JPH0888393A - 半導体光検出装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体光検出装置およびその製造方法Info
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- JPH0888393A JPH0888393A JP6223807A JP22380794A JPH0888393A JP H0888393 A JPH0888393 A JP H0888393A JP 6223807 A JP6223807 A JP 6223807A JP 22380794 A JP22380794 A JP 22380794A JP H0888393 A JPH0888393 A JP H0888393A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フォトダイオードとこれに駆動電流を供給す
る駆動ダイオードとよりなり、基板上へのフリップチッ
プ法による実装に適した半導体光検出装置において、メ
タルバンプを介してフォトダイオードの拡散領域に加わ
る応力を最小化することを目的とする。 【構成】 半導体光検出装置を構成する半導体積層構造
体上に形成されるメタルバンプのうち、駆動ダイオード
に対応するメタルバンプの面積をフォトダイオードに対
応するメタルバンプの面積の少なくとも10倍に設定す
る。
る駆動ダイオードとよりなり、基板上へのフリップチッ
プ法による実装に適した半導体光検出装置において、メ
タルバンプを介してフォトダイオードの拡散領域に加わ
る応力を最小化することを目的とする。 【構成】 半導体光検出装置を構成する半導体積層構造
体上に形成されるメタルバンプのうち、駆動ダイオード
に対応するメタルバンプの面積をフォトダイオードに対
応するメタルバンプの面積の少なくとも10倍に設定す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般に光半導体装置に関
し、特にフリップチップ接続法による実装に適したプレ
ーナ半導体光検出装置に関する。
し、特にフリップチップ接続法による実装に適したプレ
ーナ半導体光検出装置に関する。
【0002】半導体光検出装置は、光情報通信や、いわ
ゆるマルチメディアと称する、画像データと音声データ
を情報信号の一部として処理する情報処理装置に不可欠
な装置である。特に、このような光情報処理装置を安い
コストで量産するために、情報処理装置の一部を構成す
る配線基板やテープリード上に、フリップチップ接続法
により実装可能なプレーナ半導体光検出装置が要求され
ている。
ゆるマルチメディアと称する、画像データと音声データ
を情報信号の一部として処理する情報処理装置に不可欠
な装置である。特に、このような光情報処理装置を安い
コストで量産するために、情報処理装置の一部を構成す
る配線基板やテープリード上に、フリップチップ接続法
により実装可能なプレーナ半導体光検出装置が要求され
ている。
【0003】
【従来の技術】本発明の発明者は、先にこのようなフリ
ップチップ接続法に適したプレーナ半導体光検出装置を
提案している(米国特許5,107,318,Makiuch
i, et al., IEEE Photonics Technology Letters, vol.
3, no.6, June 1991, 乗松他、1992年電子情報通
信学会秋期大会,講演番号C123,山本他、1994
年電子情報通信学会春期大会,講演番号C298)。
ップチップ接続法に適したプレーナ半導体光検出装置を
提案している(米国特許5,107,318,Makiuch
i, et al., IEEE Photonics Technology Letters, vol.
3, no.6, June 1991, 乗松他、1992年電子情報通
信学会秋期大会,講演番号C123,山本他、1994
年電子情報通信学会春期大会,講演番号C298)。
【0004】図34は、このようなフリップチップ接続
法による実装に適した従来の半導体光検出装置10の構
成例を示す。
法による実装に適した従来の半導体光検出装置10の構
成例を示す。
【0005】図34を参照するに、半導体光検出装置1
0は配線パターン1a,1bを担持したセラミック基板
1上に形成され、n型InP基板2と、前記基板2上に
形成されたn+ 型InP層3と、前記InP層3上に形
成された非ドープInGaAs層4と、前記InGaA
s層4上に形成されたn- 型InP層5とよりなる積層
構造体を含み、前記n- 型InP層5中にはZn拡散に
より形成されたp型領域5a,5bが形成され、その表
面はAu/Zn/Auを順次蒸着した後、加熱処理され
金属とのオーミック接続が可能なように処理されてい
る。さらに、前記InP層5の表面にはSiN層6a,
6bが、それぞれ前記p型拡散領域5a,5bに対応し
て形成されており、さらにポリイミド絶縁層7が、前記
InP層5上に、前記SiN層6a,6bを覆うように
形成されている。ポリイミド絶縁層およびその下のSi
N層6a,6bには、ぞれぞれ前記拡散領域5a,5b
に対応したコンタクトホールが形成され、かかるコンタ
クトホールを介してメタルバンプ8aおよび8bが、そ
れぞれ拡散領域5aおよび5bにコンタクトする。
0は配線パターン1a,1bを担持したセラミック基板
1上に形成され、n型InP基板2と、前記基板2上に
形成されたn+ 型InP層3と、前記InP層3上に形
成された非ドープInGaAs層4と、前記InGaA
s層4上に形成されたn- 型InP層5とよりなる積層
構造体を含み、前記n- 型InP層5中にはZn拡散に
より形成されたp型領域5a,5bが形成され、その表
面はAu/Zn/Auを順次蒸着した後、加熱処理され
金属とのオーミック接続が可能なように処理されてい
る。さらに、前記InP層5の表面にはSiN層6a,
6bが、それぞれ前記p型拡散領域5a,5bに対応し
て形成されており、さらにポリイミド絶縁層7が、前記
InP層5上に、前記SiN層6a,6bを覆うように
形成されている。ポリイミド絶縁層およびその下のSi
N層6a,6bには、ぞれぞれ前記拡散領域5a,5b
に対応したコンタクトホールが形成され、かかるコンタ
クトホールを介してメタルバンプ8aおよび8bが、そ
れぞれ拡散領域5aおよび5bにコンタクトする。
【0006】図34に示したように、このようにして形
成された積層構造体はフリップチップ接続法において上
下反転されて基板1上に実装され、その結果前記メタル
バンプ8a,8bが、前記基板1上の配線パターン1
a,1bにコンタクトする。また、基板2の下面、すな
わち図34の実装状態における上面には、拡散領域5b
に対応してマイクロレンズ2aが形成されており、入射
光を拡散領域5bに集束する。また、前記基板2の下面
には、マイクロレンズ2aを覆うように、反射防止膜9
が形成される。かかる構成では、前記p型拡散領域5a
および5bに対応してダイオードD1,D2が形成さ
れ、このうち、拡散領域5aに対応するダイオードD1
が入射光を検出し、一方拡散領域5bに対応するダイオ
ードD2がダイオードD1に直列接続されてこれを駆動
する。
成された積層構造体はフリップチップ接続法において上
下反転されて基板1上に実装され、その結果前記メタル
バンプ8a,8bが、前記基板1上の配線パターン1
a,1bにコンタクトする。また、基板2の下面、すな
わち図34の実装状態における上面には、拡散領域5b
に対応してマイクロレンズ2aが形成されており、入射
光を拡散領域5bに集束する。また、前記基板2の下面
には、マイクロレンズ2aを覆うように、反射防止膜9
が形成される。かかる構成では、前記p型拡散領域5a
および5bに対応してダイオードD1,D2が形成さ
れ、このうち、拡散領域5aに対応するダイオードD1
が入射光を検出し、一方拡散領域5bに対応するダイオ
ードD2がダイオードD1に直列接続されてこれを駆動
する。
【0007】図35は図34の半導体光検出装置10の
等価回路図を示す。
等価回路図を示す。
【0008】図35を参照するに、直流電源Eから供給
された駆動電流Iは、拡散領域5aに対応した順方向バ
イアスダイオードD1を介してダイオードD2に供給さ
れ、これを逆バイアスする。ダイオードD2は入射光に
応じて導通し、出力端子に出力信号が得られる。かかる
構成では、ダイオードD1は駆動電流を供給するのみな
ので大きな寄生容量を持つことが許されるが、ダイオー
ドD2は入射光を検出するものであるので、寄生容量が
非常に小さいことが要求される。このため、一般に拡散
領域5aの面積は拡散領域5bの面積よりもはるかに大
きい。例えば、前出の Makiuchi, et al. は、前記拡散
領域5bを、前記拡散領域5aの約160倍の面積を有
するように形成することを開示している。前出の Makiu
chi では、前記拡散領域5bを直径が約40μmの円形
に形成することで、ダイオードD2の寄生容量を0.1
5pFまで減少させている。この場合、拡散領域5aは
約300×200μmの矩形形状に形成され、約6pF
の寄生容量を有する。
された駆動電流Iは、拡散領域5aに対応した順方向バ
イアスダイオードD1を介してダイオードD2に供給さ
れ、これを逆バイアスする。ダイオードD2は入射光に
応じて導通し、出力端子に出力信号が得られる。かかる
構成では、ダイオードD1は駆動電流を供給するのみな
ので大きな寄生容量を持つことが許されるが、ダイオー
ドD2は入射光を検出するものであるので、寄生容量が
非常に小さいことが要求される。このため、一般に拡散
領域5aの面積は拡散領域5bの面積よりもはるかに大
きい。例えば、前出の Makiuchi, et al. は、前記拡散
領域5bを、前記拡散領域5aの約160倍の面積を有
するように形成することを開示している。前出の Makiu
chi では、前記拡散領域5bを直径が約40μmの円形
に形成することで、ダイオードD2の寄生容量を0.1
5pFまで減少させている。この場合、拡散領域5aは
約300×200μmの矩形形状に形成され、約6pF
の寄生容量を有する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図36は、このような
半導体光検出装置を、同一基板上にアレイ状に形成した
半導体光検出集積回路の例を示す。
半導体光検出装置を、同一基板上にアレイ状に形成した
半導体光検出集積回路の例を示す。
【0010】図36を参照するに、前記n型InP基板
2上には前記n+ 型InP層3と、非ドープInGaA
s層4と、n- 型InP層5とが順次堆積されており、
前記n- 型InP層5の表面上には、層5中に形成され
たp+ 型拡散層5aおよび5bにそれぞれ対応して、多
数のメタルバンプ8a,8bよりなるバンプ列が形成さ
れる。ここで、メタルバンプ8bはほぼZn拡散によっ
て形成されたp+ 型拡散領域と同程度の大きさである
が、メタルバンプ8aは、拡散領域5aの一部のみを覆
っている。
2上には前記n+ 型InP層3と、非ドープInGaA
s層4と、n- 型InP層5とが順次堆積されており、
前記n- 型InP層5の表面上には、層5中に形成され
たp+ 型拡散層5aおよび5bにそれぞれ対応して、多
数のメタルバンプ8a,8bよりなるバンプ列が形成さ
れる。ここで、メタルバンプ8bはほぼZn拡散によっ
て形成されたp+ 型拡散領域と同程度の大きさである
が、メタルバンプ8aは、拡散領域5aの一部のみを覆
っている。
【0011】半導体光検出集積回路は、図34に示した
ような基板上にメタルバンプ8a,8bにより支持され
るが、メタルバンプ8aの大きさをメタルバンプ8bの
大きさと同様にした場合、集積回路の荷重がバンプ8a
と8bにほぼ平等に分散されるため、より小さな面積を
有するダイオードD2の拡散領域5bに大きな応力がか
かってしまう。フォトダイオードの拡散領域に応力が印
加されると、光検出特性が劣化してしまう。より具体的
には、暗電流の増加等の問題が生じる。また、図34あ
るいは図36に示した単純な構造のバンプをバンプ8a
あるいは8bとして使う場合、バンプに加えられた荷重
が、応力として、ダイオードの拡散領域に伝達されやす
い。かかるフリップチップ接続法により実装される半導
体光検出装置では、装置を構成する半導体積層体の裏
面、すなわち実装状態における上面に光ファイバを接続
する等の作業がなされるため、拡散領域に、メタルバン
プを介して荷重がかかり易い。特に、半導体光検出装置
の枢要な部分であるフォトダイオードは光ファイバに直
結されるため、かかる結合作業時において、あるいは光
ファイバになんらかの外力が加わった場合に、フォトダ
イオードの拡散領域には、特に応力が伝達され易い。
ような基板上にメタルバンプ8a,8bにより支持され
るが、メタルバンプ8aの大きさをメタルバンプ8bの
大きさと同様にした場合、集積回路の荷重がバンプ8a
と8bにほぼ平等に分散されるため、より小さな面積を
有するダイオードD2の拡散領域5bに大きな応力がか
かってしまう。フォトダイオードの拡散領域に応力が印
加されると、光検出特性が劣化してしまう。より具体的
には、暗電流の増加等の問題が生じる。また、図34あ
るいは図36に示した単純な構造のバンプをバンプ8a
あるいは8bとして使う場合、バンプに加えられた荷重
が、応力として、ダイオードの拡散領域に伝達されやす
い。かかるフリップチップ接続法により実装される半導
体光検出装置では、装置を構成する半導体積層体の裏
面、すなわち実装状態における上面に光ファイバを接続
する等の作業がなされるため、拡散領域に、メタルバン
プを介して荷重がかかり易い。特に、半導体光検出装置
の枢要な部分であるフォトダイオードは光ファイバに直
結されるため、かかる結合作業時において、あるいは光
ファイバになんらかの外力が加わった場合に、フォトダ
イオードの拡散領域には、特に応力が伝達され易い。
【0012】さらに、図34あるいは36の構造の半導
体光検出装置を製造する場合、バンプ8aあるいは8b
は、フリップチップ接続に必要な融材層を含めて数ミク
ロン(5〜10μm)以上の厚さとするため、これらの
バンプメタルを蒸着後リフトオフ法によりパターニング
する方法を使うと、高価な電極材料が無駄になってしま
う問題点がある。
体光検出装置を製造する場合、バンプ8aあるいは8b
は、フリップチップ接続に必要な融材層を含めて数ミク
ロン(5〜10μm)以上の厚さとするため、これらの
バンプメタルを蒸着後リフトオフ法によりパターニング
する方法を使うと、高価な電極材料が無駄になってしま
う問題点がある。
【0013】そこで、本発明はかかる従来の課題を解決
した新規で有用な半導体光検出装置およびその製造方法
を提供することを概括的目的とする。
した新規で有用な半導体光検出装置およびその製造方法
を提供することを概括的目的とする。
【0014】本発明のより具体的な課題は、フォトダイ
オードを構成する拡散領域に加わる荷重を最小化した、
フリップチップ接続法による実装に適した半導体光検出
装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
オードを構成する拡散領域に加わる荷重を最小化した、
フリップチップ接続法による実装に適した半導体光検出
装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0015】本発明のその他の目的は、メッキにより安
価にバンプを形成することのできる半導体光検出装置の
製造方法、およびかかる製造方法に適した構造の半導体
光検出装置を提供することにある。
価にバンプを形成することのできる半導体光検出装置の
製造方法、およびかかる製造方法に適した構造の半導体
光検出装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、請求項1に記載したように、基板と;前記基板上に
形成された、第1の導電型を有する第1の半導体層と;
前記第1の半導体層上に形成され、前記第1の導電型を
有する第2の半導体層と;前記第2の半導体層中に形成
され、前記第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する
第1の導電領域と;前記第2の半導体層中に、前記第1
の導電領域から離間して形成され、前記第1の導電領域
よりも実質的に大きい面積を有し、前記第2の導電型を
有する第2の導電領域と;前記第2の半導体層上に、前
記第1の導電領域に対応して形成され、第1の面積を有
する第1のメタルバンプと;前記第2の半導体層上に、
前記第2の導電領域に対応して形成され、第2の面積を
有する第2のメタルバンプとよりなり、前記第1のメタ
ルバンプと前記第2のメタルバンプとが実質的に同一平
面上に形成された構成の半導体光検出装置において;前
記第2の面積は、前記第1の面積の10倍以上であるこ
とを特徴とする半導体光検出装置により、または請求項
2に記載したように、前記第2のメタルバンプを前記第
2の導電領域の実質的に全面に形成したことを特徴とす
る請求項1記載の半導体光検出装置により、または請求
項3に記載したように、前記第2のメタルバンプが、前
記第2の導電領域上に共通に形成された、各々は前記第
1のバンプに実質的に等しい面積を有する、相互に分離
した複数のバンプ要素より構成されることを特徴とする
請求項1記載の半導体光検出装置により、または請求項
4に記載したように、前記第2の導電領域は、前記第1
の導電領域を囲むように連続的に延在し、前記複数のバ
ンプ要素は、前記第1のメタルバンプを囲むように配設
されていることを特徴とする請求項1記載の半導体光検
出装置により、または請求項5に記載したように、前記
第2の導電領域は、前記第1の導電領域を囲むように連
続的に延在し、前記第2のメタルバンプは、前記第2の
導電領域に沿って、前記第1のメタルバンプを囲むよう
に連続的に延在することを特徴とする請求項1記載の半
導体光検出装置により、または請求項6に記載したよう
に、基板と;前記基板上に形成された、第1の導電型を
有する第1の半導体層と;前記第1の半導体層上に形成
され、前記第1の導電型を有する第2の半導体層と;前
記第2の半導体層中に形成され、前記第1の導電型とは
逆の第2の導電型を有する第1の導電領域と;前記第2
の半導体層上に、前記第1の導電領域に対応して形成さ
れ、第1の面積を有するメタルバンプと;前記第2の半
導体層中に、前記第1の導電領域から離間して形成され
た、複数の、相互に分離した、各々前記第1の導電型と
は逆の第2の導電型を有する導電領域要素と;前記第2
の半導体層上に、前記複数の導電領域要素の各々に対応
して形成され、各々は前記第1のメタルバンプに実質的
に等しい面積を有し、さらに前記メタルバンプと実質的
に同一の高さを有する複数のメタルバンプ要素とにより
構成されるる半導体光検出装置において、前記複数のメ
タルバンプ要素の面積の総和が、前記メタルバンプの面
積の10倍以上であることを特徴とする半導体光検出装
置により、または請求項7に記載したように、前記複数
の導電領域要素は、前記第1の導電領域を囲むように形
成され、前記複数のメタルバンプ要素は、前記メタルバ
ンプを囲むように配設されたことを特徴とする請求項4
記載の半導体光検出装置により、または請求項8に記載
したように、基板と;前記基板上に形成された、第1の
導電型を有する第1の半導体層と;前記第1の半導体層
上に形成され、前記第1の導電型を有する第2の半導体
層と;前記第2の半導体層中に形成され、前記第1の導
電型とは逆の第2の導電型を有する導電領域と;前記第
2の半導体層上に、前記導電領域に対応して形成された
メタルバンプとよりなる半導体光検出装置において;前
記第2の半導体層上に形成され、第1の開口部を形成さ
れ、少なくとも前記導電領域を、前記第1の開口部によ
り露出される部分を除いて覆う第1の絶縁層と;前記第
1の絶縁層上に形成され、前記第1の開口部よりも実質
的に大きなサイズで前記第1の開口部の外側を囲むよう
に形成された第2の開口部を有する第2の絶縁層とをさ
らに含み;前記メタルバンプは前記第2の絶縁層上に、
前記第1および第2のコンタクトホールを介して前記導
電領域にコンタクトするように形成されていることを特
徴とする半導体光検出装置により、または請求項9に記
載したように、前記第1の絶縁層は、前記第1の領域に
略対応した外周により画成されていることを特徴とする
請求項8記載の半導体光検出装置により、または 請求
項10に記載したように、前記メタルバンプは中央部に
形成された凹部と、前記凹部を囲む側壁部とを含むこと
を特徴とする請求項8記載の半導体光検出装置により、
または請求項11に記載したように、前記メタルバンプ
は複数の層の積層よりなり、各々の層には前記凹部およ
び前記側壁部が形成されていることを特徴とする請求項
10記載の半導体光検出装置により、または請求項12
に記載したように、前記凹部は、前記第2の開口部の側
壁に対応して形成されていることを特徴とする請求項8
から11のうち、いずれか一項記載の半導体光検出装置
により、または請求項13に記載したように、前記第2
の開口部の側壁は、50〜80゜の範囲のテーパ角を有
することを特徴とする請求項8から12のうち、いずれ
か一項記載の半導体光検出装置により、または請求項1
4に記載したように、前記凹部は、前記導電領域に等し
いかより大きい内径を有することを特徴とする請求項1
0記載の半導体光検出装置により、または請求項15に
記載したように、基板と;前記基板の第1の主面上に形
成された、第1の導電型を有する第1の半導体層と;前
記第1の半導体層上に形成され、前記第1の導電型を有
する第2の半導体層と;前記第2の半導体層中に形成さ
れ、前記第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する第
1の導電領域と;前記第2の半導体層中に形成され、前
記第1の導電領域よりも実質的に大きい面積を有し、前
記第2の導電型を有する第2の導電領域と;前記第2の
半導体層上に、前記第1の導電領域に対応して形成さ
れ、第1の面積を有する第1のメタルバンプと;前記第
2の半導体層上に、前記第2の導電領域に対応して形成
され、第2の面積を有する第2のメタルバンプとよりな
り、前記第1のメタルバンプと前記第2のメタルバンプ
とが実質的に同一平面上に形成された構成の半導体光検
出装置において;前記基板の、前記第1の主面に対向す
る第2の主面上に形成された樹脂層と;前記樹脂層中
に、前記第1の導電領域に対応して形成され、前記基板
の第2の主面を露出させる開口部と;前記開口部におい
て端部が前記樹脂層と係合し、光信号を前記第1の導電
領域近傍に照射する光ファイバとよりなり、前記第2の
面積は、前記第1の面積の10倍以上であることを特徴
とする半導体光検出装置により、または請求項16に記
載したように、前記光ファイバは、前記樹脂層上に、前
記樹脂層に直交する向きで固定されることを特徴とする
請求項15記載の半導体光検出装置により、または請求
項17に記載したように、前記光ファイバは、前記樹脂
層上に、前記樹脂層に平行な向きで固定され、先端部に
光ファイバ内部の光信号を、前記開口部を介して前記第
2導電型領域へ導く反射面を形成されていることを特徴
とする請求項15記載の半導体光検出装置により、また
は請求項18に記載したように、半導体光検出装置の製
造方法において、第1の導電型を有する基板上に、前記
第1の導電型を有する第1の半導体層を堆積する工程
と;前記第2の半導体層上に、前記第1の導電型を有す
る第2の半導体層を堆積する工程と;前記第2の半導体
層中に、前記第1の導電型と逆の第2の導電型を有する
導電領域を形成する工程と;前記第2の半導体層上に絶
縁層を堆積しする工程と;前記絶縁層中に、前記導電領
域の一部が露出するようにコンタクトホールを形成する
工程と;前記導電領域に電圧を印加して、前記導電領域
のうち前記コンタクトホールにより露出された部分の上
に、電気メッキにより、メタルバンプを形成する工程と
よりなることを特徴とする半導体光検出装置の製造方法
により、または請求項19に記載したように、前記コン
タクトホールを形成する工程は、前記絶縁層中に複数の
コンタクトホールが形成されるように実行され、前記メ
タルバンプを形成する工程は、前記導電領域に電圧を印
加しながら、前記複数のコンタクトホールに対応して複
数のメタルバンプを、実質的に同時に形成することを特
徴とする請求項18記載の半導体光検出装置により解決
する。
を、請求項1に記載したように、基板と;前記基板上に
形成された、第1の導電型を有する第1の半導体層と;
前記第1の半導体層上に形成され、前記第1の導電型を
有する第2の半導体層と;前記第2の半導体層中に形成
され、前記第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する
第1の導電領域と;前記第2の半導体層中に、前記第1
の導電領域から離間して形成され、前記第1の導電領域
よりも実質的に大きい面積を有し、前記第2の導電型を
有する第2の導電領域と;前記第2の半導体層上に、前
記第1の導電領域に対応して形成され、第1の面積を有
する第1のメタルバンプと;前記第2の半導体層上に、
前記第2の導電領域に対応して形成され、第2の面積を
有する第2のメタルバンプとよりなり、前記第1のメタ
ルバンプと前記第2のメタルバンプとが実質的に同一平
面上に形成された構成の半導体光検出装置において;前
記第2の面積は、前記第1の面積の10倍以上であるこ
とを特徴とする半導体光検出装置により、または請求項
2に記載したように、前記第2のメタルバンプを前記第
2の導電領域の実質的に全面に形成したことを特徴とす
る請求項1記載の半導体光検出装置により、または請求
項3に記載したように、前記第2のメタルバンプが、前
記第2の導電領域上に共通に形成された、各々は前記第
1のバンプに実質的に等しい面積を有する、相互に分離
した複数のバンプ要素より構成されることを特徴とする
請求項1記載の半導体光検出装置により、または請求項
4に記載したように、前記第2の導電領域は、前記第1
の導電領域を囲むように連続的に延在し、前記複数のバ
ンプ要素は、前記第1のメタルバンプを囲むように配設
されていることを特徴とする請求項1記載の半導体光検
出装置により、または請求項5に記載したように、前記
第2の導電領域は、前記第1の導電領域を囲むように連
続的に延在し、前記第2のメタルバンプは、前記第2の
導電領域に沿って、前記第1のメタルバンプを囲むよう
に連続的に延在することを特徴とする請求項1記載の半
導体光検出装置により、または請求項6に記載したよう
に、基板と;前記基板上に形成された、第1の導電型を
有する第1の半導体層と;前記第1の半導体層上に形成
され、前記第1の導電型を有する第2の半導体層と;前
記第2の半導体層中に形成され、前記第1の導電型とは
逆の第2の導電型を有する第1の導電領域と;前記第2
の半導体層上に、前記第1の導電領域に対応して形成さ
れ、第1の面積を有するメタルバンプと;前記第2の半
導体層中に、前記第1の導電領域から離間して形成され
た、複数の、相互に分離した、各々前記第1の導電型と
は逆の第2の導電型を有する導電領域要素と;前記第2
の半導体層上に、前記複数の導電領域要素の各々に対応
して形成され、各々は前記第1のメタルバンプに実質的
に等しい面積を有し、さらに前記メタルバンプと実質的
に同一の高さを有する複数のメタルバンプ要素とにより
構成されるる半導体光検出装置において、前記複数のメ
タルバンプ要素の面積の総和が、前記メタルバンプの面
積の10倍以上であることを特徴とする半導体光検出装
置により、または請求項7に記載したように、前記複数
の導電領域要素は、前記第1の導電領域を囲むように形
成され、前記複数のメタルバンプ要素は、前記メタルバ
ンプを囲むように配設されたことを特徴とする請求項4
記載の半導体光検出装置により、または請求項8に記載
したように、基板と;前記基板上に形成された、第1の
導電型を有する第1の半導体層と;前記第1の半導体層
上に形成され、前記第1の導電型を有する第2の半導体
層と;前記第2の半導体層中に形成され、前記第1の導
電型とは逆の第2の導電型を有する導電領域と;前記第
2の半導体層上に、前記導電領域に対応して形成された
メタルバンプとよりなる半導体光検出装置において;前
記第2の半導体層上に形成され、第1の開口部を形成さ
れ、少なくとも前記導電領域を、前記第1の開口部によ
り露出される部分を除いて覆う第1の絶縁層と;前記第
1の絶縁層上に形成され、前記第1の開口部よりも実質
的に大きなサイズで前記第1の開口部の外側を囲むよう
に形成された第2の開口部を有する第2の絶縁層とをさ
らに含み;前記メタルバンプは前記第2の絶縁層上に、
前記第1および第2のコンタクトホールを介して前記導
電領域にコンタクトするように形成されていることを特
徴とする半導体光検出装置により、または請求項9に記
載したように、前記第1の絶縁層は、前記第1の領域に
略対応した外周により画成されていることを特徴とする
請求項8記載の半導体光検出装置により、または 請求
項10に記載したように、前記メタルバンプは中央部に
形成された凹部と、前記凹部を囲む側壁部とを含むこと
を特徴とする請求項8記載の半導体光検出装置により、
または請求項11に記載したように、前記メタルバンプ
は複数の層の積層よりなり、各々の層には前記凹部およ
び前記側壁部が形成されていることを特徴とする請求項
10記載の半導体光検出装置により、または請求項12
に記載したように、前記凹部は、前記第2の開口部の側
壁に対応して形成されていることを特徴とする請求項8
から11のうち、いずれか一項記載の半導体光検出装置
により、または請求項13に記載したように、前記第2
の開口部の側壁は、50〜80゜の範囲のテーパ角を有
することを特徴とする請求項8から12のうち、いずれ
か一項記載の半導体光検出装置により、または請求項1
4に記載したように、前記凹部は、前記導電領域に等し
いかより大きい内径を有することを特徴とする請求項1
0記載の半導体光検出装置により、または請求項15に
記載したように、基板と;前記基板の第1の主面上に形
成された、第1の導電型を有する第1の半導体層と;前
記第1の半導体層上に形成され、前記第1の導電型を有
する第2の半導体層と;前記第2の半導体層中に形成さ
れ、前記第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する第
1の導電領域と;前記第2の半導体層中に形成され、前
記第1の導電領域よりも実質的に大きい面積を有し、前
記第2の導電型を有する第2の導電領域と;前記第2の
半導体層上に、前記第1の導電領域に対応して形成さ
れ、第1の面積を有する第1のメタルバンプと;前記第
2の半導体層上に、前記第2の導電領域に対応して形成
され、第2の面積を有する第2のメタルバンプとよりな
り、前記第1のメタルバンプと前記第2のメタルバンプ
とが実質的に同一平面上に形成された構成の半導体光検
出装置において;前記基板の、前記第1の主面に対向す
る第2の主面上に形成された樹脂層と;前記樹脂層中
に、前記第1の導電領域に対応して形成され、前記基板
の第2の主面を露出させる開口部と;前記開口部におい
て端部が前記樹脂層と係合し、光信号を前記第1の導電
領域近傍に照射する光ファイバとよりなり、前記第2の
面積は、前記第1の面積の10倍以上であることを特徴
とする半導体光検出装置により、または請求項16に記
載したように、前記光ファイバは、前記樹脂層上に、前
記樹脂層に直交する向きで固定されることを特徴とする
請求項15記載の半導体光検出装置により、または請求
項17に記載したように、前記光ファイバは、前記樹脂
層上に、前記樹脂層に平行な向きで固定され、先端部に
光ファイバ内部の光信号を、前記開口部を介して前記第
2導電型領域へ導く反射面を形成されていることを特徴
とする請求項15記載の半導体光検出装置により、また
は請求項18に記載したように、半導体光検出装置の製
造方法において、第1の導電型を有する基板上に、前記
第1の導電型を有する第1の半導体層を堆積する工程
と;前記第2の半導体層上に、前記第1の導電型を有す
る第2の半導体層を堆積する工程と;前記第2の半導体
層中に、前記第1の導電型と逆の第2の導電型を有する
導電領域を形成する工程と;前記第2の半導体層上に絶
縁層を堆積しする工程と;前記絶縁層中に、前記導電領
域の一部が露出するようにコンタクトホールを形成する
工程と;前記導電領域に電圧を印加して、前記導電領域
のうち前記コンタクトホールにより露出された部分の上
に、電気メッキにより、メタルバンプを形成する工程と
よりなることを特徴とする半導体光検出装置の製造方法
により、または請求項19に記載したように、前記コン
タクトホールを形成する工程は、前記絶縁層中に複数の
コンタクトホールが形成されるように実行され、前記メ
タルバンプを形成する工程は、前記導電領域に電圧を印
加しながら、前記複数のコンタクトホールに対応して複
数のメタルバンプを、実質的に同時に形成することを特
徴とする請求項18記載の半導体光検出装置により解決
する。
【0017】
【作用】請求項1記載の本発明の特徴によれば、前記第
2の領域より構成され、フォトダイオードを駆動する駆
動ダイオードに対応した第2のメタルバンプのサイズ
を、前記フォトダイオードに対応するメタルバンプのサ
イズよりも実質的に大きく形成することにより、半導体
装置の実装時の荷重を、フォトダイオードに実質的な応
力が加わらないように、かかる駆動ダイオードのみによ
り、効果的に支持することができる。駆動ダイオード
は、高速応答が要求されるフォトダイオードと異なり、
一般に大きな面積の導電領域を有するため、フォトダイ
オードの特性を犠牲にすることなく、大きなメタルバン
プを形成することができる。フォトダイオードでは、導
電領域に伴う接合容量を最小化すべく導電領域面積が最
小限になっており、これに伴いメタルバンプの大きさも
最小となっている。このため、本発明の構成では、フォ
トダイオードのメタルバンプに加わる応力は最小であ
り、その結果、フォトダイオードの導電領域に印加され
る応力も最小となる。このように、本発明の構成によれ
ば、高速応答特性を有するフォトダイオードを含んだ半
導体光検出装置をフリップチップ接続法で実装する場合
に、フォトダイオードに加わる応力を最小化でき、かか
る応力に伴うフォトダイオードの特性劣化を最小限にと
どめることができる。
2の領域より構成され、フォトダイオードを駆動する駆
動ダイオードに対応した第2のメタルバンプのサイズ
を、前記フォトダイオードに対応するメタルバンプのサ
イズよりも実質的に大きく形成することにより、半導体
装置の実装時の荷重を、フォトダイオードに実質的な応
力が加わらないように、かかる駆動ダイオードのみによ
り、効果的に支持することができる。駆動ダイオード
は、高速応答が要求されるフォトダイオードと異なり、
一般に大きな面積の導電領域を有するため、フォトダイ
オードの特性を犠牲にすることなく、大きなメタルバン
プを形成することができる。フォトダイオードでは、導
電領域に伴う接合容量を最小化すべく導電領域面積が最
小限になっており、これに伴いメタルバンプの大きさも
最小となっている。このため、本発明の構成では、フォ
トダイオードのメタルバンプに加わる応力は最小であ
り、その結果、フォトダイオードの導電領域に印加され
る応力も最小となる。このように、本発明の構成によれ
ば、高速応答特性を有するフォトダイオードを含んだ半
導体光検出装置をフリップチップ接続法で実装する場合
に、フォトダイオードに加わる応力を最小化でき、かか
る応力に伴うフォトダイオードの特性劣化を最小限にと
どめることができる。
【0018】請求項2記載の本発明の特徴によれば、メ
タルバンプを駆動ダイオードの導電領域全面に形成する
ことにより、かかるメタルバンプの大きさを最大に設定
できる。これに伴い、半導体光検出装置を基板上に実装
した場合の機械的強度も最大になる。
タルバンプを駆動ダイオードの導電領域全面に形成する
ことにより、かかるメタルバンプの大きさを最大に設定
できる。これに伴い、半導体光検出装置を基板上に実装
した場合の機械的強度も最大になる。
【0019】請求項3および4記載の本発明の特徴によ
れば、前記駆動ダイオードのメタルバンプを複数のバン
プ要素より構成し、各々のバンプ要素の大きさをフォト
ダイオードのバンプと実質的に同一に形成することによ
り、各々のバンプあるいはバンプ要素を、電気メッキ法
により、フリップチップ実装に適した実質的に一定の高
さに形成することができる。電気メッキ法を使うことに
より、従来のリフトオフ法におけるような、大量の高価
なAu等の導電性材料が無駄になることがない。特に、
請求項4記載の本発明の特徴によれば、中央のフォトダ
イオードを囲むように駆動ダイオードが形成されるの
で、光ファイバをフォトダイオードに結合するのに有利
である。
れば、前記駆動ダイオードのメタルバンプを複数のバン
プ要素より構成し、各々のバンプ要素の大きさをフォト
ダイオードのバンプと実質的に同一に形成することによ
り、各々のバンプあるいはバンプ要素を、電気メッキ法
により、フリップチップ実装に適した実質的に一定の高
さに形成することができる。電気メッキ法を使うことに
より、従来のリフトオフ法におけるような、大量の高価
なAu等の導電性材料が無駄になることがない。特に、
請求項4記載の本発明の特徴によれば、中央のフォトダ
イオードを囲むように駆動ダイオードが形成されるの
で、光ファイバをフォトダイオードに結合するのに有利
である。
【0020】請求項5記載の本発明の特徴によれば、中
央のフォトダイオードを、駆動ダイオード上に形成され
た連続的なメタルバンプで囲むことにより、機械的な強
度が向上し、フォトダイオードに加わる応力が減少する
だけでなく、電気的な遮蔽をも達成することができる。
央のフォトダイオードを、駆動ダイオード上に形成され
た連続的なメタルバンプで囲むことにより、機械的な強
度が向上し、フォトダイオードに加わる応力が減少する
だけでなく、電気的な遮蔽をも達成することができる。
【0021】請求項6記載の本発明の特徴によれば、請
求項3の場合と同様に、駆動ダイオードのメタルバンプ
を複数のバンプ要素より構成し、各々のバンプ要素の大
きさをフォトダイオードのバンプと実質的に同一に形成
することにより、各々のバンプあるいはバンプ要素を、
電気メッキ法により、フリップチップ実装に適した実質
的に一定の高さに形成することができ、また導電性材料
を節約できる。さらに、請求項6記載の半導体光検出装
置では、駆動ダイオードが複数のダイオードより形成さ
れるため、フォトダイオードに加わる応力が多数の複数
の駆動ダイオードにより分担され、フリップチップ実装
に伴うフォトダイオードの特性劣化は生じない。さら
に、かかる駆動ダイオードが、フォトダイオードと実質
的に等価な複数のダイオードにより構成されている場
合、これら複数のダイオードのいずれもがフォトダイオ
ードとして使用でき、半導体光検出装置の使用上の自由
度が向上する。
求項3の場合と同様に、駆動ダイオードのメタルバンプ
を複数のバンプ要素より構成し、各々のバンプ要素の大
きさをフォトダイオードのバンプと実質的に同一に形成
することにより、各々のバンプあるいはバンプ要素を、
電気メッキ法により、フリップチップ実装に適した実質
的に一定の高さに形成することができ、また導電性材料
を節約できる。さらに、請求項6記載の半導体光検出装
置では、駆動ダイオードが複数のダイオードより形成さ
れるため、フォトダイオードに加わる応力が多数の複数
の駆動ダイオードにより分担され、フリップチップ実装
に伴うフォトダイオードの特性劣化は生じない。さら
に、かかる駆動ダイオードが、フォトダイオードと実質
的に等価な複数のダイオードにより構成されている場
合、これら複数のダイオードのいずれもがフォトダイオ
ードとして使用でき、半導体光検出装置の使用上の自由
度が向上する。
【0022】請求項7記載の本発明の特徴によれば、請
求項4記載の半導体光検出装置と同様に、光ファイバを
中央のフォトダイオードに結合することが、容易に行な
える。
求項4記載の半導体光検出装置と同様に、光ファイバを
中央のフォトダイオードに結合することが、容易に行な
える。
【0023】請求項8記載の本発明の特徴によれば、フ
ォトダイオードが形成された半導体積層構造体上に、フ
ォトダイオードの導電領域を露出する第1の開口部を形
成された第1の絶縁層を形成し、さらに前記第1の絶縁
層上に前記第1の開口部よりも大きい第2の開口部を有
する第2の絶縁層を、前記第2の開口部が前記第1の開
口部を囲むように形成することにより、前記導電領域と
前記第1の開口部との間、および前記第1の開口部と前
記第2の開口部との間にそれぞれ段差が形成され、その
結果かかる第1および第2の開口部を介して前記導電領
域にコンタクトするメタルバンプの側面積が実質的に増
大する。換言すると、メタルバンプの側面に沿って前記
第2の絶縁膜表面から前記導電領域に到達する経路の長
さが増大する。その結果、かかる半導体光検出装置をフ
リップチップ接続法により基板上に実装する際に、溶融
したはんだがメタルバンプの側面に沿って前記導電領域
に到達し、これを短絡させる等の事故を防止することが
できる。
ォトダイオードが形成された半導体積層構造体上に、フ
ォトダイオードの導電領域を露出する第1の開口部を形
成された第1の絶縁層を形成し、さらに前記第1の絶縁
層上に前記第1の開口部よりも大きい第2の開口部を有
する第2の絶縁層を、前記第2の開口部が前記第1の開
口部を囲むように形成することにより、前記導電領域と
前記第1の開口部との間、および前記第1の開口部と前
記第2の開口部との間にそれぞれ段差が形成され、その
結果かかる第1および第2の開口部を介して前記導電領
域にコンタクトするメタルバンプの側面積が実質的に増
大する。換言すると、メタルバンプの側面に沿って前記
第2の絶縁膜表面から前記導電領域に到達する経路の長
さが増大する。その結果、かかる半導体光検出装置をフ
リップチップ接続法により基板上に実装する際に、溶融
したはんだがメタルバンプの側面に沿って前記導電領域
に到達し、これを短絡させる等の事故を防止することが
できる。
【0024】請求項9記載の本発明の特徴によれば、か
かる第1の絶縁層を、前記第2の半導体層上に、前記導
電領域のみを覆うように形成することにより、かかる第
2の絶縁層を前記第2の半導体層の全面に形成した場合
にくらべ、前記第2の半導体層と前記第1の絶縁層との
間に生じる応力を減少させることができる。
かる第1の絶縁層を、前記第2の半導体層上に、前記導
電領域のみを覆うように形成することにより、かかる第
2の絶縁層を前記第2の半導体層の全面に形成した場合
にくらべ、前記第2の半導体層と前記第1の絶縁層との
間に生じる応力を減少させることができる。
【0025】請求項10記載の本発明の特徴によれば、
メタルバンプの中央部に凹部を形成することにより、半
導体光検出装置をフリップチップ接続法により基板上に
実装する際に光検出装置中の導電領域に加わる応力を、
メタルバンプにより効果的に吸収することができ、その
結果光検出装置の暗電流特性を向上させることができ
る。また、実装時の歩留りが向上する。
メタルバンプの中央部に凹部を形成することにより、半
導体光検出装置をフリップチップ接続法により基板上に
実装する際に光検出装置中の導電領域に加わる応力を、
メタルバンプにより効果的に吸収することができ、その
結果光検出装置の暗電流特性を向上させることができ
る。また、実装時の歩留りが向上する。
【0026】請求項11記載の本発明の特徴によれば、
メタルバンプを多層構造とすることにより、フリップチ
ップ実装時のリフロー工程において表面のみが溶融する
安定な構造のメタルバンプを形成することができる。さ
らに、このような多層構造のメタルバンプは、電気メッ
キ法を使うことにより、高価な電極材料を使った場合で
も無駄を生じることなく、安いコストで形成できる。
メタルバンプを多層構造とすることにより、フリップチ
ップ実装時のリフロー工程において表面のみが溶融する
安定な構造のメタルバンプを形成することができる。さ
らに、このような多層構造のメタルバンプは、電気メッ
キ法を使うことにより、高価な電極材料を使った場合で
も無駄を生じることなく、安いコストで形成できる。
【0027】請求項12記載の本発明の特徴によれば、
メタルバンプを、前記第2の絶縁層中に形成された第2
の開口部の形状に沿って形成することにより、中央部に
凹部を有するメタルバンプを、容易に形成することがで
きる。
メタルバンプを、前記第2の絶縁層中に形成された第2
の開口部の形状に沿って形成することにより、中央部に
凹部を有するメタルバンプを、容易に形成することがで
きる。
【0028】請求項13記載の本発明の特徴によれば、
前記第2の開口部を画成する側壁のテーパ角を50〜8
0゜の範囲に設定することにより、メタルバンプの中央
部に、半導体光検出装置の実装時に応力を吸収するのに
効果的な凹部を、単に導電層を堆積することにより、容
易に形成することができる。
前記第2の開口部を画成する側壁のテーパ角を50〜8
0゜の範囲に設定することにより、メタルバンプの中央
部に、半導体光検出装置の実装時に応力を吸収するのに
効果的な凹部を、単に導電層を堆積することにより、容
易に形成することができる。
【0029】請求項14記載の本発明の特徴によれば、
メタルバンプ中に形成される凹部の大きさを、フォトダ
イオードの導電領域に等しいかそれ以上に設定すること
により、半導体光検出装置に加わる荷重を、フォトダイ
オードを構成する半導体層のうち、導電領域より外側の
部分により支えることが可能になり、導電領域には応力
はかからない。
メタルバンプ中に形成される凹部の大きさを、フォトダ
イオードの導電領域に等しいかそれ以上に設定すること
により、半導体光検出装置に加わる荷重を、フォトダイ
オードを構成する半導体層のうち、導電領域より外側の
部分により支えることが可能になり、導電領域には応力
はかからない。
【0030】請求項15記載の本発明の特徴によれば、
半導体光検出装置を構成する半導体積層構造体上に、ポ
リイミド等の樹脂層により光ファイバを保持するガイド
を形成することにより、半導体光検出装置中のフォトダ
イオードとこれに入射する光信号を搬送する光ファイバ
とを、光学的整合を保ちながら、容易に結合させること
ができる。その際、光ファイバを結合するさいの機械的
力や応力、あるいは光ファイバに加わる外力が、半導体
光検出装置の枢要部をなす接合領域に伝達されることが
ない。
半導体光検出装置を構成する半導体積層構造体上に、ポ
リイミド等の樹脂層により光ファイバを保持するガイド
を形成することにより、半導体光検出装置中のフォトダ
イオードとこれに入射する光信号を搬送する光ファイバ
とを、光学的整合を保ちながら、容易に結合させること
ができる。その際、光ファイバを結合するさいの機械的
力や応力、あるいは光ファイバに加わる外力が、半導体
光検出装置の枢要部をなす接合領域に伝達されることが
ない。
【0031】請求項16記載の本発明の特徴によれば、
光ファイバを半導体積層構造体の上主面に対して垂直に
保持することにより、光信号をフォトダイオードに直接
に入射させることが可能になる。
光ファイバを半導体積層構造体の上主面に対して垂直に
保持することにより、光信号をフォトダイオードに直接
に入射させることが可能になる。
【0032】請求項17記載の本発明の特徴によれば、
光ファイバを半導体積層構造体表面に沿って延在させる
ことが可能になり、半導体光検出装置を小型化すること
ができる。
光ファイバを半導体積層構造体表面に沿って延在させる
ことが可能になり、半導体光検出装置を小型化すること
ができる。
【0033】請求項18記載の本発明の特徴によれば、
半導体光検出装置中でダイオードを形成する導電領域上
に、かかる導電領域に電圧を印加しながら電気メッキを
行なうことにより、導電領域に対応して選択的にメタル
バンプを形成することができる。本発明では、従来かか
る半導体光検出装置にメタルバンプを形成する際に使わ
れていた、リフトオフ法によるパターニングに比べ、無
駄になる材料が減少し、高価な導電材料を節約すること
ができる。
半導体光検出装置中でダイオードを形成する導電領域上
に、かかる導電領域に電圧を印加しながら電気メッキを
行なうことにより、導電領域に対応して選択的にメタル
バンプを形成することができる。本発明では、従来かか
る半導体光検出装置にメタルバンプを形成する際に使わ
れていた、リフトオフ法によるパターニングに比べ、無
駄になる材料が減少し、高価な導電材料を節約すること
ができる。
【0034】請求項19記載の本発明の特徴によれば、
複数のメタルバンプを、電気メッキ法により、実質的に
同一の高さに、同時に形成することができる。
複数のメタルバンプを、電気メッキ法により、実質的に
同一の高さに、同時に形成することができる。
【0035】
【実施例】図1(A),(B)は本発明の第1実施例に
よる半導体光検出装置を示す。ただし、図1(A)は半
導体光検出装置の平面図を、また図1(B)はその断面
図を示す。図1(B)の断面図では、半導体光検出装置
は基板上へのフリップチップ実装状態に対応して、上下
反転した状態で示してある。便宜上、以下の説明は元の
上下関係にもとづいて行なう。
よる半導体光検出装置を示す。ただし、図1(A)は半
導体光検出装置の平面図を、また図1(B)はその断面
図を示す。図1(B)の断面図では、半導体光検出装置
は基板上へのフリップチップ実装状態に対応して、上下
反転した状態で示してある。便宜上、以下の説明は元の
上下関係にもとづいて行なう。
【0036】図1(B)の断面図を参照するに、半導体
光検出装置は図4に示したのと同様な積層構造体より構
成され、下面(図示の状態では上面)にマイクロレンズ
11aを形成されたn型InP基板11と、基板11上
に形成されたn+ 型InP層12と、InP層12上に
形成された非ドープInGaAs層13と、前記InG
aAs層13上に形成されたn- 型InP層14とより
なり、前記InP層14中にはフォトダイオードを構成
する第1のp型拡散領域14aが、マイクロレンズ11
aに対応して形成されている。さらに、前記フォトダイ
オードを駆動する駆動ダイオードに対応して、前記In
P層14中には第2のp型領域14bが形成される。フ
ォトダイオードの高速応答を確保するため、拡散領域1
4aは非常に小さく形成され、典型的には直径が40μ
m程度の円形に形成される。これに対し、拡散領域14
bは典型的には300μm×200μm程度の大きさに
形成される。また、AlGaAs非ドープ層13は光吸
収層として作用し、典型的には3μm程度の厚さを有す
る。また、前記第1および第2の拡散領域14a,14
bの表面には、AuZn/Au積層構造を有するオーミ
ック電極14c,14dが形成される。InP基板11
の下面には、前記マイクロレンズ11aを含むように反
射防止膜11bが形成されている。
光検出装置は図4に示したのと同様な積層構造体より構
成され、下面(図示の状態では上面)にマイクロレンズ
11aを形成されたn型InP基板11と、基板11上
に形成されたn+ 型InP層12と、InP層12上に
形成された非ドープInGaAs層13と、前記InG
aAs層13上に形成されたn- 型InP層14とより
なり、前記InP層14中にはフォトダイオードを構成
する第1のp型拡散領域14aが、マイクロレンズ11
aに対応して形成されている。さらに、前記フォトダイ
オードを駆動する駆動ダイオードに対応して、前記In
P層14中には第2のp型領域14bが形成される。フ
ォトダイオードの高速応答を確保するため、拡散領域1
4aは非常に小さく形成され、典型的には直径が40μ
m程度の円形に形成される。これに対し、拡散領域14
bは典型的には300μm×200μm程度の大きさに
形成される。また、AlGaAs非ドープ層13は光吸
収層として作用し、典型的には3μm程度の厚さを有す
る。また、前記第1および第2の拡散領域14a,14
bの表面には、AuZn/Au積層構造を有するオーミ
ック電極14c,14dが形成される。InP基板11
の下面には、前記マイクロレンズ11aを含むように反
射防止膜11bが形成されている。
【0037】前記InP層14上には約200nmの厚
さのSiNやSiO2 よりなる絶縁層15が形成され、
前記絶縁層15中には前記InP層14中の拡散領域1
4aを露出させるコンタクトホール15aと、前記拡散
領域14bを露出させる複数のコンタクトホール15b
とが形成されている。ただし、前記複数のコンタクトホ
ール15bは前記拡散領域14bの全面にわたり、相互
に離間して形成されている。さらに、前記絶縁層15上
には厚さが約3〜4μmのポリイミドよりなる絶縁層1
6が形成され、絶縁層16中には前記コンタクトホール
15aに対応したコンタクトホール16aと、前記拡散
領域14bに対応した、単一の大きなコンタクトホール
16bが形成されている。さらに、前記絶縁層16上に
は、コンタクトホール15aおよび16aを介して、直
径が約30μmの第1のメタルバンプ17aが、拡散領
域14a上のオーミック電極14cに接触するように形
成される。同様に、前記絶縁層16上には、複数のコン
タクトホール15bおよびコンタクトホール16bを介
して、別のメタルバンプ17bが、拡散領域14b上の
オーミック電極14dに接触するように形成される。
さのSiNやSiO2 よりなる絶縁層15が形成され、
前記絶縁層15中には前記InP層14中の拡散領域1
4aを露出させるコンタクトホール15aと、前記拡散
領域14bを露出させる複数のコンタクトホール15b
とが形成されている。ただし、前記複数のコンタクトホ
ール15bは前記拡散領域14bの全面にわたり、相互
に離間して形成されている。さらに、前記絶縁層15上
には厚さが約3〜4μmのポリイミドよりなる絶縁層1
6が形成され、絶縁層16中には前記コンタクトホール
15aに対応したコンタクトホール16aと、前記拡散
領域14bに対応した、単一の大きなコンタクトホール
16bが形成されている。さらに、前記絶縁層16上に
は、コンタクトホール15aおよび16aを介して、直
径が約30μmの第1のメタルバンプ17aが、拡散領
域14a上のオーミック電極14cに接触するように形
成される。同様に、前記絶縁層16上には、複数のコン
タクトホール15bおよびコンタクトホール16bを介
して、別のメタルバンプ17bが、拡散領域14b上の
オーミック電極14dに接触するように形成される。
【0038】メタルバンプ17aおよび17bはいずれ
もCu/Au/SnあるいはAu/Sn、あるいはCu
/Snの積層構造を有し、図1(A)の平面図に示すよ
うに、バンプ17aは円形、バンプ17bは矩形形状を
有する。先にも説明したように、バンプ17aは対応す
る拡散領域14aに略等しい30μmの外径を有するの
に対し、バンプ17bは対応する拡散領域14bに略等
しい約300×200μmの大きさを有する。すなわ
ち、メタルバンプ17bはメタルバンプ17aの約85
倍の面積を有する。
もCu/Au/SnあるいはAu/Sn、あるいはCu
/Snの積層構造を有し、図1(A)の平面図に示すよ
うに、バンプ17aは円形、バンプ17bは矩形形状を
有する。先にも説明したように、バンプ17aは対応す
る拡散領域14aに略等しい30μmの外径を有するの
に対し、バンプ17bは対応する拡散領域14bに略等
しい約300×200μmの大きさを有する。すなわ
ち、メタルバンプ17bはメタルバンプ17aの約85
倍の面積を有する。
【0039】そこで、このように一方の電極の面積が他
方の電極の面積よりも圧倒的に大きい構成の半導体光検
出装置を、実装基板やテープリード上にフリップチップ
接続法で実装した場合、大部分の機械的荷重や応力は大
きい方の電極により支えられ、小さい方の電極にはほと
んど応力が加わらない。すなわち、図1(A),(B)
の半導体光検出装置を、基板やテープリード上に、フリ
ップチップ接続法により実装した場合、拡散領域14a
にメタルバンプ17aを介して応力が加わることはほと
んどなくなり、その結果、従来の半導体光検出装置にお
いて生じていた、フォトダイオードの拡散領域に加えら
れた応力に起因する暗電流の増加の問題が解決する。
方の電極の面積よりも圧倒的に大きい構成の半導体光検
出装置を、実装基板やテープリード上にフリップチップ
接続法で実装した場合、大部分の機械的荷重や応力は大
きい方の電極により支えられ、小さい方の電極にはほと
んど応力が加わらない。すなわち、図1(A),(B)
の半導体光検出装置を、基板やテープリード上に、フリ
ップチップ接続法により実装した場合、拡散領域14a
にメタルバンプ17aを介して応力が加わることはほと
んどなくなり、その結果、従来の半導体光検出装置にお
いて生じていた、フォトダイオードの拡散領域に加えら
れた応力に起因する暗電流の増加の問題が解決する。
【0040】かかる半導体光検出装置では、メタルバン
プ17bは必ずしも駆動ダイオードの拡散領域14bの
全面を覆う必要はなく、図2の変形例に示すように、そ
の一部のみを覆うものであってもよい。図2の変形例で
は、拡散領域14aおよび14bは図1(A),(B)
の場合と同一の寸法・形状を有するのに対し、メタルバ
ンプ17bは130μm×130μmの矩形形状を有す
る。この場合には、メタルバンプ17bはメタルバンプ
17aの約24倍の面積を有する。一般に、フリップチ
ップ接続法による実装において、フォトダイオードの拡
散領域14aに応力が加わらないようにするには、メタ
ルバンプ17bの面積はメタルバンプ17aの面積の少
なくとも10倍以上であるのが好ましい。
プ17bは必ずしも駆動ダイオードの拡散領域14bの
全面を覆う必要はなく、図2の変形例に示すように、そ
の一部のみを覆うものであってもよい。図2の変形例で
は、拡散領域14aおよび14bは図1(A),(B)
の場合と同一の寸法・形状を有するのに対し、メタルバ
ンプ17bは130μm×130μmの矩形形状を有す
る。この場合には、メタルバンプ17bはメタルバンプ
17aの約24倍の面積を有する。一般に、フリップチ
ップ接続法による実装において、フォトダイオードの拡
散領域14aに応力が加わらないようにするには、メタ
ルバンプ17bの面積はメタルバンプ17aの面積の少
なくとも10倍以上であるのが好ましい。
【0041】図3は本発明の第2実施例による半導体光
検出装置の構成を示す図である。ただし、図3(A)は
その断面図を、また図3(B)はその平面図を示す。図
3(A),(B)中、先に説明した部分には同一の符号
を付してその説明を省略する。
検出装置の構成を示す図である。ただし、図3(A)は
その断面図を、また図3(B)はその平面図を示す。図
3(A),(B)中、先に説明した部分には同一の符号
を付してその説明を省略する。
【0042】一般に、フリップチップ接続法により実装
される光半導体装置においては、メタルバンプは、まず
レジスト層を堆積し、これをパターニングした後に導体
層を堆積し、さらにリフトオフすることにより形成され
るが、このような製造方法では、Auを含む高価な導電
材料の大部分が無駄になってしまう。これに対し、導体
層あるいはメタルバンプを、選択的に形成したい領域だ
けに、電気メッキにより形成することが、より望ましい
方法として考えられる。特に、図1(A),(B)に示
した構造では、導体層を形成する領域が高濃度拡散層で
あり、電気メッキに必要な電流路を形成することが、問
題なくできる。しかし、図1(A),(B)に示すよう
な、メタルバンプの大きさがバンプ17aと17bとで
大きくちがっている構造において、メタルバンプを電気
メッキにより形成した場合には、電流路の抵抗値に対応
して、大きいメタルバンプ17bが小さいメタルバンプ
17aよりも早く成長してしまい、メタルバンプ17a
と17bの高さが不均一になってしまう傾向がある。
される光半導体装置においては、メタルバンプは、まず
レジスト層を堆積し、これをパターニングした後に導体
層を堆積し、さらにリフトオフすることにより形成され
るが、このような製造方法では、Auを含む高価な導電
材料の大部分が無駄になってしまう。これに対し、導体
層あるいはメタルバンプを、選択的に形成したい領域だ
けに、電気メッキにより形成することが、より望ましい
方法として考えられる。特に、図1(A),(B)に示
した構造では、導体層を形成する領域が高濃度拡散層で
あり、電気メッキに必要な電流路を形成することが、問
題なくできる。しかし、図1(A),(B)に示すよう
な、メタルバンプの大きさがバンプ17aと17bとで
大きくちがっている構造において、メタルバンプを電気
メッキにより形成した場合には、電流路の抵抗値に対応
して、大きいメタルバンプ17bが小さいメタルバンプ
17aよりも早く成長してしまい、メタルバンプ17a
と17bの高さが不均一になってしまう傾向がある。
【0043】本実施例はこのような、従来の電気メッキ
法によるメタルバンプ形成に伴う問題点を解決すること
を目的とし、図1(A),(B)の実施例におけるメタ
ルバンプ17bを、フォトダイオードに対応するメタル
バンプ17aと各々実質的に同じ大きさの複数のメタル
バンプ17bより構成する。図3(A)に示したよう
に、本実施例では絶縁層16中に、絶縁層15中の複数
のコンタクトホール15bに対応してコンタクトホール
16bが複数個形成され、前記複数のメタルバンプ17
bは、図3(B)の平面図に示すように、相互に離間し
て行列状に形成されている。かかる構成では、電気メッ
キを行なう際に個々のメタルバンプ17bに対応する拡
散領域14bに流れる電流が、拡散領域14aに流れる
電流とほぼ同一になり、その結果各々のメタルバンプ1
7bは、メタルバンプ17aと実質的に同一の高さを有
する。かかる半導体光検出装置は、基板上にフリップチ
ップ実装した場合、全てのメタルバンプが、対応する配
線パターンに、確実に接続される。本実施例において
は、メタルバンプ17bの総面積が、メタルバンプ17
aの総面積の少なくとも10倍になるように設定され
る。これにより、第1実施例の場合と同様に、半導体光
検出装置に加わる荷重あるいは応力を、実質的に全て、
前記複数のメタルバンプ17bにより、支えることが可
能になる。
法によるメタルバンプ形成に伴う問題点を解決すること
を目的とし、図1(A),(B)の実施例におけるメタ
ルバンプ17bを、フォトダイオードに対応するメタル
バンプ17aと各々実質的に同じ大きさの複数のメタル
バンプ17bより構成する。図3(A)に示したよう
に、本実施例では絶縁層16中に、絶縁層15中の複数
のコンタクトホール15bに対応してコンタクトホール
16bが複数個形成され、前記複数のメタルバンプ17
bは、図3(B)の平面図に示すように、相互に離間し
て行列状に形成されている。かかる構成では、電気メッ
キを行なう際に個々のメタルバンプ17bに対応する拡
散領域14bに流れる電流が、拡散領域14aに流れる
電流とほぼ同一になり、その結果各々のメタルバンプ1
7bは、メタルバンプ17aと実質的に同一の高さを有
する。かかる半導体光検出装置は、基板上にフリップチ
ップ実装した場合、全てのメタルバンプが、対応する配
線パターンに、確実に接続される。本実施例において
は、メタルバンプ17bの総面積が、メタルバンプ17
aの総面積の少なくとも10倍になるように設定され
る。これにより、第1実施例の場合と同様に、半導体光
検出装置に加わる荷重あるいは応力を、実質的に全て、
前記複数のメタルバンプ17bにより、支えることが可
能になる。
【0044】図4は、図3(A),(B)に示す構成の
複数の半導体光検出装置を、単一の半導体基板11上に
モノリシックに集積した、半導体光集積回路の構成を示
す。ただし、図4中、先に説明した部分には同一の参照
符号を付し、その説明を省略する。かかる光集積回路で
は、複数の光ファイバを介して同時に入来する複数の光
信号を、複数のメタルバンプ17aに対応して形成され
たフォトダイオードにより、並列に受信する。ただし、
入力光信号は、基板11の下面に入射する。基板11の
下面には、各々のフォトダイオードに対応してマイクロ
レンズのアレイを形成してもよい。図示の例では、駆動
ダイオードを構成する拡散領域14bは、集積回路中に
共通に形成されている。
複数の半導体光検出装置を、単一の半導体基板11上に
モノリシックに集積した、半導体光集積回路の構成を示
す。ただし、図4中、先に説明した部分には同一の参照
符号を付し、その説明を省略する。かかる光集積回路で
は、複数の光ファイバを介して同時に入来する複数の光
信号を、複数のメタルバンプ17aに対応して形成され
たフォトダイオードにより、並列に受信する。ただし、
入力光信号は、基板11の下面に入射する。基板11の
下面には、各々のフォトダイオードに対応してマイクロ
レンズのアレイを形成してもよい。図示の例では、駆動
ダイオードを構成する拡散領域14bは、集積回路中に
共通に形成されている。
【0045】図5は、図4の半導体光集積回路の変形例
を示す。図5の光集積回路では、駆動ダイオードを形成
する拡散領域14bが複数の領域に分割されている。図
5の構成では、クロストーク等、光集積回路中のフォト
ダイオード相互の干渉を避けることができる。
を示す。図5の光集積回路では、駆動ダイオードを形成
する拡散領域14bが複数の領域に分割されている。図
5の構成では、クロストーク等、光集積回路中のフォト
ダイオード相互の干渉を避けることができる。
【0046】図6は図3(A),(B)に示した半導体
光検出装置の別の変形例を示す。
光検出装置の別の変形例を示す。
【0047】図6を参照するに、中央のフォトダイオー
ドを構成する拡散領域14aを囲むように、帯状の拡散
領域14bが連続的に延在し、かかる帯状の拡散領域1
4b中に複数のメタルバンプ17bが、相互に離間して
形成される。また、中央の拡散領域14aに対応してメ
タルバンプ17aが形成される。かかる構成では、導電
性の拡散領域14bが、フォトダイオードの拡散領域1
4aを、連続的に囲むため、拡散領域14aが電気的に
遮蔽され、フォトダイオードの出力信号に電気的ノイズ
が混入するのが防止できる。
ドを構成する拡散領域14aを囲むように、帯状の拡散
領域14bが連続的に延在し、かかる帯状の拡散領域1
4b中に複数のメタルバンプ17bが、相互に離間して
形成される。また、中央の拡散領域14aに対応してメ
タルバンプ17aが形成される。かかる構成では、導電
性の拡散領域14bが、フォトダイオードの拡散領域1
4aを、連続的に囲むため、拡散領域14aが電気的に
遮蔽され、フォトダイオードの出力信号に電気的ノイズ
が混入するのが防止できる。
【0048】図7は本発明の第3実施例による半導体光
検出装置の構成を示す平面図である。本実施例はまた、
図1(A),(B)に示した本発明の第1実施例の一変
形例とも考えられ、また図6に示した半導体光検出装置
の一変形例とも考えられる。
検出装置の構成を示す平面図である。本実施例はまた、
図1(A),(B)に示した本発明の第1実施例の一変
形例とも考えられ、また図6に示した半導体光検出装置
の一変形例とも考えられる。
【0049】図7を参照するに、フォトダイオードを構
成する拡散領域14aを囲むように、帯状の拡散領域1
4bが、図6の場合と同様に連続的に延在し、かかる帯
状の拡散領域14b上に、領域14bに沿って、連続的
にメタルバンプ17bが、環状に延在する。すなわち、
メタルバンプ17bは中央の、フォトダイオードの電極
を構成するメタルバンプ17aを囲んで形成され、メタ
ルバンプ17aよりも少なくとも10倍以上大きい面積
を有する。このような電極構造を有する半導体光検出装
置は、フリップチップ接続法により基板上に実装した場
合、中央のメタルバンプ17aが周囲のメタルバンプ1
7bにより、安定して保持され、その結果フォトダイオ
ードの一部を構成する拡散領域14aに、メタルバンプ
17aを介して荷重あるいは応力が加わるのが防止され
る。また、かかる構造では、メタルバンプ17bの内側
は気密に保持されるため、メタルバンプ17aが錆や腐
食により侵食されることがない。さらに、メタルバンプ
17aは、メタルバンプ17bにより、電気的にも遮蔽
されるため、フォトダイオードの出力信号へのノイズの
混入が、効果的に抑止される。
成する拡散領域14aを囲むように、帯状の拡散領域1
4bが、図6の場合と同様に連続的に延在し、かかる帯
状の拡散領域14b上に、領域14bに沿って、連続的
にメタルバンプ17bが、環状に延在する。すなわち、
メタルバンプ17bは中央の、フォトダイオードの電極
を構成するメタルバンプ17aを囲んで形成され、メタ
ルバンプ17aよりも少なくとも10倍以上大きい面積
を有する。このような電極構造を有する半導体光検出装
置は、フリップチップ接続法により基板上に実装した場
合、中央のメタルバンプ17aが周囲のメタルバンプ1
7bにより、安定して保持され、その結果フォトダイオ
ードの一部を構成する拡散領域14aに、メタルバンプ
17aを介して荷重あるいは応力が加わるのが防止され
る。また、かかる構造では、メタルバンプ17bの内側
は気密に保持されるため、メタルバンプ17aが錆や腐
食により侵食されることがない。さらに、メタルバンプ
17aは、メタルバンプ17bにより、電気的にも遮蔽
されるため、フォトダイオードの出力信号へのノイズの
混入が、効果的に抑止される。
【0050】図8は本発明の第4実施例による半導体光
検出装置の構成を示す平面図である。本実施例はまた、
先に図3で説明した本発明の第2実施例の一変形例とも
考えられる。図8中、先に説明した部分には同一の参照
符号を付し、その説明を省略する。
検出装置の構成を示す平面図である。本実施例はまた、
先に図3で説明した本発明の第2実施例の一変形例とも
考えられる。図8中、先に説明した部分には同一の参照
符号を付し、その説明を省略する。
【0051】図8を参照するに、本実施例による半導体
光検出装置では、駆動ダイオードを構成する拡散領域
は、相互に離間した複数の、各々は拡散領域14aと実
質的に同一の大きさ・形状を有する拡散領域要素14b
より構成され、拡散領域14aにはメタルバンプ17a
が、また拡散領域14bの各々には前記メタルバンプ1
7aと実質的に同一の大きさ・形状を有するメタルバン
プ17bが形成されている。図8の平面図よりわかるよ
うに、複数の拡散領域要素14bおよび対応するメタル
バンプ17bは、基板上11に形成された半導体層12
〜14よりなる半導体積層構造体(図35(B)参照)
上に形成されており、行列状に配列されている。かかる
構成においては、複数のメタルバンプ17bの総面積
は、メタルバンプ17aの面積の少なくとも10倍にな
っており、半導体光検出装置は、基板上において、実質
的にメタルバンプ17bのみにより支持され、メタルバ
ンプ17aを介してフォトダイオードの拡散領域14a
に加わる応力は、他の実施例の場合と同様に最小にな
る。また、前記駆動ダイオードを構成する複数の拡散領
域14bの各々は、単独でも単一のダイオードを形成す
るため、任意の一つの拡散領域14bを、必要に応じて
フォトダイオードとして使うことができる。
光検出装置では、駆動ダイオードを構成する拡散領域
は、相互に離間した複数の、各々は拡散領域14aと実
質的に同一の大きさ・形状を有する拡散領域要素14b
より構成され、拡散領域14aにはメタルバンプ17a
が、また拡散領域14bの各々には前記メタルバンプ1
7aと実質的に同一の大きさ・形状を有するメタルバン
プ17bが形成されている。図8の平面図よりわかるよ
うに、複数の拡散領域要素14bおよび対応するメタル
バンプ17bは、基板上11に形成された半導体層12
〜14よりなる半導体積層構造体(図35(B)参照)
上に形成されており、行列状に配列されている。かかる
構成においては、複数のメタルバンプ17bの総面積
は、メタルバンプ17aの面積の少なくとも10倍にな
っており、半導体光検出装置は、基板上において、実質
的にメタルバンプ17bのみにより支持され、メタルバ
ンプ17aを介してフォトダイオードの拡散領域14a
に加わる応力は、他の実施例の場合と同様に最小にな
る。また、前記駆動ダイオードを構成する複数の拡散領
域14bの各々は、単独でも単一のダイオードを形成す
るため、任意の一つの拡散領域14bを、必要に応じて
フォトダイオードとして使うことができる。
【0052】図9は、図8の半導体光検出装置の一変形
例を示す。
例を示す。
【0053】図9を参照するに、個々の拡散領域14a
および14bは、本変形例においては矩形形状に形成さ
れており、これに伴いメタルバンプ17aおよび17b
も矩形に形成されている。その結果、個々の拡散領域1
4bの間隔を、拡散領域が円形に形成されている図8の
実施例の場合をよりも減少させることができる。
および14bは、本変形例においては矩形形状に形成さ
れており、これに伴いメタルバンプ17aおよび17b
も矩形に形成されている。その結果、個々の拡散領域1
4bの間隔を、拡散領域が円形に形成されている図8の
実施例の場合をよりも減少させることができる。
【0054】図10は、図8の半導体光検出装置のさら
に別の変形例を示す。
に別の変形例を示す。
【0055】本変形例では、半導体光検出装置を形成す
る半導体積層構造体の中央に、フォトダイオードを構成
する拡散領域14aを形成し、さらに前記拡散領域14
aを囲むように、駆動ダイオードを構成する拡散領域1
4bを配設するが、その際、拡散領域14bを、拡散領
域14aに対し、図10中に破線で示す、フォトダイオ
ードに結合される光ファイバの外径よりも外側に位置す
るように形成する。このように、駆動ダイオードを構成
する拡散領域14bを、光ファイバを避けて配置するこ
とにより、駆動ダイオードがフォトダイオードとして動
作してしまい拡散領域14aに形成されているフォトダ
イオードによる光信号の検出が妨害される問題が回避さ
れる。
る半導体積層構造体の中央に、フォトダイオードを構成
する拡散領域14aを形成し、さらに前記拡散領域14
aを囲むように、駆動ダイオードを構成する拡散領域1
4bを配設するが、その際、拡散領域14bを、拡散領
域14aに対し、図10中に破線で示す、フォトダイオ
ードに結合される光ファイバの外径よりも外側に位置す
るように形成する。このように、駆動ダイオードを構成
する拡散領域14bを、光ファイバを避けて配置するこ
とにより、駆動ダイオードがフォトダイオードとして動
作してしまい拡散領域14aに形成されているフォトダ
イオードによる光信号の検出が妨害される問題が回避さ
れる。
【0056】図11は図8の半導体光検出装置のさらに
別の変形例を示す。
別の変形例を示す。
【0057】本変形例では、半導体光検出装置を形成す
る半導体積層構造体の中央に、同一の大きさ・形状を有
する複数の拡散領域を、行列上に配列し、さらにそのう
ちの任意の一つをフォトダイオードを構成する拡散領域
14a、またかかる拡散領域14aに対応するメタルバ
ンプを17aとする。図11に示した拡散領域およびメ
タルバンプはいずれも等価であるため、どの拡散領域1
4bをフォトダイオードの拡散領域14aとしてもよ
い。このような構成においても、半導体光検出装置の荷
重は、実装時に全てのメタルバンプおよび拡散領域によ
り分担されるため、フォトダイオードとして使われる拡
散領域14aに対応するメタルバンプ17aを介して過
大な応力が加わることはない。また、かかる半導体光検
出装置は、前記複数の拡散領域の各々をフォトダイオー
ドとして使い、これに光信号をそれぞれの光ファイバで
供給することにより、光信号どうしの演算を行なわせる
ことも可能である。
る半導体積層構造体の中央に、同一の大きさ・形状を有
する複数の拡散領域を、行列上に配列し、さらにそのう
ちの任意の一つをフォトダイオードを構成する拡散領域
14a、またかかる拡散領域14aに対応するメタルバ
ンプを17aとする。図11に示した拡散領域およびメ
タルバンプはいずれも等価であるため、どの拡散領域1
4bをフォトダイオードの拡散領域14aとしてもよ
い。このような構成においても、半導体光検出装置の荷
重は、実装時に全てのメタルバンプおよび拡散領域によ
り分担されるため、フォトダイオードとして使われる拡
散領域14aに対応するメタルバンプ17aを介して過
大な応力が加わることはない。また、かかる半導体光検
出装置は、前記複数の拡散領域の各々をフォトダイオー
ドとして使い、これに光信号をそれぞれの光ファイバで
供給することにより、光信号どうしの演算を行なわせる
ことも可能である。
【0058】図12は、先に説明した各実施例で使われ
るメタルバンプ17a,17bの構成を示す図である。
メタルバンプの構成は、バンプ17aと17bで実質的
に同一であるため、以下の説明ではメタルバンプ17a
のみを説明する。
るメタルバンプ17a,17bの構成を示す図である。
メタルバンプの構成は、バンプ17aと17bで実質的
に同一であるため、以下の説明ではメタルバンプ17a
のみを説明する。
【0059】図13を参照するに、メタルバンプ17a
は、コンタクトホール15a,16aに対応して形成さ
れ、拡散領域14aを覆うオーミック電極14c上に形
成された、Pt,Pd,Rh,Cu,Au等の高融点金
属よりなる第1導電層と17 -1と、前記第1導電層17
-1上に形成された、AuあるいはCuよりなる第2導電
層17-2と、前記第2導電層17-2上に形成されたSn
等の低融点金属よりなる第3導電層17-3と、前記第3
導電層17-3を覆うフラックス層17-4とよりなり、第
3導電層17-3が半導体光検出装置の実装時溶融し、基
板との電気的および機械的結合を形成する。これに対
し、高融点の第1導電層17-1は、溶融した第3導電層
17-3を構成する低融点金属がオーミック電極14cに
到達しさらに拡散領域14aに侵入するのを阻止する。
第2導電層17-2は通常のパッド電極を構成し、はんだ
層を構成する第3導電層17-3を保持する。
は、コンタクトホール15a,16aに対応して形成さ
れ、拡散領域14aを覆うオーミック電極14c上に形
成された、Pt,Pd,Rh,Cu,Au等の高融点金
属よりなる第1導電層と17 -1と、前記第1導電層17
-1上に形成された、AuあるいはCuよりなる第2導電
層17-2と、前記第2導電層17-2上に形成されたSn
等の低融点金属よりなる第3導電層17-3と、前記第3
導電層17-3を覆うフラックス層17-4とよりなり、第
3導電層17-3が半導体光検出装置の実装時溶融し、基
板との電気的および機械的結合を形成する。これに対
し、高融点の第1導電層17-1は、溶融した第3導電層
17-3を構成する低融点金属がオーミック電極14cに
到達しさらに拡散領域14aに侵入するのを阻止する。
第2導電層17-2は通常のパッド電極を構成し、はんだ
層を構成する第3導電層17-3を保持する。
【0060】このような従来のメタルバンプは、それぞ
れの導電層の堆積およびこれに引き続くリフトオフによ
るパターニングによって形成することができるが、また
後程説明するように、電気メッキにより形成することも
できる。電気メッキにより形成した場合には、導電層1
7-1〜17-3は前記コンタクトホール15a,16aに
おいてのみ形成され、各導電層を半導体光検出装置の全
面に形成した後さらにこれをパターニングする工程が含
まれないので、AuやPt、あるいはPd,Rh等の高
価な導電材料が無駄にならない。
れの導電層の堆積およびこれに引き続くリフトオフによ
るパターニングによって形成することができるが、また
後程説明するように、電気メッキにより形成することも
できる。電気メッキにより形成した場合には、導電層1
7-1〜17-3は前記コンタクトホール15a,16aに
おいてのみ形成され、各導電層を半導体光検出装置の全
面に形成した後さらにこれをパターニングする工程が含
まれないので、AuやPt、あるいはPd,Rh等の高
価な導電材料が無駄にならない。
【0061】一方、図12の構成においては、高融点導
電層17-1が、コンタクトホール15aの内側のコンタ
クトホール16a内に形成されているため、万一コンタ
クトホール16aの内壁と導電層17-1との間にクラッ
クが発生した場合、溶融した導電層17-3を構成する金
属が、かかるクラックを伝わってオーミック電極14c
に到達してしまう可能性がある。
電層17-1が、コンタクトホール15aの内側のコンタ
クトホール16a内に形成されているため、万一コンタ
クトホール16aの内壁と導電層17-1との間にクラッ
クが発生した場合、溶融した導電層17-3を構成する金
属が、かかるクラックを伝わってオーミック電極14c
に到達してしまう可能性がある。
【0062】図13は、かかる問題点を解決した、本発
明の第5実施例によるメタルバンプの構成を示す図であ
る。
明の第5実施例によるメタルバンプの構成を示す図であ
る。
【0063】図13を参照するに、本実施例では半導体
層14上のSiNあるいはSiO2絶縁層15に形成さ
れたコンタクトホール15aの方が、絶縁層15上のポ
リイミド絶縁層16に形成されたコンタクトホール16
aよりも小さく形成され、その結果絶縁層15はコンタ
クト層16aの内側まで延在し、コンタクトホール16
aの内壁とコンタクトホール15aの内壁との間に段差
が形成される。
層14上のSiNあるいはSiO2絶縁層15に形成さ
れたコンタクトホール15aの方が、絶縁層15上のポ
リイミド絶縁層16に形成されたコンタクトホール16
aよりも小さく形成され、その結果絶縁層15はコンタ
クト層16aの内側まで延在し、コンタクトホール16
aの内壁とコンタクトホール15aの内壁との間に段差
が形成される。
【0064】本発明では、かかる段差を覆うように、前
記第1の導電層17-1を、前記コンタクトホール16a
内に延在する絶縁層15上に形成することにより、仮に
コンタクトホール16aの内壁と第1導電層17-1との
間にクラックが生じても、溶融したはんだがかかるクラ
ックを伝わって拡散領域14cに到達するのが阻止され
る。
記第1の導電層17-1を、前記コンタクトホール16a
内に延在する絶縁層15上に形成することにより、仮に
コンタクトホール16aの内壁と第1導電層17-1との
間にクラックが生じても、溶融したはんだがかかるクラ
ックを伝わって拡散領域14cに到達するのが阻止され
る。
【0065】また、図13の構成では、第2の導電層1
7-3が前記第2の絶縁層16の上主面の、前記コンタク
トホール16a周辺部分をも覆うように形成されている
ため、コンタクトホール16a内壁と第2導電層17-2
との間にクラックが発生しても、溶融はんだ層17-3が
かかるクラックを伝わって導電層17-1に到達するのが
抑制される。
7-3が前記第2の絶縁層16の上主面の、前記コンタク
トホール16a周辺部分をも覆うように形成されている
ため、コンタクトホール16a内壁と第2導電層17-2
との間にクラックが発生しても、溶融はんだ層17-3が
かかるクラックを伝わって導電層17-1に到達するのが
抑制される。
【0066】図14は、図13の実施例によるメタルバ
ンプ構造の一変形例を示す。図14の構造では、図13
の構造におけるSiN層15が拡散領域14aのみを覆
うようにパターニングされてSiNパターン15Aを形
成し、一方、ポリイミド層16は、露出した半導体層1
4の上主面上に直接に堆積される。SiNパターン15
Aを拡散領域14a上に限定して形成することにより、
SiN層15と半導体層14との間に生じる応力を緩和
することができる。
ンプ構造の一変形例を示す。図14の構造では、図13
の構造におけるSiN層15が拡散領域14aのみを覆
うようにパターニングされてSiNパターン15Aを形
成し、一方、ポリイミド層16は、露出した半導体層1
4の上主面上に直接に堆積される。SiNパターン15
Aを拡散領域14a上に限定して形成することにより、
SiN層15と半導体層14との間に生じる応力を緩和
することができる。
【0067】次に、本発明の第6実施例による、半導体
光検出装置で使われる、改良されたメタルバンプについ
て、図15を参照しながら説明する。ただし、図15に
おいて、先に説明した部分には同一の参照符号を付して
説明を省略する。
光検出装置で使われる、改良されたメタルバンプについ
て、図15を参照しながら説明する。ただし、図15に
おいて、先に説明した部分には同一の参照符号を付して
説明を省略する。
【0068】先にも説明したように、フォトダイオード
を含んだ半導体光検出装置では、フォトダイオードを構
成する拡散領域に応力が作用すると、暗電流の増加等、
動作特性の劣化が生じる。そこで、本実施例では、メタ
ルバンプに、拡散領域に対応して凹部を形成し、半導体
光検出装置をフリップチップ接続法で基板上に実装した
場合に、拡散領域に加わる応力が最小限になるように構
成する。
を含んだ半導体光検出装置では、フォトダイオードを構
成する拡散領域に応力が作用すると、暗電流の増加等、
動作特性の劣化が生じる。そこで、本実施例では、メタ
ルバンプに、拡散領域に対応して凹部を形成し、半導体
光検出装置をフリップチップ接続法で基板上に実装した
場合に、拡散領域に加わる応力が最小限になるように構
成する。
【0069】図15を参照するに、3〜4μmの厚さの
ポリイミド層16上に、コンタクトホール16aを覆う
ように、第1の導電層17-1が形成される。ただし、図
15の導電層17-1は図13あるいは14の導電層17
-1および17-2の双方を含む。その結果、導電層17-1
の中央部には実質的な凹部が形成され、かかる凹部を有
する導電層17-1上に導電層17-3を形成することによ
り、導電層17-3の中央部に、導電層17-1の凹部に対
応した凹部(17-3)a が、側壁部(17-3) b に囲ま
れて形成される。側壁部(17-3)b は、実装時に溶融
し、凹部(17 -3)b を埋めるため、下部の拡散領域1
4aあるいは14bに加わる応力は最小となる。
ポリイミド層16上に、コンタクトホール16aを覆う
ように、第1の導電層17-1が形成される。ただし、図
15の導電層17-1は図13あるいは14の導電層17
-1および17-2の双方を含む。その結果、導電層17-1
の中央部には実質的な凹部が形成され、かかる凹部を有
する導電層17-1上に導電層17-3を形成することによ
り、導電層17-3の中央部に、導電層17-1の凹部に対
応した凹部(17-3)a が、側壁部(17-3) b に囲ま
れて形成される。側壁部(17-3)b は、実装時に溶融
し、凹部(17 -3)b を埋めるため、下部の拡散領域1
4aあるいは14bに加わる応力は最小となる。
【0070】図16(A)〜(C)および図17(D)
〜(F)は、図15に示す構造のメタルバンプを形成す
る工程を示す。以下の説明は、拡散領域14aに対応し
たメタルバンプ17aの形成についてのものであるが、
同様な工程は、拡散領域14b上へのメタルバンプ17
bの形成についても有効である。
〜(F)は、図15に示す構造のメタルバンプを形成す
る工程を示す。以下の説明は、拡散領域14aに対応し
たメタルバンプ17aの形成についてのものであるが、
同様な工程は、拡散領域14b上へのメタルバンプ17
bの形成についても有効である。
【0071】図16(A)を参照するに、約40μmの
径の拡散領域14aを形成された半導体層14上に、S
iN層15が、200nmの厚さで堆積され、さらに拡
散領域14aの略中央部に対応して開口部15aが、約
10μmの径で形成される。次いで、図16(B)の工
程において、SiN層15の上にポリイミド層16が堆
積され、さらに層16上にレジスト層18が形成され
る。
径の拡散領域14aを形成された半導体層14上に、S
iN層15が、200nmの厚さで堆積され、さらに拡
散領域14aの略中央部に対応して開口部15aが、約
10μmの径で形成される。次いで、図16(B)の工
程において、SiN層15の上にポリイミド層16が堆
積され、さらに層16上にレジスト層18が形成され
る。
【0072】次に、図16(C)の工程で、レジスト層
18を露光・パターニングして、前記コンタクトホール
15aに対応する開口部18aを形成し、かかる開口部
18aを形成されたレジスト層18をマスクにしてポリ
イミド層16をパターニングし、コンタクトホール16
aを形成する。ポリイミド層16のパターニングは、レ
ジスト層18の現像と実質的に同時に、レジスト層18
の現像液を使って実行され、その結果、コンタクトホー
ル16aが、コンタクトホール16aの側壁が半導体層
14あるいは絶縁層15の主面に対して角度θをなすよ
うに形成される。角度θは典型的には50〜80゜の値
を有し、従ってコンタクトホール16は比較的緩い角度
の側壁で画成される。レジスト層18を除いた後、図1
7(D)に示す構造が得られる。
18を露光・パターニングして、前記コンタクトホール
15aに対応する開口部18aを形成し、かかる開口部
18aを形成されたレジスト層18をマスクにしてポリ
イミド層16をパターニングし、コンタクトホール16
aを形成する。ポリイミド層16のパターニングは、レ
ジスト層18の現像と実質的に同時に、レジスト層18
の現像液を使って実行され、その結果、コンタクトホー
ル16aが、コンタクトホール16aの側壁が半導体層
14あるいは絶縁層15の主面に対して角度θをなすよ
うに形成される。角度θは典型的には50〜80゜の値
を有し、従ってコンタクトホール16は比較的緩い角度
の側壁で画成される。レジスト層18を除いた後、図1
7(D)に示す構造が得られる。
【0073】次に、図17(E)の工程において、図1
7(D)の構造上に別のレジスト層19が形成され、さ
らにレジスト層19を露光・パターニングして前記コン
タクトホール16aに対応する開口部19aを形成す
る。さらに、かかるレジスト層19をマスクにしてA
u,Cu,Pt,Rh等の高融点金属を堆積することに
より、前記コンタクトホール16aに対応してメタルバ
ンプを構成する導電層17 -1が形成される。先にも説明
したように、導電層17-1は図13,14に示した導電
層17-2を含むものであってもよい。導電層17-1の形
成と同時に、レジスト層19上には高融点金属層1
7-1’が形成される。さらに、レジスト層19を溶解
し、高融点金属層17-1’をリフトオフすることによ
り、図17(F)に示す構造が得られる。図17(F)
の構造上に、Sn層17-3を形成しパターニングするこ
とにより、図15に示した、中央部に拡散領域14aに
対応して凹部を有する構造のメタルバンプが得られる。
また、図17(F)に示した層17-1上へのSn層17
-3の形成は、電気メッキにより行なってもよい。
7(D)の構造上に別のレジスト層19が形成され、さ
らにレジスト層19を露光・パターニングして前記コン
タクトホール16aに対応する開口部19aを形成す
る。さらに、かかるレジスト層19をマスクにしてA
u,Cu,Pt,Rh等の高融点金属を堆積することに
より、前記コンタクトホール16aに対応してメタルバ
ンプを構成する導電層17 -1が形成される。先にも説明
したように、導電層17-1は図13,14に示した導電
層17-2を含むものであってもよい。導電層17-1の形
成と同時に、レジスト層19上には高融点金属層1
7-1’が形成される。さらに、レジスト層19を溶解
し、高融点金属層17-1’をリフトオフすることによ
り、図17(F)に示す構造が得られる。図17(F)
の構造上に、Sn層17-3を形成しパターニングするこ
とにより、図15に示した、中央部に拡散領域14aに
対応して凹部を有する構造のメタルバンプが得られる。
また、図17(F)に示した層17-1上へのSn層17
-3の形成は、電気メッキにより行なってもよい。
【0074】図18は図15に示したメタルバンプの一
変形例を示す。図18の例では、メタルバンプ17aあ
るいは17bの外径DOUT が、拡散領域14aあるいは
14bの大きさdよりも大きく設定され、実装時におけ
る半導体光検出装置の荷重が、半導体層14の、拡散領
域14aあるいは14bより外側の部分で主に支えられ
る。
変形例を示す。図18の例では、メタルバンプ17aあ
るいは17bの外径DOUT が、拡散領域14aあるいは
14bの大きさdよりも大きく設定され、実装時におけ
る半導体光検出装置の荷重が、半導体層14の、拡散領
域14aあるいは14bより外側の部分で主に支えられ
る。
【0075】図19は図18のメタルバンプをさらに変
形した例を示す。図19の構成では、メタルバンプ17
aあるいは17b中に形成された凹部の内径DINが、拡
散領域14aの大きさdと同程度に設定される。その結
果、実装時における半導体光検出装置の荷重が、半導体
層14の、拡散領域14aあるいは14bより外側の部
分のみで支えられる。
形した例を示す。図19の構成では、メタルバンプ17
aあるいは17b中に形成された凹部の内径DINが、拡
散領域14aの大きさdと同程度に設定される。その結
果、実装時における半導体光検出装置の荷重が、半導体
層14の、拡散領域14aあるいは14bより外側の部
分のみで支えられる。
【0076】さらに、図20は図19のメタルバンプの
さらに別の変形例を示す。図20の構成では、メタルバ
ンプ17aあるいは17b中に形成された凹部の内径D
INが、拡散領域14aの大きさdよりも実質的に大きく
設定される。その結果、図19の場合と同様に、実装時
における半導体光検出装置の荷重が、半導体層14の、
拡散領域14aあるいは14bより外側の部分でのみ支
えられ、フォトダイオードの動作特性が、拡散領域に加
わった応力により劣化する問題点が回避される。
さらに別の変形例を示す。図20の構成では、メタルバ
ンプ17aあるいは17b中に形成された凹部の内径D
INが、拡散領域14aの大きさdよりも実質的に大きく
設定される。その結果、図19の場合と同様に、実装時
における半導体光検出装置の荷重が、半導体層14の、
拡散領域14aあるいは14bより外側の部分でのみ支
えられ、フォトダイオードの動作特性が、拡散領域に加
わった応力により劣化する問題点が回避される。
【0077】また、図20のメタルバンプは、図21に
示すように、導電層17-1および17-3が拡散領域14
aあるいは14bを環状に囲むように形成してもよい。
さらに、図22に示すように、導電層17-3を、導電層
17-2の一部に、弧状に形成してもよい。
示すように、導電層17-1および17-3が拡散領域14
aあるいは14bを環状に囲むように形成してもよい。
さらに、図22に示すように、導電層17-3を、導電層
17-2の一部に、弧状に形成してもよい。
【0078】さらに、図23は図15のメタルバンプの
別の変形例を示す。図23の構造では、SiN層15が
省略され、ポリイミド層16が半導体層14状に直接に
形成されている。かかる構成では、SiN層15を形成
し、これに開口部15aあるいは15bを形成する工程
が省略できる。
別の変形例を示す。図23の構造では、SiN層15が
省略され、ポリイミド層16が半導体層14状に直接に
形成されている。かかる構成では、SiN層15を形成
し、これに開口部15aあるいは15bを形成する工程
が省略できる。
【0079】図24は図15のメタルバンプのさらに別
の変形例を示す。図24の構造では、コンタクトホール
15a,16aが矩形に形成され、これに対応して導体
層17-1および17-3も矩形に形成されている。かかる
構成によっても、ダイオードの拡散領域14a,14b
に応力が加わるのが回避される。
の変形例を示す。図24の構造では、コンタクトホール
15a,16aが矩形に形成され、これに対応して導体
層17-1および17-3も矩形に形成されている。かかる
構成によっても、ダイオードの拡散領域14a,14b
に応力が加わるのが回避される。
【0080】図24の矩形形状を有するメタルバンプ
は、本発明のプレーナ半導体光検出装置のみならず、図
25に示す端面発光型のレーザダイオードにも適用可能
である。
は、本発明のプレーナ半導体光検出装置のみならず、図
25に示す端面発光型のレーザダイオードにも適用可能
である。
【0081】図25を参照するに、端面発光型レーザダ
イオードはn型基板31上に形成されたn型クラッド層
32と、クラッド層32上に形成された非ドープ活性層
33と、活性層33上に形成されたp型クラッド層34
とよりなる半導体積層構造体中に形成され、活性層33
は、各々p型層35とn型層36とより構成される一対
の電流狭搾構造により側方に挟持され、レーザダイオー
ドの長手方向に延在する。さらに、層34上にはp型コ
ンタクト層37が形成され、コンタクト層37上には、
前記長手方向に延在する活性層33に対応して、細長
い、矩形の開口部38aを形成されたSiN層38が形
成される。SiN層38は先に説明した層15に対応
し、層38上には先に説明したポリイミド層16に対応
するポリイミド層38が形成される。ポリイミド層39
には、前記開口部38aに対応した細長い開口部39a
が、前記積層構造体を上方から見た場合に開口部38a
を外側から囲むように形成され、さらに導電層17-1に
対応する、矩形の平面形状を有する導電層40および導
電層17-3に対応し、矩形平面形状を有する導電層41
が、前記ポリイミド層39上に、前記開口部38a,3
9aに対応して逐次堆積される。
イオードはn型基板31上に形成されたn型クラッド層
32と、クラッド層32上に形成された非ドープ活性層
33と、活性層33上に形成されたp型クラッド層34
とよりなる半導体積層構造体中に形成され、活性層33
は、各々p型層35とn型層36とより構成される一対
の電流狭搾構造により側方に挟持され、レーザダイオー
ドの長手方向に延在する。さらに、層34上にはp型コ
ンタクト層37が形成され、コンタクト層37上には、
前記長手方向に延在する活性層33に対応して、細長
い、矩形の開口部38aを形成されたSiN層38が形
成される。SiN層38は先に説明した層15に対応
し、層38上には先に説明したポリイミド層16に対応
するポリイミド層38が形成される。ポリイミド層39
には、前記開口部38aに対応した細長い開口部39a
が、前記積層構造体を上方から見た場合に開口部38a
を外側から囲むように形成され、さらに導電層17-1に
対応する、矩形の平面形状を有する導電層40および導
電層17-3に対応し、矩形平面形状を有する導電層41
が、前記ポリイミド層39上に、前記開口部38a,3
9aに対応して逐次堆積される。
【0082】図25に示す構造のレーザダイオードは、
フリップチップ接続法により前記電極構造を介して基板
上に実装されても、活性層33に実質的な応力が加わる
のを回避することができる。
フリップチップ接続法により前記電極構造を介して基板
上に実装されても、活性層33に実質的な応力が加わる
のを回避することができる。
【0083】さらに、図26は図15の構成において、
ポリイミド層16を省略した構成を示す。かかる構成で
は、厚いポリイミド層が存在しないため、メタルバンプ
中にコンタクトホール16aに対応した凹部を形成する
ことは出来ない。このため、図26の例では、単一のメ
タルバンプ17aあるいは17bを形成した後、その中
央部をエッチングにより部分的に除去することにより、
拡散領域14aあるいは14bに対応する凹部を形成す
る。
ポリイミド層16を省略した構成を示す。かかる構成で
は、厚いポリイミド層が存在しないため、メタルバンプ
中にコンタクトホール16aに対応した凹部を形成する
ことは出来ない。このため、図26の例では、単一のメ
タルバンプ17aあるいは17bを形成した後、その中
央部をエッチングにより部分的に除去することにより、
拡散領域14aあるいは14bに対応する凹部を形成す
る。
【0084】図27の構成はは図26の一変形例であ
り、SiN層15上に導体層17-1を形成し、さらにの
上に導体層17-3を形成した後、導体層17-3の中央部
をエッチングにより除去して環状のバンプ構造を形成す
る。
り、SiN層15上に導体層17-1を形成し、さらにの
上に導体層17-3を形成した後、導体層17-3の中央部
をエッチングにより除去して環状のバンプ構造を形成す
る。
【0085】次に、電気メッキを使ってメタルバンプを
形成する、本発明の第7実施例について、図28(A)
〜(E)を参照しながら説明する。以下では、先に説明
したメタルバンプ17aの形成を例に説明するが、同じ
プロセスがメタルバンプ17bの形成にも同様に有効で
ある。
形成する、本発明の第7実施例について、図28(A)
〜(E)を参照しながら説明する。以下では、先に説明
したメタルバンプ17aの形成を例に説明するが、同じ
プロセスがメタルバンプ17bの形成にも同様に有効で
ある。
【0086】図28(A)を参照するに、前記n型In
P基板11上に、前記n+ 型InP層12と、非ドープ
InGaAs層13と、n+ 型InPとを順次積層して
層12〜14を含む半導体積層構造体を形成する。
P基板11上に、前記n+ 型InP層12と、非ドープ
InGaAs層13と、n+ 型InPとを順次積層して
層12〜14を含む半導体積層構造体を形成する。
【0087】次に、図28(B)の工程において、In
P層14の表面上に、SiN膜15を約200nmの厚
さに堆積し、さらにこれをパターニングして開口部15
aを形成する。さらに、このようにして形成された開口
部15aを介してZnイオンを注入あるいは熱拡散し、
開口部15aに整合した拡散領域14aを形成する。さ
らに、図28(C)の工程において、拡散領域14aの
表面にオーミック電極14cを形成し、さらにSiN層
15をパターニングして、拡散領域14aの周辺部以外
を除去する。
P層14の表面上に、SiN膜15を約200nmの厚
さに堆積し、さらにこれをパターニングして開口部15
aを形成する。さらに、このようにして形成された開口
部15aを介してZnイオンを注入あるいは熱拡散し、
開口部15aに整合した拡散領域14aを形成する。さ
らに、図28(C)の工程において、拡散領域14aの
表面にオーミック電極14cを形成し、さらにSiN層
15をパターニングして、拡散領域14aの周辺部以外
を除去する。
【0088】次に、図28(D)の工程において、層1
4上に、オーミック電極14cおよびSiN層15を覆
うように、ポリイミド層を3〜4μmの厚さに形成し、
さらにこれをパターニングして、拡散領域14a上のオ
ーミック電極14cが露出するように、コンタクトホー
ル16aを形成する。さらに、図28(E)の工程にお
いて、基板11の下面に電極11cを形成し、電極11
cに電圧を印加することにより、露出したオーミック電
極14c上に電極17aを、電気メッキにより成長させ
る。
4上に、オーミック電極14cおよびSiN層15を覆
うように、ポリイミド層を3〜4μmの厚さに形成し、
さらにこれをパターニングして、拡散領域14a上のオ
ーミック電極14cが露出するように、コンタクトホー
ル16aを形成する。さらに、図28(E)の工程にお
いて、基板11の下面に電極11cを形成し、電極11
cに電圧を印加することにより、露出したオーミック電
極14c上に電極17aを、電気メッキにより成長させ
る。
【0089】本実施例によれば、電極17aが露出され
たオーミック電極14c上にのみ、選択的に成長するた
め、AuやPt、PdあるいはRh等の高価な導電材料
が無駄になることがない。
たオーミック電極14c上にのみ、選択的に成長するた
め、AuやPt、PdあるいはRh等の高価な導電材料
が無駄になることがない。
【0090】図29(A)〜(E)は、図28(A)〜
(E)の工程の変形例を示す。
(E)の工程の変形例を示す。
【0091】本実施例では、図29(A)の工程におい
て、非ドープInGaAs層13上にp型InP層が、
層14として堆積され、図29(B)の工程で、マスク
14fにより、層14中の拡散領域を形成したい部分を
保護しながら、プロトン,酸素,S,Sn等の、深い準
位の不純物を、保護されていない領域14にイオン注入
する。かかるイオン注入の結果、半導体層14は、領域
14eにおいて絶縁性に変化する一方、マスク14fで
保護された領域はn型の導電性を維持し、導電領域14
aを形成する。
て、非ドープInGaAs層13上にp型InP層が、
層14として堆積され、図29(B)の工程で、マスク
14fにより、層14中の拡散領域を形成したい部分を
保護しながら、プロトン,酸素,S,Sn等の、深い準
位の不純物を、保護されていない領域14にイオン注入
する。かかるイオン注入の結果、半導体層14は、領域
14eにおいて絶縁性に変化する一方、マスク14fで
保護された領域はn型の導電性を維持し、導電領域14
aを形成する。
【0092】図29(B)以降の工程は、SiN層15
がパターニングされない点を除けば図28(B)以降の
工程と実質的に同じであり、説明を省略する。本変形例
よりわかるように、本発明の半導体光検出装置では、導
電領域14aは拡散領域に限定されるものではない。
がパターニングされない点を除けば図28(B)以降の
工程と実質的に同じであり、説明を省略する。本変形例
よりわかるように、本発明の半導体光検出装置では、導
電領域14aは拡散領域に限定されるものではない。
【0093】次に、本発明の第8実施例による半導体光
検出装置の構成を、図30を参照しながら説明する。た
だし、図30中、先に説明した部分には同一の参照符号
を付し、説明を省略する。
検出装置の構成を、図30を参照しながら説明する。た
だし、図30中、先に説明した部分には同一の参照符号
を付し、説明を省略する。
【0094】図30を参照するに、反射防止膜11bを
形成された基板11の下面(図示の状態では上面)に
は、厚いポリイミド層11dが、約50〜100μmの
厚さに形成され、さらにポリイミド層11d中に、マイ
クロレンズ11aに対応して開口部11eを形成する。
開口部11eは、入力光信号を搬送する光ファイバ20
の外径に対応する大きさに形成され、光ファイバ20を
かかる開口部11eに挿入・固定することにより、光フ
ァイバ中の光信号は、フォトダイオードを構成する拡散
領域14aに実質的に垂直に入射する。本発明の構成に
よれば、駆動ダイオードに対応して複数のメタルバンプ
17bが形成されており、メタルバンプ17bの総面積
が、フォトダイオードのメタルバンプ17aの面積より
も実質的に大きいため、ポリイミド層11dに光ファイ
バ20を結合するために半導体光検出装置に外力が加わ
っても、拡散領域14aにはほとんど応力がかからな
い。また、光ファイバ20の実装後、光ファイバになん
らかの外力が加わっても、それがフォトダイオードの拡
散領域まで伝播することはない。
形成された基板11の下面(図示の状態では上面)に
は、厚いポリイミド層11dが、約50〜100μmの
厚さに形成され、さらにポリイミド層11d中に、マイ
クロレンズ11aに対応して開口部11eを形成する。
開口部11eは、入力光信号を搬送する光ファイバ20
の外径に対応する大きさに形成され、光ファイバ20を
かかる開口部11eに挿入・固定することにより、光フ
ァイバ中の光信号は、フォトダイオードを構成する拡散
領域14aに実質的に垂直に入射する。本発明の構成に
よれば、駆動ダイオードに対応して複数のメタルバンプ
17bが形成されており、メタルバンプ17bの総面積
が、フォトダイオードのメタルバンプ17aの面積より
も実質的に大きいため、ポリイミド層11dに光ファイ
バ20を結合するために半導体光検出装置に外力が加わ
っても、拡散領域14aにはほとんど応力がかからな
い。また、光ファイバ20の実装後、光ファイバになん
らかの外力が加わっても、それがフォトダイオードの拡
散領域まで伝播することはない。
【0095】図31は図30の半導体光検出装置の変形
例を示す。
例を示す。
【0096】図31の構成では、図30の構成において
基板11の背面に形成されていたマイクロレンズが除去
され、これに対応して拡散領域14aの面積がやや大き
くなっている。
基板11の背面に形成されていたマイクロレンズが除去
され、これに対応して拡散領域14aの面積がやや大き
くなっている。
【0097】図32は図30の半導体光検出装置の別の
変形例を示す。
変形例を示す。
【0098】図32の構成では、ポリイミド層11d中
に、前記開口部11eに隣接して、基板11の主面に実
質的に平行に延在する、光ファイバ20の外形に対応し
た形状の溝11fが形成され、かかる溝11f中に光フ
ァイバ20が保持される。光ファイバ20の先端にはミ
ラーとして作用する斜面20aが形成され、光ファイバ
20中の光信号を、フォトダイオードへと偏向させる。
偏向された光信号は、マイクロレンズ11aにより、フ
ォトダイオードを構成する拡散領域14aの近傍に集束
される。かかる構成では、光ファイバ20が半導体光検
出装置に実質的に平行に延在するため、半導体光検出装
置を使用する装置を小型化することができる。
に、前記開口部11eに隣接して、基板11の主面に実
質的に平行に延在する、光ファイバ20の外形に対応し
た形状の溝11fが形成され、かかる溝11f中に光フ
ァイバ20が保持される。光ファイバ20の先端にはミ
ラーとして作用する斜面20aが形成され、光ファイバ
20中の光信号を、フォトダイオードへと偏向させる。
偏向された光信号は、マイクロレンズ11aにより、フ
ォトダイオードを構成する拡散領域14aの近傍に集束
される。かかる構成では、光ファイバ20が半導体光検
出装置に実質的に平行に延在するため、半導体光検出装
置を使用する装置を小型化することができる。
【0099】図33は図32の構成の変形例を示し、図
31の場合と同様にマイクロレンズ11aを除去してあ
る。図33のその他の構成および特徴は、先の説明より
あきらかであるので説明を省略する。
31の場合と同様にマイクロレンズ11aを除去してあ
る。図33のその他の構成および特徴は、先の説明より
あきらかであるので説明を省略する。
【0100】本発明において、半導体基板および半導体
層11〜14は、先に説明したInPあるいはInGa
Asに限定されるものではなく、他に一般的に使われて
いる半導体材料より構成してもよい。また、絶縁層16
あるいは11dはポリイミドに限定されるものではな
く、他の耐熱樹脂あるいはその他の絶縁材料より構成し
てもよい。また、メタルバンプを構成する材料も、先に
説明した材料に限定されるものではない。例えば図1
3,14の実施例において、導電層17-1および17-2
はAu,Pt,Pd,Rh等のみならず、これらの合金
を使うことも可能である。さらに、はんだ層17-3もS
nに限定されるものではなく、Snの低融点合金、ある
いはその他の低融点金属材料を使うことができる。
層11〜14は、先に説明したInPあるいはInGa
Asに限定されるものではなく、他に一般的に使われて
いる半導体材料より構成してもよい。また、絶縁層16
あるいは11dはポリイミドに限定されるものではな
く、他の耐熱樹脂あるいはその他の絶縁材料より構成し
てもよい。また、メタルバンプを構成する材料も、先に
説明した材料に限定されるものではない。例えば図1
3,14の実施例において、導電層17-1および17-2
はAu,Pt,Pd,Rh等のみならず、これらの合金
を使うことも可能である。さらに、はんだ層17-3もS
nに限定されるものではなく、Snの低融点合金、ある
いはその他の低融点金属材料を使うことができる。
【0101】以上、本発明を好ましい実施例にもとづい
て説明したが、本発明はその要旨内において様々な変形
・変更が可能である。
て説明したが、本発明はその要旨内において様々な変形
・変更が可能である。
【0102】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の本
発明の特徴によれば、半導体装置のフリップチップ実装
時の荷重を、フォトダイオードに実質的な応力が加わら
ないように、駆動ダイオードのみにより、効果的に支持
することができ、フォトダイオードに加わる応力に伴う
フォトダイオードの特性劣化を最小限にとどめることが
できる。
発明の特徴によれば、半導体装置のフリップチップ実装
時の荷重を、フォトダイオードに実質的な応力が加わら
ないように、駆動ダイオードのみにより、効果的に支持
することができ、フォトダイオードに加わる応力に伴う
フォトダイオードの特性劣化を最小限にとどめることが
できる。
【0103】請求項2記載の本発明の特徴によれば、半
導体光検出装置を実装基板上に実装した場合の機械的強
度が最大になる。
導体光検出装置を実装基板上に実装した場合の機械的強
度が最大になる。
【0104】請求項3および4記載の本発明の特徴によ
れば、メタルバンプを電気メッキ法によりフリップチッ
プ実装に適した実質的に一定の高さに形成することがで
きる。
れば、メタルバンプを電気メッキ法によりフリップチッ
プ実装に適した実質的に一定の高さに形成することがで
きる。
【0105】請求項5記載の本発明の特徴によれば、実
装の機械的な強度が向上するだけでなく、電気的な遮蔽
をも達成することができる。
装の機械的な強度が向上するだけでなく、電気的な遮蔽
をも達成することができる。
【0106】請求項6記載の本発明の特徴によれば、フ
ォトダイオードに加わる応力が多数の複数の駆動ダイオ
ードにより分担される。
ォトダイオードに加わる応力が多数の複数の駆動ダイオ
ードにより分担される。
【0107】請求項7記載の本発明の特徴によれば、光
ファイバを中央のフォトダイオードに結合することが、
容易に行なえる。
ファイバを中央のフォトダイオードに結合することが、
容易に行なえる。
【0108】請求項8記載の本発明の特徴によれば、メ
タルバンプの側面に沿って前記第2の絶縁膜表面からフ
ォトダイオードの接合領域に到達する経路の長さが増大
し、その結果、かかる半導体光検出装置をフリップチッ
プ接続法により基板上に実装する際に、溶融したはんだ
がメタルバンプの側面に沿って接合領域に到達しこれを
短絡させる等の事故を防止することができる。
タルバンプの側面に沿って前記第2の絶縁膜表面からフ
ォトダイオードの接合領域に到達する経路の長さが増大
し、その結果、かかる半導体光検出装置をフリップチッ
プ接続法により基板上に実装する際に、溶融したはんだ
がメタルバンプの側面に沿って接合領域に到達しこれを
短絡させる等の事故を防止することができる。
【0109】請求項9記載の本発明の特徴によれば、半
導体層とその上に形成されるSiN等の絶縁層との間に
生じる応力を減少させることができる。
導体層とその上に形成されるSiN等の絶縁層との間に
生じる応力を減少させることができる。
【0110】請求項10記載の本発明の特徴によれば、
半導体光検出装置をフリップチップ接続法により基板上
に実装する際に光検出装置中の接合領域に加わる応力
を、メタルバンプにより効果的に吸収することがでる。
半導体光検出装置をフリップチップ接続法により基板上
に実装する際に光検出装置中の接合領域に加わる応力
を、メタルバンプにより効果的に吸収することがでる。
【0111】請求項11記載の本発明の特徴によれば、
フリップチップ実装時のリフロー工程において表面のみ
が溶融する安定な構造のメタルバンプを形成することが
できる。
フリップチップ実装時のリフロー工程において表面のみ
が溶融する安定な構造のメタルバンプを形成することが
できる。
【0112】請求項12記載の本発明の特徴によれば、
メタルバンプを半導体層を覆う絶縁層中に形成された開
口部の形状に沿って形成することにより、中央部に凹部
を有するメタルバンプを容易に形成することができる。
メタルバンプを半導体層を覆う絶縁層中に形成された開
口部の形状に沿って形成することにより、中央部に凹部
を有するメタルバンプを容易に形成することができる。
【0113】請求項13記載の本発明の特徴によれば、
前記開口部を画成する側壁のテーパ角を50〜80゜の
範囲に設定することにより、メタルバンプの中央部に所
望の凹部を、単に導電層を堆積することにより、容易に
形成することができる。
前記開口部を画成する側壁のテーパ角を50〜80゜の
範囲に設定することにより、メタルバンプの中央部に所
望の凹部を、単に導電層を堆積することにより、容易に
形成することができる。
【0114】請求項14記載の本発明の特徴によれば、
メタルバンプ中に形成される凹部の大きさを、フォトダ
イオードの接合領域に等しいかそれ以上に設定すること
により、半導体光検出装置に加わる荷重を、フォトダイ
オードを構成する半導体層のうち、接合領域より外側の
部分により支えることが可能になる。
メタルバンプ中に形成される凹部の大きさを、フォトダ
イオードの接合領域に等しいかそれ以上に設定すること
により、半導体光検出装置に加わる荷重を、フォトダイ
オードを構成する半導体層のうち、接合領域より外側の
部分により支えることが可能になる。
【0115】請求項15記載の本発明の特徴によれば、
半導体光検出装置を構成する半導体積層構造体上に光フ
ァイバを結合させる場合にも、光ファイバに加わる外力
が、半導体光検出装置の枢要部をなす接合領域に伝達さ
れることがない。
半導体光検出装置を構成する半導体積層構造体上に光フ
ァイバを結合させる場合にも、光ファイバに加わる外力
が、半導体光検出装置の枢要部をなす接合領域に伝達さ
れることがない。
【0116】請求項16記載の本発明の特徴によれば、
光ファイバを半導体積層構造体の上主面に対して垂直に
保持することにより、光信号をフォトダイオードに直接
に入射させることが可能になる。
光ファイバを半導体積層構造体の上主面に対して垂直に
保持することにより、光信号をフォトダイオードに直接
に入射させることが可能になる。
【0117】請求項17記載の本発明の特徴によれば、
光ファイバを半導体積層構造体表面に沿って延在させる
ことが可能になり、半導体光検出装置を小型化すること
ができる。
光ファイバを半導体積層構造体表面に沿って延在させる
ことが可能になり、半導体光検出装置を小型化すること
ができる。
【0118】請求項18記載の本発明の特徴によれば、
半導体光検出装置中でダイオードを形成する導電領域上
に、かかる導電領域に電圧を印加しながら電気メッキを
行なうことにより、導電領域に対応して選択的にメタル
バンプを形成することができる。本発明では、従来かか
る半導体光検出装置にメタルバンプを形成する際に使わ
れていた、リフトオフ法によるパターニングに比べ、無
駄になる材料が減少し、高価な導電材料を節約すること
ができる。
半導体光検出装置中でダイオードを形成する導電領域上
に、かかる導電領域に電圧を印加しながら電気メッキを
行なうことにより、導電領域に対応して選択的にメタル
バンプを形成することができる。本発明では、従来かか
る半導体光検出装置にメタルバンプを形成する際に使わ
れていた、リフトオフ法によるパターニングに比べ、無
駄になる材料が減少し、高価な導電材料を節約すること
ができる。
【0119】請求項19記載の本発明の特徴によれば、
複数のメタルバンプを、電気メッキ法により、実質的に
同一の高さに、同時に形成することができる。
複数のメタルバンプを、電気メッキ法により、実質的に
同一の高さに、同時に形成することができる。
【図1】(A),(B)は本発明の第1実施例による半
導体光検出装置の構成を示す平面図および断面図であ
る。
導体光検出装置の構成を示す平面図および断面図であ
る。
【図2】図1の半導体光検出装置の一変形例を示す平面
図である。
図である。
【図3】(A),(B)は本発明の第2実施例による半
導体光検出装置の構成を示す図である。
導体光検出装置の構成を示す図である。
【図4】図3の構成の半導体光検出より構成した光半導
体集積回路の構成を示す図である。
体集積回路の構成を示す図である。
【図5】図2の光半導体集積回路の一変形例を示す図で
ある。
ある。
【図6】図3の半導体光検出回路の一変形例を示す図で
ある。
ある。
【図7】本発明の第3実施例による半導体光検出装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図8】本発明の第4実施例による半導体光検出装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図9】図8の半導体光検出装置の一変形例を示す図で
ある。
ある。
【図10】図8の半導体光検出装置の別の変形例を示す
図である。
図である。
【図11】図8の半導体光検出装置の別の変形例を示す
図である。
図である。
【図12】従来の半導体光検出装置で使われているメタ
ルバンプの構造を示す図である。
ルバンプの構造を示す図である。
【図13】本発明の第5実施例による、半導体光検出装
置のメタルバンプの構成を示す図である。
置のメタルバンプの構成を示す図である。
【図14】図13のメタルバンプの一変形例を示す図で
ある。
ある。
【図15】本発明の第6実施例による、半導体光検出装
置のメタルバンプの構成を示す図である。
置のメタルバンプの構成を示す図である。
【図16】(A)〜(C)は図15のメタルバンプの形
成工程を示す図(その一)である。
成工程を示す図(その一)である。
【図17】(D)〜(F)は図15のメタルバンプの形
成工程を示す図(その二)である。
成工程を示す図(その二)である。
【図18】図15のメタルバンプの一変形例を示す図で
ある。
ある。
【図19】図15のメタルバンプの別の変形例を示す図
である。
である。
【図20】図15のメタルバンプの別の変形例を示す図
である。
である。
【図21】図15のメタルバンプの別の変形例を示す図
である。
である。
【図22】図15のメタルバンプの別の変形例を示す図
である。
である。
【図23】図15のメタルバンプの別の変形例を示す図
である。
である。
【図24】図15のメタルバンプの別の変形例を示す図
である。
である。
【図25】図24のメタルバンプを端面発光型レーザダ
イオードに適用した例を示す図である。
イオードに適用した例を示す図である。
【図26】図15のメタルバンプの別の変形例を示す図
である。
である。
【図27】図15のメタルバンプの別の変形例を示す図
である。
である。
【図28】(A)〜(E)は、本発明の第7実施例によ
る、メッキにより半導体光検出装置にメタルバンプを形
成する工程を示す図である。
る、メッキにより半導体光検出装置にメタルバンプを形
成する工程を示す図である。
【図29】(A)〜(E)は、図28(A)〜(E)の
工程の一変形例を示す図である。
工程の一変形例を示す図である。
【図30】本発明の第8実施例による半導体光検出装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図31】図30の半導体光検出装置の一変形例を示す
図である。
図である。
【図32】図30の半導体光検出装置の一変形例を示す
図である。
図である。
【図33】図32の半導体光検出装置の一変形例を示す
図である。
図である。
【図34】従来の半導体光検出装置の構成を示す断面図
である。
である。
【図35】図34の装置の等価回路図である。
【図36】図34の半導体光検出装置をアレイ状に配列
した光半導体集積回路の構成を示す斜視図である。
した光半導体集積回路の構成を示す斜視図である。
1 実装基板 2,11,31 第1導電型基板 2a,11a マイクロレンズ 3,12 第1導電型層(n+ −InP) 4,13 非ドープ光吸収層 5,14 第1導電型層(n- −InP) 5a,5b,14a,14b 第2導電型導電領域 6a,6b,15,38 SiN層 15a,16a コンタクトホール 7,11d,16,39 ポリイミド層 8a,8b,17,17a,17b メタルバンプ 9,11b 反射防止膜 11f 溝 14c,14d オーミック電極 17-1,17-2,40 高融点電極 17-3,41 はんだ層 (17-3)a メタルバンプ凹部 (17-3)b メタルバンプ側壁部 18,19 レジスト 11e,18a,19a,38a,39a 開口部 20 光ファイバ 32,34 クラッド層 33 活性層 35,36 電流狭搾構造 37 コンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9169−4M H01L 21/92 604 B
Claims (19)
- 【請求項1】 基板と;前記基板上に形成された、第1
の導電型を有する第1の半導体層と;前記第1の半導体
層上に形成され、前記第1の導電型を有する第2の半導
体層と;前記第2の半導体層中に形成され、前記第1の
導電型とは逆の第2の導電型を有する第1の導電領域
と;前記第2の半導体層中に、前記第1の導電領域から
離間して形成され、前記第1の導電領域よりも実質的に
大きい面積を有し、前記第2の導電型を有する第2の導
電領域と;前記第2の半導体層上に、前記第1の導電領
域に対応して形成され、第1の面積を有する第1のメタ
ルバンプと;前記第2の半導体層上に、前記第2の導電
領域に対応して形成され、第2の面積を有する第2のメ
タルバンプとよりなり、前記第1のメタルバンプと前記
第2のメタルバンプとが実質的に同一平面上に形成され
た構成の半導体光検出装置において;前記第2の面積
は、前記第1の面積の10倍以上であることを特徴とす
る半導体光検出装置。 - 【請求項2】 前記第2のメタルバンプを前記第2の導
電領域の実質的に全面に形成したことを特徴とする請求
項1記載の半導体光検出装置。 - 【請求項3】 前記第2のメタルバンプが、前記第2の
導電領域上に共通に形成され、各々は前記第1のバンプ
に実質的に等しい面積を有する、相互に分離した複数の
バンプ要素より構成されることを特徴とする請求項1記
載の半導体光検出装置。 - 【請求項4】 前記第2の導電領域は、前記第1の導電
領域を囲むように連続的に延在し、前記複数のバンプ要
素は、前記第1のメタルバンプを囲むように配設されて
いることを特徴とする請求項1記載の半導体光検出装
置。 - 【請求項5】 前記第2の導電領域は、前記第1の導電
領域を囲むように連続的に延在し、前記第2のメタルバ
ンプは、前記第2の導電領域に沿って、前記第1のメタ
ルバンプを囲むように連続的に延在することを特徴とす
る請求項1記載の半導体光検出装置。 - 【請求項6】 基板と;前記基板上に形成された、第1
の導電型を有する第1の半導体層と;前記第1の半導体
層上に形成され、前記第1の導電型を有する第2の半導
体層と;前記第2の半導体層中に形成され、前記第1の
導電型とは逆の第2の導電型を有する第1の導電領域
と;前記第2の半導体層上に、前記第1の導電領域に対
応して形成され、第1の面積を有するメタルバンプと;
前記第2の半導体層中に、前記第1の導電領域から離間
して形成された、複数の、相互に分離した、各々前記第
1の導電型とは逆の第2の導電型を有する導電領域要素
と;前記第2の半導体層上に、前記複数の導電領域要素
の各々に対応して形成され、各々は前記第1のメタルバ
ンプに実質的に等しい面積を有し、さらに前記メタルバ
ンプと実質的に同一の高さを有する複数のメタルバンプ
要素とにより構成されるる半導体光検出装置において、 前記複数のメタルバンプ要素の面積の総和が、前記メタ
ルバンプの面積の10倍以上であることを特徴とする半
導体光検出装置。 - 【請求項7】 前記複数の導電領域要素は、前記第1の
導電領域を囲むように形成され、前記複数のメタルバン
プ要素は、前記メタルバンプを囲むように配設されたこ
とを特徴とする請求項4記載の半導体光検出装置。 - 【請求項8】 基板と;前記基板上に形成された、第1
の導電型を有する第1の半導体層と;前記第1の半導体
層上に形成され、前記第1の導電型を有する第2の半導
体層と;前記第2の半導体層中に形成され、前記第1の
導電型とは逆の第2の導電型を有する導電領域と;前記
第2の半導体層上に、前記第2導電型領域に対応して形
成されたメタルバンプとよりなる半導体光検出装置にお
いて;前記第2の半導体層上に形成され、第1の開口部
を形成され、少なくとも前記導電領域を、前記第1の開
口部により露出される部分を除いて覆う第1の絶縁層
と;前記第1の絶縁層上に形成され、前記第1の開口部
よりも実質的に大きなサイズで前記第1の開口部の外側
を囲むように形成された第2の開口部を有する第2の絶
縁層とをさらに含み;前記メタルバンプは前記第2の絶
縁層上に、前記第1および第2の開口部を介して前記導
電領域にコンタクトするように形成されていることを特
徴とする半導体光検出装置。 - 【請求項9】 前記第1の絶縁層は、前記導電領域に略
対応した外周により画成されていることを特徴とする請
求項8記載の半導体光検出装置。 - 【請求項10】 前記メタルバンプは中央部に形成され
た凹部を含むことを特徴とする請求項8記載の半導体光
検出装置。 - 【請求項11】 前記メタルバンプは複数の層の積層よ
りなり、各々の層には前記凹部およびこれを囲む側壁部
が形成されていることを特徴とする請求項10記載の半
導体光検出装置。 - 【請求項12】 前記凹部は、前記第2の開口部の側壁
に対応して形成されていることを特徴とする請求項8か
ら11のうち、いずれか一項記載の半導体光検出装置。 - 【請求項13】 前記第2の開口部の側壁は、50〜8
0゜の範囲のテーパ角を有することを特徴とする請求項
8から12のうち、いずれか一項記載の半導体光検出装
置。 - 【請求項14】 前記凹部は、前記導電領域に等しいか
より大きい内径を有することを特徴とする請求項10記
載の半導体光検出装置。 - 【請求項15】 基板と;前記基板の第1の主面上に形
成された、第1の導電型を有する第1の半導体層と;前
記第1の半導体層上に形成され、前記第1の導電型を有
する第2の半導体層と;前記第2の半導体層中に形成さ
れ、前記第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する第
1の導電領域と;前記第2の半導体層中に、前記第1の
導電領域から離間して形成され、前記第1の導電領域よ
りも実質的に大きい面積を有し、前記第2の導電型を有
する第2の導電領域と;前記第2の半導体層上に、前記
第1の導電領域に対応して形成され、第1の面積を有す
る第1のメタルバンプと;前記第2の半導体層上に、前
記第2の導電領域に対応して形成され、第2の面積を有
する第2のメタルバンプとよりなり、前記第1のメタル
バンプと前記第2のメタルバンプとが実質的に同一平面
上に形成された構成の半導体光検出装置において;前記
基板の、前記第1の主面に対向する第2の主面上に形成
された樹脂層と;前記樹脂層中に、前記第1の導電領域
に対応して形成され、前記基板の第2の主面を露出させ
る開口部と;前記開口部において端部が前記樹脂層と係
合し、光信号を前記第1の導電領域近傍に照射する光フ
ァイバとをさらに備え、 前記第2の面積は、前記第1の面積の10倍以上である
ことを特徴とする半導体光検出装置。 - 【請求項16】 前記光ファイバは、前記樹脂層上に、
前記樹脂層に直交する向きで固定されることを特徴とす
る請求項15記載の半導体光検出装置。 - 【請求項17】 前記光ファイバは、前記樹脂層上に、
前記樹脂層に平行な向きで固定され、先端部に光ファイ
バ内部の光信号を、前記開口部を介して前記第2導電型
領域へ導く反射面を形成されていることを特徴とする請
求項15記載の半導体光検出装置。 - 【請求項18】 半導体光検出装置の製造方法におい
て、 第1の導電型を有する基板上に、前記第1の導電型を有
する第1の半導体層を堆積する工程と;前記第2の半導
体層上に、前記第1の導電型を有する第2の半導体層を
堆積する工程と;前記第2の半導体層中に、前記第1の
導電型と逆の第2の導電型を有する導電領域を形成する
工程と;前記第2の半導体層上に絶縁層を堆積しする工
程と;前記絶縁層中に、前記導電領域の一部が露出する
ようにコンタクトホールを形成する工程と;前記導電領
域に電圧を印加して、前記導電領域のうち前記コンタク
トホールにより露出された部分の上に、電気メッキによ
り、メタルバンプを形成する工程とよりなることを特徴
とする半導体光検出装置の製造方法。 - 【請求項19】 前記コンタクトホールを形成する工程
は、前記絶縁層中に複数のコンタクトホールが形成され
るように実行され、前記メタルバンプを形成する工程
は、前記導電領域に電圧を印加しながら、前記複数のコ
ンタクトホールに対応して複数のメタルバンプを、実質
的に同時に形成することを特徴とする請求項18記載の
半導体光検出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6223807A JPH0888393A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 半導体光検出装置およびその製造方法 |
US08/506,602 US5668386A (en) | 1994-09-19 | 1995-07-25 | Planar photodetection device suitable for flip-chip process and a fabrication process of such a planar photodetection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6223807A JPH0888393A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 半導体光検出装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0888393A true JPH0888393A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16804034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6223807A Withdrawn JPH0888393A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 半導体光検出装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5668386A (ja) |
JP (1) | JPH0888393A (ja) |
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