JP6724633B2 - Photodetector, photodetector array, and method for manufacturing photodetector - Google Patents

Description

本発明は、光検知素子、光検知素子アレイ及び光検知素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a light detecting element, a light detecting element array, and a method for manufacturing the light detecting element.

従来、赤外線等の光を検知して電気信号に変換する、光検知素子が用いられている。複数の光検知素子が二次元状に配置される光検知素子アレイは、光を検知して画像を撮像する撮像装置にも利用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light detection element that detects light such as infrared rays and converts it into an electric signal has been used. The photodetector array, in which a plurality of photodetectors are two-dimensionally arranged, is also used in an imaging device that detects light and captures an image.

また、分解能の高い画像を得るために、撮像装置に対して高解像度の画像を撮像することが求められている。高解像度の画像を撮像するには、光検知素子アレイにおいて、一の画素に対応する光検知素子の数を増加することが求められる。 Further, in order to obtain an image with high resolution, it is required for the image pickup device to capture an image with high resolution. In order to capture a high-resolution image, it is required to increase the number of light detecting elements corresponding to one pixel in the light detecting element array.

従って、高解像度の画像を撮像するために、より多くの光検知素子が二次元状に配置された光検知素子アレイが開発されている。 Therefore, in order to capture a high-resolution image, a photodetector array in which more photodetectors are two-dimensionally arranged has been developed.

特開平５−２５６６９１号公報JP-A-5-256691 特開２０１３−７７６８９号公報JP, 2013-77689, A 特開平２−２４１０６４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-241064 特開平５−３１５５７８号公報JP-A-5-315578

撮像の対象物は、通常、撮像装置に対して、数メートルから数キロメートル離れている。撮像の対象物は、光検知素子アレイと共に、筐体及びレンズを含む光学系が有する視野内に位置している。 The object to be imaged is usually several meters to several kilometers away from the imaging device. The object to be imaged is located within the field of view of the optical system including the housing and the lens, together with the photodetector array.

そして、撮像装置による撮像では、視野以外からの光が、撮像装置と対象物との間の空間から進入して、光検知素子アレイに受光されることがある。これは、視野以外からの進入した光が、筐体の内壁又はレンズの縁等で反射して、光検知素子に受光されるものであり、迷光と呼ばれる。 Then, in imaging by the imaging device, light from outside the field of view may enter the space between the imaging device and the object and be received by the photodetector array. This is called stray light because light entering from outside the field of view is reflected by the inner wall of the housing or the edge of the lens and is received by the photodetector.

迷光は、画像においてノイズとして検知される。高解像度の画像において、迷光によるノイズは、撮像装置の分解能に影響するので、迷光を低減することが望まれる。 Stray light is detected as noise in the image. In a high-resolution image, noise due to stray light affects the resolution of the image pickup apparatus, so it is desirable to reduce stray light.

本明細書では、迷光を低減する光検知素子、光検知素子アレイ及び光検知素子の製造方法を提供することを課題とする。 It is an object of the present specification to provide a photodetecting element that reduces stray light, a photodetecting element array, and a method for manufacturing the photodetecting element.

本明細書に開示する光検知素子の一形態によれば、第１面及び第２面を有する第１基板と、上記第１面上に配置される光吸収層と、上記第２面上に配置され、上記光吸収層が配置される上記第１基板の領域に光を導き、上記光吸収層が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料により形成される導光部と、を備える。 According to one embodiment of the light-sensing element disclosed in the present specification, a first substrate having a first surface and a second surface, a light-absorbing layer arranged on the first surface, and a light-absorbing layer on the second surface. And a light guide layer formed of a material that guides light to a region of the first substrate where the light absorbing layer is arranged, and the light absorbing layer absorbs light in an operating wavelength region where light is absorbed to generate carriers. And a light section.

また、本明細書に開示する光検知素子アレイの一形態によれば、第１面及び第２面を有する第１基板と、上記第１面上に配置される複数の光吸収層と、上記第２面上に配置される複数の導光部であって、各上記導光部は、対応する上記光吸収層が配置される上記第１基板の領域に光を導き、上記光吸収層が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料により形成される複数の導光部と、を備える。 According to one aspect of the photo-sensing element array disclosed in the present specification, a first substrate having a first surface and a second surface, a plurality of light absorption layers arranged on the first surface, and A plurality of light guide portions arranged on the second surface, wherein each of the light guide portions guides light to a region of the first substrate on which the corresponding light absorption layer is arranged, and the light absorption layer is A plurality of light guide portions formed of a material that absorbs light and generates carriers in the operating wavelength region.

更に、本明細書に開示する光検知素子の製造方法の一形態によれば、第１面及び第２面を有し、上記第１面上に光吸収層が配置される第１基板の上記第２面上に、上記光吸収層が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料を用いて、上記光吸収層が配置される上記第１基板の領域に光を導くように導光部を形成する。 Further, according to an embodiment of the method for manufacturing a photodetector element disclosed in the present specification, the first substrate having the first surface and the second surface, and the light absorption layer disposed on the first surface is described above. On the second surface, a material that absorbs light in the operation wavelength region where the light absorbing layer absorbs light to generate carriers is used, and the light is absorbed in the region of the first substrate where the light absorbing layer is arranged. The light guide section is formed so as to lead.

上述した本明細書に開示する光検知素子の一形態によれば、迷光を低減できる。 According to the above-described embodiment of the light detection element disclosed in this specification, stray light can be reduced.

また、本明細書に開示する光検知素子アレイの一形態によれば、迷光を低減できる。 Further, according to one embodiment of the light-sensing element array disclosed in this specification, stray light can be reduced.

更に、本明細書に開示する光検知素子の製造方法の一形態によれば、迷光を低減する光検知素子が得られる。 Further, according to one aspect of the method for manufacturing a photodetector disclosed in the present specification, a photodetector that reduces stray light can be obtained.

本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。 The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the claims.

前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。 Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and do not limit the invention described in the claims.

本明細書に開示する撮像装置の一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view showing one embodiment of an imaging device indicated in this specification. 図１のＸ−Ｘ断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1. 図１の平面図である。It is a top view of FIG. （Ａ）は、撮像装置が熱膨張により変形することを説明する図であり、（Ｂ）は、本実施形態の撮像装置は温度変化による変形が抑制されることを説明する図である。(A) is a figure explaining that an imaging device deform|transforms by thermal expansion, (B) is a figure explaining that the imaging device of this embodiment suppresses the deformation|transformation by a temperature change. 本明細書に開示する撮像装置の製造方法の一実施形態の工程（その１）を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a process (No. 1) of the embodiment of the method for manufacturing the imaging device disclosed in the specification. 本明細書に開示する撮像装置の製造方法の一実施形態の工程（その２）を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a process (No. 2) of the embodiment of the method for manufacturing the imaging device disclosed in the specification. 本明細書に開示する撮像装置の製造方法の一実施形態の工程（その３）を示す図である。It is a figure which shows the process (the 3) of one Embodiment of the manufacturing method of the imaging device disclosed in this specification.

以下、本明細書で開示する撮像装置の好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。 Hereinafter, a preferred embodiment of the imaging device disclosed in the present specification will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to those embodiments, but extends to the inventions described in the claims and their equivalents.

図１は、本明細書に開示する撮像装置の一実施形態を示す斜視図である。図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。図３は、図１の平面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an imaging device disclosed in this specification. FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 3 is a plan view of FIG.

本実施形態の撮像装置１は、赤外線を受光して画像を撮像する。 The image pickup apparatus 1 of the present embodiment receives infrared rays and picks up an image.

撮像装置１は、赤外線を検知して電気信号に変換する複数の光検知素子１０が二次元状に配置された光検知素子アレイ２０と、光検知素子アレイ２０により生成された電気信号を検知する複数の検知回路３１が配置された検知回路基板３０を備える。 The image pickup apparatus 1 detects a photodetecting element array 20 in which a plurality of photodetecting elements 10 that detect infrared rays and convert it into an electric signal are two-dimensionally arranged, and an electric signal generated by the photodetecting element array 20. The detection circuit board 30 is provided with a plurality of detection circuits 31.

撮像装置１は、光検知素子アレイ２０の各光検知素子１０の受光量を電気信号に変換することにより、画像信号を生成する。 The image pickup apparatus 1 generates an image signal by converting the amount of light received by each photodetecting element 10 of the photodetecting element array 20 into an electric signal.

また、撮像装置１は、光検知素子アレイ２０上に配置され、各光検知素子１０へ光を導く複数の導光部４１を有する導光層４０を備える。 The imaging device 1 also includes a light guide layer 40 that is disposed on the light detection element array 20 and has a plurality of light guide portions 41 that guide light to the respective light detection elements 10.

光検知素子アレイ２０は、縦及び横方向に二次元のアレイ状に配置された複数の光検知素子１０を有する。各光検知素子１０は、受光した赤外線強度に対応した量の電流を生成する。 The photodetector array 20 has a plurality of photodetectors 10 arranged in a two-dimensional array in the vertical and horizontal directions. Each photodetecting element 10 generates an amount of electric current corresponding to the intensity of received infrared rays.

光検知素子１０は、第１面１１ａ及び第２面１１ｂを有する基板１１と、第１面１１a上に配置される共通コンタクト層１２と、共通コンタクト層１２上に配置される光吸収層１３と、光吸収層１３上に配置される駆動コンタクト層１４を有する。 The light detection element 10 includes a substrate 11 having a first surface 11a and a second surface 11b, a common contact layer 12 arranged on the first surface 11a, and a light absorption layer 13 arranged on the common contact layer 12. , A drive contact layer 14 disposed on the light absorption layer 13.

基板１１及び共通コンタクト層１２は、他の光検知素子１０に対して共通しており、光検知素子アレイ２０の全体に亘って延びている。 The substrate 11 and the common contact layer 12 are common to the other photodetecting elements 10 and extend over the entire photodetecting element array 20.

光吸収層１３は、赤外線の動作波長領域の光を吸収してキャリアを生成する。光吸収層１３は、所定の動作波長領域に高い感度を有する観点から、量子井戸又は量子ドットを用いて形成されることが好ましい。 The light absorption layer 13 absorbs light in the infrared operating wavelength range to generate carriers. The light absorption layer 13 is preferably formed using quantum wells or quantum dots from the viewpoint of having high sensitivity in a predetermined operating wavelength region.

駆動コンタクト層１４は、バンプ３２を介して、検知回路３１と電気的に接続する。 The drive contact layer 14 is electrically connected to the detection circuit 31 via the bump 32.

光吸収層１３及び駆動コンタクト層１４は、共通コンタクト層１２上に立設するメサ部Ｍを形成する。各メサ部Ｍは、光吸収層１３同士を離間する溝部１５に囲まれている。 The light absorption layer 13 and the drive contact layer 14 form a mesa portion M standing on the common contact layer 12. Each mesa portion M is surrounded by a groove portion 15 that separates the light absorption layers 13 from each other.

光吸収層１３は、光電変換効率を高める観点から、光を吸収して直接遷移によりキャリアを生成する化合物半導体を用いて形成されることが好ましい。例えば、光吸収層１３は、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡＳ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＡｓＳｂ，ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ又はＨｇＣｄＴｅ等の化合物半導体を用いて形成され得る。 From the viewpoint of increasing photoelectric conversion efficiency, the light absorption layer 13 is preferably formed using a compound semiconductor that absorbs light and generates carriers by direct transition. For example, the light absorption layer 13 can be formed using a compound semiconductor such as GaAs, GaSb, InP, InAS, InSb, InGaAs, InAsSb, AlAs, AlGaAs, or HgCdTe.

また、光吸収層１３は、光電変換効率を高める観点から結晶構造を有することが好ましい。光吸収層１３との格子整合性の観点から、基板１１、共通コンタクト層１２及び駆動コンタクト層１４も、光吸収層１３と同様の格子定数を有する結晶構造の化合物半導体を用いて形成されることが好ましい。 Further, the light absorption layer 13 preferably has a crystal structure from the viewpoint of increasing photoelectric conversion efficiency. From the viewpoint of lattice matching with the light absorption layer 13, the substrate 11, the common contact layer 12, and the drive contact layer 14 are also formed using a compound semiconductor having a crystal structure having the same lattice constant as the light absorption layer 13. Is preferred.

なお、駆動コンタクト層１４とバンプ３２との間に、金属により形成される電極層を配置してもよい。また、共通コンタクト層１２は、図示しない共通電極層を介して、検知回路基板３０と電気的に接続され得る。 An electrode layer made of metal may be arranged between the drive contact layer 14 and the bump 32. Further, the common contact layer 12 can be electrically connected to the detection circuit board 30 via a common electrode layer (not shown).

検知回路基板３０は、光検知素子アレイ２０に配置される複数の光検知素子１０を駆動して、各光検知素子１０の受光量を電気信号に変換する複数の検知回路３１を有する。複数の検知回路３１は、光検知素子１０と対応するように、検知回路基板３０上に二次元のアレイ状に配置される。各検知回路３１は、対応する光検知素子１０とバンプ３２を介して電気的に接続する。検知回路基板３０は、複数のバンプ３２を介して、光検知素子アレイ２０と接合される。 The detection circuit board 30 has a plurality of detection circuits 31 that drive the plurality of light detection elements 10 arranged in the light detection element array 20 and convert the amount of light received by each light detection element 10 into an electrical signal. The plurality of detection circuits 31 are arranged in a two-dimensional array on the detection circuit board 30 so as to correspond to the light detection elements 10. Each detection circuit 31 is electrically connected to the corresponding light detection element 10 via the bump 32. The detection circuit board 30 is bonded to the photodetection element array 20 via the plurality of bumps 32.

本実施形態では、検知回路基板３０は、シリコンの基板上に、トランジスタ及びキャパシタ等を有する検知回路３１が配置されて形成される。 In the present embodiment, the detection circuit substrate 30 is formed by disposing the detection circuit 31 including transistors and capacitors on a silicon substrate.

各検知回路３１が出力する電気信号に基づいて、２次元のアレイ状に配置された光検知素子１０それぞれの画像階調情報が得られる。このようにして、撮像装置１は、画像信号を生成する。 Based on the electric signal output from each detection circuit 31, image gradation information of each of the light detection elements 10 arranged in a two-dimensional array is obtained. In this way, the image pickup apparatus 1 generates an image signal.

導光層４０は、光検知素子アレイ２０を形成する基板１１の第２面１１ｂ上に接合される。 The light guide layer 40 is bonded onto the second surface 11b of the substrate 11 forming the photodetector array 20.

導光層４０は、第２面１１ｂ上に配置され、管状の形状を有し、光吸収層１３が配置される基板１１の領域に光を導く複数の導光部４１を有する。導光部４１は、光吸収層１３が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料により形成される。 The light guide layer 40 is disposed on the second surface 11b, has a tubular shape, and has a plurality of light guide portions 41 that guide light to the region of the substrate 11 on which the light absorption layer 13 is disposed. The light guide section 41 is formed of a material that absorbs light in the operation wavelength region where the light absorption layer 13 absorbs light to generate carriers.

各光吸収層１３は、平面視して、矩形の形状を有しており、導光部４１の管状の空間も、光吸収層１３と同様に、矩形の形状を有する。 Each light absorption layer 13 has a rectangular shape in a plan view, and the tubular space of the light guide portion 41 also has a rectangular shape, like the light absorption layer 13.

導光層４０には、管状の貫通する空間を有する導光部４１が、二次元のアレイ状に配置される。各導光部４１の底には、光検知素子アレイ２０の基板１１の第２面１１ｂが露出している。光は、管状の空間を通って、基板１１の第２面１１ｂに伝わる。 In the light guide layer 40, the light guide portions 41 having a tubular penetrating space are arranged in a two-dimensional array. The second surface 11b of the substrate 11 of the photodetector array 20 is exposed at the bottom of each light guide portion 41. The light propagates to the second surface 11b of the substrate 11 through the tubular space.

図２に示すように、各光検知素子１０は、導光部４１及び光吸収層１３の配置関係に基づいて、視野Ｆが決定される。視野Ｆに含まれる撮像の対象物から発する光は、視野Ｆ内を進み、導光部４１の管状の空間に導かれて、光吸収層１３に入射するようになされている。 As shown in FIG. 2, the field of view F of each photodetecting element 10 is determined based on the positional relationship between the light guide section 41 and the light absorbing layer 13. The light emitted from the object to be imaged included in the field of view F travels in the field of view F, is guided to the tubular space of the light guide section 41, and is incident on the light absorption layer 13.

しかし、撮像装置１による画像の撮影では、視野Ｆ以外からの光Ｓが、撮像装置１と対象物との間の空間から進入することがある。視野Ｆ以外からの光Ｓが、光吸収層１３に受光されると迷光としてノイズの原因となり得る。 However, when the image is captured by the imaging device 1, the light S from other than the field of view F may enter from the space between the imaging device 1 and the object. When the light S from other than the field of view F is received by the light absorption layer 13, it may cause noise as stray light.

本実施形態の撮像装置１では、視野Ｆ以外からの光Ｓは、導光部４１の管状状の空間を形成する内面で吸収されることにより、光吸収層１３に受光されることが抑制される。従って、撮像装置１では、光吸収層１３に受光される迷光を低減することにより、ノイズの生成が抑制される。 In the imaging device 1 of the present embodiment, the light S from other than the field of view F is absorbed by the inner surface of the light guide portion 41 forming the tubular space, and thus is prevented from being received by the light absorption layer 13. It Therefore, in the imaging device 1, the generation of noise is suppressed by reducing the stray light received by the light absorption layer 13.

導光部４１の管状の空間の高さと、開口部を平面視した寸法との関係を規定するアスペクト比は、高い程迷光を低減できるが、視野Ｆを狭めて光検知素子１０の受光量を減少させる。このアスペクト比は、迷光を低減する量と、光検知素子１０の受光量との兼ね合いに基づいて、適宜決定され得る。 The higher the aspect ratio that defines the relationship between the height of the tubular space of the light guide section 41 and the dimension of the opening in plan view, the higher the aspect ratio, the more the stray light can be reduced. Reduce. This aspect ratio can be appropriately determined based on the balance between the amount of reducing stray light and the amount of light received by the photodetecting element 10.

導光部４１は、動作波長領域の光に対して、３０％以上、特に６０％以上、更には８０％以上の吸収率を有することが、迷光を低減する観点から好ましい。 From the viewpoint of reducing stray light, it is preferable that the light guide section 41 has an absorptance of 30% or more, particularly 60% or more, and further 80% or more with respect to light in the operating wavelength region.

導光部４１を形成する材料のバンドギャップは、光吸収層１３の動作波長領域に対応するエネルギーよりも小さいことが、動作波長領域の光を吸収する観点から好ましい。 The band gap of the material forming the light guide portion 41 is preferably smaller than the energy corresponding to the operating wavelength region of the light absorption layer 13, from the viewpoint of absorbing light in the operating wavelength region.

光検知素子アレイ２０を平面視して、導光部４１は、光吸収層１３と重ならないように、基板１１の第２面１１ｂ上に配置されることが、光吸収層１３の受光量を増加する観点から好ましい。 When the light detection element array 20 is viewed in a plan view, the light guide portion 41 is disposed on the second surface 11b of the substrate 11 so as not to overlap the light absorption layer 13, so that the light reception amount of the light absorption layer 13 is reduced. It is preferable from the viewpoint of increasing the number.

そこで、図２及び図３に示すように、複数の導光部４１それぞれは、光検知素子アレイ２０を平面視して管状の内部に光吸収層１３が位置するように、溝部１５と対応する第２面１１ｂ上の位置に配置される。 Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, each of the plurality of light guide portions 41 corresponds to the groove portion 15 so that the light absorption layer 13 is located inside the tubular shape when the light detection element array 20 is viewed in a plan view. It is arranged at a position on the second surface 11b.

また、このように、導光部４１を基板１１の第２面１１ｂ上に配置することにより、光検知素子アレイ２０の厚さの薄い部分に導光部４１が接合されるので、導光部４１が光検知素子アレイ２０の機械的強度を補って、撮像装置１の耐久性を向上できる。 Further, by disposing the light guide section 41 on the second surface 11b of the substrate 11 in this manner, the light guide section 41 is joined to the thin portion of the photodetector array 20, so that the light guide section is formed. 41 supplements the mechanical strength of the photo-detecting element array 20, and the durability of the image pickup apparatus 1 can be improved.

同様の観点から、導光層４０の周縁部の厚さを、内部の厚さよりも厚くしてもよい。 From the same viewpoint, the peripheral edge portion of the light guide layer 40 may be thicker than the internal thickness.

次に、本実施形態の撮像装置１は、温度変化による変形することが抑制されることについて、以下に説明する。 Next, it will be described below that the imaging device 1 of the present embodiment is suppressed from being deformed due to a temperature change.

まず、撮像装置が温度変化により変形することを説明する。 First, it will be described that the image pickup apparatus is deformed due to temperature change.

撮像装置１の光検知素子１０が、量子型であり、量子井戸又は量子ドットを有する光吸収層１３を備える場合、暗電流等に起因するノイズを低減するために、撮像装置１は動作時には冷却して使用される。一方、動作していない時には常温となるので、撮像装置１は、大きな温度変化を受ける。 When the light sensing element 10 of the imaging device 1 is a quantum type and includes the light absorption layer 13 having quantum wells or quantum dots, the imaging device 1 is cooled during operation in order to reduce noise due to dark current or the like. Then used. On the other hand, when the image pickup apparatus 1 is not in operation, the temperature is normal temperature, so that the image pickup apparatus 1 is greatly changed in temperature.

光検知素子アレイ２０が化合物半導体を用いて形成される場合、例えば、ＧａＡｓの線熱膨張係数は、６．０Ｅ−６（１／Ｋ）であり、ＧａＳｂの線熱膨張係数は、６．１Ｅ−６（１／Ｋ）である。 When the photodetector array 20 is formed of a compound semiconductor, for example, the linear thermal expansion coefficient of GaAs is 6.0E-6 (1/K) and the linear thermal expansion coefficient of GaSb is 6.1E. -6 (1/K).

一方、検知回路基板３０がシリコンを用いて形成される場合、シリコンの線熱膨張係数は、２．４Ｅ−６（１／Ｋ）である。 On the other hand, when the detection circuit board 30 is formed of silicon, the linear thermal expansion coefficient of silicon is 2.4E-6 (1/K).

このように、光検知素子アレイ２０の線熱膨張係数と検知回路基板３０の線熱膨張係数との間には、大きな差がある。 As described above, there is a large difference between the linear thermal expansion coefficient of the photodetector array 20 and the linear thermal expansion coefficient of the detection circuit board 30.

図４（Ａ）は、撮像装置が熱膨張により変形することを説明する図である。 FIG. 4A is a diagram illustrating that the imaging device is deformed by thermal expansion.

図４（Ａ）に示す撮像装置１０１は、光検知素子アレイ１２０と検知回路基板１３０とが積層されて形成される。撮像装置１０１は、導光層が配置されないことを除いては、本実施形態の撮像装置１と同様の構造を有する。 The imaging device 101 illustrated in FIG. 4A is formed by stacking the photodetector array 120 and the detection circuit board 130. The image pickup apparatus 101 has the same structure as the image pickup apparatus 1 of the present embodiment except that the light guide layer is not arranged.

光検知素子アレイ１２０は、主に化合物半導体を用いて形成されており、検知回路基板１３０は、主にシリコンを用いて形成されている。 The light detection element array 120 is mainly formed of a compound semiconductor, and the detection circuit substrate 130 is mainly formed of silicon.

撮像装置１０１の温度が上昇すると、光検知素子アレイ１２０及び検知回路基板１３０は熱膨張するが、光検知素子アレイ１２０の熱膨張による変形量は、検知回路基板１３０よりも大きい。 When the temperature of the imaging device 101 rises, the photodetector array 120 and the detection circuit board 130 thermally expand, but the deformation amount of the photodetector array 120 due to the thermal expansion is larger than that of the detection circuit board 130.

そのため、撮像装置１０１の温度が上昇すると、図４（Ａ）の鎖線で示すように、撮像装置１０１が変形することになる。 Therefore, when the temperature of the image pickup apparatus 101 rises, the image pickup apparatus 101 is deformed as shown by the chain line in FIG.

ところで、上述したように、高解像度の画像を撮像するために、光検知素子アレイに配置される光検知素子の数を増加することが行われている。例えば、分解能を向上する方法として、一の光検知素子の寸法を小さくすることがあるが、一の光検知素子の寸法を検知する光の波長以下にしても、分解能は大きく向上しない。現在、微細化技術を用いて、一の光検知素子の寸法は、既に検知する光の波長と同程度の大きさになっているので、この方法を用いることには限りがある。そこで、光検知素子アレイに配置される光検知素子の数を増加することにより、分解能の向上が図られている。 By the way, as described above, in order to capture a high-resolution image, the number of photodetecting elements arranged in the photodetecting element array has been increased. For example, as a method of improving the resolution, there is a case where the size of the one photodetecting element is reduced. However, even if the size of the one photodetecting element is set to be equal to or smaller than the wavelength of light for detecting, the resolution is not significantly improved. Currently, with the miniaturization technology, the size of one photo-detecting element is almost as large as the wavelength of the light to be detected, so that there is a limit in using this method. Therefore, the resolution is improved by increasing the number of light detecting elements arranged in the light detecting element array.

光検知素子アレイにおいて、一の光検知素子の寸法を維持した状態で、光検知素子の数を増加することにより、光検知素子アレイの寸法が増大する。また、光検知素子アレイの寸法が増大と共に、検知回路基板の寸法も増大する。 In the photodetector array, the size of the photodetector array is increased by increasing the number of photodetectors while maintaining the size of one photodetector. Further, as the size of the photodetector array increases, the size of the detection circuit board also increases.

光検知素子アレイ及び検知回路基板の寸法が増大することにより、撮像装置の温度変化による変形量も増大する。この大きな変形により、光検知素子と検知回路とのバンプを介した電気的接続状態が影響を受けるおそれがある。 As the dimensions of the photodetector array and the detection circuit board increase, the amount of deformation of the imaging device due to temperature changes also increases. This large deformation may affect the electrical connection state between the light detection element and the detection circuit via the bump.

このように、撮像装置の高解像度化に伴って、撮像装置の温度変化による変形量の増加が生じている。 As described above, as the resolution of the image pickup apparatus increases, the deformation amount increases due to the temperature change of the image pickup apparatus.

次に、本実施形態の撮像装置１は、温度変化により変形することが抑制されることを、図４（Ｂ）を参照しながら、以下に説明する。 Next, it will be described below with reference to FIG. 4B that the image pickup apparatus 1 of the present embodiment is suppressed from being deformed due to a temperature change.

図４（Ｂ）は、本実施形態の撮像装置は温度変化による変形が抑制されることを説明する図である。 FIG. 4B is a diagram illustrating that the image pickup apparatus according to the present embodiment suppresses deformation due to temperature change.

撮像装置１では、導光層４０の熱膨張係数を、光検知素子アレイ２０の熱膨張係数よりも、検知回路基板３０の熱膨張係数と近い値にすることにより、導光層４０が、光検知素子アレイ２０と検知回路基板３０との積層体が変形する力を打ち消すように働く。その結果、図４（Ｂ）に示すように、撮像装置１は、温度変化により変形することが抑制される。 In the imaging device 1, by setting the thermal expansion coefficient of the light guide layer 40 to be closer to the thermal expansion coefficient of the detection circuit board 30 than the thermal expansion coefficient of the light detection element array 20, The laminated body of the sensing element array 20 and the sensing circuit board 30 acts to cancel the force of deformation. As a result, as shown in FIG. 4B, the imaging device 1 is suppressed from being deformed due to the temperature change.

具体的には、導光層４０の第１熱膨張係数a１と、光検知素子アレイ２０の基板１１の第２熱膨張係数a２と、検知回路基板３０の第３熱膨張係数a３とが、｜a２−ａ１｜＞｜ａ３−ａ１｜の関係を満たすことが好ましい。 Specifically, the first coefficient of thermal expansion a1 of the light guide layer 40, the second coefficient of thermal expansion a2 of the substrate 11 of the photodetector array 20, and the third coefficient of thermal expansion a3 of the detection circuit board 30 are expressed as | It is preferable to satisfy the relationship of a2-a1|>|a3-a1|.

上述した関係が満たされていれば、a２＞a１でもよいし、a２＜a１であってもよい。また、上述した関係が満たされていれば、a３＞a１でもよいし、a３＜a１であってもよい。 If the above-mentioned relationship is satisfied, a2>a1 may be satisfied, or a2<a1 may be satisfied. Further, as long as the above relationship is satisfied, a3>a1 or a3<a1 may be satisfied.

又は、導光層４０の第１熱膨張係数a１が、基板１１の第２熱膨張係数a２よりも小さい場合には、検知回路基板３０の第３熱膨張係数a３も基板１１の第２熱膨張係数a２よりも小さいことが、撮像装置１の変形をより抑制する観点から好ましい。即ち、ａ１＜ａ２且つａ３＜ａ２であることが好ましい。 Alternatively, when the first thermal expansion coefficient a1 of the light guide layer 40 is smaller than the second thermal expansion coefficient a2 of the substrate 11, the third thermal expansion coefficient a3 of the detection circuit board 30 is also the second thermal expansion coefficient of the substrate 11. It is preferable that the coefficient is smaller than the coefficient a2 from the viewpoint of suppressing the deformation of the imaging device 1. That is, it is preferable that a1<a2 and a3<a2.

又は、導光層４０の第１熱膨張係数a１が、基板１１の第２熱膨張係数a２よりも大きい場合には、検知回路基板３０の第３熱膨張係数a３も基板１１の第２熱膨張係数a２よりも大きいことが、撮像装置１の変形をより抑制する観点から好ましい。即ち、ａ１＞ａ２且つａ３＞ａ２であることが好ましい。 Alternatively, when the first thermal expansion coefficient a1 of the light guide layer 40 is larger than the second thermal expansion coefficient a2 of the substrate 11, the third thermal expansion coefficient a3 of the detection circuit board 30 is also the second thermal expansion coefficient of the substrate 11. It is preferable that the coefficient is larger than the coefficient a2 from the viewpoint of suppressing the deformation of the imaging device 1. That is, it is preferable that a1>a2 and a3>a2.

特に、導光層４０の第１熱膨張係数a１と、検知回路基板３０の第３熱膨張係数a３とが近いか、又は同じであることが、撮像装置１は、温度変化による変形をより小さくする観点から好ましい。 In particular, when the first thermal expansion coefficient a1 of the light guide layer 40 and the third thermal expansion coefficient a3 of the detection circuit board 30 are close to or the same, the image pickup apparatus 1 has less deformation due to temperature change. From the viewpoint of

例えば、検知回路基板３０がシリコン（線熱膨張係数：２．４Ｅ−６（１／Ｋ））を用いて形成される場合には、導光層４０の第１熱膨張係数a１は、０．５〜４Ｅ−６（１／Ｋ）の範囲にあることが好ましい。 For example, when the detection circuit board 30 is formed of silicon (coefficient of linear thermal expansion: 2.4E-6 (1/K)), the first thermal expansion coefficient a1 of the light guide layer 40 is 0. It is preferably in the range of 5 to 4E-6 (1/K).

次に、導光層４０を形成する材料について、以下に説明する。 Next, the material forming the light guide layer 40 will be described below.

導光層４０を形成する材料としては、光吸収層１３が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収するものであればよい。また、導光層４０を形成する材料としては、導光層４０を形成する材料の熱膨張係数が、光検知素子アレイ２０の熱膨張係数よりも、検知回路基板３０の熱膨張係数と近いことが好ましい。このような材料であれば、特に制限なく、導光層４０を形成する材料として用いることができる。 The material for forming the light guide layer 40 may be any material as long as the light absorbing layer 13 absorbs light and absorbs light in the operating wavelength region where carriers are generated. As a material forming the light guide layer 40, the coefficient of thermal expansion of the material forming the light guide layer 40 is closer to the coefficient of thermal expansion of the detection circuit board 30 than the coefficient of thermal expansion of the photodetector array 20. Is preferred. There is no particular limitation on such a material, and it can be used as a material for forming the light guide layer 40.

具体的には、導光層４０を形成する材料としては、無機酸化物又は無機窒化物を用いることができる。 Specifically, as the material forming the light guide layer 40, an inorganic oxide or an inorganic nitride can be used.

例えば、シリコン、ゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、セシウム、バリウム等の無機物の酸化物又は窒化物を用いることが好ましい。特に、シリコン酸化物又はシリコン窒化物を用いることが好ましい。 For example, it is preferable to use an oxide or nitride of an inorganic substance such as silicon, germanium, boron, aluminum, gallium, titanium, zirconium, hafnium, cesium, or barium. In particular, it is preferable to use silicon oxide or silicon nitride.

また、導光層４０を形成する材料として、電気絶縁性の有機物を用いることができる。 Further, as a material for forming the light guide layer 40, an electrically insulating organic material can be used.

例えば、電気絶縁性の有機物として、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂等を用いることができる。また、これらの樹脂の共重合体又は混合物を用いてもよい。 For example, as the electrically insulating organic material, phenol resin, epoxy resin, acrylic resin, melamine resin, polyurethane resin, polyimide, silicone resin, or the like can be used. Moreover, you may use the copolymer or mixture of these resins.

また、導光層４０を形成する材料としては、上述した電気絶縁性の有機物に無機物の微粒子が分散されたものを用いてもよい。有機物に分散する無機物の微粒子の量を調整することにより、熱膨張係数を制御することができる。 As the material for forming the light guide layer 40, the above-described electrically insulating organic material in which inorganic fine particles are dispersed may be used. The coefficient of thermal expansion can be controlled by adjusting the amount of the fine particles of the inorganic substance dispersed in the organic substance.

微粒子の材料として、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、セシウム、バリウム等の酸化物又は窒化物、又はこれらの塩を用いることができる。特に、微粒子の材料として、シリコン酸化物又はシリコン窒化物を用いることが好ましい。 As the material of the fine particles, for example, oxides or nitrides of silicon, germanium, boron, aluminum, gallium, titanium, zirconium, hafnium, cesium, barium or the like, or salts thereof can be used. In particular, it is preferable to use silicon oxide or silicon nitride as the material of the fine particles.

無機微粒子の粒径に対しては、特に制限は無く、二峰性以上の粒度分布を有しても良い。導光層４０の表面の平坦性を得る観点からは、無機微粒子の粒径を０．５μｍ以下にすることが好ましい。 The particle size of the inorganic fine particles is not particularly limited, and may have a bimodal or higher particle size distribution. From the viewpoint of obtaining the flatness of the surface of the light guide layer 40, the particle size of the inorganic fine particles is preferably 0.5 μm or less.

また、バンプ３２を形成する材料としてＩｎを用いる場合には、バンプ３２を高い温度で加熱しないようにする観点から、導光層４０を比較的低温で形成することが好ましい。このような観点から、導光層４０を、スピンオングラス材料を用いて形成するか、又は、オレフィン系の材料を用いて形成してもよい。 Further, when In is used as the material for forming the bumps 32, it is preferable to form the light guide layer 40 at a relatively low temperature from the viewpoint of not heating the bumps 32 at a high temperature. From such a viewpoint, the light guide layer 40 may be formed using a spin-on-glass material or an olefin-based material.

次に、上述した撮像装置の製造方法の好ましい一形態を、図面を参照しながら、以下に説明する。 Next, a preferred mode of the method for manufacturing the above-described imaging device will be described below with reference to the drawings.

まず、図５に示すように、各光検知素子１０と検知回路３１とがバンプ３２を介して接続されて形成された、光検知素子アレイ２０と検知回路基板３０との積層体を用意する。ここで、基板１１の第２面１１ｂ側をバックグラインドして、基板１１の厚さを薄くしてもよい。そして、光検知素子アレイ２０の基板１１の第２面１１ｂ上に、導光層４０が形成される。 First, as shown in FIG. 5, a laminated body of the photodetector array 20 and the detection circuit board 30 in which each photodetector 10 and the detection circuit 31 are connected via the bumps 32 is formed. Here, the second surface 11b side of the substrate 11 may be back-ground to reduce the thickness of the substrate 11. Then, the light guide layer 40 is formed on the second surface 11b of the substrate 11 of the photodetector array 20.

導光層４０を形成する材料として無機酸化物又は無機窒化物を用いる場合には、導光層４０は、ＣＶＤ法、蒸着法又はスパッタリング法等を用いて形成できる。また、導光層４０を、スピンオングラス材料を用いて形成する場合には、スピンオングラス法を用いて形成できる。 When an inorganic oxide or an inorganic nitride is used as a material for forming the light guide layer 40, the light guide layer 40 can be formed by a CVD method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like. Further, when the light guide layer 40 is formed by using the spin-on-glass material, it can be formed by using the spin-on-glass method.

また、導光層４０を形成する材料として電気絶縁性の有機物を用いる場合には、導光層４０は、ディップコート法、スピンコート法、スプレーコート法、蒸気コート法、各種の印刷法又はドクターブレード法等を用いて形成できる。 When an electrically insulating organic material is used as the material for forming the light guide layer 40, the light guide layer 40 is formed by a dip coating method, a spin coating method, a spray coating method, a vapor coating method, various printing methods, or a doctor. It can be formed using a blade method or the like.

次に、図６に示すように、導光層４０上に、レジスト層５０が形成される。 Next, as shown in FIG. 6, a resist layer 50 is formed on the light guide layer 40.

次に、図７に示すように、レジスト層５０がパターニングされて、マスクパターン５１が形成される。 Next, as shown in FIG. 7, the resist layer 50 is patterned to form a mask pattern 51.

次に、マスクパターン５１を用いて、導光層４０がエッチングされて、図２に示す撮像装置１が形成される。導光層４０をエッチングする方法としては、例えば、ドライエッチング法又はイオンミリング法等を用いることができる。導光層４０をエッチングする時に基板１１をエッチングしないようにする観点から、基板１１をエッチングしない選択性を有する選択的エッチングを用いることが好ましい。 Next, the light guide layer 40 is etched using the mask pattern 51 to form the imaging device 1 shown in FIG. As a method of etching the light guide layer 40, for example, a dry etching method or an ion milling method can be used. From the viewpoint of not etching the substrate 11 when etching the light guide layer 40, it is preferable to use selective etching having a selectivity that does not etch the substrate 11.

また、導光層４０を形成する材料として電気絶縁性の有機物として感光性を有する材料を用いてもよい。この場合には、レジスト層を形成することなく、導光層４０を直接パターニングすることができる。 Further, as the material forming the light guide layer 40, a material having photosensitivity as an electrically insulating organic material may be used. In this case, the light guide layer 40 can be directly patterned without forming a resist layer.

導光層の形成材料として、球状の酸化シリコンを７５質量％の濃度で含有したオレフィン樹脂（線熱膨張係数：３．５Ｅ−６（１／Ｋ））を用いて、一辺の長さが２μｍの正方形の開口部と、管状の空間の高さが５μｍの導光部を有する導光層を形成した。この導光層を、光検知素子アレイと検知回路基板との積層体に接合した撮像装置を形成した所、光検知素子の寸法を変えずに、解像度をＶＧＡ（６４０×４８０）からＸＧＡ（１０２４×７６８）に向上することができた。また、導光層を配置しない時と比べて、撮像装置のＳ／Ｎを８％向上することができた。 An olefin resin (coefficient of linear thermal expansion: 3.5E-6 (1/K)) containing spherical silicon oxide at a concentration of 75 mass% was used as the material for forming the light guide layer, and the length of one side was 2 μm. A light guide layer having a square opening and a light guide having a tubular space with a height of 5 μm was formed. When an image pickup device was formed by joining this light guide layer to a laminated body of a photo detector array and a detection circuit board, the resolution was changed from VGA (640×480) to XGA (1024) without changing the dimensions of the photo detector. ×768). Further, the S/N ratio of the image pickup device could be improved by 8% as compared with the case where the light guide layer is not arranged.

上述した本実施形態の撮像装置によれば、迷光を低減して、温度変化による変形を抑制することができる。迷光を低減することにより、撮像装置のＳ／Ｎを向上することができる。また、温度変化による変形を抑制することにより、撮像装置の耐久性を向上することができる。 According to the above-described image pickup apparatus of the present embodiment, it is possible to reduce stray light and suppress deformation due to temperature change. By reducing the stray light, the S/N of the imaging device can be improved. Further, by suppressing the deformation due to the temperature change, the durability of the imaging device can be improved.

本発明では、上述した実施形態の光検知素子、光検知素子アレイ及び光検知素子の製造方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。 In the present invention, the light-sensing element, the light-sensing element array, and the method for manufacturing the light-sensing element of the above-described embodiments can be appropriately modified without departing from the spirit of the invention. Further, the constituent features of one embodiment can be appropriately applied to other embodiments.

ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。 All examples and conditional language provided herein are intended for educational purposes to assist the reader in deeply understanding the technology and inventions contributed by the inventor. All examples and conditionals mentioned herein should be construed without limitation to such specifically stated examples and conditions. Also, such exemplary mechanism in the specification is not relevant to the superiority and inferiority of the present invention. While the embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions or modifications thereof may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

１ 撮像装置
１０ 光検知素子
１１ 基板
１１ａ 第１面
１１ｂ 第２面
１２ 共通コンタクト層
１３ 光吸収層
１４ 駆動コンタクト層
１５ 溝部
２０ 光検知素子アレイ
３０ 検知回路基板
３１ 検知回路
３２ バンプ
４０ 導光層
４１ 導光部
５０ レジスト層
５１ マスクパターン
Ｍ メサ部
Ｆ 視野
Ｓ 迷い光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging device 10 Photodetection element 11 Substrate 11a 1st surface 11b 2nd surface 12 Common contact layer 13 Light absorption layer 14 Driving contact layer 15 Groove 20 Photodetection element array 30 Detection circuit substrate 31 Detection circuit 32 Bump 40 Light guide layer 41 Light guide part 50 Resist layer 51 Mask pattern M Mesa part F Field of view S Stray light

Claims (10)

第１面及び第２面を有する第１基板と、
前記第１面上に配置される光吸収層と、
前記第２面上に配置され、前記光吸収層が配置される前記第１基板の領域に光を導き、前記光吸収層が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料により形成される導光部と、
前記光吸収層とバンプを介して電気的に接続され、前記光吸収層により生成されたキャリアの量を検知する検知回路を有する第２基板と、
を備え、
前記導光部の第１熱膨張係数a１と、前記第１基板の第２熱膨張係数a２と、前記第２基板の第３熱膨張係数a３とは、ａ１＜ａ２且つａ３＜ａ２の関係を満たすか、又はａ１＞ａ２且つａ３＞ａ２の関係を満たし、前記第１熱膨張係数a１と前記第３熱膨張係数a３とは異なる光検知素子。 A first substrate having a first surface and a second surface;
A light absorption layer disposed on the first surface,
The light is guided to a region of the first substrate that is disposed on the second surface and the light absorbing layer is disposed, and the light absorbing layer absorbs light and absorbs light in an operating wavelength region where carriers are generated. A light guide section formed of a material,
A second substrate electrically connected to the light absorbing layer via a bump and having a detection circuit for detecting the amount of carriers generated by the light absorbing layer;
Bei to give a,
The first thermal expansion coefficient a1 of the light guide portion, the second thermal expansion coefficient a2 of the first substrate, and the third thermal expansion coefficient a3 of the second substrate have a relationship of a1<a2 and a3<a2. A photodetecting element satisfying or satisfying the relationship of a1>a2 and a3>a2, and the first thermal expansion coefficient a1 and the third thermal expansion coefficient a3 are different . 前記導光部は、前記動作波長領域の光に対して３０％以上の吸収率を有する請求項１に記載の光検知素子。 The photodetector according to claim 1, wherein the light guide section has an absorptance of 30% or more for light in the operating wavelength region. 前記導光部は、前記光吸収層が配置される前記第１基板の領域に光を導く空間を有しており、平面視して前記空間の内部に前記光吸収層が位置するように、前記第２面上に配置される請求項１又は２に記載の光検知素子。 The light guide unit has a space that guides light to a region of the first substrate in which the light absorption layer is arranged, and the light absorption layer is located inside the space in plan view. The photodetector element according to claim 1, wherein the photodetector element is arranged on the second surface. 前記導光部の第１熱膨張係数a１と、前記第１基板の第２熱膨張係数a２と、前記第２基板の第３熱膨張係数a３とは、｜a２−ａ１｜＞｜ａ３−ａ１｜の関係を満たす請求項１〜
３の何れか一項に記載の光検知素子。 The first thermal expansion coefficient a1 of the light guide portion, the second thermal expansion coefficient a2 of the first substrate, and the third thermal expansion coefficient a3 of the second substrate are |a2-a1|>|a3-a1. | satisfy the relationship according to claim 1
3. The light detection element according to any one of 3 above. 第１面及び第２面を有する第１基板と、
前記第１面上に配置される複数の光吸収層と、
前記第２面上に配置される複数の導光部であって、複数の前記導光部のそれぞれは、対応する前記光吸収層が配置される前記第１基板の領域に光を導き、前記光吸収層が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料により形成される複数の導光部と、
複数の前記光吸収層のそれぞれに対して、バンプを介して電気的に接続され、当該光吸収層により生成されたキャリアの量を検知する検知回路を有する第２基板と、
を備え、
複数の前記導光部の第１熱膨張係数a１と、前記第１基板の第２熱膨張係数a２と、前記第２基板の第３熱膨張係数a３とは、ａ１＜ａ２且つａ３＜ａ２の関係を満たすか、又はａ１＞ａ２且つａ３＞ａ２の関係を満たし、前記第１熱膨張係数a１と前記第３熱膨張係数a３とは異なる光検知素子アレイ。 A first substrate having a first surface and a second surface;
A plurality of light absorption layers disposed on the first surface,
Wherein a plurality of light guide portions disposed on the second surface on, each of the plurality of the light guide portion guides the light to a region of the first substrate on which the light-absorbing layer corresponding is arranged, the A plurality of light guide portions formed of a material that absorbs light in the operating wavelength region where the light absorbing layer absorbs light to generate carriers,
A second substrate electrically connected to each of the plurality of light absorption layers via bumps, and having a detection circuit for detecting the amount of carriers generated by the light absorption layer;
Bei to give a,
The first thermal expansion coefficient a1 of the plurality of light guide portions, the second thermal expansion coefficient a2 of the first substrate, and the third thermal expansion coefficient a3 of the second substrate are a1<a2 and a3<a2. A photo-detecting element array satisfying the relation or satisfying the relations of a1>a2 and a3>a2 and different from each other in the first thermal expansion coefficient a1 and the third thermal expansion coefficient a3 . 複数の前記光吸収層のそれぞれは、前記光吸収層同士を離間する溝部に囲まれており、
複数の前記導光部のそれぞれは、前記光吸収層が配置される前記第１基板の領域に光を導く空間を有しており、平面視して前記空間の内部に前記光吸収層が位置するように、前記溝部と対応する前記第２面上の位置に配置される、請求項５に記載の光検知素子アレイ。 Each of the plurality of light absorbing layers is surrounded by a groove that separates the light absorbing layers from each other,
Each of the plurality of the light guide portion has a space for guiding light to the region of the first substrate to the light absorbing layer is disposed, the light absorption layer is located inside the space in plan view The photodetector array according to claim 5 , wherein the photodetector array is arranged at a position corresponding to the groove on the second surface. 第１面及び第２面を有し、前記第１面上に光吸収層が配置される第１基板の前記第２面上に、前記光吸収層が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料を用いて、前記光吸収層が配置される前記第１基板の領域に光を導くように導光部を形成し、
前記第１基板の第１面上に、前記光吸収層とバンプを介して電気的に接続され、前記光吸収層により生成されたキャリアの量を検知する検知回路を有する第２基板を配置する、
ことを含み、
前記導光部の第１熱膨張係数a１と、前記第１基板の第２熱膨張係数a２と、前記第２基板の第３熱膨張係数a３とは、ａ１＜ａ２且つａ３＜ａ２の関係を満たすか、又はａ１＞ａ２且つａ３＞ａ２の関係を満たし、前記第１熱膨張係数a１と前記第３熱膨張係数a３とは異なる光検知素子の製造方法。 Operation in which the light absorbing layer absorbs light and generates carriers on the second surface of the first substrate having a first surface and a second surface, and the light absorbing layer is disposed on the first surface. Using a material that absorbs light in the wavelength region, a light guide unit is formed so as to guide the light to a region of the first substrate in which the light absorption layer is arranged ,
On the first surface of the first substrate, a second substrate is disposed which is electrically connected to the light absorbing layer via bumps and has a detection circuit for detecting the amount of carriers generated by the light absorbing layer. ,
Including that,
The first thermal expansion coefficient a1 of the light guide portion, the second thermal expansion coefficient a2 of the first substrate, and the third thermal expansion coefficient a3 of the second substrate have a relationship of a1<a2 and a3<a2. A method for manufacturing a photodetecting element which satisfies or satisfies the relationship of a1>a2 and a3>a2, and the first thermal expansion coefficient a1 and the third thermal expansion coefficient a3 are different . 第１面及び第２面を有する第１基板と、A first substrate having a first surface and a second surface;
前記第１面上に配置される光吸収層と、 A light absorption layer disposed on the first surface,
前記第２面上に配置され、前記光吸収層が配置される前記第１基板の領域に光を導き、前記光吸収層が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料により形成される導光部と、 The light is guided to a region of the first substrate that is disposed on the second surface and the light absorbing layer is disposed, and the light absorbing layer absorbs light and absorbs light in an operating wavelength region where carriers are generated. A light guide section formed of a material,
前記光吸収層とバンプを介して電気的に接続され、前記光吸収層により生成されたキャリアの量を検知する検知回路を有する第２基板と、 A second substrate electrically connected to the light absorbing layer via a bump and having a detection circuit for detecting the amount of carriers generated by the light absorbing layer;
を備え、Equipped with
前記導光部の第１熱膨張係数a１と、前記第１基板の第２熱膨張係数a２と、前記第２基板の第３熱膨張係数a３とは、｜a２−ａ１｜＞｜ａ３−ａ１｜の関係を満たし、且つ、ａ１＞ａ２且つａ３＞ａ２の関係を満たし、前記第１熱膨張係数a１と前記第３熱膨張係数a３とは異なる光検知素子。 The first thermal expansion coefficient a1 of the light guide portion, the second thermal expansion coefficient a2 of the first substrate, and the third thermal expansion coefficient a3 of the second substrate are |a2-a1|>|a3-a1. A photodetection element satisfying the relation of | and satisfying the relations of a1>a2 and a3>a2, and different from the first thermal expansion coefficient a1 and the third thermal expansion coefficient a3. 第１面及び第２面を有する第１基板と、A first substrate having a first surface and a second surface;
前記第１面上に配置される複数の光吸収層と、 A plurality of light absorption layers disposed on the first surface,
前記第２面上に配置される複数の導光部であって、複数の前記導光部のそれぞれ、対応する前記光吸収層が配置される前記第１基板の領域に光を導き、前記光吸収層が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料により形成される複数の導光部と、 A plurality of light guide portions arranged on the second surface, wherein each of the plurality of light guide portions guides light to a region of the first substrate where the corresponding light absorption layer is arranged, A plurality of light guide portions formed of a material that absorbs light in the operating wavelength region where the absorption layer absorbs light and generates carriers,
複数の前記光吸収層のそれぞれに対して、バンプを介して電気的に接続され、当該光吸収層により生成されたキャリアの量を検知する検知回路を有する第２基板と、 A second substrate electrically connected to each of the plurality of light absorption layers via bumps, and having a detection circuit for detecting the amount of carriers generated by the light absorption layer;
を備え、Equipped with
複数の前記導光部の第１熱膨張係数a１と、前記第１基板の第２熱膨張係数a２と、前記第２基板の第３熱膨張係数a３とは、｜a２−ａ１｜＞｜ａ３−ａ１｜の関係を満たし、且つ、ａ１＞ａ２且つａ３＞ａ２の関係を満たし、前記第１熱膨張係数a１と前記第３熱膨張係数a３とは異なる光検知素子アレイ。 The first thermal expansion coefficient a1 of the plurality of light guide portions, the second thermal expansion coefficient a2 of the first substrate, and the third thermal expansion coefficient a3 of the second substrate are |a2-a1|>|a3. -A1|, and the relationships of a1>a2 and a3>a2 are satisfied, and the first thermal expansion coefficient a1 and the third thermal expansion coefficient a3 are different from each other. 第１面及び第２面を有し、前記第１面上に光吸収層が配置される第１基板の前記第２面上に、前記光吸収層が光を吸収してキャリアを生成する動作波長領域の光を吸収する材料を用いて、前記光吸収層が配置される前記第１基板の領域に光を導くように導光部を形成し、Operation in which the light absorbing layer absorbs light and generates carriers on the second surface of the first substrate having a first surface and a second surface, and the light absorbing layer is disposed on the first surface. Using a material that absorbs light in the wavelength region, a light guide unit is formed so as to guide the light to a region of the first substrate in which the light absorption layer is arranged,
前記第１基板の第１面上に、前記光吸収層とバンプを介して電気的に接続され、前記光吸収層により生成されたキャリアの量を検知する検知回路を有する第２基板を配置する、 On the first surface of the first substrate, a second substrate is disposed which is electrically connected to the light absorbing layer via bumps and has a detection circuit for detecting the amount of carriers generated by the light absorbing layer. ,
ことを含み、Including that,
前記導光部の第１熱膨張係数a１と、前記第１基板の第２熱膨張係数a２と、前記第２基板の第３熱膨張係数a３とは、｜a２−ａ１｜＞｜ａ３−ａ１｜の関係を満たし、且つ、ａ１＞ａ２且つａ３＞ａ２の関係を満たし、前記第１熱膨張係数a１と前記第３熱膨張係数a３とは異なる光検知素子の製造方法。 The first thermal expansion coefficient a1 of the light guide portion, the second thermal expansion coefficient a2 of the first substrate, and the third thermal expansion coefficient a3 of the second substrate are |a2-a1|>|a3-a1. The manufacturing method of the photo-detecting element satisfying the relation of | and satisfying the relations of a1>a2 and a3>a2 and different from the first thermal expansion coefficient a1 and the third thermal expansion coefficient a3.

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