CN1185717C - 光电二极管 - Google Patents
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Abstract
提供了一种在短波长区域内的光敏感性得到改善并且漏电流没有增加的光电二极管。在第一种导电类型半导体区域表面上形成了多个第二种导电类型半导体层，而且位于第二种导电类型半导体层之间的第一种导电类型半导体区域的表面被去除。
Description
技术领域
本发明涉及到光电二极管，尤其涉及到用于改善短波长区域中光电二极管的光敏感性的一种结构。
背景技术
传统上，光电二极管被用作光学检测元件，例如，用作光学头的信号检测元件。近年来，由于光盘容量的增加，有人建议使用可发射蓝光或紫光的短波长半导体激光器作光盘读出设备。因此，光电二极管在短波长区域内的光敏感性便变得十分重要。
图2是传统光电二极管的剖面图。
在图2中，光电二极管的结构包括：第一种导电类型的半导体区域1，比如，N型硅半导体衬底，和第二种导电类型的半导体层2，形成于第一种导电类型区域1表面上的，比如，P型扩散层。抗反射膜5，比如氧化物膜形成于光电二极管之上。在第一种导电类型，半导体区域1和第二种导电类型半导体层2之间加上反向偏压，则在光照射到由施加的偏压产生的消耗层3上时，在消耗层3中便会产生光信号。
图2中的光电二极管的第二种导电类型半导体层2的深度可根据需要探测的波长进行优化，例如，需要探测波长约为800nm的红光时，第二种导电类型的半导体层2的深度大约为3μm。由于波长为大约400nm的光容易被硅吸收，因此在探测波长大约为400nm的蓝光或紫光时，在约1μm的深度，光几乎被完全吸收。因此，传统的光电二极管为了探测波长约400nm的短波长光，第二种导电类型半导体层2的深度必须为1μm或更小。不过，在传统的光电二极管中，由于难于将第二种导电类型半导体层2的深度控制在1μm或更小，因此存在一个问题：短波长区域中的光敏感性比较差。
如果像在如图3所示的光电二极管中那样，形成多个第二种导电类型半导体层2，便会在位于第二种导电类型半导体层2a和2b之间的第一种导电类型半导体区域之上形成消耗层3，由此改善短波长区域中的光敏感性。不过，在位于第二种导电类型半导体层2a和2b之间的第一种导电类型半导体区域之上会形成界面能级4，在位于第二种导电类型半导体层2a和2b之间的消耗层3中产生的光信号便会被界面能级4困住，因此存在一个问题：光敏感性下降，而漏电流增加。
发明内容
本发明针对以上情形，目标为提供一种与传统光电二极管相比，可改善短波长区域中的光敏感性，而又不增加漏电流的光电二极管。
为了解决上述问题，依据本发明，一种光电二极管包括第一种导电类型半导体区域，和多个形成于第一种导电类型半导体区域表面上的第二种导电类型半导体层，第一种导电类型半导体区域和多个第二种导电类型半导体层构成用于光信号并输出其光电转换信号的光探测部分，并且位于第二种导电类型半导体层之间的第一种导电类型半导体区域的表面被去除。类似于此，由于位于第二种导电类型且半导体层之间的第一种导电类型半等体区域的表面被去除，因此位于第二种导电类型半导体层之间的第一种导电类型的半导体区域表面的界面能级也被去除。
另外，第一种导电类型半导体区域的表面是用温法腐蚀方法去除的，因此在去除该区域时不会因腐蚀破坏而产生界面能级。
在本发明的光电二极管中，在第一种导电类型半导体区域表面上形成有多个第一种导电类型半导体层。
当在由第一种导电类型半导体区域和第二种导电类型层构成的光电二极管上施加了反向偏压时，消耗层会根据偏压电压延伸。由于消耗层的延伸不仅发生在垂直方向上，而且也发生在水平方向上，因此在第一种导电类型半导体区域的表面上也会形成消耗层，从而改善了短波长区域中的光敏感性。此时，由于每个第二种导电类型半导体层都具有相同的位势，因此，当第二种导电类型半导体层之间的距离大约二倍于消耗层的宽度时，由于由第一种导电类型半导电区域和第二种导电类型半导体层构成的相邻的光电二极管的消耗层恰好刚刚相互接触，此时效率最佳。
更进一步，在位于第二种导电类型半导体层之间的第一种导电类型半导体区域中，在第一种导电类型半导体区域的表面会形成有界面能级，通过去除界面能级，可以控制漏电流，而且不会对光电二极管的光敏感性产生大的影响。
另外，当使用湿法腐蚀方法去除了第一种导电类型半导体区域表面的界面能级时，去除界面能级，但不会由于腐蚀破坏而可以产生表面能级。
附图说明
图1是本发明的光电二极管的截面示意图；
图2是传统光电二极管的第一个截面示意图；和
图3是传统光电二极管的第二个截面示意图。
具体实施方式
结合附图描述本发明的一个具体实施例。图1是本发明光电二极管的一个具体实施例的截面示意图。
在图1中，我个第二种导电类型半导体层2a和2b，比如P型杂质扩散层，形成于第一种导电类型半导体区域1的表面上，比如N型硅半导体衬底。在第一种导电类型半导体区域1和第二种导电类型半导体层2a和2b间加上反向偏压，从而形成消耗层3。多个第二种导电类型半导体层相互之间电学连接，而且第二种导电类型半导体层2a和2b具有相同的位势。
使用湿法腐蚀方法去除位于第二种导电类型半导体层2a和2b间的第一种导电类型半导体区域1的表面的界面能级，例如，使用KOH硅腐蚀液，E PW()，TMAH，HF+HNO3，以及其它类似物质的湿法腐蚀。显然，至少部分地实现了去除位于第二种导电类型半导体层2a和2b之间的第一种半导体导电类型区域1表面的界面能级。
显然，两种导电类型可以掉过来。例如，多个第一种导电类型半导体层可形成于第二种导电类型半导体区域上，并用湿法腐蚀方法去除位于第一种导电类型半导体层之间的第二种导电类型半导体区域表面的界面能级。
更进一步，显然，第二种导电类型半导体层之间的部分并不仅仅局限于只有一个部分，也可形成多个部分。
如上所述，本发明光电二极管具有以下功效：
多个第二种导电类型半导体层形成于第一种导电类型的半导体区域的表面之上，并且在第一种导电类型半导体区域和第二种导电类型半导体层之间加上反向偏压，从而在位于第二种导电类型半导体层之间的第一种导电类型半导体区域的表面形成消耗层，改善了短波长区域中的光敏感性。
更进一步，当第二种导电类型半导体层之间的距离是由于反向电压形成的消耗层在水平方向上的宽度的0.5到2倍时，由于由第一种导电类型半导体区域和第二种导电类型半导体层形成的相邻光电二极管的消耗层互相接触，因此有可能在最佳区域效率下测光学信号。
另外，由于去除了位于第二种导电类型半导体层之间的第一种导电类型的半导体区域表面的界面能级，因此可以抑制漏电流，而且不会对光敏感性产生大的影响。
另外，由于使用湿法腐蚀方法去除位于第二种导电类型半导体层之间的第一种导电类型半导体区域表面的界面能级，因而在去队面能级的同时，不会因腐蚀破坏产生界面能级。
Claims (3)
1.一种光电二极管，包括一个第一种导电类型半导体区域，和形成于第一种导电类型半导体区域表面上的多个第二种导电类型半导体层，第一种导电类型半导体区域和多个第二种导电类型半导体层构成用于探测光学信号并输出自身光电转换信号的光探测部分，并且，位于第二种导电类型半导体层之间的第一种导电类型半导体区域的表面被去除。
2.根据权利要求1的光电二极管，其中形成于第一种导电类型半导体区域表面上的第二种导电类型半导体层之间的距离是由于施加了反向电压而形成的消耗层在水平方向上的宽度的0.5到2倍。
3.根据权利要求1的光电二极管，其中位于第二种导电类型半导体层之间的第一种导电类型半导体区域的表面被用湿法腐蚀方法去除。
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