[0001] 本申请涉及半导体技术领域，具体涉及光电二极管器件、放射性探测器阵列、探测器及检测装置。

[0002] 光电二极管是由一个PN结组成的半导体器件，具有单方向导电特性。光电二极管是在反向电压作用之下工作的，在一般照度的光线照射下，产生载流子由电极导出形成电流。光电二极管接收光线照射的表面为感光面，感光面可设置抗反射膜以减少光电二极管对光线的反射，然而常规的抗反射膜只满足于较窄范围内的光低反射要求。

[0036] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0037] 以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0038] 此外，本申请中，“上”、“下”等方位术语可以包括但不限于相对附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语可以是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件附图所放置的方位的变化而相应地发生变化。

[0039] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“耦接”可以是实现信号传输的电性连接的方式。“耦接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接电性连接。

[0040] 本申请实施例提供一种检测装置。该检测装置可以包括安检机、CT机以及医疗x光机等产品。本申请实施例对上述检测装置的具体形式不做特殊限制。

[0041] 参见图1，检测装置包括发射机构01和放射线探测器02。发射机构01用于向待测物体发射检测放射线，如发射紫外线、x射线、α射线、β射线和γ射线。放射线探测器02用于接收所述检测放射线经过所述待测物体透射或反射后的检测放射线。本申请对发射机构01发射的放射线的类型不做限定，以下为了方便举例说明，均是以发射机构01发射x射线为例进行说明。

[0042] 在本申请的一些实施例中，参见图1，上述检测装置可以为医疗x光机。医疗x光机是一种常用的医疗透视检查设备。医疗x光机包括发射机构01和放射线探测器02。发射机构01用于向待测物体发射x射线。放射线探测器02用于接收经过所述待测物体透射或反射后的x射线。

[0043] x射线对不同物质的穿透性不同。x射线穿过待测物体(如行李或人体)时，不同物质组成、不同密度和不同厚度的待测物体内部结构能够不同程度地吸收x射线。密度、厚度越大，吸收射线越多；密度、厚度越小，吸收射线越少，所以从物品透射出来的x射线的强度会发生相应的变化。在医疗x光机中，参见图1，为了便于描述，将发射机构01发射的x射线命名为第一x射线S1，从人体透射出来的x射线命名为第二x射线S2。当第一x射线S1透过人体后，由于人体各组织的穿透性不同，从人体透射出来的第二x射线S2的强度也会有所区别。

[0044] 放射线探测器02接收到第二x射线S2，并将第二x射线S2转化成可见光，再将可见光转为电信号。x射线S1可以与电流信号成正比或者近似成正比。具体的，当入射至放射线探测器02的光信号较多时，如第二x射线S2的强度较强，由该放射线探测器02输出的电信号，例如电流较大，反之电流较小。电信号可用于成像装置形成图像。人体各组织的穿透性不同造成第二x射线S2的强度存在差异，使得电信号大小不同，从而使得成像装置的图像上形成了明暗不同的影像。如此，专业人士，如医生可以判断患者体内病灶的位置和情况。

[0045] 上述是以电信号可以与x射线成正比为例进行的说明，当然电信号还可以与x射线成反比或者近似成反比，此处不再赘述。

[0046] 在另一些实施例中，上述电子设备还可以为安检机。和医疗x光机所不同的是，安检机用于对物品如地铁、高铁行李检测进行检测，根据从物品透射出来的射线强度能够反映出物品内部结构信息，从而辅助安全人员对物品进行安全检查。

[0047] 检测装置中的放射线探测器02，可以采用如图2a所示的放射线探测器02。该放射线探测器02包括壳体021和放射性探测器阵列022。放射性探测器阵列022设置于所述壳体021内，通过壳体021安装在检测装置的本体上，如安检机、CT机以及医疗x光机等装置的本体上。

[0048] 放射性探测器阵列022用于接受x射线。放射性探测器阵列022包括多个呈阵列排布的放射线探测器像素10a，如多个放射线探测器像素10a以单排排布(如图2b所示)、单列排布或多行多列的矩阵式排布(如图3所示)。放射线探测器像素10a的排布方式根据x射线分布方式进行设置，如当x射线以带状分布，则放射线探测器像素10a可采用单排排布或单列排布，线扫描成像。如当x射线以块状分布，则放射线探测器像素10a可采用多行多列的矩阵式排布。每个放射线探测器像素10a为一个检测点，接收投射到该放射线探测器像素10a的x射线，并转换成可用的电信号。

[0049] 该放射线探测器像素10a中的感光元件为光电二极管器件100。本申请实施例提供的光电二极管器件100的具体结构，参见图4，该光电二极管器件100，可以包括半导体衬底110、光电二极管120以及抗反射膜130。半导体衬底110具有第一表面。光电二极管120设置于半导体衬底110内，光电二极管120具有裸露于第一表面的感光面121。抗反射膜130覆盖光电二极管120的感光面121。其中，抗反射膜130包括依次层叠在光电二极管120的感光面
121上的第一抗反射层131、第二抗反射层132以及第三抗反射层133。

[0050] 参见图4，半导体衬底110具有相对设置的第一表面1a和第二表面1b。光电二极管120设置在半导体衬底110内且靠近第一表面1a。光电二极管120的感光面121裸露在第一表面1a，如感光面121形成在第一表面1a上，占据第一表面1a的部分区域。一方面，外界的光线可直接的照射到感光面121上，半导体衬底110对光线的吸收较少。另一方面，抗反射膜130覆盖光电二极管120的感光面121，与感光面121结合较为紧密。光线照射到感光面121的界面会发生反射，反射光会被抗反射膜130反射至感光面121。在两方面因素的作用下，光电二极管器件100对光的利用率相对较高。

[0051] 以下对抗反射膜130的结构进行说明，抗反射膜130的基本原理是利用入射光和反射光的干涉相消。从能量守恒的角度对光学抗反射分析：一般情况下，当光入射在给定的材料的表面时，所产生的反射光与透射光能量确定，在不考虑吸收、散射等其他因素时，反射光与透射光的总能量等于入射光的能量。抗反射膜130的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。对抗反射膜130而言，分配的结果是使反射光的能量减小，透射光的能量增大。

[0052] 相关技术中抗反射膜130通常是单层膜层结构来实现。通过麦克斯韦方程组理论推导特征矩阵来计算反射率，理想的单层膜层的抗反射膜130的条件是：膜层的光学厚度为λ0/4(λ0为入射光的中心波长)，且其折射率为入射媒质的折射率与基片折射率二者乘积的平方根时反射率最小。如光从空气中入射至抗反射膜130时，入射媒质为空气，基片为抗反射膜130。因此，单层膜层的抗反射膜130主要适用于特定中心波长的入射光的反射，即仅可满足特定中心波长附近较窄范围内的低反射要求。相对于该技术而言，本申请由于抗反射膜130包括3层抗反射层，通过3层反射层相互配合，各反射层可分别设计相应的厚度和/或材料，因此，抗反射膜130在设计上有更多的组合自由度。抗反射膜130作为一个整体对入射光进行作用，使得抗反射膜130在较宽光谱范围内均具有低反射率。并且，抗反射膜130中的抗反射层层数相对较少，制作工艺相对较为简单，从而提高了生产效率。

[0053] 以通过各反射层分别设计相应的厚度调节抗反射膜130的反射率为例。以下对抗反射膜130在图4中的XOZ平面内的尺寸进行举例说明，需要说明的是，以下各实施例的厚度均是在Z方向的厚度。在一些实施例中，第一抗反射层131具有第一厚度h1，第二抗反射层132具有第二厚度h2，第三抗反射层133具有第三厚度h3，其中，h1＜h2，h3＜h2。

[0054] 在此情形下，第二抗反射层132的厚度相对较大，而第一抗反射层131及第三抗反射层133的厚度相对较小。第一抗反射层131、第二抗反射层132以及第三抗反射层133可分别设计相应的厚度，因此抗反射膜130在设计上有更多的膜厚组合自由度，使得抗反射膜130在较宽光谱范围内均具有低反射率。当第一抗反射层131、第二抗反射层132以及第三抗反射层133中存在材质相同的抗反射层时，在制程时减少了更换材料的步骤，因而通过各反射层分别设计相应的厚度调节抗反射膜130的反射率的方法的制程工艺相对简单。

[0055] 示例性的，参见图5，h1:h2:h4＝1：(1～5)：(0.5～2)。第一抗反射层131的第一厚度h1、第二抗反射层132的第二厚度h2和第三抗反射层133的第二厚度h3的三者比值为1：(1～5)：(0.5～2)。在该条件下，三者配合组成的抗反射膜130可对较宽波长范围的光线均具有较好的抗反射效果，从而提高了光电二极管器件100的适用范围。

[0056] 为了快速将光照射到光电二极管120产生的空穴和电子导出，在一些实施例中，光电二极管器件100还包括电极140。电极140设置于抗反射膜130远离半导体衬底110的一侧。电极140的一部分贯穿抗反射膜130，且与光电二极管120电连接。

[0057] 参见图4，光线到达光电二极管120的感光面121后，内部会产生空穴和电子，空穴和电子可由不同的电极140导出从而形成电流。例如，上述不同的电极140包括第一电极141和第二电极142。电子可由第二电极142导出，空穴可由第一电极141导出。电极140包括第一端d1和第二端d2。电极140的第一端d1贯穿抗反射膜130，与光电二极管120电连接。抗反射膜130包围电极140的第一端d1的外周，电极140的第二端d2在抗反射膜130外，用于与外部的元件连接。电极140的第一端d1为电极140的掺杂区连接的表面。电极140的第二端d2为与第一端d1相对设置的表面。电极140的外周为除端部之外的其他侧面的区域。

[0058] 为了提高光电二极管器件100的可靠性，在一些实施例中，参见图6，光电二极管器件100还包括钝化层150。钝化层150设置于电极远离半导体衬底110的一侧，且覆盖电极以及第三抗反射层133。

[0059] 钝化层150覆盖电极140的第二端d2和第三抗反射层133，从而包围电极140的第二端d2的端部和外周，使得电极140整体被抗反射膜130和钝化层150包围，从而达到较好的保护效果，使得光电二极管器件100的可靠性得以提高。

[0060] 为了均衡光电二极管器件100的可靠性和对光的利用率。在一些实施例中，参见图7，钝化层150具有第四厚度h4，400nm≤h4≤1000nm。

[0061] 在该条件下，钝化层150的厚度适中，既可以达到对电极140形成较好的保护的目的，从而提高光电二极管器件100的可靠性；同时钝化层150对光线的吸收相对较少，从而可提高光电二极管器件100对光的利用率。

[0062] 为了进一步提升光电二极管器件100的性能和可靠性。在一些实施例中，参见图7，h1：h2：h3：h4＝1：(1～5)：(0.5～2)：(20～50)。

[0063] 在该条件下，光电二极管器件100的抗反射膜130可对较宽波长范围的光线均具有较好的抗反射效果，从而提高了光电二极管器件100的适用范围。并且，该抗反射膜130和钝化层150的总厚度相对较薄可以减少抗反射膜130和钝化层150对光吸收，同时也不影响光电二极管器件100的可靠性。

[0064] 上述实施例均是通过设计各膜层厚度来调节光电二极管器件100的抗反射性性能和稳定性，在其他实施例中，还可以通过选择各膜层的材料来调节光电二极管器件100的抗反射性性能和稳定性。在其中一个实施例中，第一抗反射层131和第三抗反射层133的材料包括二氧化硅。第二抗反射层132包括氮化硅。

[0065] 第一抗反射层131的材料和第三抗反射层133的材料包括二氧化硅。第一抗反射层131和第三抗反射层133的折射率等性质可以相同。第一抗反射层131可采用氧化方法或沉积法制备。第三抗反射层133可采用沉积法制备。第二抗反射层132包括氮化硅。二氧化硅和氮化硅为半导体制程的常用材料，可以降低生产成本。二氧化硅材料的折射率为1.4～1.5，而氮化硅材料的折射率为1.9～2.0。二氧化硅材料的第一抗反射层131、氮化硅材料的第二抗反射层132以及二氧化硅材料的第三抗反射层133组合形成抗反射膜130。入射光在第一抗反射层131、第二抗反射层132界面和第三抗反射层133之间发生反射和衍射，产生干涉相消，使得反射率降低。

[0066] 在其中一些实施例中，钝化层150的材料包括二氧化硅。钝化层150可采用沉积法制备。钝化层150的二氧化硅的折射率可以与其他膜层的二氧化硅的折射率相同。例如当钝化层150、第一抗反射层131和第三抗反射层133均包括二氧化硅时，钝化层150、第一抗反射层131和第三抗反射层133的折射率等性质可以相同。

[0067] 此外，在一些实施例中，由上述可知光电二极管120为了产生电子和空穴可采用如下具体结构。参照图7，光电二极管120还包括第一掺杂区122和第二掺杂区123。第一掺杂区122位于半导体衬底110内且一部分裸露于第一表面，第一掺杂区122与半导体衬底110形成PN结。第二掺杂区123位于半导体衬底110内且一部分裸露于第一表面，第二掺杂区123的导电类型与第一掺杂区122的导电类型不同。电极140包括至少一个第一电极141和至少一个第二电极142，第一电极141与第一掺杂区122电连接。第二电极142与第二掺杂区123电连接。

[0068] 在半导体衬底110如硅(Si)通过注入/扩散工艺在半导体衬底110掺杂N型杂质，如磷(P)或砷(As)，形成N区域，如果掺杂P型杂质，如硼(B)，则形成P区域。若杂质浓度为1×17 ‑3
10 cm 左右以上的高杂质浓度，则在导电类型上附加“+”表示，如P+区域表示该掺杂区域
15 ‑3
掺杂了高杂质浓度的P型杂质。若杂质浓度为1×10 cm 左右以下的低杂质浓度，则在导电类型上附加“‑”表示，如P‑区域表示该掺杂区域掺杂了低杂质浓度的P型杂质。

[0069] 以半导体衬底110为N型，第一掺杂区122为P型，第二掺杂区123为N+型为例，其工作原理如图8所示。第一掺杂区122与半导体衬底110之间的接触面附件形成PN结。第一掺杂区122的空穴扩散到半导体衬底110，半导体衬底110的电子扩散到第一掺杂区122。如此，光电二极管120内形成由半导体衬底110指向第一掺杂区122的内建电场E0。

[0070] 当光照射PN结时，携带能量的光子进入到PN结内，把能量传递给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子空穴对。电子空穴对在内建电场E0的作用下分离，产生光生载流子即电子和空穴。空穴向第一掺杂区122运动，通过第一电极141导出。电子向半导体衬底110方向运动，漂移到第二掺杂区123，通过第二电极142导出。为了模块封装引线的需要，光电二极管器件100的第一电极141和第二电极142需要设置在半导体衬底110的同一侧。因而将图8中的第二掺杂区123的位置进行调整，也就是图6中的光电二极管器件100。

[0071] 在其中一些实施例中，参照图6，第一电极141的数量为两个，两个第一电极141设置于第一掺杂区122沿第二方向X的两端。为了便于光电二极管器件100接受入射光，PN结面积尽量做的较大，故而设置两个第一电极141，分别位于于第一掺杂区122沿第二方向X方向的两端。这样可及时将空穴导出，减少空穴和电子复合的概率，从而提高光电二极管器件100的量子效率。

[0072] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0073] 实施例1

[0074] 准备如图4所示的光电二极管器件100。光电二极管器件100的表面为抗反射膜130和钝化层150。抗反射膜130包括层叠在光电二极管120的感光面121上的第一抗反射层131、第二抗反射层132以及第三抗反射层133。电极140的一部分依次贯穿第一抗反射层131、第二抗反射层132以及第三抗反射层133，且与光电二极管120电连接，另一部部分显露在第三抗反射层133外。其中，第一抗反射层131的材料为SiO2，第二抗反射层132的材料为Si3N4，第三抗反射层133的材料为SiO2。第一抗反射层具有第一厚度h1，第二抗反射层具有第二厚度h2，第三抗反射层具有第三厚度h3，其中，h1＜h2，h3＜h2。并且，h1：h2：h3＝1：(1～5)：(0.5～2)。

[0075] 对该光电二极管器件在目标中心波长550nm的条件下采用光学薄膜设计软件进行仿真模拟，得到不同波长的光的反射比。仿真结果如图9和表1所示。

[0076] 表1光电二极管器件100b在不同波长的反射比

[0077]

[0078]

[0079] 实施例1的光电二极管器件100b在550nm波长附近的反射率在5％左右，该设计可以大大提高光入射到光电二极管120b中的效率。参见图9，入射光的波长和反射比的曲线显示，该光电二极管器件100b在入射光的波长500～800nm光谱范围内均可以满足低反射率的要求。具体的，在入射光500～570nm的范围，该部分的曲线斜率较高，即反射率快速下降。在570nm～640nm的范围内，反射率最低且基本保持不变。在640nm～1000nm的范围内，对应的曲线几乎成直线，反射率直线上升。

[0080] 实施例2

[0081] 准备如图6所示的光电二极管器件100。和实施例1的光电二极管器件100所不同的是，光电二极管器件100的表面还具有钝化层150。钝化层150覆盖电极140和第三抗反射层133，将电极140包围。其中，第一抗反射层131的材料为SiO2，第二抗反射层132的材料为Si3N4，第三抗反射层133的材料为SiO2，钝化层150为SiO2。第一抗反射层具有第一厚度h1，第二抗反射层具有第二厚度h2，第三抗反射层具有第三厚度h3，钝化层150具有第四厚度h4。其中，h1＜h2，h3＜h2。并且，h1：h2：h3：h4＝1：(1～5)：(0.5～2)：(20～50)，400nm≤h4≤1000nm。

[0082] 对该光电二极管器件100在目标中心波长550nm的条件下采用光学薄膜设计软件进行仿真模拟，得到不同波长的光的反射比。仿真结果如图10和表2所示。

[0083] 表2光电二极管器件100在不同波长的反射比

[0084]

[0085]

[0086] 实施例2的光电二极管器件100在550nm波长附近的反射率在6％左右，参见图10，其中入射光的波长和反射比的曲线显示，该光电二极管器件100b在入射光的波长500～900nm光谱范围内均可以满足低反射率的要求。具体的，在入射光500～540nm的范围，该部分的曲线斜率较高，即反射率快速下降。在540nm～680nm的范围内，反射率处于最低的区间，反射率略有小波动相对较为平稳。在680nm～750nm的范围内，对应的曲线几乎成直线，反射率直线上升。在750nm～900nm的范围内，对应的曲线较为平缓，反射率变化不明显。在
900nm～1000nm的范围内，反射率开始逐渐上升。

[0087] 对比例1

[0088] 准备如图11所示的光电二极管器件100a。和实施例2的光电二极管器件100所不同的是，光电二极管器件100a的表面只具有钝化层150a。钝化层150a设置在光电二极管120a的感光面121a上。钝化层150a的材料为SiO2，厚度为400nm～1000nm。

[0089] 对该光电二极管器件在目标中心波长550nm的条件下采用光学薄膜设计软件进行仿真模拟，得到不同波长的光的反射比。仿真结果如图12和表3所示。

[0090] 表3光电二极管器件100a在不同波长的反射比

[0091]

[0092] 对比例1的光电二极管器件100在550nm波长附近的反射率在21％以上，大大降低了光入射到硅器件中效率。

[0093] 比较实施例1、实施例2以及对比例1可知：

[0094] 实施例1和实施例2的光电二极管器件100相比对比例1的光电二极管器件100a，在550nm波长附近的反射率均大幅降低，从而极大提高了光入射到光电二极管120中的效率。
实施例2的光电二极管器件100相比实施例1的光电二极管器件100b反射率降低不明显，即光入射到光电二极管120中的效率下降不明显，并且实施例2的光电二极管器件100的反射率变化相对较为平稳。可见，实施例2的光电二极管器件100兼容了性能和可靠性设计。光电二极管器件100在较宽的光谱范围内具有较低的反射率，对光的利用率相对较高，因而具有较高的灵敏度，并且具有钝化层，可以保证较好的可靠性。

[0095] 以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。