JP7421233B2 - アバランシェ光検出器(変形形態)およびこれを製造するための方法(変形形態) - Google Patents
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Description
主要な欠点は、増倍層を光変換部から独立させることによって、光変換部層内で生成される光キャリアの増倍層への到達が妨げられ、この結果、増倍された光信号の損失が生じることである。この結果、光検出器の基本パラメータである閾値感度が低下する。
01‐ ウエハ、
02‐ 増倍層、
03‐ アバランシェ増幅部、
04‐ 光変換部、
05‐ コンタクト層、
06‐ 第1の電極、
07‐ 第2の電極、
08‐ 閉塞した溝、
09‐ 誘電体層、
10‐ 高抵抗材料層、
11‐ 透明電極。
Claims (13)
- アバランシェ光検出器を製造するための方法であって、以下のステップ:
‐ 半導体ウエハの表面全体に増倍層を形成するステップと、
‐ 前記増倍層の表面上に閉塞した溝をエッチング形成するステップであって、その深さは前記増倍層の厚さ以上であるが、前記ウエハと増倍層を組み合わせた合計厚さ未満であり、前記溝によって境界付けられている領域の内側に光検出部が形成される、エッチング形成するステップと、
‐ 前記閉塞した溝を前記増倍層と同じ導電性タイプの高濃度ドープされた多結晶シリコンで充填するステップであって、前記閉塞した溝は、光の有無に依らず隣接する領域から前記光検出部内に入る寄生電荷キャリアの流入を抑制する、前記ステップと、
‐ 前記閉塞した溝によって境界付けられている、前記増倍層の上面の特定のエリア上に、少なくとも1つのアバランシェ増幅部のコンタクト層を形成すると共に、前記コンタクト層の外側に光変換部領域を形成するステップと、
‐ 前記コンタクト層上に第1の透明電極を形成するステップと、
‐ 前記半導体ウエハの底面上に第2の電極を形成するステップと、を含む、方法。 - アバランシェ光検出器を製造するための方法であって、以下のステップ:
‐ 半導体ウエハの表面全体に増倍層を形成するステップと、
‐ 前記増倍層の表面上に閉塞した溝をエッチング形成するステップであって、その深さは前記増倍層の厚さ以上であるが、前記ウエハと増倍層を組み合わせた合計厚さ未満であり、前記溝によって境界付けられている領域の内側に光検出部が形成される、エッチング形成するステップと、
‐ 前記閉塞した溝を前記増倍層と同じ導電性タイプの高濃度ドープされた多結晶シリコンで充填するステップと、
‐ 前記閉塞した溝によって境界付けられている、前記増倍層の上面の特定のエリア上に、少なくとも1つのアバランシェ増幅部のコンタクト層を形成すると共に、前記コンタクト層の外側に光変換部領域を形成するステップと、
‐ 前記光変換部領域内の前記増倍層の一部をエッチング除去するステップであって、前記エッチングされる量は前記増倍層の厚さ未満である、エッチング除去するステップと、
‐ 前記増倍層の前記エッチング除去されている表面上に誘電体層を設置するステップであって、前記誘電体層の厚さは前記光変換部領域内の前記増倍層の前記エッチング除去された量と等しい、設置するステップと、
‐ 前記コンタクト層および誘電体層の両方の表面上に、透明な材料で作製されている第1の電極を設置するステップと、
‐ 前記半導体ウエハの底面上に第2の電極を形成するステップと、を含む、方法。 - 前記半導体ウエハは低抵抗材料で作製されている、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ウエハおよび前記増倍層はいずれも同じ半導体材料で作製されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記増倍層は前記ウエハ表面上にエピタキシ法を使用して形成される、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記コンタクト層は、反対の導電性を有する層を形成するドーパントで前記増倍層をドープすることによって作製される、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記閉塞した溝は1.5μm~2.0μmの幅を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- アバランシェ光検出器を製造するための方法であって、以下のステップ:
‐ 半導体ウエハの表面全体に増倍層を形成するステップと、
‐ 前記増倍層の表面上に閉塞した溝をエッチング形成するステップであって、その深さは前記増倍層の厚さ以上であるが、前記ウエハと増倍層を組み合わせた合計厚さ未満であり、前記溝によって境界付けられている領域の内側に光検出部が形成される、エッチング形成するステップと、
‐ 前記閉塞した溝を前記増倍層と同じ導電性タイプの高濃度ドープされた多結晶シリコンで充填するステップと、
‐ 前記閉塞した溝によって境界付けられている、前記増倍層の上面の特定のエリア上に、少なくとも1つのアバランシェ増幅部のコンタクト層を形成すると共に、前記コンタクト層の外側に光変換部領域を形成するステップと、
‐ 前記光変換部領域内の前記増倍層の一部をエッチング除去するステップであって、前記エッチングされる量は前記増倍層の厚さ未満である、エッチング除去するステップと、
‐ 前記増倍層の前記エッチング除去されている表面上に誘電体層を設置するステップであって、前記誘電体層の厚さは前記光変換部領域内の前記増倍層の前記エッチング除去された量と等しい、設置するステップと、
前記アバランシェ増幅部の前記コンタクト層上に高抵抗層を設置するステップと、
‐ 前記高抵抗層および誘電体層の両方の表面上に、透明な材料で作製されている第1の電極を設置するステップと、
‐ 前記半導体ウエハの底面上に第2の電極を形成するステップと、を含む、方法。 - アバランシェ光検出器であって、
‐ 半導体ウエハと、
‐ 前記半導体ウエハの表面全体を覆う増倍層と、
‐ 前記増倍層の特定のエリア上に設置されているコンタクト層と、を備え、前記増倍層内には少なくとも1つのアバランシェ増幅部領域および光変換部領域が形成されており、前記光検出器は更に、
‐ 深さが前記増倍層の厚さ以上であるが、前記ウエハと増倍層を組み合わせた合計厚さ未満であり、前記増倍層と同じ導電性タイプの高濃度ドープされた多結晶シリコンで充填されている、閉塞した溝であって、前記溝によって境界付けられている領域の内側にアバランシェ増幅部および光変換部が位置しており、光の有無に依らず隣接する領域から前記光検出部内に入る寄生電荷キャリアの流入を抑制する、閉塞した溝と、
‐ 前記コンタクト層上に形成されている第1の透明電極と、
‐ 前記半導体ウエハの底面上に形成されている第2の電極と、を備える、アバランシェ光検出器。 - 前記閉塞した溝は1.5μm~2.0μmの幅を有する、請求項9に記載のアバランシェ光検出器。
- アバランシェ光検出器であって、
‐ 半導体ウエハと、
‐ 前記半導体ウエハの表面全体を覆う増倍層と、
‐ 深さが前記増倍層の厚さ以上であるが、前記ウエハと増倍層を組み合わせた合計厚さ未満であり、前記増倍層と同じ導電性タイプの高濃度ドープされた多結晶シリコンで充填されている、閉塞した溝であって、前記溝によって境界付けられている領域の内側にアバランシェ増幅部および光変換部が位置している、閉塞した溝と、
‐ 前記増倍層の特定のエリア上に設置されているコンタクト層と、を備え、前記増倍層内には少なくとも1つのアバランシェ増幅部領域および前記コンタクト層の外側の光変換部領域が形成されており、前記光検出器は更に、
‐ 前記コンタクト層の外側のエッチング除去されている前記増倍層の前記光変換部領域全体を埋めている誘電体層であって、前記エッチングされている量は前記光変換部領域の厚さ未満である、誘電体層と、
‐ 前記アバランシェ増幅部のコンタクト層の上にある高抵抗層と、
‐ 透明な材料で作製され前記高抵抗層および誘電体層の両方の表面上に設置されている、第1の電極と、
‐ 前記半導体ウエハの底面上に形成されている第2の電極と、を備える、アバランシェ光検出器。 - 前記閉塞した溝は1.5μm~2.0μmの幅を有する、請求項11に記載のアバランシェ光検出器。
- 前記光変換部領域全体を埋めている前記誘電体層は0.5μm~2.5μmの厚さを有する、請求項11または12に記載のアバランシェ光検出器。
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