JP2022528731A - フォトディテクタ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (20)
- フォトディテクタ装置であって、
半導体材料からなり、それぞれn型及びp型がドープされた第1及び第2の光吸収領域であって、光が前記フォトディテクタ装置に入射した時に光子の吸収に反応して電子及び正孔の対を生成するように構成された第1及び第2の光吸収領域と、
半導体材料からなり、それぞれp型及びn型をドープされた第1及び第2の接触領域であって、前記第1及び第2の接触領域が前記第1及び第2の光吸収領域よりも高いドープ濃度を有し、それぞれp+及びn+と表記される第1及び第2の接触領域と、
それぞれ前記第1及び第2の接触領域に接続された第1及び第2の接点と、を備え、
前記n型及びp型光吸収領域並びに前記n+及びp+接触領域がn+ p n p+の配列で配置されることによって、前記n+接点とp+接点との間に印加される電圧が逆バイアスから順バイアスに切り換えられた後、光子吸収に反応して前記第1及び第2の光吸収領域で生成される電子及び正孔がそれぞれp+及びn+接触領域に向かってドリフトし、それによって入射光輝度に反比例する時間遅延後に前記n+接点とp+接点との間に電流が流れ始めるようにする、
フォトディテクタ装置。 - 前記第1及び第2の光吸収領域が基板に対して並んで配置されている、請求項1に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の接触領域が、前記第1及び第2の光吸収領域のいずれかの側に横方向に離れて配置されている、請求項2に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の光吸収領域が、基板に対して互いの上部に配置されたそれぞれのエピタキシャル層として形成されている、請求項1に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記フォトディテクタを、独立して接触されたピクセルのアレイにさらに分割するために、前記第1及び第2の光吸収領域と、前記第1及び第2の接触領域の少なくとも一方を通って垂直方向に延出する絶縁溝をさらに備える、請求項4に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の接触領域の一方を形成している前記エピタキシャル層に配置された半導体回路層をさらに備え、前記回路層が、バイアを介して前記ピクセルに電気接続された前記フォトディテクタのピクセルアレイのための読出センサのアレイを備える、請求項5に記載のフォトディテクタ装置。
- ピクセル毎に、ピクセルの範囲を定める前記絶縁溝の内部に横方向に配置され、前記第1及び第2の接触領域の一方及び前記第1及び第2の光吸収領域の少なくとも一方を通って垂直方向に延出するが前記第1及び第2の接触領域の他方には及ばない追加の絶縁溝によって、各ピクセルがサブピクセルのアレイにさらに分割されることによって、任意の1つのピクセルの複数のサブピクセルが共通して接触されたままとなる、請求項5に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の光吸収領域の一方が基板にエピタキシャル層として形成され、又は前記基板と一体的に形成され、前記第1及び第2の光吸収領域の他方が前記エピタキシャル層内の埋め込み領域として形成されるように、前記第1及び第2の光吸収領域が配置されている、請求項1に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の光吸収領域の一方が基板にエピタキシャル層として第1の部分に形成され、又は前記基板と一体的に形成され、前記エピタキシャル層又は基板内の埋め込み領域として第2の部分に形成されるように、前記第1及び第2の光吸収領域が配置されており、前記第1及び第2の光吸収領域の他方が前記エピタキシャル層内の追加の埋め込み領域として形成されている、請求項1に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記埋め込み領域及び前記追加の埋め込み領域が前記エピタキシャル層又は前記基板の一部によって横方向に分離されている、請求項9に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の接触領域の一方が、それぞれ前記第1又は第2の光吸収領域の埋め込み領域内のさらなる追加の埋め込み領域として形成されている、請求項9に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の接触領域が、それぞれ前記第1及び第2の光吸収領域の前記埋め込み領域内にそれぞれのさらなる追加の埋め込み領域として形成されている、請求項9に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の接触領域の一方が前記基板にエピタキシャル層として形成されており、前記第1及び第2の光吸収領域の少なくとも一方が少なくとも部分的に、前記第1及び第2の接触領域の前記一方の前記エピタキシャル層に追加エピタキシャル層として形成されている、請求項1に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の接触領域の少なくとも一方が、それぞれ前記第1及び第2の光吸収領域の少なくとも一部を形成しているエピタキシャル層内に埋め込み領域として形成されている、請求項1に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の接触領域が、それぞれ前記第1及び第2の光吸収領域の少なくとも一部を形成しているエピタキシャル層内にそれぞれ横方向に離れて配置された第1及び第2の埋め込み領域として形成されている、請求項1に記載のフォトディテクタ装置。
- 前記第1及び第2の接触領域の一方が、それぞれ前記第1及び第2の光吸収領域の一方の少なくとも一部を形成しているエピタキシャル層内に形成された横方向に離れて配置された第1及び第2の埋め込み領域として形成されている、請求項1に記載のフォトディテクタ装置。
- フォトディテクタ装置を製造する方法であって、前記方法は、
半導体材料を使用して、それぞれn型及びp型がドープされた第1及び第2の光吸収領域を作製するステップであって、前記第1及び第2の光吸収領域は光が前記フォトディテクタ装置に入射した時に光子の吸収に反応して電子及び正孔の対を生成するように構成される、ステップと、
半導体材料からなり、それぞれp型及びn型をドープされた第1及び第2の接触領域を作製するステップであって、前記第1及び第2の接触領域が前記第1及び第2の光吸収領域よりも高いドープ濃度を有し、それぞれp+及びn+と表記される、ステップと、
それぞれ前記第1及び第2の接触領域に接続された第1及び第2の接点を設けるステップと、を含み、
前記n型及びp型光吸収領域並びに前記n+及びp+接触領域がn+ p n p+の配列で配置されることによって、前記n+接点とp+接点との間に印加される電圧が逆バイアスから順バイアスに切り換えられた後、光子吸収に反応して前記n型及びp型光吸収領域で生成される電子及び正孔がそれぞれp+及びn+接触領域に向かってドリフトし、それによって入射光輝度に反比例する時間遅延後に前記n+接点とp+接点との間で電流が流れ始めるようにする、
方法。 - 前記第1及び第2の光吸収領域が、基板に対して互いの上部に配置されたそれぞれのエピタキシャル層として作製される、請求項17に記載の方法。
- 前記フォトディテクタを、独立して接触されたピクセルのアレイにさらに分割するために、前記第1及び第2の光吸収領域と、前記第1及び第2の接触領域の少なくとも一方とを通って垂直方向に延出する絶縁溝を作製するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- フォトディテクタ装置を動作させる方法であって、前記方法は、
フォトディテクタ装置を設けるステップを含み、前記フォトディテクタ装置は、
半導体材料からなり、それぞれn型及びp型がドープされた第1及び第2の光吸収領域であって、光が前記フォトディテクタ装置に入射した時に光子の吸収に反応して電子及び正孔の対を生成するように構成された第1及び第2の光吸収領域と、
半導体材料からなり、それぞれp型及びn型をドープされた第1及び第2の接触領域であって、前記第1及び第2の接触領域が前記第1及び第2の光吸収領域よりも高いドープ濃度を有し、それぞれp+及びn+と表記される第1及び第2の接触領域と、
それぞれ前記第1及び第2の接触領域に接続された第1及び第2の接点と、を備え、
前記n型及びp型光吸収領域並びに前記n+及びp+接触領域がn+ p n p+の配列で配置され、
前記方法がさらに、
前記n+及びp+接点に逆バイアスをかける電圧を印加することと、
前記逆バイアス電圧を順バイアス電圧に切り換えることによって、前記切換え後に、光子吸収に反応して前記第1及び第2の光吸収領域で生成される電子及び正孔がそれぞれp+及びn+接触領域に向かってドリフトすることと、
前記第1の接点と第2の接点との間との電流の流れの開始を感知し、前記切換えと前記開始との間の時間遅延を測定することであって、前記時間遅延が前記入射光輝度に反比例することと、
を繰り返すことにより、前記フォトディテクタ装置を動作させるステップ、を含む方法。
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