(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの光検出器に対応する２つの色を含む情報のミキシングに対して感受性のない検出装置を提供する。【解決手段】基板３は、第１のバンドギャップエネルギーを有する第１の半導体層５と、半導体バッファ層６と、第１のバンドギャップエネルギーと異なる第２のバンドギャップエネルギーを有する第２の半導体層７とを連続的に備える。２つの異なる色に反応する２つの光検出器１、２は、第１及び第２の半導体層５、７の上にそれぞれ形成される。第１のバイアスパッド９は、第１の半導体層５を第１のバイアス回路８ｂ、１４に電気的に接続する。第２のバイアスパッド１０は、第２の半導体層７を第２のバイアス回路８ａ、１５に電気的に接続する。第１のバイアスパッドは第２の半導体層７と電気的接続しない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  基板であって、
--  第１のバンドギャップエネルギーを有する第１の半導体層（５）と、
--  半導体バッファ層（６）と、
--  前記第１のバンドギャップエネルギーと異なる第２のバンドギャップエネル
ギーを有する第２の半導体層（７）と、
を連続的に備える基板（３）と、
−  第１の色に反応し、且つ、前記第１の半導体層（５）を用いて形成された第１の電極を有する第１の光ダイオード（１）と、
−  第２の色に反応し、前記第２の半導体層（７）を用いて形成された第１の電極を有し、且つ、前記バッファ層（６）により前記第１の光ダイオード（１）から隔てられている第２の光ダイオード（２）と、
−  前記第１及び第２の光ダイオード（１、２）と電気的に結合している読み出し回路（８、８ａ、８ｂ）と、
を備える検出回路であって、
前記半導体バッファ層（６）は、前記第１の半導体層（５）と前記第２の半導体層（７）との間の電荷キャリアの流れを遮断するように構成され、
−  前記第１の半導体層（５）と電気的に接続され、且つ、前記第２の半導体層（７）とは電気的な接続のない第１のバイアスパッド（９）と、
−  前記第１の光ダイオード（１）の第２の電極に接続された第１のコンタクト（１９）と、
−  前記第２の半導体層（７）と電気的に接続され、且つ、前記第１の半導体層（５）とは電気的な接続のない第２のバイアスパッド（１０）と、
−  前記第２の光ダイオード（２）の第２の電極に接続された第２のコンタクトと、
−  前記第１のバイアスパッド（９）と前記第１のコンタクト（１９）との間に第１の電位差を与えるように構成された第１のバイアス回路（８ｂ、１４）と、
−  前記第２のバイアスパッド（９）と前記第２のコンタクト（１９）との間に第２の電位差を与えるように構成された第２のバイアス回路（８ａ、１５）と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記基板（３）は、前記第１の半導体層（５）中に形成された底部を有するブラインドホールを備え、導電性フォルム（１２）は、前記第１のバイアス回路（１４）と前記ブラインドホールの前記底部との間に電気的接続を実現し、前記第１のバイアスパッド（９）が前記基板（３）に入り込み、前記第２の半導体層（７）と前記バッファ層（６）とを貫通する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ブラインドホールは、リングの形状のクローズドトレンチを定め、前記リングは、複数の前記第１の光ダイオード（１）を有する前記第１の半導体層（５）の第１の領域と、複数の前記第２の光ダイオード（２）を有する前記第２の半導体層の第１の領域とを定める、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の半導体層（７）の前記第１の領域に配置された複数の第２のバイアスパッド（１０）を備える、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記クローズドトレンチは、前記第１の半導体層（５）の前記第１の領域を定める第１の側壁と、前記第１の側壁と向かい合う第２の側壁とを有し、
前記第１のバイアスパッド（９）は、前記第１の半導体層（５）と前記半導体バッファ層（６）との間の界面に平行な断面において、前記第２の側壁から前記第１の側壁へ、
−  電気絶縁フィルム（１１）と、
−  導電性フィルム（１２）と、
−  前記導電性フィルム（１２）と前記電気絶縁フィルム（１１）との上に積層された電気絶縁材料と、
を連続的に備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記電気絶縁フィルム（１１）は、前記第１の半導体層（５）の前記第１の領域を囲むように、前記ブラインドホールの前記底部における第１のリングを定め、前記導電性フィルム（１２）は、前記ブラインドホールの前記底部の前記第１のリングを囲む第２のリングを定める、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のバイアスパッド（９）は、第１の基板電位（ＶＳＵＢ１）を供給するように構成された前記第１のバイアス回路（１４）と電気的に結合され、前記第２のバイアスパッド（１０）は、前記第１の基板電位（ＶＳＵＢ１）と異なる第２の基板電位（ＶＳＵＢ２）を供給するように構成された前記第２のバイアス回路（１５）と電気的に結合され、前記読み出し回路（８、８ａ、８ｂ）は、前記第１及び第２のバイアス回路の一部を形成し、且つ、前記第１の電位差が前記第２の電位差と異なるように、前記第１及び第２の光ダイオード（１、２）の前記第１の電極に同じ基準電圧（ＶＲＥＦ）を供給するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のバイアス回路（１４）は、前記第１の光ダイオード（１）を第１の電圧範囲にバイアスするように構成され、前記第１の光ダイオードはアバランシェ光ダイオードとなり、前記第２のバイアス回路（１５）は、前記第２の光ダイオード（２）を第２の電圧範囲にバイアスするように構成され、前記第１の光ダイオードが光信号と電気信号との間でのリニアな応答性を有する、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の色に応答する第１の光検出器と第２の色に応答する第２の光検出器とを備える検出装置に関するものであり、２つの光検出器は同時に動作することができる。
【背景技術】
【０００２】
検出装置の分野においては、読み出し回路に結合された光検出器が一般的である。光検出器は観測現場（observed scene）を示す信号を出力し、読み出し回路はこの信号を処理する。
【０００３】
電磁気信号をそれを示す電気信号に変換することは、特定の電圧範囲に光検出器をバイアスすることにより達成することができる。光検出器をバイアスすることは、光検出器の第１の端子に印加された基板電位( potential substrate)を用いて行うことができる。光検出器をバイアスすることは、例えば容量性トランスインピーダンス増幅器タイプ（capacitive transimpedance amplifier type）の読み出し装置を用いて、光検出器の第２の端子に印加された基準電位によっても行うことができる。
【０００４】
観測現場に関するさらなる情報を得るために、光検出器は、他の色に反応する追加光検出器と結合される。追加光検出器は、基板と第２の読み出し回路に接続された追加光検出器の第２の端子とを用いてバイアスされる。このようにして、同一の現場が２つの異なる色の２つの異なる信号を発している場合には、第１の光検出器から来た情報であるか、もしくは、第２の光検出器から来た情報であるかに依存して、同一の現場は２つの異なる情報を与えることができる。このような光検出器は、米国特許文献６０３４４０７に記載されている。
【０００５】
２つの光検出器は異なる波長を感知するように構成されているにもかかわらず、装置のこのような構成は光クロストーク現象（illumination crosstalk phenomena）に特に敏感であることに、我々は気が付いた。２つの光検出器の一方に対応する波長を含む情報を、他方の光検出器と結合された読み出し回路に格納された情報の中に部分的に観測することができることに、我々は気が付いた。従って、信号のミキシングはこの構造の有用性を制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、２つの光検出器に対応する２つの色を含む情報のミキシングに対して感受性のない（less sensitive）検出装置を提供することである。
【０００７】
この目的は以下を備える装置により少なくとも部分的に達成することができる：
−  基板であって、
--  第１のバンドギャップエネルギーを有する第１の半導体層と、
--  第１の半導体層と第２の半導体層との間の電荷キャリア（charge carrier）
の流れを遮断するように構成された半導体バッファ層と、
--  第１のバンドギャップエネルギーと異なる第２のバンドギャップエネルギー
を有する第２の半導体層と、
を連続的に備える基板と、
−  第１の色に反応し、且つ、第１の半導体層を用いて形成された第１の電極を有する第１の光ダイオードと、
−  第２の色に反応し、第２の半導体層を用いて形成された第１の電極を有し、且つ、バッファ層により第１の光ダイオードから隔てられている第２の光ダイオードと、
−  第１及び第２の光ダイオードと電気的に結合している読み出し回路と、
−  第１の半導体層と電気的に接続され、且つ、第２の半導体層とは電気的な接続のない第１のバイアスパッドと、
−  第１の光ダイオードの第２の電極に接続された第１のコンタクトと、
−  第２の半導体層と電気的に接続され、且つ、第１の半導体層とは電気的な接続のない第２のバイアスパッドと、
−  第２の光ダイオードの第２の電極に接続された第２のコンタクトと、
−  第１のバイアスパッドと第１のコンタクトとの間に第１の電位差を与えるように構成された第１のバイアス回路と、
−  第２のバイアスパッドと第２のコンタクトとの間に第２の電位差を与えるように構成された第２のバイアス回路と。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、２つの光検出器が設けられた検出装置を模式的に示す。
【図２】図２は、異なる構成の第２の極のパッドに結合された複数の光検出器対を有する検出装置の模式的上面図である。
【図３】図３は、検出装置中の２つの光ダイオードを電気的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
他の利点及び特徴は、本発明の特有の実施形態についての下記の説明により、さらに明らかにされる。本発明の特有の実施形態は、単なる例示であって、本発明を限定するものではない。本発明の特有の実施形態は、添付の図面により示される。
【００１０】
図１に示されるように、検出装置は第１の色に反応する第１の光検出器１と、第１の色と異なる第２の色に反応する第２の光検出器２とを備える。第１及び第２の光検出器１及び２は、基板３の上に形成される。基板３は、支持体４と、第１のバンドギャップエネルギーを有する第１の半導体層５と、半導体バッファ層６と、第１のバンドギャップエネルギーとは異なる第２のバンドギャップエネルギーを有する第２の半導体層７と、を連続的に備える。
【００１１】
好ましくは、第１の半導体層５を通過して第２の半導体層７に達する入射光（incident radiation）を集める効率を向上させるように、第１のバンドギャップエネルギーは第２のバンドギャップエネルギーよりも大きい。
【００１２】
さらに好ましくは、支持体を通過した光を集めることを促進するために、支持体は、第１の光検出器１と第２の光検出器２とにそれぞれ対応する２つの色に対して透過性を持つ。支持体は、例えば、第１の半導体層５のバンドギャップエネルギーよりも大きく、且つ、第２の半導体層７のバンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャップエネルギーを有する半導体材料からなる。
【００１３】
先の実施形態と組み合わせることができる特有の実施形態においては、バッファ層６も、第１の光検出器１及び第２の光検出器２により感知された色に対して透過性を持つ。バッファ層６は、例えば、第１の半導体層５のバンドギャップエネルギーよりも大きく、且つ、第２の半導体層７のバンドギャップエネルギーよりも大きいバンドギャップエネルギーを有する半導体材料からなる。
【００１４】
第１の光検出器１は第１の半導体層５により部分的に形成され、第２の光検出器２は第２の半導体層７により部分的に形成される。第１の光ダイオード１は、第１の半導体層５を用いて形成された第１の電極を有する。第２の光ダイオード２は、第２の半導体層７を用いて形成された第１の電極を有する。第１及び第２の光検出器１及び２は、横方向にシフトしており、すなわち、上面図及び断面図において、第１の光検出器１の集光領域は第２の光検出器２の集光領域から隔てられている。
【００１５】
特有の実施形態においては、第１の光検出器１及び第２の光検出器２は両方とも光ダイオードである。この場合、第１のダイオードは第１の半導体層５に形成され、第２のダイオードは第２の半導体層７に形成される。２つのダイオードは、（層５と層６との間の界面に平行な面において）セミプレーナー構造を形成するように互いに対して横方向にシフトしている。
【００１６】
処理回路へと伝送される信号を集積し、格納し、及び／又は、分析するために、２つの光検出器は、２つの検出器からの複数の信号を受信する読み出し回路８に接続されている。
【００１７】
特有の実施形態においては、検出装置は検出アレイを備え、検出アレイは基板３上の複数の第１の光検出器１と複数の第２の光検出器２とにより形成される。有利には、第１の検出器１は第２の検出器２と同数である。さらに有利には、第１の光検出器１は第２の光検出器２に近接して配置され、検出アレイ中の光検出器の集合体の方向（Ｏｘ）又は方向（Ｏｘ、Ｏｙ）において、同じ反復ピッチ、又は、２つの第１の光検出器と２つの第２の光検出器との間での同じ反復ピッチを持って、２つの光検出器は同様に配置される。
【００１８】
この場合、検出アレイは読み出し回路８と結合され、読み出し回路８は、複数の光検出器に接続された複数の読み出しデバイス８ａ、８ｂを備える。光検出器は、光検出器から出された信号を受信するように読み出しデバイス８ａ、８ｂと接続される。読み出しデバイス８ａは、出された信号を受信するように第１の光検出器１と結合される。読み出しデバイス８ｂは、出された信号を受信するように第２の光検出器２と結合される。
【００１９】
検出装置は、第１の光検出器１をバイアスするために構成された第１のバイアス回路を備える。第１のバイアス回路は、第１の光検出器１の複数の端子の間に第１の電位差を与えるように構成されている。第１の電位差の値は、受光した光信号を電気信号に変換するための第１の条件（condition）を確立するように設定され、例えば、受光した光束をダイオードが生成する電流に変換する第１の変換係数である。例えば、光検出器がすべて光ダイオードである場合には、光ダイオードを逆バイアスするようにバイアスは設定される。
【００２０】
検出装置は、第２の光検出器２をバイアスするために構成された第２のバイアス回路を備える。第２のバイアス回路は、第２の光検出器１の複数の端子の間に第２の電位差を与えるように構成されている。第２のバイアス回路は、第２のバイアスパッド９と第２のコンタクト１９との間に第２の電位差を与えるように構成されている。好ましくは、第２の電位差は第１の電位差と異なる。第２の電位差の値は、受光した光信号を電気信号に変換するための第２の条件を確立するように設定され、例えば、第１の変換係数と異なるものとすることができる第２の変換係数である。
【００２１】
特有の実施形態によれば、第１の光検出器１又は第２の光検出器２を他の光検出器とは異なる動作モード（operating mode）で動作するように、第１及び第２のバイアス条件は異なる。例えば、アバランシェ光検出器を形成するように、２つの光検出器のうちの一方は、他方の光検出器よりも大きなバイアスを受け、受光した光信号と電気信号との間で非常にリニアな動作性（linear operation）を有する他方の光検出器を与える。
【００２２】
２つの光検出器のバイアスは、複数の端子対（pairs of terminals）の両方に２つの異なる電位を与えることにより行われる。光検出器の第１の端子は基板により形成され、第２の端子は基板の上に配置された電気コンタクト１８、１９により形成される。電気コンタクト１８、１９は光検出器と向かい合っている。第１のコンタクト１９は第１の光ダイオード１の第２の電極に接続され、第２のコンタクト１８は第２の光ダイオード２は第２の電極に接続されている。
【００２３】
光検出器の第１の端子は基板３により形成され、さらに詳細には、光検出器に対応する半導体層により形成される。基板電位ＶＳＵＢは、電圧源により、対応する半導体層とバイアスパッドとを介して第１の端子に印加される。
【００２４】
第２の端子は読み出し回路８と電気的に接続され、基準電位ＶＲＥＦを印加するために用いることができる。基準電位ＶＲＥＦは、他の回路又は読み出し回路と他の回路との組み合わせにより印加することもできる。逆の構成も可能である。
【００２５】
第１の光検出器１のバイアス回路は、第１の電圧源１４と第１の読み出しデバイス８ｂ又は他の回路（図示せず）とを備える。第２の光検出器２のバイアス回路は、第２の電圧源１５と第２の読み出しデバイス８ａ又は他の回路（図示せず）とを備える。
【００２６】
第１の基板電位ＶＳＵＢ１は、第１の電圧源１４により、第１の半導体層５と第１のバイアスパッド９とを介して基板３に印加される。第２の基板電位ＶＳＵＢ２は、第２の電圧源１５により、第２の半導体層７と第２のバイアスパッド１０とを介して基板３に印加される。
【００２７】
特有の実施形態においては、第１のバイアスパッド９は、第１の基板電位ＶＳＵＢ１を供給するように構成された第１のバイアス回路１４に電気的に結合される。第２のバイアスパッド１０は、第１の基板電位ＶＳＵＢ１とは異なる第２の基板電位ＶＳＵＢ２を供給するように構成された第２のバイアス回路１５と電気的に結合される。読み出し回路（８、８ａ、８ｂ）は、第１及び第２のバイアス回路の一部を形成し、且つ、第１の電位差は第２の電位差と異なるように、第１及び第２の光ダイオード１、２の第１の電極に同じ基準電位ＶＲＥＦを供給するように構成されている。
【００２８】
バッファ層６は、電荷キャリアの流れの通路（passage）を遮断し、電荷キャリアの通路を大幅に制限する層である。バッファ層６は、電荷キャリアに通路を与えることなく電位差を受けることができる。バッファ層６は、好ましくは、第１及び第２の半導体層のバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する真性半導体層（意図的にドーピングされていない）である。
【００２９】
電荷の生成を促すために、第１及び第２のバイアスパッド９及び１０は、好ましくは金属材料といった低抵抗材料によって形成されることが好ましい。
【００３０】
第１のバイアスパッド９は、第１のバイアス回路と第１の半導体層５とを電気的に接続する。第１のバイアスパッド９は、第１の半導体層５と電気的に接続され、且つ、第２の半導体層７とは電気的に接続されていない。このようにして、２つの光検出器の間、及び／又は、２つの読み出し回路８ｂ、８ａの間での電荷の移動を避ける。第１のバイアスパッド９は、第１の半導体層５と電気的に接続するように、基板３に入り込む。
【００３１】
先の実施形態と組み合わせることができる特有の実施形態においては、基板３は、底部と少なくとも１つの側壁とを有する第１のブラインドホールを好ましくは備える。第１のホールは、第１の半導体層５の表面又は内部、もしくは、支持体４の内部において止まるように、第２の半導体層７とバッファ層６とを貫く。好ましくは、コンタクト抵抗の低減を確保するために、第１のブラインドホールは第１の半導体層５の内部で止まり、第１のホールの底部は第１の半導体層５に形成される。基板３は、第１のホールを定める側壁を備える。側壁は、第２の半導体層７がショートすることを避けるように、電気絶縁材料１１により少なくとも部分的に覆われている。
【００３２】
第２のバイアスパッド１０は、第２のバイアス回路を第２の半導体層７に電気的に接続する。第２のバイアスパッド１０は、第２の半導体層と電気的に接続され、且つ、第１の半導体層５と電気的に接続されていない。第２のバイアスパッド１０は、基板３の表面に配置され、もしくは、基板３を貫くこともでき、例えば、基板３は、底部と少なくとも１つの側壁とを有する第２のブラインドホールを備える。第２のバイアスパッド１０は、第１の半導体層５と導電性界面を持たず、さらに、バッファ層６と導電性界面を持たない。第２のブラインドホールは、第２の半導体層７の表面又は内部で止めることができる。好ましくは、第２のブラインドホールは、コンタクト抵抗の低減を確保するように、第２の半導体層７の内部で止まっている。第２のブラインドホールが第２の半導体層７の中で止まっている場合には、好ましくは、第２のホールの側壁においては、第２の半導体層７と第２のバイアスパッド１０との間に電気的接続表面を得るように、電気絶縁材料を避ける。
【００３３】
強い光の場合であっても、第１の光検出器１と第２の光検出器２とにそれぞれ対応する２つの分離されたバイアスパッドを有する特有な構造は、２つの伝送された光信号のミキシングを大きく減少させることができる非常に堅固な検出装置を得ることを可能にする、ことが明らかとなった。
【００３４】
先行技術においては、１つの金属パッドは、共通の基板電位を持つ２つの半導体層と電気的に接続される。この構成においては、２つの検出器のうちの一方が強い光を受けた場合、半導体層のバイアスが変化し、光検出器により生成された電荷キャリアの一部が異なる電位を有する他方の半導体層に伝送されることが、本発明者により観察されている。このようにして、２つの読み出しデバイスのうちの一方が多くの電荷を捕獲し、他方の読み出しデバイスは少しの電荷を受け取ることとなる。観測現場の分析は歪められる。
【００３５】
第１の半導体層５と第２の半導体層７との間に共通する電気接続を避ける構造を用いることにより、このような電荷の交換を減少させること、もしくは、克服することが可能である。第１及び第２の光ダイオードは電気的接続を分け合うことはない。２つの光ダイオードにより与えられる電気信号は分離される。
【００３６】
例えば、特許文献ＵＳ０７４７９６２は、共通のアノードを持つ２つの光ダイオードを有する構造を開示する。この構造においては、２つのダイオードを同時に動作した場合、２つの光ダイオードは電気信号をミックスしてしまう。
【００３７】
先の実施形態と組み合わせることができる好ましい実施形態においては、検出アレイにおいて、検出アレイ全体のバイアス条件の均一性を確保するために、第２のバイアスパッド１０は各第２の光検出器２と結合される。第２の光検出器２は、第２のバイアスパッド１０と同数である。基板は、第１の端子に電圧ＶＳＵＢ２を与えるために用いられ、読み出し回路は電圧ＶＲＥＦを印加する。
【００３８】
図２に示すように、第２のバイアスパッド１０は様々な形状とすることができ、例えば正方形又は円形である。第２のバイアスパッド１０は、２つの光検出器の一方の側に、又は、２つの検出器の間に配置することができる。第２のバイアスパッド１０は、２つの光検出器と並んで配置することができ、且つ、第２の光検出器によって第１の光検出器１と隔てられることができ、さらに、その逆も可能である。他の場合においては、第２のバイアスパッド１０は、２つの光検出器と並ぶことがなく、第２のバイアスパッド１０は、２つの光検出器のうちの１つと向かい合っている、もしくは、２つの光検出器を通過する軸に対してほぼ垂直な方向において、２つの光検出器と向かい合っている。この特有の実施形態においては、第２のバイアスパッド１０は、電荷の除去を促進させるように、２つの光検出器の周りにクローズドトレンチを形成する。以上の又は以下の説明より、クローズドトレンチはリングの形状をしており、リングの中央は２つの光検出器により占められている。
【００３９】
さらに好ましくは、第１のバイアスパッド９は、複数の第１の光検出器１に共通している。第１のバイアスパッド９は、第２の層７とバッファ層６とを貫いて形成されることから、第１のホールにより占められる表面領域は重要である。第１のバイアスパッド９を複数の第１の光検出器で分配することは高い集積密度を維持することを可能にする。従って、第１のバイアスパッド９は第１の光検出器１よりも少ない。有利には、第１のバイアスパッドに対応する第１のホールはクローズドトレンチの形状をしており、このクローズドトレンチは、閉じられた領域であって複数の第１の光検出器１を含む第１の領域を定める。以上の又は以下の説明より、クローズドトレンチはリングの形状であり、その中央は、複数の第１の光検出器１と複数の第２の光検出器２と複数の第２のバイアスパッド１０とにより占められている。基板の第１の領域は、トレンチの側壁に共通する第１の側壁により定められている。言い換えると、第１のブラインドホールは、第１の半導体層５の第１の領域と第２の半導体層７の第１の領域とを定めるリング形状のクローズドトレンチを定める。複数の第１の光検出器１と複数の第２の光検出器２とはこの第１の領域に配置される。好ましくは、複数の第２のバイアスパッド１０は第１の領域を配置される。
【００４０】
有利な特有の実施形態においては、第１のバイアスパッド９のホールは、基板３における、検出アレイの周りのリングを形成するクローズドトレンチである。アレイの第１の光検出器１の全ては、第１のバイアスパッド９のトレンチにより区画された領域の中にある。全ての検出アレイに対してたった１つの第１のバイアスパッド９がある。有利には、バイアス条件が均一となるように、第１のバイアスパッド９は、検出アレイの周りのリングを形成する。
【００４１】
先の実施形態と組み合わせることができる特有の実施形態においては、第１のバイアス回路は、第２の光検出器２のバイアスよりも大きなバイアスを第１の光検出器１に与えるように構成される。さらに有利には、第１のバイアス回路は、第１の光検出器１がアバランシェ光検出器として動作するように構成される。言い換えると、第１のバイアス回路１４は、第１の光ダイオード１を第１の電圧範囲にバイアスするように構成され、第１の光ダイオードはアバランシェ光ダイオードとなり、第２のバイアス回路１５は、第２の光ダイオード２を第２の電圧範囲にバイアスするように構成され、第１の光ダイオードは光信号と電気信号との間でのリニアな応答性を有する。
【００４２】
第２の半導体層７から電気的に絶縁されており、その構造は製造プロセスにおける振動に対して堅固であるような第１のバイアスパッド９を形成することは重要である。顕著に異なったバイアスが２つのタイプの光検出器の間に与えられた場合や、ショートすることで２つの光検出器の１つに対してダメージを与えたり、又は、破壊したりすることがある場合には、２つの層の間のこの電気絶縁は非常に有用である。
【００４３】
第１のバイアスパッド９の第１のホールは、底部と少なくとも１つの側壁を備える。第１のブラインドホールの底部は第１の半導体層により形成されている。有利には、製造プロセスにおける振動に対して製造プロセスがさらに堅固なものとなるように、第１のホールの底部は、第１の半導体層５の内部に配置され、且つ、この層の表面には配置されない。第１のバイアスパッド９が基板３に入り込み、第２の半導体層７とバッファ層６とを貫通する。
【００４４】
第１のホールの１つ又は複数の側壁は、第２の半導体層７とバッファ層６とが電気絶縁材料１１との界面を有するように、電気絶縁材料１１により部分的に覆われている。有利には、強固な装置を獲得し、且つ、層６と７とがショートする可能性を制限するために、第１のホールのすべての側壁は電気絶縁材料１１により完全に覆われている。ホールが第１の半導体層５を貫通した場合には、有利には、層１１と第１の半導体層５との間に界面が存在するように、ホールの側壁の上に電気絶縁材料１１が残存する。このようにして、バッファ層６と第１の半導体層５との間の界面における側壁にショートのリスクを減少させる。
【００４５】
第１のホールの底部は電気絶縁材料１１により部分的に覆われており、覆われた領域は側壁の延長上に位置する。断面図において、電気絶縁材料１１は図１中のＬ字型である。導電性フィルム１２は第１のブラインドホールの中に堆積され、第１の半導体層５と接続して、第１のバイアス回路と半導体層５との間の電気的接続を実現する。導電性フィルム１２は、電圧源との接続領域を広くするように、第１のホールに開かれており、且つ、基板３の表面に伸びている。堅固なプロセスを維持するために、導電性フィルム１２と半導体層５との間の接続領域はホールの底部の領域よりも小さい。さらに有利な方法においては、第１のホールの底部において電気絶縁材料１１に覆われたガード領域を形成するように、フィルム１２と層５との間の接続領域は第１のホールの底部よりも小さい。
【００４６】
好ましくは、導電性フィルム１２は、電気絶縁材料１１と導電性フィルム１２との間の接続領域を減少させるように、第１のホールの複数の側壁と部分的にオーバーラップする。フィルム１１にかかるフィルム１２のオーバーラップ領域を制限することは、フィルム１１を介するショートの可能性を少なくし、フィルム１１が欠落した場合であっても、製造プロセスを非常に堅固なものとすることができる。好ましくは、導電性フィルム１２は、第１の領域から出た基板の上面を覆い、容易に且つ確実に電気接続を確保するように、トレンチを超えて伸びる。
【００４７】
第１のバイアスパッド９が一群の光検出器の周りのリングを形成するクローズドトレンチと結合する場合には、複数の光検出器と隣り合う第１の側壁があり、内壁である第１の側壁は、外壁である第２の側壁と基板３において向かい合う。２つの側壁は、トレンチの底部により結合される。
【００４８】
言い換えると、基板３は、第１の領域を定める第１の側壁と、第１の側壁と向かい合う第２の側壁とを備える。
【００４９】
導電性フィルム１２はホールの底部に形成され、内壁に向かい合う外壁に沿って伸びている。バッファ層６と第１の半導体層５との間の界面と平行な断面においては、外壁に覆われた電気絶縁材料１１は、導電性フィルム１２を用いて、内壁に覆われた電気絶縁材料１１から隔てられている。導電性フィルム１２は、電気絶縁材料１１と追加電気絶縁材料１３とを用いて第２の光検出器２から隔てられている。電気絶縁材料１３は電気絶縁材料１１と導電性材料１２との上の第１のホールの中に堆積された材料であることができる。材料１１及び１３は同一の化合物であることができる。
【００５０】
言い換えると、トレンチは、バッファ層６と第１の半導体層５との間の界面に平行な断面において、外壁から内壁へ、電気絶縁フィルム１１と、導電性フィルム１２と、導電性フィルム１２と前記電気絶縁フィルム１１との上に積層された電気絶縁材料１３と、を連続的に有する。
【００５１】
先の実施形態と組み合わせることができ、図１に示される好ましい他の実施形態においては、第１の半導体層５と導電性フィルム１２との間の接続領域は、第１のホールの底部において、電気絶縁フィルム１１により覆われたガード領域を持つように、外壁までシフトする。
【００５２】
この場合、上面図においては、第１のホールの底部には、導電性材料１２で形成された第２のリングにより囲まれている電気絶縁材料１１で形成された第１のリングがある。従って、製造における問題が側壁上の電気絶縁材料１１に起きた場合であっても、第１のバイアスパッド９のクローズドトレンチにより除去された第２の半導体層７の部分が、フィルム１２と電気的に接触することはない。２つのリングは、有利には複数の第１の光検出器と複数の第２の光検出器とを備える基板３の第１の領域を囲んでいる。言い換えると、電気絶縁フィルム１１は、第１の半導体層５の第１の領域を取り囲むように、ブラインドホールの底部にある第１のリングを定める。導電性フォルム１２は、ブラインドホールの底部の第１のリングを取り囲む第２のリングを定める。
【００５３】
第１のバイアスパッド９のトレンチがアレイの周りに形成された場合に、この実施形態は特に有利である。この場合、アレイの中の２つの半導体層の間にショートするリスクはない。
【００５４】
この実施形態においては、電気絶縁層１１を除去することも可能である。第１の層５と電気的に接続する第２の半導体層７の部分は、第２の光検出器２と電気的に接続することなく、且つ、読み出し回路８と接続されることはない。
【００５５】
導電性フィルム１２は、好ましくは、第１のバイアス回路に対して接続を形成するように第１のホールに開かれている。第２の半導体層７の上部側でショートすることを避けるために、導電性フィルム１２は電気絶縁層１６により基板の表面から離されている。
【００５６】
図１及び図３に示される特有の実施形態においては、光検出器１及び２は両方とも光ダイオードである。第１の半導体層５は、第１の導電性タイプであり、第１の光検出器１のダイオードを形成するように第２の導電性タイプである注入領域１７は層５の中に存在する。第２の半導体層７の中の第２の光検出器２のダイオードも同様に形成される。２つの光ダイオードは、基板３の積層に対して又は入射光の伝播に対して、同じアノード−カソード方向を持つ。有利には、バイアスを設定し、読み出し回路を動作する制御回路を用いて、同時に動作し、且つ、同じ観測現場を分析するために、第１の半導体層５と第２の半導体層７とは同じタイプの導電性を有する。好ましくは、２つの光検出器はコンタクト１８、１９を備え、このコンタクトは、装置の接続抵抗を減少させるように、金属又は金属ベースである。コンタクト１８、１９は、フォトダイオードのバイアスを部分的に定めるように、注入領域１７に電気的に接続される。第１及び第２の半導体層は逆のタイプの導電性を有することもでき、しかしながら、この実施形態は、バッファ層６の絶縁特性に非常に敏感である。
【００５７】
図３に示されるように、２つのダイオードは、バイアスパラメータと光ダイオードにより与えられた電気信号とにおいて解離を示すように、電気的に分離される。
【００５８】
特有の実施形態においては、支持体４は除去されることができ、又は、熱機械的ストレスを最小化するように厚みを減らしても良い。
【００５９】
装置は従来の技術を用いて形成することができ、例えば異なる複数の層を有する基板３を形成することによってである。次いで光検出器は形成される。第１のバイアスパッド９のトレンチとバイアスパッド９とが形成される。光検出器はホールの前又は後に形成することができる。光検出器の形成プロセスにおいてホールを形成することも可能である。第１の光検出器は、第１の半導体層５にまで貫くホールと、信号を与える電気接合とを用いて形成することができる。絶縁層１１は、コンタクトホール９と第１の光検出器のホールとの中に同時に堆積される。
【００６０】
好ましくは、検出装置の電気的パフォーマンスを促進させるように、基板の様々な層は単結晶である。有利には、異なる半導体層は、熱機械的特性を向上させ、高温又は冷温の良好な拡散を有する単一のアセンブリを形成するように、格子定数がマッチングしている。例えば、支持体はＣｄＺｎＴｅで形成され、他の半導体層はＨｇＣｄＴｅで形成される。他の材料も選択することができる。有利には、異なる複数の半導体層は、エピタキシャルにより、例えば分子線エピタキシャルや液相エピタキシャルにより形成される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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