(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１半導体基板の主面側に受光領域を有する第１の受光素子と、第２半導体基板の主面側に受光領域を有する第２の受光素子と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子を外部に電気的に接続するための配線を有する支持基板を備えた受光素子ユニットにおいて、  前記第１の受光素子と前記第２の受光素子のうち、一方は前記受光領域と反対側の裏面から前記受光領域側に向かって凹状に形成された凹部を有し、他方は前記凹部に収容されたことを特徴とする受光素子ユニット。
【請求項２】
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子の受光領域を透過した光が前記第２の受光素子の受光領域に入射するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の受光素子ユニット。
【請求項３】
前記第１の受光素子は、入射光の入口側及び出口側に反射防止層を夫々有することを特徴とする請求項１又は２に記載の受光素子ユニット。
【請求項４】
前記第１の受光素子は、前記凹部を有し、この凹部側が前記支持基板に固定され、  前記第２の受光素子は、前記第２半導体基板の主面側に電極を有し、前記電極が固化させた導電性部材によって前記支持基板の対応する前記配線に固定されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の受光素子ユニット。
【請求項５】
前記第１の受光素子は、前記凹部と、この凹部側に前記支持基板の対応する配線に接続される中間配線を有して、前記凹部側が前記支持基板に固定され、  前記第２の受光素子は、前記第２半導体基板の主面側に電極を有し、前記電極が固化させた導電性部材によって前記第１の受光素子の対応する前記中間配線に固定されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の受光素子ユニット。
【請求項６】
前記第２の受光素子は、前記凹部と、この凹部側に前記支持基板の対応する配線に導電性ワイヤによって接続される中間配線を有して、前記凹部と反対側が前記支持基板に固定され、  前記第１の受光素子は、前記第１半導体基板の主面側に電極を有し、前記電極と反対側が前記凹部に固定された状態で、前記電極が導電性ワイヤによって前記中間配線に夫々接続されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の受光素子ユニット。
【請求項７】
前記第１半導体基板はシリコン基板であり、前記第２半導体基板はリン化インジウム基板であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の受光素子ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、広域の波長の光を検知するために、異なる波長域の光を電気信号に変換する２種類の受光素子を有する受光素子ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、広域の波長の光を検知して電気信号に変換するために、検知する波長が異なる複数の受光素子を有する受光素子ユニットが利用されている。このような受光素子ユニットは、複数の受光素子を例えば支持基板上に並べて形成され、入射光の入射軸が受光素子毎に異なっている。光ファイバを利用する光通信では、波長が異なる光信号が同じ光ファイバを介して送信され、光ファイバの受信側端部から出射される。この光通信に上記の受光素子ユニットを使用する場合には、波長によって分光して対応する受光素子に入射させる。【０００３】  複数の受光素子を有する受光素子ユニットは、受光素子を並べると幅（面積）が大きくなり、分光する機構も必要であるため、光通信機器に内蔵可能なように小型化することが困難である。そのため、例えば特許文献１，２のように、２つの受光素子を重ねて、一方の受光素子を透過した光を他方の受光素子に入射させるように構成する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９２８７３号公報
【特許文献２】特開２０１９−１２７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、特許文献１，２のように２つの受光素子を重ねると厚さが増加するので、やはり受光素子ユニットが大きくなる。それ故、研磨等の加工によって夫々薄化した２つの受光素子を重ねることによって、重ねたときの厚さの増加を抑えることが考えられる。【０００６】  ここで、２つの受光素子を重ねた場合、光の入射側の第１の受光素子を透過した光を入射側と反対側の第２の受光素子が電気信号に変換することになるので、第１の受光素子よりも長波長用の受光素子が第２の受光素子になる。即ち、第１の受光素子は受光素子ユニットの受光波長域のうちの短い波長域用の受光素子であり、第２の受光素子は第１の受光素子に吸収されずに透過する長い波長域用の受光素子である。【０００７】  例えば、第１の受光素子にはシリコン基板を用い、第２の受光素子にはリン化インジウム基板を用いる場合や、第１の受光素子には窒化ガリウム系基板を用い、第２の受光素子にはシリコン基板を用いる場合等がある。これにより第１の受光素子は短波長側の入射光を受光し、第２の受光素子は第１の受光素子を透過した長波長側の入射光を受光する。【０００８】  リン化インジウム基板や窒化ガリウム系基板を用いた受光素子は、シリコン基板を用いた受光素子よりも製造コストが高いのでサイズ（面積）を小さくすることが望まれる。一方で、基板を薄くする薄化加工によって受光素子にクラック等の不具合を発生させる虞が大きくなるため、第１，第２の受光素子のうちの一方はあまり又は全く薄化しないことが要求される場合もある。この場合、第１，第２の受光素子を重ねても厚さを十分に抑えることができないので、小型化することは容易ではない。【０００９】  本発明の目的は、２つの受光素子が重ねられて小型化された受光素子ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  請求項１の発明の受光素子ユニットは、第１半導体基板の主面側に受光領域を有する第１の受光素子と、第２半導体基板の主面側に受光領域を有する第２の受光素子と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子を外部に電気的に接続するための配線を有する支持基板を備えた受光素子ユニットにおいて、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子のうち、一方は前記受光領域と反対側の裏面から前記受光領域側に向かって凹状に形成された凹部を有し、他方は前記凹部に収容されたことを特徴としている。【００１１】  上記構成によれば、受光素子ユニットは第１の受光素子と第２の受光素子を有し、そのうちの一方は、受光領域がある主面側と反対側に凹部を有し、他方がその凹部に収容されている。従って、広い波長域の光を受光するために２つの受光素子が重ねられ、且つ凹部により厚さを抑えて受光素子ユニットを小型化することができる。【００１２】  請求項２の発明の受光素子ユニットは、請求項１の発明において、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子の受光領域を透過した光が前記第２の受光素子の受光領域に入射するように配置されたことを特徴としている。  上記構成によれば、受光素子ユニットは、波長が異なる入射光を分光せずに受光することができるので、受光素子ユニットの小型化を図ることができる。【００１３】  請求項３の発明の受光素子ユニットは、請求項２の発明において、前記第１の受光素子は、入射光の入口側及び出口側に反射防止層を夫々有することを特徴としている。  上記構成によれば、第１の受光素子の入射光の入口側における反射を抑えて第１，第２の受光素子の受光量を確保すると共に、第１の受光素子を透過する入射光の出口側における光の反射を抑えて第２の受光素子の受光量を確保することができる。【００１４】  請求項４の発明の受光素子ユニットは、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記第１の受光素子は、前記凹部を有し、この凹部側が前記支持基板に固定され、前記第２の受光素子は、前記第２半導体基板の主面側に電極を有し、前記電極が固化させた導電性部材によって前記支持基板の対応する前記配線に固定されたことを特徴としている。  上記構成によれば、第１の受光素子の凹部に第２の受光素子を収容して受光素子ユニットの小型化を図ることができると共に、第２の受光素子が支持基板に固定されると同時に電気的に接続されるので、受光素子ユニットの形成を容易にすることができる。【００１５】  請求項５の発明の受光素子ユニットは、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記第１の受光素子は、前記凹部と、この凹部側に前記支持基板の対応する配線に接続される中間配線を有して、前記凹部側が前記支持基板に固定され、前記第２の受光素子は、前記第２半導体基板の主面側に電極を有し、前記電極が固化させた導電性部材によって前記第１の受光素子の対応する前記中間配線に固定されたことを特徴としている。  上記構成によれば、第１の受光素子の凹部に第２の受光素子を収容して受光素子ユニットの小型化を図ることができると共に、第２の受光素子が第１の受光素子に固定されると同時に対応する中間配線に電気的に接続され、この第１の受光素子が支持基���に固定されると同時に中間配線が支持基板の対応する配線に接続されるので、受光素子ユニットの形成を容易にすることができる。【００１６】  請求項６の発明の受光素子ユニットは、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記第２の受光素子は、前記凹部と、この凹部側に前記支持基板の対応する配線に導電性ワイヤによって接続される中間配線を有して、前記凹部と反対側が前記支持基板に固定され、  前記第１の受光素子は、前記第１半導体基板の主面側に電極を有し、前記電極と反対側が前記凹部に固定された状態で、前記電極が導電性ワイヤによって前記中間配線に夫々接続されたことを特徴としている。  上記構成によれば、第２の受光素子の凹部に第１の受光素子を収容して受光素子ユニットを小型化することができる。【００１７】  請求項７の発明の受光素子ユニットは、請求項１〜６の何れか１項の発明において、前記第１半導体基板はシリコン基板であり、前記第２半導体基板はリン化インジウム基板であることを特徴としている。  上記構成によれば、入射光を分光せずに第１の受光素子で主として可視光領域の入射光を受光し、且つ第２の受光素子で第１の受光素子を透過した赤外光領域の入射光を受光することができるので、受光素子ユニットの小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】  本発明の受光素子ユニットによれば、２つの受光素子が重ねて受光素子ユニットを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１，２に係る受光素子ユニットの斜視図である。
【図２】実施例１に係る受光素子ユニットの平面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】実施例２に係る受光素子ユニットの平面図である。
【図５】図４のV−V線断面図である。
【図６】本発明の実施例３に係る受光素子ユニットの斜視図である。
【図７】実施例３に係る受光素子ユニットの平面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】  図１は受光素子ユニット１の外観を示し、図２は受光素子ユニット１を光が入射する方向から見た要部を示し、図３は受光素子ユニット１の要部断面を示している。図１〜図３に示すように、受光素子ユニット１は、支持基板２と第１の受光素子１０と、第１の受光素子１０の凹部１６に収容された第２の受光素子２０を有する。支持基板２には、第１の受光素子１０と第２の受光素子２０を外部に電気的に接続するための複数の配線３ａ〜３ｃが形成され、これら配線３ａ〜３ｃには夫々外部との接続のためのパッド部４ａ〜４ｃが形成されている。入射光は、支持基板２と反対側から第１の受光素子１０に入射する。【００２２】  第１の受光素子１０について説明する。  第１の受光素子１０は、第１半導体基板として例えばシリコン基板（以下、Ｓｉ基板と略す）１１の主面側に第１受光領域１２を有し、主として可視光領域の入射光を受光するフォトダイオードである。Ｓｉ基板１１は例えばｎ型であり、このｎ型のＳｉ基板１１の入射光の入口側になる主面側に例えばホウ素がドープされたｐ型拡散領域１２ａが形成され、この主面が所定の厚さの反射防止層１３（例えば厚さが１６０ｎｍのシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等）に覆われている。尚、反射防止層１３の材質や厚さは、適宜設定される。【００２３】  ｐ型拡散領域１２ａに連通するように反射防止層１３に形成された開口部を含む所定の領域に、例えば主としてアルミニウム又は金を含む電極材料が選択的に堆積されて第１アノード電極１４が形成されている。そして、ｎ型のＳｉ基板１１の主面と反対側の露出した裏面が第１カソード電極１５になっている。第１アノード電極１４は、例えば金ワイヤ５（導電性ワイヤ）によって支持基板２の対応する配線３ｂに接続される。第１カソード電極１５は、乾燥又は冷却によって固化させた導電性部材１７（例えば、銀粒子を含有する導電性接着剤、共晶はんだ、金バンプ等）によって支持基板２の対応する配線３ｃに固定され、電気的にも接続される。【００２４】  尚、図示を省略するが第１カソード電極１５は、Ｓｉ基板１１の裏面側に例えばリンをドープして低抵抗化されていてもよく、主としてアルミニウム又は金を含む電極材料を付着させて形成されていてもよい。また、これも図示を省略するが、反射防止層１３に形成された開口部を介してｐ型拡散領域１２ａの外側でｎ形のＳｉ基板１１の主面に接続する第１カソード電極が、金ワイヤ等によって対応する配線３ｃに接続されてもよい。【００２５】  ｎ型のＳｉ基板１１とｐ型拡散領域１２ａにより形成されるｐｎ接合の近傍が第１受光領域１２であり、入射した光が電荷に変換される。この電荷は、第１アノード電極１４と第１カソード電極１５を介して外部に電流（電気信号）として伝わる。尚、第１受光領域１２の縦及び横の幅は例えば２０００μｍ程度、深さは１０μｍ程度であるが、これらは適宜設定される。また、第１の受光素子１０は１辺が例えば３ｍｍ程度の矩形に形成され、その厚さはあまり又は全く薄化されずに例えば２５０〜４００μｍ程度である。【００２６】  Ｓｉ基板１１の主面は、Ｓｉ（１００）面である。このＳｉ基板１１は、ｐ型拡散領域１２ａと反対側の面（裏面）から第１受光領域���２側に向かってＳｉ基板１１の内方に凹状に形成された凹部１６を備えている。第１の受光素子１０を透過する入射光の出口側になる凹部１６の内面にも、所定の厚さの反射防止層１８（例えば厚さが２５０ｎｍのシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等）が形成されている。これら反射防止層１３，１８は、絶縁保護層としても機能する。【００２７】  凹部１６は、Ｓｉ基板１１の裏面から第１受光領域１２に対応する領域を選択的にエッチングを施して形成される。図示を省略するが、Ｓｉ基板１１の裏面に、第１受光領域１２に対応する領域が開口されたエッチングマスクが形成され、エッチング液としてアルカリ性水溶液（例えばＫＯＨ水溶液やＴＭＡＨ水溶液）を使用してＳｉ基板１１をエッチングすることにより形成される。【００２８】  このとき、Ｓｉ基板１１の裏面はＳｉ（１００）面であり、エッチングが進行するとＳｉ基板１１の内部のＳｉ（１００）面が露出する。一方で、エッチングマスクに覆われた領域との境界付近では、エッチングの進行によってＳｉ（１００）面よりもエッチング速度が遅いＳｉ（１１１）面が露出して、凹部１６の周壁は傾斜状になる。このエッチング速度の違いを利用する異方性エッチングによって、凹部１６は四角錐台状に形成される。凹部１６は例えば２００μｍ程度の深さに形成されるが、この深さはエッチング時間によって容易に制御される。【００２９】  第２の受光素子２０について説明する。  第２の受光素子２０は、第２半導体基板として例えばリン化インジウム基板（以下、ＩｎＰ基板と略す）２１の主面側に第２受光領域２２を有し、第１の受光素子１０の第１受光領域１２を透過した赤外光領域の入射光を受光するフォトダイオードである。この第２の受光素子２０は、その縦及び横の幅が第１の受光素子１０の凹部１６の縦及び横の幅よりも小さく、且つその厚さが凹部１６の深さよりも小さく形成され、凹部１６に第２の受光素子２０が収容される。例えば第２の受光素子２０は１辺が１ｍｍ程度の矩形に形成され、薄化されて厚さが１５０μｍ程度に形成されている。【００３０】  ＩｎＰ基板２１は例えばｎ型であり、このＩｎＰ基板２１の主面側に、例えば主としてＩｎＧａＡｓからなるｐ型領域２２ａが形成されている。この主面が所定の厚さの反射防止層２３（例えば厚さが２５０ｎｍのシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等）に覆われ、主面と反対側の裏面も同様の反射防止層２８に覆われている。【００３１】  第２受光領域２２及びその外側のＩｎＰ基板２１に夫々連通するように反射防止層２３に開口部が夫々設けられ、これら開口部を含む夫々の所定領域に例えば主としてアルミニウム又は金を含む電極材料が選択的に堆積されて、第２アノード電極２４と第２カソード電極２５が形成されている。【００３２】  第２アノード電極２４と第２カソード電極２５が、乾燥又は冷却によって固化させた導電性部材２７（例えば、銀粒子を含有する導電性接着剤、共晶はんだ、金バンプ等）によって支持基板２の対応する配線３ａ，３ｃに固定される。これにより、第２の受光素子２０が支持基板２に固定され、電気的にも接続される。物理的な固定と電気的な接続を同時に行うので、受光素子ユニット１の形成が容易になっている。尚、���示を省略するが、第２の受光素子２０の裏面側が支持基板２に接着剤等によって固定され、第２アノード電極２４と第２カソード電極２５が夫々対応する配線３ａ，３ｃに金ワイヤ等によって接続されてもよい。【００３３】  ｎ型のＩｎＰ基板２１とｐ型領域２２ａにより形成されるｐｎ接合の近傍が第２受光領域２２であり、入射した光が電荷に変換される。この電荷は第２アノード電極２４と第２カソード電極２５を介して外部に電流（電気信号）として伝わる。第２受光領域２２の縦及び横の幅は例えば８００μｍ程度、深さは１０μｍ程度であるが、これらは適宜設定される。尚、第２の受光素子２０は、ＰＩＮフォトダイオードであってもよい。【００３４】  支持基板２について説明する。  支持基板２は例えばセラミック基板やプリント基板であり、第１，第２の受光素子１０，２０の電極が固定される部分が露出した複数の配線３ａ〜３ｃが形成されている。これら複数の配線３ａ〜３ｃは、第１，第２の受光素子１０，２０の第１，第２アノード電極１４，２４と第１，第２カソード電極１５，２５に外部から電気的に容易に接続できるように形成され、外部との接続のためにパッド部４ａ〜４ｃを備えている。【００３５】  この支持基板２に第２の受光素子２０が固定され、この第２の受光素子２０を凹部１６に収容するように第１の受光素子１０が支持基板２に固定されて、受光素子ユニット１が形成される。これにより、第１受光領域１２を透過した光が第２受光領域２２に入射するように第１の受光素子１０と第２の受光素子２０が配置される。【００３６】  受光素子ユニット１には、支持基板２と反対側から第１の受光素子１０に光が入射し、第１の受光素子１０において、可視光領域から赤外光領域の例えば波長が４００〜１０００ｎｍの領域の光を電流に変換し、電気信号として外部に伝達する。そして、第１の受光素子１０を透過する例えば波長が１０００〜１６００ｎｍの領域の光が、第２の受光素子２０に入射し、この光が第２の受光素子２０において電流に変換されて電気信号として外部に伝達される。【００３７】  つまり、受光素子ユニット１は、入射光に含まれている波長が大きく異なる入射信号を分離やフィルタリングをせずに電気信号に変換する。この受光素子ユニット１は、第１の受光素子１０の凹部１６に第２の受光素子２０が収容されたので、第１の受光素子１０のみの受光ユニットと同等の大きさに小型化される。また、第２の受光素子２０を小型にして、受光素子ユニット１の製造コストが抑えられる。尚、この受光素子ユニット１は、支持基板２の複数のパッド部４ａ〜４ｃに夫々接続された複数の端子と、光の入射用の窓等を備えた図示外のケース等に収容されて、光通信等に使用される。
【実施例２】
【００３８】  上記実施例１を部分的に変更した実施例２について、図１，４，５に基づいて説明する。  図４は受光素子ユニット１を光が入射する方向から見た要部を示し、図５は受光素子ユニット１の要部断面を示している。第１，第２の受光素子１０，２０は、上記実施例１と同じ受光素子なので、実施例１と同じ符号を付して説明を省略する。この第１の受光素子１０には、凹部１６の内面及びＳｉ基板１１の裏面に、第２の受光素子２０の第２アノード電極２４及び第２カソード電極２５を支持基板２の対応する配線３ａ，３ｃに夫々接続するための２つの中間配線３１，３２が形成されている。中間配線３１，３２は、反射防止層１８上に例えば主としてアルミニウム又は金を含む配線材料を選択的に堆積させて形成される。【００３９】  第２の受光素子２０の第２アノード電極２４と第２カソード電極２５が、導電性部材２７によって、第１の受光素子１０の対応する中間配線３１，３２に夫々固定される。これにより、第２の受光素子２０が第１の受光素子１０の凹部１６に固定され収容されると共に、中間配線３１，３２に電気的に接続される。また、第１受光領域１２を透過した光が第２受光領域２２に入射するように配置される。【００４０】  この第２の受光素子２０を凹部１６に収容した第１の受光素子１０の第１カソード電極１５が、導電性部材１７によって支持基板２の対応する配線３ｃに固定されることにより電気的にも接続される。このとき、中間配線３１，３２も導電性部材１７によって対応する配線３ａ，３ｃに夫々固定され、電気的に接続される。【００４１】  そして、第１の受光素子１０の第１アノード電極１４が、支持基板２の対応する配線３ｂに例えば金ワイヤ５によって接続されて、受光素子ユニット１が形成される。この受光素子ユニット１は、第１の受光素子１０の凹部１６に第２の受光素子２０が収容されたので、第１の受光素子１０のみの受光ユニットと同等の大きさに小型化される。また、第２の受光素子２０を小型にして、受光素子ユニット１の製造コストが抑えられる。
【実施例３】
【００４２】  図６は受光素子ユニット１０１の外観を示し、図７は受光素子ユニット１０１を光が入射する方向から見た要部を示し、図８は受光素子ユニット１０１の要部断面を示している。図６〜図８に示すように、受光素子ユニット１０１は、支持基板１０２と第１の受光素子１１０と、第１の受光素子１１０を凹部１２６に収容した第２の受光素子１２０を有する。支持基板１０２には、第１の受光素子１１０と第２の受光素子１２０に接続するための複数の配線１０３ａ〜１０３ｃが形成され、これら配線１０３ａ〜１０３ｃには夫々外部に接続するためのパッド部１０４ａ〜１０４ｃが形成されている。入射光は、支持基板１０２と反対側から第１の受光素子１１０に入射する。【００４３】  第１の受光素子１１０について説明する。  第１の受光素子１１０は、第１半導体基板として例えばＳｉ基板１１１の主面側に第１受光領域１１２を有し、主として可視光領域の入射光を受光するフォトダイオードである。Ｓｉ基板１１１は例えばｎ型であり、このｎ型のＳｉ基板１１１の入射光の入口側になる主面側に、例えばホウ素がドープされたｐ型拡散領域１１２ａが形成されている。【００４４】  この第１の受光素子１１０は、その縦及び横の幅が第２の受光素子１２０の凹部１２６の縦及び横の幅よりも小さく、且つその厚さが凹部１２６の深さよりも小さく形成され、凹部１２６に第１の受光素子１１０が収容される。例えば第１の受光素子１１０は１辺が１ｍｍ程度の矩形に形成され、薄化されて厚さが１５０μｍ程度に形成されている。【００４５】  入射光の入口側の主面及び第１の受光素子１１０を透過する入射光の出口側の裏面が所定の厚さの反射防止層１１３，１１８（例えば厚さが１６０ｎｍのシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等）に夫々覆われている。これら反射防止層１１３，１１８は、絶縁保護層としても機能する。尚、反射防止層１１３，１１８の材質や厚さは、適宜設定される。【００４６】  ｐ型拡散領域１１２ａ及びその外側のＳｉ基板１１１に夫々連通するように、反射防止層１１３に開口部が夫々設けられている。これら開口部を含む夫々の所定領域に例えば主としてアルミニウム又は金を含む電極材料が選択的に堆積されて、第１アノード電極１１４と第１カソード電極１１５が形成されている。【００４７】  ｎ型のＳｉ基板１１１とｐ型拡散領域１１２ａにより形成されるｐｎ接合の近傍が第１受光領域１１２であり、入射した光が電荷に変換される。この電荷は、第１アノード電極１１４と第１カソード電極１１５を介して外部に電流（電気信号）として伝わる。尚、第１受光領域１１２の縦及び横の幅は例えば８００μｍ程度、深さは１０μｍ程度であるが、これらは適宜設定される。【００４８】  第２の受光素子１２０について説明する。  第２の受光素子１２０は、第２半導体基板として例えばＩｎＰ基板１２１の主面側に第２受光領域１２２を有し、第１の受光素子１１０の第１受光領域１１２を透過した赤外光領域の入射光を受光するフォトダイオードである。この第２の受光素子１２０は、あまり又は全く薄化されずにその厚さが第１の受光素子１１０の厚さよりも大きく形成されている。そして、第１，第２の受光素子１１０，１２０を重ねたときの厚さを抑えるために、第１の受光素子１１０を収容するための凹部１２６を有し、第２の受光素子１２０の縦及び横の幅が第１の受光素子１１０の縦及び横の幅よりも大きくなっている。例えば第２の受光素子２０は１辺が３ｍｍ程度の矩形に形成され、厚さが２５０〜４００μｍ程度に形成されている。【００４９】  ＩｎＰ基板１２１は例えばｎ型であり、このＩｎＰ基板１２１の主面側に、例えば主としてＩｎＧａＡｓからなるｐ型領域１２２ａが形成されている。この主面は、所定の厚さの反射防止層１２３（例えば厚さが２５０ｎｍのシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等）に覆われている。【００５０】  ＩｎＰ基板１２１は、ｐ型領域１２２ａと反対側の裏面から第２受光領域１２２に向かってＩｎＰ基板１２１の内方に凹状に形成された凹部１２６を備えている。凹部１２６は、ＩｎＰ基板１２１の裏面に、例えば機械加工によって第２受光領域１２２に対応する領域を含むように形成され、幅が１．２〜１．５ｍｍ程度、長さが第２の受光素子１２０の縦又は横の長さに等しい溝である。この溝は、好ましくは第２半導体基板が劈開し難い方向に延びるように形成される。【００５１】  凹部１２６は、例えば２００μｍ程度の深さに形成され、その底部は、入射光の散乱を防ぐために研磨等の平坦化処理が施されている。凹部１２６の内面及びＩｎＰ基板１２１の裏面には、所定の厚さの反射防止層１２８（例えば厚さが２５０ｎｍのシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等）が形成されている。この反射防止層１２８及び主面側の反射防止層１２３は、絶縁保護層としても機能する。ＩｎＰ基板１２１の裏面側の反射防止層１２８上には、第１の受光素子１１０の第１アノード電極１１４と第１カソード電極１１５に接続するための中間配線１３１，１３２が形成されている。【００５２】  ＩｎＰ基板１２１の主面側の反射防止層１２３には、第２受光領域１２２及びその外側のＩｎＰ基板１２１に夫々連通するように開口部が夫々設けられている。これら開口部を含む夫々の所定領域に例えば主としてアルミニウム又は金を含む電極材料が選択的に堆積されて、第２アノード電極１２４と第２カソード電極１２５が形成されている。これらの第２アノード電極１２４と第２カソード電極１２５が、乾燥又は冷却によって固化させた導電性部材１２７（例えば、銀粒子を含有する導電性接着剤、共晶はんだ、金バンプ等）によって支持基板１０２の対応する配線１０３ａ，１０３ｃに夫々固定されることにより、第２の受光素子１２０が支持基板１０２に固定され、電気的にも接続される。【００５３】  ｎ型のＩｎＰ基板１２１とｐ型領域１２２ａにより形成されるｐｎ接合の近傍が第２受光領域１２２であり、入射した光が電荷に変換される。この電荷は第２アノード電極１２４と第２カソード電極１２５を介して外部に電流（電気信号）として伝わる。尚、第２受光領域１２２の縦及び横の幅は例えば１５００μｍ程度、深さは１０μｍ程度であるが、これらは適宜設定される。【００５４】  支持基板１０２について説明する。  支持基板１０２は例えばセラミック基板やプリント基板であり、第１，第２の受光素子１１０，１２０が電気的に接続される部分が露出した複数の配線１０３ａ〜１０３ｃが形成されている��これら複数の配線１０３ａ〜１０３ｃは、第１，第２の受光素子１１０，１２０の第１，第２アノード電極１１４，１２４と第１，第２カソード電極１１５，１２５に外部から電気的に容易に接続できるように、外部との接続のためにパッド部１０４ａ〜１０４ｃを備えている。【００５５】  第２の受光素子１２０は、凹部１２６と反対側（主面側）が支持基板１０２に固定され、この第２の受光素子１２０の凹部１２６に収容されるように第１の受光素子１１０が固定されて、受光素子ユニット１０１が形成される。これにより、第１受光領域１１２を透過した光が第２受光領域１２２に入射するように配置される。凹部１２６に第１の受光素子１１０が固定された第２の受光素子１２０を支持基板１０２に固定してもよい。【００５６】  第１の受光素子１１０の裏面側が、接着剤１１７によって凹部１２６に固定される。この接着剤１１７は、例えばエポキシ樹脂を主成分とし、第１の受光素子１１０を透過した入射光に対して透明である。尚、第１の受光素子１１０を透過した入射光が接着剤１１７を介さずに第２の受光素子１２０に入射するように、第１の受光素子１１０の裏面外縁部にのみ接着剤を塗布して固定してもよい。【００５７】  第１の受光素子１１０の第１アノード電極１１４及び第１カソード電極１１５は、第２の受光素子１２０の裏面の対応する中間配線１３１，１３２に例えば金ワイヤ１０５，１０６によって夫々接続される。中間配線１３１，１３２は支持基板１０２の対応する配線１０３ｂ、１０３ｃに例えば金ワイヤ１０７，１０８によって夫々接続される。【００５８】  受光素子ユニット１０１には、支持基板１０２と反対側から第１の受光素子１１０に光が入射し、第１の受光素子１１０において、可視光領域から赤外光領域の例えば波長が４００〜１０００ｎｍの領域の光が電流に変換され、電気信号として外部に伝達される。第１の受光素子１１０を透過する例えば波長が１０００〜１６００ｎｍの領域の光が、第２の受光素子１２０に入射し、この光が第２の受光素子１２０において電流に変換されて電気信号として外部に伝達される。【００５９】  こうして形成された受光素子ユニット１０１は、第２の受光素子１２０の凹部１２６に第１の受光素子１１０が収容されたので、第２の受光素子１２０のみの受光ユニットと同等の大きさに小型化される。この受光素子ユニット１は、支持基板１０２の複数のパッド部１０４ａ〜１０４ｃに夫々接続された複数の端子と、光の入射用の窓等を備えた図示外のケースに収容されて、光通信等に使用される。尚、第１半導体基板には窒化ガリウム系基板を用い、第２半導体基板にはシリコン基板又はリン化インジウム基板を用いて、紫外光と可視光又は紫外光と赤外光を受光するようにしてもよい。【００６０】  実施例１，２に係る受光素子ユニット１及び実施例３に係る受光素子ユニット１０１の作用、効果について説明する。  受光素子ユニット１は、第１の受光素子１０と第２の受光素子２０を備え、第１の受光素子１０の第１半導体基板に、第１受光領域１２と反対側の裏面から主面側の第１受光領域１２に向かって凹状に形成された凹部１６を有する。一方、受光素子ユニット１０１は、第１の受光素子１１０と第２の受光素子１２０を備え、第２の受光素子１２０の第２半導体基板に、第２受光領域１２２と反対側の裏面から主面側の第２受光領域１２２に向かって凹状に形成された凹部１２６を有する。そして、凹部１６には第２の受光素子２０が収容され、凹部１２６には第１の受光素子１１０が収容されている。換言すると、第１の受光素子と第２の受光素子のうちの一方が凹部を有し、他方がその凹部に収容されている。【００６１】  従って、広い波長域の光を受光するために第１の受光素子１０と第２の受光素子２０が重ねられ、且つ厚さを抑えて受光素子ユニット１を小型化することができる。また、第１の受光素子１１０と第２の受光素子１２０が重ねられ、且つ厚さを抑えて受光素子ユニット１０１を小型化することができる。【００６２】  第１の受光素子１０と第２の受光素子２０は、第１受光領域１２を透過した光が第２受光領域２２に入射するように配置されている。また、第１の受光素子１１０と第２の受光素子１２０は、第１受光領域１１２を透過した光が第２受光領域１２２に入射するように配置されている。従って、受光素子ユニット１，１０１は、波長が異なる入射光を分光せずに受光することができるので、受光素子ユニット１，１０１を小型化することができる。【００６３】  第１の受光素子１０は、入射光の入口側及び出口側に反射防止層１３，１８を夫々有している。また、第１の受光素子１１０は、入射光の入口側及び出口側に反射防止層１１３，１１８を夫々有している。従って、第１の受光素子１０，１１０の入射光の入口側における反射を抑えて第１の受光素子１０，１１０の受光量及び第２の受光素子２０，１２０の受光量を確保すると共に、第１の受光素子１０，１１０を透過する入射光の出口側における光の反射を抑えて第２の受光素子２０，１２０の受光量を確保することができる。【００６４】  上記実施例１において、第１の受光素子１０は、凹部１６を有して凹部１６側が支持基板２に固定され、凹部１６に収容される第２の受光素子２０は、主面側の第２アノード電極２４と第２カソード電極２５が導電性部材２７によって支持基板２の対応する配線３ａ，３ｃに夫々固定される。従って、第１の受光素子１０の凹部１６に第２の受光素子２０を収容して受光素子ユニット１を小型化することができると共に、第２の受光素子２０が支持基板２に固定されると同時に電気的に接続されるので、受光素子ユニット１の形成を容易にすることができる。【００６５】  上記実施例２において、第１の受光素子１０は、凹部１６と、凹部１６側に支持基板２の対応する配線３ａ，３ｃに接続される中間配線３１，３２を有して、凹部１６側が支持基板２に固定されている。そして、凹部１６に収容される第２の受光素子２０は、主面側の第２アノード電極２４と第２カソード電極２５が導電性部材２７によって第１の受光素子１０の対応する中間配線３１，３２に夫々固定される。従って、第１の受光素子１０の凹部１６に第２の受光素子２０を収容して受光素子ユニット１を小型化することができると共に、第２の受光素子２０が固定された第１の受光素子１０が、支持基板２に固定されると同時に電気的に接続されるので、受光素子ユニット１の形成を容易にすることができる。【��０６６】  上記実施例３において、第２の受光素子１２０は、凹部１２６を有して凹部１２６と反対側（主面側）が支持基板１０２に固定されている。第１の受光素子１１０は、その裏面側が凹部１２６に固定された状態で、主面側の第１アノード電極１１４と第１カソード電極１１５が導電性を有する金ワイヤ１０５，１０６によって第２の受光素子１２０に形成された対応する中間配線１３１，１３２に夫々接続される。従って、第２の受光素子１２０の凹部１２６に第１の受光素子１１０を収容して受光素子ユニット１０１を小型化することができる。【００６７】  第１半導体基板はシリコン基板（Ｓｉ基板１１，１１１）であり、第２半導体基板はリン化インジウム基板（ＩｎＰ基板２１，１２１）である。従って、入射光を分光せずに第１の受光素子１０，１１０で主として可視光領域の入射光を受光し、第２の受光素子２０，１２０で第１の受光素子１０，１１０を透過した赤外光領域の入射光を受光することができ、受光素子ユニット１，１０１を小型化することができる。【００６８】  その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【符号の説明】
【００６９】１，１０１      ：受光素子ユニット２，１０２      ：支持基板３ａ〜３ｃ，１０３ａ〜１０３ｃ      ：配線４ａ〜４ｃ，１０４ａ〜１０４ｃ      ：パッド５，１０５〜１０８      ：金ワイヤ（導電性ワイヤ）１０，１１０    ：第１の受光素子１１，１１１    ：Ｓｉ基板（第１半導体基板）１２，１１２    ：第１受光領域１２ａ，１１２ａ  ：ｐ型拡散領域１３，１８，１１３，１１８    ：反射防止層１４，１１４    ：第１アノード電極１５，１１５    ：第１カソード電極１６    ：凹部１７，２７，１２７    ：導電性接着剤２０，１２０    ：第２の受光素子２１，１２１    ：ＩｎＰ基板（第２半導体基板）２２，１２２    ：第２受光領域２２ａ，１２２ａ  ：ｐ型領域２３，２８，１２３，１２８    ：反射防止層２４，１２４    ：第２アノード電極２５，１２５    ：第２カソード電極３１，３２，１３１，１３２    ：中間配線１１７    ：接着剤１２６    ：凹部
【要約】［課題］２つの受光素子が重ねられて小型化された受光素子ユニットを提供すること。［解決手段］受光素子ユニット(1,101)は、第１半導体基板の主面側に受光領域を有する第１の受光素子(10,110)と、第２半導体基板の主面側に受光領域を有する第２の受光素子(20,120)と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子を外部に電気的に接続するための配線を有する支持基板(2,102)を備え、第１の受光素子と前記第２の受光素子のうち、一方は受光領域と反対側の裏面からその受光領域側に向かって凹状に形成された凹部(16,126)を有し、他方はその凹部に収容されている。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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