(57)【要約】光ダイオードの効率は、基本的な考えにより、基板層（１）を介して光（２０）を入射させることによって光ダイオードを逆さに使用すること、および表面層（３）をミラーとして用いることで向上する。従って、基板層（１）から来る際の第１の通過中または表面層（３）で反射された後の第２の通過中のいずれかに、エピタキシャル層（２）は光子を電子正孔対に変換するチャンスがおよそ２倍になる。表面層（３）は、金属ストライプ（６、７、８）および金属ミラー（９、１０）を備え、またフレキシブルプリント基板の上に前記光検出器を正確に実装するためのソルダバンプ（４、５）に結合された金属領域（１５、１６）を備える。エピタキシャル層（２）およびエピタキシャル層（２）内の領域（１７、１８、１９）は第１のダイオードの電極を形成し、エピタキシャル層（２）および基板層（１）は第２のダイオードの電極を形成し、それにより両方のダイオードの光電流を加えた際に前記効率が同様にほぼ２倍となる。絶縁物上シリコンおよび／またはエッチストッパを含む基板層（１）を、シリコンを除去することによっておよび／または前記エッチストッパまでエッチングすることによって容易に薄型化することができる。
2006505930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光検出器の少なくとも１つの側を介して到達する少なくとも１つの光信号を変換する光検出器であって、前記光検出器は、少なくとも１つの基板層と、少なくとも１つのエピタキシャル層と、少なくとも１つの表面層とを備え、前記側は前記基板層を含み、前記表面層は前記光信号の少なくとも一部を反射するミラー機能を有する、光検出器。
【請求項２】
前記表面層は、光ピックアップユニットのフレキシブルプリント基板の上に前記光検出器を実装するためのソルダバンプに結合された金属領域を含む、請求項１に記載の光検出器。
【請求項３】
前記基板層はそれぞれｐ型またはｎ型であり、前記エピタキシャル層はそれぞれｎ型またはｐ型であり、前記エピタキシャル層は少なくとも１つのそれぞれｐ型またはｎ型領域を含み、それによって前記エピタキシャル層および前記領域がダイオードの電極を形成する、請求項２に記載の光検出器。
【請求項４】
前記エピタキシャル層および前記基板層はさらなるダイオードの電極を形成する、請求項３に記載の光検出器。
【請求項５】
前記基板層は絶縁物上シリコンを含む、請求項２に記載の光検出器。
【請求項６】
前記基板層はエッチストッパを含む、請求項２に記載の光検出器。
【請求項７】
フレキシブルプリント基板およびこのフレキシブルプリント基板に実装された光検出器を備える光ピックアップユニットであって、
前記光検出器は、前記光検出器の少なくとも１つの側を介して到達する少なくとも１つの光信号を変換し、且つ少なくとも１つの基板層と、少なくとも１つのエピタキシャル層と、少なくとも１つの表面層と、を備え、
前記側は前記基板層を含み、
前記表面層は、前記光信号の少なくとも一部を反射するミラー機能を有し、且つ前記フレキシブルプリント基板の上に前記光検出器を実装するためのソルダバンプに結合された金属領域を備える、
光ピックアップユニット。
【請求項８】
光検出器の少なくとも１つの側を介して到達する少なくとも１つの光信号を変換する光検出器を製造する方法であって、
前記側に含まれる少なくとも１つの基板層の上に少なくとも１つのエピタキシャル層を配置し、前記エピタキシャル層の上に少なくとも１つの表面層を配置するステップと、
前記光信号の少なくとも一部を反射するミラー機能を前記表面層に与えるステップと、を備える、方法。
【請求項９】
前記基板層を薄くするステップを備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記薄くするステップは、前記基板層がエッチストッパを含む場合、前記エッチストッパまでエッチングするサブステップを含み、または、前記基板層が絶縁物上シリコンを含む場合、シリコンを除去するサブステップを含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの発明を介して到達する少なくとも１つの光信号を変換する光検出器に関すると共に、前記光検出器のフレキシブルプリント基板側を備える光ピックアップユニットに関する。
【０００２】
本発明はまた、（ＰＣＢ）およびこのフレキシブルＰＣＢに実装された光検出器、光検出器の少なくとも１つの側を介して到達する少なくとも１つの光信号を変換する光検出器を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
このような光検出器は光信号を電気信号に変換するものであり、半導体技術によって製造され、上部層および中間層は、例えば２０μｍの浸透深さを有する例えば赤外光、または例えば０．３μｍの浸透深さを有する例えば青色光のような前記光信号を受信し、下部層は基板を形成する。
【０００４】
米国特許第５，０９７，３０７号より従来技術の光検出器が知られており、表面層である前記上部層と、エピタキシャル層である前記中間層と、基板層である前記下部層が開示されている。
【０００５】
既知の光検出器の欠点は、特に前記光を例えば電流に変換する時に、エピタキシャル層が薄いほど効率が悪くなることであり、即ち、益々薄くなるより高度な集積回路（ｉｃ）プロセス（例えばＣＱｕＢｉＣ３）によるエピタキシャル層のために、表面層の側で光検出器に入射する光子がエピタキシャル層内で電子正孔対に変換されず、基板層で消滅してしまう。効率を良くするためには、エピタキシャル層は例えば入射光の浸透深さのおよそ２倍または３倍の厚さを有する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、特に、大きな帯域幅と共により良い効率を有する光検出器を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、特に、大きな帯域幅と共により良い効率を有する光検出器を備える光ピックアップユニットを提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、特に、大きな帯域幅と共により良い効率を有する光検出器を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による光検出器は、前記光検出器の少なくとも１つの側を介して到達する少なくとも１つの光信号を変換し、少なくとも１つの基板層と、少なくとも１つのエピタキシャル層と、少なくとも１つの表面層とを備え、前記側は前記基板層を含み、前記表面層は前記光信号の少なくとも一部を反射するミラー機能を有する。
【００１０】
光検出器を逆さに使用することによって、前記光子は基板層を介してエピタキシャル層に入射する。このエピタキシャル層内ですぐに電子正孔対に変換されなかった光子は前記表面層（の内側）によって反射され、エピタキシャル層内に戻って、変換される第２のチャンスを得る。従って、エピタキシャル層の同じ厚さで、効率が例えば２倍になる。
【００１１】
従来技術の光検出器と比較すると、この従来技術の光検出器では、光に前記表面層を通過させ前記エピタキシャル層に入射させるために正孔を作成する必要があり、またこの従来技術光検出器では、入射光の前記表面層（の外側）での反射がレーザの安定性の問題を引き起こしていたが、光検出器を逆さに使用し、表面層（の内側）をミラーとして用いることによって、光に前記表面層を通過させるための正孔を作成する必要がなくなり、表面層の内側で入射光を反射させることでレーザの安定性の問題が小さくなる。
【００１２】
さらに、光が基板層を介して入射するため、表面層で例えば低オーム（低雑音）のアルミニウムスのストライプを用いることができ、例えばアルミニウムスの平面をミラーとして用いることができる。
【００１３】
本発明による光検出器の第１の実施の形態は請求項２に記載されている。
【００１４】
光ピックアップユニットのフレキシブルＰＣＢ上に前記光検出器を実装するためのソルダバンプに結合された金属領域を前記表面層に設けることによって、光検出器をフレキシブルＰＣＢ上に正確に実装することができ、パッケージ内に収容する必要がなくなる（それによりフレキシブルＰＣＢでより多くの空間が提供される）。ソルダバンプは小さな鉛インダクタンスを提供し、小さな鉛インダクタンスほど高い周波数が可能となり、より大きな安定性を提供する。
【００１５】
本発明による光検出器の第２の実施の形態は請求項３に記載されている。
【００１６】
前記基板層をそれぞれｐ型またはｎ型に選択し、前記エピタキシャル層をそれぞれｎ型またはｐ型とし、前記エピタキシャル層が少なくとも１つのそれぞれｐ型またはｎ型領域を備えることによって、前記エピタキシャル層および前記領域が、光検出器として機能するダイオードの電極を形成する。好ましくは、１つの大きな領域の代わりに、前記エピタキシャル層は多くの小さな縞の領域を備え、それにより前記領域でのエピタキシャル層が激減して光検出器の静電容量を低下させる。
【００１７】
本発明による光検出器の第３の実施の形態は請求項４に記載されている。
【００１８】
前記エピタキシャル層および前記基板層にさらなるダイオードの電極を形成させることによって、２つのダイオードが協働するために、光検出器の効率が同様に例えば２倍になる。光検出器ダイオードおよびさらなるダイオードのそれぞれ共通陰極または陽極が、例えば、基板層とエピタキシャル層との間に配置されたそれぞれｎ型またはｐ型の低オーム埋込ストライプを介して、同様にそれぞれｎ型またはｐ型のウェルと共に接続される。
【００１９】
尚、このさらなるダイオード自体は、逆さにせずに使用されより且つ厚い層を備える従来技術の光検出器より知られており、前記さらなるダイオードは電子正孔対を捕え、これらの電子正孔対はさもなければステップ応答におけるいわゆるスローテールの一因となる。スローテールは、シリコンの深いところで発生する電子正孔対を起源とする。これらの少数荷電担体は、電極に到達するまでに拡散によって長距離を移動しなければならない。拡散は比較的遅いプロセスであるため、この電極までの少数荷電担体の移動には比較的長い時間がかかり、これがステップ応答におけるスローテールの原因となる。本発明によれば、ダイオードおよびさらなるダイオードの両方は、合計することができる結果（例えば電流）を供給する。
【００２０】
本発明による光検出器の第４の実施の形態は請求項５に記載されている。
【００２１】
絶縁物上シリコンは有利な基板層であり、前記基板層はシリコンを除去することによって薄型化が容易である。
【００２２】
本発明による光検出器の第５の実施の形態は請求項６に記載されている。
【００２３】
前記エッチストッパは有利な基板層の一部を形成し、前記基板層は、前記エッチストッパまで前記層をエッチングすることによって薄型化が容易である。
【００２４】
本発明による光ピックアップユニットおよび本発明による方法の実施の形態は、本発明による光検出器の実施の形態に対応している。
【００２５】
本発明は、特に、光検出器によって電流に変換される入射光がエピタキシャル層に到達しなければならないという見識に基づいていると共に、特に、入射光は一方の側からエピタキシャル層に入射するのではなく、他方の側から入射すべきであるという基本的な考えに基づいている。
【００２６】
本発明は、特に、より効率の良い光検出器を提供する問題を解決すると共に、特に、表面層（の外側）での不都合な反射を表面層（の内側）での有利な反射に変換したという利点がある。
【００２７】
本発明のこれらおよび他の態様は以下に説明する実施の形態より明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１に示されている本発明による光検出器は基板層１を備え、その上にエピタキシャル層２が配置され、前記エピタキシャル層２の上には表面層３が配置されている。表面層３は、ソルダバンプ４、５に結合された金属領域１５、１６と、金属ミラー９、１０と、エピタキシャル層２と表面層３との間の境界の付近にまたはそれに接するように配置された金属領域６、７、８とを備えている。エピタキシャル層２は、エピタキシャル層２と基板層１との間の境界の付近にまたはそれに接するように配置された埋込ストライプ１１、１２と、前記埋込ストライプ１１、１２の付近に且つ前記埋込ストライプ１１、１２と表面層３との間に配置されたウェル１３、１４と、前記金属領域６、７、８の付近に配置された浅いドープ領域１７、１８、１９とを備えている。
【００２９】
従来技術の光検出器は光２０を上から、即ち表面層３を介して受けていた。この光２０が前記表面層３を通過するように、第１の金属層に金属領域６、７、８の高さで、第２の金属層に金属ミラー９、１０の高さで、および金属領域１５、１６に正孔を作成する必要があった。さらに、前記金属層（の外側）での入射光２０の反射によって、この光２０を発生させたレーザ（通常光２０はレーザを起源とし、反射および集光によって光ディスクに到達する）の安定性に関する問題を引き起こしていた。
【００３０】
さらに、前記光２０は、例えば２０μｍの浸透深さを有する例えば赤外光、または例えば０．３μｍの浸透深さを有する例えば青色光を含む。前記光２０を例えば電流に変換する時に、エピタキシャル層２が薄いほど従来技術での光検出器の効率は悪くなり、即ち、益々薄くなるより高度なＨＦ集積回路（ｉｃ）プロセス（例えばＣＱｕＢｉＣ３）によるエピタキシャル層２のために、表面層３を介して光検出器に入射する光子がエピタキシャル層２内で電子正孔対に変換されず、基板層１で消滅してしまう。効率を良くするためには、エピタキシャル層２は入射光２０の浸透深さのおよそ例えば２倍または３倍の厚さを有する必要がある。
【００３１】
効率の向上した光検出器を提供するためには、特に、基板層１を介して光２０を入射させることによって光検出器を逆さに使用し、それにより金属領域６、７、８、１５、１６およびミラー９、１０がミラーとして用いられる。従って、基板層１から来る際の第１の通過中または金属領域６、７、８、１５、１６またはミラー９、１０で反射された後の第２の通過中のいずれかに、エピタキシャル層２は光子を電子正孔対に変換するチャンスがおよそ２倍になる。従って、エピタキシャル層２の同じ厚さで、効率が例えばおよそ２倍になる。
【００３２】
前記従来技術の光検出器と比較すると、光を通過させるための正孔を前記金属層に作成する必要がなくなり、金属領域６、７、８、１５、１６およびミラー９、１０の内側での入射光２０を反射させることでレーザの安定性の問題が小さくなる。こうして光２０が基板層１を介して入射するため、例えば低オーム（低雑音）のアルミニウムのストライプ６、７、８を用いることができ、例えばアルミニウムスの平面９、１０をミラーとして用いることができる。
【００３３】
表面層３の金属領域１５、１６に結合されたソルダバンプ４、５によって、前記光検出器を光ピックアップユニットのフレキシブルプリント基板（ＰＣＢ）上に正確に実装することができ、光検出器をパッケージ内に収容する必要がなくなる（それによりフレキシブルＰＣＢでより多くの空間が提供される）。ソルダバンプ４、５は小さな鉛インダクタンスを提供し、小さな鉛インダクタンスほど高い周波数が可能となり、より大きな安定性を提供する。
【００３４】
前記基板層１は例えばｐ型（またはｎ型）であり、前記エピタキシャル層２はｎ型（またはｐ型）であり、前記エピタキシャル層２は少なくとも１つの浅いｐ型（またはｎ型）ドープ領域１７、１８、１９を備えている。従って、前記エピタキシャル層２および前記浅いドープ領域１７、１８、１９が、光検出器として機能するダイオードの電極を形成する。好ましくは、１つの大きな領域１７、１８、１９の代わりに、前記エピタキシャル層２は多くの小さな縞の領域１７、１８、１９を備え、それにより前記領域１７、１８、１９でのエピタキシャル層２が激減して光検出器の静電容量を低下させる。
【００３５】
前記エピタキシャル層２および前記基板層１がさらなるダイオードの電極を形成してもよく、その場合２つのダイオードが協働する（それらの電流が例えば合計される）ために、光検出器の効率が同様に例えば２倍になる。さらなるダイオードおよび光検出器ダイオードの両方は、例えば、基板層１とエピタキシャル層２との間に配置されたｎ型（またはｐ型）の低オーム埋込ストライプ１１、１２を介して接続される。両方のダイオードは、エピタキシャル層２、埋込ストライプ１１、１２およびウェル１３、１４で構成される共通陰極（または陽極）を有する。
【００３６】
前記基板層１を絶縁物上シリコンとすることができ、その場合シリコンを除去することによって前記基板層１を容易に薄型化することができる。且つ／または前記基板層１はエッチストッパを含んでもよく、その場合前記エッチストッパまで前記層をエッチングすることによって前記基板層１を容易に薄型化することができる。
【００３７】
エピタキシャル層２が軽いドーピングプロファイルを有するｎ型である場合、ウェル１３、１４はもう少し重いドーピングプロファイルを有するｎ型であり、埋込ストライプ１１、１２はさらに重いドーピングプロファイルを有するｎ型であり、埋込ストライプ１１、１２の中央は最も重いドーピングプロファイルを有するｎ型である。その結果、光検出器の内側に（ドーピングプロファイル勾配に基づいて）電場が作られることにより（少数）正孔を加速させ、従って前記光検出器の帯域幅を向上させることができる。
【００３８】
埋込ストライプ１１、１２は標準的な埋込ストライプ（ＢＮまたはＢＰ）および深い埋込ストライプ（ＢＮＤまたはＢＰＤ）の組み合わせから構成されてもよく、または深い埋込ストライプ（ＢＮＤまたはＢＰＤ）のみから構成されてもよく、または標準的な埋込ストライプ（ＢＮまたはＢＰ）のみから構成されてもよい。
【００３９】
（前記光検出器の少なくとも１つの側を介して到達する少なくとも１つの光信号２０を変換する）光検出器を製造する本発明による方法は、少なくとも１つの基板層１に接する少なくとも１つのエピタキシャル層２を配置し、前記エピタキシャル層２に接する少なくとも１つの表面層３を配置するステップを備え（前記側は基板層１を含む）、また前記光信号２０の少なくとも一部を反射するミラー機能を前記表面層３に与えるステップを備える。それによって基板層１が薄くなり過ぎることがないと考えられる。
【００４０】
実施の一形態によれば、基板層１が厚すぎる場合には、それを薄くしなければならない。これを例えば、前記基板層１がエッチストッパを含む場合、前記エッチストッパまでエッチングすることによって、または前記基板層１が絶縁物上シリコンを含む場合、シリコンを除去することによって行うことができる。
【００４１】
従って、１つの上部層（単一の光ダイオードのみを使用）または２つの上部層（２つの光ダイオードを背中合わせにし、エピタキシャル層を例えば共通陰極とする）を有する絶縁物上シリコン（ＳＯＩ）ウェーハから処理を開始することができる。通常の処理、例えばＣＢｉＣＭＯＳプロセスが実行される。最後に、後処理が行われ、裏側のシリコンが除去され、透明なプラスチックが（逆さに）実装後に集積回路（ｉｃ）を覆ってもよい。絶縁物上シリコン（ＳＯＩ）ウェーハの代わりに、シリコンオンエニシング（ＳＯＡ）技術を用いてウェーハを薄型化してもよく、それを第２のウェーハに取り付けてもよく、前記エッチストッパまでエッチングすることによって光学窓を開けてもよい。
【００４２】
英文明細書において、例えば“ｆｏｒ  ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ”および“ｆｏｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ”および“ｆｏｒ  ｍｏｕｎｔｉｎｇ”における“ｆｏｒ”という表現は、同時であるか否かに関わらず他の機能も行われることを排除するものではない。また、「ミラー機能を有する前記表面層」という表現は、他の機能、例えば相互接続機能または絶縁機能も行われることを排除するものではない。「Ｙに結合されたＸ」および「ＸとＹとの間の結合」および「ＸおよびＹを結合する」等の表現は、要素ＺがＸとＹとの間にあることを排除するものではない。「ＰはＱを備える」および「Ｑを備えるＰ」等の表現は、要素Ｒも含まれることを排除するものではない。“ａ”および“ａｎ”（１つの）という語は、１つ以上複数が存在する可能性を排除するものではない。
【００４３】
本発明は、特に、光検出器によって電流に変換される入射光がエピタキシャル層２に到達しなければならないという見識に基づいていると共に、特に、入射光は一方の側からエピタキシャル層２に入射するのではなく、他方の側から入射すべきであるという基本的な考えに基づいている。
【００４４】
本発明は、特に、より効率の良い光検出器を提供する問題を解決すると共に、特に、表面層３（の外側）での不都合な反射を表面層３（の内側）での有利な反射に変換したという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による光検出器をブロック図の形式で示している。
【図１】
2006505930.tif 000003
【国際調査報告】
2006505930.tif 000004
2006505930.tif 000005