(57)【要約】  検出器チップが半導体チップ上に配置されている、マイクロエレクトロニクス半導体チップ（２０）および別個のオプトエレクトロニクス検出器チップ（１０）を備えている検出器装置（１００）。更に、この形式の検出器装置を備えた検出器素子が提供される。
2009510732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロエレクトロニクス半導体チップ（２０）および別個のオプトエレクトロニクス検出器チップ（１０）を備えている検出器装置（１００）であって、検出器チップが半導体チップ上に配置されている
検出器装置。
【請求項２】
前記半導体チップ（２０）は検出器チップに生成された信号を処理するように構成されている
請求項１記載の検出器装置。
【請求項３】
前記半導体チップは検出器チップに生成された信号を増幅するように構成されている
請求項２記載の検出器装置。
【請求項４】
前記検出器チップ（１０）は１つの化合物半導体材料または複数の化合物半導体材料をベースとしている
請求項１から３までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項５】
検出器チップ（１０）は１つのIII−Ｖ化合物半導体材料または複数のIII−Ｖ化合物半導体材料をベースとしている
請求項４記載の検出器装置。
【請求項６】
半導体チップ（２０）は元素半導体材料、例えばシリコンをベースとしている
請求項１から５までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項７】
前記検出器チップ（１０）は前記半導体チップに導電接続されている、
請求項１から６までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項８】
前記検出器チップ（１０）は、前記半導体チップ（２０）と前記検出器チップとの間に配置されている導電性の接続層（２１）を介して該半導体チップに導電接続されている
請求項７記載の検出器装置。
【請求項９】
前記検出器チップ（１０）は前記半導体チップ（２０）の入力部（２３）に配置されている
請求項１から８までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項１０】
前記検出器チップ（１０）は前記半導体チップ（２０）上に固定されている
請求項１から９までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項１１】
前記検出器チップ（１０）は固着媒介層（２１）を介して前記半導体チップ（２０）に接続されている
請求項１から１０までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項１２】
前記固着媒介層（２１）は導電性の接続層（２１）として実現されている
請求項８，１０または１１のいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項１３】
前記検出器チップ（１０）の、前記半導体チップ（２０）とは反対の側（１１）は検出器チップのアースのために設けられている
請求項１から１２までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項１４】
前記検出器チップ（１０）は、予め定めたスペクトル感度分布（１０３）に従って整形されているスペクトル感度分布（１０２ａ，１０２ｂ）を有している
請求項１から１３までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項１５】
前記予め定めたスペクトル感度分布（９）は人間の眼の感度分布である
請求項１４記載の検出器装置。
【請求項１６】
前記検出器装置は周辺光センサとして使用されるように設定されている
請求項１から１５までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項１７】
前記検出器装置の高さは５００μｍより小さいまたは５００μｍに等しい
請求項１から１６までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項１８】
前記半導体チップ（２０）の、前記検出器チップ（１０）とは反対側の上表面（２６）は支持体エレメント上に前記検出器チップ（１０）をマウントするためのマウント面として設けられている
請求項１から１７までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項１９】
前記半導体チップ（２０）の、前記検出器チップ（１０）とは反対側の上表面（２５）は前記検出器チップ（１０）の、前記半導体チップ（２０）のの方の側の上表面（１３）より大きい
請求項１から１８までのいずれか１項記載の検出器装置。
【請求項２０】
請求項１から１９までのいずれか１項記載の、支持体エレメント（３０）上にマウントされた検出器装置（１００）を備えた
検出器素子（２００）。
【請求項２１】
前記半導体チップ（２０）は前記検出器チップ（１０）と前記支持体エレメント（３０）との間に配置されている
請求項２０記載の検出器素子（２００）。
【請求項２２】
前記検出器装置（１００）は放射透過なカバー（３６）に埋め込まれている
請求項２０または２１記載の検出器素子。
【請求項２３】
表面実装可能な検出器素子として実現されている
請求項２０から２２までのいずれか１項記載の検出器素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検出器チップを備えた検出器装置およびこの形式の検出器装置を備えた検出器素子（デバイス）に関する。
【０００２】
本発明の課題は、低減された所要スペース、殊に低減されたマウント面積を以て簡単化されて実現可能である検出器装置を提供することである。更に僅かな所要スペース、殊に僅かなマウント面積を有する検出器素子を提供したい。
【０００３】
この課題は本発明によれば請求項１の特徴部分に記載の構成を有する検出器装置もしくは請求項２０の特徴部分に記載の構成を有する検出器素子によって解決される。本発明の有利な実施形態および発展形態は従属請求項の対象である。
【０００４】
本発明の検出器装置はオプトエレクトロニクス、殊に半導体ベースの検出器チップを含んでいる。更に検出器装置は有利には別個のマイクロエレクトロニクス半導体チップを含んでいる。検出器チップは更に有利には半導体チップ上に配置されている。特別有利には検出器チップは半導体チップ上に接続されている。
【０００５】
検出器チップは有利には、検出器チップに衝突する、殊に可視光線を検出するための放射検出器チップとして構成されている。検出器チップに衝突した放射は検出器チップに検出器信号を生成することができる。半導体チップは有利には、検出器チップにおいて生成された検出器信号を処理するように、例えばこの信号を増幅するように構成されている。
【０００６】
特別な実施形態において検出器装置はマイクロエレクトロニクス半導体チップおよび別個のオプトエレクトロニクス検出器チップを含んでおり、その際検出器チップは半導体チップ上に配置されている。
【０００７】
検出器チップをマイクロエレクトロニクス半導体チップ上に配置することによって、検出器装置の、ラテラルな方向における所要スペースは、２つのチップを並べてかつラテラル方向に相互に離間して配置する場合に比べて、例えば支持体エレメント１つ分だけ有利にも低減される。つまり２つのチップを支持体エレメントにマウントするために必要である面積を離間型配置に比べて低減することができる。
【０００８】
更に２つのチップを相対的に相互に近付けてかつ上下に配置することによって、有利には検出器チップと半導体チップとの間に実現されている導電接続を有利にも短い距離で行うことができる。従って検出器チップにおいて生成された信号は半導体チップに有利にも短い距離において処理のために転送することができる。例えば数１００μｍの長さの長いボンディングワイヤをこの目的のために使用しなくてもよくなる。
【０００９】
検出器チップと半導体チップとの間の比較的長い導電性の接続区間により、検出器チップに生成された信号の電磁障害のおそれがこの信号を半導体チップに供給する期間に高められる。こうして、半導体チップに処理のために既に著しく障害を受けている信号が供給され、ひいては半導体チップが有利には有している、半導体チップの出力側で検出することができる、半導体チップの出力信号が障害を受けているという危険が低減される。
【００１０】
このことは、半導体チップが増幅器として有利には、半導体チップに集積されている、例えば対数増幅器回路と一緒に実現されている場合に特別に重要である。検出器チップにおいて生成される信号は比較的僅かであることが多く、例えばｎＡのオーダの光電流であるので、検出器信号の引き続く使用のためにはこの信号の増幅が必要であることがしばしばある。しかし半導体チップに処理のために既に著しく障害を受けている信号が供給されると、障害は検出器信号と一緒に増幅される。検出器チップおよび半導体チップの上下配置を用いて、この形式の障害の危険は低減されかつ検出器装置は有利にも、装置内に入力結合される外部の電磁放射に対する影響が抑えられるように実現することができる。
【００１１】
半導体チップおよび検出器素子は殊に、ディスクレートなチップとして実現されている。マイクロエレクトロニクス半導体素子およびオプトエレクトロニクス検出器エレメントに対して、ディスクレートな構成の場合、個別チップを簡単に別個に作製しかつそれぞれの機能に最適化することができる。
【００１２】
例えば集積回路（ＩＣチップ）を有しているマイクロエレクトロニクス半導体チップは有利には元素半導体材料、特別有利にはシリコンをベースとしている。シリコンは集積回路（ＩＣチップ）、殊に増幅器回路を有しているマイクロエレクトロニクス半導体チップの実現のために特別適している。
【００１３】
殊に放射検出のための検出器チップに対して１つの化合物半導体材料または複数の化合物半導体材料、殊に１つのIII−Ｖ族化合物半導体材料もしくは複数のIII−Ｖ族化合物半導体材料が特別適している。それ故に有利には検出器チップは１つの化合物半導体材料または複数の化合物半導体材料を含んでいるかまたはベースとしている。検出器信号生成のために用いられる、検出器チップの活性領域において放射をこの活性領域に吸収させることによる放射の検出器信号への変換の際に、III−Ｖ族化合物半導体材料は簡単に実現可能な高い量子効率によって特徴付けられている。
【００１４】
有利な実施形態において、検出器チップは半導体チップと検出器チップとの間に配置されている導電性の接続層を介して、殊に直接、半導体チップに導電接続されている。
【００１５】
有利にも検出器チップと半導体チップとの間の層形式の導電接続の実現を介して、半導体チップと検出器チップとの間の電気的な接続区間を、例えばボンディングワイヤのような他の導電接続に比べて短縮することができる。電磁放射の、検出器装置への入力結合の危険はこうして低減することができる。
【００１６】
有利には検出器チップは半導体チップ、殊に半導体チップの入力側と導電接続されている。検出器チップは半導体チップの入力部に配置されていてよく、その際導電接続は特別有利には接続層を介して行うことができる。半導体チップの入力側を介して検出器信号は好適な仕方で処理のために半導体チップに供給される。
【００１７】
別の有利な実施形態において、検出器チップの、半導体チップとは反対の側は殊にボンディングワイヤを用いた、検出器チップのアースのために設けられている。このために、検出器チップの、半導体チップとは反対側に、アースのために、例えばコンタクトとボンディングワイヤとの接続を介して設けられているコンタクトが配置されていてよい。こうして、有利には検出器チップの、アースとは反対の側に配置されている、半導体チップの入力側を、電磁障害の、検出器装置への入力結合に対して効果的にシールドすることができる。
【００１８】
更に検出器チップは有利にはダイオードチップとして実現されている。ダイオードチップは放射検出器として特別適している。
【００１９】
別の有利な実施形態において、検出器チップは半導体チップ上に固定されている。このために検出器チップは半導体チップと有利には、固着媒介層、例えば接着剤を用いて半導体チップに接続されている。特別有利には固着媒介層は導電性に、殊に同時に導電接続層として実現されている。このために導電性に実現されている接着剤層、例えば銀導電接着層が特別適している。
【００２０】
化合物層の厚さは有利には１５μｍ以下であり、特に有利には１０μｍ以下である。更に化合物層の厚さは有利には３μｍ以上、特別有利には５μｍ以上である。この形式の層厚、殊に含む５μｍおよび含む１０μｍの間の層厚は信頼できる導電接続および同時に、固着媒介接続層を介しての、検出器チップの、半導体チップへの信頼できる固定のために、また電磁障害の、検出器チップへの低減される入力結合の危険を考慮すれば特別適している。
【００２１】
別の有利な実施形態において、半導体チップの、検出器チップの方の側の上表面は、検出器チップの、半導体チップの方の側の上表面より大きい。こうして検出器チップの、半導体チップの上表面への配置を簡単化することができる。
【００２２】
別の有利な実施形態において、半導体チップの、検出器チップとは反対側の上表面は、検出器チップを支持体エレメントにマウントするためのマウント面として設定されている。このためにマウント面は支持体エレメントの方を有利には向いている。検出器チップおよび半導体チップの上下配置に基づいて、マウント面は有利にも実質的に、半導体チップの、検出器チップとは反対側の上表面によってのみ決定される。これにより検出器装置の有利にもスペースを節約したマウントが容易になる。
【００２３】
更に、検出器装置の高さは有利には５００μｍ以下、有利には４００μｍ以下である。これにより検出器装置の僅かな構造高さが実現される。例えば半導体チップは、２００μｍ以下の高さを有していてよくおよび／または検出器装置の有利は２００μｍ以下の高さを有していてよい。
【００２４】
別の有利な実施形態において、検出器チップは、予め定めたスペクトル感度分布に従って整形されているスペクトル感度分布を有している。
【００２５】
検出器チップのスペクトル感度分布は、検出器チップにおいて生成される信号、例えば光電流またはそれに依存している量に依存して、検出器チップに入射する放射の波長によって決められている。
【００２６】
検出器チップのスペクトル感度分布およびこれに関して検出器装置のスペクトル感度分布は検出器チップの構成を介して意図して整形することができる。有利には検出器チップは、検出器チップにおいて生成される信号が予め定めたスペクトル感度分布に応じた特性を有するように実現されている。
【００２７】
半導体チップが増幅器として実現されているならば、検出器チップの信号の増幅後、半導体チップは、例えば予め定めたスペクトル感度分布に従って整形された、検出器チップの信号に従って基本的な信号形状を有利には実質的に変えずにとどめている。こうして、増幅器に入射する前に既に予め定めたスペクトル感度分布に同調されていた増幅器の掃引後、増幅器において変化された検出器信号の煩雑な再補正を省くことができる。
【００２８】
予め定めたスペクトル感度分布は有利には、予め定めた波長λ０において有利には１つの最大値を有している。予め定めたスペクトル感度分布を殊に人間の目の感度分布によって決めるようにしてもよい。その最大値は明るさに適合された人間の目に対して約５５５ｎｍのところにある。
【００２９】
検出器装置は有利には周辺光センサとして使用されるように設定されている。検出器装置は半導体チップにおいて増幅可能である検出器信号に基づいて有利にも高い出力信号を供給し、これは半導体チップおよび検出器チップを上下に配置した場合に電磁障害に対して有利にも影響を受けにくい。周辺光センサとして検出器装置は、指示部、例えば移動電話の指示部または車両における指示装置、例えばインストルメンタルパネルのバックライトのような照明装置を制御するのに特別適している。
【００３０】
別の有利な実施形態において、検出器信号生成のために設けられている、検出器チップの領域は種々異なっているバンドギャップおよび／または厚さの複数の機能層を有していることができる。
【００３１】
有利にはこれら機能層の少なくとも１つはλ０より大きな波長の波長領域における放射を吸収する。このためにこの機能層のバンドギャップに相応する波長は有利にはλ０より大きい。活性領域のこの形式の構成を介して検出器チップの感度は予め定めたスペクトル感度分布に従って簡単に整形することができる。
【００３２】
予め定めたスペクトル感度分布が比較的高い値をとる波長領域では、機能層は有利には相応に厚く形成されているので、この波長領域にある相応に高い放射出力が吸収される。相応に、それぞれの機能層において、増やされて電子−正孔対を生成することができる。これら対はこの波長領域において検出器チップの信号が高められるようにすることができる。予め定めたスペクトル感度分布の値が比較的低い波長領域では、相応の機能層は有利には、相応に薄く実現されている。それぞれの機能層の厚さを介して、検出器チップのリスポンシビリティ（検出器に入射する放射パワーに関連した生成される信号強度）に、それぞれの機能層に配属されている波長領域において意図的に影響を及ぼすようにすることができる。機能層相互の厚さ比を介して、検出器チップの予め定めたスペクトル感度分布の、予め定めたスペクトル感度分布に対する整合を簡単に実現することができる。殊に、活性領域の形成を用いて、検出器感度の、λ０より大きい波長に対する予め定めた感度分布に対する整合を行うことができる。有利には、少なくとも１つの機能層は波長λ０前後の領域にあるバンドギャップを有しているので、予め定めた感度分布の最大値周辺の領域において比較的高い検出器信号が生成される。
【００３３】
活性領域は有利には検出器チップの半導体基体に集積されている。特別有利には活性領域は異なっている導電型（ｐ導電型またはｎ導電型）の２つの層間に形成されている。機能層は有利には真性、すなわちドーピングされずに実現されておりかつ特別有利には異なっている導電型の層の間に配置されている。
【００３４】
検出器チップの活性領域と、有利には検出器チップの半導体基体の、半導体チップとは反対側の上表面によって形成されている、検出器チップの入射面との間に、少なくとも１つのフィルタ層を有しているフィルタ層ストラクチャを配置することができる。フィルタ層ストラクチャは有利には検出器チップの半導体基体にモノリシックに集積されている。フィルタ層は有利にはλ０より小さな波長を有している波長領域における放射を吸収する。フィルタ層ストラクチャにおいて吸収された放射出力は活性領域には達しないので、フィルタリングされた波長領域において相応に低減された信号しか生成されない。有利には、フィルタ層ストラクチャは活性領域の外側に配置されている。フィルタ層ストラクチャを用いて検出器チップの感度を、予め定めたスペクトル感度分布の最大値の波長λ０より短い波長に対して形成することができる。このためにフィルタ層の−間接的なまたは直接的な−バンドギャップは有利にはλ０より短い波長に相応している。
【００３５】
フィルタ層ストラクチャが多数のフィルタ層を有しているのであれば、これらは有利には種々異なっているバンドギャップおよび／または厚さを備えて実現されている。検出器感度の、予め定めたスペクトル感度分布に対する整合はこうして簡単に行うことができる。
【００３６】
半導体基体にモノリシックに集積可能なフィルタ層ストラクチャおよび活性領域の実現に基づいて、検出器チップの感度が予め定めた感度に整合されている場合、外部フィルタ、半導体基体の外部に配置されているフィルタを省略することができる。半導体基体は殊に、予め定めた感度分布に従ったスペクトル感度分布によってエピタキシャル成長されるようにすることができる。
【００３７】
III−Ｖ族化合物半導体材料、有利には材料系ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰ、ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１、有利にはｘ≠０および／またはｙ≠０、および／またはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＡｓ、ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１、有利にはｘ≠０および／またはｙ≠０から成る材料は検出器チップに対して、殊に人間の目の予め定めた感度分布に従って検出するのに特別適している。可視のスペクトル領域においてIII−Ｖ族化合物半導体材料を用いて、活性領域に信号を生成する際に特別高い内部量子効率を実現することができる。
【００３８】
活性領域、殊に機能層の実現のために材料系ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰが特別に適している。フィルタ層に対して、材料系ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ、ただし０≦ｘ≦１、有利にはｘ＞０、またはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰから成る材料が特別適している。半導体基体がＡｌｘＧａ１−ｘＡｓをベースとした元素を含んでいるのならば、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰをベース上の半導体基体の元素は有利には少なくとも部分的にサブ材料系Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐ、ただし０≦ｘ≦１、有利にはｘ＞０から選択されている。ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓおよびＩｎ０．５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐは上下に配置されておりかつ例えば半導体基体に対する成長基板として使用することができるＧａＡｓに申し分なく格子整合されている。
【００３９】
これに対してＳｉベースとしたホトダイオードチップは可視スペクトル領域において比較的僅かなスペクトル感度を示しかつ赤外線にまで感度を有しているので、例えば目の感度に従った放射検出のために、長波の領域におけるＳｉホトダイオードチップの感度は煩雑な外部のフィルタリングにより予め定めた感度に大体整合するようにする必要が生じることが多い。
【００４０】
それ故に人間の目のスペクトル感度分布にった周囲光センサに対して場合によっては、感度分布が１つまたは複数の適当な外部フィルタを介して人間の目の感度に同調されているＳｉベースの検出器チップも適している。しかし前方にフィルタが配置されていないＳｉホトダイオードチップは通例、赤外線スペクトル領域に最大の感度を示すので、III−Ｖ族化合物半導体材料バースの検出器チップは可視スペクトル領域において効率のよい放射検出のためにかつ殊に、周囲光センサに対しても特別適している。
【００４１】
本発明の検出器素子は、支持体エレメントにマウントされている本発明の検出器装置を有している。有利には半導体チップは検出器チップと支持体エレメントとの間に配置されている。
【００４２】
検出器チップおよびマイクロエレクトロニクス半導体チップの上下配置に基づいて有利にも僅かである構造嵩を有している素子を実現することができる。殊に、通例はモノリシックに集積された解決法に対してだけ具現化可能である構造嵩を実現することができる。
【００４３】
有利には検出器装置は放射透過のカバーに埋設されている。カバーは透明に実現されていてよい。殊に、予め定めたスペクトル感度分布に簡単に整合可能な、検出器チップの感度に基づいて、検出器装置のスペクトル感度分布を整合するためのフィルタ粒子を省略することができる。
【００４４】
別の有利な実施形態において検出器素子は多数の、有利には３つまたはそれ以上の数の外部の電気的な接続部を有しており、これら接続部は検出器装置の外部の電気的なコンタクト形成のために設けられている。
【００４５】
別の有利な実施形態において、検出器素子は表面実装形に実現されている（ＳＭＤ：surface mountable device）。表面実装技術により、外部の導体エレメント、例えばプリント配線板への検出器素子のスペース節約型のマウントが容易になる。
【００４６】
本発明の別の特徴、利点および有用性を以下の実施例の説明において図面と関連させて説明する。
【００４７】
図１は検出器装置の実施例の断面を略示し、
図２は図２Ａおよび２Ｂにおいて検出器チップの２つの実施例の断面を略示し、図２Ｃにおいて２つの検出器チップのスペクトル感度分布の特性経過および明るさ適合された人間の目のスペクトル感度分布の特性経過を略示し、かつ
図３は検出器素子の実施例を、図３Ａにおいて平面にて略示し、図３Ｂにおいて図３ＡのラインＡ−Ａに沿って切断した検出器素子の断面にて略示している。
【００４８】
同一、同形式の素子また同様に作用する素子には図において同一の参照番号が付されている。
【００４９】
図１は検出器装置の実施例を断面にて略示している。
【００５０】
検出器装置１００は放射検出のためのオプトエレクトロニクス検出器チップ１０および別個のマイクロエレクトロニクス半導体チップ２０を有している。検出器チップ１０は半導体チップ２０上に配置されておりかつ半導体チップと、該半導体チップと検出器チップとの間に配置されている接続層２１を介して接続されている。
【００５１】
検出器チップ１０は支持体２の上に配置されていてよい半導体基体１を有している。有利には半導体基体１はモノリシックに集積されており、例えばエピタキシャル成長されて実現されている。支持体２は、半導体基体１に対する半導体層列がエピタキシャル成長されている成長基板を含んでいることができるかまたはこれから形成されていてもよい。
【００５２】
更に検出器チップ１０は検出器信号の生成に適している活性領域５を有している。活性領域５は、有利には異なっている導電型（ｐ導電型またはｎ導電型）を有している第１の半導体層３と第２の半導体層６との間に実現されている。活性領域５は有利には真性に、すなわちドーピングされずに実現されている。放射を検出器チップに入射するために設けられている、殊に半導体チップ２０とは反対側の、検出器チップ１０の放射入射面１１と、活性領域５との間に、フィルタ層７を備えたフィルタ層ストラクチャ７０が配置されている。検出器チップ１０のこれらエレメントは有利には半導体基体１にモノリシックに集積されて実現されている。入射面１１は有利には少なくとも、半導体基体１の、半導体チップ２０とは反対の側の上表面の部分領域によって形成されている。
【００５３】
活性領域５および／またはフィルタ層７はIII−Ｖ族化合物半導体材料を含んでいるかまたは有利にはIII−Ｖ化合物半導体材料をベースとしている。III−Ｖ族化合物半導体材料を用いて簡単に、高い内部量子効率の活性層を実現することができる。従って検出器チップ１０に入射する放射８から活性領域５において吸収される放射成分は高い確率で検出器チップ１０の信号に関与する、すなわち信号になる電子−正孔対を形成する。III−Ｖ族化合物半導体材料、殊に材料系ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰから成る材料は可視光線を検出するための活性領域５に適している。
【００５４】
フィルタ層７は放射８からの成分を吸収することができる。フィルタ層７は活性領域５と入射面１１との間に配置されているので、フィルタ層７において吸収される放射成分は相応に低減された分しか検出器チップ１０の信号に関与しない。フィルタ層ストラクチャを用いて、検出器チップ１０のスペクトル感度分布−検出器チップにおいて生成される信号の、入射する放射の波長に対する依存性−を予め定めたスペクトル感度分布に従って簡単に、例えば人間の目のスペクトル感度分布に従って形成もしくは整形することができる。
【００５５】
活性領域５の実現を通しても、検出器チップ１０のスペクトル感度分布を予め定めたスペクトル感度分布に整合することができる。このために活性領域５は有利には種々異なっているバンドギャップおよび／または厚さの多数の機能層を有している。これら機能層は入射する放射の放射成分を吸収することができる。吸収される放射を用いて生成された電子−正孔対は放射検出器の信号に関与するが、その際これらの機能層の構成を介して検出器チップのスペクトル感度分布の特性経過が形成されるのである。このことを図２Ａ乃至２Ｃとの関連において詳細に説明する。
【００５６】
電気的なコンタクト形成のために検出器チップ１０は第１のコンタクト９および第２のコンタクト１２を有している。これらは例えば金属化部として実現されている。第１のコンタクト９は有利には、活性領域５の、半導体チップとは反対の側に有利には半導体基体１に被着されているコンタクトして配置されている。第２のコンタクトは有利には、半導体チップ２０の方の側において、有利には半導体基体１、殊に活性層５の支持体２と接続層２１との間に配置されている。第１のコンタクトおよび第２のコンタクトは活性領域５に導電接続されているので、活性領域に生成される信号を簡単に検出しかつ半導体チップ２０に導くことができる。
【００５７】
半導体チップ２０は例えば、検出器チップ１０において生成された信号を処理するためのＳｉベースとしてＩＣチップとして実現されている。半導体チップ２０に集積された、殊に対数増幅器回路は通例は比較的僅かな、検出器チップ１０において生成される信号に基づいて検出器信号を処理するのに適している。その際この対数増幅器回路は検出器チップ１０に生成された信号の基本的な信号特性経過を有利には変化しない。有利にはダイオードチップとして実現されている検出器チップにおいて生成される光電流はしばしば、ｎＡのオーダにあるので、信号を更に評価するためにこの信号を増幅することが望ましい。
【００５８】
半導体チップ２０は有利には基体２２を有している。基体は例えばＳｉから成っており、基体には回路が集積されていてよい。更に半導体チップ２０は入力部２３を有しており、該入力部の上方に検出器チップ１０が有利には配置されている。入力部２３は有利には基体２２中に、例えばドープ剤のインプランテーションによって形成されている領域として実現されている。
【００５９】
半導体チップ２０の入力部２３に有利には電気的な入力側コンタクト２４、例えば金属化部が配置されている。金属化部は半導体チップ２０の入力部２３に導電接続されている。接続層２１は有利には導電性に形成されており、特別有利には入力側コンタクトと導電接続されている。入力部２３と検出器チップ１０の活性領域５との間に配置されている接続層２１を用いて、検出器チップ１０は半導体チップの入力部と導電接続されている。有利には検出器チップ１０は接続層２１を用いて同時に半導体チップ２０に固定されている。このために接続層２１は有利には導電的に実現されている固着媒介する層として、例えば導電接着層として、殊に銀導電接着層として実現されている。
【００６０】
検出器チップ１０は半導体チップ２０に接続層２１を介して有利には直接導電接続されている。入力側コンタクト２４よび／または第２のコンタクト１２を場合によっては省略することができる。
【００６１】
検出器チップ１０において生成された信号は入力部２３に活性領域５から第１の半導体層３、有利には導電的に実現されている支持体２および第２のコンタクト１２を介してガイドされる。検出器チップ１０および半導体チップ２０の上下配置並びにチップ間の接続層２１を用いた層形式の導電接続に基づいて、導電接続区間を有利にも短く実現することができる。有利には接続層２１は含む５μｍおよび含む１０μｍの間の厚みを有している。有利には相応に、接続区間もこの領域における長さを有している。こうして、電磁的な影響の入力結合または電磁放射により誘起される障害電流を信頼できる固定において低減することができる。電磁的な影響の入力結合または電磁放射により誘起される障害電流は、検出器チップの信号を半導体チップ２０に入力する前に歪ませる可能性がある。検出器装置が比較的高い電磁負荷を有する場所で、例えば移動電話において使用されるようになっている場合にこのことは特別重要である。
【００６２】
検出器チップ１０の、半導体チップ２０とは反対の側の第１のコンタクトはボンディングワイヤを用いてアースされるように実現することができるもしくはボンディングワイヤを用いてアースされるように設定することができるので、検出器チップ１０がその半導体チップ２０とは反対の側においてアースされていると半導体チップ２０の入力部２３は電磁障害が検出器装置に入力結合されることに対して効果的にシールドされている。
【００６３】
人間の目の感度分布に従った感度を有している検出器チップ１０を備えた検出器装置１００は、半導体チップにおける増幅に基づいて比較的高い出力電力もしくは高い出力信号（半導体チップ２０の出力側は図１には明示的に示されていない）を供給することができる周辺光センサとして特別適している。この形式の周囲光センサは周辺光における変化に従って照明装置または指示装置の特別正確な輝度制御のために、例えば移動電話または車両のインストルメンタルパネルに使用することができる。
【００６４】
周辺光センサとして半導体チップ２０において場合によってはＳｉベース上の検出器チップ１０は場合によっては感度を整合するための１つまたは複数の前置されている外部フィルタを接続層を介して固定することができかつ半導体チップと相応に導電接続されるようにすることができる。しかしIII−Ｖ半導体ベース上の検出器チップは可視スペクトル領域に特別適している。
【００６５】
半導体チップ２０の、検出器チップ１０の方を向いている第１の主表面２５は有利には、検出器チップの、半導体チップ２０の方を向いている主表面１３より大きな面積内容を有している。こうして半導体チップ２０上の検出器チップ１０を容易に安定して配置することができる。半導体チップ２０の部分面、有利には入力部２３を少なくとも部分的にカバーしている面は検出器チップ１０の固定のために使用するようにしてよい。例えばこの面は入力側コンタクト２４の、基体２２とは反対の側の面によって規定されている。この面の面積内容は有利には、検出器チップ１０の主表面１３の面積内容より大きい。半導体チップ１０の、検出器チップ１０とは反対側の第２の主表面２６は有利には、検出器装置１００を支持体エレメントにマウントするためのマウント面として設定されている。この場合殊に、支持体エレメントの方の側の面が検出器装置のマウント面として見なされる。
【００６６】
更に検出器装置１００は検出器チップおよび半導体チップのスタック式の配置に基づいて上下に特別コンパクトに、例えば４００μｍまたはそれ以下の高さＨを以て実現されていてよい。この形式の検出器装置のラテラル方向の所要スペースは２つのラテラル方向に相互に離間して配置されているチップを有する検出器装置の所要スペースに比べて低減されている。
【００６７】
図２は図２Ａおよび２Ｂにおいて検出器チップの２つの実施例を断面にて略示しかつ図２Ｃにおいて２つの検出器チップのスペクトル感度分布の特性経過および明るさ適応された人間の目のスペクトル感度分布の特性経過を定量的に示している。
【００６８】
この形式の検出器チップは例えば図１の検出器装置に対して、予め定めたスペクトル感度分布に従って簡単に整形可能である、検出器チップの感度分布に基づいて特別適している。
【００６９】
検出器チップ１０は図２Ａおよび２Ｂの実施例によれば、有利には支持体２に配置されている半導体基体１を含んでいる。半導体基体は異なるバンドギャップおよび／または異なる厚さの機能層４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄを有している。これらの機能層は実質的に半導体基体の活性領域５を形成しかつ検出器信号生成のために用いられる。有利には２つの、殊に任意の機能層は異なるバンドギャップおよび特別有利には異なる厚さの機能層を有している。活性領域５は有利には支持体の方の側のｎ導電性半導体層３とｐ導電性の半導体層６との間に配置されている。検出器チップ１０、殊に半導体基体１の、有利には支持体とは反対の方の側の入射面１１と、活性領域５との間に、少なくとも１つのフィルタ層７を備えたフィルタ層ストラクチャ７０が配置されている。
【００７０】
フィルタ層ストラクチャ、ｎ導電型半導体層およびｐ導電型半導体層および有利には真性に実現されている機能層を有する半導体基体は、有利にはモノリシック集積されて実現されている。特別有利には支持体２は成長基板を有しており、該成長基板に半導体基体に対する層が例えばＭＯＶＰＥを用いてエピタキシャル成長されているか、または成長基板から形成されている。
【００７１】
ｎ導電型層もしくはｐ導電型層３，６は有利には高ドーピングされて、ｐ導電型層からｎ導電型層まで及ぶ拡大された空間電荷ゾーンを構成するようにされる。機能層４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄは有利には、この空間電荷ゾーン内に配置されている。このような空間電荷ゾーンの垂直方向の拡がりは、例えば１１００ｎｍであり、有利には１２００ｎｍ以上であり、半導体層３，６におけるドープ剤の濃度に応じている。
【００７２】
空間電荷ゾーンの正確な構成に応じて、−殊にそれぞれのバンドギャップに関して−機能層は、半導体基体１に入射された放射８から所定の波長を吸収することができる。この吸収により、それが空間電荷ゾーンで生成されたものである場合には検出器チップの信号、例えば光電流またはそれに依存している量に寄与する電子−正孔対が生成される。この場合入射する放射の波長に依存している光電流の強度が、放射を検知するとしての半導体基体を備えた検出器チップの感度を決定する。
【００７３】
フィルタ層ストラクチャ７０の構成および機能層４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄの構成を用いて、半導体基体のスペクトル感度および更に検出器チップのスペクトル感度は、有利には予め定めた波長λ０に最大値を有する予め定めたスペクトル感度分布に調整することができる。
【００７４】
ここで有利には、フィルタ層ストラクチャ７０によって、波長λ０を下回る波長を有する入射された放射の一部を吸収することにより、検出器感度が予め定めた感度に整合されることになる。従って波長λ０を下回る波長を有する放射は低減された強度で活性領域に衝突する。この波長領域において生成された信号は続いて、フィルタ層ストラクチャにおける吸収により予め定めた感度分布に整合される。
【００７５】
放射の吸収によってフィルタ層ストラクチャで生成される電子−正孔対は、有利にも実質的に信号に寄与しない。このためにフィルタ層ストラクチャは有利には、活性領域５の外部に、殊に空間電荷帯域の外部に配置されている。この場合それぞれのフィルタ層の−間接的なまたは直接的な−バンドギャップはλ０より短い波長に対応させることができる。
【００７６】
有利にはフィルタ層ストラクチャ７０はドープされて実現されているおよび／または半導体層６と同じ導電型を有している。
【００７７】
機能層のバンドギャップを介して、それぞれの機能層において吸収されるべき波長もしくは吸収されるべき波長領域を調整設定することができる。機能層の厚さが吸収される放射出力の成分を、ひいてはそれぞれの機能層において生成される、信号を形成することになる分を決定する。有利には半導体基体１は、入射される放射８が半導体基体１において大部分、放射の入射面１１の側で検出器チップ１０に衝突するように配向されている。
【００７８】
機能層は有利には少なくとも部分的に、例えば直接的なバンドギャップの適当な選択を介して、λ０より大きい波長を有する放射が吸収されるように実現されている。更にλ０より大きい波長に対する感度分布の長波長の側が予め定めた感度分布に整合されるようにすることができる。殊に信号は、機能層の適当な実現により予め定めたスペクトル感度分布の特性経過に従って、殊にλ０より大きな波長に対して生成されるようにすることができる。
【００７９】
更に、機能層のバンドギャップは有利には少なくとも部分的に、λ０を上回る波長に相応している。有利には、複数の機能層が、λ０より大きな波長に相応しているバンドギャップを有している。
【００８０】
このような構成により、検出器感度を予め定めた感度に短波長側（λ０より小さい）で整合するのが容易になる。というのはこれは実質的に、フィルタ層ストラクチャによってのみ決定されかつこうして機能層とフィルタ層ストラクチャとを相互に調整する手間を低減することができるからである。
【００８１】
空間電荷帯域の外部にフィルタ層ストラクチャを配置することにより、検出器感度の、予め定めた感度分布への調整が有利にも容易になる。というのはフィルタ層ストラクチャは機能層から分離されているからである。これにより、フィルタ層で生成された電子−正孔対が、機能層の領域において予め定めたスペクトル感度分布に従って生成される検出器信号に障害となる作用を及ぼす危険が低減される。検出器チップの感度を決定づける信号は、有利には実質的に活性領域において生成される。
【００８２】
このような半導体基体により、検出器チップの感度を、フィルタ層ストラクチャおよび活性領域の配置および構成を介して予め定めた感度分布に従って形成もしくは整形することができるようになる。機能層に関しては、このことは有利には、検出器感度の長波長側に当てはまり、一方フィルタ層ストラクチャは、検出器感度の短波長側を予め定めたスペクトル感度分布に従って決定する。
【００８３】
検出器チップは、非常に省スペースかつ簡単に作製することができる。付加的な外部のフィルタ、例えば予め定めた感度に整合するためのフィルタ粒子を使用しないですむ。
【００８４】
機能層の数は有利には、予め定めた感度分布のスペクトル幅により決まってくる。分布幅が広いほど、機能層の数は大きくなる。生成された信号を予め定めたスペクトル感度分布、殊に人間の目に調整するために４つの異なっている機能層をヘテロ構造に配置するのがしばしば申し分なく適していることが分かった。
【００８５】
検出器チップ１６は電気的なコンタクトを、−例えば半導体基体上に配置されている金属化部を−備えていて、半導体基体において生成される信号が引き続いて処理されるようにすることができる。その際コンタクトは半導体基体の異なった側に配置されるようにすることができる。コンタクトが支持体の異なる面に配置される場合（例えば図１の検出器チップ１０のコンタクト９および１２参照）、該支持体の導電性を高めるために、有利にはこの支持体は相応にドーピングされている。
【００８６】
活性領域５またはIII−Ｖ族化合物半導体材料をベースとしている半導体基体１は検出器チップ１０の感度を予め定めたスペクトル領域に、殊に可視のスペクトル領域に整合するために特別適している。というのは、III−Ｖ半導体材料によって、広範囲の波長領域に適している特別高い量子効率およびバンドギャップを実現することができるからである。
【００８７】
検出器チップの別の有利な実施形態において、検出器チップの感度はλＤのところに最大値を有している。これは予め定めたスペクトル感度分布の最大値の波長λ０とは有利には２０ｎｍ、特別有利には１０ｎｍ、またはそれより僅かずれている。
【００８８】
検出器チップ１０の有利な実施形態において、これは人間の目の感度分布に従った放射を検出するように実現されている。目の感度はλ０≒５５５ｎｍのところに感度最大値（明るさ適合されている、日中見ること）またはλ０≒５００ｎｍのところに感度最大値（暗さに適合されている、夜間見ること）を有している。
【００８９】
とりわけ人間の眼のスペクトル感度分布である予め定めたスペクトル感度分布はしばしば、波長λ０で値１ないしは１００％をとるように表される。信号強度に依存する検出器チップの感度は、リスポンシビリティ、すなわち入射された放射パワーのワットあたりの生成された光電流のアンペアで表されることが多い。
【００９０】
それ故に、検出器感度を予め定めたスペクトル感度分布と比較するために、２つの感度を、予め定めた感度分布がλ０で値１００％をとり、かつ検出器感度がλＤで値１００％をとるように（相対的な感度）、相互に整合するのが目的に適っている。本明細書は、特に断っていない限り、相対的な感度を基礎としている。
【００９１】
半導体基体は有利には、任意の予め定めた波長において、検出器感度と予め定めた感度分布との相対的な値のずれが、有利には２０％を下回るように、特に有利には１５％を下回るように実現されている。
【００９２】
眼の感度による検出器チップ、とりわけ明るさに適合された人間の眼の感度による検出器チップでは、半導体ボ基体１は有利には、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰまたはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＡｓのIII‐Ｖ族半導体材料体系をベースにしている。機能層４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄは有利には、これらの材料系、殊に材料系ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰ、ただし有利にはｘ≠０および／またはｙ≠０から形成されている。ここではバンドギャップは、Ａｌ含有量を変化することによって調節される。Ａｌ含有量が高くなると、バンドギャップが大きくなることに相応する。このことは少なくとも、上記半導体材料体系が、機能層を形成するのに有利な直接的な半導体を形成する際のＡｌ含有量に当てはまる。特別有利には半導体基体は上下に配置されておりかつＧａＡｓ成長基板に良好に格子整合されているＩｎ０．５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐおよび／またはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓをベースとしている。
【００９３】
図２Ａの実施例において、フィルタ層ストラクチャ７０は個別フィルタ層７から成っている。
【００９４】
フィルタ層７は検出器感度の短波長側の経過特性を、有利には、間接バンドギャップを介してλ０より短い波長を吸収することによって決定する。こうするためには、フィルタ層が相応に厚く形成されるのが目的に適っている。
【００９５】
有利には、フィルタ層の直接的なバンドギャップが検出器感度の短波の限界波長を決定する。短波長の限界を下回る波長では、検出器感度は消失するか、または無視できる程度である。
【００９６】
フィルタ層７は半導体基体において、眼の感度に従って有利にはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）またはＧａＰから形成されている。有利には半導体基体は、上記の機能層材料ないしはフィルタ層材料とともに、モノリシックに集積して作製されるようにすることができる。
【００９７】
フィルタ層に挙げられた材料は、直接的なバンドギャップと間接的なバンドギャップとを有していることができる。直接的なバンドギャップは有利には、λ０を下回る波長に相応し、特に有利には検出器感度の短波長の限界を決定する。
【００９８】
ＧａＰは例えば、約４５５ｎｍの波長に相応する直接的なバンドギャップ（ＥＧ≒２．７３ｅＶ）を有し、一方Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓの直接的なバンドギャップ（ＥＧ≒２．５３ｅＶ）は約４９０ｎｍに相応する。間接バンドギャップを介する入射する放射の吸収は有利には、λ０より小さい波長に対する検出器感度の短波側を決定する。間接バンドギャップを介して吸収される放射出力の成分に対してはフィルタ層の厚さを介して影響を及ぼすことができる。
【００９９】
人間の明るさに適合された目のスペクトル感度分布に従ったスペクトル感度分布を有する検出器チップ１０、つまり図２Ａの個別フィルタ層７を備えているフィルタ層ストラクチャを有している検出器チップに対して、次のエレメントを有している検出器チップ１０が特別適している：
成長基板として用いられる、ｎ−ＧａＡｓから成る支持板２上に、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰをベースとした半導体基体がエピタキシャル、例えばＭＯＶＰＥ方を用いて成長される。まず、ＧａＡｓ含有の支持体２上に、Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐから成る約１００ｎｍの厚さの高ドーピング（ｎ＋）ｎ導電型半導体層３が成長される。次に、活性領域５が製造される。この活性領域５は、実質的にドーピングされていない機能層４ａ（Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ、厚さ≒５０ｎｍ、ＥＧ≒１．９１ｅＶ、λＧ≒６５０ｎｍ）、４ｂ（Ｉｎ０．５（Ｇａ０．９Ａｌ０．１）０．５Ｐ、厚さ≒１００ｎｍ、ＥＧ≒１．９７ｅＶ、λＧ≒６３０ｎｍ）、４ｃ（Ｉｎ０．５（Ｇａ０．７Ａｌ０．３）０．５Ｐ、厚さ≒４００ｎｍ、ＥＧ≒２．０７ｅＶ、λＧ≒６００ｎｍ）および４ｄ（Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ、厚さ≒５００ｎｍ、ＥＧ≒２．２０ｅＶ、λＧ≒５６５ｎｍ）を含む。この場合ＥＧは、吸収の尺度となる、殊に直接的な、それぞれの材料のバンドギャップを表しかつλＧはこのバンドギャップに相応する波長を表している。その次に、約１００ｎｍの厚さのｐ導電型の高ドーピング（ｐ＋）Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐ層６が形成され、その後に約１５μｍ厚のｎ−Ｇａｐフィルタ層７が形成される。ｎ導電型半導体層３およびｐ導電型半導体層６によって生じる空間電荷ゾーンは、能層を通って延在している。フィルタ層７は空間電荷ゾーンの外側に配置されている。
【０１００】
しかし１５μｍの厚さのフィルタ層７では、検出器チップに対するこのような半導体基体１は比較的厚い。
【０１０１】
上述の実施形態により実現された検出器チップ１０のスペクトル感度分布１０２ａは図２Ｃに、ＣＩＥ（Commission Internationale l'Eclairage）によるＶ（λ）曲線に従った目の感度曲線１０３に関して、定量的に図示されている。このために上の形態に従って実現されている半導体基体を有する検出器チップ１０の感度分布が測定された。
【０１０２】
その際目の感度λ０および検出器感度λＤ，ａの最大値はほぼ一致し、ここでλＤ，ａはλ０より少し大きい。これら波長相互の偏差は有利には１０ｎｍ、特別有利には５ｎｍ、またはそれ以下である。検出器感度１０２ａの短波長側１０５ａは、ここではフィルタ層７によって決定される。限界波長λ１（≒４５５〜４６５ｎｍ）を下回ると、検出器感度はほぼ零である。この限界波長は、ＧａＰの直接的なバンドギャップ（ＥＧ≒２．７３ｅＶ）にほぼ相応する。λ１を上回る波長では、フィルタ層７は検出器感度の短波長側の特性を、該フィルタリング層７の間接的なバンドギャップを介して行われる吸収によって決定する。ＧａＰの吸収特性プロフィールは比較的フラットであるため、フィルタ層は１５μｍの比較的大きい厚さで形成されている。このようにして、検出器感度はλ０を下回る波長領域で予め定めた感度分布が得られるようになっている。
【０１０３】
検出器感度の長波長側１０６ａは、機能層の構成によって決定される。検出器感度および予め定めた感度が高い値を有している約５５０乃至約６２０ｎｍの波長領域に対して、上に説明したように、５００ｎｍ乃至４００ｎｍを有する相応の機能層４ｄおよび４ｃは比較的厚めに実現されていており、放射検出器においてこの波長領域では相応に高い光電流信号が生成される。これに対して層４ｂは、１００ｎｍで比較的薄く形成されている。というのも、約６２０ｎｍを上回る領域にある波長では、眼の感度は比較的低いからである。約６４０乃至６８０ｎｍを上回る領域、殊に７００ｎｍまでの領域において、眼の感度は非常に低くかつそれ故に相応の機能層４ａは５０ｎｍで比較的薄く形成されている。
【０１０４】
図２Ａに図示の検出器チップ１０とは異なって、図２Ｂの実施例におけるフィルタ層ストラクチャ７０は多数のフィルタ層７ａ，７ｂ，７ｃを有しており、これらは有利には異なっているバンドギャップおよび／または厚さを有している。有利には、２つの、殊に任意のフィルタ層は異なっているバンドギャップおよび特別有利には異なっている厚さを有している。フィルタ層ストラクチャ７０は有利には、連続しているフィルタ層連結体として実現されている。
【０１０５】
ｐ導電型半導体層６をフィルタリングのためにも実現することが可能であるが、このことは必ずしも必須というわけではない。有利には、フィルタ層ストラクチャの少なくとも１つのフィルタ層、特に有利にはすべてのフィルタ層は例えばｐ導電型（ｐ＋）で高ドーピングされて実現されている。
【０１０６】
フィルタ層ストラクチャのフィルタ層で行われる吸収は実質的に、各フィルタ層の直接的なバンドギャップを介して行われる。フィルタリングおよび殊に短波長側での検出器感度の整形が主に個々のフィルタ層の間接的なバンドギャップを介する吸収により行われる図２Ａの実施例とは異なって、図３のフィルタ層ストラクチャは、予め定めた感度分布に対する整合に不都合な影響を及ぼすことなく、簡単に比較的薄く実現されるようにすることができる。殊に、フィルタ層ストラクチャ７０の厚さは全体として１μｍ以下であり、有利には０．９μｍ以下である。
【０１０７】
例えばエピタクシー時間が低減されることでフィルタ層ストラクチャの厚さが低減されると、有利にもこのような半導体基体の作製コストは低減される。
【０１０８】
フィルタ層７ａ，７ｂ，７ｃはそれぞれ、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰおよび／またはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＡｓ、殊にＩｎ０．５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐおよび／またはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓをベースとしていてよい。
【０１０９】
複数の薄いフィルタ層を有するフィルタ層ストラクチャ７０を介して、厚いフィルタ層の直接的なバンドギャップの領域における検出器感度の比較的迅速な低下を回避することができる。このようにして、フィルタ層の直接的なバンドギャップの領域でも、また予め定めたスペクトル感度分布の短波長の側縁の領域でも、検出器感度を簡単に予め定めた分布に整合させることができる。
【０１１０】
複数のフィルタ層を備えたフィルタ層ストラクチャ７０を有しかつ人間の明るさに適合された目のスペクトル感度分布に従ったスペクトル感度分布を有している図２Ｂの検出器チップに対して、次のエレメントを有している活性領域が特別適している：
機能層４ａ（Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ、厚さ≒５０ｎｍ、ＥＧ≒１．９１ｅＶ、λＧ≒６５０ｎｍ）、機能層４ｂ（Ｉｎ０．５（Ｇａ０．９Ａｌ０．１）０．５Ｐ、厚さ≒１００ｎｍ、ＥＧ≒１．９７ｅＶ、λＧ≒６３０ｎｍ）、機能層４ｃ（Ｉｎ０．５（Ｇａ０．７Ａｌ０．３）０．５Ｐ、厚さ≒３００ｎｍ、ＥＧ≒２．０７ｅＶ、λＧ≒６００ｎｍ）および機能層４ｄ（Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ、厚さ≒７００ｎｍ、ＥＧ≒２．２０ｅＶ、λＧ≒５６５ｎｍ）。図２Ａの目の感度に従った半導体基体の形態とは差異は、フィルタ層ストラクチャの変化に基づいて比較的薄くもしくは厚く実現されている機能層４ｃおよび４ｄの厚さに表れている。
【０１１１】
フィルタ層ストラクチャ７０に対してフィルタ層７ａ（Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐ、厚さ≒４００ｎｍ）、７ｂ（Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ、厚さ≒２５０ｎｍ）および７ｃ（Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ、厚さ≒２００ｎｍ）が特別適している。有利には、ｐ導電型半導体層６が図２Ｂに示されているようにフィル層７ａとして形成されている場合、ｎ導電型層３（Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐ、厚さ≒４００ｎｍ）はｐ導電型層６に相応する組成および厚さで実現されている。その結果フィルタ層ストラクチャ７０の厚さは約８５０ｎｍとなる。
【０１１２】
この形式で実現された検出器チップのスペクトル感度分布１０２ｂは同様に図２Ｃに図示されている。
【０１１３】
検出器感度１０２ｂの長波長側１０６ｂの基本的な特性経過は検出器感度１０２ａの特性経過に一致している。長波長側１０６ｂの特性は実質的に、人間の眼の予め定めたスペクトル感度分布１０３の長波長側に相応する。殊にλＤ，ａ≒λＤ，ｂである。
【０１１４】
検出器感度１０２ａとは異なって、図２Ｂの半導体基体は、個々のフィルタ層に対して曲線１０２ａが示すようにシャープな下側の遮断波長を決定しない複数のフィルタ層に基づいて、短い波長に対して有意な信号を生成する。約４６０ｎｍからの短いλ１の波長に対しても、検出器感度は予め定めたスペクトル感度分布に対して、複数のフィルタ層７ａ，７ｂおよび７ｃに基づいて簡単に整合させることができる。にも拘わらず図２Ｃにおいて、検出器感度１０２ｂの短波長側１０５ｂは、４９０ｎｍを幾らか下回る比較的短い波長の領域でも、予め定めたスペクトル感度分布１０３に良好に整合されている。
【０１１５】
全体として、複数のフィルタ層および放射成分の吸収を用いて、実質的にフィルタ層の直接的なバンドギャップを介して、予め定めたスペクトル感度分布に対する検出器感度への整合を改善することができる。同時に、フィルタ層ストラクチャの厚さが有利にも小さく実現される。
【０１１６】
機能層のＡｌ含有量は、ここに記載された含有量とは違っていても構わないことを指摘しておく。すなわち例えば、Ａｌ含有量が上記のＡｌ含有量から１０％以下だけ相異している機能層、有利には５％以下だけ相異している機能層によっても、場合によっては、眼の感度に従った検出器チップを実現することができる。
【０１１７】
機能層およびフィルタ層ストラクチャの適切な構成および相互調整により、例えば予め定めたスペクトル矩形分布による、目の感度とは相異している別の検出器感度も実現することができる。更に、機能層の数−実施例で挙げられた４つの機能層−は、限定的であると見なすべきではない。この個数と異なる個数の機能層を、検出器チップに対する半導体基体に設けることもできる。
【０１１８】
図３は検出器素子もしくは検出器デバイスの１実施例が図３Ａにはその平面が、図３Ｂには図３ＡのラインＡ−Ａに沿った検出器素子の断面を略示している。
【０１１９】
検出器素子２００は検出器装置１００を含んでおり、検出器装置は支持体エレメント３０にマウント、例えばハンダ付けされている。検出器装置１００は有利には、図１との関連において説明した実施例に従って実現されておりかつオプトエレクトロニクス検出器チップ１０およびマイクロエレクトロニクス半導体チップ２０を有している。これらは接続層２１を介して、有利には機械的に安定にかつ導電的に接続されている。
【０１２０】
検出器チップは有利には図１の形態に従って実現されている。半導体チップ２０は検出器チップ１０と支持体エレメント３０との間に配置されている。検出器装置１００は、有利にはフィルタ粒子なしに実現されている透明な、放射透過性のカバー３６に埋め込まれている。カバー３６は有利には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂またはシリコーン等である反応性樹脂を含んでいる。カバーに対する材料として樹脂の成形材料が特別適している。カバーは検出器装置および場合によっては別の、カバーに埋め込まれているエレメントを有利にも、機械的な負荷のような障害となる外部作用から防護する。
【０１２１】
検出器素子２００は更に、検出器装置１００の外部の電気的なコンタクト形成のための第１の外部の接続部３１、第２の外部の接続部３２、第３の外部の接続部３３および第４の外部の接続部３４を含んでいる。表面実装可能に実現されている検出器素子２００のこれらの外部の接続部はプリント配線板（図示なし）の導体路に導電接続、例えばはんだ付けすることができる。外部の接続部は有利にはそれぞれ、有利には合成樹脂を含んでいる支持体エレメント３０上の接続金属化部として実現されている。
【０１２２】
検出器装置１００はマウント面として用いられ、検出器チップ１０とは反対の側の第２の主表面２６が、例えば金属化部によって形成されている、支持体エレメント３０上に実現されているマウント領域２６にマウントされている。第１および第２の外部の接続部は有利には相互に、殊に直接接続されておりおよび／または素子のマウントの際に接続部をアース電位に置くことによりアースされるように設定されている。場合によっては第１および第２の外部の接続部３１もしくは３２は個別の、共通の接続部として実現されていてよい。
【０１２３】
マウント領域３５は有利には第１および第２の外部の接続部３１および３２と熱伝導的に接続されているので、半導体チップ２０において生じる熱を簡単にマウント領域３５を介して半導体チップおよび外部の接続部３１および３２から放出可能である。
【０１２４】
例えば金属化部として実現されているワイヤアース領域３７は有利には第１および第２の外部の接続部３１および３２と殊にマウント領域３５を介して導電接続されているので、検出器チップ１０の第１のコンタクト９および有利には半導体チップ２０の第１の主表面２５に配置されているアースコンタクト４３はそれぞれボンディングワイヤ３８もしくは３９を用いてワイヤアース領域３７を介してアース可能である。アースコンタクト４３および第１のコンタクト９はこのためにボンディングワイヤ３８もしくは３９を介してワイヤアース領域３７と導電接続されている。
【０１２５】
半導体チップ２０の入力側２３はボンディングワイヤ３８を用いて有利には電磁的な周辺干渉の入力結合に抗するように調整されている。誘導された障害、例えば障害電流はその代わりに検出器チップまたは半導体チップにおいてこのような手法で有利にも簡単にアース電位に放出される。
【０１２６】
検出器チップ１０と半導体チップ２０との間の接続層２１を介する導電層も、電磁放射が検出器素子２００に、殊に検出器チップによって生成されかつ半導体チップに導入された、検出器チップの信号へ入力結合される危険を低減する。
【０１２７】
第３の外部の接続部３３は有利には、半導体チップ２０は有していることができる給電コンタクト４０に、例えば別のボンディングワイヤ４１を用いて導電接続されており、該第３の外部の接続部３３を介して半導体チップ２０にこのような手法において給電電圧（Ｖｃｃ）を供給することができる。給電接続部４０は有利には半導体チップ２０の第１主表面２５に配置されておりかつ例えば金属化部として実現されている。
【０１２８】
有利には出力コンタクト４２、例えば半導体チップ２０の金属化部に、例えば別のボンディングワイヤ４４を介して導電接続されている第４の外部の接続部３４を介して、半導体チップにおいて増幅された、検出器チップの信号を検出することができる。出力コンタクト４２は有利には主表面２５に配置されておりかつ半導体チップの出力側に導電接続されている。検出器チップおよび半導体チップの上下配置により第１のコンタクトのアースとの結び付きにおいて信頼できる検出および有利には障害が少ないもしくは障害に敏感でない検出器素子の出力信号の更なる使用が容易になる。
【０１２９】
検出器装置１００の検出器チップ１０および半導体チップ２０の上下配置に基づいて、非常にスペース節約型の検出器素子２００を殊に僅かなマウント面積で形成することができる。支持体エレメント３０およびカバー３６を含んでいることができる、検出器素子２００のケーシングは例えばプリント配線板への検出器素子のマウント債に僅かな所要スペースを有している。素子のマウント面は有利には、支持体エレメント３０の、検出器装置とは反対の側の上表面である。
【０１３０】
この特許出願は２００５年９月３０日の特許出願ＤＥ１０２００５０４７および２００５年１２月２１日のＤＥ１０２００５０６１２０６．７の優先権を主張するものであり、これらの開示内容はすべてこれを持ってこの出願に参照により取り込まれる。
【０１３１】
なお、本発明は実施例に基づいたこれまでの説明によって限定されるものではない。すなわち本発明は、あらゆる新規の特徴並びにこれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】検出器装置の実施例の断面略図
【図２Ａ】検出器チップの１実施例の断面略図
【図２Ｂ】検出器チップの別の実施例の断面略図
【図２Ｃ】図２Ａおよび図２Ｂの検出器チップのスペクトル感度分布の特性経過および明るさ適合された人間の目のスペクトル感度分布の特性経過の略図
【図３Ａ】検出器素子の平面略図
【図３Ｂ】図３ＡのラインＡ−Ａに沿って切断して見た検出器素子の断面略図
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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