受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、および光学センサ装置
【課題】ＣＭＯＳ等と接続してハイブリッド型検出装置を形成するときオープン不良を生じにくい、受光素子アレイ等を提供する。
【解決手段】化合物半導体の受光素子アレイは、ＣＭＯＳ等との接続のためにバンプが設けられた電極が複数配列されており、電極が配列された領域は、中心から距離に応じて領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に分けられており、外側の領域の、領域面積当たりのバンプの占有面積が中心側の領域のそれより大きくなるように、外側の領域のバンプの個数の密度が、中心側の領域のそれより大きいことを特徴とする。
【解決手段】化合物半導体の受光素子アレイは、ＣＭＯＳ等との接続のためにバンプが設けられた電極が複数配列されており、電極が配列された領域は、中心から距離に応じて領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に分けられており、外側の領域の、領域面積当たりのバンプの占有面積が中心側の領域のそれより大きくなるように、外側の領域のバンプの個数の密度が、中心側の領域のそれより大きいことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外域での受光を対象とする、受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、および光学センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近赤外域は、動植物などの生体や環境に関連した吸収スペクトル域に対応するため、受光層にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた近赤外光の検出器の開発が盛んに行われている。検出器にはシリコンに形成されたＣＭＯＳ等の読み出し回路（ＲＯＩＣ:Read-out IC）が用いられ、別々に作製した、受光素子アレイセンサとＩＣとが組み合わされることから、ハイブリッド型検出装置と呼ばれる。従来、受光素子アレイと読み出し回路の電極同士を、バンプを介在させて熱圧着するとき、つぎの問題を生じていた。モジュール基板にバンプを形成する時、またマザー基板への実装時に、加熱によって変形し、バンプの接合不良や、絶縁不良を引き起こしていた。
【０００３】
この問題を解決するために、方形モジュール基板上にバンプを格子状に配置したボールグリッドアレイにおいて、バンプの外周縁の配置の輪郭を曲線状にした配置方法が提案されている（特許文献１）。とくに外周縁に位置する電極とバンプとの間にはがれを生じることで起こるオープン不良が問題となっていた。また、同特許文献１では、このオープン不良を解決するため、方形モジュール基板の中央部分にバンプを配置しない部分を設ける方法の提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１６２５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板の外周縁に生じるオープン不良問題の本質は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とシリコンとの熱膨張率の相違によって、熱圧着して冷却したあとに熱応力を生じることにある。すなわち、化合物半導体の受光素子アレイの画素電極と、ＣＭＯＳの読み出し電極とを、バンプを介在させて熱圧着したあと、冷却過程で熱膨張率の相違に起因して、両電極間、とくにバンプ／電極の界面に熱応力が発生する。この結果、バンプ／電極の界面にはがれ（オープン）が発生する。このような熱膨張の相違に起因する熱応力では、とくに電極配列の外側領域ほど、大きな熱応力を発生する。この結果、基板中心から外側へと離れるに従って、オープン不良が生じ易くなる。
【０００６】
本発明は、半導体受光素子アレイと読み出し回路とを、電極同士、バンプを用いてオープン不良等を生じないように接続することが容易な、受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、および光学センサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の受光素子アレイは、読み出し回路と接続されてハイブリッド型検出装置を構成するためにバンプが設けられた電極が複数配列され、化合物半導体に形成されている。この受光素子アレイでは、電極が配列された領域は、中心から距離に応じて２つ以上の領域に分けられており、外側の領域の、領域面積当たりのバンプの占有面積が、中心側の領域のそれより大きいことを特徴とする。
【０００８】
化合物半導体の受光素子アレイとシリコンに形成された読み出し回路とを組み合わせてハイブリッド型検出装置を形成したとき、熱膨張差に起因する熱応力は、外側の領域においてが大きく現れる。上記の構成によれば、熱応力をバンプの占有面積に均して割り当てることができる。これにより、外側の領域の熱応力を低減することができ、この結果、電極間のオープン不良を抑制することができる。
ここで、受光素子アレイにおける上記の電極は画素電極をいう。また、領域面積当たりのバンプの占有面積とは、各領域の平均的な部分において、（複数個のバンプについてのバンプ断面積／その複数個のバンプが位置する領域の面積）、についての平均値である。上記の測定は、パラメータ（バンプ個数、領域面積など）を２条件以上変えて、パラメータ条件ごとに５回以上、行い、その平均値をとるのがよい。バンプは電極上に設けられ、領域に接して占有しているわけではないが、平面的に見れば占有していると見ることができるので、上記の表現「占有」を用いることができる。
また、領域の数、領域の区切りなどは、受光素子アレイに明記されているわけではない。電極配列の中心から、または最外縁から、（１）バンプ径、（２）バンプ）電極のｘ方向およびｙ方向のピッチ、（３）領域の単位面積当たりのバンプ（電極数）、などを見て、およその領域の区分けをして、さらに精度を高めて、最終的に領域を特定することができる。
たとえば領域の数が２つの場合、中心を含む連続した第１の領域と、その第１の領域を取り囲む第２の領域（２つの場合最も外側の領域でもある）とからなり、当該第２の領域は、連続した一つの領域の場合と、コーナー部のみに限定した例えば４つに分かれた領域の場合がある。この４つに分かれた領域が、中心から同等の距離だけ離れているとき、または同等の外側の領域のとき、ひとまとめにして第２の領域という。領域の数が３の場合には、中心を含む第１の領域およびその外側の第２の領域は、それぞれ連続した一つの領域とする場合が多いが、これらの外側の第３の領域については、領域が２つの場合の最も外側の領域の場合と同様に、連続した一つの領域の場合と、例えばコーナー部に限定した４つに分かれた領域の場合とがある。
【０００９】
電極の個数の密度を全領域において均等とし、外側の領域のバンプの径を、中心側の領域のそれより大きくすることができる。これによって、受光素子アレイの製造を容易にしながら、電極に設けるバンプ径を調整することで、外側領域の熱応力を低減してオープン不良を抑制することができる。
なお、電極の個数の密度は、領域面積当たりの電極の個数をいう。
【００１０】
バンプの径を同じとして、外側の領域の電極の個数の密度を、中心側の領域のそれより大きくすることができる。これによって、外側領域では大きさの等しいバンプが、より多くの個数で、熱応力を負担することができる。この結果、外側の領域での各バンプの熱応力の大きさを低減することができる。
【００１１】
電極は、ダミーの電極を含み、ダミーの電極の個数の密度を、外側の領域ほど大きくできる。これによって、外側のバンプにおける熱応力を低減することができる。
【００１２】
電極が配列される領域は方形であり、分けられた領域が、該方形の辺に平行な境界で分けられていることができる。これによって、熱応力の大きさにしたがって、領域を明確に区分けすることができ、電極密度の配列、領域ごとのバンプ径の配置が、しやすくなる。
【００１３】
電極が配列される領域は方形であり、該方形の４つのコーナー部を中心から最も外側に位置する領域とすることができる。方形のコーナー部のバンプには最も大きな熱応力が生じる。これは、熱膨張率の相違が、バンプの熱圧着における加熱−冷却の後で、受光素子アレイ／読み出し回路、の端の部分に、熱応力として大きく現れることによる。このため、方形のコーナー部を特別扱いにして、熱応力が小さくなるように、上記のバンプ径や電極配列を設定することは、非常に有効である。問題が生じやすい箇所を局所的に狙いうちして対策をとることに通じる。
【００１４】
化合物半導体の積層体がＩｎＰ基板上に形成され、かつ受光層がタイプ２型の多重量子井戸構造であり、その多重量子井戸構造が、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓ）、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮ）、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮＳｂ）、および（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮＰ）のうちのいずれか１つの繰り返しである構成とすることができる。これによって、近赤外域の長波長域に受光感度を有する受光素子アレイを備えたハイブリッド検出装置をオープン不良なく製造することができる。
【００１５】
本発明のハイブリッド型検出装置は、上記のいずれかの受光素子アレイと、シリコンに形成された読み出し回路とを備えたハイブリッド型検出装置であって、受光素子アレイに配列された電極ごとに、読み出し回路の読出電極とが、バンプを介在させて導電接続されていることを特徴とする。
これによって、オープン不良のない高品位の画素情報を得ることができる検出装置を得ることができる。
なお、バンプについては、上記の電極間に、少なくとも受光素子アレイの電極に設けられたバンプを介在させるが、読み出し回路の読み出し電極にもバンプを設けておいて、両方のバンプを介在させる場合も、とうぜん、含まれる。
【００１６】
本発明の光学センサ装置は、上記のいずれかの受光素子アレイ、または上記のハイブリッド検出装置を用いたことを特徴とする。これによって、オープン不良のない高品位の画素情報をもたらす光学センサ装置を得ることができる。
上記の光学センサ装置は、受光素子アレイやハイブリッド型検出装置のいずれかと、光学素子、たとえば分光器、レンズ等の光学系とを、組み合わせたものであり、波長分布測定を遂行したり、撮像装置として用いたり、多くの有用な実用製品を得ることができる。上記の光学センサ装置の具体例としては、（ｉ）視界支援もしくは監視をするための撮像装置、（ｉｉ）生体成分検査装置、水分検査装置、食品品質検査装置、などの検査装置、（ｉｉｉ）燃焼ガスの成分把握などのためのモニタリング装置、などを挙げることができる。要は、上記の受光素子、受光素子アレイ、もしくはハイブリッド型検出装置と、レンズ、フィルタ、光ファイバ、回折格子、分光レンズなどの光学素子とを、組み合わせた装置であれば何でもよい。画面表示や判定をする場合は、さらにマイコンや画面表示装置等を加えることができる。
【００１７】
既存の製造方法を用いて、近赤外域に高感度を有する受光素子アレイまたはその製造に用いられる半導体ウエハを、容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体受光素子アレイと読み出し回路の電極同士を、バンプを用いて、オープン不良等を生じないで接続することが容易な、受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、および光学センサ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１における受光素子アレイを示し、（ｂ）は（ａ）に示す受光素子アレイを用いたハイブリッド型検出装置を示し、（ａ）のＩＢ−ＩＢ線に沿う図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態２における受光素子アレイを示し、（ｂ）は（ａ）に示す受光素子アレイを用いたハイブリッド型検出装置を示し、（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態３における受光素子アレイを示し、（ｂ）は（ａ）に示す受光素子アレイを用いたハイブリッド型検出装置を示し、（ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う図である。
【図４】実施例の試験体における領域の区分けを示し、（ａ）は本発明例（ａ）、（ｂ）は本発明例（ｂ）、（ｃ）は比較例（ｃ）を示す図である。
【図５】実施例における評価結果である、画像データを示し、（ａ）は本発明例（ａ）の画像データ、（ｂ）は比較例（ｃ）の画像データを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における受光素子アレイ５０を示す図である。この受光素子アレイ５０において、電極配列の領域は、中心Ｏから外側へと順に、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の３つの領域に分かれている。領域（第１の領域）Ｓ１は中心Ｏを含む連続した一つの領域であり、第２の領域Ｓ２は領域Ｓ１を取り囲み、第３の領域Ｓ３は領域Ｓ２を取り囲んでおり、どの領域も連続した一つの領域である。バンプ３１の径は、領域Ｓ１で最も小さく、領域Ｓ２→領域Ｓ３と中心から遠くになるほど、径は大きくなる。これによって、最も外側の領域Ｓ３において領域面積当たりのバンプの占有面積が最も大きくなる。領域Ｓ１とＳ２とは境界線Ｌ１により、また領域Ｓ２とＳ３とは境界線Ｌ２によって分けられている。バンプ３１の径の大きさを領域ごとに変える場合、領域の区分けの特定は、容易である。
各領域の代表点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ中心からｒ１，ｒ２，ｒ３の距離にあるとする。このとき、バンプ３１の径は、たとえば次のように設定するのがよい。
＜領域Ｓ１＞：バンプの面積Ａ１
＜領域Ｓ２＞：バンプの面積Ａ２＝Ａ１×（ｒ２／ｒ１）
＜領域Ｓ３＞：バンプの面積Ａ３＝Ａ１×（ｒ３／ｒ１）
たとえば領域Ｓ１のバンプの面積Ａ１＝２０μｍ２（半径２．５μｍ）のとき、領域Ｓ２のバンプの面積Ａ２＝４１μｍ２（半径３．６μｍ）、領域Ｓ３ではバンプの面積＝５３μｍ２（半径４．１μｍ）とするのがよい。
【００２１】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の化合物半導体で形成された受光素子アレイ５０と、シリコンに形成された読み出し回路のＣＭＯＳ７０とを組み合わせたハイブリッド型検出装置を示す図である。図１（ａ）のＩＢ−ＩＢ線に対応するような断面図としている。受光素子アレイは、ＩｎＰ基板上に形成され、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の積層体によって形成されている。図１（ｂ）において、バンプ３１，３９が画素電極１１と読み出し電極（パッド）７１との間に介在している。すなわち電極同士の接続前、受光素子アレイ５０の画素電極１１にも、またＣＭＯＳ７０の読み出し電極７１にも、バンプが設けられていた。図１（ｂ）では、受光素子アレイ５０のバンプ３１およびＣＭＯＳ７０の接合バンプ３９は、同じように、外側ほどバンプ径を大きくしている。しかし、ＣＭＯＳ７０のバンプ３９の径については、受光素子アレイ５０に応じて大きくする必要はない。受光素子アレイ５０のバンプ３１の径を中心からの距離に応じて領域に分け、外側の領域ほどバンプの径を大きくするだけで、ＣＭＯＳ７０のバンプ３９の径は一定でも、外側の領域ほど熱応力を抑制することは可能である。ただし、受光素子アレイ５０およびＣＭＯＳ７０、双方とも、バンプ３１，３９の径を外側領域ほど大きくすることで、外側の領域における熱応力を確実に大きく低減することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２における受光素子アレイ５０を示す図である。本実施の形態では、バンプ３１または画素電極１１の径は全領域で同じとしながら、中心からの距離が大きい領域では電極の数の密度を高くしている点に特徴を有する。上述のように、受光素子アレイ５０には、領域の境界線Ｌ１，Ｌ２などは明示されているわけではない。領域の特定は、たとえば中心から最も遠い外縁部のバンプ３１のピッチを、ｘ方向およびｙ方向でチェックしながら、そのようなチェックを、次第に、中央側の領域に移動しながら行う。
図２（ａ）では、４つのコーナー部ごとに分かれて領域（第３の領域）Ｓ３があり、ｘ方向、ｙ方向ともに領域Ｓ３のピッチが最も小さい。したがって、電極の個数の密度が最も大きく、かつ領域面積当たりのバンプの占有面積が最も大きい。領域Ｓ２では、ｙ方向のピッチは領域Ｓ３と比べて同じであるが、ｘ方向のピッチが大きくなる。また、中心を含む領域Ｓ１ではｙ方向のピッチが領域Ｓ２のそれより大きくなる。感覚によって大体の境界線引きを行い、さらに試行錯誤によって境界線Ｌ１，Ｌ２の精度を高めて、最終決定することができる。
【００２３】
本実施の形態においては、バンプ３１または画素電極１１の配置密度は、代表点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の中心からの距離ｒ１，ｒ２，ｒ３として、以下のように設定するのがよい。
＜領域Ｓ１＞：バンプの配置密度Ｂ１
＜領域Ｓ２＞：バンプの配置密度Ｂ２＝Ｂ１×（ｒ２／ｒ１）
＜領域Ｓ３＞：バンプの配置密度Ｂ３＝Ｂ１×（ｒ３／ｒ１）
たとえば、方形の短辺が８ｍｍ、長辺が１０ｍｍのチップ（受光素子アレイ）の場合、図２（ａ）と同様な区分けの場合、ｒ１＝２ｍｍ、ｒ２＝３ｍｍ、ｒ３＝５ｍｍとなる（図４（ａ）参照）。したがって、バンプの配置密度Ｂ２＝Ｂ１×１．５とし、またバンプの配置密度Ｂ３＝Ｂ１×２．５とするのがよい。コーナー部の領域Ｓ３での配置密度の増加がいちじるしい。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の受光素子アレイ５０と、シリコンに形成された読み出し回路のＣＭＯＳ７０とを組み合わせたハイブリッド型検出装置を示す図である。図２（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線に対応するような断面図としている。受光素子アレイは、ＩｎＰ基板に形成され、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の積層体によって形成されている。この図２（ｂ）において、バンプ３１，３９が画素電極１１と読み出し電極７１との間に介在している。すなわち電極同士の接続前、受光素子アレイ５０の画素電極１１にも、またＣＭＯＳ７０の読み出し電極７１にも、バンプが設けられていた。
図２（ｂ）では、受光素子アレイ５０のバンプ３１およびＣＭＯＳ７０の接合バンプ３９は、同じように、外側領域ほどバンプのピッチを短くしている。しかし、ＣＭＯＳ７０のバンプ３９は設けずに、受光素子アレイ５０のバンプ３１だけでもよい。ただし、受光素子アレイ５０およびＣＭＯＳ７０、双方とも、バンプ３１，３９を設けて、ピッチを外側領域ほど大きくすることで、外側の領域における熱応力をより確実に大きく低減することができる。
【００２５】
コーナー部は、中間距離の領域Ｓ２よりも代表点が中心から遠い位置に位置する。このため、当該コーナー部を限定して一つの領域にすることで、配置密度（または径を大きくする場合は、その径）が、中間領域Ｓ２や中心領域Ｓ１より、非常に大きくなる。この結果、はがれが非常に生じやすいコーナー部のオープン不良を防止する上で効果的である。
【００２６】
（実施の形態３）
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３における受光素子アレイ５０を示す図である。この受光素子アレイ５０の電極には、ダミー電極１１ｄと、当該ダミー電極上に設けられたダミーバンプ３１ｄが含まれており、ダミー電極１１ｄおよび真の画素電極１１の両方に、同等のバンプ３１，３１ｄが設けられている。図３（ａ）では、線で示す格子点に位置する電極を真の電極１１、およびバンプ３１として、格子点にない電極をダミー電極１１ｄ、およびダミーバンプ３１ｄとしている。ダミー電極１１ｄは隣接する１つの真の画素電極１１と短絡していてもよい。ダミー電極１１ｄは、領域Ｓ１には配置されていないが、領域Ｓ２において配置され、その配置密度は、領域Ｓ３において最大となる。すなわち単位面積当たりに占めるダミー電極の配置密度は、領域Ｓ３で最も大きい。真の画素電極１１は、全領域で均等な密度で配置されている。
【００２７】
図３（ｂ）は、（ａ）の受光素子アレイ５０と、ＣＭＯＳ７０とをバンプ３１，３９，３１ｄ，３９ｄを介在させて圧着したときの断面図であり、受光素子アレイ５０におけるＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に対応させている。ＣＭＯＳ７０側には、バンプ３９，３９ｄを設けずに受光素子アレイ５０側にのみバンプを設けてもよい。この場合、ＣＭＯＳ７０の読み出し電極については、ダミー電極７１ｄは隣接する１つの真の読み出し電極７１と連続したもの、または真の読み出し電極７１が延びたものであってもよい。
【００２８】
図３（ｂ）のハイブリッド型検出装置では、真の画素電極１１，７１を全領域で均等な密度で配置してダミーバンプ３１，３９を設け、ダミーの電極１１ｄ，７１ｄを外側の領域ほど高い密度で配置してダミーバンプ３１ｄ，３９ｄを設ける。これによって、熱圧着して冷却した後、応力が大きい外側領域において応力を負担するバンプが増える。この結果、バンプ一つ当たりの応力は低減され、オープン不良を抑制することができる。
【実施例】
【００２９】
次に実施例によって本発明の効果を検証した。用いた試験体はつぎの３体である。本発明の実施の形態２の図２において説明したように、バンプ３１の径はすべて同じであり、領域ごとに電極またはバンプの配置密度を変えている。チップの外形は、８ｍｍ×１０ｍｍの方形である。
＜本発明例（ａ）＞：図４（ａ）に示す領域に区分した。画素電極１１は、領域Ｓ１には平均３０μｍピッチ、領域Ｓ２に平均２４μｍピッチ、そして領域Ｓ３に平均１９μｍピッチで画素電極１１を配置して、その上にバンプ３１を設けた。
＜本発明例（ｂ）＞：図４（ｂ）に示す領域に区分した。画素電極１１は、領域Ｓ１には平均３０μｍピッチ、そして領域Ｓ２に平均１９μｍピッチで画素電極１１を配置して、その上にバンプ３１を設けた。
＜比較例（ｃ）＞：図４（ｃ）に示す単一の領域Ｓ１に平均３０μｍピッチで画素電極１１を配置し、その上にバンプ３１を設けた。
＜ハイブリッド型検出装置相当の接続体、および評価＞：
シリコンに設けた同じ電極７１の配列で、かつその上にバンプ３９を設けたＣＭＯＳ相当体を形成して、バンプ３１，７９を介在させて熱圧着を行って、その後、冷却した。室温まで冷却した後、画素データを読み出し、接続の状態を検査した。評価は、読み出されたブランクデータの画像によって行った。欠陥部がなく正常な場合、白色のみであるのに対して、オープン不良があると黒く現れる。全体画面に対する黒い部分の割合（％）を求めて、不良率とした。結果は、表１に示すとおりであった。
【００３０】
【表１】
【００３１】
画像データの例を図５（ａ）、（ｂ）に示す。本発明例（ａ）では、４つのコーナー部においても、はがれがなく、全体的にオープン不良はほとんどなく、不良率１％未満であった。これに対して、比較例（ｃ）ではコーナー部にはがれが生じており、随所にオープン不良が認められた。比較例（ｃ）は全体の平均としては、不良率５％程度であったが、この画像データに関する限り５％を超えていた。上記の試験によって、本発明によって、オープン不良を確実に低減できることが検証できた。
【００３２】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の半導体素子等によれば、近赤外域に感度を持ち、冷却することなく暗電流を抑制することができ、今後、小型化および高感度化が可能になり、生体等への急激な利用に資することができる。
本発明の受光素子等によれば、正孔を信号電荷に用いて、基板入射でもエピタキシャル面入射でも、近赤外域に良好な感度を持つことができる。このため、工業、医学、生活物資等の分野において、高品質の製品を得ることができるようになる。
【符号の説明】
【００３４】
１０ ハイブリッド型検出装置、１１ 画素電極、１１ｄ ダミー電極、３１ 受光素子アレイの接合バンプ、３１ｄ ダミーバンプ、３９ ＣＭＯＳのバンプ、３９ｄ ダミーバンプ、５０ 受光素子アレイ、７０ ＣＭＯＳ（読み出し回路）、７１ 読み出し電極（パッド）、７１ｄ ダミー電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外域での受光を対象とする、受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、および光学センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近赤外域は、動植物などの生体や環境に関連した吸収スペクトル域に対応するため、受光層にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた近赤外光の検出器の開発が盛んに行われている。検出器にはシリコンに形成されたＣＭＯＳ等の読み出し回路（ＲＯＩＣ:Read-out IC）が用いられ、別々に作製した、受光素子アレイセンサとＩＣとが組み合わされることから、ハイブリッド型検出装置と呼ばれる。従来、受光素子アレイと読み出し回路の電極同士を、バンプを介在させて熱圧着するとき、つぎの問題を生じていた。モジュール基板にバンプを形成する時、またマザー基板への実装時に、加熱によって変形し、バンプの接合不良や、絶縁不良を引き起こしていた。
【０００３】
この問題を解決するために、方形モジュール基板上にバンプを格子状に配置したボールグリッドアレイにおいて、バンプの外周縁の配置の輪郭を曲線状にした配置方法が提案されている（特許文献１）。とくに外周縁に位置する電極とバンプとの間にはがれを生じることで起こるオープン不良が問題となっていた。また、同特許文献１では、このオープン不良を解決するため、方形モジュール基板の中央部分にバンプを配置しない部分を設ける方法の提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１６２５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板の外周縁に生じるオープン不良問題の本質は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とシリコンとの熱膨張率の相違によって、熱圧着して冷却したあとに熱応力を生じることにある。すなわち、化合物半導体の受光素子アレイの画素電極と、ＣＭＯＳの読み出し電極とを、バンプを介在させて熱圧着したあと、冷却過程で熱膨張率の相違に起因して、両電極間、とくにバンプ／電極の界面に熱応力が発生する。この結果、バンプ／電極の界面にはがれ（オープン）が発生する。このような熱膨張の相違に起因する熱応力では、とくに電極配列の外側領域ほど、大きな熱応力を発生する。この結果、基板中心から外側へと離れるに従って、オープン不良が生じ易くなる。
【０００６】
本発明は、半導体受光素子アレイと読み出し回路とを、電極同士、バンプを用いてオープン不良等を生じないように接続することが容易な、受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、および光学センサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の受光素子アレイは、読み出し回路と接続されてハイブリッド型検出装置を構成するためにバンプが設けられた電極が複数配列され、化合物半導体に形成されている。この受光素子アレイでは、電極が配列された領域は、中心から距離に応じて２つ以上の領域に分けられており、外側の領域の、領域面積当たりのバンプの占有面積が、中心側の領域のそれより大きいことを特徴とする。
【０００８】
化合物半導体の受光素子アレイとシリコンに形成された読み出し回路とを組み合わせてハイブリッド型検出装置を形成したとき、熱膨張差に起因する熱応力は、外側の領域においてが大きく現れる。上記の構成によれば、熱応力をバンプの占有面積に均して割り当てることができる。これにより、外側の領域の熱応力を低減することができ、この結果、電極間のオープン不良を抑制することができる。
ここで、受光素子アレイにおける上記の電極は画素電極をいう。また、領域面積当たりのバンプの占有面積とは、各領域の平均的な部分において、（複数個のバンプについてのバンプ断面積／その複数個のバンプが位置する領域の面積）、についての平均値である。上記の測定は、パラメータ（バンプ個数、領域面積など）を２条件以上変えて、パラメータ条件ごとに５回以上、行い、その平均値をとるのがよい。バンプは電極上に設けられ、領域に接して占有しているわけではないが、平面的に見れば占有していると見ることができるので、上記の表現「占有」を用いることができる。
また、領域の数、領域の区切りなどは、受光素子アレイに明記されているわけではない。電極配列の中心から、または最外縁から、（１）バンプ径、（２）バンプ）電極のｘ方向およびｙ方向のピッチ、（３）領域の単位面積当たりのバンプ（電極数）、などを見て、およその領域の区分けをして、さらに精度を高めて、最終的に領域を特定することができる。
たとえば領域の数が２つの場合、中心を含む連続した第１の領域と、その第１の領域を取り囲む第２の領域（２つの場合最も外側の領域でもある）とからなり、当該第２の領域は、連続した一つの領域の場合と、コーナー部のみに限定した例えば４つに分かれた領域の場合がある。この４つに分かれた領域が、中心から同等の距離だけ離れているとき、または同等の外側の領域のとき、ひとまとめにして第２の領域という。領域の数が３の場合には、中心を含む第１の領域およびその外側の第２の領域は、それぞれ連続した一つの領域とする場合が多いが、これらの外側の第３の領域については、領域が２つの場合の最も外側の領域の場合と同様に、連続した一つの領域の場合と、例えばコーナー部に限定した４つに分かれた領域の場合とがある。
【０００９】
電極の個数の密度を全領域において均等とし、外側の領域のバンプの径を、中心側の領域のそれより大きくすることができる。これによって、受光素子アレイの製造を容易にしながら、電極に設けるバンプ径を調整することで、外側領域の熱応力を低減してオープン不良を抑制することができる。
なお、電極の個数の密度は、領域面積当たりの電極の個数をいう。
【００１０】
バンプの径を同じとして、外側の領域の電極の個数の密度を、中心側の領域のそれより大きくすることができる。これによって、外側領域では大きさの等しいバンプが、より多くの個数で、熱応力を負担することができる。この結果、外側の領域での各バンプの熱応力の大きさを低減することができる。
【００１１】
電極は、ダミーの電極を含み、ダミーの電極の個数の密度を、外側の領域ほど大きくできる。これによって、外側のバンプにおける熱応力を低減することができる。
【００１２】
電極が配列される領域は方形であり、分けられた領域が、該方形の辺に平行な境界で分けられていることができる。これによって、熱応力の大きさにしたがって、領域を明確に区分けすることができ、電極密度の配列、領域ごとのバンプ径の配置が、しやすくなる。
【００１３】
電極が配列される領域は方形であり、該方形の４つのコーナー部を中心から最も外側に位置する領域とすることができる。方形のコーナー部のバンプには最も大きな熱応力が生じる。これは、熱膨張率の相違が、バンプの熱圧着における加熱−冷却の後で、受光素子アレイ／読み出し回路、の端の部分に、熱応力として大きく現れることによる。このため、方形のコーナー部を特別扱いにして、熱応力が小さくなるように、上記のバンプ径や電極配列を設定することは、非常に有効である。問題が生じやすい箇所を局所的に狙いうちして対策をとることに通じる。
【００１４】
化合物半導体の積層体がＩｎＰ基板上に形成され、かつ受光層がタイプ２型の多重量子井戸構造であり、その多重量子井戸構造が、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓ）、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮ）、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮＳｂ）、および（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮＰ）のうちのいずれか１つの繰り返しである構成とすることができる。これによって、近赤外域の長波長域に受光感度を有する受光素子アレイを備えたハイブリッド検出装置をオープン不良なく製造することができる。
【００１５】
本発明のハイブリッド型検出装置は、上記のいずれかの受光素子アレイと、シリコンに形成された読み出し回路とを備えたハイブリッド型検出装置であって、受光素子アレイに配列された電極ごとに、読み出し回路の読出電極とが、バンプを介在させて導電接続されていることを特徴とする。
これによって、オープン不良のない高品位の画素情報を得ることができる検出装置を得ることができる。
なお、バンプについては、上記の電極間に、少なくとも受光素子アレイの電極に設けられたバンプを介在させるが、読み出し回路の読み出し電極にもバンプを設けておいて、両方のバンプを介在させる場合も、とうぜん、含まれる。
【００１６】
本発明の光学センサ装置は、上記のいずれかの受光素子アレイ、または上記のハイブリッド検出装置を用いたことを特徴とする。これによって、オープン不良のない高品位の画素情報をもたらす光学センサ装置を得ることができる。
上記の光学センサ装置は、受光素子アレイやハイブリッド型検出装置のいずれかと、光学素子、たとえば分光器、レンズ等の光学系とを、組み合わせたものであり、波長分布測定を遂行したり、撮像装置として用いたり、多くの有用な実用製品を得ることができる。上記の光学センサ装置の具体例としては、（ｉ）視界支援もしくは監視をするための撮像装置、（ｉｉ）生体成分検査装置、水分検査装置、食品品質検査装置、などの検査装置、（ｉｉｉ）燃焼ガスの成分把握などのためのモニタリング装置、などを挙げることができる。要は、上記の受光素子、受光素子アレイ、もしくはハイブリッド型検出装置と、レンズ、フィルタ、光ファイバ、回折格子、分光レンズなどの光学素子とを、組み合わせた装置であれば何でもよい。画面表示や判定をする場合は、さらにマイコンや画面表示装置等を加えることができる。
【００１７】
既存の製造方法を用いて、近赤外域に高感度を有する受光素子アレイまたはその製造に用いられる半導体ウエハを、容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体受光素子アレイと読み出し回路の電極同士を、バンプを用いて、オープン不良等を生じないで接続することが容易な、受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、および光学センサ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１における受光素子アレイを示し、（ｂ）は（ａ）に示す受光素子アレイを用いたハイブリッド型検出装置を示し、（ａ）のＩＢ−ＩＢ線に沿う図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態２における受光素子アレイを示し、（ｂ）は（ａ）に示す受光素子アレイを用いたハイブリッド型検出装置を示し、（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態３における受光素子アレイを示し、（ｂ）は（ａ）に示す受光素子アレイを用いたハイブリッド型検出装置を示し、（ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う図である。
【図４】実施例の試験体における領域の区分けを示し、（ａ）は本発明例（ａ）、（ｂ）は本発明例（ｂ）、（ｃ）は比較例（ｃ）を示す図である。
【図５】実施例における評価結果である、画像データを示し、（ａ）は本発明例（ａ）の画像データ、（ｂ）は比較例（ｃ）の画像データを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における受光素子アレイ５０を示す図である。この受光素子アレイ５０において、電極配列の領域は、中心Ｏから外側へと順に、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の３つの領域に分かれている。領域（第１の領域）Ｓ１は中心Ｏを含む連続した一つの領域であり、第２の領域Ｓ２は領域Ｓ１を取り囲み、第３の領域Ｓ３は領域Ｓ２を取り囲んでおり、どの領域も連続した一つの領域である。バンプ３１の径は、領域Ｓ１で最も小さく、領域Ｓ２→領域Ｓ３と中心から遠くになるほど、径は大きくなる。これによって、最も外側の領域Ｓ３において領域面積当たりのバンプの占有面積が最も大きくなる。領域Ｓ１とＳ２とは境界線Ｌ１により、また領域Ｓ２とＳ３とは境界線Ｌ２によって分けられている。バンプ３１の径の大きさを領域ごとに変える場合、領域の区分けの特定は、容易である。
各領域の代表点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ中心からｒ１，ｒ２，ｒ３の距離にあるとする。このとき、バンプ３１の径は、たとえば次のように設定するのがよい。
＜領域Ｓ１＞：バンプの面積Ａ１
＜領域Ｓ２＞：バンプの面積Ａ２＝Ａ１×（ｒ２／ｒ１）
＜領域Ｓ３＞：バンプの面積Ａ３＝Ａ１×（ｒ３／ｒ１）
たとえば領域Ｓ１のバンプの面積Ａ１＝２０μｍ２（半径２．５μｍ）のとき、領域Ｓ２のバンプの面積Ａ２＝４１μｍ２（半径３．６μｍ）、領域Ｓ３ではバンプの面積＝５３μｍ２（半径４．１μｍ）とするのがよい。
【００２１】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の化合物半導体で形成された受光素子アレイ５０と、シリコンに形成された読み出し回路のＣＭＯＳ７０とを組み合わせたハイブリッド型検出装置を示す図である。図１（ａ）のＩＢ−ＩＢ線に対応するような断面図としている。受光素子アレイは、ＩｎＰ基板上に形成され、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の積層体によって形成されている。図１（ｂ）において、バンプ３１，３９が画素電極１１と読み出し電極（パッド）７１との間に介在している。すなわち電極同士の接続前、受光素子アレイ５０の画素電極１１にも、またＣＭＯＳ７０の読み出し電極７１にも、バンプが設けられていた。図１（ｂ）では、受光素子アレイ５０のバンプ３１およびＣＭＯＳ７０の接合バンプ３９は、同じように、外側ほどバンプ径を大きくしている。しかし、ＣＭＯＳ７０のバンプ３９の径については、受光素子アレイ５０に応じて大きくする必要はない。受光素子アレイ５０のバンプ３１の径を中心からの距離に応じて領域に分け、外側の領域ほどバンプの径を大きくするだけで、ＣＭＯＳ７０のバンプ３９の径は一定でも、外側の領域ほど熱応力を抑制することは可能である。ただし、受光素子アレイ５０およびＣＭＯＳ７０、双方とも、バンプ３１，３９の径を外側領域ほど大きくすることで、外側の領域における熱応力を確実に大きく低減することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２における受光素子アレイ５０を示す図である。本実施の形態では、バンプ３１または画素電極１１の径は全領域で同じとしながら、中心からの距離が大きい領域では電極の数の密度を高くしている点に特徴を有する。上述のように、受光素子アレイ５０には、領域の境界線Ｌ１，Ｌ２などは明示されているわけではない。領域の特定は、たとえば中心から最も遠い外縁部のバンプ３１のピッチを、ｘ方向およびｙ方向でチェックしながら、そのようなチェックを、次第に、中央側の領域に移動しながら行う。
図２（ａ）では、４つのコーナー部ごとに分かれて領域（第３の領域）Ｓ３があり、ｘ方向、ｙ方向ともに領域Ｓ３のピッチが最も小さい。したがって、電極の個数の密度が最も大きく、かつ領域面積当たりのバンプの占有面積が最も大きい。領域Ｓ２では、ｙ方向のピッチは領域Ｓ３と比べて同じであるが、ｘ方向のピッチが大きくなる。また、中心を含む領域Ｓ１ではｙ方向のピッチが領域Ｓ２のそれより大きくなる。感覚によって大体の境界線引きを行い、さらに試行錯誤によって境界線Ｌ１，Ｌ２の精度を高めて、最終決定することができる。
【００２３】
本実施の形態においては、バンプ３１または画素電極１１の配置密度は、代表点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の中心からの距離ｒ１，ｒ２，ｒ３として、以下のように設定するのがよい。
＜領域Ｓ１＞：バンプの配置密度Ｂ１
＜領域Ｓ２＞：バンプの配置密度Ｂ２＝Ｂ１×（ｒ２／ｒ１）
＜領域Ｓ３＞：バンプの配置密度Ｂ３＝Ｂ１×（ｒ３／ｒ１）
たとえば、方形の短辺が８ｍｍ、長辺が１０ｍｍのチップ（受光素子アレイ）の場合、図２（ａ）と同様な区分けの場合、ｒ１＝２ｍｍ、ｒ２＝３ｍｍ、ｒ３＝５ｍｍとなる（図４（ａ）参照）。したがって、バンプの配置密度Ｂ２＝Ｂ１×１．５とし、またバンプの配置密度Ｂ３＝Ｂ１×２．５とするのがよい。コーナー部の領域Ｓ３での配置密度の増加がいちじるしい。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の受光素子アレイ５０と、シリコンに形成された読み出し回路のＣＭＯＳ７０とを組み合わせたハイブリッド型検出装置を示す図である。図２（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線に対応するような断面図としている。受光素子アレイは、ＩｎＰ基板に形成され、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の積層体によって形成されている。この図２（ｂ）において、バンプ３１，３９が画素電極１１と読み出し電極７１との間に介在している。すなわち電極同士の接続前、受光素子アレイ５０の画素電極１１にも、またＣＭＯＳ７０の読み出し電極７１にも、バンプが設けられていた。
図２（ｂ）では、受光素子アレイ５０のバンプ３１およびＣＭＯＳ７０の接合バンプ３９は、同じように、外側領域ほどバンプのピッチを短くしている。しかし、ＣＭＯＳ７０のバンプ３９は設けずに、受光素子アレイ５０のバンプ３１だけでもよい。ただし、受光素子アレイ５０およびＣＭＯＳ７０、双方とも、バンプ３１，３９を設けて、ピッチを外側領域ほど大きくすることで、外側の領域における熱応力をより確実に大きく低減することができる。
【００２５】
コーナー部は、中間距離の領域Ｓ２よりも代表点が中心から遠い位置に位置する。このため、当該コーナー部を限定して一つの領域にすることで、配置密度（または径を大きくする場合は、その径）が、中間領域Ｓ２や中心領域Ｓ１より、非常に大きくなる。この結果、はがれが非常に生じやすいコーナー部のオープン不良を防止する上で効果的である。
【００２６】
（実施の形態３）
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３における受光素子アレイ５０を示す図である。この受光素子アレイ５０の電極には、ダミー電極１１ｄと、当該ダミー電極上に設けられたダミーバンプ３１ｄが含まれており、ダミー電極１１ｄおよび真の画素電極１１の両方に、同等のバンプ３１，３１ｄが設けられている。図３（ａ）では、線で示す格子点に位置する電極を真の電極１１、およびバンプ３１として、格子点にない電極をダミー電極１１ｄ、およびダミーバンプ３１ｄとしている。ダミー電極１１ｄは隣接する１つの真の画素電極１１と短絡していてもよい。ダミー電極１１ｄは、領域Ｓ１には配置されていないが、領域Ｓ２において配置され、その配置密度は、領域Ｓ３において最大となる。すなわち単位面積当たりに占めるダミー電極の配置密度は、領域Ｓ３で最も大きい。真の画素電極１１は、全領域で均等な密度で配置されている。
【００２７】
図３（ｂ）は、（ａ）の受光素子アレイ５０と、ＣＭＯＳ７０とをバンプ３１，３９，３１ｄ，３９ｄを介在させて圧着したときの断面図であり、受光素子アレイ５０におけるＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に対応させている。ＣＭＯＳ７０側には、バンプ３９，３９ｄを設けずに受光素子アレイ５０側にのみバンプを設けてもよい。この場合、ＣＭＯＳ７０の読み出し電極については、ダミー電極７１ｄは隣接する１つの真の読み出し電極７１と連続したもの、または真の読み出し電極７１が延びたものであってもよい。
【００２８】
図３（ｂ）のハイブリッド型検出装置では、真の画素電極１１，７１を全領域で均等な密度で配置してダミーバンプ３１，３９を設け、ダミーの電極１１ｄ，７１ｄを外側の領域ほど高い密度で配置してダミーバンプ３１ｄ，３９ｄを設ける。これによって、熱圧着して冷却した後、応力が大きい外側領域において応力を負担するバンプが増える。この結果、バンプ一つ当たりの応力は低減され、オープン不良を抑制することができる。
【実施例】
【００２９】
次に実施例によって本発明の効果を検証した。用いた試験体はつぎの３体である。本発明の実施の形態２の図２において説明したように、バンプ３１の径はすべて同じであり、領域ごとに電極またはバンプの配置密度を変えている。チップの外形は、８ｍｍ×１０ｍｍの方形である。
＜本発明例（ａ）＞：図４（ａ）に示す領域に区分した。画素電極１１は、領域Ｓ１には平均３０μｍピッチ、領域Ｓ２に平均２４μｍピッチ、そして領域Ｓ３に平均１９μｍピッチで画素電極１１を配置して、その上にバンプ３１を設けた。
＜本発明例（ｂ）＞：図４（ｂ）に示す領域に区分した。画素電極１１は、領域Ｓ１には平均３０μｍピッチ、そして領域Ｓ２に平均１９μｍピッチで画素電極１１を配置して、その上にバンプ３１を設けた。
＜比較例（ｃ）＞：図４（ｃ）に示す単一の領域Ｓ１に平均３０μｍピッチで画素電極１１を配置し、その上にバンプ３１を設けた。
＜ハイブリッド型検出装置相当の接続体、および評価＞：
シリコンに設けた同じ電極７１の配列で、かつその上にバンプ３９を設けたＣＭＯＳ相当体を形成して、バンプ３１，７９を介在させて熱圧着を行って、その後、冷却した。室温まで冷却した後、画素データを読み出し、接続の状態を検査した。評価は、読み出されたブランクデータの画像によって行った。欠陥部がなく正常な場合、白色のみであるのに対して、オープン不良があると黒く現れる。全体画面に対する黒い部分の割合（％）を求めて、不良率とした。結果は、表１に示すとおりであった。
【００３０】
【表１】
【００３１】
画像データの例を図５（ａ）、（ｂ）に示す。本発明例（ａ）では、４つのコーナー部においても、はがれがなく、全体的にオープン不良はほとんどなく、不良率１％未満であった。これに対して、比較例（ｃ）ではコーナー部にはがれが生じており、随所にオープン不良が認められた。比較例（ｃ）は全体の平均としては、不良率５％程度であったが、この画像データに関する限り５％を超えていた。上記の試験によって、本発明によって、オープン不良を確実に低減できることが検証できた。
【００３２】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の半導体素子等によれば、近赤外域に感度を持ち、冷却することなく暗電流を抑制することができ、今後、小型化および高感度化が可能になり、生体等への急激な利用に資することができる。
本発明の受光素子等によれば、正孔を信号電荷に用いて、基板入射でもエピタキシャル面入射でも、近赤外域に良好な感度を持つことができる。このため、工業、医学、生活物資等の分野において、高品質の製品を得ることができるようになる。
【符号の説明】
【００３４】
１０ ハイブリッド型検出装置、１１ 画素電極、１１ｄ ダミー電極、３１ 受光素子アレイの接合バンプ、３１ｄ ダミーバンプ、３９ ＣＭＯＳのバンプ、３９ｄ ダミーバンプ、５０ 受光素子アレイ、７０ ＣＭＯＳ（読み出し回路）、７１ 読み出し電極（パッド）、７１ｄ ダミー電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み出し回路と接続されてハイブリッド型検出装置を構成するためにバンプが設けられた電極が複数配列された、化合物半導体の受光素子アレイであって、
前記電極が配列された領域は、中心から距離に応じて２つ以上の領域に分けられており、
前記外側の領域の、領域面積当たりの前記バンプの占有面積が、前記中心側の領域のそれより大きいことを特徴とする、受光素子アレイ。
【請求項２】
前記電極の個数の密度は全領域において均等であり、前記外側の領域の前記バンプの径を、前記中心側の領域のそれより大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の受光素子アレイ。
【請求項３】
前記バンプの径が同じであり、前記外側の領域の前記電極の個数の密度を、前記中心側の領域のそれよりも大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の受光素子アレイ。
【請求項４】
前記電極は、ダミーの電極を含み、前記ダミーの電極の個数の密度を、前記外側の領域ほど大きくしていることを特徴とする、請求項３に記載の受光素子アレイ。
【請求項５】
前記電極が配列される領域は方形であり、前記分けられた領域が、該方形の辺に平行な境界で分けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の受光素子アレイ。
【請求項６】
前記電極が配列される領域は方形であり、該方形の４つのコーナー部を前記中心から最も外側に位置する領域とすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の受光素子アレイ。
【請求項７】
前記化合物半導体の積層体がＩｎＰ基板上に形成され、かつ前記受光層がタイプ２型の多重量子井戸構造であり、その多重量子井戸構造が、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓ）、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮ）、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮＳｂ）、および（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮＰ）のうちのいずれか１つの繰り返しであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の受光素子アレイ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の受光素子アレイと、シリコンに形成された読み出し回路とを備えたハイブリッド型検出装置であって、前記受光素子アレイの電極と、前記読み出し回路の読出電極とが、前記バンプを介在させて導電接続されていることを特徴とする、ハイブリッド型検出装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の受光素子アレイ、または請求項８に記載のハイブリッド検出装置を用いたことを特徴とする、光学センサ装置。
【請求項１】
読み出し回路と接続されてハイブリッド型検出装置を構成するためにバンプが設けられた電極が複数配列された、化合物半導体の受光素子アレイであって、
前記電極が配列された領域は、中心から距離に応じて２つ以上の領域に分けられており、
前記外側の領域の、領域面積当たりの前記バンプの占有面積が、前記中心側の領域のそれより大きいことを特徴とする、受光素子アレイ。
【請求項２】
前記電極の個数の密度は全領域において均等であり、前記外側の領域の前記バンプの径を、前記中心側の領域のそれより大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の受光素子アレイ。
【請求項３】
前記バンプの径が同じであり、前記外側の領域の前記電極の個数の密度を、前記中心側の領域のそれよりも大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の受光素子アレイ。
【請求項４】
前記電極は、ダミーの電極を含み、前記ダミーの電極の個数の密度を、前記外側の領域ほど大きくしていることを特徴とする、請求項３に記載の受光素子アレイ。
【請求項５】
前記電極が配列される領域は方形であり、前記分けられた領域が、該方形の辺に平行な境界で分けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の受光素子アレイ。
【請求項６】
前記電極が配列される領域は方形であり、該方形の４つのコーナー部を前記中心から最も外側に位置する領域とすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の受光素子アレイ。
【請求項７】
前記化合物半導体の積層体がＩｎＰ基板上に形成され、かつ前記受光層がタイプ２型の多重量子井戸構造であり、その多重量子井戸構造が、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓ）、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮ）、（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮＳｂ）、および（ＧａＡｓＳｂ／ＩｎＧａＡｓＮＰ）のうちのいずれか１つの繰り返しであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の受光素子アレイ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の受光素子アレイと、シリコンに形成された読み出し回路とを備えたハイブリッド型検出装置であって、前記受光素子アレイの電極と、前記読み出し回路の読出電極とが、前記バンプを介在させて導電接続されていることを特徴とする、ハイブリッド型検出装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の受光素子アレイ、または請求項８に記載のハイブリッド検出装置を用いたことを特徴とする、光学センサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９６０７（Ｐ２０１２−９６０７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３８６５（Ｐ２０１０−１４３８６５）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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