JP4153252B2 - Photodiode - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホトダイオードに関し、特に半導体光源装置において、半導体レーザダイオード等の半導体発光素子から出射されるモニタ光を受光するホトダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平4−147690号公報がある。この公報に記載された半導体光源装置に備えられたホトダイオードは、半導体レーザダイオードのモニタ用レーザ光出射面から下方に出射されるモニタ用レーザ光を受光する。そして、ホトダイオードによるモニタ出力に基づいて、上記のモニタ用レーザ光出射面と対向するレーザ光出射面から上方に出射するレーザ光の出力を制御している。また、この半導体光源装置においては、モニタ用レーザ光の光軸とホトダイオードの表面が直交しないようにホトダイオードをステム上に固定することで、ホトダイオード表面から反射されるモニタ用レーザ光がレーザ光出射面から出射されるレーザ光と重ならないようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体光源装置に備えるホトダイオードは、温度変化に伴って受光感度が大きく変動するという問題点を有しており、その結果、半導体レーザダイオードの精密な出力制御が困難なものとなっていた。
【0004】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、温度変化に対しても安定した受光感度を得ることが可能なホトダイオードを提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本願発明の発明者らは、従来の半導体光源装置においてホトダイオードの受光感度が温度変化によって大きく変動する原因について以下の知見を得た。すなわち、従来の半導体光源装置に備えるホトダイオードは、低不純物濃度の第1導電型半導体層の表層において、その周縁部の内側に選択的に形成された第2導電型半導体層を有する領域が光感応領域(入射光に感応してホール/電子からなるキャリアを生成する領域)であり、この光感応領域を囲む第2導電型半導体層が形成されていない領域(以下、「変動領域」と呼ぶ)に、モニタ用レーザ光が入射すると、その受光感度が温度変化に伴って大きく変動するという知見を得た。
【0006】
そこで、このような知見に基づいて上記課題を解決するため、本発明のホトダイオードは、第1導電型の半導体基板と、上記半導体基板上に形成された当該半導体基板より低不純物濃度の第1導電型半導体層と、上記低不純物濃度の第1導電型半導体層上に形成され、上記低不純物濃度の第1導電型半導体層との界面でpn接合を構成する第2導電型半導体層とを備え、入射光に感応してキャリアを生成する光感応領域を囲んで上記第2導電型半導体層表面から上記第1導電型半導体基板まで達する溝部が形成され、上記溝部から所定幅外周で切り出されたことを特徴としている。
【0007】
この発明によれば、ホトダイオードの光感応領域を囲んで溝部を形成することで、光感応領域の周囲に存在する溝部内面までpn接合部が形成されるので、上記したような変動領域をなくすことができる。その結果、ホトダイオードの受光感度を温度変化に対して安定にすることができる。更に、上記の溝部から所定幅外周をダイシングによって切断するので、光感応領域の端部、すなわち溝部の内面に形成されたpn接合部への機械的損傷を防止することができる。加えて、溝部外周に残された第1導電型半導体層と第2導電型半導体層が保護ブロックとなって、光感応領域を保護することが可能となる。
【0008】
また、本発明のホトダイオードにおいては、上記半導体基板はシリコン基板であり、上記溝部の内面にシリコンの熱酸化膜を設けたことを特徴とすることが好適である。
【0009】
この発明によれば、上述のように溝部の内面に熱酸化膜を形成するので、溝部内面に形成されたpn接合部を保護することが可能となる。
【0010】
また、本発明のホトダイオードにおいては、上記溝部に上記入射光を遮光する遮光部材を埋め込んだことを特徴とすることが好適である。
【0011】
この発明によれば、溝部には入射光を遮光する遮光部材が埋め込まれているので、溝部内面に形成されたpn接合部への光の入射が防止できる。その結果、このホトダイオードは更に安定した素子特性を得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかるホトダイオード1について添付の図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態に関する説明においては、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を附し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【0013】
図1はホトダイオード1の平面図である。図1に示すように、ホトダイオード1は平面形状が正方形状であり、0.68mm×0.68mmのチップ面積を有する。そして、0.64mm×0.64mmの面積を有する正方形状の光感応領域1aの周縁に、幅5μmのトレンチ溝GRVが形成されている。そしてこのトレンチ溝GRVの内部には、遮光部材1rが埋め込まれている。この遮光部材1rには、黒色の染料や絶縁処理したカーボンブラック等の顔料を混入させた黒色ホトレジストやポリイミド等用いることができる。また、光感応領域1aの角部に近い位置には、0.13mm×0.13mmの正方形状でアルミニウムからなる上面電極euが設けられている。
【0014】
次に、このホトダイオード1の断面図を図2に示す。この図2は、図1に示すホトダイオード1のII−II断面における断面構造を示している。図2に示すように、ホトダイオード1は、0.002Ω・cmの抵抗をもつシリコンからなる厚さ240μmのn型の半導体基板1sを有する。この半導体基板1s上には、1kΩ・cmの抵抗をもつ厚さ30μmのn型半導体層1nと、シート抵抗が100Ω/□で厚さ0.35μmのp型半導体層1pとが順次形成されている。そしてこれらのn型半導体層1nとp型半導体層1pの境界はpn接合を構成している。
【0015】
また、ホトダイオード1は、光感応領域1aの周縁に、n型半導体層1nと半導体基板1sとの境界より深部まで形成した深さ40μm、幅5μmの断面U字形状のトレンチ溝GRVが形成されており、このトレンチ溝GRVの内面やp型半導体層1pの表層部にSiO2からなる絶縁層ILTが形成されている。そして、上述したように、このトレンチ溝GRVの内部には遮光部材1rが埋め込まれている。更に、p型半導体層1p上の所定位置で絶縁層ILTをエッチングした後に形成されたアルミニウムからなる厚さ1.1μmの上面電極euを有し、また、半導体基板1sの底面から順次形成した厚さ1.1μmのアルミニウム層1c、及びNi−Auからなる厚さ5μmの下面電極elを有する。
【0016】
次に、ホトダイオード1の製造方法について説明する。図3は、ホトダイオード1の製造方法を説明する断面図である。
【0017】
ホトダイオード1を製造するため、まず、図3(a)に示すように、厚さ240μmのn型の半導体基板1sを用意する。次に、半導体基板1s上にエピタキシャル成長を用いて、厚さ30μmの低不純物濃度のn型半導体層1nを図3(b)に示すように形成する。
【0018】
次に、n型半導体層1nの表層部からp型不純物(ボロン)を拡散によって添加し、この表層部の導電型を反転させて、図3(c)に示すように、厚さ0.35μmのp型半導体層1pを形成する。
【0019】
次に、p型半導体層1pの表層部に、図3(d)に示すように厚さ1μmの、例えば酸化シリコンからなる絶縁層ILTを堆積する。この体積法としては、CVD(化学的気相成長)法やスパッタ法などを用いることができる。
【0020】
次に、通常のフォトリソグラフィ技術を用いてマスクパターンを形成し、マスクの開口部にICP(誘導結合プラズマ)エッチングを行い、この開口部の領域に、図3(e)に示すように、深さ40μm、幅5μmのトレンチ溝GRVを形成する。
【0021】
次に、酸素と水蒸気雰囲気中において本デバイスを加熱し、トレンチ溝GRVを熱酸化することによって、図3(f)に示すようにトレンチ溝GRVにも厚さ66nmの酸化シリコンからなる絶縁層ILTを形成する。このようにして、トレンチ溝GRVに露出したpn接合部を保護する。なお、この熱酸化の温度は900℃の高温である。
【0022】
次に、図3(g)に示すように、トレンチ溝GRV内に遮光部材1rを埋め込む。この遮光部材1rは、スピンコート等によってトレンチ溝GRV内に埋め込むことができる。
【0023】
次に、図3()に示すように、Alからなる厚さ1.1μmの上面電極eu及びアルミニウム層1cをスパッタ法又は蒸着法により形成し、更に無電解めっき法により厚さ5μの下面電極el(Ni−Au)を形成する。そして、最後に、二つのトレンチ溝GRVの中間において、ダイシングにより絶縁層ILTから下面電極elを切断することにより、図3()に示すようにホトダイオード1が得られる。なお、このようにダイシングすることによって、トレンチ溝GRV内面の外側からホトダイオード1の端部までは、幅15μmのブロックが残される。
【0024】
このように製造されるホトダイオード1は、トレンチ溝GRVの内面まで、pn接合部が形成されており、従来のホトダイオードのように、光感応領域1aの周縁に変動領域がなく、またトレンチ溝GRVの外側に残されたブロックに光が入射しても全く感度がないので、温度変化に対して安定した受光感度が得られる。また、このホトダイオード1は、トレンチ溝GRVから所定幅外周をダイシングによって切断するので、光感応領域1aの端部、すなわちトレンチ溝GRVの内面に形成されたpn接合部への機械的損傷を防止することができる。更には、トレンチ溝GRVの外周に残されたp型半導体層1pとn型半導体層1nとで構成されるブロックが、保護ブロックとなって光感応領域1aを保護することができる。また、上述のようにトレンチ溝GRV内面に絶縁層ILTを形成するので、トレンチ溝GRV内面に形成されたpn接合部を保護することが可能となる。加えて、トレンチ溝GRVには、遮光部材1rが埋め込まれているので、トレンチ溝GRV内面に形成されたpn接合部への光の入射が防止できる。その結果、このホトダイオード1は更に安定した素子特性を得ることができる。
【0025】
ここで、ホトダイオード1が搭載された半導体光源装置の一例について説明する。図4は、その一例である半導体光源装置10を説明するための説明図である。
【0026】
半導体光源装置10は、円板上のステム11上に固定された柱上の支持体20の側面に固定された半導体レーザダイオード12と、この半導体レーザダイオード12のモニタ用レーザ光出射面15から出射されるモニタ用レーザ光16の光軸17がその中心から外れた領域に入射するホトダイオード1を備えて構成されている。この半導体レーザダイオード12は、窒化物系の材料により構成されており、波長409nmのレーザ光を出射する。そして、ホトダイオード18は、その表面に対する法線19が、半導体レーザダイオード12のモニタ用レーザ光出射面15から出射されるモニタ用レーザ光16の光軸17に対して所定角度傾けられている。このような構成とすることで、ホトダイオード18の表面で反射されたモニタ用レーザ光16が、モニタ用レーザ光出射面15と対向するレーザ光出射端面13から出射されるレーザ光14と重なることを避けるようにしている。そして、ホトダイオード18に入射したモニタ用レーザ光16によるモニタ出力に基づいて、半導体レーザダイオード12から出射するレーザ光14を制御している。
【0027】
この半導体光源装置10のようにホトダイオード1を搭載すると、ホトダイオード1は温度変化に対しても受光感度が安定しているので、温度変化に影響されず、安定した強度のレーザ光を出力することができる。
【0028】
ここで、ホトダイオード1に波長409nmのレーザ光を照射したときの温度変化に対する受光感度特性を図5に示す。また、参考のため、図6に従来の半導体光源装置に用いられていたホトダイオードの同様の特性を示す。図5及び図6において、横軸はホトダイオードの温度であり、縦軸は光電流比、すなわち温度25℃の光電流を基準とした他の温度における光電流の変動比率[%]を表す。また、図5及び図6において、黒塗りの正方形状のプロットを結ぶ線は、光感応領域のみにレーザ光を照射したときの、温度変化に対する受光感度を示している。また、黒塗りの円形状のプロットを結ぶ線は、図5においては、ホトダイオード1のチップ端にレーザ光を照射したときの同様の特性を示し、図6においては光感応領域の周辺の変動領域にもレーザ光を照射したときの同様の特性を示す。図6に示すように、従来の半導体光源装置に用いられていたホトダイオードでは、光感応領域のみにレーザ光を照射した場合に比べて、変動領域にもレーザ光を照射した場合に、光電流比すなわち受光感度が温度変化によって大きく変動していることがわかる。このように従来の半導体光源装置に用いられていたホトダイオードにおいては、変動領域にもレーザ光を照射した場合の温度係数、すなわち1℃の温度変化に伴う光電流比の変化量は−0.35[%/℃]と大きい。一方、図5に示すようにホトダイオード1においてはチップ端にレーザ光を照射しても、温度係数が−0.08[%/℃]と、温度変化に対して安定した受光感度が得られることが確認できる。
【0029】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、トレンチ溝GRV内に埋め込む遮光部材1rとしては、ノンドープシリカ等を用いることができる。この場合においても、トレンチ溝GRV内面に形成されたpn接合部に光が入射することを防止可能である。
【0030】
また、トレンチ溝GRVには、遮光部材1rを埋め込まなくても良い。この場合には、トレンチ溝GRV側に露出したpn接合部へ光が入射するので、ホトダイオード1の特性は若干低下するものの、このホトダイオード1光感応領域の面積を大きくとることができ、また安定した素子特性を得ることができるという効果や、トレンチ溝GRVの内面に形成されたpn接合部に対する機械的損傷を与えないという効果等は、依然として残される。
【0031】
また、本実施形態においては、ホトダイオード1においては、n型半導体層1nが光吸収層として機能するが、p型半導体層1p及びn型半導体層1nの導電型を反転させても良い。この場合には、p型半導体層1pが光吸収層として機能する。
【0032】
また、本実施形態においては、ホトダイオード1を適用した半導体光源装置の一例として、最も好適な光源である半導体レーザダイオードを用いた半導体光源装置について説明したが、このホトダイオード1を半導体光源装置に適用する場合、その光源には発光ダイオード(LED)も適用可能である。
【0033】
【発明の効果】
本発明のホトダイオードによれば、ホトダイオードの光感応領域を囲んで溝部を形成することで、光感応領域の端部、すなわち溝部内面までpn接合部が形成される。したがって、光感応領域の周囲に変動領域をなくすことができる結果、ホトダイオードの受光感度を温度変化に対して安定にすることができる。更に、上記の溝部から所定幅外周をダイシングによって切断するので、光感応領域の端部、すなわち溝部の内面に形成されたpn接合部への機械的損傷を防止することができる。加えて、溝部外周に残された第1導電型半導体層と第2導電型半導体層が保護ブロックとなって、光感応領域を保護することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態にかかるホトダイオードの平面図である。
【図2】実施形態にかかるホトダイオードの断面図である。
【図3】実施形態にかかるホトダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図4】実施形態にかかるホトダイオードを搭載した半導体光源装置の一例を説明するための説明図である。
【図5】実施形態にかかるホトダイオードの温度変化に対する受光感度特性を示す図である。
【図6】従来のホトダイオードの温度変化に対する受光感度特性を示す図である。
【符号の説明】
1・・・ホトダイオード、1a・・・光感応領域、1s・・・半導体基板、1n・・・n型半導体層、1p・・・p型半導体層、1c・・・アルミニウム層、1r・・・遮光部材、ILT・・・絶縁層、GRV・・・トレンチ溝、eu・・・上面電極、el・・・下面電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photodiode, and more particularly to a photodiode that receives monitor light emitted from a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser diode in a semiconductor light source device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is JP-A-4-147690 as a technique in such a field. The photodiode provided in the semiconductor light source device described in this publication receives the monitoring laser light emitted downward from the monitoring laser light emitting surface of the semiconductor laser diode. Based on the monitor output from the photodiode, the output of the laser beam emitted upward from the laser beam emission surface opposite to the above-described monitoring laser beam emission surface is controlled. Further, in this semiconductor light source device, the monitoring laser light reflected from the photodiode surface is emitted from the laser light emitting surface by fixing the photodiode on the stem so that the optical axis of the monitoring laser light and the surface of the photodiode are not orthogonal to each other. So that it does not overlap with the laser beam emitted from.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the photodiode provided in the conventional semiconductor light source device has a problem that the light receiving sensitivity largely fluctuates with a change in temperature, and as a result, precise output control of the semiconductor laser diode is difficult. It was.
[0004]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a photodiode capable of obtaining a stable light receiving sensitivity even with respect to a temperature change.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have obtained the following knowledge about the reason why the light receiving sensitivity of the photodiode largely fluctuates due to temperature change in the conventional semiconductor light source device. That is, in the photodiode provided in the conventional semiconductor light source device, the region having the second conductivity type semiconductor layer selectively formed inside the peripheral portion of the surface layer of the first impurity type semiconductor layer having a low impurity concentration is light sensitive. A region (a region in which carriers composed of holes / electrons are generated in response to incident light), and a region in which the second conductivity type semiconductor layer surrounding the photosensitive region is not formed (hereinafter referred to as “variable region”) In addition, it has been found that when the monitoring laser beam is incident, the light receiving sensitivity greatly varies with the temperature change.
[0006]
Therefore, in order to solve the above problems based on such knowledge, the photodiode of the present invention includes a first conductivity type semiconductor substrate and a first conductivity having a lower impurity concentration than the semiconductor substrate formed on the semiconductor substrate. And a second conductivity type semiconductor layer which is formed on the first conductivity type semiconductor layer having the low impurity concentration and forms a pn junction at the interface with the first conductivity type semiconductor layer having the low impurity concentration. A groove is formed to surround the photosensitive region that generates carriers in response to incident light and reaches from the surface of the second conductive semiconductor layer to the first conductive semiconductor substrate, and is cut out from the groove at a predetermined width outer periphery. It is characterized by that.
[0007]
According to the present invention, by forming the groove around the photosensitive region of the photodiode, the pn junction is formed up to the inner surface of the groove existing around the photosensitive region. Can do. As a result, the light receiving sensitivity of the photodiode can be stabilized against temperature changes. Furthermore, since the outer periphery of the predetermined width is cut from the groove by dicing, mechanical damage to the end of the photosensitive region, that is, the pn junction formed on the inner surface of the groove can be prevented. In addition, the first conductive type semiconductor layer and the second conductive type semiconductor layer left on the outer periphery of the groove portion serve as a protection block, and the photosensitive region can be protected.
[0008]
In the photodiode of the present invention, it is preferable that the semiconductor substrate is a silicon substrate, and a silicon thermal oxide film is provided on the inner surface of the groove.
[0009]
According to the present invention, since the thermal oxide film is formed on the inner surface of the groove portion as described above, the pn junction portion formed on the inner surface of the groove portion can be protected.
[0010]
In the photodiode of the present invention, it is preferable that a light shielding member for shielding the incident light is embedded in the groove.
[0011]
According to this invention, since the light shielding member that shields the incident light is embedded in the groove, it is possible to prevent light from entering the pn junction formed on the inner surface of the groove. As a result, this photodiode can obtain more stable device characteristics.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A photodiode 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the embodiments, for ease of understanding of the description, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible in each drawing, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0013]
FIG. 1 is a plan view of the photodiode 1. As shown in FIG. 1, the photodiode 1 has a square planar shape and has a chip area of 0.68 mm × 0.68 mm. A trench groove GRV having a width of 5 μm is formed at the periphery of the square photosensitive region 1 a having an area of 0.64 mm × 0.64 mm. A light shielding member 1r is embedded in the trench groove GRV. The light shielding member 1r can be used a black dye or insulated with black photoresist or polyimide obtained by mixing a pigment such as carbon black. In addition, an upper surface electrode eu made of aluminum having a square shape of 0.13 mm × 0.13 mm is provided at a position near the corner of the photosensitive region 1a.
[0014]
Next, a sectional view of the photodiode 1 is shown in FIG. FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the photodiode 1 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the photodiode 1 has an n-type semiconductor substrate 1s made of silicon having a resistance of 0.002 Ω · cm and having a thickness of 240 μm. An n-type semiconductor layer 1n having a resistance of 1 kΩ · cm and a thickness of 30 μm and a p-type semiconductor layer 1p having a sheet resistance of 100Ω / □ and a thickness of 0.35 μm are sequentially formed on the semiconductor substrate 1s. Yes. The boundary between the n-type semiconductor layer 1n and the p-type semiconductor layer 1p forms a pn junction.
[0015]
In the photodiode 1, a trench groove GRV having a U-shaped cross section with a depth of 40 μm and a width of 5 μm formed from the boundary between the n-type semiconductor layer 1n and the semiconductor substrate 1s to the deep part is formed at the periphery of the photosensitive region 1a. An insulating layer ILT made of SiO 2 is formed on the inner surface of the trench groove GRV and the surface layer portion of the p-type semiconductor layer 1p. As described above, the light shielding member 1r is embedded in the trench groove GRV. Furthermore, it has a top electrode eu having a thickness of 1.1 μm made of aluminum formed after etching the insulating layer ILT at a predetermined position on the p-type semiconductor layer 1p, and has a thickness formed sequentially from the bottom surface of the semiconductor substrate 1s. An aluminum layer 1c having a thickness of 1.1 μm and a bottom electrode el having a thickness of 5 μm made of Ni—Au are provided.
[0016]
Next, a method for manufacturing the photodiode 1 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the photodiode 1.
[0017]
In order to manufacture the photodiode 1, first, as shown in FIG. 3A, an n-type semiconductor substrate 1s having a thickness of 240 μm is prepared. Then, using an epitaxial growth method on a semiconductor substrate 1s, to form an n-type semiconductor layer 1n a low impurity concentration having a thickness of 30μm as shown in FIG. 3 (b).
[0018]
Next, a p-type impurity (boron) is added from the surface layer portion of the n-type semiconductor layer 1n by diffusion, and the conductivity type of this surface layer portion is reversed, and as shown in FIG. 3C, the thickness is 0.35 μm. The p-type semiconductor layer 1p is formed.
[0019]
Next, an insulating layer ILT made of, for example, silicon oxide having a thickness of 1 μm is deposited on the surface layer portion of the p-type semiconductor layer 1p as shown in FIG. As the volume method, a CVD (chemical vapor deposition) method, a sputtering method, or the like can be used.
[0020]
Next, a mask pattern is formed by using a normal photolithography technique, ICP (inductively coupled plasma) etching is performed on the opening of the mask, and a deep region is formed in the region of the opening as shown in FIG. A trench groove GRV having a thickness of 40 μm and a width of 5 μm is formed.
[0021]
Next, the device is heated in an oxygen and water vapor atmosphere to thermally oxidize the trench groove GRV, whereby an insulating layer ILT made of silicon oxide having a thickness of 66 nm is formed in the trench groove GRV as shown in FIG. Form. In this way, the pn junction exposed in the trench groove GRV is protected. The thermal oxidation temperature is as high as 900 ° C.
[0022]
Next, as shown in FIG. 3G, the light shielding member 1r is embedded in the trench groove GRV. The light shielding member 1r can be embedded in the trench groove GRV by spin coating or the like.
[0023]
Next, as shown in FIG. 3 (h), the upper electrode eu and aluminum layer 1c having a thickness of 1.1μm made of Al is formed by sputtering or vapor deposition, further having a thickness of 5 [mu] m by electroless plating A bottom electrode el (Ni—Au) is formed. And, finally, in the middle of the two trench GRV, by cutting the lower electrode el insulating layer ILT by dicing, photodiode 1 is obtained as shown in FIG. 3 (i). By dicing in this way, a block having a width of 15 μm is left from the outside of the inner surface of the trench groove GRV to the end of the photodiode 1.
[0024]
In the photodiode 1 manufactured in this way, a pn junction is formed up to the inner surface of the trench groove GRV, and there is no fluctuation region at the periphery of the photosensitive region 1a as in the conventional photodiode, and the trench groove GRV Even if light enters the block left outside, there is no sensitivity at all, so that stable light receiving sensitivity can be obtained with respect to temperature changes. Further, since the photodiode 1 cuts the outer periphery of the predetermined width from the trench groove GRV by dicing, mechanical damage to the end portion of the photosensitive region 1a, that is, the pn junction formed in the inner surface of the trench groove GRV is prevented. be able to. Furthermore, the block composed of the p-type semiconductor layer 1p and the n-type semiconductor layer 1n left on the outer periphery of the trench groove GRV can be a protective block and protect the photosensitive region 1a. In addition, since the insulating layer ILT is formed on the inner surface of the trench groove GRV as described above, the pn junction formed on the inner surface of the trench groove GRV can be protected. In addition, since the light shielding member 1r is embedded in the trench groove GRV, it is possible to prevent light from entering the pn junction formed on the inner surface of the trench groove GRV. As a result, the photodiode 1 can obtain more stable element characteristics.
[0025]
Here, an example of a semiconductor light source device on which the photodiode 1 is mounted will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of the semiconductor light source device 10.
[0026]
The semiconductor light source device 10 is emitted from a semiconductor laser diode 12 fixed to a side surface of a support 20 on a column fixed on a stem 11 on a disk, and from a monitoring laser light emitting surface 15 of the semiconductor laser diode 12. The optical axis 17 of the monitoring laser beam 16 is provided with a photodiode 1 that is incident on a region off the center. The semiconductor laser diode 12 is made of a nitride material and emits laser light having a wavelength of 409 nm. The normal line 19 of the photodiode 18 is inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis 17 of the monitoring laser beam 16 emitted from the monitoring laser beam emitting surface 15 of the semiconductor laser diode 12. With such a configuration, the monitoring laser light 16 reflected by the surface of the photodiode 18 is overlapped with the laser light 14 emitted from the laser light emitting end face 13 facing the monitoring laser light emitting face 15. I try to avoid it. The laser beam 14 emitted from the semiconductor laser diode 12 is controlled based on the monitor output from the monitor laser beam 16 incident on the photodiode 18.
[0027]
When the photodiode 1 is mounted as in the semiconductor light source device 10, the photodiode 1 has a stable light receiving sensitivity even with respect to a temperature change, so that a laser beam having a stable intensity can be output without being affected by the temperature change. it can.
[0028]
Here, FIG. 5 shows the light receiving sensitivity characteristic with respect to temperature change when the photodiode 1 is irradiated with laser light having a wavelength of 409 nm. For reference, FIG. 6 shows the same characteristics of a photodiode used in a conventional semiconductor light source device. 5 and 6, the horizontal axis represents the photodiode temperature, and the vertical axis represents the photocurrent ratio, that is, the photocurrent variation ratio [%] at other temperatures based on the photocurrent at a temperature of 25 ° C. In FIGS. 5 and 6, the line connecting the black square plots indicates the light receiving sensitivity with respect to the temperature change when only the light sensitive region is irradiated with the laser light. In FIG. 5, the line connecting the black circle-shaped plots shows the same characteristics when the chip end of the photodiode 1 is irradiated with laser light. In FIG. 6, the fluctuation region around the photosensitive region is shown. Also shows the same characteristics when irradiated with laser light. As shown in FIG. 6, in the photodiode used in the conventional semiconductor light source device, the photocurrent ratio is higher when the laser beam is also irradiated to the fluctuation region than when the laser beam is irradiated only to the photosensitive region. In other words, it can be seen that the light receiving sensitivity greatly fluctuates due to temperature changes. As described above, in the photodiode used in the conventional semiconductor light source device, the temperature coefficient when the fluctuation region is irradiated with the laser light, that is, the change amount of the photocurrent ratio accompanying the temperature change of 1 ° C. is −0.35. [% / ° C] and large. On the other hand, as shown in FIG. 5, the photodiode 1 has a temperature coefficient of −0.08 [% / ° C.] even when the chip end is irradiated with laser light, and a stable light receiving sensitivity with respect to temperature change can be obtained. Can be confirmed.
[0029]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, as the light shielding member 1r embedded in the trench groove GRV, non-doped silica or the like can be used. Even in this case, it is possible to prevent light from entering the pn junction formed on the inner surface of the trench groove GRV.
[0030]
Further, the light shielding member 1r may not be embedded in the trench groove GRV. In this case, since light is incident on the pn junction exposed on the trench groove GRV side, the characteristics of the photodiode 1 are slightly deteriorated, but the area of the photosensitive region of the photodiode 1 can be increased and stable. The effect that the obtained device characteristics can be obtained, the effect that the pn junction formed in the inner surface of the trench groove GRV is not mechanically damaged, etc. still remain.
[0031]
In the present embodiment, in the photodiode 1, the n-type semiconductor layer 1n functions as a light absorption layer, but the conductivity types of the p-type semiconductor layer 1p and the n-type semiconductor layer 1n may be reversed. In this case, the p-type semiconductor layer 1p functions as a light absorption layer.
[0032]
In the present embodiment, the semiconductor light source device using the semiconductor laser diode, which is the most suitable light source, has been described as an example of the semiconductor light source device to which the photodiode 1 is applied. However, the photodiode 1 is applied to the semiconductor light source device. In this case, a light emitting diode (LED) can be used as the light source.
[0033]
【The invention's effect】
According to the photodiode of the present invention, a pn junction is formed up to the end of the photosensitive region, that is, the inner surface of the groove by forming the groove around the photosensitive region of the photodiode. Therefore, as a result of eliminating the fluctuation region around the photosensitive region, the light receiving sensitivity of the photodiode can be stabilized against temperature changes. Furthermore, since the outer periphery of the predetermined width is cut from the groove by dicing, mechanical damage to the end of the photosensitive region, that is, the pn junction formed on the inner surface of the groove can be prevented. In addition, the first conductive type semiconductor layer and the second conductive type semiconductor layer left on the outer periphery of the groove portion serve as a protection block, and the photosensitive region can be protected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a photodiode according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the photodiode according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the photodiode according to the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of a semiconductor light source device on which the photodiode according to the embodiment is mounted.
FIG. 5 is a graph showing a light receiving sensitivity characteristic with respect to a temperature change of the photodiode according to the embodiment.
FIG. 6 is a graph showing a light receiving sensitivity characteristic with respect to a temperature change of a conventional photodiode.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photodiode, 1a ... Photosensitive area | region, 1s ... Semiconductor substrate, 1n ... n-type semiconductor layer, 1p ... p-type semiconductor layer, 1c ... Aluminum layer, 1r ... Light shielding member, ILT ... insulating layer, GRV ... trench groove, eu ... upper surface electrode, el ... lower surface electrode

Claims (3)

第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された当該半導体基板より低不純物濃度の第1導電型半導体層と、
前記低不純物濃度の第1導電型半導体層上に形成され、前記低不純物濃度の第1導電型半導体層との界面でpn接合を構成する第2導電型半導体層とを備え、入射光に感応してキャリアを生成する光感応領域を囲んで前記第2導電型半導体層表面から前記第1導電型半導体基板まで達する溝部が形成され、
前記溝部から所定幅外周で切り出された
ことを特徴とするホトダイオード。
A first conductivity type semiconductor substrate;
A first conductivity type semiconductor layer having a lower impurity concentration than the semiconductor substrate formed on the semiconductor substrate;
A second conductivity type semiconductor layer formed on the first conductivity type semiconductor layer having a low impurity concentration and forming a pn junction at an interface with the first conductivity type semiconductor layer having the low impurity concentration, and sensitive to incident light. Then, a groove portion is formed that surrounds the photosensitive region that generates carriers and reaches the first conductive semiconductor substrate from the surface of the second conductive semiconductor layer,
A photodiode cut out at an outer periphery of a predetermined width from the groove.
前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記溝部の内面にシリコンの熱酸化膜を設けたことを特徴とする請求項1記載のホトダイオード。
The semiconductor substrate is a silicon substrate;
2. The photodiode according to claim 1, wherein a thermal oxide film of silicon is provided on the inner surface of the groove.
前記溝部に前記入射光を遮光する遮光部材を埋め込んだことを特徴とする請求項1または2に記載のホトダイオード。The photodiode according to claim 1, wherein a light shielding member that shields the incident light is embedded in the groove.
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