JP6879273B2 - Light receiving element - Google Patents

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Description

本明細書が開示する技術は、受光素子に関する。 The techniques disclosed herein relate to light receiving elements.

特許文献1に開示されているような、半導体と金属からなるショットキー型受光素子が知られている。 A Schottky type light receiving element made of a semiconductor and a metal as disclosed in Patent Document 1 is known.

特開2011−171519号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-171519

特許文献1のショットキー型受光素子は、増幅機能を有していない。よって、微少光の検知が困難である。 The Schottky type light receiving element of Patent Document 1 does not have an amplification function. Therefore, it is difficult to detect minute light.

本明細書が開示する受光素子は、第1導電型の半導体である第1層を備える。受光素子は、第1層の表層部に設けられており、第1の厚みを有する第1導電型の半導体である第2層であって、不純物濃度が第1層よりも低い第2層を備える。受光素子は、第2層の表層部の一部に、第1の厚みよりも薄い第2の厚みを有して形成されている第2導電型の半導体である第3層を備える。受光素子は、第2層の表面および第3層の表面にまたがって配置されている金属層を備える。受光素子は、第2層および第3層の表面に対する垂直上方からみたときに、第3層が形成されていない領域内であって、第2層の領域内に配置されている、第1導電型の半導体である特定領域を備える。特定領域の不純物濃度は第2層の不純物濃度よりも高い。特定領域は第2層によって第3層から隔てられている。特定領域と第3層との距離は、第1層と第3層との距離よりも近い。 The light receiving element disclosed in the present specification includes a first layer which is a first conductive type semiconductor. The light receiving element is provided on the surface layer portion of the first layer, and is a second layer which is a first conductive type semiconductor having a first thickness and has a lower impurity concentration than the first layer. Be prepared. The light receiving element includes a third layer, which is a second conductive type semiconductor, formed in a part of the surface layer portion of the second layer with a second thickness thinner than the first thickness. The light receiving element includes a metal layer arranged across the surface of the second layer and the surface of the third layer. The light receiving element is located in the region where the third layer is not formed and is arranged in the region of the second layer when viewed from above perpendicular to the surfaces of the second layer and the third layer. It has a specific region that is a type semiconductor. The impurity concentration in the specific region is higher than the impurity concentration in the second layer. The specific region is separated from the third layer by the second layer. The distance between the specific region and the third layer is closer than the distance between the first layer and the third layer.

第2層と金属層とでショットキー接合が形成される。第2導電型の第3層から第1導電型の第2層へ空乏層が伸びるため、第2層と金属層との接合部にかかる電界を緩和することができる。また特定領域と第3層との距離は、第1層と第3層との距離よりも近い。このため高電界領域は、特定領域において、第3層に近接している領域の近傍に発生する。光が金属層で自由電子吸収され、第2層側に電子が放出されると、特定領域近傍の高電界領域で加速されアバランシェ増幅が生じる。これにより、増幅機能が実現できるため、微小光の検知が可能となる。 A Schottky junction is formed between the second layer and the metal layer. Since the depletion layer extends from the second conductive type third layer to the first conductive type second layer, the electric field applied to the joint between the second layer and the metal layer can be relaxed. Further, the distance between the specific region and the third layer is shorter than the distance between the first layer and the third layer. Therefore, the high electric field region is generated in the vicinity of the region close to the third layer in the specific region. When light is absorbed by free electrons in the metal layer and electrons are emitted to the second layer side, it is accelerated in a high electric field region near a specific region and avalanche amplification occurs. As a result, the amplification function can be realized, so that minute light can be detected.

第2層および第3層の表面に対する垂直上方からみたときに、第2層が第3層によって囲まれていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The second layer may be surrounded by the third layer when viewed from above perpendicular to the surfaces of the second and third layers. Details of the effect will be described in Examples.

第2層を囲んでいる第3層の開口部の幅は、第3層の表面よりも、第3層の内部の方が大きくてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The width of the opening of the third layer surrounding the second layer may be larger inside the third layer than on the surface of the third layer. Details of the effect will be described in Examples.

特定領域と第1層とは、第2層によって隔てられていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The specific region and the first layer may be separated by the second layer. Details of the effect will be described in Examples.

特定領域と第1層とが接続していてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 The specific area and the first layer may be connected. Details of the effect will be described in Examples.

金属層と第1層との間には、金属層と第2層とによって形成されるショットキー接合に対する逆バイアス電圧が印加されてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。 A reverse bias voltage for the Schottky junction formed by the metal layer and the second layer may be applied between the metal layer and the first layer. Details of the effect will be described in Examples.

実施例1に係る受光素子の断面図および深さ方向の電位勾配を示す図である。It is a cross-sectional view of the light receiving element which concerns on Example 1, and the figure which shows the potential gradient in the depth direction. 受光素子の上面図である。It is a top view of the light receiving element. 図1(A)のIII−III線における断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1 (A). フォトダイオードの上面概略図である。It is a top view of the photodiode. 実施例2に係る受光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light receiving element which concerns on Example 2. FIG. 実施例3に係る受光素子の断面図である。It is sectional drawing of the light receiving element which concerns on Example 3. FIG.

図1(A)に、受光素子1の断面概略図を示す。受光素子1は、シリコン基板を用いて作成されたデバイスである。受光素子1は、下部電極10、高濃度n型層11、低濃度n型層12、高濃度p型層13、ショットキー電極14、上部電極15、特定領域16、を備える。 FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of the light receiving element 1. The light receiving element 1 is a device made by using a silicon substrate. The light receiving element 1 includes a lower electrode 10, a high-concentration n-type layer 11, a low-concentration n-type layer 12, a high-concentration p-type layer 13, a Schottky electrode 14, an upper electrode 15, and a specific region 16.

下部電極10は、アルミニウム(Al)である。下部電極10の上面には、高濃度n型層11が配置されている。高濃度n型層11は下部電極10とオーミック接触している。高濃度n型層11の不純物はリンまたはヒ素であり、その濃度は1×1018cm−2以上である。高濃度n型層11の表層部には、低濃度n型層12が配置されている。低濃度n型層12は、第1の厚みT1を有している。第1の厚みT1は、1〜1000μmの範囲である。低濃度n型層12の不純物濃度は、高濃度n型層11の不純物濃度よりも低い。 The lower electrode 10 is made of aluminum (Al). A high-concentration n-type layer 11 is arranged on the upper surface of the lower electrode 10. The high-concentration n-type layer 11 is in ohmic contact with the lower electrode 10. The impurities in the high-concentration n-type layer 11 are phosphorus or arsenic, and the concentration thereof is 1 × 10 18 cm- 2 or more. A low-concentration n-type layer 12 is arranged on the surface layer portion of the high-concentration n-type layer 11. The low-concentration n-type layer 12 has a first thickness T1. The first thickness T1 is in the range of 1 to 1000 μm. The impurity concentration of the low-concentration n-type layer 12 is lower than the impurity concentration of the high-concentration n-type layer 11.

低濃度n型層12の表層部の一部に、高濃度p型層13が配置されている。高濃度p型層13は、開口部13aを備えている。開口部13aには、低濃度n型層12が配置されている。開口部13aのX方向の幅W1は2μm以下である。高濃度p型層13の第2の厚みT2は、第1の厚みT1よりも薄い。第2の厚みT2は、1〜3μmの範囲である。高濃度p型層13の不純物はボロンであり、その濃度は1×1018cm−2以上である。 The high-concentration p-type layer 13 is arranged on a part of the surface layer portion of the low-concentration n-type layer 12. The high-concentration p-type layer 13 includes an opening 13a. A low-concentration n-type layer 12 is arranged in the opening 13a. The width W1 of the opening 13a in the X direction is 2 μm or less. The second thickness T2 of the high-concentration p-type layer 13 is thinner than the first thickness T1. The second thickness T2 is in the range of 1 to 3 μm. The impurity of the high-concentration p-type layer 13 is boron, and its concentration is 1 × 10 18 cm- 2 or more.

ショットキー電極14は、低濃度n型層12および高濃度p型層13の表面にまたがって配置されている。ショットキー電極14は、金(Au)である。ショットキー電極14の厚さは200nm以下である。より好適には、50nm〜100nmである。ショットキー電極14と、低濃度n型層12および高濃度p型層13との界面に、AuとSiのショットキー接合面SJが形成される。 The Schottky electrode 14 is arranged so as to straddle the surfaces of the low-concentration n-type layer 12 and the high-concentration p-type layer 13. The Schottky electrode 14 is gold (Au). The thickness of the Schottky electrode 14 is 200 nm or less. More preferably, it is 50 nm to 100 nm. An Au and Si Schottky junction surface SJ is formed at the interface between the Schottky electrode 14, the low-concentration n-type layer 12 and the high-concentration p-type layer 13.

ショットキー電極14の表層部の一部に、上部電極15が配置されている。上部電極15は、開口部13aが形成されている領域には配置されない。上部電極15は、アルミニウム(Al)である。図2に、受光素子1を矢印Y1方向から見た上面図を示す。上部電極15は、略円形の窓部15aを備えている。窓部15aの内部には、ショットキー電極14が露出している。 The upper electrode 15 is arranged on a part of the surface layer portion of the Schottky electrode 14. The upper electrode 15 is not arranged in the region where the opening 13a is formed. The upper electrode 15 is aluminum (Al). FIG. 2 shows a top view of the light receiving element 1 as viewed from the direction of arrow Y1. The upper electrode 15 includes a substantially circular window portion 15a. The Schottky electrode 14 is exposed inside the window portion 15a.

図1に説明を戻す。特定領域16は、高濃度n型領域である。特定領域16の不純物濃度は、低濃度n型層12の不純物濃度よりも高い。特定領域16の下端部16bは、高濃度n型層11に接続している。特定領域16の先端部16aは、ショットキー電極14に向けてZ軸の正方向(図1(A)の上方向)へ突出している。先端部16aは、高濃度p型層13に近接している領域である。特定領域16の先端部16aは、低濃度n型層12によって高濃度p型層13から隔てられている。 The explanation is returned to FIG. The specific region 16 is a high-concentration n-type region. The impurity concentration of the specific region 16 is higher than the impurity concentration of the low-concentration n-type layer 12. The lower end portion 16b of the specific region 16 is connected to the high-concentration n-type layer 11. The tip portion 16a of the specific region 16 projects in the positive direction of the Z axis (upward in FIG. 1A) toward the Schottky electrode 14. The tip portion 16a is a region close to the high-concentration p-type layer 13. The tip portion 16a of the specific region 16 is separated from the high-concentration p-type layer 13 by the low-concentration n-type layer 12.

図3に、図1(A)のIII−III線における断面図を示す。図3は、低濃度n型層12と高濃度p型層13の界面における断面図である。すなわち図3は、低濃度n型層12および高濃度p型層13の表面に対する垂直上方(Z軸正方向)からみたときの図である。高濃度p型層13が形成されていない開口部の領域内に、低濃度n型層12が配置されている。すなわち、低濃度n型層12が高濃度p型層13によって囲まれている。この低濃度n型層12は、縦方向電流経路として機能する。そしてこの低濃度n型層12内に、特定領域16が配置されている。 FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1 (A). FIG. 3 is a cross-sectional view at the interface between the low-concentration n-type layer 12 and the high-concentration p-type layer 13. That is, FIG. 3 is a view seen from above (the Z-axis positive direction) perpendicular to the surfaces of the low-concentration n-type layer 12 and the high-concentration p-type layer 13. The low-concentration n-type layer 12 is arranged in the region of the opening in which the high-concentration p-type layer 13 is not formed. That is, the low-concentration n-type layer 12 is surrounded by the high-concentration p-type layer 13. The low-concentration n-type layer 12 functions as a vertical current path. A specific region 16 is arranged in the low-concentration n-type layer 12.

図4に、受光素子1を複数備えたフォトダイオード2の上面概略図を示す。フォトダイオード2は、チップ形状を有している。チップの周囲が低濃度n型層12で囲まれており、その内部に高濃度p型層13が配置されている。高濃度p型層13の上面には、ショットキー電極14および上部電極15が積層されている。上部電極15には、複数の窓部15aが形成されている。窓部15aが形成されている部分が、受光素子1として機能する。すなわち、図4のフォトダイオード2では、15個の受光素子1が配置されている。なお、前述した図1の要部断面図は、図4におけるI−I部分の断面に対応している。また上部電極15には、ワイヤーボンディングをするための領域が配置されている。 FIG. 4 shows a schematic top view of the photodiode 2 provided with a plurality of light receiving elements 1. The photodiode 2 has a chip shape. The chip is surrounded by a low-concentration n-type layer 12, and a high-concentration p-type layer 13 is arranged inside the low-concentration n-type layer 12. A Schottky electrode 14 and an upper electrode 15 are laminated on the upper surface of the high-concentration p-type layer 13. A plurality of window portions 15a are formed on the upper electrode 15. The portion where the window portion 15a is formed functions as the light receiving element 1. That is, in the photodiode 2 of FIG. 4, 15 light receiving elements 1 are arranged. The cross-sectional view of the main part of FIG. 1 described above corresponds to the cross section of the I-I portion in FIG. Further, a region for wire bonding is arranged on the upper electrode 15.

(受光素子1の動作)
下部電極10に、上部電極15に対して正の高電圧VHを印加する。これにより高電圧VHが、ショットキー電極14と高濃度n型層11との間に印加される。高電圧VHは、ショットキー電極14と低濃度n型層12とによって形成されるショットキー接合面SJに対する逆バイアス電圧である。図1(B)および(C)に、高電圧VHを印加した場合の、受光素子1の深さ方向(Z軸負方向)の電位勾配を示す。図1(B)は、図1(A)のB−B線における電位勾配である。すなわち、高濃度p型層13が形成されている領域の電位勾配を示している。図1(C)は、図1(A)のC−C線における電位勾配である。すなわち、開口部13aおよび特定領域16が形成されている領域の電位勾配を示している。図1(B)および(C)の深さ位置は、隣接する図1(A)の断面図と対応している。図1(B)および(C)において、横軸は電位を示している。また縦軸は、ショットキー電極14を基準とした場合の、下部電極10までの深さ位置を示している。
(Operation of light receiving element 1)
A positive high voltage VH is applied to the lower electrode 10 with respect to the upper electrode 15. As a result, a high voltage VH is applied between the Schottky electrode 14 and the high concentration n-type layer 11. The high voltage VH is a reverse bias voltage with respect to the Schottky junction surface SJ formed by the Schottky electrode 14 and the low concentration n-type layer 12. 1 (B) and 1 (C) show the potential gradient in the depth direction (Z-axis negative direction) of the light receiving element 1 when a high voltage VH is applied. FIG. 1 (B) is a potential gradient in line BB of FIG. 1 (A). That is, it shows the potential gradient of the region where the high-concentration p-type layer 13 is formed. FIG. 1 (C) is a potential gradient in line CC of FIG. 1 (A). That is, it shows the potential gradient of the region where the opening 13a and the specific region 16 are formed. The depth positions of FIGS. 1B and 1C correspond to the adjacent cross-sectional views of FIG. 1A. In FIGS. 1B and 1C, the horizontal axis represents the electric potential. The vertical axis indicates the depth position up to the lower electrode 10 when the Schottky electrode 14 is used as a reference.

図1(B)に示すように、高濃度p型層13が形成されている領域では、高濃度p型層13の下端部の位置P1が、ショットキー電極14と同電位となる。従って高濃度p型層13が緩衝領域の機能を果たすため、ショットキー接合面SJに高電界が印加されない。 As shown in FIG. 1 (B), in the region where the high-concentration p-type layer 13 is formed, the position P1 at the lower end of the high-concentration p-type layer 13 has the same potential as the Schottky electrode 14. Therefore, since the high-concentration p-type layer 13 functions as a buffer region, a high electric field is not applied to the Schottky junction surface SJ.

一方、図1(C)に示すように、開口部13aおよび特定領域16が形成されている領域では、開口部13a内の低濃度n型層12の電界は、周囲に配置されている高濃度p型層13から伸びている空乏層によって緩和される(領域R2)。よってショットキー接合面SJに高電界が印加されない。 On the other hand, as shown in FIG. 1C, in the region where the opening 13a and the specific region 16 are formed, the electric field of the low-concentration n-type layer 12 in the opening 13a has a high concentration arranged around it. It is relaxed by the depletion layer extending from the p-type layer 13 (region R2). Therefore, a high electric field is not applied to the Schottky joint surface SJ.

特定領域16の先端部16aと高濃度p型層13との距離D1は、高濃度n型層11と高濃度p型層13との距離D2よりも近い。また特定領域16は高濃度なn型領域であるため、低濃度n型層12よりも空乏層が伸びにくい。そのため図1(C)に示すように、特定領域16の先端部16a近傍に高電界領域HFを形成することができる。 The distance D1 between the tip portion 16a of the specific region 16 and the high-concentration p-type layer 13 is closer than the distance D2 between the high-concentration n-type layer 11 and the high-concentration p-type layer 13. Further, since the specific region 16 is a high-concentration n-type region, the depletion layer is less likely to grow than the low-concentration n-type layer 12. Therefore, as shown in FIG. 1C, a high electric field region HF can be formed in the vicinity of the tip portion 16a of the specific region 16.

(効果)
受光素子1の窓部15aからアイセーフ帯光(例:1550nm、エネルギー:0.8eV)が入射され、光がショットキー電極14で自由電子吸収されると、低濃度n型層12側に電子が放出される。この放出された電子を、特定領域16の先端部16a近傍の高電界領域HFで加速することができる。高電界領域HFでアバランシェ増幅を起こすことができるため、受光素子1の受光感度を大きく上昇させることが可能になる。
(effect)
When eye-safe band light (example: 1550 nm, energy: 0.8 eV) is incident from the window portion 15a of the light receiving element 1 and the light is absorbed by the Schottky electrode 14 as free electrons, electrons are emitted to the low-concentration n-type layer 12 side. It is released. The emitted electrons can be accelerated in the high electric field region HF near the tip portion 16a of the specific region 16. Since avalanche amplification can occur in the high electric field region HF, the light receiving sensitivity of the light receiving element 1 can be greatly increased.

自律走行車やADAS(Advanced driver-assistance systems)システムでは、周辺環境認識のために、赤外線カメラやLiDAR(Light Detection and Ranging)システムを用いる。これらのシステムでは、安全上、アイセーフ帯光(1300nm〜1600nm光)を用いることが好ましい。しかしアイセーフ帯光は、Siのバンドギャップエネルギーよりも低いエネルギーの光であるため、Si以外の基板等を用いて受光素子を作成する必要があった。この場合、受光素子はGe基板等を用いて作成し、信号処理回路はSi基板を用いて作成することになる。受光システムに複数チップを搭載する必要があるため、コスト増に繋がる。本明細書に記載の受光素子1は、アバランシェ増幅機能を有するため、Si基板を用いてアイセーフ帯光を検出可能になる。受光素子と信号処理回路を、Si基板にモノリシックに集積化することができる。受光システムの製造コストを削減することが可能となる。 Autonomous vehicles and ADAS (Advanced driver-assistance systems) systems use infrared cameras and LiDAR (Light Detection and Ranging) systems to recognize the surrounding environment. In these systems, it is preferable to use eye-safe band light (1300 nm to 1600 nm light) for safety. However, since the eye-safe bandlight is light having an energy lower than the bandgap energy of Si, it is necessary to prepare a light receiving element using a substrate or the like other than Si. In this case, the light receiving element is created using a Ge substrate or the like, and the signal processing circuit is created using a Si substrate. Since it is necessary to mount multiple chips in the light receiving system, this leads to an increase in cost. Since the light receiving element 1 described in the present specification has an avalanche amplification function, it is possible to detect eye-safe band light using a Si substrate. The light receiving element and the signal processing circuit can be monolithically integrated on the Si substrate. It is possible to reduce the manufacturing cost of the light receiving system.

図5に、実施例2に係る受光素子1aの断面図を示す。実施例2の受光素子1aの高濃度p型層13Mは、実施例1の受光素子1の高濃度p型層13に対して、断面形状が異なっている。実施例2の受光素子1aのその他の構造は、実施例1の受光素子1と同様であるため、説明を省略する。 FIG. 5 shows a cross-sectional view of the light receiving element 1a according to the second embodiment. The high-concentration p-type layer 13M of the light-receiving element 1a of Example 2 has a different cross-sectional shape from the high-concentration p-type layer 13 of the light-receiving element 1 of Example 1. Since the other structure of the light receiving element 1a of the second embodiment is the same as that of the light receiving element 1 of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

高濃度p型層13Mは、上層L1および下層L2を備えている。上層L1の開口部の幅W11よりも、下層L2の開口部の幅W12の方が大きい。また、特定領域16の先端部16aは、下層L2の下面B2を超えて上方側(Z軸の正方向側)へ到達しているとともに、上層L1の下面B1よりも下方側に位置している。幅W11は2μm以下である。 The high-concentration p-type layer 13M includes an upper layer L1 and a lower layer L2. The width W12 of the opening of the lower layer L2 is larger than the width W11 of the opening of the upper layer L1. Further, the tip portion 16a of the specific region 16 exceeds the lower surface B2 of the lower layer L2 and reaches the upper side (the positive direction side of the Z axis), and is located below the lower surface B1 of the upper layer L1. .. The width W11 is 2 μm or less.

(効果)
受光素子1aのリーク電流は、ショットキー電極14と接している低濃度n型層12の幅が狭くなるほど小さくなる。すなわち、高濃度p型層13Mの開口幅を狭くするほど、リーク電流を小さくすることができる。一方、開口幅が狭くなるほど、特定領域16と高濃度p型層13とのX方向距離が近くなるため製造が困難となる。実施例2に係る受光素子1aでは、高濃度p型層13Mを上層と下層に分けている。そして、上層L1の開口部の幅W11を狭くすることで、リーク電流を低減することができる。また、下層L2の開口部の幅W12を広くすることで、特定領域16と高濃度p型層13MとのX方向距離を大きくすることができる。リーク電流を低減することと、製造を容易にすることとを両立することができる。
(effect)
The leakage current of the light receiving element 1a becomes smaller as the width of the low-concentration n-type layer 12 in contact with the Schottky electrode 14 becomes narrower. That is, the narrower the opening width of the high-concentration p-type layer 13M, the smaller the leakage current can be. On the other hand, as the opening width becomes narrower, the distance between the specific region 16 and the high-concentration p-type layer 13 in the X direction becomes closer, which makes manufacturing difficult. In the light receiving element 1a according to the second embodiment, the high-concentration p-type layer 13M is divided into an upper layer and a lower layer. Then, the leakage current can be reduced by narrowing the width W11 of the opening of the upper layer L1. Further, by widening the width W12 of the opening of the lower layer L2, the distance between the specific region 16 and the high-concentration p-type layer 13M in the X direction can be increased. It is possible to achieve both reduction of leakage current and facilitation of manufacturing.

図6に、実施例3に係る受光素子1bの断面図を示す。実施例3の受光素子1bの特定領域16Mは、実施例1の受光素子1の特定領域16に対して、断面形状が異なっている。実施例3の受光素子1bのその他の構造は、実施例1の受光素子1と同様であるため、説明を省略する。 FIG. 6 shows a cross-sectional view of the light receiving element 1b according to the third embodiment. The specific region 16M of the light receiving element 1b of the third embodiment has a different cross-sectional shape from the specific region 16 of the light receiving element 1 of the first embodiment. Since the other structure of the light receiving element 1b of the third embodiment is the same as that of the light receiving element 1 of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

(効果)
特定領域16Mと高濃度n型層11とは、低濃度n型層12によって隔てられているが、低濃度n型層12によって電気的に接続されている。そのため、実施例1と同様にして、特定領域16Mの先端部16Ma近傍に高電界領域を形成することができる。そして実施例3の特定領域16Mは、実施例1の特定領域16(図1)に比して、深さが浅いため製造が容易である、という利点がある。
(effect)
The specific region 16M and the high-concentration n-type layer 11 are separated by the low-concentration n-type layer 12, but are electrically connected by the low-concentration n-type layer 12. Therefore, in the same manner as in the first embodiment, a high electric field region can be formed in the vicinity of the tip portion 16Ma of the specific region 16M. The specific region 16M of Example 3 has an advantage that it is easy to manufacture because it is shallower than the specific region 16 (FIG. 1) of Example 1.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.

(変形例)
本明細書では、n型層に対してAuを用いてショットキー電極を形成する例について説明したが、この形態に限られず、他の金属を用いてもよい。例えば、Ni、Pb、Rh、Co、Re、Te、Ir、Pt、Seなどの金属を用いることができる。
(Modification example)
In the present specification, an example in which a Schottky electrode is formed by using Au for an n-type layer has been described, but the present invention is not limited to this form, and other metals may be used. For example, metals such as Ni, Pb, Rh, Co, Re, Te, Ir, Pt, and Se can be used.

本明細書で説明した受光素子の構造において、p型とn型を入れ替えてもよい。この場合、下部電極10には負の高電圧を印加すればよい。p型層に対してショットキー電極を形成する金属としては、Zr、Mn、Ti等が挙げられる。 In the structure of the light receiving element described in the present specification, the p-type and the n-type may be interchanged. In this case, a negative high voltage may be applied to the lower electrode 10. Examples of the metal forming the Schottky electrode with respect to the p-type layer include Zr, Mn, Ti and the like.

実施例2において、上層L1と下層L2の2層構造の高濃度p型層13Mを説明したが、この形態に限られない。高濃度p型層13の表面よりも高濃度p型層13の内部の方が、開口部の幅が大きい構造であれば、どのような構造でもよい。例えば、下側(Z軸負側)へ行くほど連続的に開口部の幅が大きくなるような、テーパ形状の断面を備えていてもよい。 In Example 2, the high-concentration p-type layer 13M having a two-layer structure of the upper layer L1 and the lower layer L2 has been described, but the present invention is not limited to this form. Any structure may be used as long as the inside of the high-concentration p-type layer 13 has a larger opening width than the surface of the high-concentration p-type layer 13. For example, a tapered cross section may be provided so that the width of the opening continuously increases toward the lower side (negative side of the Z axis).

実施例2に示す高濃度p型層13Mと、実施例3に示す特定領域16Mとを組み合わせてもよい。 The high-concentration p-type layer 13M shown in Example 2 may be combined with the specific region 16M shown in Example 3.

n型は第1導電型の一例である。p型は第2導電型の一例である。高濃度n型層11は第1層の一例である。低濃度n型層12は第2層の一例である。高濃度p型層13は第3層の一例である。ショットキー電極14は金属層の一例である。 The n type is an example of the first conductive type. The p-type is an example of the second conductive type. The high-concentration n-type layer 11 is an example of the first layer. The low-concentration n-type layer 12 is an example of the second layer. The high-concentration p-type layer 13 is an example of the third layer. The Schottky electrode 14 is an example of a metal layer.

1:受光素子 2:フォトダイオード 10:下部電極 11:高濃度n型層 12:低濃度n型層 13:高濃度p型層 14:ショットキー電極 15:上部電極 16:特定領域 T1:第1の厚み T2:第2の厚み 1: Light receiving element 2: Photodiode 10: Lower electrode 11: High-concentration n-type layer 12: Low-concentration n-type layer 13: High-concentration p-type layer 14: Schottky electrode 15: Upper electrode 16: Specific region T1: First Thickness T2: Second thickness

Claims (8)

受光素子であって、
第1導電型の半導体である第1層と、
前記第1層の表層部に設けられており、第1の厚みを有する第1導電型の半導体である第2層であって、不純物濃度が前記第1層よりも低い前記第2層と、
前記第2層の表層部の一部に、第1の厚みよりも薄い第2の厚みを有して形成されている第2導電型の半導体である第3層と、
前記第2層の表面および前記第3層の表面にまたがって配置されている金属層と、
前記第2層および前記第3層の表面に対する垂直上方からみたときに、前記第3層が形成されていない領域内であって、前記第2層の領域内に配置されている、第1導電型の半導体である特定領域と、
を備えており、
前記特定領域の不純物濃度は前記第2層の不純物濃度よりも高く、
前記特定領域は前記第2層によって前記第3層から隔てられており、
前記特定領域と前記第3層との距離は、前記第1層と前記第3層との距離よりも近い、受光素子。
It is a light receiving element
The first layer, which is the first conductive type semiconductor,
The second layer, which is a first conductive type semiconductor having a first thickness and is provided on the surface layer portion of the first layer, and has an impurity concentration lower than that of the first layer.
A third layer, which is a second conductive semiconductor, formed on a part of the surface layer portion of the second layer with a second thickness thinner than the first thickness.
A metal layer arranged across the surface of the second layer and the surface of the third layer, and
When viewed from above perpendicular to the surfaces of the second layer and the third layer, the first conductive layer is located in the region where the third layer is not formed and is arranged in the region of the second layer. A specific area that is a type semiconductor and
Is equipped with
The impurity concentration in the specific region is higher than the impurity concentration in the second layer.
The specific region is separated from the third layer by the second layer.
A light receiving element in which the distance between the specific region and the third layer is shorter than the distance between the first layer and the third layer.
前記第2層および前記第3層の表面に対する垂直上方からみたときに、前記第2層が前記第3層によって囲まれている、請求項1に記載の受光素子。 The light receiving element according to claim 1, wherein the second layer is surrounded by the third layer when viewed from above perpendicular to the surfaces of the second layer and the third layer. 前記第2層を囲んでいる前記第3層の開口部の幅は、前記第3層の表面よりも、前記第3層の内部の方が大きい、請求項2に記載の受光素子。 The light receiving element according to claim 2, wherein the width of the opening of the third layer surrounding the second layer is larger inside the third layer than on the surface of the third layer. 前記特定領域と前記第1層とは、前記第2層によって隔てられている、請求項1〜3の何れか1項に記載の受光素子。 The light receiving element according to any one of claims 1 to 3, wherein the specific region and the first layer are separated by the second layer. 前記特定領域と前記第1層とが接続している、請求項1〜3の何れか1項に記載の受光素子。 The light receiving element according to any one of claims 1 to 3, wherein the specific region and the first layer are connected. 前記金属層と前記第1層との間には、前記金属層と前記第2層とによって形成されるショットキー接合に対する逆バイアス電圧が印加される、請求項1〜5の何れか1項に記載の受光素子。 According to any one of claims 1 to 5, a reverse bias voltage for a Schottky junction formed by the metal layer and the second layer is applied between the metal layer and the first layer. The light receiving element described. 前記半導体はシリコンである、請求項1〜6の何れか1項に記載の受光素子。 The light receiving element according to any one of claims 1 to 6, wherein the semiconductor is silicon. 前記金属層はAuである、請求項1〜7の何れか1項に記載の受光素子。 The light receiving element according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal layer is Au.
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