JP2000252512A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体領域の第１の面側に格子状に配置された第２導電型不純物領域と、
前記第１導電型半導体領域の第２の面に接続する前記第１導電型半導体領域より高濃度の第１の第１導電型不純物領域と、
前記第２導電型不純物領域を囲む、前記第１導電型半導体領域より高濃度の第２の第１導電型不純物領域と、
前記第２導電型不純物領域に接続したアノード電極と、
前記第１および第２の第１導電型不純物領域の少なくともひとつに接続したカソード電極よりなるＰＩＮフォトダイオードであり、
前記第１導電型半導体領域と前記第１導電型不純物領域が低不純物濃度の第１導電型半導体基板と高不純物濃度の第１導電型半導体基板の貼り合わせ半導体基板であることを特傲とするＰＩＮフォトダイオード。
【請求項２】
前記低不純物濃度の第１導電型半導体基板がＦＺ（フローティングゾーン）法によって合成されたシリコン単結晶であることを特徴とする請求項１記載のＰＩＮフォトダイオード。
【請求項３】
前記第２の第１導電型不純物領域が前記第１の第１導電型不純物領域まで貫通していることを特徴とする請求項１記載のＰＩＮフォトダイオード。

【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の半導体装置としては、図７に断面図として図示するごとく、第１導電型半導体基板たるＮ−型半導体基板１に第２導電型半導体不純物領域たるＰ＋型不純物領域２を持つものが知られている。
今、図示するごとくＰ＋型不純物領域２の存在する側（面）を表面と称するなら裏面には基板より高い濃度のＮ型である裏面のＮ＋型不純物領域３がありＰ＋Ｎ−Ｎ＋よりなるＰＮ接合を形成しＰＩＮダイオードと称される。

【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のＰＩＮフォトダイオードの実施例を示す断面図である。
厚い低抵抗のＮ＋型不純物領域３の上に薄い高抵抗のＮ−型半導体基板１があり、Ｎ−型半導体基板１のＮ＋型不純物領域２のある面と反対側の面にはＰ＋型不純物領域３が形成され周辺にはＮ＋型不純物領域４が形成されている。

Ｎ＋型不純物領域３にはカソード電極６が形成され、Ｎ＋型不純物領域４にもカソード電極７が形成されている。
カソード電極はＮ＋型不純物領域３とＮ＋型不純物領域４の両方に形成される必要性はなく、少なくとも１方にあればよい。
図２と図３は本発明のＰＩＮフォトダイオードの実施例の平面図である。
Ｐ＋型不純物領域２は格子状に形成されその一部分にアノード電極５が形成されている。
アノード電極５が形成されているＰ＋型不純物領域部分はあまり浅くはできないが、アノード電極５のないＰ＋型不純物領域は浅いにこしたことはない。

なおＰ＋型不純物領域の構造は以上の例以外にも種々考えられる。
図６は本発明のＰＩＮフォトダイオードの断面図で空乏層の状態を示すものである。
空乏層８は厚み方向ではＰ＋型不純物領域２から延びてＮ＋型不純物領域２に達すると飽和し、面方向では隣のからのびてきた空乏層とつながり、従って受光面には原理的に全く不惑層がない空乏層が形成され、つまりＰ＋型不純物領域が表面に形成されていない空乏層が光の検出に寄与することになり短波長の感度が飛躍的に向上する。

このような厚い低抵抗のＮ＋型不純物領域３の上に薄い高抵抗のＮ−型半導体基板１を形成するには低抵抗のＮ＋型半導体基板と高抵抗のＮ−型半導体基板を表面を研磨し貼り合わせ加熱して接合し、高抵抗のＮ一型半導体基板側を研磨して所定の厚みにした貼り合わせ半導体基板を使用する。
このような貼り合わせ半導体基板でも界面の影響はほとんど無視できる。

図５はＰＩＮフォトダイオードの短波長領域の分光特性図であり、曲線９は図１に示す本発明のＰＩＮフォトダイオードの分光特性曲線であり、曲線１０は受光面が同面積の図７に示す構造の従来の短波長用ＰＩＮフォトダイオードの分光特性曲線である。
本発明のＰＩＮフォトダイオードの短波長感度がすぐれていることがわかる。

【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＰＩＮフォトダイオードの断面図である。
【図２】 本発明のＰＩＮフォトダイオードの平面図である。
【図３】 本発明のＰＩＮフォトダイオードの平面図である。
【図４】 本発明のＰＩＮフォトダイオードの断面図である。
【図５】 ＰＩＮフォトダイオードの分光特性図である。
【図６】 本発明のＰＩＮフォトダイオードの空乏層の伸びかたを示す断面図であ
る。
【図７】 従来の短波長用ＰＩＮフォトダイオードの断面図である。