(57)【要約】本発明は、読出回路上にハイブリッドされ、かつ、半導体材料ウェハーから作製される光検出器アレイに関するものである。ウェハーは画素に分割され、画素はウェハーの厚さ全体にわたって形成された壁によって互いに分離されており、ハイブリダイゼーション面は光検出器アレイを読出回路にハイブリッドするための接続パッド（１８）を有する。
2005522882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読出回路上にハイブリッドされ、かつ、検出される光を受光する一の面と反対側にいわゆるハイブリダイゼーション面を有する半導体材料ウェハーを備えた光検出器アレイであって、ウェハーは画素に分割され、各画素は光検出器（１２，５２，７２，９２）を形成し、ハイブリダイゼーション面は光検出器アレイを読出回路にハイブリッドするための接続パッド（１８，５８，７８，９８）を有するものであるところの光検出器アレイにおいて、
画素が、ウェハーの厚さ全体にわたって形成されたウォールによって互いに分離されていることを特徴とする光検出器アレイ。
【請求項２】
各光検出器（１２）は、第１のドーピング種がドーピングされかつハイブリダイゼーション面上の対応する接続パッド（１８）に電気的に接触する第１のゾーンを備えており、各光検出器はさらに、第１のドーピング種に対して相補的な第２のドーピング種がドーピングされかつ全光検出器に共通の電極（１９）に電気的に接触しかつハイブリダイゼーション面に支持されている第２のゾーン（１７）を備え、ウォールは光検出器から電気的に絶縁された面を有することを特徴とする請求項１に記載の光検出器アレイ。
【請求項３】
各光検出器（１２）は、第１のドーピング種がドーピングされかつハイブリダイゼーション面上の対応する接続パッド（１８）に電気的に接触するゾーンを備え、各光検出器はさらに、第１のドーピング種に対して相補的な第２のドーピング種がドーピングされかつハイブリダイゼーション面上の対応する接続パッドに電気的に接触するゾ第２のーン（１７）を備え、ウォールは光検出器から電気的に絶縁された面を有することを特徴とする請求項１に記載の光検出器アレイ。
【請求項４】
各光検出器（５２，７２，９２）は、第１のドーピング種がドーピングされかつハイブリダイゼーション面上の対応する接続パッド（５８，７８，９８）に電気的に接触するゾーン（５６，７６，９６）を備えており、各光検出器はさらに、第１のドーピング種に対して相補的な第２のドーピング種がドーピングされかつウォールの電気的導体手段（５３，７３，９３）に電気的に接触するゾーン（５７，７７，９７）を備え、ウォール電気的導体手段は共通の電極に接続していることを特徴とする請求項１に記載の光検出器アレイ。
【請求項５】
前記共通電極は、光検出器アレイのハイブリダイゼーション面に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の光検出器アレイ。
【請求項６】
第２のドーピング種がドーピングされたゾーン（５７）は、半導体材料ウェハー（５１）の厚さ全体にわたって拡がっていることを特徴とする請求項４に記載の光検出器アレイ。
【請求項７】
各光検出器は、第２のドーピング種がドーピングされ、受光面に隣接して半導体材料ウェハーの層を備えていることを特徴とする請求項６に記載の光検出器アレイ。
【請求項８】
頂部が受光面に達しないウォールのために、第２のドーピング種がドーピングされたゾーン（７７）は、前記頂部と受光面との間に配置することを特徴とする請求項４に記載の光検出器アレイ。
【請求項９】
第２のドーピング種がドーピングされたゾーン（９７）は、受光面に近接して配置することを特徴とする請求項４に記載の光検出器アレイ。
【請求項１０】
前記共通電極（１０４）は受光面に支持され、電気的接続手段（９３）は半導体材料ウェハー（９１）を貫通して、前記共通電極をハイブリダイゼーション面上に配置された導体バンド（１０５）に接続させていることを特徴とする請求項４に記載の光検出器アレイ。
【請求項１１】
前記共通電極（１０４）は、検出される光を電気的導電部がない受光面の一部へ反射することができる形状を有する電気的導体を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の光検出器アレイ。
【請求項１２】
電気的導体の形状は、検出される光の方を向いた点であることを特徴とする請求項１１に記載の光検出器アレイ。
【請求項１３】
各光検出器（１１２）は、第１のドーピング種がドーピングされたゾーン（１１７）と、第１のドーピング種に対して相補的な第２のドーピング種がドーピングされたゾーン（１１６）とを備え、これらのドープゾーンは受光面に近接して配置されかつウォールに備えられた電気的導体手段（１１３，１２３）を介してハイブリダイゼーション面上の対応する接続パッド（１１８，１１９）に接続していることを特徴とする請求項１に記載の光検出器アレイ。
【請求項１４】
第１のドーピング種がドーピングされたゾーン（１１７）は受光面に達しない頂部を有するウォールに対応し、第１のドーピング種がドーピングされたゾーン（１１７）はウォールの頂部と受光面との間に配置し、第２のドーピング種がドーピングされたゾーン（１１６）は受光面に達する頂部を有するウォールに対応することを特徴とする請求項１３に記載の光検出器アレイ。
【請求項１５】
ドーピングされたゾーンは受光面に達しない頂部を有するウォールに対応し、ドーピングされたゾーンはウォール頂部と受光面との間に配置することを特徴とする請求項１３に記載の光検出器アレイ。
【請求項１６】
ドーピングされたゾーンは受光面に達する頂部を有するウォールに対応することを特徴とする請求項１３に記載の光検出器アレイ。
【請求項１７】
受光面は少なくとも一の光学部材（５，６）を支持することを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項にに記載の光検出器アレイ。
【請求項１８】
光学部材は、反射防止層、色フィルター及び集光システムの中から選択されたことを特徴とする請求項１７に記載の光検出器アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読出回路上に組み込まれた（ハイブリッドされた）ウォール（壁）絶縁画素を有する光検出器アレイに関するものである。
検出器アレイの最も通常の目的は、イメージを再書き換えを行うことである。これらは、測定手段から導出される光信号を捕捉（キャプチャー）するためにも用いられる。これらによって処理される光スペクトルは、赤外から紫外までの範囲であってもよい。これらは、受けとった光強度に関連する電気信号を供給する。そのうちのいくつかは、情報をより迅速に伝達するため、又は、異なるカラーフィルターから導出された信号を分離するためのいずれかのために、並列で複数の信号を供給する。
【背景技術】
【０００２】
光検出器アレイの多重（マルチ）構造がある。
【０００３】
半導体材料のウェハーに同時に形成された共通電極を有するフォトダイオードアレイを備えたハイブリッド光検出器構造が公知である。このウェハーは増幅回路上にハイブリッドされ、必要なら薄くされる。
【０００４】
半導体材料のウェハーに形成された異なるフォトダイオードは互いに、電気的又は光学的に分離されてはいない。半導体材料の抵抗と電気的接触の距離とだけが、一の接続パッド等によって生成された光電流の収集に関わる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、光検出器アレイにおける異なる光検出器を分離するウォールの存在を介して光検出器アレイの検出性能を最適化することを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明の主題は、読出回路上にハイブリッドされることが意図されかつ検出される光を受ける一の面と反対側のいわゆるハイブリダイゼーション面を有する半導体材料ウェハーを備えた光検出器アレイであって、ウェハーは画素に分割され、各画素は光検出器を形成し、ハイブリダイゼーション面は光検出器アレイを読出回路にハイブリッドするための接続パッドを有するものであるところの光検出器アレイにおいて、画素がウェハーの全厚みにわたって横方向に形成された壁によって分離されていることを特徴とするものである。
【０００７】
ウェハーにおいて横方向に形成されたウォールはウェハーに対して直交し、矩形若しくは正方形の格子ネットワークを形成してもよい。それらウォールは、ウェハーに対して傾斜していてもよい。それらは、プリズム状、コーン状等の格子ネットワークを形成する。
【０００８】
一の好適な実施形態では、各光検出器は、第１のドーピング種がドーピングされかつハイブリダイゼーション面上の対応する接続パッドに電気的に接触するゾーンを備えており、各光検出器は、第１のドーピング種を補完する第２のドーピング種がドーピングされかつ全光検出器に共通の電極に電気的に接触しかつハイブリダイゼーション面に支持されているゾーンを備え、ウォールは光検出器から電気的に絶縁されたウォール面を有するものである。
【０００９】
各光検出器は、第１のドーピング種がドーピングされかつハイブリダイゼーション面上の対応する接続パッドに電気的に接触するゾーンを備え、各光検出器は、第１のドーピング種を補完する第２のドーピング種がドーピングされかつハイブリダイゼーション面上の対応する接続パッドに電気的に接触するゾーンを備え、ウォールは光検出器から電気的に絶縁されたウォール面を有するものであってもよい。
【００１０】
第２の好適な実施形態では、各光検出器は、第１のドーピング種がドーピングされかつハイブリダイゼーション面上の対応する接続パッドに電気的に接触するゾーンを備えており、各光検出器は、第１のドーピング種を補完する第２のドーピング種がドーピングされかつウォールの電気的手段に電気的に接続されたゾーンを備え、ウォールの電気的手段は共通の電極に接続されている。
【００１１】
共通電極は、光検出器アレイのハイブリダイゼーション面で支持されてもよい。
【００１２】
第２のドーピング種によってドーピングされたゾーンは、半導体材料ウェハーの全厚さにわたって拡がっていてもよい。各光検出器は、受光面に近接しかつ第２のドーピング種でドーピングされた半導体材料ウェハーの層を備えていてもよい。
【００１３】
実施形態の一の変形では、受光面に達しない頂上を有するウォールについて、第２のドーピング種でドーピングされたゾーンは前記頂上と受光面との間に配置する。
【００１４】
実施形態の他の変形では、第２のドーピング種がドーピングされたゾーンは受光面に近接して配置されている。
【００１５】
実施形態の他の変形では、前記共通電極は受光面に支持され、電気的接続手段は、半導体材料ウェハーを通過して前記共通電極をハイブリダイゼーション面上に配置された導体バンドに接続する。共通電極は、電気的導体がない受光面の一部へ検出される光を反射することができる形状を有する。電気的導体のこの形状は、検出される光を向いた点であり得る。
【００１６】
第３の実施形態では、各光検出器は、第１のドーピング種がドーピングされたゾーンと、第１のドーピング種を補完する第２のドーピング種がドーピングされたゾーンとを備え、これらのドープゾーンは受光面に近接して配置し、ハイブリダイゼーション面上にウォールに備えられた電気的導体を介して対応する接続パッドに接続するものである。第１のドーピング種がドーピングされたゾーンは頂点が受光面に達しないウォールに対応してもよく、第１のドーピング種がドーピングされたゾーンはウォール頂点と受光面との間に配置しており、第２のドーピング種がドーピングされたゾーンは受光面に達する頂点を有するウォールに対応する。ドープされたゾーンは受光面に達しない頂点を有するウォールに対応し、ドープされたゾーンはウォールの頂点と受光面との間に配置する。ドープされたゾーンは受光面に達する頂点を有するウォールに対応してもよい。
【００１７】
任意に、受光面は少なくとも一の光学部材を支持する。この光学部材は、反射防止層、色フィルター及び集光システムの中から選択された部材であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付図面を参照して非限定的な実施例としての以下の説明を読めば、本発明をよりよく理解され、他の利点及び特徴が明らかになるだろう。、
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。光検出器アレイは、回路表面上に光検出器ダイポール（双極子）の２つの電気的ノード（節）を有するアレイである。
【００２０】
光検出器アレイ１０は、ウェハー１１に対して横方向にその厚さ全体を横切って配置するウォールによって画素若しくは光検出器１２に分割された半導体材料ウェハーから成る。従って、ウォールは格子ネットワークを形成する。これらは一又は二以上の材料から成ってもよく、光検出器の半導体材料に接触する少なくともウォール材料は電気的に絶縁である。図１に示した場合では、ウォールは２つの電気的絶縁面１４及び１５の間に挟まれた面１３を有する。
【００２１】
各画素１２は、金属と半導体の間の接触と、電荷の収集とを行うために、２つのドーピングされたゾーン（ドープゾーン）を備える。ドープゾーン１６は、光検出器の接続パッド１８との接触を保証するものである。ドープゾーン１７は、全光検出器に共通する電極である電極１９との接触を保証するものである。
【００２２】
検出される光を受光することが意図された面上の光検出器１０のアレイは、透明な電気的絶縁層２２で被覆される。そのハイブリダイゼーション面上では、それは種々の電気的接続を保証するために局所的に開口した電気的絶縁層２３で被覆されている。
【００２３】
図１は、光検出器１０に結び付けられた読出回路３０を示すものでもある。読出回路３０はシリコン基板上に作製される。公知の手法で、増幅器とＣＭＯＳ（若しくはバイポーラ若しくはＢｉＣＭＯＳ）処理回路３１を基板上に作製した。例として、図は、Ｐ若しくはＮドーピングゾーン３２，３３、ポリシリコンゲート３４、ドレイン及びソースコンタクト３５及び３６、エッチングされた酸化シリコン層３７を示している。
【００２４】
読出回路３０上への光検出器１０のハイブリダイゼーションは、可融性ボールを用いて行われる。光検出器の接続パッド１８は、ボール４１によって読出回路に接続されている。共通電極１９は、ボール４２を介して読出回路に接続されている。
【００２５】
この実施形態の一の利点は、電気的コンタクト１８，１９の各ペアの反対側に生成された電気信号は必然的にこれらのコンタクトによって捕捉され、隣接する光検出器コンタクトへはドリフトできない。ここでのイメージはより良好な解像度を有し、強い光源によるまぶしいスポットは低減する。電極１９は、エッジ上の読出回路３０に電気的に接続している。差動増幅器の特別の応用として、共通電極を除去して、電気的ノード当たり１個のボールを付加することも考えられる。
【００２６】
図２は、 本発明の第２の実施形態に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。光検出器アレイは、導体ウォールによってとられた共通ベースコンタクトを有するアレイである。
【００２７】
光検出器アレイ５０は、図１に示したようなウェハー５１を削ったウォールによって光検出器５２に分割された半導体材料ウェハー５１から成る。ウォールは導体面５３を有する。
【００２８】
各光検出器５２は、金属と半導体の間の接触と、電荷の収集とを行うために、２つの相補的にドーピングされたゾーンを備える。光検出器５２の中心にあるドープゾーン５６は、光検出器の接続パッド５８との電気的接触を保証するものである。周縁ドープゾーン５７は、光検出器の接続パッド５８との電気的接触を保証するものである。導体ウォール５３は全て共通電極５９に接続されている。
【００２９】
検出される光を受光することが意図されている面上では、光検出器アレイ５０は、透明な電気的絶縁層６２で被覆されている。そのハイブリダイゼーション面上では、それは種々の電気的接続を保証するために局所的に開口した電気的絶縁層６３で被覆されている。
【００３０】
図２は、光検出器アレイ５０に結び付けられた読出回路３０を示すものでもある。これは、図１のものと同様である。
【００３１】
読出回路３０上の光検出器アレイ５０のハイブリダイゼーションは、可融性ボールを用いて行われる。光検出器の接続パッド５８は、ボール６１を介して読出回路に結合されている。共通電極５９は、ボール６９を介して読出回路に結合されている。
【００３２】
この実施形態の利点は、光検出器当たり唯一つの接続パッドしか有さず、より小型にできることである。検出される放射線の種類に依存して、検出される光を受ける面上にドーピングされた層を有するのは好ましい。この場合、ドーパントは、導体ウォールに接触する半導体ゾーンのドーパントと同じ種類である。
【００３３】
図３は、 本発明の第３の実施形態の第１の変形例に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。光検出器アレイは、導体ウォールの端部での照射面上でとられた共通ベースコンタクトを有するアレイである。
【００３４】
光検出器アレイ７０は、図１に示したようなウェハー７１を削ったウォールによって光検出器７２に分割された半導体材料ウェハー７１から成る。ウォールは２つの電気的絶縁薄層７４の間に挟まれた導体面７３を有する。
【００３５】
ウォールは、導体ウォール面７３がウェハー７１の端部に沿って延びる共通電極７９に電気的に接触することになるウェハー７１のハイブリダイゼーション面へとつながる。ウォール頂上によって、半導体材料の一部がウェハー７１の受光面の前に存在することを可能にしている。
【００３６】
ウェハー７１の受光面とウォールの頂上との間に配置する半導体材料の一部７７はドーピングされている。
【００３７】
各光検出器７２はその中心に、部分７７のドーピングと補完関係にあり、かつ、光検出器アレイのハイブリダイゼーション面上に配置したドープゾーン７６を有する。ドープゾーン７６は対応する接続パッド７８に電気的に接触する。
【００３８】
光検出器アレイ７０は、検出される光を受光することが意図されている面上では、透明な電気的絶縁層７２で被覆されている。そのハイブリダイゼーション面上では、それは種々の電気的接続を保証するために局所的に開口した電気的絶縁層８３で被覆されている。
【００３９】
図３は、光検出器アレイ７０に関連した読出回路３０を示している。これは図１のものと同様である。
【００４０】
読出回路３０上の光検出器アレイ７０のハイブリダイゼーションは、可融性ボールを用いて行われる。光検出器の接続パッド７８は、ボール８１を介して読出回路に結合されている。共通電極７９は、ボール８９を介して読出回路に結合されている。
【００４１】
図４は、本発明の第３の実施形態の第２の変形例に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。光検出器アレイは、導体ウォールの端部における照射面上でとられた共通ベースコンタクトを有するアレイである。
【００４２】
光検出器アレイ９０は、図１に示したようなウェハー９１を削ったウォールによって光検出器９２に分割された半導体材料ウェハー９１から成る。ウォールは２つの電気的絶縁薄層９４の間に挟まれた導体面９３を有する。
【００４３】
ウォールは、ウェハー９１のハイブリダイゼーション面へとつながる。ウェハーの端部でのウォールの導体面は、全ウォールに共通の電気的コンタクトをする。ウォールは、ウェハー９１の受光面にもつながる。
【００４４】
各光検出器９２は、金属と半導体の間の接触と、電荷の収集とを行うために、２つの相補的にドーピングされたゾーンを備える。光検出器９２の中心にあるドープゾーン９６は、光検出器の接続パッド９８との電気的接触を保証するものである。受光面の側部に配置する周縁ドープゾーン９７は、ウォールの導体面９３との電気的接触を保証するものであり、この面は、このレベルでは絶縁薄層によって被覆されていない。
【００４５】
光検出器アレイは、検出される光を受光することが意図されている面上では、透明な電気的絶縁層１０２で被覆されている。そのハイブリダイゼーション面上では、それは種々の電気的接続を保証するために局所的に開口した電気的絶縁層１０３で被覆されている。
【００４６】
図４は、光検出器アレイ９０に関連した読出回路３０を示している。これは図１のものと同様である。
【００４７】
読出回路３０上の光検出器アレイ９０のハイブリダイゼーションは、可融性ボールを用いて行われる。光検出器の接続パッド９８は、ボール１０１を介して読出回路に接続されている。共通電極９９は、ボール１０９を介して読出回路に接続されている。
【００４８】
図３及び図４で示した構造によって、ドーピングされた半導体材料のボリュームを低減することが可能となっている。この条件は、ドーピングされたゾーンがそれらの範囲内で光によって生成された電荷を再結合させるので、頻繁に必要となる。コンタクト（接触）の多重性は、電流収集の抵抗を低減するのに必要である。これらの２つの構造によって、検出器材料（半導体）によって課された値と検出される波長との間で妥協する調整が可能となる。
【００４９】
図５は、本発明の第４の実施形態に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。光検出器アレイは、光学マイクロ集光器を形成する照射面上で金属ストリップによってとられた共通コンタクトを有するアレイである。
【００５０】
図５に示した構造は、図４で示した部分の多くを再現している。これらの部分は同一の符合を有する。同様に、図２若しくは図３における部分を変形例として再現されている。
【００５１】
図４とは反対に、図５に示した光検出器アレイは、検出される受光面上で、ドープゾーン９７に接続された共通電極を形成する電気的導体１０４を有する。電気的に絶縁の透明層１０２はこの接続を保証するために局所的に開口している。共通電極１０４は、ウェハーの端部に沿って、かつ、例えば、ウェハーの端部に配置されたウォール導体面９３によってハイブリダイゼーション面上に配置された導体バンド１０５と電気的に接続されている。導体バンド１０９は、ボール１０９を介して読出回路３０に接続される。ウォール面９３が電気的に絶縁性ならば、共通電極１０４は回路の端部上で接続ワイヤを介して回路３０に接続されてもよい。
【００５２】
図５の光検出器アレイは、電気的に有利であることが公知の共通電極１０４を示す。しかしながら、図に示されたような共通電極１０４の導体に尖った形状を付与することは有利である。導体面によって、入射光が半導体材料へ反射され得るようになり、それによって光損失が最小となる。他の利点は、電気的接続点を照射される面上にウェハーの端部上に位置付けることが可能となることである。この構成によって、装置内のコンポーネントの最終的なアセンブリが単純化される。
【００５３】
図６は、本発明の第５の実施形態に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。光検出器アレイは、照射面に移動されるベースとエミッタとを有するウォールを介したコンタクトを有するアレイである。
【００５４】
波長によっては、光が半導体材料の第１層に達するやいなや電荷を生成する。従って、照射面に近接する半導体材料の全ドープゾーンができるだけ迅速に電荷を収集するものとなっているのが好ましい。図６に示した構造はこれを実現することができる。このため、ウォールの三重セットは半導体材料のウェハーにおいて連続的に作製される。第１のセットは一のドーパントを含み、第２のセットは他のドーパントを含み、第３のセットは電気的に絶縁されている。第３のセットは、この断面図で示したウォールに直交するために図６には示されていない。
【００５５】
光検出器アレイ１１０は、ウェハー１１１を削ったウォールによって光検出器１１２に分割された半導体材料ウェハー１１１から成る。
【００５６】
図６は、交互に配置された２セットのウォールを示す。この図に示されている第１のセットのウォールは、図３に示されているように、２つの電気的絶縁薄層の間に挟まれた導体ウォール１１３から成り、第１のドーピング種でドーピングされた半導体材料の表面ゾーン１１７に接触するようになる。ドープゾーン１１７は、検出される光を受光する面の側に位置する。この図に示されている第２のセットのウォールは、図４に示されているように、受光面に近接した端部を除いて、２つの電気的絶縁薄層１２４の間に挟まれた導体ウォール１２３から成る。このレベルでは、導体ウォール１２３は、第１のドーピング種と補完（相補）的関係にあるドーピング種でドーピングされた局所的ゾーン１１６に電気的に接触する。
【００５７】
ハイブリダイゼーション面の側部上の導体ウォール１１３はパッド１１８に接続されている。ハイブリダイゼーション面の側部上の導体ウォール１２３はパッド１１９に接続されている。
【００５８】
光検出器アレイ１４０は、検出される光を受光することが意図されている面上では、透明な電気的絶縁層１１５で被覆されている。そのハイブリダイゼーション面上では、それは種々の電気的接続を保証するために局所的に開口した電気的絶縁層１２５で被覆されている。
【００５９】
図６は、光検出器アレイ１１０に関連した読出回路３０を示している。これは図１のものと同様である。
【００６０】
読出回路３０上の光検出器アレイ１１０のハイブリダイゼーションは、可融性ボールを用いて行われる。光検出器の接続パッド１１８は、ボール１２１を介して読出回路に接続されている。共通電極１１９は、ボール１１２を介して読出回路に接続されている。
【００６１】
接続パッドは画素の境界部にあるので、これらは２個の画素に共通である。情報を読み出すためにＣＭＯＳ回路に必要とされるコンタクトの数は、単一の画素に接続する画素がないので、先述の構造より大きい。
【００６２】
図７及び図８は、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイであって、光学部材を用いて完成されたものの断面図である。
【００６３】
これらの図に示された光検出器アレイは図５で示したアレイ９０であるが、記載した他のアレイを用いてもよい。これらのアレイは読出回路３０に関連する。
【００６４】
反射防止層、一様に若しくは画素に依存してゾーン状に着色されたフィルター、集光システムのような他の光学部材を堆積され、又は、全面若しくは付加され結合された点に形成されてもよい。図７は、光検出器アレイ９０の全面に形成された光学部材５を示す。図８は、光検出器アレイ９０上に点結合された光学部材６を示している。
【００６５】
光検出器の複数のアレイは、ＣＭＯＳ読出回路上で同時に形成され、同時に付加されてもよい。
【００６６】
上述の構造の作製について記載する。記載した画素は矩形形状であるが、測定システム若しくはイメージングシステムのアセンブリの条件に依存して、三角形、六角形若しくはサイズが変化する画素も可能である。
【００６７】
図９Ａから図９Ｊは、本発明の第１の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法を示す断面図である。図９Ａから図９Ｈは光検出器アレイだけの作製を示すのである。図９Ｉ及び図９Ｊは、読出回路上の光検出器アレイのハイブリダイゼーションについて図示するものである。これらの図は全て断面図である。
【００６８】
図９Ａは、酸化シリコン層２０２とシリコン薄層２０１とを続いて支持するシリコン支持体２０３から成るＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板２００を示す。
【００６９】
シリコン層２０１を、表面パッシベーション及び保護層２０４（図９Ｂ参照）を得るために酸化段階にさらす。層２０４の厚さは0.5μｍのオーダーである。
【００７０】
チャネルを薄層２０１に形成する。最初に、樹脂層を酸化物層２０４上に堆積し、フォトリソグラフィを行って所望のチャネル位置で酸化物層２０４をエッチングする。酸化物層２０４のエッチングの後、樹脂層を除去する。次いで、シリコン薄層２０１において酸化物層２０２までエッチングしてチャネル２０５を形成する。これは図９Ｃに示されている。
【００７１】
次いで、露出しているシリコンの部分に表面酸化を行って、シリコン薄層２０１に連続した表面酸化層２０４−２０６を形成する。次いで、チャネルをポリシリコン２０７で充填し、機械的化学研磨を行って表面のポリシリコンを除去する。これは図９Ｄに示した。
【００７２】
画素はそのように境界を決め、ドープゾーンを半導体材料内に形成することができる。
【００７３】
図９Ｅは、樹脂層を堆積し、樹脂にフォトリソグラフィを行い、酸化物層２０４をエッチングし、露出された光伝導体材料のゾーン２１８にドーパントを注入し、樹脂を除去するという作業を行った後の第１のドープゾーンを形成して得られて結果を示すものである。
【００７４】
図９Ｆは、また樹脂層を堆積し、樹脂にフォトリソグラフィを行い、酸化物層２０４をさらにエッチングし、露出された光伝導体材料のゾーン２１９に補完（相補）的ドーパントを注入し、樹脂を除去するという作業を行った後の第２のドープゾーンを形成して得られて結果を示すものである。
【００７５】
図９Ｇは、前にドーピングしたゾーンを部分的に還元した後でかつ拡散アニーリング及びドーパント活性化の後に得られた結果を示すものである。
【００７６】
図９Ｈは、金属層を堆積した後に、樹脂層を堆積し、樹脂にフォトリソグラフィを行い、金属層をエッチングし、樹脂を除去して得られて結果を示すものである。個々の接続パッド２１０はドープゾーン２０８を接続して得られ、共通電極２１０は全ドープゾーン２０９を接続し、ウェハーの端部（エッジ）に沿ってバンドを備える。
【００７７】
図９Ｉは、接続パッド２１０上に導体ボール２１２を、電極２１１のエッジバンド上に導体ボール２１３を形成した後に得られた結果を示す。他の方法は、読出回路上に可融性ボールを形成することである。
【００７８】
図９Ｊは、以下の作業の後に最終的に得られた構造を示すものである：
−すでに記載した読出回路３０上に、“フリップチップ”型の手法を用いて図９Ｉの装置にハイブリダイゼーションすること、
−必要ならば（図には示していない）、ボール２１２と２１３との間をじゅうてんすること、
−埋め込まれたシリコン層２０２で研磨及び／又はエッチングが停止することによってシリコン支持体２０３（図９Ｉ参照）を除去すること。
【００７９】
図１０Ａから図１０Ｄは、本発明の第２の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法の各段階を図示したものである。図は全て断面図である。
【００８０】
この第２の実施形態では、第１の段階は図９Ａから図９Ｃで図示したものと同一である。
【００８１】
図１０Ａは、露出したシリコンにドーピングした後に拡散アニーリングして得られた結果を示すものである。符合３００は、シリコン酸化物層３０２とシリコン薄層３０１を連続して支持するシリコン支持体３０３から成る最初のＳＯＩ基板を示す。符合３０４は、表面パッシベーション及び保護層を示す。符合３０５はチャネルを示す。符合３０６は、例えば、気体の拡散によって第１のドーピング種によってドーピングされたドープゾーンを示す。
【００８２】
次いで、チャネル３０５はドーピングされたポリシリコンで充填される。過剰な充填は機械的化学研磨によって除去される。図１０Ｂに示した構造は、符合３０７がウォールのポリシリコン導電面を示す。
【００８３】
一の実施形態では、簡単にする目的で、チャネルの側壁（ドープゾーン３０６）のドーピング段階を実施せず、導電ウォールのドーピングされたポリシリコンがそのドーパントを以下の拡散段階中の後のステージでウォール面に送ることが可能である。
【００８４】
次いで、工程は、第１の実施形態の工程について記載したものと同様な段階で続けられる：樹脂層を堆積し、堆積した樹脂にフォトリソグラフィを行い、酸化物層３０４をエッチングし、薄層３０１に補完的なドーパントを注入し、樹脂を除去し、拡散アニーリング及びドーパント活性化を行い、金属層を堆積した後に、樹脂層を堆積し、堆積した樹脂にフォトリソグラフィを行い、金属層をエッチングし、樹脂を除去する。得られた結果は、補完的ドーパントでドーピングしたゾーン３０８と、そのドープゾーン３０８に接触した特別接続パッド３０９と、全導電ウォール３０７に共通な電極３１０とを示す図１０Ｃに図示されている。
【００８５】
以下の段階は、可融性ボールの形成と、読出回路上の“フリップチップ”型のハイブリダイゼーションと、任意のボール間の充填と、埋め込まれたシリコン層で研磨及び／又はエッチングが停止することによってＳＯＩ支持体基板を除去することを含む。図１０Ｄに示した構造が得られ、ここで、符合３０はすでに記載した読出回路を示し、符合３１１はパッド３０９を読出回路に接続するボールを示し、符合３１２は共通電極３１０を読出回路に接続するボールを示している。
【００８６】
図１１Ａから図１１Ｈは、本発明の第３の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法の各段階を図示したものである。図は全て断面図である。
【００８７】
埋め込まれた酸化物層４０２とシリコン薄層４０１を連続して支持するシリコン支持体４０３から成るＳＯＩ基板４００を用いる。図９Ｂに図示した段階について、表面パッシベーション及び保護層４０４は酸化によって得られる。
【００８８】
図１１Ａに示した構造を得るために、樹脂層を酸化物層４０４に堆積し、フォトリソグラフィを行う。酸化物層４０４は所望の位置でエッチングし、樹脂層を除去する。次いで、埋込層４０２に達しないように、薄層４０１にチャネル４０５をエッチングして形成する。
【００８９】
次いで、露出されたシリコン面すなわち、チャネル内ををわずかに酸化する。これは図１１Ｂに示しており、ここでは、チャネルの側壁（サイドウォール）４０５は酸化物層４０６で被覆され、これらのチャネルの底部は酸化物層４０７で被覆されている。
【００９０】
次いで、シリコン薄層４０１を被覆する酸化物層において異方性エッチングを行う。このエッチングは、チャネルの底部の酸化物層を除去することを意図したものである。酸化物層４０４はこのエッチングの影響をほとんど受けない。なぜなら、その厚さはチャネルの底部の酸化物層よりはるかに厚いからである。図１１Ｃに示した構造が得られる。ここで、チャネル４０５は、その側壁にだけ酸化物層４０６で被覆される。
【００９１】
次いで、ドーパントをチャネル４０５の底部に、熱風（ホットガス）を用いて注入若しくは拡散させ、拡散アニーリングを実施する。ドーパントはシリコンには拡散するが、酸化物には拡散せず、図１１Ｄに示したようにドープゾーン４０８が形成される。これらドープゾーン４０８は全フォトダイオードに対して共通の点として作用する。
【００９２】
一の変形例は、図１１Ｃに示した構造に、シリコン薄層４０１をさらにエッチングする段階を付加することが含まれる。この付加的な異方性エッチングは、図１１Ｅに示したように埋込酸化物層４０２に達するまで行われる。従って、チャネル側壁４０５は、その頂部はシリコン酸化物であり、その下部はシリコンである。
【００９３】
次いで、ドーパントは熱風を用いてチャネルの露出シリコンまで拡散させ、それによって、図１１Ｆに示したように、シリコン薄層４０１にドープゾーン４０９を形成することが可能となる。
【００９４】
図１１Ｄの構造から図３に対応する装置、又は、図１１Ｆの構造から図４に対応する装置を得るためには、先述の実施形態について既に記載した段階を用いる。
【００９５】
より小さい画素を得るためには、画素の境界を形成するチャネルを充填する導体（導電）ウォール上に金属を置かないようにすることが好都合である。これによって、チャネルアレイの上に金属アレイによってとられるスペースをセーブすることになる。他方、読出回路との電気的接続を可能とするために、ウェハーの端部に沿ってチャネルを付加する。これは、図１１Ｆに示した構造から得られる構造を示している図１１Ｇに示している。
【００９６】
図１１Ｇにおいて、符合４１０はウォールの導体面を示し、符合４１１はゾーン４０９のドーピングを補完するドーピング種でドーピングされたゾーンを示し、符合４１２はドープゾーン４１１に接触する接続パッドを示し、符合４１３は導体ウォール４１０に電気的に接続する導体バンドを示す。
【００９７】
先述の実施形態についてすでに記載した段階を実施した後、図１１Ｈに示した構造が得られる。この構造では、光検出器アレイ４２０はすでに記載した読出回路３０上にハイブリッドされている（組み合わせられている）。導体バンド４１３は導体ボール４１４を介して読出回路３０に電気的に接続し、接続パッド４１２は導体ボール４１５によって読出回路３０に接続されている。
【００９８】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の第４の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法を図示するものである。これらの図は断面図である。
【００９９】
得られる構造は、図１１Ｈに示した構造を仕上げることによって作製してもよい。樹脂層を酸化物層４０２上に堆積し、導体ウォール４１０の上方に位置するこの層の辺りを露出するためにフォトリソグラフィを実施する。
【０１００】
次いで、金属層を酸化物層４０２上に堆積する。樹脂層を金属層上に堆積し、フォトリソグラフィを実施する。金属層をエッチングの傾斜を制御しながらエッチングする。樹脂を除去する。導体ウォール４１０の可融性ボール４１４を介した読出回路３０との電気的接続を共通電極４２５が保証する図１２Ｂに図示した構造を得る。
【０１０１】
図１３Ａから図１３Ｆは、本発明の第５の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法を図示するものである。これらの図は断面図である。
【０１０２】
これらの図で示した作製工程は、連続的な多段階を通して先述した工程とは異なっているが、原理的な違いはない。
【０１０３】
第１の段階は、図９Ａ及び図９Ｂに示したものと同一である。まず、埋込酸化物層５０２及びシリコン薄層５０１を連続的に支持するシリコン支持体５０３から成るＳＯＩ基板５００を用いる。図９Ｂで示した段階のように、表面パッシベーション及び保護層５０４を酸化によって得る。
【０１０４】
図１３Ａに示した構造を得るために、樹脂層を酸化物層５０４上に堆積し、フォトリソグラフィを実施する。酸化物層は所望の位置でエッチングされ、樹脂層を除去する。次いで、チャネル５０５を、埋込酸化物層５０２に達しないように、薄層５０１にエッチングする。
【０１０５】
次いで、露出したシリコン表面、すなわち、チャネル内を少しだけ酸化する。単にチャネルの底部の酸化物層を除去し、シリコン薄層５０１を露出するために異方性還元を実施する。次いで、チャネルをドープされたポリシリコンで充填し、過剰な充填物は研磨によって除去する。図１３Ｂに示した構造を得る。ここで、符合５０６はドープゾーンを示し、符合５０７はチャネル側壁を被覆する酸化物層を示し、符合５０８はドープゾーン５０６に対応する導体ウォールを示す。
【０１０６】
次いで、構造を、フォトリソグラフィが実施される樹脂層で被覆する。酸化物層５０４を、すでに形成したチャネル間の決められた位置でエッチングして、樹脂層を除去する。次いで、チャネル５０９を、埋込酸化物層５０２に達しないように、薄層５０１にエッチングする。これを図１３Ｃに示す。
【０１０７】
次いで、露出したシリコン表面、すなわち、チャネル内を少しだけ酸化する。単にチャネルの底部の酸化物層を除去し、シリコン薄層５０１を露出するために異方性還元を実施する。次いで、露出したシリコンを埋込酸化物層５０２までエッチングする。次いで、気体を用いてドーパントを注入又は拡散させ、ここで、このドーパントはドープゾーン５０６のドーパントとは相補的関係あるものであり、拡散アニーリングを実施する。次いで、チャネル５０９をドープされたポリシリコンで充填し、過剰の充填物を研磨により除去する。図１３Ｄに示した構造が得られ、ここで、符合５１０は新しいドープゾーンを示し、符合５１１は対応する導体ウォールを示す。
【０１０８】
これらの断面図には図示できないが、チャネル５０５及び５０９に直交する方向に電気的絶縁チャネルを形成することを目的として、いくつかの段階を実施する。これらの段階は、表面の酸化、樹脂層の堆積、堆積された樹脂のフォトリソグラフィ、露出された酸化物層のエッチング、樹脂の除去、露出されたシリコンを埋込酸化物層までエッチング、酸化、チャネルの充填、過剰の充填物を除去するための表面研磨（ポリッシング）、さらなる樹脂層の堆積、その後のポリシリコンの導体ウォール上に形成された酸化物をフォトリソグラフィによってエッチング、及び、最後に樹脂の除去である。
【０１０９】
次いで、金属層を樹脂層が続く構造に堆積する。樹脂層にフォトリソグラフィを実施し、導体ウォール上の接続パッドを保持するためだけに金属をエッチングする。樹脂を除去する。次いで、可融性ボールを接続パッド上に形成する。図１３Ｅで示した構造が得られる。ここで、符合５１５は導体ウォール５０８に対応する接続パッドを示し、符合５１６は導体ウォール５１１に対応する接続パッドを示す。符合５１７は接続パッド５１５に対応する導体ボールを示し、符合５１８は接続パッド５１６に対応する導体ボールを示す。
【０１１０】
先述の実施形態についてすでに記載した段階を実施した後、図１３Ｆに示した構造を得る。この構造において、光検出器アレイ５２０はすでに記載した読出回路３０上にハイブリッドされる。
【０１１１】
図７及び図８に示したアセンブリを実現する手法は様々である。これらは、前に使用した作成方法と両立するものでなければならない。生じる問題は、高温でのオーバヒート、及び、異なる種類の冷却材料による制限に関係する。一般に反射防止層若しくはフィルター層は薄層気相蒸発法によって形成するので、オーバヒートは非常に限られている。本発明の構造は堅い材料から成るので、両立性は何ら問題を引きおこさない。同様に、ポリマー若しくはプラスチックの拡げ（展開）若しくはエッチングは、ハイブリッドされたウェハーを分離するスペースを充填するために注意するならば、これらの構造と両立する。部分の結合もいかなる問題に引き起こさない。
【０１１２】
これらの構造の変形例は、単に単一ドーピングのゾーンであるゾーン１６，１７（図１参照）、５６（図２参照）、７６（図３参照）、及び９６（図４参照）と置換することによって、又は、異なる深さの二重若しくは三重ドーピングであって同一若しくは相補的種類でドーピングをされたゾーンと置換することによって可能となる。
【０１１３】
本発明の構造のサイズは応用によって変わる。感光性ウェハーの厚さは、数μｍから数ダース（12）μｍである。画素の幅は感光性ウェハーの厚さの領域である。ウォールの幅はウェハーの厚さの10分の1若しくはそれ以下の領域である。というのは、それによって幅を最小にすると考えられるからである。ドープゾーンのサイズは画素サイズと同じか、それ以下であり、非常に薄くてもよい（0.1μｍ）。アレイは数ダースから数100万個のガスを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の第１の変形例に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の第２の変形例に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイの断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイであって、光学部材を用いて完成されたものの断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に従って、読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイであって、光学部材を用いて完成されたものの断面図である。
【図９】（Ａ）から（Ｊ）は、本発明の第１の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法の各段階を図示した断面図である。
【図１０】（Ａ）から（Ｄ）は、本発明の第２の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法の各段階を図示した断面図である。
【図１１】（Ａ）から（Ｈ）は、本発明の第３の実施形態の変形例による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法の各段階を図示した断面図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法を図示した断面図である。
【図１３】（Ａ）及び（Ｆ）は、本発明の第５の実施形態による読出回路上にハイブリッドされた光検出器アレイを作製する方法の各段階を図示した断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
５，６  光学部材
１２，５２，７２，９２  光検出器
１７  ゾーン
１８，５８，７８，９８  接続パッド
１９  共通電極
５１  半導体材料ウェハー  
５３，７３，９３  電気的導体手段
５６，７６，９６  接続パッドに電気的に接触するゾーン
５７，７７，９７  電気的導体手段に電気的に接触するゾーン
１０４  共通電極
１０５  導体バンド
１１２  光検出器
１１３，１２３  電気的導体手段
１１６  第２のドーピング種がドーピングされたゾーン
１１７  第１のドーピング種がドーピングされたゾーン
１１８，１１９  接続パッド
【図１】
2005522882.tif 000003
【図２】
2005522882.tif 000004
【図３】
2005522882.tif 000005
【図４】
2005522882.tif 000006
【図５】
2005522882.tif 000007
【図６】
2005522882.tif 000008
【図７】
2005522882.tif 000009
【図８】
2005522882.tif 000010
【図９Ａ】
2005522882.tif 000011
【図９Ｂ】
2005522882.tif 000012
【図９Ｃ】
2005522882.tif 000013
【図９Ｄ】
2005522882.tif 000014
【図９Ｅ】
2005522882.tif 000015
【図９Ｆ】
2005522882.tif 000016
【図９Ｇ】
2005522882.tif 000017
【図９Ｈ】
2005522882.tif 000018
【図９Ｉ】
2005522882.tif 000019
【図９Ｊ】
2005522882.tif 000020
【図１０Ａ】
2005522882.tif 000021
【図１０Ｂ】
2005522882.tif 000022
【図１０Ｃ】
2005522882.tif 000023
【図１０Ｄ】
2005522882.tif 000024
【図１１Ａ】
2005522882.tif 000025
【図１１Ｂ】
2005522882.tif 000026
【図１１Ｃ】
2005522882.tif 000027
【図１１Ｄ】
2005522882.tif 000028
【図１１Ｅ】
2005522882.tif 000029
【図１１Ｆ】
2005522882.tif 000030
【図１１Ｇ】
2005522882.tif 000031
【図１１Ｈ】
2005522882.tif 000032
【図１２Ａ】
2005522882.tif 000033
【図１２Ｂ】
2005522882.tif 000034
【図１３Ａ】
2005522882.tif 000035
【図１３Ｂ】
2005522882.tif 000036
【図１３Ｃ】
2005522882.tif 000037
【図１３Ｄ】
2005522882.tif 000038
【図１３Ｅ】
2005522882.tif 000039
【図１３Ｆ】
2005522882.tif 000040
【国際調査報告】
2005522882.tif 000041
2005522882.tif 000042
2005522882.tif 000043
2005522882.tif 000044
2005522882.tif 000045
2005522882.tif 000046