JP6746750B2 - 表面荷電抑制を有するPiNダイオード構造 - Google Patents
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Description
[0007]1つの実施形態では、シリコン構造と、このシリコン構造内に形成された複数の側方に離間されたPiNダイオードと、を有する半導体構造が提供される。シリコン構造の表面は、これらのダイオードを通るリーク電流を低減するように構成される。
[0009]1つの実施形態では、PiNダイオードは空乏状態で動作する。
(付記1)
シリコン構造と、
前記シリコン構造内に形成された複数の側方に離間されたダイオードと
を備え、
前記シリコン構造の表面が、前記ダイオードを通るリーク電流を低減するように構成される、半導体構造。
(付記2)
前記表面がその上に、前記ダイオードを通るリーク電流を低減するようにバイアスされたゲート電極構造を有する、付記1に記載の半導体構造。
(付記3)
前記ダイオードが空乏状態で動作する、付記1に記載の半導体構造。
(付記4)
シリコン構造と、
前記シリコン構造内に形成され、各々1つが光子検出素子のピクセルのアレイのうちの1つに対応する、複数の側方に離間されたダイオードと、
前記ダイオードの隣接する対同士の間に配設された部分を有し、前記ダイオードを通るリーク電流を防止するようにバイアスされる、前記シリコン構造の表面上に配設されたゲート電極構造と
を備える半導体構造。
(付記5)
シリコン構造と、
前記シリコン構造内に形成され、各々1つが光子検出素子のピクセルのアレイのうちの1つに対応し、各々1つが前記シリコン構造の表面で終端するP+ドープ領域を有する、複数の側方に離間されたPiNダイオードと、
複数の開口部を有し、前記開口部の各々1つが前記P+領域のうちの対応する1つの上に配設される、ゲート電極構造と
を備える焦点面アレイ。
(付記6)
前記ゲート電極構造に連結されたバイアス電圧源を含み、前記電圧が前記ダイオードを通るリーク電流を防止するように選択される、付記5に記載の焦点面アレイ。
(付記7)
真性シリコン層と、
光子を途中で捕捉するように適合される前記真性シリコン層の1つの表面内に配設された、N+型ドープシリコン層と、
前記真性シリコン層の対向する表面において側方に離間された領域内に配設された複数のP+型ドープシリコン領域と、を備え、前記N+型ドープシリコン領域及び前記複数のP+型ドープシリコン領域が複数の逆バイアスされたPiNダイオードを形成しかつそれらを形成するようにバイアスされ、前記PiNダイオードの各々1つが前記光子検出素子のピクセルのうちの1つに対応し、さらに、
各々1つが複数のP+型ドープシリコン領域の対応する隣接する対の間に配設される複数のN型シリコンドープ領域と、
前記複数のN型シリコンドープ領域の上に配設された部分を有し、前記N+ドープ層と前記P+型ドープシリコン領域との間のリーク電流を低減するようにバイアスされる、前記対向する表面上に配設されたゲート電極構造と
を備える、複数の光子検出素子のピクセルを有する半導体構造。
(付記8)
前記ゲート電極構造の下方に配設されたp型チャネルを含み、前記ゲート電極構造のバイアスがチャネルのその価電子帯中のバンドキャリアをその伝導帯に空間的に結合するように選択される、付記7に記載の半導体構造。
(付記9)
前記ダイオードがP+領域及びN+領域を有し、前記開口部の各々1つが前記P+領域又はN+領域のうちの対応する1つの上に配設される、付記5に記載の半導体構造。
12 ピクセル
20 P+型ドープシリコン領域
31 開口部
Claims (7)
- 複数の光子検出素子のピクセルを有する光子検出素子のアレイの動作方法であって、
(A)構造を備えるステップであり、前記構造は、
光子を途中で捕捉するように適合されたN+またはP+型のドープ導電性を有している層と、
前記層の下で側方に離間された領域の中に配置された複数のドープ領域であり、
前記ドープ領域は、前記層の導電型とは反対の導電型を有しており、
前記層と前記複数のドープ領域は、対応する複数のPinダイオードを形成し、
前記ダイオードのそれぞれは、前記複数の光子検出素子のピクセルのうち1つに対応している、
複数のドープ領域と、
複数のチャネルストップ領域であり、
前記チャネルストップ領域のそれぞれは、前記層の導電型と同じ導電型を有しており、
前記チャネルストップ領域のそれぞれは、側方に離間されたドープ領域のペアの間に配置されており、
前記チャネルストップ領域のそれぞれは、前記層のドーピング濃度より低いドーピング濃度を有する、
複数のチャネルストップ領域と、
前記複数のドープ領域のうち隣接する領域のペアの上に配置された部分を有しているゲート電極と、
を含む、ステップと、
(B)前記複数のドープ領域のうち隣接する領域の前記ペアを通るリーク電流を低減するためのレベルを有する電圧供給を前記ゲート電極に印加するステップと、
を含む、方法。 - 前記電圧は、前記チャネルストップ領域の価電子帯の中のチャネルバンドキャリアを前記チャネルストップ領域の伝導帯に空間的に結合するためのレベルを有している、
請求項1に記載の方法。 - 光子検出素子のアレイの動作方法であって、
(A)半導体構造において形成された複数の側方に離間されたPiNダイオードを備えるステップであり、
前記ダイオードのそれぞれは、光子検出素子のアレイのうち1つに対応しており、
前記ダイオードのそれぞれは、第1ドープ領域の導電型とは反対の導電型を有している層の下に配置されているP+またはN+導電型の第1ドープ領域を有しており、
前記第1ドープ領域は、前記構造の表面において終端しており、
前記ダイオードのそれぞれは、リーク電流を有している、
ステップと、
(B)複数の開口部を有しているゲート電極構造を備えるステップであり、前記開口部のそれぞれは、P+またはN+領域のうち対応する1つの下に配置されている、ステップと、
(C)前記リーク電流を低減するための電圧レベルを伴う電圧を前記ゲート電極構造に対して印加するステップと、
を含み、
前記ゲート電極構造は、複数の前記第1ドープ領域のうち隣接する領域のペアの上に配置された部分を有する、
方法。 - 複数の光子検出素子のピクセルを有する光子検出素子のアレイの動作方法であって、
(A)半導体構造を備えるステップであり、前記半導体構造は、
(1)光子を途中で捕捉するように適合されたN+またはP+型のドープ導電性を有している層と、
(2)前記層の下で側方に離間された領域の中に配置された複数のドープ領域であり、
前
記ドープ領域は、前記層の導電型とは反対の導電型を有しており、
前記層と前記複数のドープ領域は、対応する複数のPinダイオードを形成し、
前記ダイオードのそれぞれは、複数の光子検出素子のピクセルのうち1つに対応している、
複数のドープ領域と、
(3)複数のチャネルストップ領域であり、
前記チャネルストップ領域のそれぞれは、前記層の導電型と同じ導電型を有しており、
前記チャネルストップ領域のそれぞれは、側方に離間されたドープ領域のペアの間に配置されており、
前記チャネルストップ領域のそれぞれは、前記層のドーピング濃度より低いドーピング濃度を有する、
複数のチャネルストップ領域と、
(4)前記複数のドープ領域のうち隣接する領域のペアの上に配置された部分を有しているゲート電極と、
を含む、ステップと、
(B)電圧が無く生成される暗電流と比較して、前記ゲート電極の下の複数のドープ領域のうち隣接する領域のペアの表面に沿った表面で生成される暗電流を抑制するために選択されたレベルを伴う電圧を前記ゲート電極に印加するステップと、
を含む、方法。 - 前記電圧レベルは、前記ダイオードを蓄積又は反転へとバイアスする、
請求項3に記載の方法。 - 前記方法は、
前記リーク電流を低減するために前記電圧レベルを決定するステップ、を含み、
前記印加するステップは、前記決定された電圧を前記ゲート電極構造に印加するステップ、を含む、
請求項3に記載の方法。 - 前記印加するステップは、固定の電圧レベルを前記ゲート電極構造に印加するステップ、を含む、
請求項3に記載の方法。
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