(57)【要約】【課題】光の入射した画素における光量低下が少なく、多重反射した光が隣の画素に入射することのない構造の光検出器を提供する。【解決手段】光を検出する複数の画素を有する光検出器であって、半導体材料により形成された下部コンタクト層と、前記下部コンタクト層の上に半導体材料により形成された活性層と、前記活性層の上に半導体材料により形成された上部コンタクト層と、前記上部コンタクト層の上または表面に形成された回折格子と、前記回折格子の上に形成された反射膜と、前記画素を分離する画素分離溝と、前記画素分離溝の側面を覆う分離溝反射膜と、を有し、前記画素分離溝は、前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を分離して、一方の面から他方の面に貫通しており、前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層は、前記分離溝反射膜により接続されていることを特徴とする光検出器により上記課題を解決する。【選択図】  図４
2017143143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を検出する複数の画素を有する光検出器であって、
半導体材料により形成された下部コンタクト層と、
前記下部コンタクト層の上に半導体材料により形成された活性層と、
前記活性層の上に半導体材料により形成された上部コンタクト層と、
前記上部コンタクト層の上または表面に形成された回折格子と、
前記回折格子の上に形成された反射膜と、
前記画素を分離する画素分離溝と、
前記画素分離溝の側面を覆う分離溝反射膜と、
を有し、
前記画素分離溝は、前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を分離して、一方の面から他方の面に貫通しており、
前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層は、前記分離溝反射膜により接続されていることを特徴とする光検出器。
【請求項２】
前記下部コンタクト層に接する下部接続電極を有し、
前記下部接続電極は、前記下部コンタクト層とオーミックコンタクトする材料により形成されており、
前記分離溝反射膜は、前記下部接続電極を介し前記下部コンタクト層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
【請求項３】
光を検出する複数の画素を有する光検出器であって、
半導体材料により形成された下部コンタクト層と、
前記下部コンタクト層の上に半導体材料により形成された活性層と、
前記活性層の上に半導体材料により形成された上部コンタクト層と、
前記上部コンタクト層の上または表面に形成された回折格子と、
前記回折格子の上に形成された反射膜と、
前記画素を分離する画素分離溝と、
を有し、
前記画素分離溝は、前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を分離して、一方の面から他方の面に貫通しており、
前記画素分離溝における前記上部コンタクト層及び前記活性層の側面には、分離溝反射膜が形成されており、
前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層は、下部接続電極により接続されており、
前記下部接続電極は、前記下部コンタクト層とオーミックコンタクトする材料により形成されていることを特徴とする光検出器。
【請求項４】
前記分離溝反射膜は、前記下部コンタクト層とオーミックコンタクトする材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
【請求項５】
前記下部接続電極は、前記下部コンタクト層の一部と接していることを特徴とする請求項２または３に記載の光検出器。
【請求項６】
前記画素分離溝における前記上部コンタクト層及び前記活性層の側面には絶縁膜が形成されており、前記分離溝反射膜は、前記絶縁膜を介した前記画素分離溝の側面に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光検出器。
【請求項７】
前記画素分離溝は、前記上部コンタクト層及び前記活性層を分離する分離溝上部と、
前記下部コンタクト層を分離する分離溝下部と、
を有し、
前記分離溝上部の幅は、前記分離溝下部の幅よりも広いことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光検出器。
【請求項８】
前記光は赤外線であって、
前記光検出器は赤外線検出器であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光検出器。
【請求項９】
基板の上に、半導体材料により下部コンタクト層、活性層、上部コンタクト層を順次積層して形成する工程と、
前記上部コンタクト層の上または表面に回折格子を形成し、前記回折格子の上に反射膜を形成する工程と、
前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を除去することにより、光を検出する複数の画素に分離する一方の面から他方の面に貫通している画素分離溝を形成する工程と、
前記画素分離溝の側面を覆う分離溝反射膜を形成する工程と、
を有し、
前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層は、前記分離溝反射膜により接続されていることを特徴とする光検出器の製造方法。
【請求項１０】
基板の上に、半導体材料により下部コンタクト層、活性層、上部コンタクト層を順次積層して形成する工程と、
前記上部コンタクト層の上または表面に回折格子を形成し、前記回折格子の上に反射膜を形成する工程と、
前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を除去することにより、光を検出する複数の画素に分離する一方の面から他方の面に貫通している画素分離溝を形成する工程と、
前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層を接続する下部接続電極を形成する工程と、
前記画素分離溝における前記上部コンタクト層及び前記活性層の側面を覆う分離溝反射膜を形成する工程と、
を有し、
前記下部接続電極は、前記下部コンタクト層とオーミックコンタクトする材料により形成されていることを特徴とする光検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光検出器として、赤外線を検出するための量子井戸型赤外線検出器（ＱＷＩＰ：Quantum Well Infrared Photodetector）、または、量子ドット型赤外線検出器（ＱＤＩＰ：Quantum Dot Infrared Photodetector）等がある。これらの赤外線検出器は、赤外線を検出する活性層の両面を上部コンタクト層及び下部コンタクト層により挟んだ構造のものである。
【０００３】
このような赤外線検出器と、信号処理用の集積回路素子である信号処理回路素子とをＩｎバンプを介しハイブリッド接続することにより、赤外線検出装置が作製される。尚、赤外線検出器は、活性層が量子井戸構造により形成されている光電変換素子であり、赤外線検出装置は半導体撮像装置の一種である。
【０００４】
一般的には、赤外線検出器の表面側に、読み出し回路がＩｎバンプを介しハイブリッド接続されているため、赤外線検出器の裏面側から赤外線検出器に入射した赤外線が検出される。具体的には、赤外線検出器の裏面側から入射した赤外線は、赤外線検出器の表面側に形成された光結合構造(グレーティングカプラ)により回折、反射され、活性層において検出される。光結合構造は、回折格子と回折格子の上に形成された金属反射膜により形成されている。
【０００５】
赤外線検出器は、赤外線を検出するための画素が複数設けられており、画素と画素の間には、赤外線検出器の表面側より、各々の画素を分離するための画素分離溝が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１２３２１７号公報
【特許文献２】特開２００８−１８２０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、赤外線検出器に形成されている画素分離溝は、所定の深さで形成されているため、画素と画素との間は、下部コンタクト層等により接続されており、この領域を介し、多重反射された赤外線の一部が、隣の画素に入射する場合がある。この場合、赤外線の入射した画素において検出される赤外線の光量が低下するとともに、隣の赤外線が入射していない画素にも多重反射された赤外線が入射するため、光クロストークが発生する。
【０００８】
よって、光の入射した画素における光量低下が少なく、多重反射された光が隣の画素に入射することのない構造の光検出器が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態の一観点によれば、光を検出する複数の画素を有する光検出器であって、半導体材料により形成された下部コンタクト層と、前記下部コンタクト層の上に半導体材料により形成された活性層と、前記活性層の上に半導体材料により形成された上部コンタクト層と、前記上部コンタクト層の上または表面に形成された回折格子と、前記回折格子の上に形成された反射膜と、前記画素を分離する画素分離溝と、前記画素分離溝の側面を覆う分離溝反射膜と、を有し、前記画素分離溝は、前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を分離して、一方の面から他方の面に貫通しており、前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層は、前記分離溝反射膜により接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
開示の光検出器によれば、光の入射した画素における光量低下が少なく、多重反射された光が隣の画素に入射することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】赤外線検出器の構造図
【図２】赤外線検出器における光クロストークの説明図
【図３】画素分離溝に分離溝反射膜を設けた赤外線検出器の構造図
【図４】第１の実施の形態における赤外線検出器の構造図
【図５】第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（１）
【図６】第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（２）
【図７】第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（３）
【図８】第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（４）
【図９】第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（５）
【図１０】第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（６）
【図１１】第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（７）
【図１２】第１の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（８）
【図１３】第２の実施の形態における赤外線検出器の構造図
【図１４】第２の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（１）
【図１５】第２の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（２）
【図１６】第２の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（３）
【図１７】第２の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の説明図
【図１８】第２の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（４）
【図１９】第２の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（５）
【図２０】第２の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（６）
【図２１】第２の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（７）
【図２２】第３の実施の形態における赤外線検出器の構造図
【図２３】第３の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（１）
【図２４】第３の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（２）
【図２５】第３の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（３）
【図２６】第３の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（４）
【図２７】第３の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（５）
【図２８】第３の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（６）
【図２９】第３の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（７）
【図３０】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（１）
【図３１】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（２）
【図３２】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の説明図
【図３３】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（３）
【図３４】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（４）
【図３５】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（５）
【図３６】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（６）
【図３７】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（７）
【図３８】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（８）
【図３９】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（９）
【図４０】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（１０）
【図４１】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（１１）
【図４２】第４の実施の形態における赤外線検出器の製造方法の工程図（１２）
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１３】
〔第１の実施の形態〕
最初に、表面側より画素分離溝が形成されている赤外線検出器について説明する。尚、本願においては、可視光、赤外線（赤外光）及び紫外線（紫外光）のいずれかを含むものを光と記載する場合がある。
【００１４】
図１に示される赤外線検出装置は、赤外線検出器１０と信号処理回路素子４０とをＩｎのバンプを用いたＦＣＢ（フリップチップボンディング）により接合することにより形成されている。具体的には、図１に示される赤外線検出装置は、赤外線検出器１０と信号処理回路素子４０とが、Ｉｎにより形成されたバンプ接合部５０により、画素ごとに電気的に接合されている。
【００１５】
赤外線検出器１０は、下部コンタクト層１１、活性層１２、上部コンタクト層１３を積層することにより形成されている。活性層１２は、量子井戸構造や量子ドット構造により形成された赤外線を検知する層であり、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体により形成されている。下部コンタクト層１１及び上部コンタクト層１３は、ｎ−ＧａＡｓ等の不純物元素がドープされた化合物半導体より形成されている。
【００１６】
赤外線検出器１０においては、赤外線検出器１０の一方の面１０ａには、画素２０を分離する画素分離溝３０が形成されている。また、画素２０が形成される領域において、赤外線検出器１０の一方の面１０ａの側の上部コンタクト層１３の表面には、凹凸を形成することにより回折格子が形成されており、画素２０の中央部分には、金属コンタクト層１４が形成されている。上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上には、金属反射膜１５が形成されており、金属反射膜１５の上には、絶縁膜１６または下地金属膜１７が形成されている。尚、下地金属膜１７は、画素２０の中央部分のバンプ接合部５０が形成される領域に形成されており、下地金属膜１７が形成されていない領域には絶縁膜１６が形成されている。
【００１７】
信号処理回路素子４０は、Ｓｉ基板等により形成されており、信号処理回路素子４０の一方の面４０ａには、図１には不図示の半導体回路、配線、下地金属膜等が形成されている。図１に示す赤外線検出装置は、赤外線検出器１０の一方の面１０ａと信号処理回路素子４０の一方の面４０ａとを対向させた状態で、Ｉｎ等の接合金属材料により形成されたバンプ接合部５０により接合している。この赤外線検出装置においては、赤外線は赤外線検出器１０の他方の面１０ｂより入射し、金属反射膜１５において反射された赤外線が、活性層１２に入射することにより検出される。検出された赤外線は、電気信号に変換された後、バンプ接合部５０を介し、信号処理回路素子４０に送られる。
【００１８】
画素分離溝３０は、回折格子が形成されている赤外線検出器１０の一方の面１０ａより、画素２０と画素２０との間における上部コンタクト層１３及び活性層１２を除去することにより形成されている。このため、隣り合う画素２０と画素２０とは、画素分離溝３０が形成されている領域の下部コンタクト層１１においてつながっている。図１に示す構造の赤外線検出器１０では、破線矢印に示されるように、赤外線検出器１０の他方の面１０ｂの下部コンタクト層１１が形成されている側より入射した赤外線を検出する。具体的には、赤外線検出器１０の他方の面１０ｂより入射した赤外線は、回折格子及び金属反射膜１５により回折、反射されて、活性層１２において検出される。尚、隣り合う画素２０と画素２０とが、画素分離溝３０が形成されている領域の下部コンタクト層１１においてつながっているのは、下部コンタクト層１１が赤外線検出器における共通電極となるからである。
【００１９】
しかしながら、図２に示すように、回折格子及び金属反射膜１５により回折、反射された赤外線の一部には、破線矢印６０ａに示すように、画素分離溝３０が形成されている領域の下部コンタクト層１１を介し、隣の画素２０に入射する成分が存在している。また、破線矢印６０ｂに示すように、画素分離溝３０において界面反射されることなく、そのまま隣の画素２０に入射する成分が存在している。このように、ある画素に入射した赤外線の一部が隣の画素に入射すると、赤外線の入射した画素において検出される赤外線の光量が低下するとともに、赤外線が入射していない隣の画素においても赤外線が検出されるため、光クロストークが発生する。
【００２０】
破線矢印６０ｂに示されるような、画素分離溝３０を通り、そのまま隣の画素２０に入射する赤外線を防ぐ方法としては、図３に示すように、画素分離溝３０に分離溝反射膜７０を形成する方法が考えられる。具体的には、画素分離溝３０に形成された絶縁膜１６の上に、画素分離溝３０の底面及び側面を覆うように分離溝反射膜７０を形成し、更に、分離溝反射膜７０を覆う絶縁膜７１を形成した構造のものである。
【００２１】
この構造の赤外線検出器では、画素分離溝３０を通り隣の画素に入射していた成分は、分離溝反射膜７０において反射されるため、隣の画素に入射することはない。よって、光クロストークはある程度は抑制することができ、赤外線が入射した画素の光量低下もある程度は防ぐことができる。しかしながら、分離溝反射膜７０が設けられている構造の赤外線検出器では、破線矢印６０ｃに示されるように、下部コンタクト層１１と空気との界面と、分離溝反射膜７０とにおいて反射され、赤外線が入射した画素より、隣の画素に入射する成分が生じてしまう。このため、光クロストークの抑制や、赤外線が入射した画素の光量低下を十分には防ぐことができない。
【００２２】
このため、光クロストークをより一層抑制することができ、赤外線の入射した画素において検出される赤外線の光量の低下を抑制することのできる赤外線検出器が求められている。
【００２３】
（光検出器）
次に、本実施の形態における光検出器について、図４に基づき説明する。図４は、本実施の形態における光検出器である赤外線検出器の一部を示す構造図である。
【００２４】
赤外線検出器１１０は、下部コンタクト層１１、活性層１２、上部コンタクト層１３を積層することにより形成されている。活性層１２は、ＱＷＩＰやＱＤＩＰ等の赤外線を検知する層であり、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体により形成されている。下部コンタクト層１１及び上部コンタクト層１３は、ｎ−ＧａＡｓ等の不純物元素がドープされた化合物半導体より形成されている。
【００２５】
赤外線検出器１１０においては、赤外線検出器１１０の一方の面１１０ａより、画素２０を分離する画素分離溝１３０が形成されている。また、画素２０が形成されている領域において、赤外線検出器１１０の一方の面１１０ａの側の上部コンタクト層１３の表面には凹凸を形成することにより回折格子が形成されており、画素２０の中央部分には、金属コンタクト層１４が形成されている。上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上には、金属反射膜１５が形成されており、金属反射膜１５の上には、絶縁膜１６または下地金属膜１７が形成されている。尚、下地金属膜１７は、画素２０の中央部分のバンプ接合部５０が形成される領域に形成されており、下地金属膜１７が形成されていない領域には絶縁膜１６が形成されている。
【００２６】
本実施の形態においては、画素分離溝１３０は、一方の面１１０ａから他方の面１１０ｂに貫通している。画素分離溝１３０は、一方の面１１０ａより活性層１２及び上部コンタクト層１３を除去することにより形成された分離溝上部１３０ａと、分離溝上部１３０ａの底面より下部コンタクト層１１を除去することにより形成された分離溝下部１３０ｂにより形成される。よって、このような分離溝上部１３０ａと分離溝下部１３０ｂとにより形成される画素分離溝１３０により、赤外線検出器の一方の面１１０ａから他方の面１１０ｂに貫通している。尚、画素分離溝１３０における分離溝上部１３０ａの開口幅よりも分離溝下部１３０ｂの開口幅が狭くなるように形成されている。
【００２７】
画素分離溝１３０においては、分離溝下部１３０ｂの側面及び分離溝上部１３０ａの側面は、絶縁膜１６により覆われており、貫通している画素分離溝１３０の他方の面１１０ｂでは、絶縁膜１６が露出している。画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａの底面における分離溝下部１３０ｂが形成されていない領域の下部コンタクト層１１の上には、金属材料により下部接続電極１１４が形成されており、下部接続電極１１４の上の絶縁膜１６は除去されている。従って、各々の下部接続電極１１４は、画素分離溝１３０により分離されている下部コンタクト層１１の両側の各々と接触している。
【００２８】
絶縁膜１６及び下部接続電極１１４の上には、画素分離溝１３０の底面及び側面を覆うように分離溝反射膜１７０が形成されており、更に、分離溝反射膜１７０を覆う絶縁膜１７１が形成されている。このため、分離溝反射膜１７０は、画素分離溝１３０により分離されている下部コンタクト層１１の両側の下部接続電極１１４の上に形成されている。分離溝反射膜１７０は、金属材料により形成されており、赤外線を反射するのみならず、導電性を有している。従って、画素分離溝１３０により分離されている両側の下部コンタクト層１１は、分離溝反射膜１７０及び両側の下部接続電極１１４を介し電気的に接続される。従って、貫通している画素分離溝１３０により、下部コンタクト層１１は、画素２０ごとに分離されるが、分離溝反射膜１７０及び両側の下部接続電極１１４により、画素分離溝１３０により分離されている下部コンタクト層１１は電気的に接続されている。このようにして、下部コンタクト層１１及び下部接続電極１１４により共通電極が形成される。
【００２９】
本実施の形態においては、貫通している画素分離溝１３０を形成することにより、赤外線が入射した画素２０から隣の画素に向かう赤外線は、分離溝反射膜１７０において反射されるため、赤外線の入射した画素２０の隣の画素に漏れることはなく内部に留まる。
【００３０】
従って、図３に示すような貫通していない画素分離溝３０に分離溝反射膜７０を設けた構造の赤外線検出器と比べて、赤外線の入射した画素２０において検出される赤外線の光量の低下を抑制することができ、光クロストークを抑制をすることができる。
【００３１】
（光検出器の製造方法）
次に、本実施の形態における光検出器である赤外線検出器の製造方法について説明する。
【００３２】
最初に、図５（ａ）に示すように、半導体ウェハにより形成される基板８０の上に、エッチングストッパ層８１、下部コンタクト層１１、活性層１２、上部コンタクト層１３をエピタキシャル成長により順に形成する。エッチングストッパ層８１、下部コンタクト層１１、活性層１２、上部コンタクト層１３は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法または有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により形成する。基板８０は、例えば、厚さが６００μｍのｉ−ＧａＡｓ基板が用いられる。エッチングストッパ層８１は厚さが数ｎｍのＩｎＧａＡｓにより形成されている。下部コンタクト層１１は、厚さが約１μｍのｎ−ＧａＡｓにより形成されている。活性層１２は、厚さが約５ｎｍのＧａＡｓからなる井戸層と厚さが約４０ｎｍのＡｌＧａＡｓからなる障壁層とを交互に積層したＭＱＷ（Multi Quantum Well：多重量子井戸）構造により形成されており、厚さは２〜３μｍである。上部コンタクト層１３は、厚さが約１μｍのｎ−ＧａＡｓにより形成されている。
【００３３】
次に、図５（ｂ）に示すように、上部コンタクト層１３の表面を加工することにより回折格子１３ａを形成する。具体的には、上部コンタクト層１３の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、回折格子を形成するための周期的な不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域の上部コンタクト層１３の一部をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングにより除去することにより、上部コンタクト層１３の表面に回折格子１３ａを形成する。この後、不図示のレジストパターンは、有機溶剤等により除去する。
【００３４】
次に、図６（ａ）に示すように、回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３の表面側より、画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａを形成する。具体的には、回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａが形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域の上部コンタクト層１３及び活性層１２をＲＩＥ等のドライエッチングにより除去することにより、画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａを形成する。このドライエッチングの工程により、下部コンタクト層１１の表面が露出するが、この際、下部コンタクト層１１の一部が除去されてもよい。この後、不図示のレジストパターンを有機溶剤等により除去する。
【００３５】
次に、図６（ｂ）に示すように、分離溝上部１３０ａの底面より、下部コンタクト層１１をエッチングストッパ層８１の表面が露出するまでドライエッチングにより除去することにより分離溝下部１３０ｂを形成する。具体的には、上部コンタクト層１３及び分離溝上部１３０ａの底面となる下部コンタクト層１１の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、分離溝上部１３０ａにおいて分離溝下部１３０ｂが形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域の下部コンタクト層１１をエッチングストッパ層８１の表面が露出するまでＲＩＥ等のドライエッチング等により除去することにより、画素分離溝１３０の分離溝下部１３０ｂを形成する。この後、不図示のレジストパターンを有機溶剤等により除去する。これにより、分離溝上部１３０ａと分離溝下部１３０ｂとにより画素分離溝１３０を形成する。このようにして形成される分離溝下部１３０ｂの幅は、分離溝上部１３０ａの幅よりも狭く、分離溝上部１３０ａの底面において、分離溝下部１３０ｂが形成されていない領域には、下部コンタクト層１１の表面が露出している段部１３０ｃが形成される。
【００３６】
次に、図７（ａ）に示すように、画素の中央部分の表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３の上に、金属コンタクト層１４を形成し、画素分離溝１３０の段部１３０ｃに形成された下部コンタクト層１１の上に、下部接続電極１１４を形成する。尚、金属コンタクト層１４及び下部接続電極１１４は、金属材料により形成されており、オーミックコンタクト層となる。具体的には、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３及び分離溝上部１３０ａの底面となる下部コンタクト層１１等の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、金属コンタクト層１４及び下部接続電極１１４が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、ＡｕＧｅとＮｉとが積層された金属膜を真空蒸着により成膜し、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属膜をリフトオフにより除去する。これにより、画素の中央部分の上部コンタクト層１３の上に残存する金属膜により金属コンタクト層１４が形成され、分離溝上部１３０ａの底面となる段部１３０ｃの下部コンタクト層１１の上に残存する金属膜により下部接続電極１１４が形成される。
【００３７】
次に、図７（ｂ）に示すように、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上に、金属反射膜１５を形成する。具体的には、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４等の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、金属反射膜１５が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。尚、不図示のレジストパターンは、画素分離溝１３０内にも形成される。この後、ＰｔとＡｕとが積層された金属膜を真空蒸着により成膜し、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属膜をリフトオフにより除去する。これにより、上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上に残存する金属膜により、金属反射膜１５が形成される。
【００３８】
次に、図８（ａ）に示すように、画素分離溝１３０の底面及び側面、金属反射膜１５の上に絶縁膜１６を形成する。絶縁膜１６は、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により、ＳｉＯ２膜を成膜することにより形成する。これにより、金属反射膜１５の上、画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａの底面の下部接続電極１１４の上、分離溝下部１３０ｂの底面のエッチングストッパ層８１の上、分離溝上部１３０ａの側面、分離溝下部１３０ｂの側面等に絶縁膜１６が形成される。
【００３９】
次に、図８（ｂ）に示すように、画素分離溝１３０における下部接続電極１１４の上に形成された絶縁膜１６を除去し、分離溝上部１３０ａの底面となる下部コンタクト層１１の上に形成された下部接続電極１１４を露出させる。具体的には、絶縁膜１６の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、下部接続電極１１４が形成されている領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域の絶縁膜１６をＲＩＥ等のドライエッチングにより除去することにより、下部接続電極１１４を露出させる。この後、不図示のレジストパターンは、この後、有機溶剤等により除去する。
【００４０】
次に、図９（ａ）に示すように、画素分離溝１３０が形成されている領域の絶縁膜１６及び下部接続電極１１４の上に、画素分離溝１３０の底面及び側面を覆うように、分離溝反射膜１７０を形成する。具体的には、絶縁膜１６及び下部接続電極１１４の上に、ＰｔとＡｕとが積層された金属膜をスパッタリングにより成膜する。この後、金属膜の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、分離溝反射膜１７０が形成される領域に不図示のレジストパターンを形成する。この後、イオンミリング等により、レジストパターンが形成されていない領域の金属膜を除去することにより、分離溝反射膜１７０を形成する。これにより、画素分離溝１３０に分離溝反射膜１７０が形成されるとともに、画素分離溝１３０の両側に形成された下部接続電極１１４は、分離溝反射膜１７０により接続される。即ち、分離溝反射膜１７０は導電性を有する金属材料により形成されているため、画素分離溝１３０により分離された下部コンタクト層１１が、下部接続電極１１４及び分離溝反射膜１７０を介し、電気的に接続される。この後、レジストパターンは、有機溶剤等により除去する。
【００４１】
次に、図９（ｂ）に示すように、分離溝反射膜１７０及び絶縁膜１６の上に絶縁膜１７１を形成する。絶縁膜１７１は、プラズマＣＶＤ等により、ＳｉＯ２膜を成膜することにより形成する。
【００４２】
次に、図１０（ａ）に示すように、一方の面１１０ａの画素の中央部分における絶縁膜１６及び１７１を除去し、金属反射膜１５を露出させ、露出した金属反射膜１５の上に、下地金属膜１７を形成する。具体的には、絶縁膜１７１等の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、下地金属膜１７が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域の絶縁膜１６及び１７１をＲＩＥ等のドライエッチングにより除去することにより、金属反射膜１５を露出させる。この後、露出した金属反射膜１５及びレジストパターンの上に、ＴｉとＰｔとが積層された金属膜を真空蒸着により成膜し、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属膜をリフトオフにより除去する。これにより、露出していた金属反射膜１５の上に残存する金属膜により、下地金属膜１７が形成される。
【００４３】
次に、図１０（ｂ）に示すように、下地金属膜１７の上に、Ｉｎ等の金属材料によりバンプ接合部５０を形成する。具体的には、下地金属膜１７及び絶縁膜１７１等の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、バンプ接合部５０が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、Ｉｎ膜を真空蒸着により成膜し、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上のＩｎ膜をリフトオフにより除去する。これにより、画素の中央部分において、下地金属膜１７の上に残存するＩｎ膜により、バンプ接合部５０が形成される。この後、図示はしないが、基板８０となる半導体ウェハをダイシングにより各々のチップごとに分離する。
【００４４】
次に、図１１（ａ）に示すように、赤外線検出器の表面側となる一方の面１１０ａに、信号処理回路が形成されている信号処理回路素子４０の一方の面４０ａを張り付ける。具体的には、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）により、赤外線検出器の表面側におけるＩｎにより形成されているバンプ接合部５０に、信号処理回路素子４０に形成されている不図示の下地金属膜を接合する。これにより、赤外線検出器の表面側の一方の面１１０ａに信号処理回路素子４０の一方の面４０ａを張り付ける。
【００４５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、バンプ接合部５０により接続されている赤外線検出器と信号処理回路素子４０との間の空間に、エポキシ樹脂５１を注入し硬化させることにより強度を高めるアンダフィルという工程を行う。
【００４６】
次に、図１２に示すように、基板８０を除去する。具体的には、基板８０の裏面より、例えば、５０μｍ以下の厚さまで研磨により薄くし、この後、塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより基板８０を除去する。塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチングでは、ＩｎＧａＡｓにより形成されたエッチングストッパ層８１においてエッチングがストップするため、基板８０を完全に除去することができる。この後、エッチングストッパ層８１は、ウェトエッチングまたはドライエッチングにより除去する。これにより、他方の面１１０ｂを露出させる。
【００４７】
以上の工程により、本実施の形態における赤外線検出器と信号処理回路素子とがバンプ接合部５０により接合されている赤外線検出装置を作製することができる。このように形成される赤外線検出器は、例えば、画素２０のピッチが約２０μｍであって、画素分離溝１３０の幅が約２μｍである。
【００４８】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における光検出器について、図１３に基づき説明する。図１３は、本実施の形態における光検出器である赤外線検出器の一部を示す構造図である。
【００４９】
赤外線検出器２１０は、下部コンタクト層１１、活性層１２、上部コンタクト層１３を積層することにより形成されている。活性層１２は、ＱＷＩＰやＱＤＩＰ等の赤外線を検知する層であり、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体により形成されている。下部コンタクト層１１及び上部コンタクト層１３は、ｎ−ＧａＡｓ等の不純物元素がドープされた化合物半導体より形成されている。
【００５０】
赤外線検出器２１０においては、赤外線検出器２１０の一方の面２１０ａには、画素２０を分離する画素分離溝１３０が形成されている。また、画素２０が形成されている領域において、赤外線検出器２１０の一方の面２１０ａの側の上部コンタクト層１３の表面には凹凸を形成することにより回折格子が形成されており、画素２０の中央部分には、金属コンタクト層１４が形成されている。上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上には、金属反射膜１５が形成されており、金属反射膜１５の上には、絶縁膜１６または下地金属膜１７が形成されている。尚、下地金属膜１７は、画素２０の中央部分のバンプ接合部５０が形成される領域に形成されており、下地金属膜１７が形成されていない領域には絶縁膜１６が形成されている。
【００５１】
本実施の形態においては、画素分離溝１３０は、一方の面２１０ａから他方の面２１０ｂに貫通している。画素分離溝１３０は、一方の面２１０ａより活性層１２及び上部コンタクト層１３を除去することにより形成された分離溝上部１３０ａと、分離溝上部１３０ａの底面より下部コンタクト層１１を除去することにより形成された分離溝下部１３０ｂにより形成される。このような分離溝上部１３０ａと分離溝下部１３０ｂとにより形成される画素分離溝１３０により、赤外線検出器の一方の面２１０ａから他方の面２１０ｂに貫通している。また、画素分離溝１３０における分離溝上部１３０ａの開口幅よりも分離溝下部１３０ｂの開口幅が狭くなるように形成されている。
【００５２】
画素分離溝１３０においては、分離溝下部１３０ｂの側面及び底面、分離溝上部１３０ａの底面の上には、下部接続電極２１４が形成されており、下部接続電極２１４及び分離溝上部１３０ａの側面は、絶縁膜１６により覆われている。従って、貫通している画素分離溝１３０の他方の面２１０ｂでは、下部接続電極２１４が露出している。
【００５３】
本実施の形態においては、下部接続電極２１４は導電性を有する金属材料により形成されており、分離溝下部１３０ｂの側面、及び、分離溝上部１３０ａの底面における下部コンタクト層１１と接触している。よって、画素分離溝１３０により分離されている両側の下部コンタクト層１１は、下部接続電極２１４により電気的に接続されている。従って、貫通している画素分離溝１３０により、下部コンタクト層１１は分離されているが、下部接続電極２１４により、画素分離溝１３０により分離されている下部コンタクト層１１は電気的に接続されており、共通電極にすることができる。
【００５４】
画素分離溝１３０においては、下部接続電極２１４の上及び分離溝上部１３０ａの側面は、絶縁膜１６により覆われており、絶縁膜１６の上には分離溝反射膜２７０が形成されており、更に、分離溝反射膜２７０を覆う絶縁膜２７１が形成されている。
【００５５】
本実施の形態においては、貫通している画素分離溝１３０を形成することにより、赤外線が入射した画素２０から隣の画素に向かう赤外線は、分離溝反射膜１７０等において反射されるため、赤外線の入射した画素２０の隣の画素に漏れることはなく内部に留まる。
【００５６】
従って、図３に示すような貫通していない画素分離溝３０に分離溝反射膜７０を設けた構造の赤外線検出器と比べて、赤外線の入射した画素２０において検出される赤外線の光量の低下を抑制することができ、光クロストークを抑制をすることができる。
【００５７】
（光検出器の製造方法）
次に、本実施の形態における光検出器である赤外線検出器の製造方法について説明する。
【００５８】
最初に、図１４（ａ）に示すように、半導体ウェハにより形成される基板８０の上に、エッチングストッパ層８１、下部コンタクト層１１、活性層１２、上部コンタクト層１３をエピタキシャル成長により順に形成する。
【００５９】
次に、図１４（ｂ）に示すように、上部コンタクト層１３の表面を加工することにより回折格子１３ａを形成する。
【００６０】
次に、図１５（ａ）に示すように、回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３の表面側より、画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａを形成する。
【００６１】
次に、図１５（ｂ）に示すように、分離溝上部１３０ａの底面より、下部コンタクト層１１をエッチングストッパ層８１の表面が露出するまでドライエッチングにより除去することにより分離溝下部１３０ｂを形成する。これにより、分離溝上部１３０ａの底面において、分離溝下部１３０ｂが形成されていない領域には、下部コンタクト層１１の表面が露出している段部１３０ｃが形成される。
【００６２】
次に、図１６（ａ）に示すように、画素の中央部分の上部コンタクト層１３の上に、金属コンタクト層１４を形成し、画素分離溝１３０の分離溝下部１３０ｂの側面及び底面、分離溝上部１３０ａの底面に下部接続電極２１４を形成する。金属コンタクト層１４及び下部接続電極２１４は、金属材料により形成されており、オーミックコンタクト層となる。尚、図１７は、この工程における上面図であり、上部コンタクト層１３の表面に形成されている回折格子１３ａは省略されている。図１６（ａ）は、図１７における一点鎖線１７Ａ−１７Ｂにおいて切断した断面図である。
【００６３】
具体的には、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３及び分離溝上部１３０ａの底面となる下部コンタクト層１１等の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、金属コンタクト層１４及び下部接続電極２１４が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、ＡｕＧｅとＮｉとが積層された金属膜を真空蒸着により成膜し、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属膜をリフトオフにより除去する。これにより、画素の中央部分の上部コンタクト層１３の上に残存する金属膜により金属コンタクト層１４が形成され、分離溝上部１３０ａの底面、分離溝下部１３０ｂの底面及び側面に残存する金属膜により下部接続電極２１４が形成される。このように形成される下部接続電極２１４は、分離溝上部１３０ａの底面、及び、分離溝下部１３０ｂの側面において、下部コンタクト層１１と接触しており、分離溝下部１３０ｂの底面において、エッチングストッパ層８１と接触している。本実施の形態においては、下部接続電極２１４は導電性を有する金属材料により形成されているため、画素分離溝１３０により分離された下部コンタクト層１１は、下部接続電極２１４を介し、電気的に接続される。
【００６４】
次に、図１６（ｂ）に示すように、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上に、金属反射膜１５を形成する。
【００６５】
次に、図１８（ａ）に示すように、画素分離溝１３０の底面及び側面、金属反射膜１５の上に絶縁膜１６を形成する。これにより、金属反射膜１５の上、画素分離溝１３０における下部接続電極２１４の上、分離溝上部１３０ａの側面等に絶縁膜１６が形成される。
【００６６】
次に、図１８（ｂ）に示すように、画素分離溝１３０が形成されている領域の絶縁膜１６の上に、分離溝反射膜２７０を形成する。分離溝反射膜２７０は、絶縁膜１６を介し、画素分離溝１３０の底面及び側面を覆うように形成する。具体的には、絶縁膜１６の上に、ＰｔとＡｕとが積層された金属膜をスパッタリングにより成膜する。この後、金属膜の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、分離溝反射膜２７０が形成される領域に不図示のレジストパターンを形成する。この後、イオンミリング等により、レジストパターンが形成されていない領域の金属膜を除去することにより、分離溝反射膜２７０を形成する。この後、レジストパターンは、有機溶剤等により除去する。
【００６７】
次に、図１９（ａ）に示すように、分離溝反射膜１７０及び絶縁膜１６の上に絶縁膜２７１を形成する。絶縁膜２７１は、プラズマＣＶＤ等により、ＳｉＯ２膜を成膜することにより形成する。
【００６８】
次に、図１９（ｂ）に示すように、一方の面２１０ａの画素の中央部分における絶縁膜１６及び２７１を除去し、金属反射膜１５を露出させ、露出した金属反射膜１５の上に、下地金属膜１７を形成する。
【００６９】
次に、図２０（ａ）に示すように、下地金属膜１７の上に、Ｉｎ等の金属材料によりバンプ接合部５０を形成する。この後、図示はしないが、基板８０となる半導体ウェハをダイシングにより各々のチップごとに分離する。
【００７０】
次に、図２０（ｂ）に示すように、赤外線検出器の表面側となる一方の面２１０ａに、信号処理回路が形成されている信号処理回路素子４０の一方の面４０ａを張り付ける。具体的には、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）により、赤外線検出器の表面側におけるＩｎにより形成されているバンプ接合部５０に、信号処理回路素子４０に形成されている不図示の下地金属膜を接合する。
【００７１】
次に、図２１（ａ）に示すように、バンプ接合部５０により接続されている赤外線検出器と信号処理回路素子４０との間の空間に、エポキシ樹脂５１を注入し硬化させることにより強度を高めるアンダフィルという工程を行う。
【００７２】
次に、図２１（ｂ）に示すように、基板８０を除去し、他方の面２１０ｂを露出させる。
【００７３】
以上の工程により、本実施の形態における赤外線検出器と信号処理回路素子とがバンプ接合部５０により接合された赤外線検出装置が作製される。
【００７４】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態における光検出器について、図２２に基づき説明する。図２２は、本実施の形態における光検出器である赤外線検出器の一部を示す構造図である。
【００７６】
赤外線検出器３１０は、下部コンタクト層１１、活性層１２、上部コンタクト層１３を積層することにより形成されている。活性層１２は、ＱＷＩＰやＱＤＩＰ等の赤外線を検知する層であり、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体により形成されている。下部コンタクト層１１及び上部コンタクト層１３は、ｎ−ＧａＡｓ等の不純物元素がドープされた化合物半導体より形成されている。
【００７７】
赤外線検出器３１０においては、赤外線検出器３１０の一方の面３１０ａには、画素２０を分離する画素分離溝１３０が形成されている。また、画素２０が形成されている領域において、赤外線検出器３１０の一方の面３１０ａの側の上部コンタクト層１３の表面には凹凸を形成することにより回折格子が形成されており、画素２０の中央部分には、金属コンタクト層１４が形成されている。上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上には、金属反射膜１５が形成されており、金属反射膜１５の上には、絶縁膜１６または下地金属膜１７が形成されている。尚、下地金属膜１７は、画素２０の中央部分のバンプ接合部５０が形成される領域に形成されており、下地金属膜１７が形成されていない領域には絶縁膜１６が形成されている。
【００７８】
本実施の形態においては、画素分離溝１３０は、一方の面３１０ａから他方の面３１０ｂに貫通している。画素分離溝１３０は、一方の面３１０ａより活性層１２及び上部コンタクト層１３を除去することにより形成された分離溝上部１３０ａと、分離溝上部１３０ａの底面より下部コンタクト層１１を除去することにより形成された分離溝下部１３０ｂにより形成される。このような分離溝上部１３０ａと分離溝下部１３０ｂとにより形成される画素分離溝１３０により、赤外線検出器の一方の面３１０ａから他方の面３１０ｂに貫通している。また、画素分離溝１３０における分離溝上部１３０ａの開口幅よりも分離溝下部１３０ｂの開口幅が狭くなるように形成されている。
【００７９】
画素分離溝１３０では、分離溝上部１３０ａの側面には、分離溝絶縁膜３６０が形成されており、分離溝上部１３０ａの側面の分離溝絶縁膜３６０、分離溝下部１３０ｂの側面及び底面、分離溝上部１３０ａの底面の上には、分離溝反射膜３７０が形成されている。従って、貫通している画素分離溝１３０の他方の面３１０ｂでは、分離溝反射膜３７０が露出している。尚、画素分離溝１３０に形成されている分離溝反射膜３７０は、絶縁膜１６により覆われている。
【００８０】
本実施の形態においては、分離溝反射膜３７０は導電性を有する金属材料により形成されており、赤外線を反射する反射膜としての機能するとともに、導電性を有している。分離溝反射膜３７０は、分離溝下部１３０ｂの側面、及び、分離溝上部１３０ａの底面において、下部コンタクト層１１と接触している。よって、画素分離溝１３０により分離されている両側の下部コンタクト層１１は、分離溝反射膜３７０により電気的に接続されている。従って、貫通している画素分離溝１３０により、下部コンタクト層１１は分離されているが、分離溝反射膜３７０により、画素分離溝１３０により分離されている下部コンタクト層１１は電気的に接続されており、共通電極にすることができる。
【００８１】
本実施の形態においては、貫通している画素分離溝１３０を形成することにより、赤外線が入射した画素２０から隣の画素に向かう赤外線は、分離溝反射膜３７０において反射されるため、赤外線の入射した画素２０の隣の画素に漏れることはなく内部に留まる。
【００８２】
従って、図３に示すような貫通していない画素分離溝３０に分離溝反射膜７０を設けた構造の赤外線検出器と比べて、赤外線の入射した画素２０において検出される赤外線の光量の低下を抑制することができ、光クロストークを抑制をすることができる。
【００８３】
（光検出器の製造方法）
次に、本実施の形態における光検出器である赤外線検出器の製造方法について説明する。
【００８４】
最初に、図２３（ａ）に示すように、半導体ウェハにより形成される基板８０の上に、エッチングストッパ層８１、下部コンタクト層１１、活性層１２、上部コンタクト層１３をエピタキシャル成長により順に形成する。
【００８５】
次に、図２３（ｂ）に示すように、上部コンタクト層１３の表面を加工することにより回折格子１３ａを形成する。
【００８６】
次に、図２４（ａ）に示すように、回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３の表面側より、画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａを形成する。
【００８７】
次に、図２４（ｂ）に示すように、分離溝上部１３０ａの底面より、下部コンタクト層１１をエッチングストッパ層８１の表面が露出するまでドライエッチングにより除去することにより分離溝下部１３０ｂを形成する。これにより、分離溝上部１３０ａの底面において、分離溝下部１３０ｂが形成されていない領域には、下部コンタクト層１１の表面が露出している段部１３０ｃが形成される。
【００８８】
次に、図２５（ａ）に示すように、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３の上、画素分離溝１３０の分離溝下部１３０ｂの側面及び底面、分離溝上部１３０ａの側面及び底面の上に絶縁膜３６０ａを形成する。絶縁膜３６０ａは、画素分離溝１３０に分離溝絶縁膜３６０を形成するためのものであり、プラズマＣＶＤ等により、ＳｉＯ２膜を成膜することにより形成する。
【００８９】
次に、図２５（ｂ）に示すように、画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａの側面に形成されている絶縁膜３６０ａ以外の絶縁膜３６０ａを除去することにより、分離溝上部１３０ａの側面に、分離溝絶縁膜３６０を形成する。具体的には、絶縁膜３６０ａの上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、分離溝絶縁膜３６０が形成される領域の上に不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域の絶縁膜３６０ａをＲＩＥ等のドライエッチングにより除去することにより、分離溝絶縁膜３６０を形成する。これにより、回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３の表面、画素分離溝１３０の分離溝下部１３０ｂの側面及び分離溝上部１３０ａの底面における下部コンタクト層１１、分離溝下部１３０ｂの側面におけるエッチングストッパ層８１が露出する。
【００９０】
次に、図２６（ａ）に示すように、画素の中央部分の上部コンタクト層１３の上に、金属コンタクト層１４を形成し、画素分離溝１３０の分離溝下部１３０ｂ及び分離溝上部１３０ａに分離溝反射膜３７０を形成する。分離溝反射膜３７０は、画素分離溝１３０の分離溝下部１３０ｂの側面及び分離溝上部１３０ａの底面の下部コンタクト層１１、分離溝下部１３０ｂの底面のエッチングストッパ層８１、分離溝上部１３０ａの側面の分離溝絶縁膜３６０に接して形成される。尚、金属コンタクト層１４及び分離溝反射膜３７０は、金属材料により形成されており、オーミックコンタクト層となる。具体的には、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３及び画素分離溝１３０等の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、金属コンタクト層１４及び分離溝反射膜３７０が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、ＡｕＧｅとＮｉとが積層された金属膜を真空蒸着により成膜し、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属膜をリフトオフにより除去する。これにより、画素の中央部分の上部コンタクト層１３の上に残存する金属膜により金属コンタクト層１４が形成され、分離溝上部１３０ａの底面及び側面、分離溝下部１３０ｂの底面及び側面に残存する金属膜により分離溝反射膜３７０が形成される。このように形成される分離溝反射膜３７０は、分離溝上部１３０ａの底面、及び、分離溝下部１３０ｂの側面において、下部コンタクト層１１と接触しており、分離溝下部１３０ｂの底面において、エッチングストッパ層８１と接触している。本実施の形態においては、分離溝反射膜３７０は、赤外線を反射する機能と導電性とを有する金属材料により形成されている。従って、赤外線を反射するために形成された分離溝反射膜３７０は、画素分離溝１３０により分離された下部コンタクト層１１を電気的に接続する。
【００９１】
次に、図２６（ｂ）に示すように、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上に、金属反射膜１５を形成する。形成される金属反射膜１５は、分離溝反射膜３７０と接触しないように形成する。具体的には、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４等の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、金属反射膜１５が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。尚、不図示のレジストパターンは、分離溝反射膜３７０を覆うように画素分離溝１３０内にも形成される。この後、ＰｔとＡｕとが積層された金属膜を真空蒸着により成膜し、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属膜をリフトオフにより除去する。これにより、上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上に残存する金属膜により、金属反射膜１５が形成される。
【００９２】
次に、図２７（ａ）に示すように、画素分離溝１３０、金属反射膜１５の上に絶縁膜１６を形成する。これにより、金属反射膜１５の上、画素分離溝１３０における分離溝反射膜３７０の上に絶縁膜１６が形成される。
【００９３】
次に、図２７（ｂ）に示すように、一方の面３１０ａの画素の中央部分における絶縁膜１６を除去し、金属反射膜１５を露出させ、露出した金属反射膜１５の上に、下地金属膜１７を形成する。
【００９４】
次に、図２８（ａ）に示すように、下地金属膜１７の上に、Ｉｎ等の金属材料によりバンプ接合部５０を形成する。この後、図示はしないが、基板８０となる半導体ウェハをダイシングにより各々のチップごとに分離する。
【００９５】
次に、図２８（ｂ）に示すように、赤外線検出器の表面側となる一方の面３１０ａに、信号処理回路が形成されている信号処理回路素子４０の一方の面４０ａを張り付ける。具体的には、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）により、赤外線検出器の表面側におけるＩｎにより形成されているバンプ接合部５０に、信号処理回路素子４０に形成されている不図示の下地金属膜を接合する。
【００９６】
次に、図２９（ａ）に示すように、バンプ接合部５０により接続されている赤外線検出器と信号処理回路素子４０との間の空間に、エポキシ樹脂５１を注入し硬化させることにより強度を高めるアンダフィルという工程を行う。
【００９７】
次に、図２９（ｂ）に示すように、基板８０を除去し、他方の面３１０ｂを露出させる。
【００９８】
以上の工程により、本実施の形態における赤外線検出器と信号処理回路素子とがバンプ接合部５０により接合された赤外線検出装置が作製される。
【００９９】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【０１００】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態における光検出器について説明する。本実施の形態における光検出器は、下部接続電極１１４が画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａの底面の一部に形成されている構造のものである。画素分離溝１３０により分離されている下部コンタクト層１１は、一部において電気的に接続されていれば、共通電極にすることができる。
【０１０１】
（光検出器の製造方法）
次に、本実施の形態における光検出器である赤外線検出器の製造方法について説明する。
【０１０２】
最初に、図３０（ａ）に示すように、半導体ウェハにより形成される基板８０の上に、エッチングストッパ層８１、下部コンタクト層１１、活性層１２、上部コンタクト層１３をエピタキシャル成長により順に形成する。
【０１０３】
次に、図３０（ｂ）に示すように、上部コンタクト層１３の表面を加工することにより回折格子１３ａを形成する。
【０１０４】
次に、図３１（ａ）に示すように、回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３の表面側より、画素分離溝１３０の分離溝上部１３０ａを形成する。
【０１０５】
次に、図３１（ｂ）に示すように、分離溝上部１３０ａの底面より、下部コンタクト層１１をエッチングストッパ層８１の表面が露出するまでドライエッチングにより除去することにより分離溝下部１３０ｂを形成する。このようにして形成される分離溝下部１３０ｂの幅は、分離溝上部１３０ａの幅よりも狭く、分離溝上部１３０ａの底面において、分離溝下部１３０ｂが形成されていない領域には、下部コンタクト層１１の表面が露出している段部１３０ｃが形成される。
【０１０６】
次に、図３２及び図３３に示すように、画素の中央部分において、上部コンタクト層１３の上に、金属コンタクト層１４を形成し、画素分離溝１３０の段部１３０ｃの下部コンタクト層１１の上の一部に、下部接続電極１１４を形成する。図３２は、この工程における上面図であり、図３３（ａ）は、図３２における一点鎖線３２Ａ−３２Ｂにおいて切断した断面図であり、図３３（ｂ）は、図３２における一点鎖線３２Ｃ−３２Ｄにおいて切断した断面図である。尚、以降の工程において、図３４（ａ）〜図４２（ａ）は、図３２における一点鎖線３２Ａ−３２Ｂにおいて切断した部分に対応する断面図である。また、図３４（ｂ）〜図４２（ｂ）は、図３２における一点鎖線３２Ｃ−３２Ｄにおいて切断した部分に対応する断面図である。
【０１０７】
次に、図３４に示すように、表面に回折格子１３ａが形成されている上部コンタクト層１３及び金属コンタクト層１４の上、画素分離溝１３０の分離溝下部１３０ｂ及び下部接続電極１１４の上に、金属反射膜１５を形成する。これにより、本実施の形態においては、分離溝下部１３０ｂは金属反射膜１５により埋め込まれる。金属反射膜１５は、金属材料により形成されており、赤外線を反射する機能と導電性とを有している。これにより、画素分離溝１３０の分離溝下部１３０ｂ及び下部接続電極１１４の上に形成された金属反射膜１５により、画素分離溝１３０により分離された下部コンタクト層１１の上に形成された下部接続電極１１４が電気的に接続される。
【０１０８】
次に、図３５に示すように、画素分離溝１３０の側面、下部接続電極１１４、金属反射膜１５の上に絶縁膜１６を形成する。
【０１０９】
次に、図３６に示すように、画素分離溝１３０が形成されている領域の絶縁膜１６の上に、分離溝反射膜１７０を形成する。
【０１１０】
次に、図３７に示すように、分離溝反射膜１７０及び絶縁膜１６の上に絶縁膜１７１を形成する。絶縁膜１７１は、プラズマＣＶＤ等により、ＳｉＯ２膜を成膜することにより形成する。
【０１１１】
次に、図３８に示すように、一方の面１１０ａの画素の中央部分における絶縁膜１６及び１７１を除去し、金属反射膜１５を露出させ、露出した金属反射膜１５の上に、下地金属膜１７を形成する。
【０１１２】
次に、図３９に示すように、下地金属膜１７の上に、Ｉｎ等の金属材料によりバンプ接合部５０を形成する。この後、図示はしないが、基板８０となる半導体ウェハをダイシングにより各々のチップごとに分離する。
【０１１３】
次に、図４０に示すように、赤外線検出器の表面側となる一方の面１１０ａに、信号処理回路が形成されている信号処理回路素子４０の一方の面４０ａを張り付ける。具体的には、フリップチップボンディング（ＦＣＢ）により、赤外線検出器の表面側におけるＩｎにより形成されているバンプ接合部５０に、信号処理回路素子４０に形成されている不図示の下地金属膜を接合する。
【０１１４】
次に、図４１に示すように、バンプ接合部５０により接続されている赤外線検出器と信号処理回路素子４０との間の空間に、エポキシ樹脂５１を注入し硬化させることにより強度を高めるアンダフィルという工程を行う。
【０１１５】
次に、図４２に示すように、基板８０を除去し、他方の面１１０ｂを露出させる。
【０１１６】
以上の工程により、本実施の形態における赤外線検出器と信号処理回路素子とがバンプ接合部５０により接合された赤外線検出装置が作製される。
【０１１７】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【０１１８】
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【０１１９】
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
光を検出する複数の画素を有する光検出器であって、
半導体材料により形成された下部コンタクト層と、
前記下部コンタクト層の上に半導体材料により形成された活性層と、
前記活性層の上に半導体材料により形成された上部コンタクト層と、
前記上部コンタクト層の上または表面に形成された回折格子と、
前記回折格子の上に形成された反射膜と、
前記画素を分離する画素分離溝と、
前記画素分離溝の側面を覆う分離溝反射膜と、
を有し、
前記画素分離溝は、前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を分離して、一方の面から他方の面に貫通しており、
前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層は、前記分離溝反射膜により接続されていることを特徴とする光検出器。
（付記２）
前記下部コンタクト層に接する下部接続電極を有し、
前記下部接続電極は、前記下部コンタクト層とオーミックコンタクトする材料により形成されており、
前記分離溝反射膜は、前記下部接続電極を介し前記下部コンタクト層と電気的に接続されていることを特徴とする付記１に記載の光検出器。
（付記３）
光を検出する複数の画素を有する光検出器であって、
半導体材料により形成された下部コンタクト層と、
前記下部コンタクト層の上に半導体材料により形成された活性層と、
前記活性層の上に半導体材料により形成された上部コンタクト層と、
前記上部コンタクト層の上または表面に形成された回折格子と、
前記回折格子の上に形成された反射膜と、
前記画素を分離する画素分離溝と、
を有し、
前記画素分離溝は、前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を分離して、一方の面から他方の面に貫通しており、
前記画素分離溝における前記上部コンタクト層及び前記活性層の側面には、分離溝反射膜が形成されており、
前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層は、下部接続電極により接続されており、
前記下部接続電極は、前記下部コンタクト層とオーミックコンタクトする材料により形成されていることを特徴とする光検出器。
（付記４）
前記分離溝反射膜は、前記下部コンタクト層とオーミックコンタクトする材料により形成されていることを特徴とする付記１に記載の光検出器。
（付記５）
前記下部接続電極は、前記下部コンタクト層の一部と接していることを特徴とする付記２または３に記載の光検出器。
（付記６）
前記画素分離溝における前記上部コンタクト層及び前記活性層の側面には絶縁膜が形成されており、前記分離溝反射膜は、前記絶縁膜を介した前記画素分離溝の側面に形成されていることを特徴とする付記１から５のいずれかに記載の光検出器。
（付記７）
前記画素分離溝は、前記上部コンタクト層及び前記活性層を分離する分離溝上部と、
前記下部コンタクト層を分離する分離溝下部と、
を有し、
前記分離溝上部の幅は、前記分離溝下部の幅よりも広いことを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の光検出器。
（付記８）
前記分離溝反射膜は、Ａｕを含む材料により形成されていることを特徴とする付記１から７のいずれかに記載の光検出器。
（付記９）
前記光は赤外線であって、
前記光検出器は赤外線検出器であることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載の光検出器。
（付記１０）
基板の上に、半導体材料により下部コンタクト層、活性層、上部コンタクト層を順次積層して形成する工程と、
前記上部コンタクト層の上または表面に回折格子を形成し、前記回折格子の上に反射膜を形成する工程と、
前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を除去することにより、光を検出する複数の画素に分離する一方の面から他方の面に貫通している画素分離溝を形成する工程と、
前記画素分離溝の側面を覆う分離溝反射膜を形成する工程と、
を有し、
前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層は、前記分離溝反射膜により接続されていることを特徴とする光検出器の製造方法。
（付記１１）
基板の上に、半導体材料により下部コンタクト層、活性層、上部コンタクト層を順次積層して形成する工程と、
前記上部コンタクト層の上または表面に回折格子を形成し、前記回折格子の上に反射膜を形成する工程と、
前記上部コンタクト層、前記活性層及び前記下部コンタクト層を除去することにより、光を検出する複数の画素に分離する一方の面から他方の面に貫通している画素分離溝を形成する工程と、
前記画素分離溝により分離された画素の前記下部コンタクト層を接続する下部接続電極を形成する工程と、
前記画素分離溝における前記上部コンタクト層及び前記活性層の側面を覆う分離溝反射膜を形成する工程と、
を有し、
前記下部接続電極は、前記下部コンタクト層とオーミックコンタクトする材料により形成されていることを特徴とする光検出器の製造方法。
【符号の説明】
【０１２０】
１０        赤外線検出器
１０ａ      一方の面
１０ｂ      他方の面
１１        下部コンタクト層
１２        活性層
１３        上部コンタクト層
１４        金属コンタクト層
１５        金属反射膜
１６        絶縁膜
１７        下地金属膜
２０        画素
３０        画素分離溝
４０        信号処理回路素子
４０ａ      一方の面
５０        バンプ接合部
７０        分離溝反射膜
７１        絶縁膜
８０        基板
８１        エッチングストッパ層
１１０      赤外線検出器
１１０ａ    一方の面
１１０ｂ    他方の面
１１４      下部接続電極
１３０      画素分離溝
１３０ａ    分離溝上部
１３０ｂ    分離溝下部
１７０      分離溝反射膜
１７１      絶縁膜
【図１】
2017143143.tif 000003
【図２】
2017143143.tif 000004
【図３】
2017143143.tif 000005
【図４】
2017143143.tif 000006
【図５】
2017143143.tif 000007
【図６】
2017143143.tif 000008
【図７】
2017143143.tif 000009
【図８】
2017143143.tif 000010
【図９】
2017143143.tif 000011
【図１０】
2017143143.tif 000012
【図１１】
2017143143.tif 000013
【図１２】
2017143143.tif 000014
【図１３】
2017143143.tif 000015
【図１４】
2017143143.tif 000016
【図１５】
2017143143.tif 000017
【図１６】
2017143143.tif 000018
【図１７】
2017143143.tif 000019
【図１８】
2017143143.tif 000020
【図１９】
2017143143.tif 000021
【図２０】
2017143143.tif 000022
【図２１】
2017143143.tif 000023
【図２２】
2017143143.tif 000024
【図２３】
2017143143.tif 000025
【図２４】
2017143143.tif 000026
【図２５】
2017143143.tif 000027
【図２６】
2017143143.tif 000028
【図２７】
2017143143.tif 000029
【図２８】
2017143143.tif 000030
【図２９】
2017143143.tif 000031
【図３０】
2017143143.tif 000032
【図３１】
2017143143.tif 000033
【図３２】
2017143143.tif 000034
【図３３】
2017143143.tif 000035
【図３４】
2017143143.tif 000036
【図３５】
2017143143.tif 000037
【図３６】
2017143143.tif 000038
【図３７】
2017143143.tif 000039
【図３８】
2017143143.tif 000040
【図３９】
2017143143.tif 000041
【図４０】
2017143143.tif 000042
【図４１】
2017143143.tif 000043
【図４２】
2017143143.tif 000044