TW381349B - Opto-electronic sensor element - Google Patents

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TW381349B TW085115768A TW85115768A TW381349B TW 381349 B TW381349 B TW 381349B TW 085115768 A TW085115768 A TW 085115768A TW 85115768 A TW85115768 A TW 85115768A TW 381349 B TW381349 B TW 381349B
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Hermann Hofbauer
Bernd Kriegel
Peter Speckbacher
Martin Ullrich
Rupert Dietl
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Heidenhain Gmbh Dr Johannes
Silicon Sensor Gmbh
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Description

附件2a:第85115768號專利申請案中文說明書修正頁 民國88年2月修正 鑌請委貝明示，衣案修v:;ii是;';-w4實質内容 年.、/ 1 1_____一— 五、發明説明（12 ) 橋係不需要。 本發明之第二實施例係示圖2。其不同於圖1之實施 例在於於p導通層3及元件1之背面7之電極1〇 ，1 1 間之連接之設計。 依據本發明圖2之實施例，P型之圓柱半導體通道 2 5延伸於元件1之導通層3之背面7之間。該P型導通 通道2 5較佳係具有一 3 0至1 0 0微米之直徑，以及， 可以以熱遷移之方式加以產生。 熱遷移之原理係基於於例如矽之半導體材料中之金屬 摻雜物之溶解度係取決於溫度，並且，隨著溫度升高而增 加。假若一足夠加熱之半導體元件之兩相反面間，一溫度 梯度是被產生，以及，一合適金屬摻雜物（例如鋁，用於 η導通區域之P摻雜）係應用於該元件之較冷之表面上， 則該金屬摻雜物遷移至該半導體元件之相對之較熱之表面 上。此通道之形狀可以正確地加以設定，穿過該較冷之表 面之相關結構，於該表面上，摻雜物係施加，例如藉由氧 化物層。 遷移製程之最佳方式之詳細之壓力，溫度，及其他參 數之值可以於相關之文件中加以取出，例如，美國專利第 3，988，764號中。 如同於圖1中之實施例，於本文中另外之Ρ型導通區 域2 7係被提供於該半導體導通道2 5之另一端，該電極 1 1是安裝於其中，該區域包圍該通道2 5以及具有 〇. 6微米之厚度（於通道25之縱長延伸方向）。 屮 KK 家e彳 ί ) ( 210X297公势） ---------1-- -"先閱讀"面之注意事項再填艿本頁) *ν'° 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 _____B7 _ 五、發明説明（i ) 〔發明背景〕 本發明係有關於一依據本發明申請專利範圍第1項前 言之光電感應元件。光電感應元件係輻射接收器，其轉換 輻射能（光子）至電信號，並且，這對於量測技術中之領 域是相當重要的。例如，於位置量測系統中，例如（增量 或絕對類型之）長度及角度量測，幾個輻射接收器（更明 說係光元件）是需要安裝於一格架結構之後。 這類型之輻射接收器是設計以阻擋層光檢測器之主角 。其包含一PN，P I N，MS或MOS轉換，其中，電 磁輻射之轉換係藉由光載子層效應而轉換成爲一電信號。 爲了能夠量測及估計電信號，輻射接收器必須被提供以電 氣接點以及被連接至一合適之電路。這整合成一電路係經 常發生於一導線板。該輻射接收器係較佳地被設計成爲一 SMD (表面黏著元件）元件。 一種用於電子元件之銲接連接器係揭示於歐洲專利 EPO 464 232B1。這可以被使用以整合幾個 光元件至一電路。該光元件係例如固定至金屬化背部，其 係形成於一導線板作爲一接點面。該銲接連接器具有幾個 銲接橋，並作以連接安裝至該光元件之前側上之第二接點 至該導線板之相關導線面板。該銲接橋係被提供以理想之 切斷點以及彎曲邊，使得想要之電路之生產可以容易些。 由於於一導線板上之有限空間條件，然而，雖然有了這些 量測，但該銲接之生產依舊證明困難。 一用以連接固定至一載板上光電元件之方法係由德國 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁
、1T 線 -4 - 經濟部中央標準局員工消费合作.社印製 A7 B7 - _ - _________________ — - ._—1 . 五、發明説明（2 ) 專利DE 42 28 274A1所揭示。該光電元件 之接點係被藉由安裝在一塑膠層上之導線板，而連接至定 位於下一元件之載板之連接面，該接點係安排於遠離該載 板元件之另一側。當使用此一製程時，一於一導線板上之 元件所需之空間係由於由導線板所需之額外空間而增加， 該導線板包含塑膠載板。 由歐洲專利第EP 0452 588號中，一太陽 能電池以及其製法係爲已知。該太陽能電池具有一 P型導 通及一N型専通層，其係安裝至一半導體基板，並且，形 成一P N轉換。該P型導通及N型導逋層之電極係藉以放 置於該基板之一側，使得該連接太陽能電池之導電連接是 更容易完成。 由美國專利第4，8 9 7，1 2 3號之一太陽電池以 及其製法係爲已知，其中，一 p型導通及N型導通層係安 裝在一基板上以及形成一p N轉換。同時，以該太陽能電 池’該P型導通及N型導通層之電極係提供至該基板之一 側。 〔發明概要〕 本發明之一目的係提供一前述類型之光電元件，使得 該元件最容易節省空間連接至於一導線板等電路係可能^ 這係藉由本發明之申請專利範圍第1項所述之特色所 加以完成。 本發明係基於一光電感應元件之連接至一在導線板上 本纸張尺度通用中國國家標隼（CNS ) 210X；；97公釐）-- -5 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-° 線-· 經濟部中央標準局Η工消費合作社印災 A7 _^_ 五、發明説明（3 ) 之電路被大大地簡化之知識，假若該元件及其電極係加以 設計，使得該兩電極之接點可以被安裝至該元件之一表面 (背面）。這類型之元件可以附著其背部至一具有適當接 觸面之導線板，而不須其他之接線或其他連接元件。 該電元件可以包含例如一 N型之第一半導體層，於其 上一 P型之第二半導體層係被安裝。於該兩層之間係形成 一空間電荷區域，作爲轉換區域（阻擋層），於其中，該 入射輻射係藉由產生一光電流而加以吸收。然而，一 P I N轉換係同時也可能，一自導通中心層係安裝於其中 ，作爲於該第一及第二導通層之兩半導體層間之阻擋層。 同樣地，其係可能安排一薄金屬層於該第一半導體層 之上，使得一蕭基轉換係形成。假若另一氧化物層係安裝 於第一半導體層及第二金屬層之一，則一 MO S轉換係產 生。同時，這些元件係適用以檢測電磁輻射以及依據本發 明之解答作動》 應該指出，本文中所稱之轉換或轉換區域係指於一區 域中，於其中藉由光電作用，光能可以被轉換爲電能。該 名詞係被作爲一特殊名詞，用於名詞阻擋層，空間電荷區 域，P N轉換等以及總是指名該半導體元件之整個區域， 於該區域中所吸收之輻射係被轉換爲電氣信號。諸鄰連該 阻擋層之區域係藉以包含例如由補充載子產生開始於其服 務週期間可以展開進入該電場區域，諸區域中電子係被由 電洞處分開。 在輻射側之表面區域上是意謂著該包含第一及第二層 本紙張尺度適用中國國家標皁（CNS ) A4規格（210X 297公慶) — — " -6 - (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) -?τ 政 經濟部中央標準局負工消资合作社印製 A7 __EZ_. 五、發明説明（4 ) 以及轉換層之元件之核心表面，經由該表面，予以檢測之 輻射可以被入射至該轉換區域以及其係被對準，當使用作 爲一感應器元件朝向予以檢測之輻射時。因此，其係不必 要是於較寬感應之元件之表面（其同時包含反反射層，結 構絕緣層等等）；例如’一反反射層可以依舊被安裝至該 輻射側之表面區域。 使得該入射輻射到達轉換區域至最大可能量至少該兩 層之一（例如，該第二層係半導體或金屬）係薄於相關材 料中予以檢測之輻射之穿透深度。另一層係經常作厚些以 確保該元件之穩定性。該元件係然後於操作中對準，使得 較厚第二層面對予以檢測之輻射。實施例係同時也可能， 其中輻射通過較厚第一層進入該轉換區域。 穩定化較厚第一層之結果，該感應器元件通常包含只 實質包含兩層，於其間該轉換區域係被形成；這依舊可以 包含一反反射層以及薄絕緣層，其作用以例如構成該元件 之表面。然而，其係可能分配基板作爲用於該兩形成轉換 區域之作用層。 於本發明之一較佳實施例中，於該輻射側之該元件之 表面區域係形成在至少部份，經由該第二層，其中，至少 一導電連接元件（摻離半導體或金屬）延伸自第二層至該 元件相對之在輻射側之表面區域，並被至導通連接，其間 一具有接點之電極用於該第二層》 該在輻射側上之表面區域形成至少部份穿過第二層之 特性並不絕對意謂該元件結合該第二層；其只關係於該元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公慶) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
.1T -Ί ~ 經濟部中央標隼局替(工消资合作社印梵 A7 ___B7_,五、發明説明（5 ) 件之核心之表面’該元件係包含第一及第二層以及該轉換 層。另外之完成層例如一反反射層可以依舊被安排於其上 〇 第二層及連接元件可以均由半導體作成；其必須是具 有相同之傳導類型（均爲P或NS)。 本發明之前述實施例允許一特定簡單結構之感應器元 件，假若該半導體連接元件形成該單一導電連接於該第二 層及其電極之間，並且，藉以通過該元件本身。一金屬連 接元件除了該半導體連接元件外可以被提供。 因爲當製造半導體連接元件接近該具有電極（相對於 第二層）之元件表面時，故障係經常地形成於電子結構中 ，其係有利於包圍該半導體連接元件，於其上係具有一相 同導通類型之另一半導體區域。此一另一半導體區域可以 以例如離子佈植或擴散加以提供，以及，允許該具有電極 安裝於該元件另一側之第二半導體層之滿意接觸。 另一半導體區域較佳地具有一尺寸，其係覆蓋該連接 元件之整個區域，該元件係可靠於接近該元件之背面處崩 潰。其膨脹平行於該連接元件之膨脹方向通常至大約 0 . 6微米。 爲了減小一組件之電阻值，其中，該第二層係藉由一 導通連接元件而加以連接至在該元件之另一側上之電極， 幾個（並聯）連接元件可以提供於該元件之中。 於上述本發明之實施例之較佳變化例中，在該輻射側 上之該元件之表面區域係至少部份地由該第二層表面所形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（21Ω,Χ；!97公缝)' '— -8 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’1Τ 4ti. 經濟部中央標準局員工消费合作社印策 A7 _____B7__.五、發明説明（6 ) 成，其中，至少一通路係由該第二層延伸至元件之相對於 該輻射側之表面區域之表面上，以及，其中該元件之一區 域（作爲連接元件）完全地包圍該通路者係具有與該第二 層相同之導通類型。該第二層之電極可以被放置在該第~ 層之電極下一個之元件之背部上。 該通路係較佳地形成圓筒狀，以及，該圍繞相同中空 圓筒之區域，藉以該路具有一 1 0微米至1 5 0微米之直 徑。該包圍該通路區域之厚度較佳係3微米至1 0微米之 間。 這實施例係特別有利於該第一及第二層係由半導體作 成之情形中。該相同之通路可以以一密集雷射光束加以形 成，以及，圍繞該通路之摻雜區域可以擴散加以形成。 於另一有利變化例中，在該輻射側上元件之表面區域 係相同地形成在至少該第二層之表面之部份，其中，至少 一半導體逋道由第二層延伸至該元件之表面，該表面係相 對於該輻射側之表面區域以及其具有與第二層相同之導通 類型，並且，允許在元件之背部上之第二層之接觸。同時 ，這實施例中係特別適用於該第一及第二層均係半導體。 一具有截面直徑約5至1 5 0微米之半導體通道，較 佳係3 0至8 0微米者以被例如摻雜物之熱遷移至該元件 加以產生。在熱遷移上之其他說明將於示於圖式中之本發 明之實施例之說明加以找到。 本發明之另一實施例中，該輻射側上之元件之表面區 域是至少由該第二層之一表面之部份所形成，其係特徵於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（2丨〇>〇97公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -9 - 經濟部中央標準局gi工消费合作杜印裝 A7 __B7_,五、發明説明（7 ) —金屬連接單元由該第二層延伸至該元件相反於該輻射側 上之表面區域之另一表面，使得一連接電極以被由該第二 層安裝。 這實施例可以以一通路（大約5 0米至1 5 0微米直 徑）由該第二層延伸至相反於輻射側之表面區域之元件之 表面，以及，其壁面係提供於該部份中，其通過該第一層 及該具有一絕緣層之轉換區域.，該連接單元係被裝於其中 9 依據本發明之另一實施例，其中，該在輻射側之元件 之表面區域是由第二層表面之至少部份所形成，以該遠離 該輻射側之表面區域之元件表面係被提供以第二層之導通 類型。第二導通類型之區域係藉由一金屬連接單元導電地 連接在一起，該金屬連接單元更明白地說係一絕緣夾，該 連接單元於其中或其上延伸。該第二層之接電極係安裝在 該第二導類型之另外區域上。 本發明之此實施例可以被有利地組合上各種如上所述 之變化例，其中，一半導體連接單元由該輻射側之表面區 域開始至被提供以接點單元之元件之表面。 其係特別有用於一導通連接及一夾等之生產，假若該 第二層延伸至少在該輻射側上元件之表面之邊之一。爲了 如此’其係需要垂直分離該轉換區，當由一晶圓分成元件 時。 再者，其係可能該第一（半導體）層包含一金屬及一 帶隙（例如矽碳化合物），其係相當大使得該予以檢測之 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1U--------------ΪΤ------^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -10 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印11 A7 __B7 _ .五、發明説明（8 ) 輻射可以穿過該元件之相對於該第二層之表面進入轉換區 域（阻擋層）。這類型之光電感應元件允許除了該前輻射 (經由第二層）之外，同時一有效背輻射（經由第一層） 〇 一依據本發明之一實施例，其中在輕射側上之表面區 域係藉由一第一（半導體）層表面而形成，該層具有一凹 槽於該類之第一層，其中，該輻射側上之元件及阻擋層之 表面間之材料之厚度係小於予檢測輻射之透射深度。爲了 確保本發明元件之穩定性，其可以提議，於該第一層中之 凹槽係被填滿一材料，其係對於予以檢測之輻射係可滲浸 的。 以本發明之實施例，該兩層之接點係安裝在該元件之 側，該第二層係沿著該第二層延伸。 本發明可以明顯地被使用於諸元件中，其有幾不獨立 轉換區（例如PN轉換），以及，因此幾個表面區域係感 應於輻射。可以包含一片半導體元件具幾個輻射感應表面 區域（單石陣列），以及，一混合陣列包含幾元件。 再者，本發明係特別可適用於元件中，其中，該兩層 之電極形成轉換區域者係被安排在該元件之表面，其係由 兩層之一所形成或限定。本文中同時也包含這些元件，其 中，被提供以電極之元件具有一薄反反射層，一薄絕緣層 ，用以結構該表面等，而不是那些元件，其中該層係被提 供以電極者形成一（絕緣或半導體）基底支撐整個組件。 本發明之其他優點將會由以下實施例之說明參考圖式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
,1T n . -11 - 經濟部中央標準局員工消费合作·ΐ印裝 A7___B7__.五、發明説明（9 ) 而變得更加清楚。於圖式中： 圖1示出依據本發明之光電感應器元件之一實施例， 其中，一中空圓柱半導連接單元由元件之前面延伸至後面 t 圖2示出一由元件前至後之圓柱半導體連接單元之實 施例； 圖3示出由元件前面延伸至後面之金屬連接單元之一 實施例； 圖4示出一實施例，其中兩由一晶片所導通連接之P 型半導體層；及 圖5示出一實施例，其係以用於經由該被提供有一凹 槽之半導體層輻射光線》 〔較佳實施例之說明〕 圖1示出依據本發明之光電感應器元件之第一實施例 。元件1之半導體基礎體包含例如矽，以及，包含一寬η 導通層1(300微米至400微米厚），其前表面係延 伸一實際厚層3 (大約0. 55米厚）。於該兩半導體層 2 ，3間係被形成一空間電荷區域（改良區域），.其作動 爲一阻擋層。 元件1之前側係被提供以一反反射層1 5，以及，係 構建以穿過絕緣層1 6及1 6 >，其係包含例如二氧化矽 。延伸於兩絕緣層1 6 ，1 6 >之間的是在輻射側上之表 面6 ，其係由Ρ型導通層3之表面所形成。 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2ΙΟΧ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本1) • r --1! -12 - A7 B7 經濟部中央標準局消f合作社印製 五、 發明説明（ 10 ) ------ 1 碰 撞 表 面 區 域 6 之 電 磁 輻 射 1 8 經 由 P 導 通 層 3 至 空 1 1 間 電 荷 區 域 4 ， 以 及 9 大 多 數 係 於 該 處 所 吸 收 0 電 子 電 洞 1 I 對 藉 以 形 成 在 該 空 間 電 荷 區 域 4 之 中 〇 該 空 間 電 荷 電 場 分 f 請 1 離 适 些 載 子 對 電 子 流 向 η 側 » 電 洞 流 向 P 側 〇 爲 了 能 夠 閱 ί 讀 1 量 測 該 入 射 輻 射 量 之 測 量 值 之 光 電 流 I 元 件 1 必 須 被 收 集 背 1 I 於 適 當 之 電 路 中 〇 這 類 電 m 通 常 包 含 幾 個 光 元 件 ♦ 以 及 其 5- 意 1 1 # 1 他 半 導 體 (IS. 元 件 > 這 些 元 件 係 安 裝 在 — 導 線 板 之 上 〇 項 1 填 1 爲 了 連 接 元 件 1 至 此 —— 電 路 電 極 1 0 及 1 1 銲 接 材 寫 本 料 之 表 面 接 點 1 0 a 及 1 1 a 係 提 供 於 該 元 件 之 背 表 面 7 頁 1 之 上 其 係 結 構 貫 穿 絕 緣 層 1 7 9 該 背 表 面 7 是 因 此 爲 該 1 i η 型 導 通 層 2 本 身 之 ™_ 表 面 所 形 成 〇 1 1 η 型 導 通 層 2 之 連 接 電 極 1 0 是 安 裝 在 該 半 導 體 層 2 訂 1 之 一 低 歐 姆 高 摻 雜 區 域 5 上 以 滅 少 接 觸 電 阻 〇 1 1 爲 了 能 同 樣 地 安 排 P 導 通 層 3 之 連 接 電 極 1 1 於 元 件 1 1 1 之 背 表 面 7 之 上 -- 具 有 直 徑 大 約 1 0 0 微 米 之 圓 柱 通 1 /文 路 2 1 係 由 元 件 1 之 幅 射 側 表 面 區 域 6 延 伸 至 其 背 部 〇 該 1 I 通 路 2 1 是 被 — 中 空 圓 柱 P 型 導 通 區 域 2 2 所 包 圍 於 整 個 1 1 長 度 之 上 其 係 具 有 厚 度 3 至 1 0 微 米 0 P 型 導 通 暦 3 之 1 1 連 接 電 極 1 1 係 安 裝 在 η 型 導 通 層 2 之 電 極 1 0 之 旁 之 通 1 路 2 1 之 底 側 端 〇 1 1 通 路 2 1 之 底 側 端 更 爲 一 另 外 之 P 型 導 通 區 域 2 4 所 1 I 包 圍 該 區 域 2 4 係 例 如 可 由 離 子 佈 植 或 擴 散 所 加 以 產 生 1 I J 以 及 » 其 允 許 P 型 導 通 層 3 之 滿 思 接 觸 中 空 圓 柱 區 域 1 1 Ι 2 2 及 電 極 1 1 之 上 〇 該 另 外 P 型 導 通 區 域 2 4 之 膨 脹 係 1 1 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4現格（210X 297公釐） -13 - 經濟部中央標隼局負工消费合作社印^ A7 _ B7 , ,五、發明説明（u ) 加以選擇，使得其包圍該接近表面之中空圓柱區域之部份 ，使得於該接近表面之中空圓柱區域之產生時之電子結構 之故障係儘可能地減少。該另外P型導通區域之厚度（延 伸平行於該通路2 1之延伸方向）是大約0 . 6微米。 通路2 1本身可以藉由密集之雷射束所產生。這通路 21造成使得它係可以沒閂題地形成該元件1之p型導通 區域2 2，使得其係延伸穿過該3 0 0至4 0 0微米厚之 η型導通層2，而直到元件1之背部。沒有通路21，於 該Ρ型導通層3及元件1之後側7間之距離將會太大，而 無法爲傳統之擴散製程所橋接；通常會花上幾個小時，以 使得摻雜物質藉由擴散，而擴展進入一半導體層約1 0微 米深。於本例子中，一包含合適摻雜物之氣體係被引入通 路2 1中，使得該摻雜物進入通路21之壁部，以及，形 成該中空圓柱ρ型導通區域2 2。該另外區域2 4係較佳 於中空圓柱區域2 2被準備之後才加以提供》 以本發明之實施例來減少陽極之電阻，幾個中空圓柱 Ρ型導通區域2 2可以被由ρ型導通層3延伸至元件1之 背部7，以及’可以於其中連接至一接觸點。 η型導通層2及ρ型導通層3之電極1 〇及1 1分別 彼此平放在元件1之巾表面7之上，該元件1可以被很容 易地附著至一導線板，藉以積集至一電路上。於這方面， 只有電極1 0及1 1需要設其接點i 〇 a及1 1 a至該導 線板之接觸面上’以及，可以被銲鍚或超音波銲接所固定 。其他之連接元件’例如，於元件電極及導線板間之銲接 本紙張尺度適州中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公f ) — " -14 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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__ A 附件2a:第85115768號專利申請案中文說明書修正頁 民國88年2月修正 鑌請委貝明示，衣案修v:;ii是;';-w4實質内容 年.、/ 1 1_____一— 五、發明説明（12 ) 橋係不需要。 本發明之第二實施例係示圖2。其不同於圖1之實施 例在於於p導通層3及元件1之背面7之電極1〇 ，1 1 間之連接之設計。 依據本發明圖2之實施例，P型之圓柱半導體通道 2 5延伸於元件1之導通層3之背面7之間。該P型導通 通道2 5較佳係具有一 3 0至1 0 0微米之直徑，以及， 可以以熱遷移之方式加以產生。 熱遷移之原理係基於於例如矽之半導體材料中之金屬 摻雜物之溶解度係取決於溫度，並且，隨著溫度升高而增 加。假若一足夠加熱之半導體元件之兩相反面間，一溫度 梯度是被產生，以及，一合適金屬摻雜物（例如鋁，用於 η導通區域之P摻雜）係應用於該元件之較冷之表面上， 則該金屬摻雜物遷移至該半導體元件之相對之較熱之表面 上。此通道之形狀可以正確地加以設定，穿過該較冷之表 面之相關結構，於該表面上，摻雜物係施加，例如藉由氧 化物層。 遷移製程之最佳方式之詳細之壓力，溫度，及其他參 數之值可以於相關之文件中加以取出，例如，美國專利第 3，988，764號中。 如同於圖1中之實施例，於本文中另外之Ρ型導通區 域2 7係被提供於該半導體導通道2 5之另一端，該電極 1 1是安裝於其中，該區域包圍該通道2 5以及具有 〇. 6微米之厚度（於通道25之縱長延伸方向）。 屮 KK 家e彳 ί ) ( 210X297公势） ---------1-- -"先閱讀"面之注意事項再填艿本頁) *ν'° 經濟部中央標隼局質工消费合作社印製 A7 _B7____五、發明説明（13 ) 圖3示出基本結構相配合於圖1及2中之感應器元件 1 ，一用以產生於該P型通層3及該元件1之背面7上之 相關電極1 1間之連接之第三變化例係被示出。 依據圖3，一圓柱通路3 1由元件1之輻射側表面區 域6延伸至其反面。該通路具有一 5 0至1 5 0微米之直 徑，並係被提供以一絕緣2於該通過該N型導通層2 之部份中。於通路3 1中，一金靥連接單元3 0係由P型 導通層3通到在元件1之反面7上之連接電極1 1。 一合適通路3 1可以被藉由雷射，以鋸片或離子輻射 蝕刻加以產生。通路3 1之壁面係然後以已知方法，加以 提供以絕緣層3 2，使得被安裝於該通路3 1 (例如一電 線或導線板）中之金屬連接單元30不能與該η型導通層 2接觸。 本發明之實施例可以特別有利於蕭基及Μ 0 S檢測器 之中。 一蕭基轉換係以依據圖3之實施例加以獲得，在於該 第二薄層3係由一金屬材料所作成，其係對予以檢測之輻 射係有滲透性的。一電位障壁係因此形成於熱平衡中之金 屬3及η型半導體2之間。入射光產生一光電流，其中， 相反於該Ρ Ν轉換，只有多數載子係貢獻於該電流之導通 〇 假若於該薄金屬第二層例如一透明A U層及該半導體 第一層’例如一 η摻雜矽層之間係形成有一氧化物層，例 如，一二氧化矽層，則一Μ 0 S轉換係被獲得。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4現格（210x 297公釐) (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標隼局員工消费合作社印災 A7 B7_五、發明説明（14 ) 於該兩例子（蕭基轉換及MOS轉換中），本發明之 依據圖3可以直接被使用，以安裝該薄金靥第二層之連接 電極1 1在半導體第一層2之連接電極1 0之旁。 圖4示出本發明之第四實施例，其中，該半導體元件 1之輻射側表面區域6係被一p型導通層3之表面所形成 ^相反於前述之實施例，於該例子中，該輻射側表面區域 6延伸至元件1之外端1 2，1 2 / 。此整個表面p導通 層可以被產生於一晶圓之上，而不必光微影定義。爲了能 夠單一化該半導體元件，該P N轉換相當地形成作爲一完 整表面係被垂直加以鋸開。 一接點單元13係安裝在該p型導通層3於該半導體 元件1之外12之旁。在該相反於接點單元13之元件後 面的是一另一 P型導通區域9，於其上，該連接電極1 1 係被安裝，用於該P型導通層。該連接電1 1是經由一合 成樹脂之夾4 0所電氣連接至相對之接點元單元1 3，於 夾4 0中是延伸有一金屬連接單元4 1 (例如一銅面板） 〇 該光電子感應器元件1可以因被附於前述實施例（圖 1至3)，藉由背部電極10及11至一電路，特別是一 導線板。 該夾4 0可以更被用於圖1至3之實施例之中，同時 ，一另一連接機構，例如，除了該半導體通道2 5之外》 假若感應元件1是由一半導體材料所製成，具有一足 夠大的能量隙，例如碳化矽具有2. 2eV至3. 3 e V 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公綮) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -17 - A7 B7 經濟部中央標华局負工消费合作社印製 五、發明説明（15) 之能帶隙，其係取決於複晶矽之類型，然後，紅外線輻射 及可見光之一部份可以由背面7穿過η型導通層2進入阻 擋層4。然後，由於大能帶隙’該η型導通層2於本例子 中作動爲一用於該電磁輻射之窗口。以此一結構元件1之 設計中，一感應器係形成在阻擋層4之中，該光可以入射 ，而由前面及後面產生一光電流。 取決於相關電路之技術資料（空間需求，功能，與其 他元件間之作用），元件1可以以想要之連接電極被提供 選擇至該前側或至後側β該被供以電極之元件之表面係被 設定在導線板之上以及反面係被對準該輻射源。 圖5顯示本發明之一實施例，其中，在輻射側之該元 件1之表面6'係由η型導通層2之表面所形成。該η型導 通層2係提供以一凹槽3 5，該經過該凹槽3 5之予以檢 測之電磁輻射18可以被入射至η型導通層2及然後阻擋 層4。該凹槽3 5於阻擋層4之方向具有一延伸，其於該 在輻射側之表面區域6 >及障壁層4 4間之距離係少於於 η型導通層2中之予以被檢測之輻射18之入射深度。 爲了穩定化該半導體元件1 ，該U型η導通層2係形 成有最佳電壓。除了該凹槽3 5係被填以一材料3 6 ，其 係被對於該予以檢測之輻射1 8有滲透性。 以依據本發明之感應器元件之實施例，該半導體層2 及3之連接電極1 0或1 1係被裝在元件1之表面7 >之 上，Ρ型導層3係沿著該表面延伸。表面7 >係構建穿過 該絕緣層1 7及1 7 <，並係被提供以低歐姆高摻雜η型 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 气__ 本纸張尺度適用t國國家標準（CN’S ) Λ4規格（210X 297公釐） A7 __ _ B7 , 五、發明説明（16 ) 導通區域5 ，其係作爲電極1 0之歐姆接觸。 爲了總結上述之實施例，依據本發明之光電感應器元 件可以改變設計，並且，可以適用於不同之技術需求。該 元件之簡單連接至一導線板等者係可以經由背對背之電極 之排列加以完成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-1T 經濟部中央樣準局Μ工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） -19 -

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 7'申請專利範圍 Μλ
    趣濟部中夬榡隼局員工消費合作社印製 ^請委if'l明示：尽衆修二後是否^更原實質内容 第85115768號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國88年2月修正 1 .—種光電感應器元件’包含： 一具有預設導通型之第一半導體層（2 )及一具有不 同半導體導通之第二層（3): 一轉換區域，介於該兩半導體層之間； 至少一表面區域（6，6 <)於該輻射側之上，經由 _袠面該予以檢測之電磁輻射可以被入射至該轉換區域； 及 兩電極（10，11)均具有一接點（l〇a ，11 a)，該接點安裝在相對於在輻射側上之表面區或（6, 6 ―)之元件（1)之一表面（7，上，用以連接 該兩半導體層（2，3)至一電路； 接點之一（11a)以一連接元件（22，25)而 遽接第二半導體層（3 )且其和第二半導體層（3 )具有 相同的導通型式， 其特徵在於 該半導體連接元件（22 ，25)在第二層（3)和 其電極（1 1 )間形成單一導通連接。 2.如申請專利範圍第1項所述之元件，其中該第一 半導體層（2 )之導通類型係η型，以及，該第二半導體 層（3)之導通類型是ρ型，且半導體連接元件（22， 2 5 )爲ρ型。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS )八4規《格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 1 A8 B8 C8 D8 7'申請專利範圍 Μλ
    趣濟部中夬榡隼局員工消費合作社印製 ^請委if'l明示：尽衆修二後是否^更原實質内容 第85115768號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國88年2月修正 1 .—種光電感應器元件’包含： 一具有預設導通型之第一半導體層（2 )及一具有不 同半導體導通之第二層（3): 一轉換區域，介於該兩半導體層之間； 至少一表面區域（6，6 <)於該輻射側之上，經由 _袠面該予以檢測之電磁輻射可以被入射至該轉換區域； 及 兩電極（10，11)均具有一接點（l〇a ，11 a)，該接點安裝在相對於在輻射側上之表面區或（6, 6 ―)之元件（1)之一表面（7，上，用以連接 該兩半導體層（2，3)至一電路； 接點之一（11a)以一連接元件（22，25)而 遽接第二半導體層（3 )且其和第二半導體層（3 )具有 相同的導通型式， 其特徵在於 該半導體連接元件（22 ，25)在第二層（3)和 其電極（1 1 )間形成單一導通連接。 2.如申請專利範圍第1項所述之元件，其中該第一 半導體層（2 )之導通類型係η型，以及，該第二半導體 層（3)之導通類型是ρ型，且半導體連接元件（22， 2 5 )爲ρ型。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS )八4規《格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 1 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Τ>Γ 、申請專利範 圍 • 1 1 3 如 串 請 專 利 範 圍 第 1 項 所 述 之 元 件 其 中 該 半 導 1 1 體 元 件 ( 2 2 ) 2 5 ) 係 藉 由 另 一 相 同 導 通 類 型 之 半 導 1 體 區 域 ( 2 4 > 2 7 ) 包 圍 在 該 輻 射 側 之 輻 射 側 表 面 區 域 請 先 1 1 ( 6 ) 之 相 反 端 〇 閱 讀 背 1 I • 1 ! 4 如 串 請 專 利 範 圍 第 1 至 3 項 所 述 之 元 件 其 中 該 之 注 1 | 元 件 ( 1 ) 中 數 個 半 導 體 nS. 元 件 ( 2 2 ) 2 5 ) 由 第 二 層 意 事 項 1 I ( 3 ) 延 伸 至 該 元 件 ( 1 ) 之 表 面 ( 7 ) 該 表 面 ( 7 ) 再 填 寫 1 1 > 係 相 反 於 該 輻 射 側 之 表 面 域 ( 6 ) 9 本 % L· 1 1 5 • 如 串 請 專 利 範 圍 第 1 項 所 述 之 元 件 » 其 中 至 少 — 1 1 通 路 ( 2 1 ) 由 第 二 層 ( 3 ) 延 伸 至 元 件 ( 1 ) 之 表 面 ( 1 1 7 ) 該 表 面 ( 7 ) 係 相 反 於 輻 射 側 之 表 面 區 域 ( 6 ) > 1 訂 和 包 圍 該 通 路 ( 2 1 ) 之 元 件 ( 1 ) 之 — 區 域 ( 2 2 ) 係 1 | 相 同 於 第 二 層 ( 3 ) 之 導 通 類 型 0 1 I 6 如 串 請 專 利 範 圍 第 5 項 所 述 之 元 件 > 其 中 該 通 路 1 1 I (Σ 1 ] •) 是形成圓柱型且具有 L 0至] 5 0微米直徑 並 1 線 被 第 二 層 ( 3 )之導通型之中空圓柱區域 (2 r 所包圍 ί 1 1 7 如 丰 請 專 利 範 圍 第 1 項 所 述 之 元 件 9 其 中 至 少 — 1 1 半 導 體 its. 通 道 ( 2 5 ) 由 第 二 層 ( 3 ) 延 伸 至 元 件 ( 1 ) 之 1 I 表 面 > 該 表 面 ( 7 ) 係 相 反 於 在 輻 射 側 上 之 表 面 區 域 ( 6 1 1 I ) 其 具 有 相 同 於 第 二 層 ( 3 ) 之 導 通 類 型 0 1 1 8 如 串 請 專 利 範 圍 第 7 項 所 述 之 元 件 * 其 中 該 通 道 1 1 (2 £ 〇 ) 係形成- -具有] C )至] £ C )微米直徑之圓柱通道 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 2 - !8s ____D8 六、申請專利範圍 9. 如申請專利範圍第8項所述之元件，其中該通道 (2 5)具有一 3 0至8 0微米之直徑。 10. 如申請專利範圍第1項所述之元件，其中第二 半導體層（3)至少延伸達在輻射側上之元件之表面之一 側緣（1 2，1 2 一）。 1 1 .如申請專利範圍第1項所述之元件，其中該第 二半導體層（3)之厚度（d)是少於該予以檢測之輻射 入射深度，且在輻射側上之表面區域（6 )至少部份由第 二半導體層（3)形成。 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之元件，其中該第 —半導體層（2 )由一具有帶隙之材料構成，該帶隙大到 足以使欲檢測之輻射（1 8 )可以通過該相對於第二半導 體層（3 )之元件（1 )之表面（7 )進入轉換區域（4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •'**- 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 元域 < 提 該區域， 中 中換區 a 其 其轉面 ο , , 的表 1 件 件立側 { 元 元獨射置 之 之兩輻位 述 述少和之 所 所至 } } 項 項成 4 1 3 1 形 C 1 1 第 } 域， 第 圍 1 區 ο 圍 範 { 換 1 。 範 利件轉-排利 專元個點安專 請它每接面請 申其，且平申 如和此-一如 .或藉接沿 . 3 ’連} 4 1 有 } 相 具 4 } 件 C 6 1 3 IX 域如 區 . 換 5 轉 1 有 供 C 表 層之 申之 兩 該 中 其 件 元 之 述 所 。 項 列 1 陣第 則 圍 規範 之利 專 4 請 件 ’ 元 2 在C 裝層 安體 係導 3 半 1 由 1 係 ’ 面 ο 表 1 該 ( ， 極3 電' 本 線 I張 紙 準 標 家 國 國 中 用 |適 一釐 公 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 身之一所界定。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之元件，其中該 層（2，3)之接點（10a ，11a)由一銲料構成。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項所述之元件，其中該 層（2 ，3)之接點（10a ，11a)可以導電性地被 黏著，以及，其鍍鋅連接可以以一元件載器由感電黏劑加 以完成之材料構成。 1 8 .如申請專利範圍第1 5項所述之元件，其中該 層（2，3 )之接點（10a，11a)可以線結合之材 料構成。 1 9 ·如申請專利範圍第ϋ至1 ϋ所述之元件， 其中該層（2 ，3)之接點（10a ，11a)可以是銲 接及線結合，並導電性黏著之材料構成。 (請先聞讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 訂. 線- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）
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