JP4951551B2

JP4951551B2 - 半導体光検出装置

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Publication number: JP4951551B2
Application number: JP2008044730A
Authority: JP
Inventors: 義磨郎藤井; 徳之村松; 昌立米田; 隆二杉浦
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP2009206173A

Description

本発明は、半導体光検出装置に関する。

半導体光検出装置として、互いに対向する第１及び第２の主面を有する第１導電型の半導体基板と、半導体基板の第１の主面側に形成されており、半導体基板との接合によりフォトダイオードを構成する第２導電型の半導体領域と、半導体基板の第１の主面側に形成されている信号処理回路部と、を備えているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された半導体光検出装置では、第２導電型の半導体領域及び信号処理回路部の周囲を囲むように、半導体基板の第１の主面の端部に第２導電型の高濃度半導体領域が形成されており、該高濃度半導体領域が、半導体基板の側面及び第１の主面側の外縁部から入射する光の不要成分（例えば、入射光における長波長成分）によって発生したキャリアを吸収することによって、不要成分が信号処理回路部においてノイズとして検出されることを防いでいる。
特開２００２−２１７４４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された半導体光検出装置では、以下のような問題点を有している。半導体基板の第２の主面から光が入射すると、その入射光の不要成分によって、半導体基板における第２の主面と第２導電型の半導体領域や信号処理回路部との間の位置でキャリアが発生することとなる。特に、半導体基板における第２の主面と第２導電型の半導体領域や信号処理回路部との間にて発生したキャリアは、半導体基板の端部に形成された高濃度半導体領域から離れていることもあって、該高濃度半導体領域に吸収されることなく信号処理回路部に達し、ノイズとして検出されてしまう。

そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、信号処理回路部におけるノイズ発生の抑制効果を向上させることが可能な半導体光検出装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る半導体光検出装置は、互いに対向する第１及び第２の主面を有する第１導電型の半導体基板と、半導体基板の第１の主面側に形成されており、半導体基板との接合によりフォトダイオードを構成する第２導電型の半導体領域と、半導体基板の第１の主面側に形成されており、フォトダイオードから出力された電気信号が入力される信号処理回路部と、を備え、半導体基板には、第２の主面と信号処理回路部との間の所定位置に集光点を合わせてレーザ光を照射することによって、複数の改質領域が形成されており、複数の改質領域のうち互いに隣接している改質領域の間隔は、光の入射によって半導体基板に発生するキャリアの拡散長よりも短く設定されていることを特徴とする。

本発明に係る半導体光検出装置では、半導体基板における第２の主面と信号処理回路部との間の所定位置に複数の改質領域が形成され、複数の改質領域のうち互いに隣接している改質領域の間隔が、光の入射によって半導体基板に発生するキャリアの拡散長よりも短く設定されている。これにより、半導体基板の第２の主面より入射する光の不要成分によって、半導体基板の第２の主面と、第２導電型の半導体領域や信号処理回路部との間の部分で発生するキャリアは、当該部分を拡散している間に、複数の改質領域のうちいずれかの改質領域にトラップされることとなる。改質領域にトラップされたキャリアは、その後、再結合して消滅する。このため、半導体基板における第２の主面と改質領域との間の部分において、第２の主面から入射光の不要成分によって発生するキャリアが、信号処理回路部に達することが妨げられることとなり、信号処理回路部におけるノイズ発生の抑制効果を向上させることができる。

また、半導体基板の第１の主面側には、信号処理回路部の外周の少なくとも一部に沿った領域の所定位置に集光点を合わせてレーザ光を照射することによって、改質領域がさらに形成されていることが好ましい。信号処理回路部の外周の少なくとも一部に沿って形成されている改質領域により、半導体基板の第２の主面から入射する光の不要成分だけでなく、側面から入射する光の不要成分によって発生するキャリアもトラップされ、消滅することとなる。従って、信号処理回路部におけるノイズ発生の抑制効果を一層向上させることができる。

また、半導体基板の第１の主面側に形成されている改質領域は、信号処理回路部の外周を囲むように形成されていることが好ましい。これにより、半導体基板の第２の主面及び側面から入射する光の不要成分によって発生するキャリアを確実にトラップして、消滅させることができる。

本発明によれば、信号処理回路部におけるノイズ発生の抑制効果を向上させることが可能な半導体光検出装置を提供することを目的とする。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１〜図３を参照して、本実施形態に係る半導体光検出装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る半導体光検出装置の断面図である。図２は、図１に示した半導体光検出装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、図１に示した半導体光検出装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図１に示すように、半導体光検出装置１は、ｎ型（第１導電型）の半導体基板３と、絶縁層５と、フォトダイオード部７と、信号処理回路部９と、を備えている。以下の説明においては、半導体基板３の一主面を表面（第１の主面）３ａとし、その反対側の面（第２の主面）を裏面３ｂとしている。

半導体基板３は、半導体材料（例えば、Ｓｉ（シリコン）等）によって矩形状に形成されており、厚さが例えば３００μｍである。半導体基板３は、不純物（例えば、リン等）を含み、その濃度は例えば１×１０^１２〜１×１０^１６／ｃｍ^３のｎ型半導体である。半導体基板３は、後述する改質領域６０を有している。

絶縁層５は、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ_２）又はシリコン窒化物（ＳｉＮ）からなり、半導体基板３の表面３ａ上に形成されている。絶縁層５は、表面３ａを保護するための保護膜として機能する。

次に、フォトダイオード部７について説明する。フォトダイオード部７は、ｐ型半導体領域１８と、ｎ型半導体領域２０と、アノード電極２２と、カソード電極２４とによって構成されている。

ｐ型半導体領域１８は、半導体材料（例えば、Ｓｉ等）からなり、厚さが例えば０．５μｍである。ｐ型半導体領域１８は、不純物（例えば、ボロン等）を含み、その濃度は例えば１×１０^１５〜１×１０^１８／ｃｍ^３である。ｐ型半導体領域１８は、半導体基板３の表面３ａ側に形成されており、半導体基板３とのｐｎ接合２６によりフォトダイオード２８を構成している。ｐｎ接合２６は、電圧が印加され、半導体基板３に空乏層が広がることによりフォトダイオード２８の光感応領域として機能する。

ｎ型半導体領域２０は、半導体材料（例えば、Ｓｉ等）からなり、厚さが例えば１μｍである。ｎ型半導体領域２０は、不純物（例えば、リン等）を含み、その濃度は例えば１×１０^１５〜１×１０^１８／ｃｍ^３である。ｎ型半導体領域２０は、半導体基板３の表面３ａ側において、ｐ型半導体領域１８と離隔して、半導体基板３の一端部に形成されている。

アノード電極２２及びカソード電極２４は、金属材料（例えば、Ａｌ又はＡｕ等）からなり、例えばスパッタ法又は蒸着法等によって形成されている。アノード電極２２は、ｎ型半導体領域２０と反対側に位置するｐ型半導体領域１８の端部上において、絶縁層５に設けられたコンタクトホールを介してｐ型半導体領域１８と電気的に接続されている。カソード電極２４は、ｎ型半導体領域２０上において、絶縁層５に設けられたコンタクトホールを介してｎ型半導体領域２０と電気的に接続されている。

次に、信号処理回路部９について説明する。信号処理回路部９は、例えばＮＭＯＳトランジスタ１１と、ＰＮＰバイポーラトランジスタ１３と、ＰＭＯＳトランジスタ（図示せず）と、ＮＰＮバイポーラトランジスタ（図示せず）とを有している。半導体基板３の表面３ａ側において、フォトダイオード部７と、ＮＭＯＳトランジスタ１１と、ＰＮＰバイポーラトランジスタ１３とは、例えばこの順序で並んで配置されている。

ＮＭＯＳトランジスタ１１は、ｐ型ウェル領域３０と、ｎ型ソース領域３２と、ｎ型ドレイン領域３４と、２つのコンタクト電極３６ａ，３６ｂとによって構成されている。ｐ型ウェル領域３０は、半導体基板３の表面３ａ側に形成されており、厚さが例えば０．５μｍである。ｐ型ウェル領域３０は、不純物（例えば、ボロン等）を含み、その濃度は例えば１×１０^１４〜１×１０^１７／ｃｍ^３である。ｐ型ウェル領域３０は、半導体基板３との間においてｐｎ接合３８を形成している。

ｎ型ソース領域３２は、ｐ型ウェル領域３０の表面３ａ側に形成されており、厚さが例えば０．２μｍである。ｎ型ソース領域３２は、不純物（例えばリン等）を含み、その濃度は例えば１×１０^１５〜１×１０^１８／ｃｍ^３である。ｎ型ドレイン領域３４は、ｐ型ウェル領域３０の表面３ａ側に形成されており、厚さが例えば０．２μｍである。ｎ型ドレイン領域３４は、不純物（例えば、リン等）を含み、その濃度は例えば１×１０^１５〜１×１０^１８／ｃｍ^３である。ｎ型ソース領域３２とｎ型ドレイン領域３４とは、ｐ型ウェル領域３０の表面３ａ側の中央を挟んで離隔して形成されている。

２つのコンタクト電極３６ａ，３６ｂは、金属材料（例えば、Ａｌ又はＡｕ等）からなり、スパッタ法又は蒸着法等によって形成されている。コンタクト電極３６ａは、ｎ型ソース領域３２上において絶縁層５に設けられたコンタクトホールを介してｎ型ソース領域３２と電気的に接続されている。コンタクト電極３６ｂは、ｎ型ドレイン領域３４上において絶縁層５に設けられたコンタクトホールを介してｎ型ドレイン領域３４と電気的に接続されている。

次に、ＰＮＰバイポーラトランジスタ１３の構成について説明する。ＰＮＰバイポーラトランジスタ１３は、コレクタ領域４０と、ベース領域４２と、エミッタ領域４４と、３つの電極４６ａ〜４６ｃとによって構成されている。

コレクタ領域４０は、半導体基板３の表面３ａ側に形成されており、厚さが例えば０．５μｍである。コレクタ領域４０は、不純物（例えば、ボロン等）を含み、その濃度は例えば１×１０^１３〜１×１０^１６／ｃｍ^３のｐ型半導体である。電極４６ａは、コレクタ領域４０上において絶縁層５に形成されたコンタクトホールを介して、コレクタ領域４０と電気的に接続している。コレクタ領域４０の表面３ａ側には、不純物濃度がコレクタ領域４０よりも高い（例えば１×１０^１５〜１×１０^１８／ｃｍ^３）ｐ型半導体領域４８が形成されている。コレクタ領域４０は、半導体基板３との間においてｐｎ接合５０を形成している。

ベース領域４２は、コレクタ領域４０の表面３ａ側においてｐ型半導体領域４８と離隔してＮＭＯＳトランジスタ１１側に形成されており、厚さが例えば０．４μｍである。ベース領域４２は、不純物（例えば、リン等）を含み、その濃度は例えば１×１０^１４〜１×１０^１７／ｃｍ^３のｎ型半導体である。電極４６ｂは、ベース領域４２上において絶縁層５に形成されたコンタクトホールを介して、ベース領域４２と電気的に接続している。

エミッタ領域４４は、ベース領域４２の表面３ａ側において電極４６ｂの形成位置と離隔してＮＭＯＳトランジスタ１１側に形成されており、厚さが例えば０．２μｍである。エミッタ領域４４は、不純物（例えば、ボロン等）を含み、その濃度は例えば１×１０^１５〜１×１０^１８／ｃｍ^３のｐ型半導体である。電極４６ｃは、エミッタ領域４４上において絶縁層５に形成されたコンタクトホールを介して、エミッタ領域４４と電気的に接続している。

次に、改質領域６０について説明する。改質領域６０は、図１に示すように、第１の改質領域６０ａ及び第２の改質領域６０ｂから構成されている。改質領域６０は、後述するように半導体基板３の内部の所定位置に集光点Ｆを合わせてレーザ光Ｌａを照射することによって、例えば多光子吸収により形成されている。なお、集光点Ｆとはレーザ光Ｌａが集光した箇所のことである。

第１の改質領域６０ａは、図１に示すように、表面３ａにおける信号処理回路部９側の略半分の部分と、半導体基板３の裏面３ｂとの間において、表面３ａから所定の深さ位置（例えば、２０〜５０μｍ）に複数形成されている。第１の改質領域６０ａは、ｐｎ接合３８，５０に電圧が印加され、ｐｎ接合３８，５０から半導体基板３に広がる空乏層の外側に形成されている。

複数の第１の改質領域６０ａの形状は、図２に示すように、例えば半導体基板３の側面と略平行な長手方向及び該長手方向に直交する短手方向を有している。複数の第１の改質領域６０ａは、例えば隣接する第１の改質領域６０ａ同士が連続して格子状に形成されている。格子状の第１の改質領域６０ａは、例えば互いに直交する方向に伸びているそれぞれ１０本の直線によって構成されている。複数の第１の改質領域６０ａのうち互いに隣接している部分の間隔Ｐは、光の入射によって半導体基板３に発生するキャリアの拡散長より短く（例えば、１００μｍ）設定されている。複数の第１の改質領域６０ａは、長手方向に垂直な平面で切断した断面が深さ方向に長軸を有する楕円状を呈していると共に、短軸方向の幅が例えば３μｍに形成されている（図１参照）。

第２の改質領域６０ｂは、第１の改質領域６０ａの表面３ａ側において複数形成されており、例えば表面３ａに露出しないように表面３ａ近傍まで形成されている。複数の第２の改質領域６０ｂは、例えば隣接する第２の改質領域６０ｂ同士が連続して形成されており、図３に示すように、例えば信号処理回路部９の外周を隙間なく連続的に囲むように形成されている。複数の第２の改質領域６０ｂは、例えば第１の改質領域６０ａの深さ位置まで形成されており、第１の改質領域６０ａと一体に形成されている（図１参照）。

次に、図４及び図５を用いて、多光子吸収により改質領域６０を形成するためのレーザ加工方法について説明する。図４及び図５は、本実施形態に係る改質領域の形成方法を示す断面図である。

まず、多光子吸収について簡単に説明する。光子のエネルギーｈνが、材料の吸収のバンドギャップＥ_Ｇよりも小さい場合、光学的に透明となる。よって、ｈν＞Ｅ_Ｇである場合には、材料に吸収が生じる。しかし、光学的に透明であっても、レーザ光の強度を非常に大きくした場合には、ｎｈν＞Ｅ_Ｇの条件（ｎ＝２，３，４，・・・）において材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ^２）で決まり、例えばピークパワー密度が１×１０^８（Ｗ／ｃｍ^２）以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、（集光点におけるレーザ光の１パルス当たりのエネルギー）÷（レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点の電界強度（Ｗ／ｃｍ^２）で決まる。

改質領域６０は、半導体光検出装置１において改質領域６０を除く部分が形成されている構成を有する加工対象物８０に形成された形成予定ライン（図示せず）に沿って、レーザ光Ｌａの集光点Ｆを相対移動させることにより形成される。形成予定ラインは、直線状に延びた仮想線であり、各改質領域６０の形成位置に対応するように、例えば加工対象物８０の裏面３ｂに形成されている。

図４を用いて、レーザ加工による第１の改質領域６０ａの形成方法について説明する。まず、レーザ光Ｌａを多光子吸収が生じる条件に設定し、図４に示すように、加工対象物８０における表面３ａから所定の深さ位置に対し、例えば加工対象物８０の裏面３ｂよりレーザ光Ｌａの集光点Ｆを合わせる。第１の改質領域６０ａは、集光点Ｆより加工対象物８０の裏面３ｂ側に向かって拡がることにより、断面が深さ方向に長軸を有する楕円状を呈して形成される。

次に、複数の第１の改質領域６０ａの形状が、長手方向及び該長手方向に直交する短手方向を有するように、集光点Ｆを上述の形成予定ラインに沿って相対移動させる。また、隣接する第１の改質領域６０ａ同士が連続して格子状に形成されるように、半導体基板３の表面３ａ及び側面と略平行に集光点Ｆを相対移動させる。この際、複数の第１の改質領域６０ａのうち互いに隣接している部分の間隔Ｐが１００μｍとなるように集光点Ｆを相対移動させる。以上により、図１及び図２に示されるような複数の第１の改質領域６０ａが形成される。

次に、図５を用いて、レーザ加工による第２の改質領域６０ｂの形成方法について説明する。第２の改質領域６０ｂは、図５に示すように、第１の改質領域６０ａの表面３ａ側において、信号処理回路部９の外周に沿った領域の所定位置に集光点Ｆを合わせた後、信号処理回路部９の外周に沿って集光点Ｆを相対移動させる。この際、集光点Ｆから広がって改質される領域が、第１の改質領域６０ａに跨るように集光点Ｆを相対移動させ、第１の改質領域６０ａと一体となるように第２の改質領域６０ｂを形成する。これにより、図１及び図３に示されるような複数の第２の改質領域６０ｂが形成される。

本実施形態に係るレーザ加工では、加工対象物８０がレーザ光Ｌａを吸収することにより、加工対象物８０を発熱させて改質領域６０を形成するのではない。加工対象物８０にレーザ光Ｌａを透過させ加工対象物８０の内部に多光子吸収を発生させて改質領域６０を形成している。よって、加工対象物８０の裏面３ｂではレーザ光Ｌａがほとんど吸収されないので、加工対象物８０の裏面３ｂが溶融することはない。

本実施形態において多光子吸収により形成される改質領域６０の一つの例として、溶融処理領域がある。

この場合には、レーザ光を加工対象物８０の内部に集光点Ｆを合わせて、集光点Ｆにおける電界強度が１×１０^８（Ｗ／ｃｍ^２）以上でかつパルス幅が１μｓ以下の条件で照射する。これにより、加工対象物８０の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により、加工対象物８０の内部に溶融処理領域が形成される。

溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくともいずれか一つを意味する。溶融処理領域は、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。溶融処理領域は、単結晶構造、非晶質構造又は多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。加工対象物８０がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。なお、電界強度の上限値としては、例えば１×１０^１２（Ｗ／ｃｍ^２）である。パルス幅は例えば１〜２００ｎｓが好ましい。

以上のレーザ加工により、図１に示すような構成の半導体光検出装置１が得られる。

以上のように、本実施形態では、半導体基板３における裏面３ｂと信号処理回路部９との間の所定位置に複数の第１の改質領域６０ａが形成され、複数の第１の改質領域６０ａのうち互いに隣接している部分の間隔Ｐが、光の入射によって半導体基板３に発生するキャリアの拡散長よりも短く設定されている。これにより、半導体基板３の裏面３ｂより入射する光の不要成分によって、半導体基板３の裏面３ｂと、フォトダイオード部７や信号処理回路部９との間の部分で発生するキャリアは、当該部分を拡散している間に、複数の第１の改質領域６０ａのうちいずれかの第１の改質領域６０ａにトラップされることとなる。第１の改質領域６０ａにトラップされたキャリアは、その後、再結合して消滅する。このため、半導体基板３における裏面３ｂと第１の改質領域６０ａとの間の部分において、半導体基板３の裏面３ｂから入射する光の不要成分によって発生するキャリアが、信号処理回路部９に達することが妨げられることとなり、信号処理回路部９におけるノイズ発生の抑制効果を向上させることができる。

本実施形態では、第２の改質領域６０ｂは、信号処理回路部９の外周を囲むように形成されている。これにより、半導体基板３の裏面３ｂから入射する光の不要成分だけでなく、側面（例えば、側面３ｃ，３ｄ）から入射する光の不要成分によって発生するキャリアを確実にトラップし、消滅させることができる。

本実施形態では、第２の改質領域６０ｂは、第１の改質領域６０ａと一体となって形成されている。これにより、半導体基板３の裏面３ｂ及び側面（例えば、側面３ｃ，３ｄ）から入射する光の不要成分によって発生するキャリアが、第１の改質領域６０ａ及び第２の改質領域６０ｂの間から信号処理回路部９へ作用することが妨げられることとなる。従って、信号処理回路部９におけるノイズ発生の抑制効果を一層向上させることができる。

次に、図６に基づいて、本実施形態の変形例に係る半導体光検出装置２について説明する。図６は、本実施形態の変形例に係る半導体光検出装置の断面図である。半導体光検出装置２は、改質領域６０の構成の点で上述した半導体光検出装置１と異なる。半導体光検出装置２の改質領域６０は、図６に示すように、半導体光検出装置１における第１の改質領域６０ａによって形成されており、第２の改質領域６０ｂは形成されていない。その他の点については、半導体光検出装置１と同様である。

以上のように、本実施形態に係る変形例では、本実施形態と同様に、半導体基板３における裏面３ｂと信号処理回路部９との間の所定位置に改質領域６０が複数形成されており、複数の改質領域６０のうち互いに隣接している部分の間隔Ｐが、光の入射によって半導体基板３に発生するキャリアの拡散長よりも短く設定されている。従って、半導体基板３の裏面３ｂより入射する光の不要成分によって、半導体基板３の裏面３ｂと、フォトダイオード部７や信号処理回路部９との間の部分で発生するキャリアは、改質領域６０にトラップされるため、信号処理回路部９におけるノイズ発生の抑制効果を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば、改質領域６０は、半導体基板３の裏面３ｂよりレーザ光Ｌａを照射することによって形成されていることに限定されるものではなく、表面３ａからレーザ光Ｌａを照射することによって形成されていてもよい。改質領域６０は、多光子吸収以外によって改質されて形成されていてもよい。

複数の第１の改質領域６０ａは、形状、半導体基板３の表面３ａからの深さ位置、数、断面における短軸方向の幅、互いに隣接している部分の間隔Ｐは、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、複数の第１の改質領域６０ａは、それぞれが所定の方向に伸びて直線状に形成されていてもよい。

複数の第２の改質領域６０ｂは、信号処理回路部９の外周を隙間なく連続的に囲むように形成されていることに限定されるものではない。例えば、複数の第２の改質領域６０ｂは、信号処理回路部９の外周を囲むように断続的に形成されていてもよく、互いに隣接している複数の第２の改質領域６０ｂの間隔が、光の入射によって半導体基板３に発生するキャリアの拡散長より短くなるように形成されていてもよい。複数の第２の改質領域６０ｂは、例えば信号処理回路部９の外周における半導体基板３の側面３ｃ側や側面３ｄ側の部分のみに形成されていてもよい。

第２の改質領域６０ｂの表面３ａからの深さは、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば第１の改質領域６０ａよりも表面３ａ側又は裏面３ｂ側の深さ位置まで形成されていてもよい。第２の改質領域６０ｂは、表面３ａに露出せず、表面３ａ付近まで形成されていることに限定されるものではなく、表面３ａから露出するように形成されていてもよい。

半導体基板３は、Ｓｉによって形成されていることに限定されるものではなく、例えば半導体基板３とコレクタ領域４０が同一の化合物半導体（例えば、ＧａＡｓ又はＧａＳｂ等）によって形成されていてもよい。また、例えば半導体基板３と半導体基板３の表面３ａ上に形成されたコレクタ層とが異なる化合物半導体によって形成されていてもよく、この場合には、半導体基板３及び当該コレクタ層のヘテロ接合と、半導体基板３の裏面３ｂとの間に第１の改質領域６０ａが形成される。

本実施形態に係る半導体光検出装置の断面図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。本実施形態に係る改質領域の形成方法を示す断面図である。本実施形態に係る改質領域の形成方法を示す断面図である。本実施形態の変形例に係る半導体光検出装置の断面図である。

符号の説明

１，２…半導体光検出装置、３…ｎ型（第１導電型）の半導体基板、３ａ…半導体基板の表面（第１の主面）、３ｂ…半導体基板の裏面（第２の主面）、９…信号処理回路部、１８…ｐ型（第２導電型）半導体領域、２６，３８，５０…ｐｎ接合、２８…フォトダイオード、６０…改質領域、Ｆ…集光点、Ｌａ…レーザ光、Ｐ…互いに隣接している第１の改質領域の間隔。

Claims

互いに対向する第１及び第２の主面を有する第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１の主面側に形成されており、前記半導体基板との接合によりフォトダイオードを構成する第２導電型の半導体領域と、
前記半導体基板の前記第１の主面側に形成されており、前記フォトダイオードから出力された電気信号が入力される信号処理回路部と、を備え、
前記半導体基板には、前記第２の主面と前記信号処理回路部との間の所定位置に集光点を合わせてレーザ光を照射することによって、複数の改質領域が形成されており、
前記複数の改質領域のうち互いに隣接している改質領域の間隔は、光の入射によって前記半導体基板に発生するキャリアの拡散長よりも短く設定されていることを特徴とする半導体光検出装置。
前記半導体基板の前記第１の主面側には、前記信号処理回路部の外周の少なくとも一部に沿った領域の所定位置に集光点を合わせてレーザ光を照射することによって、改質領域がさらに形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体光検出装置。
前記半導体基板の前記第１の主面側に形成されている前記改質領域は、前記信号処理回路部の外周を囲むように形成されていることを特徴とする請求項２記載の半導体光検出装置。