JP4945916B2 - 光電変換素子 - Google Patents
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Description
図2は、本発明の第1の実施形態にかかる光電変換素子10の断面構造を示す。図において、1はp型あるいはn型の単結晶半導体基板であり、受光層(光吸収層)を形成する。2はn型不純物を高濃度に拡散したn+層、3はp型不純物を高濃度で拡散したp+層である。n+層2およびp+層3は、それぞれ基板1のキャリア濃度より高いキャリア濃度を有し、基板1で生成された正負のキャリアに対して電子収集層および正孔収集層として作用する。7aは、n+層2およびp+層3の表面上に形成された真性半導体層(i層)であり、本実施形態では、図示するように、真性半導体層7a上に表面保護膜8aが形成される。4は、表面保護膜8aおよび真性半導体層7aに形成した開口を介してn+層2に接続される負電極、5は同様にしてp+層に接続される正電極である。
n+層2:n+型Si層、C=1×1019cm−3、拡散深さ1μm
p+層3:p+型Si層、C=1×1019cm−3、拡散深さ1μm
負電極4:Al層、膜厚2μm
正電極5:Al層、膜厚2μm
受光面側拡散層6:p+型Si層、C=1×1018cm−3、拡散深さ0.3μm
真性半導体層7a、7b:i型Si層、C=1.5×1010cm−3、厚さ0.1μm
表面保護膜8a:SiO2、膜厚0.3μm
表面保護膜8b:SiO2、膜厚10nm
反射防止膜9:MgF2/ZnSの2層膜、膜厚110nm/50nm
なお、上記の例では、半導体基板の材料としてSiを挙げているが、Ge、SiGe、SiC、C等のIV族半導体材料を用いても同様な効果を得ることができる。また、受光面側拡散層6をp+型としているが、n+型であっても同様の効果を得ることができる。
図3は、本発明の第2の実施形態にかかる光電変換素子の構造を示す断面図である。本実施形態の光電変換素子20は、基板の表裏面に電極を設けた構造を有する。図において、21は光吸収部を形成するためのp型またはn型半導体基板、22は基板21の受光面にn型不純物を基板よりも高濃度に拡散することによって形成したn+層、23は基板21の裏面(受光面とは反対側の層)にp型不純物を基板よりも高濃度に拡散することによって形成したp+層である。なお、n+層22は、受光によって基板21に生成された正負キャリアのうち、電子を収集するための電子収集層として、p+層23は、正孔を収集するための正孔収集層として動作する。
n+層22:n+型Si層、C=1×1018cm−3、拡散深さ0.2μm
p+層23:p+型Si層、C=1×1019cm−3、拡散深さ1μm
負電極24:Al層、膜厚2μm
正電極25:Al層、膜厚2μm
真性半導体層27a、27b:i型Si層、C=1.5×1010cm−3、厚さ0.1μm
表面保護膜28a:SiO2、膜厚10nm
表面保護膜28b:SiO2、膜厚0.3μm
反射防止膜29:MgF2/ZnSの2層膜、膜厚110nm/50nm
なお、上記の例では、半導体基板の材料としてSiを挙げているが、Ge、SiGe、SiC、C等のIV族半導体材料や、GaAs、InP、AlGaAs、InGaP等のIII−V族化合物半導体材料を用いても同様な効果を得ることができる。また、半導体基板21をp型基板とし、受光面側にn+層を、裏面側にp+層を配置しているが、この構造に限定されるものではない。すなわち、半導体基板21をn型基板で形成し、受光面側にp+層を、裏面側にn+層を形成しても、同様の効果を得ることができる。
2 n+層
3 p+層
4 負電極
5 正電極
6 受光面側拡散層
7a、7b 真性半導体層
8a、8b 表面保護膜
9 反射防止膜
10 光電変換素子
Claims (3)
- 受光層を形成する単結晶半導体基板と、前記半導体基板の受光面と対向する裏面側に形成され、前記半導体基板のキャリア濃度より高いキャリア濃度を有する不純物拡散層と、前記不純物拡散層上から半導体基板の裏面を被覆する表面保護膜と、前記表面保護膜に形成した開口を介して前記不純物拡散層に接続する負および正の電極層とを備える光電変換素子において、
前記不純物拡散層と前記表面保護膜間に、前記単結晶半導体基板と同じ材料の真性半導体結晶層を形成したことを特徴とする、光電変換素子。 - 請求項1に記載の光電変換素子において、前記半導体基板の受光面側に形成した第2の不純物拡散層と、該第2の不純物拡散層上に前記単結晶半導体基板と同じ材料で形成した第2の真性半導体結晶層と、該第2の真性半導体結晶層上に形成した第2の表面保護膜を備えることを特徴とする、光電変換素子。
- 受光層を形成する単結晶半導体基板と、前記半導体基板の受光面側に形成され、前記半導体基板のキャリア濃度より高いキャリア濃度を有する第1の不純物拡散層と、前記半導体基板の受光面と対向する裏面側に形成され、前記半導体基板のキャリア濃度より高いキャリア濃度を有する第2の不純物拡散層と、前記第1および第2の不純物拡散層上から前記半導体基板の受光面および裏面を被覆する第1および第2の表面保護膜と、前記第1または第2の表面保護膜に設けた開口を介して前記第1または第2の不純物拡散層に接続する正または負の電極層を備える光電変換素子において、
前記第1の不純物拡散層と前記第1の表面保護膜間に第1の真性半導体結晶層を、前記第2の不純物拡散層と前記第2の表面保護膜間に第2の真性半導体結晶層を設け、前記第1および第2の真性半導体結晶層は前記単結晶基板と同じ材料で形成したことを特徴とする、光電変換素子。
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