JP2661937B2 - 放射感知半導体デバイス - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、肉厚の縁部と肉薄の中央部とを有している
ウェハ形態の半導体本体を具え、該半導体本体の第１表
面が実質上平坦で、かつ反対側に位置する第２表面が前
記第１表面に対してほぼ平行に延在する放射感知半導体
デバイスであって、該デバイスが前記第１表面に隣接す
る第１導電形の高オーム第１領域と、前記第１表面に隣
接し、前記第１領域と共に放射感知pn接合を含むホトダ
イオードを形成し、かつ半導体本体内にて前記第１領域
によって完全に包囲される第２領域と、前記第２表面及
び第１領域に隣接する第１導電形の高ドープ接点層とを
具え、前記第２表面の少なくとも一部分に金属層を設
け、該金属層及び第２領域に接続導体を設け、前記半導
体本体の中央部を、10ボルト以下の電圧を前記pn接合間
に逆方向に印加した場合に該中央部が前記接点層まで空
乏化されるように薄くした放射感知半導体デバイスに関
するものである。
ウェハ形態の半導体本体を具え、該半導体本体の第１表
面が実質上平坦で、かつ反対側に位置する第２表面が前
記第１表面に対してほぼ平行に延在する放射感知半導体
デバイスであって、該デバイスが前記第１表面に隣接す
る第１導電形の高オーム第１領域と、前記第１表面に隣
接し、前記第１領域と共に放射感知pn接合を含むホトダ
イオードを形成し、かつ半導体本体内にて前記第１領域
によって完全に包囲される第２領域と、前記第２表面及
び第１領域に隣接する第１導電形の高ドープ接点層とを
具え、前記第２表面の少なくとも一部分に金属層を設
け、該金属層及び第２領域に接続導体を設け、前記半導
体本体の中央部を、10ボルト以下の電圧を前記pn接合間
に逆方向に印加した場合に該中央部が前記接点層まで空
乏化されるように薄くした放射感知半導体デバイスに関
するものである。
本発明は斯種の半導体デバイスの製造方法にも関する
ものである。
ものである。
上述した種類の半導体デバイスは既に公告されている
フランス国特許出願第2284989号から既知である。
フランス国特許出願第2284989号から既知である。
ホトダイオードを具えている半導体デバイスは既知で
あり、これらのデバイスは放射感知回路や、例えば情報
を光学的に記録したり、読取ったりする光通信用及び様
々のコンピュータ用途用の種々の装置に用いられてい
る。大抵の場合、斯種のデバイスにとって最も重要なこ
とは、ホトダイオードの応答性が速く、即ちホトダイオ
ードが極めて高い周波数（＞500MHz）を有する放射強度
の変化に追従し得るようにすることにある。
あり、これらのデバイスは放射感知回路や、例えば情報
を光学的に記録したり、読取ったりする光通信用及び様
々のコンピュータ用途用の種々の装置に用いられてい
る。大抵の場合、斯種のデバイスにとって最も重要なこ
とは、ホトダイオードの応答性が速く、即ちホトダイオ
ードが極めて高い周波数（＞500MHz）を有する放射強度
の変化に追従し得るようにすることにある。
他に重要なことは、多くの場合に、ホトダイオードは
例えば5V以下の低い電圧で作動し得ることが望まれ、し
かもそのようにする必要さえあると云うことにある。
例えば5V以下の低い電圧で作動し得ることが望まれ、し
かもそのようにする必要さえあると云うことにある。
応答性の速いホトダイオードを得るためには、ダイオ
ードのキャパシタンスを低くすべきであり、これはダイ
オードを固有抵抗値が極めて高い半導体材料に形成する
ことにより達成することができる。しかし、大抵の場合
には基板から生成される電荷キャリヤの拡散による低速
信号成分も発生することが認められている。特に、高オ
ーム材料では、この材料中における少数電荷キャリヤの
寿命が一般に長く、このキャリヤによる拡散が比較的深
い所に位置する部分から起り得る。前述したフランス国
特許出願第2284989号による半導体デバイスでは、中央
部を薄くエッチングして、ホトダイオード間の低電圧で
斯かる中央部が完全に空乏化されるようにしている。従
って、この場合には薄い中央部にて第２表面に隣接する
薄い接点層しか前述した低速信号成分に寄与できない低
電圧にて作動するホトダイオードが得られる。しかし、
ウェハの肉厚の非空乏化縁部から寄生電荷キャリヤがホ
トダイオードの周囲にも拡散し得るため、これらの寄生
電荷キャリヤは問題にならないことはない低速信号成分
を起生することになる。
ードのキャパシタンスを低くすべきであり、これはダイ
オードを固有抵抗値が極めて高い半導体材料に形成する
ことにより達成することができる。しかし、大抵の場合
には基板から生成される電荷キャリヤの拡散による低速
信号成分も発生することが認められている。特に、高オ
ーム材料では、この材料中における少数電荷キャリヤの
寿命が一般に長く、このキャリヤによる拡散が比較的深
い所に位置する部分から起り得る。前述したフランス国
特許出願第2284989号による半導体デバイスでは、中央
部を薄くエッチングして、ホトダイオード間の低電圧で
斯かる中央部が完全に空乏化されるようにしている。従
って、この場合には薄い中央部にて第２表面に隣接する
薄い接点層しか前述した低速信号成分に寄与できない低
電圧にて作動するホトダイオードが得られる。しかし、
ウェハの肉厚の非空乏化縁部から寄生電荷キャリヤがホ
トダイオードの周囲にも拡散し得るため、これらの寄生
電荷キャリヤは問題にならないことはない低速信号成分
を起生することになる。
本発明の目的は高感度で、低電圧で作動し、しかも機
械的に丈夫な応答性の速いホトダイオードを具えている
放射感知半導体デバイスを提供することにある。
械的に丈夫な応答性の速いホトダイオードを具えている
放射感知半導体デバイスを提供することにある。
本発明によれば、冒頭にて述べた種類の放射感知半導
体デバイスにおいて、前記金属層を、検出すべき放射に
対して反射性とし、かつ前記第１表面に隣接し、前記中
央部内にて前記第２領域を完全に包囲し、前記肉厚縁部
内にまで延在し、しかも前記半導体本体内で前記第１領
域によって完全に包囲される遮蔽ダイオードを設け、該
遮蔽ダイオードが前記第１領域と共に整流接合を形成
し、前記遮蔽ダイオードに接続導体を設けて、該遮蔽ダ
イオード間に逆方向の電圧を印加した場合に、前記中央
部に形成される空乏領域が少なくとも前記接点層にまで
延在するようにしたことを特徴とする。
体デバイスにおいて、前記金属層を、検出すべき放射に
対して反射性とし、かつ前記第１表面に隣接し、前記中
央部内にて前記第２領域を完全に包囲し、前記肉厚縁部
内にまで延在し、しかも前記半導体本体内で前記第１領
域によって完全に包囲される遮蔽ダイオードを設け、該
遮蔽ダイオードが前記第１領域と共に整流接合を形成
し、前記遮蔽ダイオードに接続導体を設けて、該遮蔽ダ
イオード間に逆方向の電圧を印加した場合に、前記中央
部に形成される空乏領域が少なくとも前記接点層にまで
延在するようにしたことを特徴とする。
このようにすれば、遮断ダイオードから出発している
空乏領域が半導体ウェハの中央部の縁部を高ドープ接点
層まで空乏化することにより、この中央部は実際上肉厚
の縁部とは電気的に絶縁される。従って、ホトダイオー
ドに入射しない放射により中央部分に生成される電荷キ
ャリヤ及びウェハの高オーム縁部に（光学的及び熱的
に）生成されて、ホトダイオードの方へと拡散する電荷
キャリヤも、接点層を経て拡散し得る極めて僅かな少量
部を除いて、遮蔽ダイオードを経て流出される。従っ
て、前記低速信号成分は実質上除去される。高オーム材
料を用いることによりホトダイオードのキャパシタンス
は低くなり、これにより動作速度が速くなる。さらに、
中央部の空乏化が極めて低い電圧で達成され、例えば固
有抵抗値が1000Ω・cmで、中央部の厚さが10μｍのｎ形
シリコンを用いる場合には僅か2Vで中央部の空乏化が達
成される。第２表面に設ける金属層は入射する放射を反
射するように反射性とすることにより感度を高める。
空乏領域が半導体ウェハの中央部の縁部を高ドープ接点
層まで空乏化することにより、この中央部は実際上肉厚
の縁部とは電気的に絶縁される。従って、ホトダイオー
ドに入射しない放射により中央部分に生成される電荷キ
ャリヤ及びウェハの高オーム縁部に（光学的及び熱的
に）生成されて、ホトダイオードの方へと拡散する電荷
キャリヤも、接点層を経て拡散し得る極めて僅かな少量
部を除いて、遮蔽ダイオードを経て流出される。従っ
て、前記低速信号成分は実質上除去される。高オーム材
料を用いることによりホトダイオードのキャパシタンス
は低くなり、これにより動作速度が速くなる。さらに、
中央部の空乏化が極めて低い電圧で達成され、例えば固
有抵抗値が1000Ω・cmで、中央部の厚さが10μｍのｎ形
シリコンを用いる場合には僅か2Vで中央部の空乏化が達
成される。第２表面に設ける金属層は入射する放射を反
射するように反射性とすることにより感度を高める。
遮蔽ダイオードは第１領域とで整流接合を形成する金
属層で構成することができる。本発明の好適例によれ
ば、遮蔽ダイオードが第１領域とでpn接合を形成し、こ
のpn接合をホトダイオードの放射感知pn接合と同時に形
成し得るようにするのが有利である。
属層で構成することができる。本発明の好適例によれ
ば、遮蔽ダイオードが第１領域とでpn接合を形成し、こ
のpn接合をホトダイオードの放射感知pn接合と同時に形
成し得るようにするのが有利である。
遮蔽ダイオードは半導体本体の縁部全体及び半導体本
体の中央部の大部分をほぼ覆うようにするのが好適であ
る。さらに、放射感知pn接合と遮蔽ダイオードとの間の
距離は、動作状態において遮蔽ダイオード及びホトダイ
オードにそれぞれ関連する空乏領域が普通の作動電圧の
影響下で互いに接触するか、又は互いに重なり合うよう
に短くするのが好適である。これらの条件下では、寄性
電荷キャリヤの拡散ができるだけ有効に相殺される。
体の中央部の大部分をほぼ覆うようにするのが好適であ
る。さらに、放射感知pn接合と遮蔽ダイオードとの間の
距離は、動作状態において遮蔽ダイオード及びホトダイ
オードにそれぞれ関連する空乏領域が普通の作動電圧の
影響下で互いに接触するか、又は互いに重なり合うよう
に短くするのが好適である。これらの条件下では、寄性
電荷キャリヤの拡散ができるだけ有効に相殺される。
放射は第１表面又は第２表面に入射させることができ
る。第２表面に入射させる場合には、反射金属層に入射
放射用の窓として作用する開口を設ける。
る。第２表面に入射させる場合には、反射金属層に入射
放射用の窓として作用する開口を設ける。
半導体本体はシリコン又はゲルマニウム或いは例えば
III−Ｖ族の化合物のような半導体化合物の如き半導体
要素で構成することができる。しかし、半導体本体はシ
リコンで構成し、第１領域のドーピング濃度を少なくと
も1011原子/cm3とし、最大でも1013原子/cm3とするのが
好適である。また、第１領域は固有抵抗値が少なくとも
1000Ω・cmのｎ導電形のシリコンで構成するのが好適で
ある。
III−Ｖ族の化合物のような半導体化合物の如き半導体
要素で構成することができる。しかし、半導体本体はシ
リコンで構成し、第１領域のドーピング濃度を少なくと
も1011原子/cm3とし、最大でも1013原子/cm3とするのが
好適である。また、第１領域は固有抵抗値が少なくとも
1000Ω・cmのｎ導電形のシリコンで構成するのが好適で
ある。
半導体本体の中央部分の厚さは作動電圧を低くするた
めに最大でも200μｍとする。なお、この中央部分の厚
さは約10μｍ以下とするのが好適である。
めに最大でも200μｍとする。なお、この中央部分の厚
さは約10μｍ以下とするのが好適である。
以下図面につき本発明を説明する。
なお、各図は概略的に示したものであり、実寸にて示
したものではない。また、同一導電形の半導体領域には
同一方向のクスロハッチを付して示してあるが、第２図
の平面図では金属化部分にもクロスハッチを付して示し
てある。
したものではない。また、同一導電形の半導体領域には
同一方向のクスロハッチを付して示してあるが、第２図
の平面図では金属化部分にもクロスハッチを付して示し
てある。
第１図は本発明による放射感知半導体デバイスの断面
を概略的に示し、また第２図はその平面図を示してい
る。この半導体デバイスは肉厚の縁部1Aと肉薄の中央部
1Bとを有しているウェハ形態のシリコン半導体本体１を
具えている。ウェハは実質上平坦な第１表面２と、この
第１表面の反対側に位置し、第１表面に対してほぼ平行
に延在する第２表面３とを有している。第２図の平面図
では部分1Aと1Bとの間の境界を破線15にて示してある。
を概略的に示し、また第２図はその平面図を示してい
る。この半導体デバイスは肉厚の縁部1Aと肉薄の中央部
1Bとを有しているウェハ形態のシリコン半導体本体１を
具えている。ウェハは実質上平坦な第１表面２と、この
第１表面の反対側に位置し、第１表面に対してほぼ平行
に延在する第２表面３とを有している。第２図の平面図
では部分1Aと1Bとの間の境界を破線15にて示してある。
本例の半導体デバイスは第１導電形、本例では固有抵
抗値が1000Ω・cmで、第１表面２に隣接するｎ形導電領
域の高オーム第１領域４を具えている。さらにこの半導
体デバイスは第２の反射導電形、従って本例ではｐ導電
形の第２領域５も具えており、この第２領域を中央部分
1B内にて第１表面２に隣接して位置させる。第２領域５
は第１領域４と共に放射感知pn接合６を含むホトダイオ
ードを形成する。なお、第２領域５を半導体本体内では
第１領域４によって完全に包囲する。デバイスはさらに
第２表面３及び４に隣接する第１、従って本例の場合に
はｎ導電形の高度にドープした接点層７も具えている。
第２表面３の少なくとも一部、本例の場合にはこの第２
表面全体に金属層８を設ける。金属層８及び第２領域５
には接続導体９及び10を設ける。半導体本体の中央部1B
は、pn接合６間に10V以下の逆電圧V1を印加した場合
に、その中央部1Bが少なくとも接点層７まで空乏化され
るように薄くする。デバイスの信号はインピーダンスＲ
間にて測定される。
抗値が1000Ω・cmで、第１表面２に隣接するｎ形導電領
域の高オーム第１領域４を具えている。さらにこの半導
体デバイスは第２の反射導電形、従って本例ではｐ導電
形の第２領域５も具えており、この第２領域を中央部分
1B内にて第１表面２に隣接して位置させる。第２領域５
は第１領域４と共に放射感知pn接合６を含むホトダイオ
ードを形成する。なお、第２領域５を半導体本体内では
第１領域４によって完全に包囲する。デバイスはさらに
第２表面３及び４に隣接する第１、従って本例の場合に
はｎ導電形の高度にドープした接点層７も具えている。
第２表面３の少なくとも一部、本例の場合にはこの第２
表面全体に金属層８を設ける。金属層８及び第２領域５
には接続導体９及び10を設ける。半導体本体の中央部1B
は、pn接合６間に10V以下の逆電圧V1を印加した場合
に、その中央部1Bが少なくとも接点層７まで空乏化され
るように薄くする。デバイスの信号はインピーダンスＲ
間にて測定される。
これまで説明した放射感知デバイスは前述した既に公
知されているフランス国特許出願第2284989号から既知
である。
知されているフランス国特許出願第2284989号から既知
である。
本発明によれば金属層８を反射性とし、検出すべき放
射をこの金属層８で反射するようにし、かつデバイスに
遮蔽ダイオード11を設け、このダイオードを第１表面２
に隣接させ、またこのダイオードにより中央部1B内で第
２領域５を完全に包囲し、さらにこのダイオードを肉厚
の縁部1A内にまで延在させると共に半導体本体内の第１
領域４によって完全に包囲する。本例では遮蔽ダイオー
ド９をｐ形の導電領域11で構成する。このｐ形領域は第
１領域４とでpn接合12を形成する。遮蔽ダイオードはウ
ェハの縁部1Aのほぼ全表面を覆う。遮蔽ダイオード11に
は、このダイオード間につぎのような電圧V2を逆方向に
印加するための接続導体13も設ける。斯かる電圧V2は、
この遮蔽ダイオードにこの電圧V2を印加した場合に形成
される空乏領域が中央部1Bにおいて少なくとも接点層７
にまで延在するような電圧とする。
射をこの金属層８で反射するようにし、かつデバイスに
遮蔽ダイオード11を設け、このダイオードを第１表面２
に隣接させ、またこのダイオードにより中央部1B内で第
２領域５を完全に包囲し、さらにこのダイオードを肉厚
の縁部1A内にまで延在させると共に半導体本体内の第１
領域４によって完全に包囲する。本例では遮蔽ダイオー
ド９をｐ形の導電領域11で構成する。このｐ形領域は第
１領域４とでpn接合12を形成する。遮蔽ダイオードはウ
ェハの縁部1Aのほぼ全表面を覆う。遮蔽ダイオード11に
は、このダイオード間につぎのような電圧V2を逆方向に
印加するための接続導体13も設ける。斯かる電圧V2は、
この遮蔽ダイオードにこの電圧V2を印加した場合に形成
される空乏領域が中央部1Bにおいて少なくとも接点層７
にまで延在するような電圧とする。
本例による半導体デバイスでは、放射を矢印14にて示
す方向から表面２に入射させる。
す方向から表面２に入射させる。
第１図に示した状態はデバイスの作動状態を示してい
る。遮蔽ダイオード11及びホトダイオード５の空乏領域
を破線16により画成される領域４の非クロスハッチ部分
により示す。空乏領域は肉厚の縁部1Aの非空乏化部分と
中央部1Bとを電気的に絶縁し、肉厚縁部1Aからは薄い接
点層７を経る以外には中央部1Bに電荷キャリヤが拡散さ
れることはない。従って、本発明による半導体デバイス
では前述した低速の信号成分が実質上除去され、極めて
高度にドープした（＞1020原子cm-3）接点層では電荷キ
ャリヤの拡散長がさらに短くなる。
る。遮蔽ダイオード11及びホトダイオード５の空乏領域
を破線16により画成される領域４の非クロスハッチ部分
により示す。空乏領域は肉厚の縁部1Aの非空乏化部分と
中央部1Bとを電気的に絶縁し、肉厚縁部1Aからは薄い接
点層７を経る以外には中央部1Bに電荷キャリヤが拡散さ
れることはない。従って、本発明による半導体デバイス
では前述した低速の信号成分が実質上除去され、極めて
高度にドープした（＞1020原子cm-3）接点層では電荷キ
ャリヤの拡散長がさらに短くなる。
本発明の他の利点は、中央部以外に入射する放射がダ
イオードの作動に影響を及ぼさず、散乱光や、他の不所
望な光は電圧V2を印加する回路にしか電流を発生しない
と云うことにある。この電流の検出にインピーダンス
Ｒ′を用いて、例えば光14が放射されてくるファイバを
中央部に整列させることができる。このようにすると、
インピーダンスＲ間にて測定される中央ダイオードを経
る信号が最大となり、またこれと同時にＲ′間の信号は
最小となる。これがためＲ′はデバイスを調整するため
に一時的に設けるインピーダンスであると云える。
イオードの作動に影響を及ぼさず、散乱光や、他の不所
望な光は電圧V2を印加する回路にしか電流を発生しない
と云うことにある。この電流の検出にインピーダンス
Ｒ′を用いて、例えば光14が放射されてくるファイバを
中央部に整列させることができる。このようにすると、
インピーダンスＲ間にて測定される中央ダイオードを経
る信号が最大となり、またこれと同時にＲ′間の信号は
最小となる。これがためＲ′はデバイスを調整するため
に一時的に設けるインピーダンスであると云える。
本例では第１領域４を固有抵抗値が1000Ω・cm、即ち
ドーピング濃度が約4.6×1012原子/cm3のｎ形シリコン
で構成する。縁部1Aの厚さは385μｍとし、中央部1Bの
厚さは10μｍとする。ホトダイオードを構成する第２領
域５の厚さは0.2μｍとし、かつ本例ではこの第２領域
５の環状接点10の個所における縁部の厚さを0.8μｍと
する。遮蔽ダイオードを構成する領域11の厚さは0.8μ
ｍとする。pn接合12の外側縁部における電位変動につい
ての感度をさらに良好とするために、斯かる外側縁部に
沿ってn+導電領域17を設ける。ｎ形接点層７の厚さは約
１μｍとする。
ドーピング濃度が約4.6×1012原子/cm3のｎ形シリコン
で構成する。縁部1Aの厚さは385μｍとし、中央部1Bの
厚さは10μｍとする。ホトダイオードを構成する第２領
域５の厚さは0.2μｍとし、かつ本例ではこの第２領域
５の環状接点10の個所における縁部の厚さを0.8μｍと
する。遮蔽ダイオードを構成する領域11の厚さは0.8μ
ｍとする。pn接合12の外側縁部における電位変動につい
ての感度をさらに良好とするために、斯かる外側縁部に
沿ってn+導電領域17を設ける。ｎ形接点層７の厚さは約
１μｍとする。
上述したような条件の下でホトダイオードと遮蔽ダイ
オードとの双方のダイオード間に少なくとも2Vの電圧を
印加すると、中央部1Bは完全に空乏化される。
オードとの双方のダイオード間に少なくとも2Vの電圧を
印加すると、中央部1Bは完全に空乏化される。
上述した例の半導体デバイスはつぎのようにして製造
することができる。出発材料は固有抵抗値が1000Ω・cm
で、厚さが約400μｍの（100）の結晶方位を有するｎ形
シリコンウェハとする。このウェハを熱酸化処理し、つ
いで半導体ウェハに形成すべき別個のデバイス間の表面
における酸化物層18に既知の写真食刻法によりチャネル
をエッチング形成する。酸化物層18の厚さは、デバイス
の少なくとも中央部分に任意の他のシリコン窒化物層を
被着するか、又は他の被膜を被着する場合でも、使用す
る光の透過率が最適となるような厚さを選定する。前記
n+導電領域17を形成するためには、上述したチャネルを
経てリンを強度に拡散させる。しかし、この領域は必ず
しも形成する必要はない。
することができる。出発材料は固有抵抗値が1000Ω・cm
で、厚さが約400μｍの（100）の結晶方位を有するｎ形
シリコンウェハとする。このウェハを熱酸化処理し、つ
いで半導体ウェハに形成すべき別個のデバイス間の表面
における酸化物層18に既知の写真食刻法によりチャネル
をエッチング形成する。酸化物層18の厚さは、デバイス
の少なくとも中央部分に任意の他のシリコン窒化物層を
被着するか、又は他の被膜を被着する場合でも、使用す
る光の透過率が最適となるような厚さを選定する。前記
n+導電領域17を形成するためには、上述したチャネルを
経てリンを強度に拡散させる。しかし、この領域は必ず
しも形成する必要はない。
ついで領域５及び11を既知の方法でイオン注入により
同じ表面に形成する。所要に応じ、これらの領域は単一
工程にて形成することができるが、本例ではホトダイオ
ードの能動部分の深さを遮蔽ダイオードの能動部分の深
さよりも浅くすることからして、２度の注入工程を用い
る。ホトダイオードの直径をこの場合には100μｍと
し、また領域５と11との間の距離を10μｍとする。イオ
ン注入及び拡散工程の後に、厚さが１μｍのシリコン窒
化物層をシリコンウェハの上にマスクとして堆積する。
ついでウェハの裏側に800×800μm2の方形領域を露出さ
せ、シリコンをKOHとプロパノールとの水溶液中にて約1
0時間選択的にエッチングして、中央部1Bの厚さを所望
な厚さとする。ついで中央部を約57゜の角度で（111）
面により画成する。
同じ表面に形成する。所要に応じ、これらの領域は単一
工程にて形成することができるが、本例ではホトダイオ
ードの能動部分の深さを遮蔽ダイオードの能動部分の深
さよりも浅くすることからして、２度の注入工程を用い
る。ホトダイオードの直径をこの場合には100μｍと
し、また領域５と11との間の距離を10μｍとする。イオ
ン注入及び拡散工程の後に、厚さが１μｍのシリコン窒
化物層をシリコンウェハの上にマスクとして堆積する。
ついでウェハの裏側に800×800μm2の方形領域を露出さ
せ、シリコンをKOHとプロパノールとの水溶液中にて約1
0時間選択的にエッチングして、中央部1Bの厚さを所望
な厚さとする。ついで中央部を約57゜の角度で（111）
面により画成する。
つぎにシリコン窒化物を除去し、シコンウェハにリン
を拡散させて接点層７を形成する。このリン拡散工程は
ゲッタリング工程としても同時に作用する。
を拡散させて接点層７を形成する。このリン拡散工程は
ゲッタリング工程としても同時に作用する。
ついで所要の接点窓をエッチングし、これらの接点窓
に慣例の方法にて金属化処理を施す。この金属化処理の
ために、本例では１％のシリコンを含有しているアルミ
ニウムシリコン層を用いる。ついでこのようにして得た
アセンブリを適当な包囲体内に入れる。
に慣例の方法にて金属化処理を施す。この金属化処理の
ために、本例では１％のシリコンを含有しているアルミ
ニウムシリコン層を用いる。ついでこのようにして得た
アセンブリを適当な包囲体内に入れる。
本例では遮蔽ダイオードをｐ形領域11で構成する。こ
の遮蔽ダイオードの代りに、ショットキーダイオードを
用いることもでき、これは弱いｎ形導電領域４と共に整
流接合を形成する適当な金属により構成することができ
る。
の遮蔽ダイオードの代りに、ショットキーダイオードを
用いることもでき、これは弱いｎ形導電領域４と共に整
流接合を形成する適当な金属により構成することができ
る。
放射14は、ホトダイオードをる位置させるウェハの表
面２に入射させる代りに半対側の表面３に入射させるこ
ともできる。しかしこの場合には、表面３の上に設ける
金属層８に入射窓として作用する開口をあける必要があ
り、また所要に応じこの開口には例えば一酸化ケイ素の
反射防止被膜（図示せず）を設けることができる。この
ようにすると第３図に示すようになり、この窓の個所の
ｎ形接点層にも開口をあけて、不必要な再結合をなくす
こともできる。つぎに反射側の表面２を反射性の金属
（10,13）で最大限に覆い、最大数の光子を電荷キャリ
ヤに変換できるようにする。両側から入射する放射を検
出可能とすべき場合には、金属層８と10との双方に入射
窓を設けるようにする。
面２に入射させる代りに半対側の表面３に入射させるこ
ともできる。しかしこの場合には、表面３の上に設ける
金属層８に入射窓として作用する開口をあける必要があ
り、また所要に応じこの開口には例えば一酸化ケイ素の
反射防止被膜（図示せず）を設けることができる。この
ようにすると第３図に示すようになり、この窓の個所の
ｎ形接点層にも開口をあけて、不必要な再結合をなくす
こともできる。つぎに反射側の表面２を反射性の金属
（10,13）で最大限に覆い、最大数の光子を電荷キャリ
ヤに変換できるようにする。両側から入射する放射を検
出可能とすべき場合には、金属層８と10との双方に入射
窓を設けるようにする。
本発明は上述した例のみに限定されるものではなく、
幾多の変更を加え得ることは勿論である。例えば、種々
の半導体領域の寸法は、遮蔽ダイオードの空乏領域が肉
薄の中央部内及び肉厚の縁部内の双方に延在するように
しさえすれば、広い限定値内で変えることができる。ま
た、他の半導体材料及び他の反射性金属を用いることも
でき、さらには種々の領域及び層の厚をそれぞれ上述し
た値とは異なる値に選定することもできる。
幾多の変更を加え得ることは勿論である。例えば、種々
の半導体領域の寸法は、遮蔽ダイオードの空乏領域が肉
薄の中央部内及び肉厚の縁部内の双方に延在するように
しさえすれば、広い限定値内で変えることができる。ま
た、他の半導体材料及び他の反射性金属を用いることも
でき、さらには種々の領域及び層の厚をそれぞれ上述し
た値とは異なる値に選定することもできる。
第１図は本発明による半導体デバイスを示す第２図のＩ
−Ｉ線での断面図； 第２図は第１図の半導体デバイスの平面図； 第３図は本発明による半導体デバイスの他の例の断面図
である。 １……半導体本体、1A……半導体本体の縁部 1B……半導体本体の中央部 ２……第１表面、３……第２表面 ４……第１領域、５……第２領域 ６……放射感知pn接合、７……接点層 ８……金属層、9.10……接続導体 11……遮蔽ダイオード、12……pn接合 13……接続導体、14……放射入射方向 17……n+導電領域、18……酸化物層
−Ｉ線での断面図； 第２図は第１図の半導体デバイスの平面図； 第３図は本発明による半導体デバイスの他の例の断面図
である。 １……半導体本体、1A……半導体本体の縁部 1B……半導体本体の中央部 ２……第１表面、３……第２表面 ４……第１領域、５……第２領域 ６……放射感知pn接合、７……接点層 ８……金属層、9.10……接続導体 11……遮蔽ダイオード、12……pn接合 13……接続導体、14……放射入射方向 17……n+導電領域、18……酸化物層
Claims (9)
- 【請求項１】肉厚の縁部と肉薄の中央部とを有している
ウェハ形態の半導体本体を具え、該半導体本体の第１表
面が実質上平坦で、かつ反対側に位置する第２表面が前
記第１表面に対してほぼ平行に延在する放射感知半導体
デバイスであって、該デバイスが前記第１表面に隣接す
る第１導電形の高オーム第１領域と、前記第１表面に隣
接し、前記第１領域と共に放射感知pn接合を含むホトダ
イオードを形成し、かつ半導体本体内にて前記第１領域
によって完全に包囲される第２領域と、前記第２表面及
び第１領域に隣接する第１導電形の高ドープ接点層とを
具え、前記第２表面の少なくとも一部分に金属層を設
け、該金属層及び第２領域に接続導体を設け、前記半導
体本体の中央部を、10ボルト以下の電圧を前記pn接合間
に逆方向に印加した場合に該中央部が前記接点層にまで
空乏化されるように薄くした放射感知半導体デバイスに
おいて、前記金属層を、検出すべき放射に対して反射性
とし、かつ前記第１表面に隣接し、前記中央部内にて前
記第２領域を完全に包囲し、前記肉厚縁部内にまで延在
し、しかも前記半導体本体内で前記第１領域によって完
全に包囲される遮蔽ダイオードを設け、該遮蔽ダイオー
ドが前記第１領域と共に整流接合を形成し、前記遮蔽ダ
イオードに接続導体を設けて、該遮蔽ダイオード間に逆
方向の電圧を印加した場合に、前記中央部に形成される
空乏領域が少なくとも前記接点層にまで延在するように
したことを特徴とする放射感知半導体デバイス。 - 【請求項２】前記遮蔽ダイオードが前記半導体本体の全
縁部及び中央部の大部分をほぼ覆うことを特徴とする請
求項１に記載の半導体デバイス。 - 【請求項３】前記放射感知pn接合と遮蔽ダイオードとの
間の距離を、動作状態において関連する空乏領域が互い
に接触するように短くすることを特徴とする請求項１又
は２に記載の半導体デバイス。 - 【請求項４】前記遮蔽ダイオードが前記第１領域と共に
pn接合を形成することを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載の半導体デバイス。 - 【請求項５】前記放射感知pn接合とは反対側の前記金属
層に入射放射用の窓として作用する開口を設けることを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体デバ
イス。 - 【請求項６】前記第１領域をシリコンで構成し、かつ該
第１領域のドーピング濃度を少なくとも1011原子/cm3と
し、最大でも1013原子/cm3とすることを特徴とする請求
項５に記載の半導体デバイス。 - 【請求項７】前記第１領域をｎ導電形とし、かつ該第１
領域の固有抵抗値を1000Ω・cmとすることを特徴とする
請求項６に記載の半導体デバイス。 - 【請求項８】前記半導体本体の中央部の厚さを最大でも
20μｍとすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
に記載の半導体デバイス。 - 【請求項９】前記半導体本体の中央部の厚さを最大でも
10μｍとすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
に記載の半導体デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8700370A NL8700370A (nl) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. |
| NL8700370 | 1987-02-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63204666A JPS63204666A (ja) | 1988-08-24 |
| JP2661937B2 true JP2661937B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=19849577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63031025A Expired - Lifetime JP2661937B2 (ja) | 1987-02-16 | 1988-02-15 | 放射感知半導体デバイス |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4857980A (ja) |
| EP (1) | EP0279492B1 (ja) |
| JP (1) | JP2661937B2 (ja) |
| CA (1) | CA1291554C (ja) |
| DE (1) | DE3889477T2 (ja) |
| NL (1) | NL8700370A (ja) |
Families Citing this family (30)
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| EP0416284B1 (de) * | 1989-09-07 | 1995-03-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Optokoppler |
| FR2666690B1 (fr) * | 1990-09-07 | 1997-01-31 | Thomson Composants Militaires | Detecteur infrarouge a substrat aminci et procede de fabrication. |
| JPH0645340A (ja) * | 1991-11-12 | 1994-02-18 | Rohm Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| CA2088612C (en) * | 1992-02-03 | 2003-04-15 | Yoshiki Kuhara | Semiconductor light detecting device |
| US5923071A (en) * | 1992-06-12 | 1999-07-13 | Seiko Instruments Inc. | Semiconductor device having a semiconductor film of low oxygen concentration |
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| JPH08152356A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-11 | Terumo Corp | 赤外線センサ |
| WO1996036999A1 (de) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Strahlungsempfindliches detektorelement und verfahren zur herstellung desselben |
| FR2742878B1 (fr) * | 1995-12-20 | 1998-01-16 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur de rayonnements ionisants ultra-mince et procedes de realisation d'un tel detecteur |
| US6259099B1 (en) | 1996-12-18 | 2001-07-10 | Commissariat A L'energie Atomique | Ultra-thin ionizing radiation detector and methods for making same |
| JP4131998B2 (ja) * | 1998-04-30 | 2008-08-13 | 佐々木 実 | 透明な半導体受光素子およびその製造方法 |
| EP1284021A4 (en) * | 2000-04-20 | 2008-08-13 | Digirad Corp | MANUFACTURE OF ILLUMINATED PHOTODIODS ON LOW LEAKAGE CURRENT LEFT |
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| JP4765285B2 (ja) * | 2004-09-13 | 2011-09-07 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
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| US8399909B2 (en) | 2009-05-12 | 2013-03-19 | Osi Optoelectronics, Inc. | Tetra-lateral position sensing detector |
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| US8912615B2 (en) | 2013-01-24 | 2014-12-16 | Osi Optoelectronics, Inc. | Shallow junction photodiode for detecting short wavelength light |
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