半導(dǎo)體探測(cè)器頭及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體探測(cè)器頭及其制造方法。半導(dǎo)體探測(cè)器頭包括具有前側(cè)和后側(cè)的探測(cè)器芯片以及在所述探測(cè)器芯片的后側(cè)上的襯底。接觸點(diǎn)位于所述襯底和所述探測(cè)器芯片中的至少一項(xiàng)上。第一組接觸針在所述襯底的與所述探測(cè)器芯片相反的一側(cè)上突出。所述第一組的接觸針中的至少一個(gè)接觸針傳導(dǎo)地耦合到所述接觸點(diǎn)中的至少一個(gè)接觸點(diǎn)?；灞３謴乃龌宄龅谝唤M的接觸針突出的第二組接觸針。在所述第一組和所述第二組的接觸針的匹配對(duì)之間產(chǎn)生電連接件。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體探測(cè)器頭及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體輻射探測(cè)器的總體【技術(shù)領(lǐng)域】。具體而言，本發(fā)明涉及在密閉地密封的蓋或者罩中封閉的這樣的半導(dǎo)體輻射探測(cè)器。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如PIN 二極管(p型-本征-η型)探測(cè)器和SDD (硅漂移探測(cè)器)的某些半導(dǎo)體輻射探測(cè)器的有效操作受益于將探測(cè)器晶體及其緊接電接觸密封在稱為探測(cè)器罐的氣密罩。在探測(cè)器的正面的輻射窗可以允許輻射進(jìn)入，而罐的后側(cè)具有需要用來(lái)將探測(cè)器機(jī)械地、電氣地和熱地耦合到輻射探測(cè)裝置的附接裝置和接觸針。通常在組裝形式中常被稱作探測(cè)器頭的實(shí)體中包括熱電冷卻器，比如珀耳帖元件。
[0003]圖1圖示現(xiàn)有技術(shù)的探測(cè)器頭。探測(cè)器芯片101附接到襯底102，該襯底轉(zhuǎn)而附接到熱電冷卻器103。具有突出附接螺栓105的基板104支撐該布置并且閉合探測(cè)器罐106的底部，該探測(cè)器罐的正面具有由輻射窗107覆蓋的開口。圖形圖示被簡(jiǎn)化并且允許可能對(duì)于理解本發(fā)明的背景而言非必需的中間屏蔽層和其它特征。
[0004]接觸針108穿過(guò)基板104中的孔并且被絕緣體套管109從基板104電隔離。由基板104、附接螺栓105、接觸針108和絕緣套管109構(gòu)成的實(shí)體有時(shí)稱為頭部。鍵合接線110將每個(gè)接觸針108的頂端連接到在襯底102的頂表面上的鍵合焊盤111。更多鍵合接線(未示出)可以構(gòu)成在襯底102的區(qū)域與在探測(cè)器芯片101上的相應(yīng)接觸焊盤之間的電連接件。
[0005]探測(cè)器的靈敏度在原理上更好，探測(cè)器芯片就越大:探測(cè)器芯片的更大表面收集更多光子，從而增加脈沖頻率。在圖1的布置中，襯底102并且因此探測(cè)器芯片101必須直徑小于由接觸針108形成的圓，因?yàn)殒I合楔必須能夠從上方觸及接觸針的頂端以及在襯底102和探測(cè)器芯片101上的鍵合焊盤?；旧?，將有可能使整個(gè)探測(cè)頭直徑更大，但是這將使得更難以放置它接近待探測(cè)的輻射發(fā)源的樣品。接觸針的環(huán)的直徑必須總是顯著小于基板的直徑，因?yàn)閷⒔佑|針孔密閉地密封基板中并且使其電絕緣需要使用完全圍繞接觸針并且具有某個(gè)最小壁厚度的絕緣體套管。
[0006]圖2和3圖示旨在避免接觸針的圓的尺寸限制效果的已知探測(cè)器頭。從專利公開文本ΕΡ2286275中知道圖2的結(jié)構(gòu)。鍵合從側(cè)面產(chǎn)生，因此鍵合接線210將接觸針208的側(cè)表面連接到位于襯底202的豎直表面上的鍵合焊盤211。在這一布置中，接觸針比在圖1的布置中更短，并且對(duì)于襯底202的直徑(并且因而在幾乎相同程度上對(duì)于探測(cè)器芯片201的直徑)的上限取決于接觸針的圓的直徑加上鍵合允許的邊緣差。在實(shí)踐中，可以認(rèn)為正是接觸針的圓的直徑限定襯底的最大直徑。
[0007]從專利公開文本US2012/0228498中已知圖3的結(jié)構(gòu)。探測(cè)器芯片301被倒裝芯片式鍵合到第一襯底302，在該第一襯底之下是第二襯底312，該第二襯底的外邊限定空腔。為了連接到接觸針，鍵合接線310在接觸針308的頂端與位于所述空腔中的鍵合焊盤(未單獨(dú)示出)之間伸展。雖然在圖3中未示出，但是通常也需要鍵合到探測(cè)器芯片301的頂偵U。第二襯底312的直徑必須小于接觸針的圓的直徑，但是第一襯底302和探測(cè)器芯片301的直徑可以是與接觸針的圓的直徑相同的大小或者甚至更大。
[0008]存在對(duì)于如下探測(cè)器頭結(jié)構(gòu)的需要，這些探測(cè)器頭結(jié)構(gòu)會(huì)使探測(cè)器芯片能夠具有大面積而同時(shí)使結(jié)構(gòu)易于制造并且可靠使用。例如，圖2中所示解決方案仍然具有襯底(并且因此也有探測(cè)器芯片)不能明顯大于接觸針的圓這樣的限制。圖3的結(jié)構(gòu)需要探測(cè)器芯片的倒裝芯片鍵合，這在制造中需要特殊設(shè)備并且可能由于在制造過(guò)程中的困難而造成更低產(chǎn)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]以下給出簡(jiǎn)化的概要以便提供對(duì)各個(gè)發(fā)明實(shí)施例的一些方面的基本理解。
【發(fā)明內(nèi)容】
并非是本發(fā)明的廣發(fā)概述。其并非意在標(biāo)識(shí)出本發(fā)明的關(guān)鍵或必要要素也并非對(duì)本發(fā)明的范圍加以描繪。以下
【發(fā)明內(nèi)容】
僅是以簡(jiǎn)化形式給出本發(fā)明的一些概念，作為對(duì)本發(fā)明的示例實(shí)施例的更為詳細(xì)的描述的前序。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種探測(cè)器頭，該探測(cè)器頭包括:
[0011]-具有前側(cè)和后側(cè)的探測(cè)器芯片，
[0012]-在所述探測(cè)器芯片的后側(cè)上的襯底，
[0013]-在所述襯底和所述探測(cè)器芯片中的至少一項(xiàng)上的接觸點(diǎn)，
[0014]-在所述襯底的與所述探測(cè)器芯片相反的一側(cè)上的第一組突出接觸針，其中所述第一組接觸針中的至少一個(gè)接觸針傳導(dǎo)地耦合到所述接觸點(diǎn)中的至少一個(gè)接觸點(diǎn)，
[0015]-基板，
[0016]-從所述基板朝著所述第一組接觸針突出的第二組接觸針，以及
[0017]-在所述第一和第二組的接觸針的匹配對(duì)之間的電連接件。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于制造半導(dǎo)體探測(cè)器頭的方法，從而該方法包括:
[0019]-將襯底附接到探測(cè)器芯片的后側(cè)，
[0020]-將位于所述襯底和所述探測(cè)器芯片中的至少一項(xiàng)上的接觸點(diǎn)電連接到位于所述襯底的與所述探測(cè)器芯片相反的一側(cè)上的第一組突出接觸針，并且
[0021]-將所述第一組的接觸針電連接到從基板朝著所述第一組的接觸針突出的第二組的接觸針。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的目的，探測(cè)器芯片應(yīng)當(dāng)占用探測(cè)器頭的前部分中的可用空間中的盡可能多的可用空間。根據(jù)本發(fā)明的另一目的，應(yīng)當(dāng)以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和可靠制造和操作的方式產(chǎn)生到和從探測(cè)器芯片的連接件。
[0023]通過(guò)使用兩組接觸針來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些和更多目的以及優(yōu)點(diǎn)。也可以包括接觸柱的所謂的第一組或者上部的組接觸針首先與探測(cè)器芯片及其襯底集成。可以利用集成組件的任一側(cè)或者甚至兩側(cè)來(lái)產(chǎn)生在接觸針或者接觸柱與組件的相關(guān)部分之間的連接件?？梢允褂梅蛛x載體，第一組的接觸針被附接到該載體。第一組接觸針或者接觸柱與所謂的第二組或者下部的組接觸針對(duì)準(zhǔn)，該第二組或者下部的組接觸針構(gòu)成頭部的一部分，其支撐整個(gè)探測(cè)器頭并且可以充當(dāng)蓋，該蓋閉合如果被使用的探測(cè)器罐的下端?？梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)手段、包括但不限于鍵合、膠合、焊連和焊接來(lái)產(chǎn)生在第一和第二組的接觸針之間的連接件。
[0024]在本專利申請(qǐng)中所給出的本發(fā)明的示例性實(shí)施例并不被解釋為對(duì)所附權(quán)利要求的應(yīng)用性加以限制。動(dòng)詞“包括”在本專利申請(qǐng)中被用作開放式限制，其并不排除還存在未被記載的特征。除非另外明確指出，否則從屬權(quán)利要求中所記載的特征可互相自由組合。
[0025]被認(rèn)為作為本發(fā)明特性的新穎特征特別在所附權(quán)利要求中給出。然而，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，作為其構(gòu)造及其操作方法的本發(fā)明自身連同其附加目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)一起將從以下對(duì)具體實(shí)施例的描述中獲得最佳理解

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的探測(cè)器頭，
[0027]圖2圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一探測(cè)器頭，
[0028]圖3圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一探測(cè)器頭，
[0029]圖4圖示用于制造根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體探測(cè)器頭的方法，
[0030]圖5-12圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體頭的細(xì)節(jié)，
[0031]圖13圖示用于在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體頭中使用的載體，
[0032]圖14圖示用于在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體頭中使用的另一載體，并且
[0033]圖15-17圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體頭中的接觸針之間產(chǎn)生電連接件的細(xì)節(jié)。

【具體實(shí)施方式】
[0034]圖4是制造根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體探測(cè)器頭的簡(jiǎn)化示意圖示。第一實(shí)體401至少包括未在圖4中單獨(dú)示出的探測(cè)器芯片和襯底。稍后更具體討論構(gòu)造第一實(shí)體、并且尤其是除了探測(cè)器芯片和襯底之外還包括載體的可能性的有利方式。
[0035]第一實(shí)體401也包括第一組接觸針402。接觸針的目的是提供用于產(chǎn)生到第一實(shí)體401的希望部分的電連接件的裝置。接觸針中的至少一個(gè)接觸針傳導(dǎo)地耦合到位于襯底上或者探測(cè)器芯片上的至少一個(gè)接觸點(diǎn)。
[0036]第二實(shí)體403包括基板404和在面向第一實(shí)體401的一側(cè)上從基板突出的第二組接觸針405。第二組的接觸針可以穿過(guò)基板404，從而它們的末端在它的另一側(cè)(下側(cè))上可訪問(wèn)。對(duì)于在第二組的接觸針與測(cè)量裝置的任何更多電部分之間產(chǎn)生電連接件也存在其它可能性。如果基板404由導(dǎo)電材料制成——或者另外包括導(dǎo)電材料，則絕緣體套管或者其它適當(dāng)種類的電隔離必須用來(lái)保持第二組的接觸針免于經(jīng)過(guò)基板而短路。
[0037]可以提供熱電冷卻器406 ;有利地，它位于第一實(shí)體401與第二實(shí)體403之間。未示出對(duì)這里討論的實(shí)施例具有有限意義的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。例如，中心定位的附接螺栓或者其它種類的機(jī)械附接裝置可以作為基板404的部分或者與它緊密關(guān)聯(lián)地出現(xiàn)。
[0038]左起的第二步驟示出如何將第一和第二實(shí)體帶到一起，從而熱電冷卻器夾在它們之間。第一和第二組的接觸針形成匹配對(duì)，從而在每個(gè)匹配對(duì)中，接觸針的對(duì)應(yīng)末端相互接近或者接觸。左起的第三步驟示出如何在所述第一和第二組的接觸針的匹配對(duì)之間產(chǎn)生電連接件。制造方法可以包括在將第一組的接觸針電連接到第二組的接觸針的步驟之前將熱電冷卻器附接到基板。
[0039]在第四步驟中，這里采用探測(cè)器罐407這一形式的蓋放置于整個(gè)組件之上并且附接到基板。探測(cè)器罐407與基板一起形成密閉地密封的罩，該罩封閉探測(cè)器芯片、襯底、第一組突出接觸針、第二組接觸針的從基板朝著第一組的接觸針突出的該部分以及在第一和第二組的接觸針的匹配對(duì)之間的電連接件。探測(cè)器中的輻射窗(未單獨(dú)示出)可以允許輻射到達(dá)探測(cè)器芯片。
[0040]沒(méi)必要在探測(cè)器罐中封閉探測(cè)器頭或者以任何方式覆蓋它。存在其中半導(dǎo)體輻射探測(cè)器可以保持暴露的測(cè)量布置。這樣的布置經(jīng)常涉及待測(cè)量的樣品和探測(cè)器頭二者位于其中的室，從而在室中抽真空或者另外影響在室以內(nèi)的氣態(tài)氛圍提供所需有利環(huán)境條件。
[0041]第一組的接觸針可以直接附接到襯底，從而它們從襯底向著與探測(cè)器芯片相反的方向突出。然而在許多情況下，使用第一組的接觸針附接到的分離載體更為有利。分離載體可以用作附加機(jī)械支撐，并且它可以給予用于設(shè)計(jì)傳導(dǎo)軌道、鍵合焊盤和/或其它種類的電連接件的更多可能性。
[0042]圖5至12圖示其中使用這樣的載體的實(shí)施例的一些細(xì)節(jié)。這些細(xì)節(jié)未構(gòu)成可能實(shí)現(xiàn)方式的任何窮盡列表；它們不是彼此的排他備選；并且可以在與本發(fā)明的任何其它特征和實(shí)施例的任何組合中使用它們中的任何細(xì)節(jié)。關(guān)于產(chǎn)生與探測(cè)器芯片的連接件這一任務(wù)，應(yīng)當(dāng)注意SDD芯片經(jīng)常需要通過(guò)鍵合到它的兩側(cè)來(lái)產(chǎn)生連接件。作為探測(cè)器元件的PIN二極管可以例如具有與它的頂側(cè)的鍵合連接件和在低側(cè)上的用傳導(dǎo)膠產(chǎn)生的單個(gè)接觸。
[0043]圖5是半導(dǎo)體探測(cè)器頭的一部分的部分橫截面。在層堆疊中的最高層是具有前側(cè)(在圖5中面向上)和后側(cè)的探測(cè)器芯片501。襯底502位于探測(cè)器芯片的后側(cè)上。接觸點(diǎn)存在于襯底502上和探測(cè)器芯片501上用于產(chǎn)生電連接件；在圖5中，接觸點(diǎn)的示例分別在探測(cè)器芯片和襯底上作為接觸焊盤503和504出現(xiàn)。
[0044]作為將是在以上用來(lái)描述圖4的詞匯中的第一實(shí)體的又一層，圖5的半導(dǎo)體探測(cè)器頭包括載體505。載體位于襯底502的與探測(cè)器芯片501相反的一側(cè)上?？梢酝ㄟ^(guò)稱載體505具有面向襯底502的前側(cè)和在圖5中向下的后側(cè)，來(lái)引用載體的表面。
[0045]在圖5中看見(jiàn)接觸針506。接觸針506是位于襯底502的與探測(cè)器芯片501相反的一側(cè)上的第一組突出接觸針。具體而言，接觸針506——以及第一組的其它接觸針——附接到載體505并且從它的后側(cè)突出。接觸針506至少部分經(jīng)過(guò)載體505到達(dá)；這里它的頂端與載體的前側(cè)實(shí)質(zhì)上平齊。
[0046]所述第一組的接觸針中的至少一個(gè)接觸針傳導(dǎo)地耦合到位于探測(cè)器芯片501和/或襯底502上的接觸點(diǎn)中的至少一個(gè)。圖5圖示產(chǎn)生這樣的傳導(dǎo)耦合的一種方式。載體505在它的表面上包括至少一個(gè)傳導(dǎo)區(qū)域。在圖5的實(shí)施例中，這在載體505的前表面上是傳導(dǎo)區(qū)域507。它在(或者接近)如下點(diǎn)處傳導(dǎo)地耦合到接觸針506，接觸針506的近端在該點(diǎn)穿過(guò)載體505。在圖5的圖示中，傳導(dǎo)區(qū)域在接觸針506安裝于其中的孔的壁上作為金屬化繼續(xù)。
[0047]載體505的直徑略大于襯底502和探測(cè)器芯片中的任一項(xiàng)的直徑，從而在俯視時(shí)留下載體的一些部分可見(jiàn)。這樣，傳導(dǎo)區(qū)域507的至少部分被暴露并且可訪問(wèn)。在傳導(dǎo)區(qū)域507與在襯底502的暴露表面上的接觸點(diǎn)504之間產(chǎn)生傳導(dǎo)耦合。在圖5的實(shí)施例中，這一傳導(dǎo)耦合以鍵合接線508的形式出現(xiàn)。
[0048]圖6圖示如下實(shí)施例，在該實(shí)施例中，鍵合接線601實(shí)施在傳導(dǎo)區(qū)域507與在探測(cè)器芯片上的接觸點(diǎn)503之間的傳導(dǎo)耦合。如果無(wú)需產(chǎn)生至在襯底的邊緣處的任何接觸點(diǎn)的相似鍵合連接件，則探測(cè)器芯片無(wú)需在襯底的邊緣留下任何暴露區(qū)域。因此，探測(cè)器芯片501的直徑在圖6的實(shí)施例中與襯底的直徑相同。也有可能組合圖5和6中所不技術(shù):在一些部分，從在載體上的傳導(dǎo)區(qū)域的鍵合可以前進(jìn)至襯底，而在其它部分，它可以直接去往探測(cè)器芯片?？梢酝ㄟ^(guò)不同地形成襯底和探測(cè)器芯片的外邊緣來(lái)有助于這樣的組合，從而在一些部分暴露襯底表面而在其它部分未暴露它。
[0049]探測(cè)器芯片的襯底可以具有從印刷電路板知道的一些特征、比如所謂鍍制過(guò)孔，這些過(guò)孔構(gòu)成直接穿過(guò)襯底的傳導(dǎo)耦合。圖7圖示如下實(shí)施例，在該實(shí)施例中，襯底502包括鍍制過(guò)孔。襯底502的材料限定開口 701，該開口的壁至少部分用金屬或者其它傳導(dǎo)物質(zhì)鍍制。鍍層在某種程度上向襯底的上和下側(cè)繼續(xù)，其中在一方面與在載體的前表面上的傳導(dǎo)區(qū)域而在另一方面上與在探測(cè)器芯片的后表面上的電極產(chǎn)生電連接件。
[0050]鍍制過(guò)孔技術(shù)可以用來(lái)產(chǎn)生經(jīng)過(guò)載體的電連接件。圖8圖示如下實(shí)施例，在該實(shí)施例中，載體505在它的后表面上包括傳導(dǎo)區(qū)域801。傳導(dǎo)區(qū)域801在或者接近如下點(diǎn)處傳導(dǎo)地耦合到接觸針506，接觸針506的突出部分在該點(diǎn)與載體505的后表面相遇。載體限定開口 802，并且襯底502包括至少部分與開口 802重疊的電接觸803。傳導(dǎo)區(qū)域801和所述電接觸803經(jīng)過(guò)開口 802相互傳導(dǎo)地耦合。在這一實(shí)施例中，沿著開口 802的邊緣的至少部分經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)鍍制產(chǎn)生這樣的傳導(dǎo)耦合，因此開口 802構(gòu)成經(jīng)過(guò)載體505的鍍制過(guò)孔。
[0051]圖9圖示具有與圖8中所示特征相同的特征中的一些特征的一個(gè)實(shí)施例。在載體505的后表面上的傳導(dǎo)區(qū)域801在或者接近如下點(diǎn)處傳導(dǎo)地耦合到接觸針506，接觸針506的突出部分在該點(diǎn)與載體505的后表面相遇。載體也限定開口 802，并且襯底502包括至少部分與開口 802重疊的電接觸803。傳導(dǎo)區(qū)域801和所述電接觸803經(jīng)過(guò)開口 802相互傳導(dǎo)地耦合，但是在這一實(shí)施例中，傳導(dǎo)耦合采用鍵合接線901的形式。如果分階段組裝半導(dǎo)體探測(cè)器頭，則從下方鍵合在制造方法期間是可能的。在將鍵合接線901放置就位時(shí)，尚未組裝包括探測(cè)器芯片、襯底和載體的第一實(shí)體，但是它尚未附接到包括基板和熱電冷卻器的第二實(shí)體。
[0052]圖10圖示如下實(shí)施例，在該實(shí)施例中，襯底502限定又一開口 1001，該又一開口至少部分與在載體中的開口 802重疊。存在經(jīng)過(guò)所述又一開口 1001與在半導(dǎo)體芯片的后表面上的電極1002的傳導(dǎo)耦合。具體而言，在載體505的后表面上的傳導(dǎo)區(qū)域801鍵合到在襯底上的電接觸803，又一鍵合接線從該電接觸經(jīng)過(guò)又一開口 1001去往電極1002。如果尺度允許，則鍵合接線甚至可以經(jīng)過(guò)兩個(gè)開口 802和1001 二者從在載體505的后表面上的傳導(dǎo)區(qū)域801直接去往電極1002。
[0053]本發(fā)明未要求第一組的接觸針應(yīng)當(dāng)是從載體(或者如果未使用分離載體則為襯底)的后表面垂直突出的直的針。可以使用從載體的后側(cè)傾斜突出的直的針。圖11圖示又一備選，該備選包括從載體505的后表面突出的彎曲接觸針1101。圖12圖不另一又一備選，在該備選中，第一組的接觸針包括從載體505的后側(cè)突出的柱1201。
[0054]關(guān)于載體中的開口(如果有)的數(shù)目、位置、形狀和使用的各種備選是可能的。圖13圖示平面載體505，第一組的接觸針506從該載體的后側(cè)突出。在這一實(shí)施例中，載體505限定與在第一組中的接觸針的一半的開口，并且每個(gè)開口大致地位于兩個(gè)接觸針之間。圖14圖示載體505，該載體具有大體上環(huán)形形式，從而它僅在中心限定一個(gè)大開口。這樣的大中心開口可以用于與襯底的所有鍵合和其它連接件，而且允許熱電冷卻器或者其它中心定位的部件延伸經(jīng)過(guò)載體并且與探測(cè)器芯片的襯底直接接觸(或者如果需要，則經(jīng)過(guò)一些其它輻射屏障、膠或者其它中間層間接接觸)。
[0055]圖15至17介紹如何在第一組和第二組的接觸針的匹配對(duì)之間產(chǎn)生電連接件的一些示例。示出第二組的接觸針1501為經(jīng)過(guò)電絕緣套管1503安裝到基板1502。接觸針1501的一端(在圖15中為下端)從半導(dǎo)體探測(cè)器頭向外突出，用于電耦合半導(dǎo)體探測(cè)器頭的部分與輻射探測(cè)裝置的適當(dāng)電路。接觸針1501的另一端從基板1502向內(nèi)突出并且與第一組的接觸針506的突出端接近定位，從而這兩二者形成匹配對(duì)。鍵合接線1504分別鍵合到第一組和第二組的針506和1501的側(cè)表面。從側(cè)面鍵合是可能的，因?yàn)樵趯雽?dǎo)體探測(cè)器頭封閉在探測(cè)器罐中之前在它的外側(cè)上有自由空間。
[0056]圖16圖示如下備選實(shí)施例，在該實(shí)施例中，在第一組和第二組的接觸針506和1501的匹配對(duì)之間的電連接件包括膠1601，膠在這一情況下為導(dǎo)電膠。如果接觸針相互直接接觸并且膠僅用來(lái)保持它們就位，則也可以使用非傳導(dǎo)膠。也可以組合鍵合接線和膠的使用，從而鍵合接線實(shí)施電連接件并且膠保持鍵合接線就位。
[0057]圖17圖示如下備選實(shí)施例，在該實(shí)施例中，在第一組和第二組的接觸針506和1501的匹配對(duì)之間的電連接件包括接合節(jié)段1701，兩個(gè)接觸針的匹配部分的形式使得它們?cè)谠摻雍瞎?jié)段彼此相遇并且保證良好和可靠電連接件。接合節(jié)段也可以包括焊接1702或者加固機(jī)械和電連接件的其它方式。
[0058]圖16和17中所示用于在接觸針的匹配對(duì)之間電連接件的技術(shù)涉及比在使用鍵合接線的解決方案中大得多的在接觸針對(duì)之間的熱傳導(dǎo)率。這可能使這些技術(shù)在如下解決方案中不可用或者至少不利，在這些解決方案中應(yīng)當(dāng)保持熱傳導(dǎo)率盡可能小，例如以便保持探測(cè)器芯片盡可能高效冷卻。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種用于制造半導(dǎo)體探測(cè)器頭的方法包括將襯底附接到探測(cè)器芯片的后側(cè)，并且將位于襯底和/或探測(cè)器芯片上的接觸點(diǎn)電連接到第一組突出接觸針。這些接觸針位于所述襯底的與所述探測(cè)器芯片相反的一側(cè)上。該方法還包括將所述第一組的接觸針電連接到從基板朝著所述第一組的接觸針突出的第二組的接觸針。該方法可以包括將載體附接到襯底的與所述探測(cè)器芯片不同的表面，所述第一組的接觸針被附接到該載體。
[0060]如果使用熱電冷卻器，則該方法可以包括，在其中將第一組的接觸針電連接到第二組的接觸針的步驟之前，將熱電冷卻器附接到基板。這樣，形成用于組裝階段的兩個(gè)實(shí)體:第一實(shí)體包括探測(cè)器芯片、襯底和載體(如果使用載體)，第二實(shí)體包括基板(而第二組接觸針附接到它)和所述熱電冷卻器。在組裝前進(jìn)至將第一組的接觸針電連接到第二組的接觸針之前，通過(guò)將第一實(shí)體膠合到熱電冷卻器的頂部來(lái)相互附接這兩個(gè)實(shí)體。
[0061]將第一組的接觸針電連接到第二組的接觸針的步驟可以包括將導(dǎo)電接線件鍵合或者膠合到來(lái)自第一組和第二組的接觸針的匹配對(duì)的側(cè)表面。備選地，它可以包括相互直接鍵合接觸針的匹配對(duì)或者在接合節(jié)段處將它們焊接在一起。
[0062]使用兩組匹配接觸針能夠?qū)崿F(xiàn)使探測(cè)器芯片為大，因?yàn)橹辽僭诒景l(fā)明的一些實(shí)施例中，在探測(cè)器芯片下面沒(méi)有應(yīng)當(dāng)具有比探測(cè)器芯片更大的直徑的結(jié)構(gòu)部分。在一些實(shí)施例中，襯底或者載體中的至少一項(xiàng)應(yīng)當(dāng)略大于探測(cè)器芯片，因?yàn)樗鼈兊倪吘墔^(qū)域中的一些邊緣區(qū)域應(yīng)當(dāng)保持暴露以使鍵合楔或者其它連接件產(chǎn)生工具能夠從上方到達(dá)它們。然而，至少接觸針的環(huán)的直徑未以任何方式限制探測(cè)器芯片的尺寸。
[0063]應(yīng)當(dāng)注意在本發(fā)明的任何實(shí)施例中無(wú)需在圓形環(huán)中布置接觸針，并且比如探測(cè)器芯片的任何其它結(jié)構(gòu)部分也無(wú)需為圓形。因此，在討論對(duì)尺度的可能限制時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)不限于使圓形探測(cè)器芯片在直徑上大于接觸針的環(huán)。更一般而言，可以認(rèn)為由于本發(fā)明，布置接觸針的方式對(duì)在探測(cè)器頭中在它們上方的結(jié)構(gòu)的尺寸和形式施加很少的——如果有的話——限制。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體探測(cè)器頭，包括: -探測(cè)器芯片，具有前側(cè)和后側(cè)， -在所述探測(cè)器芯片的所述后側(cè)上的襯底， -在所述襯底和所述探測(cè)器芯片中的至少一項(xiàng)上的接觸點(diǎn)， -在所述襯底的與所述探測(cè)器芯片相反的一側(cè)上的第一組突出接觸針，其中所述第一組的所述接觸針中的至少一個(gè)接觸針傳導(dǎo)地耦合到所述接觸點(diǎn)中的至少一個(gè)接觸點(diǎn)， -基板， -從所述基板朝著所述第一組的所述接觸針突出的第二組接觸針，以及 -在所述第一組的接觸針和所述第二組的接觸針的匹配對(duì)之間的電連接件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中: -所述半導(dǎo)體探測(cè)器頭在所述襯底的與所述探測(cè)器芯片相反的一側(cè)上包括載體， -所述載體具有后側(cè)和面向所述襯底的前側(cè)，并且 -所述第一組的所述接觸針附接到所述載體并且從它的后側(cè)突出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中: -所述載體在它的表面上包括至少一個(gè)傳導(dǎo)區(qū)域，并且 -所述傳導(dǎo)區(qū)域傳導(dǎo)地耦合到所述第一組的所述接觸針中的至少一個(gè)接觸針。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中: -所述傳導(dǎo)區(qū)域在所述載體的所述后表面上，并且在或者接近所述接觸針從所述載體分離的點(diǎn)處傳導(dǎo)地耦合到所述第一組的所述接觸針中的所述至少一個(gè)接觸針。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中: -所述第一組的所述接觸針中的所述至少一個(gè)接觸針至少部分經(jīng)過(guò)所述載體到達(dá)，并且 -所述傳導(dǎo)區(qū)域在所述載體的所述前表面上，并且在或者接近所述接觸針的近端穿過(guò)所述載體的點(diǎn)處傳導(dǎo)地耦合到所述第一組的所述接觸針中的所述至少一個(gè)接觸針。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中: -所述載體在它的后表面上包括至少一個(gè)傳導(dǎo)區(qū)域， -所述載體限定開口， -所述襯底包括至少部分與所述開口重疊的電接觸，并且 -所述傳導(dǎo)區(qū)域和所述電接觸經(jīng)過(guò)所述開口彼此傳導(dǎo)地耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中在所述傳導(dǎo)區(qū)域與所述電接觸之間的所述傳導(dǎo)耦合包括以下項(xiàng)之一:鍵合接線、沿著限定所述開口的邊緣的傳導(dǎo)鍍層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中: -所述襯底限定至少部分與在所述載體中的所述開口重疊的又一開口，并且 -所述半導(dǎo)體探測(cè)器頭包括經(jīng)過(guò)所述又一開口與所述探測(cè)器芯片的傳導(dǎo)耦合。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中: -所述載體的所述前側(cè)包括至少部分暴露的傳導(dǎo)區(qū)域，并且 -所述半導(dǎo)體探測(cè)器頭包括在所述傳導(dǎo)區(qū)域與以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng)之間的傳導(dǎo)耦合:在所述探測(cè)器芯片上的接觸點(diǎn)、在所述襯底的暴露表面上的接觸點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中所述第一組的所述接觸針包括以下項(xiàng)中的至少一項(xiàng):從所述載體的所述后側(cè)垂直突出的直的針、從所述載體的所述后側(cè)傾斜突出的直的針、從所述載體的所述后側(cè)突出的彎曲的針、從所述載體的所述后側(cè)突出的柱。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中所述第一組的所述接觸針附接到所述襯底并且從所述襯底向著與所述探測(cè)器芯片相反的方向突出。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，其中在所述第一組的接觸針和所述第二組的接觸針的匹配對(duì)之間的所述電連接件包括鍵合至所述第一組和所述第二組的相應(yīng)針的側(cè)表面的鍵合接線。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，包括在所述基板與所述襯底之間的熱電冷卻器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探測(cè)器頭，包括附接到所述基板并且與所述基板一起形成密閉地密封罩的蓋，所述罩封閉所述探測(cè)器芯片、所述襯底、所述第一組突出的接觸針、所述第二組接觸針的從所述基板朝著所述第一組的所述接觸針突出的部分以及在所述第一組的接觸針和所述第二組的接觸針的匹配對(duì)之間的所述電連接件。
15.一種用于制造半導(dǎo)體探測(cè)器頭的方法，包括: -將襯底附接到探測(cè)器芯片的后側(cè)， -將位于所述襯底和所述探測(cè)器芯片中的至少一項(xiàng)上的接觸點(diǎn)電連接到位于所述襯底的與所述探測(cè)器芯片相反的側(cè)上的第一組突出接觸針，并且 -將所述第一組的接觸針電連接到從基板朝著所述第一組的所述接觸針突出的第二組的接觸針。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括: -將載體附接到所述襯底的與所述探測(cè)器芯片不同的表面，所述第一組的所述接觸針被附接到所述載體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括: -在將所述第一組的所述接觸針電連接到所述第二組的接觸針的步驟之前，將熱電冷卻器附接到所述基板。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包括:-在將所述第一組的所述接觸針電連接到所述第二組的接觸針的步驟之前，將包括所述探測(cè)器芯片、所述襯底和所述載體的第一實(shí)體附接到包括所述基板和所述熱電冷卻器的第二實(shí)體。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中將所述第一組的所述接觸針電連接到所述第二組的接觸針的步驟包括將導(dǎo)電接線件鍵合或者膠合到來(lái)自所述第一組的接觸針和所述第二組的接觸針的匹配對(duì)的側(cè)表面。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104183654SQ201410222414
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月24日
【發(fā)明者】V·卡瑪萊南 申請(qǐng)人:牛津儀器分析公司