A−2Cとは異なり、この例では読出しCMOSはバンプなしである。バンプ25とUBM34は伝導性及び材料親和性を改善する(従って信頼性を改善する)ために追加の金属層26と置き換えることができるが、なおバンプは必要でない。図3Bと3Cが示すように、バンプなし読出しCMOS基板21aによる結合工程はバンプ読出しCMOS基板21によるのと非常に似ている。
一般的に、伝導性接着剤38は結合前に硬化されない。しかし、もし伝導性接着剤38の接着剤マトリックスが熱可塑性高分子から構成されるなら、接着剤は二つの半導体基板20及び21の実際の結合前に、“高分子バンプ”を形成するように硬化されることができる。これに続いて通常のバンプ結合技術が行われ、そこで高分子バンプは結合時に再溶融され、電気接続を形成する。高分子バンプは例えばマスキング工程で形成されることができる。これに代えて、信号コンタクト37または画素コンタクト22上にスクリーン印刷されたステンシル及び伝導性接着剤38としてフォトレジストマスクが使用されることができる。この工程段階はまた、ダイシング(例えばウエハからのCMOSチップの)に先立ち行われることができる。更に、もしフォトレジストがまた熱可塑性高分子から構成され、かつ読出しCMOS基板21または検出器基板20から除去されないなら、追加のアンダフィルは必要でない。
図4A−4C及び図5A−5Cはそれぞれバンプ付き及びバンプなし読出しCMOS基板21の概略的表示であり、それら基板は検出器基板20に伝導性接着剤38により結合される。図が示すように、ACA28(図5B)はICA27(図4B)の等容積より少ないフィラー粒子を含む。すなわちACA28はICA27よりより低いフィラー充填比を持つ。ASA28はフィラー粒子39が例えば画素コンタクト22とバンプ25との間で圧縮されるとき、電荷を単一面(例えばZ−軸)を横切ってのみ伝導する。更に、ACA28はコンタクト領域のみならず全結合表面領域に適用されることができる。加えて、ACA28に読出しCMOS基板21と検出器基板20との間に置かれるフィルム層として構成されることができる。接着剤フィルムは一層または多層からなることができ、それら全ては適用に応じて異なる性質を持つことができる。更に、伝導性フィラー粒子39はフィルム中に不規則または均一のいずれかで分配されることができる。
上記の説明は多くの特定事項を含むけれども、これらは本発明の範囲の限定として解釈されるべきでなく、むしろその一つまたは別の好適実施態様の例示として解釈されるべきである。多くの他の変更が可能であり、それらは当業者には明白であろう。従って、本発明の範囲は添付特許請求の範囲の範囲及びそれらの均等物により決定されるべきであり、実施態様のみによって決定されるべきでない。
図1は放射線撮像システムの二次元撮像アレイを含む本発明のデバイスの図解である。 図2Aは本発明の一実施態様の部分断面側面図であり、図2Bは図2Aのデバイスの分解側面図であり、図2Cは図2Aのデバイスの分解側面図である。 図3Aは本発明の一実施態様の部分断面側面図であり、図3Bは図3Aのデバイスの分解側面図であり、図3Cは図3Aのデバイスの分解側面図である。 図4Aは本発明の一実施態様の部分断面側面図であり、図4Bは図4Aのデバイスの分解側面図であり、図4Cは図4Aのデバイスの分解側面図である。 図5Aは本発明の一実施態様の部分断面側面図であり、図5Bは図5Aのデバイスの分解側面図であり、図5Cは図5Aのデバイスの分解側面図である。

Claims (9)

  1. X線及びガンマ線放射エネルギー撮像デバイスにおいて、それが:
    検出器基板を含み、この検出器基板が電極表面と画素表面を持ち、かつ電極表面に衝突する前記放射エネルギーを電荷に変換するように配置されており、画素表面が複数の画素及びその上に電荷を集めるために画素と組み合わされた画素コンタクトを持ち、画素コンタクトが画素コンタクトパターンで配置されており;
    更に検出器基板の画素表面に対向して配置された読出し表面を持つASIC読出し基板を含み、複数の画素信号回路が読出し表面上に配置されており、信号回路がそれぞれ信号コンタクトパターンで読出し表面上に加工された信号コンタクトを持ち、信号コンタクトがASIC読出し基板の信号回路に入力されるものであり;かつ
    更に複数の電導性ボンドを含み、これらのボンドのそれぞれが画素パターンの画素コンタクトを信号コンタクトパターンの信号コンタクトに個別的に連結し、これらのボンドが本質的に電導性接着剤からなる;
    ことを特徴とする放射エネルギー撮像デバイス。
  2. 検出器基板がカドミウム及びテルルからなる群から選ばれた元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の放射エネルギー撮像デバイス。
  3. 電導性ボンドがバンプボンドを含むことを特徴とする請求項1に記載の放射エネルギー撮像デバイス。
  4. 電導性ボンドが等方伝導性接着剤を含むことを特徴とする請求項1に記載の放射エネルギー撮像デバイス。
  5. 電導性ボンドが異方伝導性接着剤を含むことを特徴とする請求項1に記載の放射エネルギー撮像デバイス。
  6. 請求項1に記載のX線及びガンマ線放射エネルギー撮像デバイスを製造する方法において、それが:
    半導体検出器基板及びASIC半導体読出し基板を準備する段階を含み、この検出器基板が電極表面と画素表面を持ち、かつ電極表面に衝突する前記放射エネルギーを電荷に変換するように配置されており、画素表面が複数の画素及びその上に電荷を集めるために画素と組み合わされた画素コンタクトを持ち、画素コンタクトが画素コンタクトパターンで配置されており、ASIC読出し基板が読出し表面に配置された複数の画素信号回路を持つ読出し表面を持ち、信号回路がそれぞれ画素コンタクトパターンに対応する信号コンタクトパターンで読出し表面上に加工された信号コンタクトを持ち、信号コンタクトがASIC読出し基板の信号回路に入力されるものであり;
    更に伝導性接着剤を画素コンタクト及び信号コンタクトからなる群から選ばれたコンタクトの組の少なくとも一つに適用する段階を含み;
    更に半導体検出器基板の画素表面を半導体読出し基板の読出し表面と並置し、画素コンタクトを半導体読出し基板上の対応する信号コンタクトと密接させる段階を含み;かつ
    更に伝導性接着剤被覆コンタクトの伝導性接着剤により加熱及び圧力の適切な条件下で検出器基板の画素コンタクトを半導体読出し基板上の対応する信号コンタクトに伝導的に接着させて請求項1の放射エネルギー撮像デバイスを製造する段階を含む;
    ことを特徴とする放射エネルギー撮像デバイスを製造する方法。
  7. 前記適用する段階が:
    半導体検出器表面及び半導体読出し表面からなる群から選ばれた少なくとも一つの基板表面に伝導性接着剤を適用し、伝導性接着剤被覆コンタクトを持つ伝導性接着剤被覆半導体基板面を提供すること;
    を含むことを特徴とする請求項6に記載の放射エネルギー撮像デバイスを製造する方法。
  8. 伝導性接着剤が等方伝導性接着剤であることを特徴とする請求項6に記載の放射エネルギー撮像デバイスを製造する方法。
  9. 伝導性接着剤が異方伝導性接着剤であることを特徴とする請求項6に記載の放射エネルギー撮像デバイスを製造する方法。
JP2004571411A 2003-03-27 2003-04-28 放射線撮像デバイスのための伝導性接着剤で結合された半導体基板 Pending JP2006521683A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/400,381 US7170062B2 (en) 2002-03-29 2003-03-27 Conductive adhesive bonded semiconductor substrates for radiation imaging devices
PCT/US2003/013332 WO2004097938A1 (en) 2003-03-27 2003-04-28 Conductive adhesive bonded semiconductor substrates for radiation imaging devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006521683A true JP2006521683A (ja) 2006-09-21

Family

ID=33415789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004571411A Pending JP2006521683A (ja) 2003-03-27 2003-04-28 放射線撮像デバイスのための伝導性接着剤で結合された半導体基板

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7170062B2 (ja)
EP (1) EP1606843A4 (ja)
JP (1) JP2006521683A (ja)
KR (1) KR100647212B1 (ja)
AU (1) AU2003232013A1 (ja)
WO (1) WO2004097938A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008139124A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Shimadzu Corp 放射線二次元検出器
JP2014164813A (ja) * 2013-02-21 2014-09-08 Hamamatsu Photonics Kk 光検出ユニット

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6777071B2 (en) * 2002-04-25 2004-08-17 Micron Technology, Inc. Electrical interconnect using locally conductive adhesive
JP4592333B2 (ja) * 2004-05-31 2010-12-01 三洋電機株式会社 回路装置およびその製造方法
US20060011853A1 (en) * 2004-07-06 2006-01-19 Konstantinos Spartiotis High energy, real time capable, direct radiation conversion X-ray imaging system for Cd-Te and Cd-Zn-Te based cameras
FR2879347A1 (fr) * 2004-12-14 2006-06-16 Commissariat Energie Atomique Dispositif electronique a deux composants assembles et procede de fabrication d'un tel dispositif
US7291842B2 (en) * 2005-06-14 2007-11-06 Varian Medical Systems Technologies, Inc. Photoconductor imagers with sandwich structure
US20070264496A1 (en) * 2006-05-12 2007-11-15 Wavezero, Inc. Solderable Plastic EMI Shielding
WO2009083849A2 (en) * 2007-12-20 2009-07-09 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Direct conversion detector
FR2926001A1 (fr) * 2007-12-31 2009-07-03 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection de rayonnements electromagnetiques a couche de transfert isotrope
GB0802088D0 (en) * 2008-02-05 2008-03-12 Panalytical Bv Imaging detector
DE102008012604B4 (de) 2008-03-05 2017-10-12 Siemens Healthcare Gmbh Detektormodul, Röntgendetektor und Verfahren zum Aufbau eines Röntgendetektors
DE102008013428A1 (de) 2008-03-10 2009-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, eines Strahlungsdetektormoduls und eines Strahlungsdetektors
US8071953B2 (en) * 2008-04-29 2011-12-06 Redlen Technologies, Inc. ACF attachment for radiation detector
DE102008050840A1 (de) 2008-10-08 2009-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Fertigung eines elektrischen Moduls, elektrisches Modul, Röntgenmesssystem sowie Computertomograh
US7915082B2 (en) * 2008-10-23 2011-03-29 Infineon Technologies Ag Semiconductor device
WO2010126445A1 (en) 2009-04-29 2010-11-04 Xcounter Ab Computed tomography scanning system
KR101634250B1 (ko) 2010-06-21 2016-06-28 삼성전자주식회사 대면적 엑스선 검출기 및 제조방법
EP2407109B1 (en) 2010-07-14 2016-01-06 XCounter AB Computed tomography scanning system and method
KR101761817B1 (ko) 2011-03-04 2017-07-26 삼성전자주식회사 대면적 엑스선 검출기
US10431955B2 (en) * 2014-04-25 2019-10-01 Lmd Power Of Light Corp Laser core having conductive mass electrical connection
KR101935705B1 (ko) * 2015-04-16 2019-01-04 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 도전성 접착 필름 및 다이싱 다이 본딩 필름
US10502622B2 (en) * 2016-06-30 2019-12-10 U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Detector control and data acquisition with custom application specific integrated circuit (ASIC)
CN110352491A (zh) * 2017-03-01 2019-10-18 G射线瑞士公司 基于晶圆键合的电磁辐射检测器
US11049899B2 (en) * 2017-07-06 2021-06-29 China Wafer Level Csp Co., Ltd. Encapsulation structure of image sensing chip, and encapsulation method therefor
TWM615989U (zh) * 2021-04-21 2021-08-21 眾智光電科技股份有限公司 紅外線熱電堆感測器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0242797A (ja) * 1988-08-03 1990-02-13 Fujitsu Ltd 多層セラミック配線板の製造方法
JP2000188386A (ja) * 1998-09-29 2000-07-04 Sharp Corp 二次元画像検出器の製造方法
JP2001296368A (ja) * 1994-12-23 2001-10-26 Digirad フォールスルーイベントシステム
JP2001527294A (ja) * 1997-12-18 2001-12-25 シメージ オーワイ ハイブリッド半導体イメージング・デバイス
JP2002064194A (ja) * 2000-06-08 2002-02-28 Shimadzu Corp 電磁波撮像装置およびその製造方法
WO2002042797A1 (fr) * 2000-11-22 2002-05-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Systeme de diagnostic par image radiologique et detecteur de radiation
JP2002214351A (ja) * 2001-01-12 2002-07-31 Canon Inc 放射線検出装置
JP2003046096A (ja) * 2001-04-18 2003-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体モジュールとその製造方法および回路基板ならびに半導体装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5131582A (en) 1989-06-30 1992-07-21 Trustees Of Boston University Adhesive metallic alloys and methods of their use
FR2652655A1 (fr) 1989-10-04 1991-04-05 Commissariat Energie Atomique Dispositif matriciel de grandes dimensions pour la prise ou la restitution d'images.
US5043102A (en) * 1989-11-29 1991-08-27 Advanced Products, Inc. Conductive adhesive useful for bonding a semiconductor die to a conductive support base
CA2095366C (en) 1992-05-21 1999-09-14 Timothy C. Collins Hybridized semiconductor pixel detector arrays for use in digital radiography
GB2289983B (en) 1994-06-01 1996-10-16 Simage Oy Imaging devices,systems and methods
US5886353A (en) * 1995-04-21 1999-03-23 Thermotrex Corporation Imaging device
GB2307785B (en) * 1995-11-29 1998-04-29 Simage Oy Forming contacts on semiconductor substrates for radiation detectors and imaging devices
GB2315157B (en) 1996-07-11 1998-09-30 Simage Oy Imaging apparatus
US5854514A (en) 1996-08-05 1998-12-29 International Buisness Machines Corporation Lead-free interconnection for electronic devices
GB2319394B (en) 1996-12-27 1998-10-28 Simage Oy Bump-bonded semiconductor imaging device
AU6112098A (en) * 1997-02-18 1999-09-20 Simage Oy Semiconductor imaging device
JPH1129748A (ja) * 1997-05-12 1999-02-02 Fujitsu Ltd 接着剤、接着方法及び実装基板の組み立て体
IT1293301B1 (it) * 1997-08-06 1999-02-16 Gd Spa Metodo di rullatura di spezzoni di sigaretta.
KR100539060B1 (ko) * 1997-10-28 2007-04-25 소니 케미카루 가부시키가이샤 이방도전성접착제및접착용막
JP3649907B2 (ja) * 1998-01-20 2005-05-18 シャープ株式会社 二次元画像検出器およびその製造方法
JP3976915B2 (ja) * 1998-02-09 2007-09-19 シャープ株式会社 二次元画像検出器およびその製造方法
JP3545247B2 (ja) * 1998-04-27 2004-07-21 シャープ株式会社 二次元画像検出器
JP3597392B2 (ja) * 1998-08-07 2004-12-08 シャープ株式会社 二次元画像検出器
JP3437461B2 (ja) * 1998-09-18 2003-08-18 シャープ株式会社 二次元画像検出器
JP3430040B2 (ja) * 1998-11-19 2003-07-28 シャープ株式会社 二次元画像検出器およびその製造方法
JP3847494B2 (ja) * 1998-12-14 2006-11-22 シャープ株式会社 二次元画像検出器の製造方法
JP3792433B2 (ja) * 1999-04-19 2006-07-05 シャープ株式会社 光又は放射線検出素子ならびに二次元画像検出器の製造方法
JP4367675B2 (ja) 1999-10-21 2009-11-18 日本碍子株式会社 セラミック製部材と金属製部材の接合用接着剤組成物、同組成物を用いた複合部材の製造方法、および同製造方法により得られた複合部材
US6855935B2 (en) * 2000-03-31 2005-02-15 Canon Kabushiki Kaisha Electromagnetic wave detector
JP2002246582A (ja) * 2000-10-26 2002-08-30 Canon Inc 放射線検出装置、その製造方法及びシステム
JP2002181945A (ja) * 2000-12-12 2002-06-26 Canon Inc 放射線検出装置及びその製造方法並びに放射線撮像システム
US6988899B2 (en) * 2004-04-19 2006-01-24 General Electric Company Electronic assembly, and apparatus and method for the assembly thereof

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0242797A (ja) * 1988-08-03 1990-02-13 Fujitsu Ltd 多層セラミック配線板の製造方法
JP2001296368A (ja) * 1994-12-23 2001-10-26 Digirad フォールスルーイベントシステム
JP2001527294A (ja) * 1997-12-18 2001-12-25 シメージ オーワイ ハイブリッド半導体イメージング・デバイス
JP2000188386A (ja) * 1998-09-29 2000-07-04 Sharp Corp 二次元画像検出器の製造方法
JP2002064194A (ja) * 2000-06-08 2002-02-28 Shimadzu Corp 電磁波撮像装置およびその製造方法
WO2002042797A1 (fr) * 2000-11-22 2002-05-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Systeme de diagnostic par image radiologique et detecteur de radiation
JP2002214351A (ja) * 2001-01-12 2002-07-31 Canon Inc 放射線検出装置
JP2003046096A (ja) * 2001-04-18 2003-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体モジュールとその製造方法および回路基板ならびに半導体装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008139124A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Shimadzu Corp 放射線二次元検出器
JP2014164813A (ja) * 2013-02-21 2014-09-08 Hamamatsu Photonics Kk 光検出ユニット

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004097938A8 (en) 2005-10-27
EP1606843A4 (en) 2007-02-21
EP1606843A1 (en) 2005-12-21
AU2003232013A8 (en) 2004-11-23
US20030215056A1 (en) 2003-11-20
KR20060017741A (ko) 2006-02-27
WO2004097938A1 (en) 2004-11-11
US7170062B2 (en) 2007-01-30
AU2003232013A1 (en) 2004-11-23
KR100647212B1 (ko) 2006-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7170062B2 (en) Conductive adhesive bonded semiconductor substrates for radiation imaging devices
US6933505B2 (en) Low temperature, bump-bonded radiation imaging device
US7442878B2 (en) Low stress conductive polymer bump
US6114413A (en) Thermally conducting materials and applications for microelectronic packaging
US7531809B2 (en) Gamma ray detector modules
US7524748B2 (en) Method of interconnecting terminals and method of mounting semiconductor devices
US7314817B2 (en) Microelectronic device interconnects
US5897336A (en) Direct chip attach for low alpha emission interconnect system
CA2273356C (en) Bump-bonded semiconductor imaging device
US20170098627A1 (en) Interconnect structures for fine pitch assembly of semiconductor structures
EP0708582A1 (en) Electrically conductive paste materials and applications
US20020005247A1 (en) Electrically conductive paste materials and applications
JP6356351B2 (ja) 放射線検出装置
EP2225589B1 (en) Direct conversion detector
CN101002313A (zh) 半导体装置
EP2193533B1 (en) Electrical contact for a cadmium tellurium component
Bigas et al. Bonding techniques for hybrid active pixel sensors (HAPS)
KR20150135211A (ko) 프리-코팅 상호연결 요소를 포함하는 플립-칩 조립 방법
Lu et al. Electrically conductive adhesives (ECAs)
Clayton et al. Assembly technique for a fine-pitch, low-noise interface; Joining a CdZnTe pixel-array detector and custom VLSI chip with Au stud bumps and conductive epoxy
Lu et al. Electrically conductive adhesives–a lead-free alternative
Gasse et al. Assessment of advanced anisotropic conductive films for flip-chip interconnection based on Z axis conductors
Lu et al. Electrically conductive adhesives (ECAs)
JP3469093B2 (ja) 印刷回路基板および実装回路基板の製造方法
Capote et al. Gamma ray detector modules

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090728

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090730

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091027

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20100325

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20100325

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20100325

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100514

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20100607

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20100806