(57)【要約】【課題】  簡単な構成によって、第１の光電変換部と第２の光電変換部との近接、及び第２の光半導体素子に対する気密封止を実現することができる光検出器を提供する。【解決手段】  光検出器１では、低抵抗Ｓｉ基板３、絶縁層４、高抵抗Ｓｉ基板５及びＳｉフォトダイオード２０によって、凹部６内に配置されたＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０に対する気密封止パッケージが構成されており、低抵抗Ｓｉ基板３の電気通路部８及び配線膜１５によって、Ｓｉフォトダイオード２０及びＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０に対する電気的配線が達成されている。そして、Ｓｉフォトダイオード２０のｐ型領域２２がＳｉ基板２１の裏面２１ｂ側の部分に設けられているのに対し、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のｐ型領域３２がＩｎＧａＡｓ基板３１の表面３１ａ側の部分に設けられている。【選択図】  図１
2011023400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長域のエネルギ線、及び前記第１の波長域よりも長波長側の第２の波長域のエネルギ線を検出するための光検出器であって、
所定の比抵抗を有する第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の一方側の主面に積層された絶縁層と、
前記絶縁層の一方側の主面に積層され、前記所定の比抵抗よりも高い比抵抗を有する第２の半導体層と、
前記第２の半導体層の一方側の主面に絶縁膜を介して設けられ、前記第１の半導体層が含む電気通路部と電気的に接続された配線膜と、
前記第１の半導体層の他方側の主面に形成された凹部を覆うと共に前記凹部内の気密性を確保するように、前記第１の半導体層の他方側の主面上に配置され、前記電気通路部と電気的に接続された第１の光半導体素子と、
前記凹部内に配置され、前記第１の光半導体素子と電気的に接続された第２の光半導体素子と、を備え、
前記第１の光半導体素子は、
第１の半導体基板と、
前記第１の半導体基板の一方側の部分に設けられ、前記第１の波長域のエネルギ線が前記第１の半導体基板に対して他方側から入射したときに電荷を発生する第１の光電変換部と、を有し、
前記第２の光半導体素子は、
第２の半導体基板と、
前記第１の光電変換部と対向するように前記第２の半導体基板の他方側の部分に設けられ、前記第２の波長域のエネルギ線が前記第２の半導体基板に対して他方側から入射したときに電荷を発生する第２の光電変換部と、を有することを特徴とする光検出器。
【請求項２】
前記第２の光半導体素子は、フリップチップボンディングによって前記第１の光半導体素子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の光検出器。
【請求項３】
前記凹部内の気密性は、前記電気通路部の他方側の端面に設けられた電極膜に前記第１の光半導体素子の電極パッドが気密に接合されることにより、確保されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光検出器。
【請求項４】
前記配線膜は、前記第２の半導体層に形成された除去部、及び前記絶縁層に形成された除去部を介して、前記電気通路部の一方側の端面と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光検出器。
【請求項５】
前記第２の光半導体素子は、前記凹部の底面に接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の光検出器。
【請求項６】
前記第２の光半導体素子は、前記凹部の底面から離れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の光検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の波長域のエネルギ線及び第２の波長域のエネルギ線を検出するための光検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２には、第２の波長域のエネルギ線を検出するための第２の光半導体素子上に、第１の波長域のエネルギ線を検出するための第１の光半導体素子がスタックされ、第１の光半導体素子の第１の光電変換部と第２の光半導体素子の第２の光電変換部とが光軸方向において並設された光検出器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１８０６９号公報
【特許文献２】国際公開第００／６２３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の光検出器にあっては、第１の光半導体素子及び第２の光半導体素子の両方がいわゆる表面入射型であるため、第１の光電変換部と第２の光電変換部との間の距離が長くなってしまう。従って、特許文献１記載の光検出器では、エネルギ線を収束させた場合に、その収束点近傍に第１の光電変換部と第２の光電変換部の両方を配置することができない。
【０００５】
また、特許文献１，２記載の光検出器にあっては、気密封止を要求するＩｎＧａＡｓフォトダイオード等が第２の光半導体素子として適用された場合に、第１の光半導体素子及び第２の光半導体素子を気密封止パッケージ内に収容しないと、第２の光半導体素子に対する気密封止を確保することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、簡単な構成によって、第１の光電変換部と第２の光電変換部との近接、及び第２の光半導体素子に対する気密封止を実現することができる光検出器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る光検出器は、第１の波長域のエネルギ線、及び第１の波長域よりも長波長側の第２の波長域のエネルギ線を検出するための光検出器であって、所定の比抵抗を有する第１の半導体層と、第１の半導体層の一方側の主面に積層された絶縁層と、絶縁層の一方側の主面に積層され、所定の比抵抗よりも高い比抵抗を有する第２の半導体層と、第２の半導体層の一方側の主面に絶縁膜を介して設けられ、第１の半導体層が含む電気通路部と電気的に接続された配線膜と、第１の半導体層の他方側の主面に形成された凹部を覆うと共に凹部内の気密性を確保するように、第１の半導体層の他方側の主面上に配置され、電気通路部と電気的に接続された第１の光半導体素子と、凹部内に配置され、第１の光半導体素子と電気的に接続された第２の光半導体素子と、を備え、第１の光半導体素子は、第１の半導体基板と、第１の半導体基板の一方側の部分に設けられ、第１の波長域のエネルギ線が第１の半導体基板に対して他方側から入射したときに電荷を発生する第１の光電変換部と、を有し、第２の光半導体素子は、第２の半導体基板と、第１の光電変換部と対向するように第２の半導体基板の他方側の部分に設けられ、第２の波長域のエネルギ線が第２の半導体基板に対して他方側から入射したときに電荷を発生する第２の光電変換部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この光検出器では、第１の半導体層、絶縁層、第２の半導体層、及び第１の半導体層の凹部を覆うと共に凹部内の気密性を確保する第１の光半導体素子によって、凹部内に配置された第２の光半導体素子に対する気密封止パッケージが構成されており、第１の半導体層の電気通路部及び配線膜によって、第１の光半導体素子及び第２の光半導体素子に対する電気的配線が達成されている。そして、第１の光半導体素子の第１の光電変換部が第１の半導体基板の一方側の部分に設けられているのに対し、第２の光半導体素子の第２の光電変換部が第２の半導体基板の他方側の部分に設けられている。従って、この光検出器によれば、簡単な構成によって、第１の光電変換部と第２の光電変換部との近接、及び第２の光半導体素子に対する気密封止を実現することができる。
【０００９】
このとき、第２の光半導体素子は、フリップチップボンディングによって第１の光半導体素子と電気的に接続されていることが好ましい。この構成によれば、第１の光半導体素子に対して第２の光半導体素子を確実に接近させ、第１の光電変換部と第２の光電変換部とを精度良く位置合わせすることができるので、第１の光半導体素子及び第２の光半導体素子の両方においてエネルギ線の結合効率を向上させることが可能となる。
【００１０】
また、凹部内の気密性は、電気通路部の他方側の端面に設けられた電極膜に第１の光半導体素子の電極パッドが気密に接合されることにより、確保されていることが好ましい。この構成によれば、電極膜と電極パッドとの接合を利用して、凹部内の気密性を確保することができる。
【００１１】
また、配線膜は、第２の半導体層に形成された除去部、及び絶縁層に形成された除去部を介して、電気通路部の一方側の端面と電気的に接続されていることが好ましい。この構成によれば、第１の半導体層の電気通路部と配線膜とを簡単に且つ確実に電気的に接続することができる。
【００１２】
また、第２の光半導体素子は、凹部の底面に接合されていることが好ましい場合がある。この構成によれば、凹部内における第２の光半導体素子の安定性が向上するので、光検出器の機械的強度を向上させることができる。
【００１３】
或いは、第２の光半導体素子は、凹部の底面から離れていることが好ましい場合がある。この構成によれば、第２の光半導体素子の厚さ、及びそれに対する凹部の深さの寸法精度が緩和されるため、光検出器の製造を容易化することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１の光電変換部と第２の光電変換部との近接、及び第２の光半導体素子に対する気密封止を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る光検出器の第１の実施形態の断面図である。
【図２】図１の光検出器の製造工程毎の断面図である。
【図３】図１の光検出器の製造工程毎の断面図である。
【図４】図１の光検出器の製造工程毎の断面図である。
【図５】図１の光検出器の製造工程毎の断面図である。
【図６】図１の光検出器の製造工程毎の断面図である。
【図７】図１の光検出器の製造工程毎の断面図である。
【図８】本発明に係る光検出器の第２の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］
【００１７】
図１は、本発明に係る光検出器の第１の実施形態の断面図である。図１に示されるように、光検出器１は、長方形板状のＳＯＩ（Silicon  On  Insulator）基板２を備えている。ＳＯＩ基板２は、低抵抗Ｓｉ（シリコン）基板（第１の半導体層）３と、低抵抗Ｓｉ基板３の裏面（一方側の主面）３ｂに積層された酸化膜である絶縁層４と、絶縁層４の裏面（一方側の主面）４ｂに積層された高抵抗Ｓｉ基板（第２の半導体層）５と、を含んでいる。なお、低抵抗Ｓｉ基板３は、所定の比抵抗（例えば、比抵抗０．０１Ω・ｃｍ）を有しており、高抵抗Ｓｉ基板５は、所定の比抵抗よりも高い比抵抗（例えば、比抵抗１ｋΩ・ｃｍ）を有している。
【００１８】
低抵抗Ｓｉ基板３の表面（他方側の主面）３ａには、断面長方形状の凹部６が形成されている。凹部６の底面６ａの外縁部は、少なくとも絶縁層４に達する深さを有している。低抵抗Ｓｉ基板３においては、凹部６を包囲する部分が電気通路部８となっている。電気通路部８の表面側の端面８ａには、Ａｕ（金）等の金属からなる電極膜９が設けられている。電極膜９は、抵抗加熱、電子ビームによる蒸着法、スパッタ、メッキ等によって、電気通路部８の端面８ａに成膜され、電気通路部８とオーミック接続されている。
【００１９】
絶縁層４には、その厚さ分の深さを有する切欠き部である除去部１１が低抵抗Ｓｉ基板３の凹部６の底面６ａ及び電気通路部８に対応するように（すなわち、厚さ方向において対向するように）形成されている。各除去部１１内には、Ａｕ等の金属からなる導電膜１２が成膜され、電気通路部８とオーミック接続されている。
【００２０】
高抵抗Ｓｉ基板５には、その厚さ分の深さを有する切欠き部である除去部１３が絶縁層４の各除去部１１に対応するように（すなわち、厚さ方向において対向するように）形成されている。除去部１３は、その底面が絶縁層４の裏面４ｂとなるように、高抵抗Ｓｉ基板５の裏面５ｂから表面５ａに至る深さを有している。高抵抗Ｓｉ基板５を貫通する除去部１３は、高抵抗Ｓｉ基板５の表面５ａから裏面５ｂに向かって末広がりとなるように（換言すれば、高抵抗Ｓｉ基板５の裏面５ｂから表面５ａに向かって先細りとなるように）ウェットエッチング等で形成されている。
【００２１】
高抵抗Ｓｉ基板５の裏面５ｂ及び除去部１３の内面１３ａには、酸化膜或いは窒化膜である絶縁膜１４を介して、Ａｕ等の金属からなる配線膜１５が設けられている。絶縁膜１４は、除去部１３の表面側の端部において除去されており、配線膜１５は、その除去された部分において導電膜１２と接続されている。これにより、配線膜１５は、高抵抗Ｓｉ基板５の除去部１３及び絶縁層４の除去部１１を介して、低抵抗Ｓｉ基板３の電気通路部８の端面８ｂと電気的に接続されることになる。
【００２２】
高抵抗Ｓｉ基板５の裏面５ｂに設けられた配線膜１５は、実装基板（図示せず）の配線パターンに対応するようにパターニングされている。光検出器１は、半田バンプ４０を介して配線膜１５と実装基板の配線パターンとが接合されることにより、実装基板上に実装される。
【００２３】
低抵抗Ｓｉ基板３の表面３ａ上には、低抵抗Ｓｉ基板３の表面３ａに形成された凹部６を覆うと共に凹部６内の気密性を確保するように、長方形板状のＳｉフォトダイオード（第１の光半導体素子）２０が配置されている。Ｓｉフォトダイオード２０は、ｎ型のＳｉ基板（第１の半導体基板）２１と、Ｓｉ基板２１の裏面２１ｂ側の部分に設けられたｐ型領域２２と、を有している。更に、Ｓｉフォトダイオード２０は、Ｓｉ基板２１の裏面２１ｂに設けられた絶縁膜２３と、絶縁膜２３のコンタクトホールを介してカソードであるｎ型のＳｉ基板２１と電気的に接続された電極パッド２４と、絶縁膜２３のコンタクトホールを介してアノードであるｐ型領域２２と電気的に接続された電極パッド２５と、を有している。なお、電極パッド２４，２５は、Ａｕ等の金属からなる。
【００２４】
Ｓｉフォトダイオード２０において、Ｓｉ基板２１の裏面２１ｂ側の部分に設けられたｐ型領域２２は、第１の波長域（例えば、０．３２μｍ〜１．１μｍ）のエネルギ線がＳｉ基板２１に対して表面２１ａから入射したときに電荷を発生する第１の光電変換部を構成する。なお、Ｓｉフォトダイオード２０の各半導体領域においてｎ型とｐ型とは逆であっても良い。
【００２５】
Ｓｉフォトダイオード２０は、低抵抗Ｓｉ基板３の電気通路部８と電気的に接続されている。より詳細には、Ｓｉフォトダイオード２０の電極パッド２４が、電気通路部８の端面８ａに設けられた電極膜９と常温接合によって気密に接合されている。そして、これにより、低抵抗Ｓｉ基板３の凹部６内の気密性が確保されている。
【００２６】
低抵抗Ｓｉ基板３の表面３ａに形成された凹部６内には、長方形板状のＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）フォトダイオード（第２の光半導体素子）３０が配置されている。ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０は、ｎ型のＩｎＧａＡｓ基板（第２の半導体基板）３１と、ＩｎＧａＡｓ基板３１の表面３１ａ側の部分に設けられたｐ型領域３２と、を有している。更に、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０は、ＩｎＧａＡｓ基板３１の表面３１ａに設けられた絶縁膜３３と、絶縁膜３３のコンタクトホールを介してカソードであるｎ型のＩｎＧａＡｓ基板３１と電気的に接続された電極パッド３４と、絶縁膜３３のコンタクトホールを介してアノードであるｐ型領域３２と電気的に接続された電極パッド３５と、を有している。なお、電極パッド３４，３５は、Ａｕ等の金属からなる。
【００２７】
ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０において、ＩｎＧａＡｓ基板３１の表面３１ａ側の部分に設けられたｐ型領域３２は、第１の波長域よりも長波長側の第２の波長域（例えば、１．１μｍ〜１．７μｍ）のエネルギ線がＩｎＧａＡｓ基板３１に対して表面３１ａから入射したときに電荷を発生する第１の光電変換部を構成する。なお、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０の各半導体領域においてｎ型とｐ型とは逆であっても良い。また、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０は、本来、波長０．９μｍ〜１．７μｍまで実用的な感度を有するが、１．１μｍまでの波長の光は、第１の光半導体素子で吸収されることになる。
【００２８】
ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０は、Ｓｉフォトダイオード２０と電気的に接続されている。より詳細には、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０の電極パッド３４が、半田バンプ１６を介したフリップチップボンディングによってＳｉフォトダイオード２０の電極パッド２５と電気的に接続されている。また、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０の電極パッド３５が、半田バンプ１６を介したフリップチップボンディングによってＳｉフォトダイオード２０の電極パッド２４と電気的に接続されている。そして、これにより、Ｓｉフォトダイオード２０のｐ型領域２２と、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のｐ型領域３２とが位置合わせされて、厚さ方向において対向することになる。なお、低抵抗Ｓｉ基板３の凹部６の底面６ａには、Ａｕ等の金属からなる電極膜１７が設けられており、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のＩｎＧａＡｓ基板３１の裏面３１ｂは、半田或いは導電性樹脂によって電極膜１７と接合されている。
【００２９】
以上のように構成された光検出器１では、Ｓｉフォトダイオード２０のカソードとＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のアノードとが電気的に接続され、電気通路部８を介して、共通電極として配線膜１５に引き出されている。また、Ｓｉフォトダイオード２０のアノードとＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のカソードとが電気的に接続され、凹部６の底面６ａ部分を介して、共通電極として配線膜１５に引き出されている。このような配線が採られるのは、光検出器１の感度波長域を広げることが目的である場合、両方のフォトダイオード２０，３０の信号を同時に取り出す必要がないからである。このような配線によれば、配線膜１５等における電極の種類や、低抵抗Ｓｉ基板３における電気通路部８の種類が減るので、光検出器１の構造を単純化することができる。なお、目的に応じて、Ｓｉフォトダイオード２０のカソードとＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のカソードとを共通電極として配線膜１５に引き出し、Ｓｉフォトダイオード２０のアノードとＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のアノードとを独立させて配線膜１５に引き出しても良いし、全てのアノード及びカソードを独立させて配線膜１５に引き出しても良い。
【００３０】
以上説明したように、光検出器１においては、低抵抗Ｓｉ基板３、絶縁層４、高抵抗Ｓｉ基板５、及び低抵抗Ｓｉ基板３の凹部６を覆うと共に凹部６内の気密性を確保するＳｉフォトダイオード２０によって、凹部６内に配置されたＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０に対する気密封止パッケージが構成されており、低抵抗Ｓｉ基板３の電気通路部８及び配線膜１５によって、Ｓｉフォトダイオード２０及びＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０に対する電気的配線が達成されている。そして、Ｓｉフォトダイオード２０のｐ型領域２２がＳｉ基板２１の裏面２１ｂ側の部分に設けられているのに対し、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のｐ型領域３２がＩｎＧａＡｓ基板３１の表面３１ａ側の部分に設けられている。従って、光検出器１によれば、簡単な構成によって、ｐ型領域２２とｐ型領域３２との近接、及びＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０に対する気密封止を実現することができる。
【００３１】
また、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０は、フリップチップボンディングによってＳｉフォトダイオード２０と電気的に接続されている。これにより、Ｓｉフォトダイオード２０に対してＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０を確実に接近させ、ｐ型領域２２とｐ型領域３２とを精度良く位置合わせすることができるので、フォトダイオード２０，３０の両方においてエネルギ線の結合効率を向上させることが可能となる。
【００３２】
また、電気通路部８の表面側の端面８ａに設けられた電極膜９に、Ｓｉフォトダイオード２０の電極パッド２４が気密に接合されている。このように、電極膜９と電極パッド２４との接合を利用して、凹部６内の気密性を確保することができる。
【００３３】
また、配線膜１５は、高抵抗Ｓｉ基板５に形成された除去部１３、及び絶縁層４に形成された除去部１１を介して、低抵抗Ｓｉ基板３の電気通路部８の裏面側の端面８ｂと電気的に接続されている。これにより、電気通路部８と配線膜１５とを簡単に且つ確実に電気的に接続することができる。
【００３４】
また、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０は、凹部６の底面６ａに接合されている。これにより、凹部６内におけるＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０の安定性が向上するので、光検出器１の機械的強度を向上させることができる。
【００３５】
次に、光検出器１の製造方法について、図２〜７を参照して説明する。
【００３６】
まず、図２（ａ）に示されるように、ＳＯＩ基板２を用意する。そして、低抵抗Ｓｉ基板３の表面３ａにおいて凹部６の底面６ａに対応する部分にＳｉＮ（窒化シリコン）膜５１を形成し、低抵抗Ｓｉ基板３の表面３ａにおいて電気通路部８に対応する部分に酸化膜５２を形成する。更に、ＳｉＮ膜５１及び酸化膜５２上にレジストマスク５３を形成した後、ＤＲＩＥ（Deep  Reactive  Ion  Etching）によって低抵抗Ｓｉ基板３に環状溝５４を形成して、電気通路部８を画定する。
【００３７】
続いて、図２（ｂ）に示されるように、レジストマスク５３を除去した後、熱酸化によって環状溝５４の側壁に酸化膜５２を形成する。続いて、図３（ａ）に示されるように、熱リン酸によってＳｉＮ膜５１を除去した後、ＤＲＩＥによって低抵抗Ｓｉ基板３に凹部６を形成する。更に、図３（ｂ）に示されるように、フッ化水素によって酸化膜５２を除去する。このとき、酸化膜である絶縁層４において凹部６の底面６ａの外縁部に相当する部分も除去される。
【００３８】
続いて、図４（ａ）に示されるように、電気通路部８の端面８ａ、凹部６の底面６ａ、及び高抵抗Ｓｉ基板５の裏面５ｂ等に、ＣＶＤ法によってＳｉＮ膜５１を形成し、高抵抗Ｓｉ基板５の裏面５ｂに形成されたＳｉＮ膜５１のうち、高抵抗Ｓｉ基板５の除去部１３に対応する部分を除去する。続いて、図４（ｂ）に示されるように、アルカリウェットエッチングによって高抵抗Ｓｉ基板５に除去部１３を形成する。
【００３９】
続いて、図５（ａ）に示されるように、ＳｉＮ膜５１を除去した後、高抵抗Ｓｉ基板５の裏面５ｂ及び除去部１３の内面１３ａに、ＣＶＤ法によって酸化膜である絶縁膜１４を形成する。そして、スプレイコーティングによってレジストマスクを形成した後、ドライエッチングによって絶縁層４に除去部１１を形成する。続いて、図５（ｂ）に示されるように、電気通路部８の端面８ａ、凹部６の底面６ａ、絶縁層４の除去部１１内、及び高抵抗Ｓｉ基板５の裏面５ｂ及び除去部１３の内面１３ａ等に、Ａｕ等の蒸着によって金属膜５５を形成する。
【００４０】
続いて、図６（ａ）に示されるように、スプレイコーティングによってレジストマスクを形成した後、ウェットエッチングによって金属膜５５のパターニングを行なって、電極膜９，１７、導電膜１２及び配線膜１５を形成して、パッケージ体７を完成させる。なお、リフトオフによって金属膜５５のパターニングを行なっても良い。
【００４１】
続いて、図６（ｂ）に示されるように、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０を低抵抗Ｓｉ基板３の凹部６内に配置する。このとき、凹部６の底面６ａに設けられた電極膜１７に、半田或いは導電性樹脂によってＩｎＧａＡｓ基板３１の裏面３１ｂを接合する。そして、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０の電極パッド３４，３５の所定の位置に半田バンプ１６を配置する。
【００４２】
続いて、図７に示されるように、低抵抗Ｓｉ基板３の表面３ａ上に、低抵抗Ｓｉ基板３の凹部６を覆うようにＳｉフォトダイオード２０を配置する。このとき、Ｓｉフォトダイオード２０の電極パッド２４，２５とＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０の電極パッド３４，３５とを半田バンプ１６を介して接合すると共に、電気通路部８の端面８ａに設けられた電極膜９に、常温接合によってＳｉフォトダイオード２０の電極パッド２４を接合して、光検出器１を完成させる。なお、通常は、複数のパッケージ体７が形成されたウェハと、複数のＳｉフォトダイオード２０が形成されたウェハとをウェハダイレクトボンディングによって接合した後、ダイシングによって個々の光検出器１に個片化する。
［第２の実施形態］
【００４３】
図８は、本発明に係る光検出器の第２の実施形態の断面図である。図８に示されるように、光検出器１０は、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のＩｎＧａＡｓ基板３１の裏面３１ｂが低抵抗Ｓｉ基板３の凹部６の底面６ａから離れている点で、上述した光検出器１と主に相違している。以下、上述した光検出器１との相違点を中心に、光検出器１０について説明する。
【００４４】
光検出器１０においては、低抵抗Ｓｉ基板３が、溝によって電気通路部８と電気的且つ物理的に分離された電気通路部１８を含んでいる。電気通路部１８の表面側の端面１８ａには、Ａｕ等の金属からなる電極膜１９が設けられている。
【００４５】
Ｓｉフォトダイオード２０は、低抵抗Ｓｉ基板３の電気通路部８，１８と電気的に接続されている。より詳細には、Ｓｉフォトダイオード２０の電極パッド２４が、電気通路部８の端面８ａに設けられた電極膜９と常温接合によって気密に接合されている。また、Ｓｉフォトダイオード２０の電極パッド２５が、電気通路部１８の端面１８ａに設けられた電極膜１９と常温接合によって気密に接合されている。
【００４６】
ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０は、Ｓｉフォトダイオード２０と電気的に接続されている。より詳細には、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０の電極パッド３４が、半田バンプ１６を介したフリップチップボンディングによってＳｉフォトダイオード２０の電極パッド２５と電気的に接続されている。また、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０の電極パッド３５が、半田バンプ１６を介したフリップチップボンディングによってＳｉフォトダイオード２０の電極パッド２４と電気的に接続されている。
【００４７】
以上のように構成された光検出器１０では、Ｓｉフォトダイオード２０のカソードとＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のアノードとが電気的に接続され、電気通路部８を介して、共通電極として配線膜１５に引き出されている。また、Ｓｉフォトダイオード２０のアノードとＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のカソードとが電気的に接続され、電気通路部１８を介して、共通電極として配線膜１５に引き出されている。
【００４８】
以上説明したように、光検出器１０においては、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０のＩｎＧａＡｓ基板３１の裏面３１ｂが低抵抗Ｓｉ基板３の凹部６の底面６ａから離れている。これにより、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０の厚さ、及びそれに対する凹部６の深さの寸法精度が緩和されるため、光検出器１０の製造を容易化することができる。
【００４９】
なお、光検出器１０の製造においては、フリップチップボンディングによってＳｉフォトダイオード２０にＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０を接合した後、低抵抗Ｓｉ基板３の凹部６内にＩｎＧａＡｓフォトダイオード３０を収容しつつ、低抵抗Ｓｉ基板３の電気通路部８，１８にＳｉフォトダイオード２０を接合する。
【００５０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、低抵抗Ｓｉ基板３の裏面３ｂに対する絶縁層４の積層、絶縁層４の裏面４ｂに対する高抵抗Ｓｉ基板５の積層等は、直接的に行われず、何らかの層を介して間接的に行われても良い。
【符号の説明】
【００５１】
１，１０…光検出器、３…低抵抗Ｓｉ基板（第１の半導体層）、３ａ…表面（他方側の主面）、３ｂ…裏面（一方側の主面）、４…絶縁層、４ｂ…裏面（一方側の主面）、５…高抵抗Ｓｉ基板（第２の半導体層）、５ｂ…裏面（一方側の主面）、６…凹部、６ａ…底面、８，１８…電気通路部、８ａ，１８ａ…端面（他方側の端面）、９，１９…電極膜、１１，１３…除去部、１４…絶縁膜、１５…配線膜、２０…Ｓｉフォトダイオード（第１の光半導体素子）、２１…Ｓｉ基板（第１の半導体基板）、２２…ｐ型領域（第１の光電変換部）、２４，２５…電極パッド、３０…ＩｎＧａＡｓフォトダイオード（第２の光半導体素子）、３１…ＩｎＧａＡｓ基板（第２の半導体基板）、３２…ｐ型領域（第２の光電変換部）。
【図１】
2011023400.tif 000003
【図２】
2011023400.tif 000004
【図３】
2011023400.tif 000005
【図４】
2011023400.tif 000006
【図５】
2011023400.tif 000007
【図６】
2011023400.tif 000008
【図７】
2011023400.tif 000009
【図８】
2011023400.tif 000010