JPH06204449A - 光検知装置およびその製造方法 - Google Patents
光検知装置およびその製造方法Info
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- JPH06204449A JPH06204449A JP4347440A JP34744092A JPH06204449A JP H06204449 A JPH06204449 A JP H06204449A JP 4347440 A JP4347440 A JP 4347440A JP 34744092 A JP34744092 A JP 34744092A JP H06204449 A JPH06204449 A JP H06204449A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光検知装置に関し、工程が容易で、光検知素
子が素子分離され、該光検知素子の表面が平坦なハイブ
リッド型の光検知装置を目的とする。 【構成】 一方のSi基板1-1 に所定のパターンの凹部11
を設け、該凹部11にHgCdTe層２を埋設し、該凹部11の底
部より前記Si基板1-1 を貫通する貫通孔12を設けると共
に、該貫通孔12より不純物原子を導入して前記埋設した
HgCdTe層２にｐｎ接合を形成して光検知素子４を設ける
と共に、該光検知素子４の共通電極14を設け、前記貫通
孔12に導電層15を形成して前記光検知素子４の他方の電
極16を設け、該電極16と他のSi基板1-2 に設けた信号処
理素子５とを金属バンプ６を用いて接続して構成する。
子が素子分離され、該光検知素子の表面が平坦なハイブ
リッド型の光検知装置を目的とする。 【構成】 一方のSi基板1-1 に所定のパターンの凹部11
を設け、該凹部11にHgCdTe層２を埋設し、該凹部11の底
部より前記Si基板1-1 を貫通する貫通孔12を設けると共
に、該貫通孔12より不純物原子を導入して前記埋設した
HgCdTe層２にｐｎ接合を形成して光検知素子４を設ける
と共に、該光検知素子４の共通電極14を設け、前記貫通
孔12に導電層15を形成して前記光検知素子４の他方の電
極16を設け、該電極16と他のSi基板1-2 に設けた信号処
理素子５とを金属バンプ６を用いて接続して構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画素分離構造を有し、互
いに熱膨張係数の異なる二種類の半導体基板に設けた半
導体素子同士を金属バンプで接続するハイブリッド型の
光検知装置に係り、特に赤外線に高感度を有する水銀・
カドミウム・テルル（HgCdTe）の化合物半導体結晶を用
いた光検知装置に関する。
いに熱膨張係数の異なる二種類の半導体基板に設けた半
導体素子同士を金属バンプで接続するハイブリッド型の
光検知装置に係り、特に赤外線に高感度を有する水銀・
カドミウム・テルル（HgCdTe）の化合物半導体結晶を用
いた光検知装置に関する。
【０００２】近年、赤外線検知素子のような光検知素子
は、益々多画素化、高密度化が要求され、それに伴って
画素間のクロストークや、熱膨張係数が互いに異なる二
種類の半導体基板を用いてハイブリッド型の光検知装置
を形成する場合、熱膨張係数の相違による金属バンプの
位置ずれや、金属バンプが破壊する問題が発生する。
は、益々多画素化、高密度化が要求され、それに伴って
画素間のクロストークや、熱膨張係数が互いに異なる二
種類の半導体基板を用いてハイブリッド型の光検知装置
を形成する場合、熱膨張係数の相違による金属バンプの
位置ずれや、金属バンプが破壊する問題が発生する。
【０００３】
【従来の技術】そこで、このようなクロストークや、熱
膨張係数が互いに異なる半導体基板を用いる際に発生す
る熱歪みの問題を解決するために、図４に示すように、
一方のSi基板1-1 にｐ型のHgCdTe層２をＭＯＣＶＤ(Met
al Organic Chemical Vapor Deposition; 有機金属気相
成長方法) 法により形成後、該ｐ型のHgCdTe層２に所定
のパターンでｎ型の不純物原子のボロンをイオン注入し
てｎ型層３を形成する。
膨張係数が互いに異なる半導体基板を用いる際に発生す
る熱歪みの問題を解決するために、図４に示すように、
一方のSi基板1-1 にｐ型のHgCdTe層２をＭＯＣＶＤ(Met
al Organic Chemical Vapor Deposition; 有機金属気相
成長方法) 法により形成後、該ｐ型のHgCdTe層２に所定
のパターンでｎ型の不純物原子のボロンをイオン注入し
てｎ型層３を形成する。
【０００４】次いでこのｐ型のHgCdTe層２を所定のパタ
ーンにエッチングして画素分離し、この画素分離した光
検知素子４と、他方のSi基板1-2 に形成した信号処理素
子５とを金属バンプ６を用いて接続してハイブリッド型
の光検知装置を形成している。
ーンにエッチングして画素分離し、この画素分離した光
検知素子４と、他方のSi基板1-2 に形成した信号処理素
子５とを金属バンプ６を用いて接続してハイブリッド型
の光検知装置を形成している。
【０００５】このように画素分離することで、画素間の
クロストークの発生を防止し、更にHgCdTe層２の容量を
小さくしてHgCdTe層２と、信号処理素子５を形成したSi
基板1-2 の熱膨張係数の相違を見掛け上、出来る限り小
さくして、この光検知装置を動作温度の例えば液体窒素
温度より非動作時の室温の温度変動に曝しても金属バン
プ６の位置ずれや、亀裂の発生が起こらないような構造
を採っている。
クロストークの発生を防止し、更にHgCdTe層２の容量を
小さくしてHgCdTe層２と、信号処理素子５を形成したSi
基板1-2 の熱膨張係数の相違を見掛け上、出来る限り小
さくして、この光検知装置を動作温度の例えば液体窒素
温度より非動作時の室温の温度変動に曝しても金属バン
プ６の位置ずれや、亀裂の発生が起こらないような構造
を採っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】然し、上記した画素分
離型の構造では、 (1) 金属バンプ６の形成等、素子形成の工程が煩雑であ
る。 (2) 赤外線はHgCdTe層２を設けたSi基板1-1 側より導入
するため、Si基板1-1 での反射および吸収により、赤外
線の入射効率が低減する欠点がある。 (3) 画素分離された赤外線検知素子を、他のSi基板1-2
に形成された信号処理素子５と金属バンプ６で結合する
際、Si基板1-2 側より赤外線を入射して赤外線カメラを
用いて位置合わせを行う際に、両方の素子からの反射光
により、両方の素子が平行となるような平行出し位置合
わせを行っているが、HgCdTe層２が画素分離されている
ために、この突出したHgCdTe層２の角の部分で赤外線が
乱反射する等の現象が生じ、正確な平行出しが行えず、
位置合わせ作業が困難である。
離型の構造では、 (1) 金属バンプ６の形成等、素子形成の工程が煩雑であ
る。 (2) 赤外線はHgCdTe層２を設けたSi基板1-1 側より導入
するため、Si基板1-1 での反射および吸収により、赤外
線の入射効率が低減する欠点がある。 (3) 画素分離された赤外線検知素子を、他のSi基板1-2
に形成された信号処理素子５と金属バンプ６で結合する
際、Si基板1-2 側より赤外線を入射して赤外線カメラを
用いて位置合わせを行う際に、両方の素子からの反射光
により、両方の素子が平行となるような平行出し位置合
わせを行っているが、HgCdTe層２が画素分離されている
ために、この突出したHgCdTe層２の角の部分で赤外線が
乱反射する等の現象が生じ、正確な平行出しが行えず、
位置合わせ作業が困難である。
【０００７】本発明は上記した問題点を解決するもの
で、Si基板による赤外線の入射効率の低減が無く、金属
バンプ等の形成が容易で、光検知素子と信号処理素子の
位置合わせを行う際の、位置合わせ用の赤外線の強度が
減少せず、位置合わせ作業が容易で、かつ高精度となる
ような光検知装置、およびその製造方法の提供を目的と
する。
で、Si基板による赤外線の入射効率の低減が無く、金属
バンプ等の形成が容易で、光検知素子と信号処理素子の
位置合わせを行う際の、位置合わせ用の赤外線の強度が
減少せず、位置合わせ作業が容易で、かつ高精度となる
ような光検知装置、およびその製造方法の提供を目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光検知装置は、
請求項１に示すように、半導体基板に所定のパターンの
凹部を設け、該凹部に化合物半導体層を埋設し、該凹部
の底部より第１の半導体基板を貫通する貫通孔を設ける
と共に該貫通孔より不純物原子を導入して前記埋設した
化合物半導体層にｐｎ接合を形成して光検知素子を設け
ると共に、該光検知素子の共通電極を設け、前記貫通孔
に導電層を形成して前記光検知素子の他方の電極を設
け、該電極と他の半導体基板に設けた信号処理素子とを
金属バンプを用いて接続したことを特徴とする。
請求項１に示すように、半導体基板に所定のパターンの
凹部を設け、該凹部に化合物半導体層を埋設し、該凹部
の底部より第１の半導体基板を貫通する貫通孔を設ける
と共に該貫通孔より不純物原子を導入して前記埋設した
化合物半導体層にｐｎ接合を形成して光検知素子を設け
ると共に、該光検知素子の共通電極を設け、前記貫通孔
に導電層を形成して前記光検知素子の他方の電極を設
け、該電極と他の半導体基板に設けた信号処理素子とを
金属バンプを用いて接続したことを特徴とする。
【０００９】また本発明の光検知装置の製造方法は、請
求項２に示すように半導体基板に所定のパターンのレジ
スト膜をマスクとしてエッチングにより、所定のパター
ンの凹部を形成するとともに、該凹部内に化合物半導体
層を埋設し、該凹部の底部より半導体基板を貫通する貫
通孔を形成すると共に該貫通孔より不純物原子を導入
し、前記埋設した化合物半導体層にｐｎ接合を設けて光
検知素子を形成するとともに、該光検知素子の表面側に
光検知素子の共通電極を形成し、前記貫通孔に導電層を
充填して前記半導体基板の裏面側に光検知素子の他方の
電極を形成し、次いで該電極と他の半導体基板に形成し
た信号処理素子とを金属バンプを用いて接続したことを
特徴とする。
求項２に示すように半導体基板に所定のパターンのレジ
スト膜をマスクとしてエッチングにより、所定のパター
ンの凹部を形成するとともに、該凹部内に化合物半導体
層を埋設し、該凹部の底部より半導体基板を貫通する貫
通孔を形成すると共に該貫通孔より不純物原子を導入
し、前記埋設した化合物半導体層にｐｎ接合を設けて光
検知素子を形成するとともに、該光検知素子の表面側に
光検知素子の共通電極を形成し、前記貫通孔に導電層を
充填して前記半導体基板の裏面側に光検知素子の他方の
電極を形成し、次いで該電極と他の半導体基板に形成し
た信号処理素子とを金属バンプを用いて接続したことを
特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の光検知装置、および製造方法による
と、図１に示すように、一方のSi基板1-1 の半球状の凹
部に埋設し、表面が平坦なHgCdTe層２に形成した光検知
素子４より赤外線を入射するため、従来のように、赤外
線の入射効率は低減しない。
と、図１に示すように、一方のSi基板1-1 の半球状の凹
部に埋設し、表面が平坦なHgCdTe層２に形成した光検知
素子４より赤外線を入射するため、従来のように、赤外
線の入射効率は低減しない。
【００１１】また一方のSi基板1-1 の半球状の凹部に埋
設したHgCdTe層２に対して、該Si基板の1-1 の反対側の
平坦なSi基板の面に、信号処理素子５に設けた金属バン
プ６と接続する電極16を形成しているので、Si基板1-2
の裏面側より位置合わせの赤外線を入射した場合、従来
の凸状に分離された光検知素子部で赤外線が反射するよ
うな現象が無くなり、位置合わせが容易で高精度とな
る。
設したHgCdTe層２に対して、該Si基板の1-1 の反対側の
平坦なSi基板の面に、信号処理素子５に設けた金属バン
プ６と接続する電極16を形成しているので、Si基板1-2
の裏面側より位置合わせの赤外線を入射した場合、従来
の凸状に分離された光検知素子部で赤外線が反射するよ
うな現象が無くなり、位置合わせが容易で高精度とな
る。
【００１２】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例につき詳
細に説明する。図１は本発明の光検知装置の断面図で、
図示するように一方のSi基板1-1 に所定のパターンの凹
部11を設け、該凹部11にｐ型のHgCdTe層２をＭＯＣＶＤ
(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition;有機金属気
相成長方法) 法を用いて埋設して設ける。
細に説明する。図１は本発明の光検知装置の断面図で、
図示するように一方のSi基板1-1 に所定のパターンの凹
部11を設け、該凹部11にｐ型のHgCdTe層２をＭＯＣＶＤ
(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition;有機金属気
相成長方法) 法を用いて埋設して設ける。
【００１３】そして該凹部11の底部より一方のSi基板1-
1 を貫通する貫通孔12を設けると共に、該貫通孔12より
ボロン原子をイオン注入し、前記埋設したｐ型のHgCdTe
層２にｎ+ 層13を設けてｐｎ接合を形成して光検知素子
４を設けると共に、該光検知素子４の共通電極14を金等
を蒸着して所定のパターンにリフトオフ等を用いて形成
する。
1 を貫通する貫通孔12を設けると共に、該貫通孔12より
ボロン原子をイオン注入し、前記埋設したｐ型のHgCdTe
層２にｎ+ 層13を設けてｐｎ接合を形成して光検知素子
４を設けると共に、該光検知素子４の共通電極14を金等
を蒸着して所定のパターンにリフトオフ等を用いて形成
する。
【００１４】次いで前記貫通孔12にIn等の導電層15を充
填して設け、その上に前記光検知素子の他方の電極16を
設け、この電極16と他方のSi基板1-2 に設けた信号処理
素子５とを金属バンプ６を用いて接続して光検知装置と
する。
填して設け、その上に前記光検知素子の他方の電極16を
設け、この電極16と他方のSi基板1-2 に設けた信号処理
素子５とを金属バンプ６を用いて接続して光検知装置と
する。
【００１５】このような光検知装置の製造方法について
述べる。図2(a)に示すように、Si基板1-1 に所定のパタ
ーンのレジスト膜17を形成し、該レジスト膜17をマスク
として硝酸と弗化水素酸の混合液のエッチング液を用い
てSi基板1-1 を等方的にエッチングし、該Si基板1-1 に
半球状の凹部11を形成する。
述べる。図2(a)に示すように、Si基板1-1 に所定のパタ
ーンのレジスト膜17を形成し、該レジスト膜17をマスク
として硝酸と弗化水素酸の混合液のエッチング液を用い
てSi基板1-1 を等方的にエッチングし、該Si基板1-1 に
半球状の凹部11を形成する。
【００１６】次いで図2(b)に示すように、該凹部11を形
成したSi基板1-1 上にＭＯＣＶＤ法によりp 型のHgCdTe
層２を埋設して形成する。次いで図2(c)に示すように、
該Si基板1-1 の表面を研磨して平面に加工仕上げする。
成したSi基板1-1 上にＭＯＣＶＤ法によりp 型のHgCdTe
層２を埋設して形成する。次いで図2(c)に示すように、
該Si基板1-1 の表面を研磨して平面に加工仕上げする。
【００１７】次いで図2(d)に示すように、該Si基板1-1
の裏面側より凹部11の底部に到達する貫通孔12を形成
し、Ｂ+ イオンをイオン注入してｎ+ 層13を形成し、ｐ
ｎ接合を設けて光検知素子４を形成する。
の裏面側より凹部11の底部に到達する貫通孔12を形成
し、Ｂ+ イオンをイオン注入してｎ+ 層13を形成し、ｐ
ｎ接合を設けて光検知素子４を形成する。
【００１８】次いで図3(a)と図3(b)に示すように、光検
知素子の共通電極14を金等を蒸着し、網目状にリフトオ
フ法を用いて形成する。次いで図3(c)に示すように、上
記形成した貫通孔12内にレジスト膜( 図示せず) をマス
クとしてIn金属を埋設して導電層15を形成し、更に該埋
設したIn金属の導電層15に接続するようにInの電極16を
形成し、ｎ+ 層13に接続する電極を形成する。
知素子の共通電極14を金等を蒸着し、網目状にリフトオ
フ法を用いて形成する。次いで図3(c)に示すように、上
記形成した貫通孔12内にレジスト膜( 図示せず) をマス
クとしてIn金属を埋設して導電層15を形成し、更に該埋
設したIn金属の導電層15に接続するようにInの電極16を
形成し、ｎ+ 層13に接続する電極を形成する。
【００１９】次いで他のSi基板1-2 に形成した信号処理
素子５に接続する金属バンプ６と前記した電極16とを接
続して光検知装置を形成する。このような本発明の光検
知素子によると、Si基板による入射効率の低減が無くな
り、製造工程が簡単に成り、また光検知素子が突出して
形成されていないために、信号処理素子の位置合わせを
行う際の、位置合わせ用の赤外線の強度が減少せず、一
方のSi基板に形成した電極と、他方のSi基板に形成した
Inの金属バンプの位置合わせ作業が容易な光検知装置が
得られる効果がある。
素子５に接続する金属バンプ６と前記した電極16とを接
続して光検知装置を形成する。このような本発明の光検
知素子によると、Si基板による入射効率の低減が無くな
り、製造工程が簡単に成り、また光検知素子が突出して
形成されていないために、信号処理素子の位置合わせを
行う際の、位置合わせ用の赤外線の強度が減少せず、一
方のSi基板に形成した電極と、他方のSi基板に形成した
Inの金属バンプの位置合わせ作業が容易な光検知装置が
得られる効果がある。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の光検知素子
によると、Si基板による赤外線の入射効率の低減が無く
なり、赤外線吸収膜を形成する工程が不要で、製造工程
が簡単に成り、また光検知素子と信号処理素子の位置合
わせを行う際の、位置合わせ作業が容易な光検知装置が
得られる効果がある。
によると、Si基板による赤外線の入射効率の低減が無く
なり、赤外線吸収膜を形成する工程が不要で、製造工程
が簡単に成り、また光検知素子と信号処理素子の位置合
わせを行う際の、位置合わせ作業が容易な光検知装置が
得られる効果がある。
【図１】 本発明の光検知装置を示す断面図である。
【図２】 本発明の光検知装置の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図３】 本発明の光検知装置の製造工程を示す断面図
と平面図である。
と平面図である。
【図４】 従来の光検知装置の断面図である。
1-1,1-2 Si基板 ２ HgCdTe層 ４ 光検知素子 ５ 信号処理素子 ６ 金属バンプ 11 凹部 12 貫通孔 13 ｎ+ 層 14 共通電極 15 導電層 16 電極 17 レジスト膜
フロントページの続き (72)発明者 有永 健児 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 梶原 信之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 一方の半導体基板(1-1) に所定のパター
ンの凹部(11)を設け、該凹部(11)に化合物半導体層(2)
を埋設し、該凹部(11)の底部より前記半導体基板(1-1)
を貫通する貫通孔(12)を設けると共に、該貫通孔(12)よ
り不純物原子を導入して前記埋設した化合物半導体層
(2) にｐｎ接合を形成して光検知素子(4) を設けると共
に、該光検知素子(4) の共通電極(14)を設け、前記貫通
孔(12)に導電層(15)を形成して前記光検知素子(4) の他
方の電極(16)を設け、該電極(16)と他の半導体基板(1-
2) に設けた信号処理素子(5) とを金属バンプ(6) を用
いて接続したことを特徴とする光検知装置。 - 【請求項２】 一方の半導体基板(1-1) に所定のパター
ンのレジスト膜(17)をマスクとしてエッチングにより、
所定のパターンの凹部(11)を形成するとともに、該凹部
(11)内に化合物半導体層(2) を埋設し、該凹部(11)の底
部より一方の半導体基板(1-1) を貫通する貫通孔(12)を
形成すると共に、該貫通孔(12)より不純物原子を導入
し、前記埋設した化合物半導体層(2) にｐｎ接合を設け
て光検知素子(4) を形成するとともに、該光検知素子
(4) の表面側に共通電極(14)を形成し、前記貫通孔(12)
に導電層(15)を充填して前記一方の半導体基板(1-1) の
裏面側に前記光検知素子(4) の他方の電極(16)を形成
し、 次いで該電極(16)と他の半導体基板(1-2) に形成した信
号処理素子(5) とを金属バンプ(6) を用いて接続したこ
とを特徴とする光検知装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4347440A JPH06204449A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 光検知装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4347440A JPH06204449A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 光検知装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204449A true JPH06204449A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18390252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4347440A Withdrawn JPH06204449A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 光検知装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204449A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5765136A (en) * | 1994-10-28 | 1998-06-09 | Nippon Steel Corporation | Encoded data decoding apparatus adapted to be used for expanding compressed data and image audio multiplexed data decoding apparatus using the same |
| KR20020001207A (ko) * | 2000-06-27 | 2002-01-09 | 곽정소 | 실리콘 영상센서의 제조방법 |
| JP2006173220A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Kyushu Institute Of Technology | イメージセンサーチップパッケージ及びその製造方法 |
| JP2007298530A (ja) * | 2000-08-14 | 2007-11-15 | Toshiba Corp | 放射線検出器、放射線検出システム、ｘ線コンピュータトモグラフィ装置 |
| US7547929B2 (en) | 2004-10-15 | 2009-06-16 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor HBT MMIC device and semiconductor module |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP4347440A patent/JPH06204449A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5765136A (en) * | 1994-10-28 | 1998-06-09 | Nippon Steel Corporation | Encoded data decoding apparatus adapted to be used for expanding compressed data and image audio multiplexed data decoding apparatus using the same |
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