KR19990076727A - 광전자 센서 부품 - Google Patents

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루퍼트 디에틀
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닥터 토마스 세실만
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크리에겔 번드 닥터
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Abstract

본 발명은 미리결정된 전도형태를 갖는 1차 반도체층 및 다른 반도체형 또는 금속전도형태의 2차 층, 두 층들사이의 전이 영역, 검출되어지는 전자기복사가 이 전이 영역(복사면상의 표면영역)으로 관통될수 있는 적어도 하나의 표면영역 그리고 이 두 층들을 전기회로에 각각 연결시키기 위한 전극을 가지는 광전자 센서부품에 관한 것이다. 두 층들(2, 3)의 전극들(10, 11)은 복사면상의 표면영역 반대편에 놓여지는 부품(1) 표면(7)상에 장착된다. 이것은 센서부품을 도체판 또는 이와유사한 것상에 놓여져있는 전기회로에 연결시키는 것을 보다 수월하게 한다.

Description

광전자 센서 부품
특허 공보 제 EP 0 452 588 A에는 태양전지와 이것의 제조방법이 공지되어 있다. 이 태양전지는 반도체의 기판에 올려지는 p-전도 및 n-전도층을 가지며 PN전이를 형성한다. p-전도 및 n-전도층의 전극들은 이러한 방법에 의하여 인접하는 태양전지들에서의 전도 연결이 보다 쉽게 이루어지는 방식으로 기판의 한 면상에 놓여진다.
특허 공보 제 US A 4 897 123에는 태양전지와 이것의 제조방법이 역시 공지되며 여기서 p-전도 및 n-전도층이 기판상에 올려지고 PN-전이를 형성한다. 또한 이 태양전지와 함께 p-전도 및 n-전도층의 전극들은 기판의 한 면상에 제공된다.
본 발명의 목적은 전도판상에서 전기회로와 부품의 가장 손쉽게 가능한 공간을 절약하는 연결 또는 이와 유사한 것이 가능하게 이미 언급된 종류의 광전자 센서 부품을 제공하는 것이다.
이것은 청구항 제 1항의 특징부를 통한 발명에 따라 달성된다.
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따르는 광전자 센서 부품에 관한 것이다.
광전자 센서 부품들은 전자기 복사 에너지(포톤)를 전기 신호들로 변환하는 복사 검출기들이고 계측기술분야에서 매우 중요하다. 예를 들어 (증가 또는 절대 형태의) 길이 및 각도 측정 시스템과 같은 위치 측정 시스템들에 있어서, 여러개의 복사 검출기들(특히 포톤 성분들)이 격자 구조의 배후에 장착된다.
이러한 종류의 복사 검출기들은 일반적으로 장벽층 광감지기들로서 설계된다. 이들은 전자기 복사의 전기 신호로의 변환이 광장벽층 효과에 의하여 수행되는 PN, PIN, MS 또는 MOS 전이를 포함한다. 전기 신호들을 측정하고 평가할수 있도록 이 복사 검출기는 전기 접촉들로써 제공되고 적합한 전기 회로에 연결되어야 한다. 이러한 전기회로로의 통합은 종종 전도판상에서 이루어 진다. 이 복사 검출기는 상응하게 SMD 부품들로서 바람직하게 설계된다(표면 실장기들).
전자 부품들을 위한 납땜 연결는 특허공보 제 EP 0 464 232 B1에 공지 된다. 이것은 여러개의 광성분들을 하나의 전기 회로에 집적시키기 위하여 사용될수 있다. 이 광성분들은 메탈라이즈된 후면들로 예컨데 도체판상으로 고정되어, 접촉면들로서 형성된다. 이 납땜 연결은 여러개의 납땜 다리들을 가지며 광성분의 전면상에 장착된 2차 접촉들을 전도판의 대응하는 전도 패널들에 연결시키는 역할을 한다. 이 납땜 다리들은 이상적인 항복점들과 꺾임 단부들로서 제공되어 바라는 전기 회로가 쉽게 만들어 진다. 그러나 전도판상의 제한된 공간 조건으로 인하여 이러한 방법에도 불구하고 납땜 연결의 제조가 어려운 것으로 자주 입증되어져 왔다.
운반자상에 위치된 광전자 부품들을 접촉시키기 위한 방법이 특허 공보 제 DE 42 28 274 A1에 역시 공지되어 있다. 운반자로 부터 이격된 부품의 면상에 배열된 광전자 부품의 접촉부들은 이것에 의하여 플라스틱층상에 장착된 전도 패널들에 의하여 부품 옆에 위치된 운반자의 연결면들에 연결된다. 이러한 공법을 사용할 때 전도판상의 부품을 위한 필요 공간은 플라스틱 운반자를 포함하는 전도 패널들에 의하여 요구되는 부가적인 공간으로 인하여 증대된다.
도 1은 부품의 전면에서 후면으로 중공 원통모양의 반도체 연결 요소를 가지는 발명에 따른 광전자 센서 부품의 실시예를 나타내고;
도 2는 부품의 전면에서 후면으로 원통모양의 반도체 연결 요소를 가지는 실시예를 나타내며;
도 3은 부품의 전면에서 후면으로 뻗는 금속의 연결 요소를 가지는 실시예를 나타내고;
도 4는 클립에 의하여 전도적으로 연결된 p형의 두 반도체 층들을 갖는 실시예를 나타내며;
도 5는 복사광이 함몰부로서 제공되는 1차 반도체층을 통하도록 제공되는 실시예를 나타낸다.
본 발명은 광전자 센서 부품을 전도판상의 회로에 연결시키는 것이 만약 이 부품과 이것의 전극들에서 이 두 전극들의 접촉점들이 부품의 한 표면(후면)상에 올려 질수 있게 설계된다면 대체로 단순하여 진다는 지식에 근거 한다. 이러한 종류의 부품은 이것의 후면으로 부가적인 선들이나 또는 다른 연결 요소들의 필요없이 적합한 접촉면들을 가지는 전도판에 부착될수 있다.
이 광전자 부품은 예를들어 n형의 1차 반도체층 위에 p형의 2차 반도체층이 올려지게 이루어 질수 있다. 두 층들 사이에 입사광이 광전류의 발생으로 흡수되는 전이영역(장벽층)으로서 공간 전하대(space charging zone)가 형성된다. 또한 자가 전도 중심층이 장벽층으로서 1차 및 2차의 전도 형태를 갖는 두 반도체층들 사이에 배열될 때 PIN 전이도 역시 가능하다.
마찬가지로 쇼트키 전이(Schottky transition)가 형성되게 1차 반도체층상에 얇은 금속층을 배열시키는 것도 가능하다. 만약 부가하여 산화물층이 1차 반도체층과 2차 금속층 사이에 삽입된다면 MOS전이가 만들어 진다. 또한 이들 부품들은 전자기 복사를 감지하고 발명에 따르는 방안을 달성시키기에 적합하다.
여기서 전이 또는 전이 영역이란 용어는 광효과에 의하여 광학 에너지가 전기 신호로 변환되는 광전자부품의 영역을 의미한다는 것을 지적하여야 할 것이다. 이 용어는 장벽층, 공간전하대, p-n전이 등의 용어들에 대하여 상위의 용어로서 사용되어야 하고 흡수된 복사가 전기 신호들로 변환되는 반도체 부품의 전체 영역을 항상 가리킨다. 장벽층에 인접하는 이 영역들은 예를들어 이것으로부터 생성된 전하 운반자들이 이들의 수명 동안에 전자들이 정공들로 부터 분리되는 전기장 띠들로 퍼질수 있게 포함되어야 한다.
표면을 통하여 검출되는 복사가 전이 영역으로 관통될수 있고 센서로서 부품를 사용할 때 검출되는 복사를 향하여 배열되는 전이 영역 그리고 1차 및 2차 층을 이루는 부품의 중심 표면은 복사면상의 표면 영역으로 의미 된다. 이것은 따라서 보다 넓은 의미에서 절대적으로 부품의 표면일 필요가 없다(이것은 역시 반사층들, 구조 절연층들 그리고 이와유사한 것들을 포함한다); 예를들어, 반사층은 복사면의 표면영역상에 여전히 올려질수 있다.
입사광이 전이 영역에 최대 가능한 정도로 도달하도록 이 두 층들중의 적어도 하나가(예컨데 반도체이거나 또는 금속인 2차 층) 상응하는 재료에서 검출되는 복사의 관통 깊이보다 더 얇아야 한다. 다른 층은 주로 더 두껍게 만들어지고 부품의 안정성을 지킨다. 이 부품는 그다음 더 두꺼운 2차 층이 검출되는 복사에 마주하도록 작동시 배열된다. 실시예들은 복사가 더 두꺼운 1차 층을 통하여 전이 영역으로 지나는 곳에서도 역시 가능하다.
안정한 더 두꺼운 1차 층의 결과로서 센서 부품들은 대체로 단지 두 층들로 규칙적으로 이루어지며, 이들 사이에 전이 영역이 형성된다; 이것은 예를들어 부품의 표면을 구성하기 위한 역할을 하는 반사층과 얇은 절연층을 여전히 포함할수 있다. 그러나 전이 영역을 형성하는 두 개의 활성 층들을 위한 운반자로서의 기판을 생략시키는 것이 가능하다.
본 발명의 선호되는 실시예에서 복사면상에 있는 부품의 표면영역은 적어도 하나의 전도 연결 요소(불순물 첨가된 반도체 또는 금속)가 2차 층으로부터 반사면상의 표면 영역에 반대하는 부품의 표면으로 뻗는 2차 층을 통하여 적어도 부분적으로 형성되고 2차 층을 위하여 접촉점을 가지는 전극을 통하여 거기와 전도 연결 된다.
복사면상의 표면 영역이 적어도 부분적으로 2차 층을 통하여 형성되는 특징은 부품가 2차 층과 접합되는 것을 절대적으로 의미하지는 않는다; 이것은 전이 영역과 1차 및 2차층으로 이루어지는 부품의 중심 표면에만 관계한다. 또한 예를 들어 반사층과 같은 완전한 층이 여전히 그 위에 배열될수 있다.
이 2차 층과 연결 요소는 그 때문에 모두 반도체로 만들어 질수 있다; 이들은 그래서 동일한 전도 형태(p형 또는 n형)를 가져야 한다.
발명의 앞서 말한 실시예는 만약 반전도성의 연결 요소가 2차 층과 이것의 전극사이에 단일의 전도 연결을 형성하고 이로 인하여 부품 자체를 통하여 지난다면 센서 부품의 특히 단순한 구조를 가능하게 한다. 또한 금속의 연결 요소가 이 반전도성의 연결 요소에 부가하여 역시 제공될수 있다.
전극들과 함께 제공되는 부품의 표면 주위에서(즉, 2차 층에 반대하여) 반전도성의 연결 요소를 제조할 때 결함들이 전자구조에서 자주 만들어지기 때문에 동일한 전도 형태를 가지는 부가적인 반도체의 영역으로 반도체의 연결 요소를 둘러싸는 것이 유리하다. 이러한 부가적인 반도체 영역은 예를들어 이온 주입 또는 확산에 의하여 제공 될 수 있고 부품의 다른 면상에 배치된 이것의 전극과 2차 반전도층의 만족스러운 접촉을 가능하게 한다.
이 부가적인 반도체 영역은 이것이 부품의 뒤쪽 표면주위에서 절연파괴를 책임져야하는 연결 요소의 전체 가장자리 영역을 덮는 그러한 크기를 가진다. 이 연결 요소의 확장방향과 평행한 이것의 넓은 표면은 대체로 약 0.6㎛에 달한다.
2차 층이 전도성의 연결 요소에 의하여 부품의 다른 면상에 있는 전극에 연결되는 곳에서의 조립체 저항을 최소화하기 위하여 (평행하게 지나는) 여러개의 연결 요소들이 이 부품에 제공될 수 있다.
앞서 언급된 발명 실시예의 선호되는 변형에서 복사면상의 부품 표면 영역은 적어도 하나의 통로가 2차 층으로부터 복사면상의 표면 영역에 반대하는 부품의 표면으로 뻗고 (연결 요소로서)통로를 완전히 에워싸는 부품의 영역이 2차 층과 동일한 전도 형태로 이루어지는 2차 층의 표면에 의하여 적어도 부분적으로 형성된다. 2차 층의 전극은 이로 인하여 1차 층의 전극에 이웃하는 부품의 후면상에 놓여 질수 있다.
이 통로는 바람직하게 원통형으로 형성되고 통로에 의하여 이것을 중공의 원통형으로 둘러싸는 영역은 10㎛에서 150㎛의 지름을 갖는다. 이 통로를 둘러싸는 영역의 두께는 바람직하게 3㎛와 10㎛사이에 놓인다.
이러한 실시예는 1차와 2차 층 모두가 반도체로 만들어지는 경우에 특히 유리하다. 이 통로는 강한 레이저 광선과 확산에 의하여 통로를 둘러싸는 불순물첨가 영역들로서 만들어 질수 있다.
또다른 유리한 변형에서 복사면상의 부품 표면영역은 마찬가지로 2차 층의 표면에 의하여 적어도 일부분이 형성되며 여기서 적어도 하나의 반도체의 채널이 2차 층에서 복사면상의 표면영역에 반대하는 부품의 표면으로 뻗고 이것은 2차 층과 동일한 전도 형태를 가지며 부품의 후면상에서 2차 층의 접촉을 가능하게 한다. 마찬가지로 이러한 실시예는 1차와 2차 층 모두가 반도체인 경우에 특히 적합하다.
약 5㎛에서 150㎛, 바람직하게는 30㎛에서 80㎛의 횡단 표면지름을 가지는 반도체의 채널은 예를들어 부품로 불순물들의 열이동(thermo-migration)에 의하여 만들어질 수 있다. 열이동에 대한 추가적인 설명은 도면들에 나타낸 발명의 실시예들에 대한 설명에서 나타날 것이다.
복사면상의 부품 표면영역이 2차 층의 표면에 의하여 적어도 일부분이 형성되는 발명의 그다음 실시예는 연결전극이 2차 층으로부터와서 거기로 장착될수 있도록 금속 연결요소가 2차 층에서 복사면상의 표면영역에 반대하는 부품 표면으로 뻗는 것을 특징으로 한다.
이러한 실시예는 특히 (약 50㎛에서 150㎛ 지름의) 통로가 2차 층에서 복사면상의 표면영역에 반대하는 부품 표면으로 뻗고 이것의 벽은 절연층으로서 1차 층과 전이 영역을 통과하는 단면으로서 제공되며 여기서 연결요소가 장착되게 형성될수 있다.
복사면상의 부품 표면영역이 복사면상의 표면영역으로부터 이격하는 부품의 표면들로써 2차 층의 표면에 의하여 적어도 일부분이 형성되는 발명의 또다른 실시예에 따라 부가적인 영역이 2차 층의 전도 형태로서 제공된다. 두 번째 전도 형태의 영역들이 연결요소가 뻗는 내부 또는 그 위로 금속 연결요소 특히 절연클립에 의하여 전도적으로 서로 연결된다. 2차 층과 연결전극은 두 번째 전도 형태를 가지는 부가적인 영역상에 놓여진다.
이러한 발명의 실시예는 반도체의 연결요소가 복사면상의 표면영역에서 접촉요소들과 함께 제공되는 부품 표면으로 지나는 이미 언급된 변형들과 역시 유리하게 조합될수 있다.
이것은 만약 2차 층이 복사면상의 부품표면 단부들중의 하나까지로만 적어도 뻗는 경우 클립 또는 이와 유사한 것으로 전도 연결을 생성시키기에 특히 유리하다. 이러한 종부로 한 웨이퍼로부터 부품들을 선별할 때 전이영역을 수직으로 분리시키는 것이 필요하다.
또한 검출되어지는 복사가 2차 층에 반대하는 부품 표면을 통하여 전이 영역(장벽 층)으로 관통할 수 있도록 넓은 대역 간극을 가지는 물질(예컨데 탄화 규소)로 이루어 지는 것이 가능하다. 이러한 종류의 광전자 센서 부품는 (2차 층을 통한) 앞면 복사에 부가하여 (1차 층을 통한) 유효한 후면 복사도 가능하게 한다.
복사면상의 표면영역이 1차(반도체의) 층의 표면에 의하여 형성되는 발명에 따른 부품의 실시예는 복사면상의 부품 표면과 장벽층사이의 물질 두께가 검출되어지는 복사의 관통 깊이보다 작은 그러한 종류의 1차 층에서 함몰부를 갖는다. 이러한 실시예에서 부품의 안정성을 보장하기 위하여 1차 층의 함몰부가 검출되는 복사에 투과될수 있는 물질로 채워지는 것이 제안될 수 있다.
이러한 발명의 실시예로써 이 두 층들간의 접촉들은 2차 층이 따라 뻗는 부품의 면상에 놓여 진다.
본 발명은 여러개의 독립된 전이 영역들(예를들어 PN 전이들)을 가지며 따라서 복사에 대해 민감한 여러개의 표면 영역들을 가지는 부품들에서 유리하게 사용될 수도 있다. 이에 따라 여러개의 전이 영역들(단일 배열)을 가지는 일체형의 반도체 부품와 또한 여러 부품들로 이루어지는 혼성 배열 모두를 포함할 수 있다. 각각의 전이 영역으로써 하나의 전극쌍이 연합되며, 이것의 접촉들은 부품의 한면에 놓인다.
또한 본 발명은 전이 영역을 형성하는 두 층들의 전극들이 부품의 표면상에 배열되며, 이것은 두 층들중의 하나에 의하여 형성되거나 또는 한정되는 그러한 부품들에서 특히 유리하게 사용될수 있다. 여기에는 또한 전극들로써 제공되는 층이 얇은 반사층, 즉 표면을 구성하기위한 얇은 절연층 또는 이와유사한 것을 가지는 부품들은 포함되지만 전극들로써 제공되는 층이 전체 어셈블리를 지지하는 (절연 또는 반도체) 기판을 형성하는 부품는 포함되지 않는다.
마지막으로 층들의 접촉점들이 납땜 및 와이어 본딩 및/또는 전도 고착되어질수 있는 물질로 이루어 지는 경우 유리하다.
발명의 계속되는 유리한 점들은 도면들을 참조한 실시예들에 대한 아래의 설명으로부터 명백하여질 것 이다.
도 1은 발명에 따른 광전자 센서 부품의 첫 번째 실시예를 나타낸다. 부품(1)의 반도체 기본 몸체는 예를들어 규소로 이루어지고 전면의 표면이 대체로 더 얇은 P전도층(3)(약 0.55㎛ 두께)으로 뻗는 넓은 n전도층(2)(300㎛에서 400㎛ 두께)을 포함한다. 두 반도체층들(2, 3) 사이에 장벽층으로서 작용하는 공간 전하대(4)(고갈대)가 형성된다. 부품(1)의 전면은 반사층(15)으로 제공되고 예를들어 이산화규소로 이루어질수 있는 절연층들(16, 16')을 통하여 구성된다. p전도층(3)의 표면에 의하여 형성된 복사면상의 표면영역(6)이 이 두 절연층들(16, 16')사이를 뻗는다.
표면 영역(6)을 타격하는 전자기 복사(18)는 p전도층(3)을 통과하여 공간 전하대(4)로 가고 거기서 대부분이 흡수 된다. 전자 정공쌍은 이것에 의하여 이 공간 전하대(4)에서 형성된다. 이 공간전하장은 이러한 운반자 쌍들을 분리시킨다; 전자들은 n쪽으로 이동하고 정공들은 p쪽으로 이동한다. 입사하는 복사량의 측정기준인 이러한 광전류를 측정하기 위하여 부품(1)는 적합한 전기 회로로 통합되어야 한다. 보통 이러한 종류의 전기 회로는 도체판상에 함께 놓여지는 여러개의 광 요소들과 반도체의 부품들을 포함한다.
부품(1)를 이러한 전기 회로에 연결시키기 위하여 땜납 물질로 된 표면 접촉점들(10a 11a)을 갖는 전극들(10, 11)이 절연층들(17)을 통하여 구성된 부품의 후면 표면(7)상에 제공된다. 이 후면 표면(7)은 n전도층 자체의 표면에 의하여 형성된다.
n전도층(2)의 연결 전극(10)은 접촉 저항을 최소화하도록 반도체층(2)의 낮은 ohm을 갖는 대량으로 불순물 첨가된 영역(5)상에 장착된다.
p전도층(3)의 연결 전극(11)이 마찬가지로 부품(1)의 후면 표면(7)상에 배열되어 질 수 있도록 대략 100㎛의 지름을 가지는 원통모양의 통로(21)가 부품(1)의 복사면 표면영역(6)에서 이것의 후면까지 뻗는다. 이 통로(21)는 이것의 전체 길이에 걸쳐 3㎛ 내지 10㎛의 두께를 가지는 중공의 원통모양인 p전도 영역(22)에 의하여 완전히 둘러싸여 진다. p 전도층(3)의 연결 전극(11)은 n전도층(2)의 전극(10)에 이웃하여 통로(21)의 후방 측단부에 장착된다.
통로(21)의 이 측단부는 또한 예컨데 이온 산입 또는 확산에 의하여 만들어질수 있고 중공의 원통모양 영역(22)과 전극(11)에 걸쳐 p전도층(3)의 만족스러운 접촉을 가능하게 하는 부가적인 p 전도 영역(24)에 의하여 둘러 싸인다. 부가적인 p전도 영역(24)의 확장은 표면주위에서 중공의 원통모양 영역(22)이 만들어지는 동안 전자구조에 나타나는 결함들이 가능한 제거되도록 표면 주위에서 중공의 원통모양 영역(22) 부분을 둘러 싸게 선택 된다. 부가적인 p전도 영역(통로(21)가 뻗는 방향에 평행한 확장)의 두께는 0.6㎛이다.
이 통로(21) 자체는 강한 레이저 광선에 의하여 만들어 질수 있다. 이러한 통로(21)의 결과로서 300㎛내지 400㎛ 두께의 n전도층(2)을 통과하여 부품(1)의 후면까지 뻗을수 있게 부품(1)의 p 전도 영역(22)을 형성시키는 것이 아무런 문제없이 가능하다. 이 통로(21)가 없다면 p 전도층(3)과 부품(1)의 후방면(7)간의 거리가 너무 커서 종래의 확산 공정으로는 연결되지 못할 것이다; 일반적으로 도핑 물질을 확산에 의하여 반도체층으로 약 10㎛ 깊이로 분산시키기 위해서는 여러 시간이 걸린다. 본 경우에 있어서, 가스를 포함하는 적합한 도핑물질들은 이것들이 통로(21)의 벽으로 관통하고 중공의 원통모양 p불순물첨가 영역(22)을 형성하게 통로(21)로 삽입된다. 이 부가적인 p전도 영역(24)은 중공의 원통모양 영역(22)이 준비된 후에 바람직하게 제공된다.
발명의 이러한 실시예에서 양극의 저항을 최소화하기 위하여 여러개의 중공의 원통모양 p 전도 영역들(22)이 p전도층(3)에서 부품(1)의 후면(7)으로 뻗을수 있고 거기서 접촉점에 연결될수 있다.
부품(1)의 후면 표면상에 서로 이웃하여 각각 놓여지는 n전도층(2)과 p전도 층(3)에서 그 전극들(10, 11)의 결과로서 부품(1)는 도체판에 매우 쉽게 부착될수 있고 이것에 의하여 전기 회로로 통합될수 있다. 이것의 단부로 단지 전극들(10, 11)만이 이를 위하여 제공된 도체판의 접촉면들상에 이들의 접촉점들(10a, 11a)로서 설정될 필요가 있고 납땜 또는 초음파 접합에 의하여 고정될수 있다. 부품(1)의 전극들과 도체판간에 예를들어 납땜 다리들과 같은 부가적인 연결 요소들은 필요치 않다.
발명의 두 번째 실시예가 도 2에 나타난다. 이것은 p전도층(3)과 부품(1)의 후면 표면(7)에 있는 전극들(10, 11)을 가지는 것 사이의 연결 구성에 있어 단지 도 1에 나타난 실시예와는 다르다.
도 2의 실시예에 따라 원통 모양인 p형의 반도체 채널(25)이 p전도층(3)과 부품(1)의 후면 표면(7)사이로 뻗는다. 이 p전도 채널(25)은 바람직하게 30㎛내지 100㎛의 지름을 가지며 열이동에 의하여 만들어 질수 있다.
열이동의 원리는 예컨데 규소와 같은 반도체 재료에서 금속 도핑 물질의 용해도가 온도 의존적이고 온도 증가로 증가되는 사실에 근거 한다. 만약 충분히 가열된 반도체 부품분의 두 반대하는 표면들간에 온도 구배가 발생되고 적합한 금속 도핑 물질(예컨데 n전도 영역들의 p도핑을 위하여 알루미늄)이 부품분의 더 저온인 표면에 가하여 지면, 이 금속 도핑 물질은 반도체 부품분의 반대하는 더 높은 온도의 표면으로 이동한다. 이러한 채널들의 형상은 도핑 물질이 예컨데 산화물층들에 의하여 가하여 지는 더 낮은 온도 표면의 상응하는 구성을 통하여 정확하게 설정될수 있다.
열이동이 최적으로 진행되는 압력, 온도 그리고 다른 매개 변수들의 상세한 값들은 적절한 문헌, 예를들어 특허공보 제 US PS 3 998 764로 부터 얻을수 있다.
도 1의 실시예에서와 같이 여기서도 부가적인 p전도 영역(27)이 전극(11)이 놓여지는 반도체의 채널(25) 종부에 제공되며, 이 영역은 채널(25)을 둘러싸고 (채널(25)의 길이 확장방향으로) 0.6㎛의 두께를 갖는다.
도 3은 p전도층(3)과 부품(1)의 후면 표면(7)상에 있는 연관된 전극(11)간의 연결을 생성시키기 위한 세 번째 변형을 센서 부품(1)의 구조에 대하여 기본적으로 도 1 및 도 2와 동일하게 나타낸다.
도 3에 따라 원통모양의 통로(31)가 부품(1)의 복사면 표면 영역에서 이것의 반대면으로 뻗는다. 이 통로는 50㎛ 내지 150㎛의 지름을 가지며 단면으로 n전도층(2)을 통과하는 절여층(32)으로서 제공된다. 이 통로(31)에는 금속 연결 요소(30)가 p 전도층(3)에서 부품(1)의 반대 표면(7)상의 연결 전극(11)으로 지난다.
적합한 통로(31)는 레이저에 의하여, 절삭에 의하여 또는 이온 복사 에칭에 의하여 만들어 질수 있다. 이 통로(31)의 벽은 통로(31)에 삽입된 금속 연결 요소(30)(예컨데 와이어 또는 도체 패널)가 n전도층(2)과 접촉되지 못하게 절연층(32)으로써 공지된 방식으로 제공 된다.
이러한 발명의 실시예는 쇼트키(Schottky) 및 MOS 검출기들에서 특히 유리하게 사용될수 있다.
쇼트키 전이는 2 차의 얇은 층(3)이 검출되어지는 복사에 투과가능한 금속 재료로 이루어 지는 도 3에 따른 실시예로써 얻어진다. 전위장벽이 이로 인하여 금속(3)과 n형 반도체(2)사이에 열평형으로 형성된다. 입사광은 광전류를 생성하며 여기서 PN 전이와는 반대로 대부분의 운반자들이 전류전도에 기여한다.
만약 얇은 금속 2차 층 예컨데 투명한 Au층과 반도체의 1차 층 예컨데 n불순물첨가된 Si층 사이에 산화물층 예컨데 이산화규소층이 존재한다면 MOS 전이가 얻어진다.
두 경우들(쇼트키 전이 및 MOS전이)에서 도 3에 따른 발명의 실시예는 얇은 금속 2차층의 연결전극(1)을 반도체 1차 층(2)의 연결 전극(10)에 이웃하는 부품(1)의 후면상에 놓여질수 있도록 직접 적용될수 있다.
도 4는 반도체 부품(1)의 복사면 표면영역(6)이 p전도층(3)의 표면에 의하여 형성되는 발명의 네 번째 실시예를 나타낸다. 앞선 실시예들과는 반대로 이 경우에는 복사면 표면영역(6)이 부품(1)의 바깥단부들(12, 12')까지 뻗는다. 이러한 전체 표면 p전도층들은 사진평판구조의 한정없이 웨이퍼상에 만들어 질 수 있다. 반도체 부품을 선발하기 위하여 완전한 표면으로서 상응하게 형성된 p-n 전이는 수직으로 잘려진다.
접촉 요소(13)는 반도체 부품(1)의 바깥 단부(12)에 이웃하는 p전도층(3)상에 놓여진다. 상부에 연결전극(11)이 p전도층에 대하여 놓여지는 부가적인 p전이 영역(9)은 부품(1)의 후면상에 있는 접촉요소(13)의 반대편에 위치된다. 이 연결전극(11)은 금속연결요소(41)(예를들어 구리 패널)를 뻗게하는 합성수지로 된 클립(40)을 통하여 반대편의 접촉요소(13)와 전도적으로 연결된다.
이 광전자 센서부품(1)은 따라서 앞선 실시예들(도 1에서 도 3)로서와 같이 후면의 전극들(10, 11)에 의하여 전기회로 특히 전도판에 부착될수 있다.
이 클립(40)은 또한 부가적인 연결수단으로 예컨데 반도체의 채널에 부가하여 도 1 내지 도 3의 실시예들과 함께 사용될수 있다.
만약 이 센서부품(1)이 충분히 넓은 대역간극을 가지는 반도체 재료로 예를들어 2.2eV에서 3.3eV의 대역간극을 가지는 탄화규소로 이루어 지면, 여러 형태들에 따라 적외선과 일부의 가시광선이 후면 표면(7)에서 n전도층(2)을 통하여 장벽층(4)으로 역시 관통할수 있다. 이 넓은 대역간극으로 인하여 n전도층(2)은 이 경우에 상기한 전자기 복사를 위한 창으로서 작용한다. 이러한 구조 요소(1)의 설계로 센서는 광이 전면 및 후면 모두로부터 광전류를 생성시키도록 관통 될 수 있는 장벽층(4)내에 형성된다.
연관된 전기회로의 기술적인 데이타들에 따라(필요공간, 기능, 다른부품들과의 상호작용등) 이 부품(1)은 필요한 연결전극들을 전면 또는 후면상으로 선택적으로 제공할 수 있다. 이 전극들로 제공되는 부품의 표면은 도체판상에 배치되고 반대편 표면은 복사원을 향하여 배열된다.
도 5는 복사면상의 부품(1) 표면영역(6')이 n전도층(2)의 표면에 의하여 형성되는 발명의 한 실시예를 나타낸다. 이 n전도층(2)은 검출되어지는 전자기 복사(18)가 n전도층과 장벽층(4)으로 관통할수 있는 함몰부(35)로 제공된다. 이 함몰부(35)는 장벽층(4) 방향으로 확장되어 복사면상의 표면영역(6')과 장벽층(4)간의 거리가 n전도층에서 검출되어지는 복사(18)의 관통 깊이보다 더 작게 된다.
반도체 부품(1)을 고정시키기 위하여 U자 형상의 n전도층92)이 적정 전압과 함께 형성된다. 또한 이 함몰부(25)는 검출되어지는 복사(18)에 투과되는 재료(36)로 채워진다.
발명에 따른 센서부품의 이러한 실시예에서 반도체층들(2, 3)의 연결전극 (10) 또는 (11)은 p전도층(3)이 뻗는 부품(1)의 표면(7')상에 놓여진다. 이 표면(7')은 절연층(17, 17')을 통하여 구성되고 전극(10)에 대한 저항 접촉으로서 역할을 하는 낮은 저항의 대량으로 불순물첨가된 n전도 영역(5)으로 제공된다.
종합하면 앞서 설명된 실시예들은 발명에 따른 광전자 센서부품이 다양하게 설계될수 있고 다른 기술적 요구들에 적용될수 있다는 것을 보여준다. 이것에 의하여 부품을 도체판 또는 이와유사한 것에 간단히 연결시키는 것은 반대편 면상에 나란한 두 전극들의 일반적인 배열을 통해 가능하다.

Claims (30)

  1. a) 미리 정해진 전도형태를 지니는 1차 반도체층(2)과 다른 반도체의 또는 금속 전도형태의 2차 층(3);
    b) 두 반도체 층들간의 전이 영역(4);
    c) 감지되는 전자기 복사가 이 전이 영역으로 통과할수 있는 복사면상의 적어도 하나의 표면 영역(6, 6'); 그리고
    d) 두 반도체의 층들(2, 3)을 전기 회로에 연결시키기 위하여 접촉점(10a, 11a)을 각각 가지는 두 전극들(10, 11)을 포함하는 광전자 센서 부품에 있어서, 두 층들(2, 3)의 접촉점(10a, 11a)들이 복사면상의 표면영역(6, 6')에 반대편에 있는 부품(1)의 표면(7, 7')에 배치되는 것을 특징으로 하는 광전자 센서 부품.
  2. 제 1항에 있어서,
    2차 층(3)은 반도체로 형성되고 1차 반도체층(2)의 전도 형태는 n형 이고 2차 반도체층(3)의 전도 형태는 p형인 것을 특징으로 하는 부품.
  3. 제 1항에 있어서,
    2차 층(3)은 금속전도형태로 이루어지고 1차 층(2)과 2차 층(3) 사이에 산화물층이 지나는 것을 특징으로하는 부품
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    2차 층(3)의 두께(d)는 검출되어지는 복사의 관통깊이보다 더 작고 복사면상의 표면영역(6)은 2차 층(3)에 의하여 적어도 일부분 형성되는 것을 특징으로하는 부품.
  5. 제 4항에 있어서,
    적어도 하나의 전도 연결 요소(22, 25, 30, 41)가 2차 층(3)에서 복사면상의 표면영역에 반대편에 있는 부품(1) 표면(7)으로 뻗고 거기서 2차 층(3)의 접촉점(11a)과 전도 연결상태에 있는 것을 특징으로 하는 부품.
  6. 제 5항에 있어서,
    2차 층(3)과 연결 요소(22, 25)는 반도체로 형성되고 동일한 전도 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 부품.
  7. 제 6항에 있어서,
    반도체의 연결 요소(22, 25)는 2차 층(3)과 이것의 전극(11)간에 단일 전도 연결을 형성시키는 것을 특징으로 하는 부품.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    반도체의 부재(22, 25)는 동일한 전도 형태의 부가적인 반도체 영역(24, 27)에 의하여 복사면상의 표면 영역(6)에 반대편에 있는 이것의 단부에서 둘러 싸이는 것을 특징으로 하는 부품.
  9. 제 4항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서,
    부품(1)에서 여러개의 전도 연결 요소들(22, 25)이 2차 층(3)에서 복사면상의 표면 영역(6)에 반대편에 있는 부품(1)의 표면(7)으로 뻗는 것을 특징으로 하는 부품.
  10. 제 4항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 통로(21)가 2차 층(3)에서 복사면상의 표면 영역(6)에 반대하는 부품(1)의 표면(7)으로 뻗으며 그리고 통로(21)를 둘러싸는 부품(1)의 영역(22)이 2차 층(3)과 동일한 전도형태인 것을 특징으로하는 부품.
  11. 제 10항에 있어서,
    이 통로(21)는 원통형으로 형성되어 10㎛에서 150㎛의 지름을 가지고 2차 층(3)의 전도 형태인 중공의 원통형 영역(22)애 의하여 둘러싸이는 것을 특징으로하는 부품.
  12. 제 4항 내지 제 9항중 적어도 어느 한항에 있어서,
    적어도 하나의 반도체 통로(25)가 2차 층(3)에서 2차 층(3)과 동일한 전도 형태를 가지는 복사면상의 표면 영역(6)에 반대하는 부품(1)의 표면(7)으로 뻗는 것을 특징으로하는 부품.
  13. 제 12항에 있어서,
    이 통로(25)는 10㎛에서 150㎛의 지름을 가지는 원통형의 통로로서 형성되는 것을 특징으로하는 부품.
  14. 제 13항에 있어서,
    이 통로(25)는 30㎛에서 80㎛의 지름을 가지는 것을 특징으로하는 부품.
  15. 전 항들중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    금속연결요소(30)는 2차 층(3)에서 복사면상의 표면영역(6)에 반대편에 있는 부품(1)의 표면(7)으로 뻗는 것을 특징으로하는 부품.
  16. 제 15항에 있어서,
    통로(31)가 2차 층(3)에서 복사면상의 표면영역(6) 반대편에 위치한 부품(1)의 표면(7)으로 뻗고 이것의 벽은 1차 층(2)를 통하여 절연층(32)과 맞물리고 여기에 연결요소가 배치되는 단면으로 제공되는 것을 특징으로 하는 부품.
  17. 제 16항에 있어서,
    이 통로(30)는 원통모양으로 형성되고 50㎛ 내지 150㎛의 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 부품.
  18. 전 항들중 어느 한 항에 있어서,
    복사면상의 표면영역(6)으로부터 이격하는 부품(1)의 표면(7)들과 함께 부가적인 영역(9)이 2차 층(3)의 전도 형태로서 제공되고 두 번째 전도 형태(3, 9)의 두 영역들이 금속 연결요소(41)에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 부품.
  19. 제 15항 또는 제 18항에 있어서,
    클립(40)이 복사면상의 표면영역(6)에서 이와 반대편인 표면(7)으로 뻗고 금속 연결요소(41)가 이 클립의 내에 또는 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 부품.
  20. 전 항들중 어느 한 항에 있어서,
    2차 층(3)은 복사면상에서 부품 표면의 측단부들(12, 12')중의 적어도 하나까지로만 뻗는 것을 특징으로하는 부품.
  21. 제 4항 내지 제 20항중 어느 한 항에 있어서,
    1차 반도체층(2)은 대역 간극(band gap)이 충분히 넓어서 검출되어지는 복사(18)가 2차 반도체층(3)에 반대하는 부품(1)의 표면을 통하여 전이영역(4)으로 역시 통과할 수 있는 그러한 대역간극을 가지는 물질로 이루어 지는 것을 특징으로하는 부품.
  22. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    복사면상의 표면영역(6')은 1차 층(2)상의 표면에 의하여 형성되며 여기서 이 1차 층(2)은 복사면상의 부품(1) 표면영역(6')과 전이 영역(4)사이의 재료 두께가 검출되어지는 복사(18)의 관통 두께보다 더 작게하는 함몰부(35)를 갖는 것을 특징으로 하는 부품.
  23. 제 22항에 있어서,
    1차 층(2)의 이러한 함몰부(35)는 검출되어지는 복사(18)에 투과가능한 재료(36)로 채워지는 것을 특징으로 하는 부품.
  24. 전 항들중 어느 한 항에 있어서,
    이것은 적어도 두 개의 독립된 전이영역들(4)을 가지거나 또는 다른 부품(1)과 조합하여 형성되며, 이것에 의하여 각각의 전이 영역(4)은 복사 측표면영역(6)과 결합되고 접촉부들(10, 11)의 위치들(10a, 11a)이 평면을 따라 배열되는 것을 특징으로하는 부품.
  25. 제 24항에 있어서,
    전이 영역(4)의 규칙적인 어셈블리(배열)가 제공되는 것을 특징으로하는 부품.
  26. 전 항들중 어느 한 항에 있어서,
    두 층들(2, 3)의 전극들(10, 11)은 자체층들(2, 3)중의 하나에 의하여 한정되는 부품(1)의 표면(7, 7')상에 올려지는 것을 특징으로하는 부품.
  27. 전 항들중 어느 한 항에 있어서,
    이 층들(2, 3)의 접촉점들(10a, 11a)은 땜납물질로 이루어지는 것을 특징으로하는 부품.
  28. 전 항들중 어느 한 항에 있어서,
    이 층들(2, 3)의 접촉점들(10a, 11a)은 전도적으로 고정될수 있고 이와함께 직류 연결이 전기전도하는 접합에 의하여 부품 운반자와 함께 만들어 질수 있는 그러한 물질로 이루어지는 것을 특징으로하는 부품.
  29. 전 항들중 어느 한 항에 있어서,
    이 층들(2, 3)의 접촉점들(10a, 11a)은 와이어 본딩될수 있는 물질로 이루어 지는 것을 특징으로하는 부품.
  30. 제 27항 내지 제 29항중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    이 층들(2, 3)의 접촉점들(10a, 11a)은 납땜과 와이어 본딩이 둘 다 될 수 있고 전도적으로 고정될수 있는 물질로 이루어지는 것을 특징으로하는 부품.
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