(57)【要約】【課題】  半導体光検出器の提供。【解決手段】  半導体光検出器は、基板、及び光検出素子を具え、該基板は電気回路を具えた構造であり、並びに表面に少なくとも第１金属層及び第２金属層が形成され、且つ第１金属層及び第２金属層は該基板の電気回路の対応する電気信号入出力ノードに電気的に接続され、該光検出素子は、半導体光検出素子であり、底端が該基板に接続され、且つ光検出素子は上端を透過して入射光線を受け取る。【選択図】        図１
2006135010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光検出器において、
電気回路を具え、表面部分に少なくとも第１金属層と第２金属層が形成され、且つ第１金属層及び第２金属層が該電気回路の対応する電気信号入出力ノードに電気的に接続された基板と、
半導体光検出素子であり、その底端が基板の上に接続され、且つ上端より入射光線を受け取る光検出素子と、
を具え、該基板の第１金属層と第２金属層が光検出素子のＰ電極層とＮ電極層に組み合わされ、並びに相互に接続されて電気的接続を形成することを特徴とする、半導体光検出器。
【請求項２】
請求項１記載の半導体光検出器において、第１金属層及び第２金属層の面積が、それぞれＰ電極層とＮ電極層に対応し、局部の接触面積を形成することを特徴とする、半導体光検出器。
【請求項３】
請求項１記載の半導体光検出器において、第１金属層及び第２金属層の面積が、それぞれＰ電極層とＮ電極層に対応し、相互に接近する大きさの接触面積を形成することを特徴とする、半導体光検出器。
【請求項４】
請求項１記載の半導体光検出器において、基板の第１金属層と第２金属層が光検出素子のＰ電極層とＮ電極層に組み合わされ、相互に接続されて該光検出素子が該基板に固定され並びに電気的接続を形成することを特徴とする、半導体光検出器。
【請求項５】
請求項１記載の半導体光検出器において、光検出素子が半導体光検出素子であり、それはＰ型層とＮ型層を具え、該Ｎ型層がＰ型層の上方に位置し、該Ｐ型層はＰ型半導体材料で形成され、並びに底部の露出部分にオームコンタクトのＰ電極層が形成され、該Ｎ型層がＮ型半導体材料で形成され、底部の露出部分にオームコンタクトのＮ電極層が形成されたことを特徴とする、半導体光検出器。
【請求項６】
請求項５記載の半導体光検出器において、光検出素子のＮ型層が上端に露出したことを特徴とする、半導体光検出器。
【請求項７】
請求項５記載の半導体光検出器において、光検出素子が窒化ガリウム系半導体光検出素子であり、Ｐ型層がＰ型窒化ガリウム材料で形成され、Ｎ型層がＮ型窒化ガリウム材料で形成されたことを特徴とする、半導体光検出器。
【請求項８】
請求項１記載の半導体光検出器において、基板がリードフレームを形成して電気を光検出素子に接続し、光検出素子の電気信号入出力を提供することを特徴とする、半導体光検出器。
【請求項９】
請求項１記載の半導体光検出器において、Ｐ型層とＮ型層の間に中性層が設けられ、該中性層が真性半導体材料で形成されたことを特徴とする、半導体光検出器。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体光検出器において、中性層が中性の窒化ガリウム材料で形成されたことを特徴とする、半導体光検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の半導体光検出器に係り、特に光検出素子が基板に接続されて、フリップチップパッケージの構造を形成するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的な半導体光検出器は、基板の上にエピタキシャル構造が設けられて構成されている。図３は周知の技術の半導体光検出器の構造を示し、それは基板４０１の上に、光検出器４０２が形成された構造である。そのうち、光検出器４０２は基板４０１において上向きにＰ型層４０２ａ及びＮ型層４０２ｂが形成され、該Ｐ型層４０２ａはＰ型半導体材料、例えばＰ型窒化ガリウム材料で形成され、その露出側にオームコンタクトのＰ電極層４０２ｃが形成され、Ｎ型層４０２ｂはＮ型半導体材料、例えばＮ型窒化ガリウム材料で形成され、その露出側にオームコンカウトのＮ電極層４０２ｄが形成されている。前述のＰ電極層４０２ｃ及びＮ電極層４０２ｄは光検出器４０２の電気入出力を行なう電気接点とされ、且つ光線は光検出器４０２の上端より入射し、並びにＰ型層４０２ａとＮ型層４０２ｂの光電効果により光電流を発生し、光の検出を達成する。しかし、このような光検出器中、入射光線は上端より光検出器４０２のＰ型層４０２ａとＮ型層４０２ｂを通過し、入射光線がこのため各電極層に接触して電極材料に吸収されるため、光電流及び光応答の低下が形成された。
【０００３】
上述の欠点を克服するため、本発明は周知の半導体光検出器構造の欠点に基づき発明された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は前述の関係技術中の少なくとも一つの制限及び欠点を解決できる一種の半導体光検出器を提供することを目的としている。
【０００５】
本発明はまた、光検出素子が形成形成するフリップチップパッケージ形式により、光線が電極の阻止を受けないようにして、大幅に受光面積を増し、光電流の生成確率を増した一種の半導体光検出器を提供することを目的としている。
【０００６】
本発明はさらに、光検出素子の基板との接合部分に全面の金属層による接合を採用して局部接合でなくし、フリップチップボンダーを組み合わせるだけで、並びに金材質のバンプ（Ａｕ  ｂｕｍｐ）を製造する必要なくして、その接合強度を向上し、並びに製造コストを減らし生産能力を高めることができる半導体光検出器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、半導体光検出器において、
電気回路を具え、表面部分に少なくとも第１金属層と第２金属層が形成され、且つ第１金属層及び第２金属層が該電気回路の対応する電気信号入出力ノードに電気的に接続された基板と、
半導体光検出素子であり、その底端が基板の上に接続され、且つ上端より入射光線を受け取る光検出素子と、
を具え、該基板の第１金属層と第２金属層が光検出素子のＰ電極層とＮ電極層に組み合わされ、並びに相互に接続されて電気的接続を形成することを特徴とする、半導体光検出器としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体光検出器において、第１金属層及び第２金属層の面積が、それぞれＰ電極層とＮ電極層に対応し、局部の接触面積を形成することを特徴とする、半導体光検出器としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の半導体光検出器において、第１金属層及び第２金属層の面積が、それぞれＰ電極層とＮ電極層に対応し、相互に接近する大きさの接触面積を形成することを特徴とする、半導体光検出器としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の半導体光検出器において、基板の第１金属層と第２金属層が光検出素子のＰ電極層とＮ電極層に組み合わされ、相互に接続されて該光検出素子が該基板に固定され並びに電気的接続を形成することを特徴とする、半導体光検出器としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の半導体光検出器において、光検出素子が半導体光検出素子であり、それはＰ型層とＮ型層を具え、該Ｎ型層がＰ型層の上方に位置し、該Ｐ型層はＰ型半導体材料で形成され、並びに底部の露出部分にオームコンタクトのＰ電極層が形成され、該Ｎ型層がＮ型半導体材料で形成され、底部の露出部分にオームコンタクトのＮ電極層が形成されたことを特徴とする、半導体光検出器としている。
請求項６の発明は、請求項５記載の半導体光検出器において、光検出素子のＮ型層が上端に露出したことを特徴とする、半導体光検出器としている。
請求項７の発明は、請求項５記載の半導体光検出器において、光検出素子が窒化ガリウム系半導体光検出素子であり、Ｐ型層がＰ型窒化ガリウム材料で形成され、Ｎ型層がＮ型窒化ガリウム材料で形成されたことを特徴とする、半導体光検出器としている。
請求項８の発明は、請求項１記載の半導体光検出器において、基板がリードフレームを形成して電気を光検出素子に接続し、光検出素子の電気信号入出力を提供することを特徴とする、半導体光検出器としている。
請求項９の発明は、請求項１記載の半導体光検出器において、Ｐ型層とＮ型層の間に中性層が設けられ、該中性層が真性半導体材料で形成されたことを特徴とする、半導体光検出器としている。
請求項１０の発明は、請求項９記載の半導体光検出器において、中性層が中性の窒化ガリウム材料で形成されたことを特徴とする、半導体光検出器としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は前述の関係技術中の少なくとも一つの制限及び欠点を解決できる一種の半導体光検出器を提供している。
【０００９】
本発明はまた、光検出素子が形成形成するフリップチップパッケージ形式により、光線が電極の阻止を受けないようにして、大幅に受光面積を増し、光電流の生成確率を増した一種の半導体光検出器を提供している。
【００１０】
本発明はさらに、光検出素子の基板との接合部分に全面の金属層による接合を採用して局部接合でなくし、フリップチップボンダーを組み合わせるだけで、並びに金材質のバンプ（Ａｕ  ｂｕｍｐ）を製造する必要なくして、その接合強度を向上し、並びに製造コストを減らし生産能力を高めることができる半導体光検出器を提供している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明はフリップチップパッケージ構造を有する半導体光検出器を提供し、それは、基板と光検出素子を具え、該基板は電気回路を具えた構造であり、並びに表面に少なくとも第１金属層及び第２金属層が形成され、且つ第１金属層及び第２金属層は該基板の電気回路の対応する電気信号入出力ノードに電気的に接続され、該光検出素子は、半導体光検出素子であり、底端が該基板に接続され、且つ光検出素子は上端を透過して入射光線を受け取るものとされる。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の半導体光検出器の好ましい実施例の断面図である。図１に示されるように、それは、基板１０１が光検出素子１０２底端に接続された構造とされ、且つ該光検出素子１０２はフリップチップパッケージ形式を形成し、上端より入射光線を受け取る。
【００１３】
前述の各部品中、基板１０１は電気回路を具えた構造であり、並びに表面に少なくとも第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂが形成され、且つ第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０２ｂは該基板１０１の電気回路の対応する電気信号入出力ノードに電気的に接続され、該基板１０１と光検出素子１０２の間の電気信号の入出力に供される。
【００１４】
前述の基板１０１はリードフレームに形成可能で、電気を光検出素子１０２に接続し、光検出素子１０２に電気信号入出力を提供する。
【００１５】
更に、該光検出素子１０２は半導体光検出素子とされ、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体光検出素子とされる。該光検出素子１０２はＰ型層１０２ａの上部にＮ型層１０２ｂが堆積されて形成される。そのうち、該Ｐ型層１０２ａはＰ型半導体材料、例えばＰ型の窒化ガリウム材料で形成され、その底部の露出部分にオームコンタクトのＰ電極層１０２ｃが形成されている。且つ該Ｎ型層１０２ｂは、Ｎ型半導体材料とされ、例えばＮ型の窒化ガリウム材料で形成され、その底部の露出部分にオームコンタクトのＮ電極層１０２ｄが形成されている。
【００１６】
そのうち、該光検出素子１０２のＮ型層１０２ｂは直接光検出素子１０２の上端に露出し、これによりその光線入射の効率を増すことができる。
【００１７】
前述の基板１０１の第１金属層１０１ａと第２金属層１０２ｂ、及び光検出素子１０２のＰ電極層１０２ｃとＮ電極層１０２ｄは、相互に組み合わされ、これにより第１金属層１０１ａと第２金属層１０２ｂがそれぞれＰ電極層１０２ｃとＮ電極層１０２ｄに接続され、光検出素子１０２を基板１０１上に接続すると共に電気的に接続する。そのうち、該第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０２ｂの面積は、Ｐ電極層１０２ｃとＮ電極層１０２ｄに対応してほぼ同じ接触面積を形成する。
【００１８】
前述の本発明の半導体光検出器は、その光検出素子１０２中、光線が上部のＮ型層１０２ｂを通して入射し、更にＮ型層１０２ｂと底部のＰ型層１０２ａが形成する界面構造を通過した後、入射光線が材料に吸収されて材料内で導電の伝送キャリア（電子−正孔対）を発生し、これにより入射光がバイアス電圧を印加された界面構造に到ると、光電流信号を発生し、これにより光信号を検出できる。
【実施例２】
【００１９】
図２は本発明の半導体光検出器のもう一つの実施例の断面図である。図２に示されるように、前述の本発明の半導体光検出器の構造中、Ｐ型層１０２ａとＮ型層１０２ｂの間に、中性層１０２ｅが増設され、この中性層１０２ｅは真性半導体（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ
ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）材料とされ、例えば中性の窒化ガリウム材料で形成され、これによりＰＩＮ半導体光検出器の構造が形成される。
【００２０】
以上は本発明の説明のために提示された実施例であり、本発明の範囲を限定するものではなく、以上の実施例の説明及び図面の記載に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の半導体光検出器の第１実施例の断面図である。
【図２】本発明の半導体光検出器の第２実施例の断面図である。
【図３】周知の半導体光検出器の第２実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０１  基板
１０１ａ  第１金属層
１０１ｂ  第２金属層
１０２  光検出素子
１０２ａ  Ｐ型層
１０２ｂ  Ｎ型層
１０２ｃ  Ｐ電極層
１０２ｄ  Ｎ電極層
１０２ｅ  中性層
４０１  基板
４０２  光検出素子
４０２ａ  Ｐ型層
４０２ｂ  Ｎ型層
４０２ｃ  Ｐ電極層
４０２ｄ  Ｎ電極層
【図１】
2006135010.tif 000003
【図２】
2006135010.tif 000004
【図３】
2006135010.tif 000005