JPH01292220A - 半導体光検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は紫外線等の特定波長の光の検出を、半導体素子
を用いて行なう技術に係るもので、より詳しくは、半導
体光検出装置と紫外線検出方法および半導体光検出素子
とその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、火災警報装置、バーナーの燃焼監視装置、光電カ
ウンタ、放電現像の検知装置等に紫外線検出装置が応用
されている。これらの紫外線検出装置に使われる紫外線
センサは、紫外線に対して高感度であることが要求され
るのはもちろん、可視光や赤外光に感度を持たないこと
、高信頼性、高寿命であること、小型軽量であることな
どの特性が要求される。現在までに考えられている紫外
線センサとしては、金属の光電効果と放電による電流の
ガス増倍効果を利用した紫外線検出管と、半導体中の光
電効果を利用したシリコンホトダイオードなどがあり、
それぞれ固有の特徴を持っている。

紫外線検出管は紫外線に対す感度の点では優れているが
、真空管であるため寿命が短いことや、壊れ易く取扱が
困難であること、あるいは小型軽量化が困難であること
などの短所がある。一方、シリコンホトダイオードは寿
命が半永久的であり、また信号処理回路を同一チップ上
に集積しやすいため、高機能化、小型軽量化が容易であ
るなどの長所がある。しかし、その半面、シリコンの物
性に起因して可視光から赤外光にピーク感度があるため
、紫外線のみの信号を得る場合は高価な赤外線フィルタ
ーを用いなければならないという欠点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来技術では紫外線検出管とシリコンホト
ダイオードの両方の長所を満足できる紫外線センサは得
られず、現在では、その感度の高さから紫外線検出管が
一般に用いられている。このため、取扱が手軽で応用範
囲が広いシリコンホトダイオードに、紫外線検出管なみ
の光電特性をもたせたセンサの開発が望まれているのが
現状である。

そこで本発明は、従来のシリコンホトダイオードの特徴
である小型、軽量、かつ高寿命の特性を実現しながら、
しかも従来の紫外線検出管の特徴である高紫外線感度の
特性を併せて実現できるようにすることを目的とする。

すなわち、本発明の第１の目的は、小型、軽量かつ高寿
命であって、しかも紫外線感度の高い半導体光検出装置
を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、半導体検出素子を用いる
ことにより、紫外線を感度よく簡単に検出することので
きる紫外線検出方法を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、半導体光検出装置に適用
することが可能な紫外線検出用の半導体光検出素子を提
供することにある。

さらに、本発明の第４の目的は、紫外線検出特性の優れ
た半導体光検出素子の、歩留りのよい簡単な製造方法を
提供することを目的とすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る半導体光検出装置は、半導体光検出素子と
信号処理回路を有して構成され、この半導体光検出素子
は、第１導電型の半導体基板に第２導電型の不純物をド
ープして形成された紫外線感度を有する第１の受光部と
、半導体基板に第２導電型の不純物をドープして形成さ
れ、かつ表面およびその近傍にキャリアのトラップ準位
を多く含むことにより紫外線感度を有しないようにされ
た第２の受光部とを有する。そして、信号処理回路は第
１の受光部の出力と第２の受光部の出力の差から紫外線
検出出力を求めるように構成されていることを特徴とす
る。

また、本発明に係る紫外線検出方法は、上記のような第
１および第２の受光部とを有する半導体光検出素子に、
紫外線を含む被検出光を照射する第１のステップと、第
１の受光部の出力から第２の受光部の出力を差し引くこ
とにより紫外線検出出力を求める第２のステップとを備
えることを特徴とする。

また、本発明に係る半導体光検出素子は、第１導電型の
半導体基板と、この半導体基板もしくは基板上の半導体
結晶成長層中に第２導電型の不純物をドープして形成さ
れた第１の受光部と、第１の受光部と近接した位置に第
２導電型の不純物をドープして形成され、かつ表面およ
びその近傍にキャリアのトラップ準位を多く含む第２の
受光部と、第１および第２の受光部の表面を覆うように
、同一の厚さで同一の透光性材料により形成された例え
ば熱酸化による二酸化シリコンからなる光透過膜とを備
えることを特徴とする。

さらに、本発明の半導体光検出素子の製造方法は、第１
導電型のシリコン基板もしくはシリコン結晶成長層の互
いに近接した第１および第２の受光部形成領域表面に、
それぞれ同一厚さの熱酸化による第１および第２の二酸
化シリコン膜を形成する工程と、第１の二酸化シリコン
膜を介して第１の受光部形成領域に第２導電型の不純物
をドープすると共に、第２の二酸化シリコン膜を介して
第２の受光部形成領域に第２導電型の不純物を、表面お
よびその近傍にキャリアのトラップ準位が残るようにド
ープする工程と、第１および第２の受光部形成領域にオ
ーミック電極を形成する工程とを備えることを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明の半導体光検出装置によれば、半導体光検出素子
の第１の受光部は紫外線感度を存し、表面およびその近
傍にキャリアのトラップ準位をもつ第２の受光部は紫外
線感度を有しない。ところで、第１および第２の受光部
は共に紫外線以外の可視光および赤外線に感度を有し、
この程度は望ましくはほぼ同一とされる。このため、信
号処理回路の出力は紫外線に対応する検出出力のみとな
るので、結果として紫外線が検出されることになる。

また、本発明の紫外線検出方法によれば、上記の紫外線
の検出が第１および第２のステップでなされることにな
る。

また、本発明の半導体光検出素子によれば、光透過膜が
形成されているので受光部が保護され、またこれは同一
材料によって同一の厚さで形成されているので、受光部
に達する入射光スペクトルは同一となり、従って紫外線
以外の感度を第１および第２の受光部との間でほぼ同一
とすることができる。

さらに、本発明の半導体光検出素子の製造方法によれば
、光透過膜はシリコン基板の熱酸化により形成されるの
で、透過スペクトルが優れた同一の膜厚のものを、歩留
りよく簡単に形成できる。

しかも、第１および第２の受光部形成のための不純物イ
オンの注入工程において、光透過膜の光透過特性が害さ
れたりすることもない。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図ないし第１５図を参照して、本
発明の詳細な説明する。なお、図面の説明において同一
要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は本発明に係る半導体光検出装置の基本構成図で
ある。図示の通り、この装置は半導体光検出素子１０と
信号処理回路２０により構成される。半導体光検出素子
１０は第１導電型（例えばｐ型）の半導体基板１１を含
み、この単一の半導体基板１１に第２導電型（例えばｎ
型）の不純物をドープして形成された第１の受光部１２
による第１のホトダイオードＰＤＩと、これと同一導電
型の不純物をドープして形成された第２の受光部１３に
よる第２のホトダイオードＰＤ２を有している。ここで
、第２の受光部１３の表面およびその近傍にはキャリア
のトラップ準位（欠陥）が図中の丸印のように存在して
いるが、第１の受光部１２にはこのようなトラップ準位
はほとんど含まれていない。この半導体光検出素子１０
に紫外線を含む被検出光が図中の矢印の如く入射される
と、半導体基板１１中にキャリア（電子、正孔）が生成
され、これが第１のホトダイオードＰＤＩおよび第２の
ホトダイオードＰＤ２に収集されて信号処理回路２０に
送られる。信号処理回路２０に送られた第１の信号ＰＤ
１　　および第２の信号ＵＴ ＰＤ２　　　は、 ＵＴ ＰＤ　　　〜Ｐ　Ｄ　１　　　−　Ｐ　Ｄ　２　ｏｕＴ
ＯＵＴ　　　　　　　　　ＯＵＴ に従って処理され、紫外線検出管力ＰＤ　　　が得ＵＴ られる。

ここで、第１のホトダイオードＰＤＩは紫外線域も含め
て広い波長域で感度を有し、その感度のスペクトルは第
１図中の曲線Ｃ１のようになっている。これに対し、第
２のホトダイオードＰＤ２は紫外線域において感度を有
さず、その感度のスペクトルは第１図中の曲線Ｃ２のよ
うになっている。従って、第１の信号ＰＤＩ　　　の可
視光およＯＵＴ び赤外線域の感度のスペクトルが第２のホトダイオード
ＰＤ２の感度のスペクトルと同一であるとすれば、信号
処理回路２０を経由した後の出力ＰＤ　　　の感度のス
ペクトルは、可視光および赤ＵＴ 外線域の信号がキャンセルされて、等価的に第１図中の
曲線Ｃ３のようになっている。このため、上記ような装
置によって、紫外線を感度よく検出することが可能にな
る。しかも、この装置は紫外線検出管などと比べて小型
、軽量であり、かつ半導体光検出素子１０の受光面に高
価なカラーフィルタを設けたりする必要もない。

次に、上記の半導体光検出素子について詳細に説明する
。

第２図は半導体光検出素子の一実施例の断面図である。

図示の通り、ｐ型の半導体基板１１にはｎ型の不純物を
ドープした第１の受光部１２と、表面およびその近傍に
トラップ準位（図中の丸印）を含むようにしながらｎ型
の不純物をドープした第２の受光部１３とが形成され、
これらと半導体基板１１の間のｐｎ接合によって第１の
ホトダイオードＰＤ１および第２のホトダイオードＰＤ
２が形成されている。また、半導体基板１１の表面には
絶縁材料からなる保護膜１４が形成され、受光部の位置
には開口が形成されて、ここに透光性の光透過膜１５が
設けられている。この光透過膜１５の端部には開口が形
成され、この開口を介して第１の受光部１２および第２
の受光部１３にオーミック接触する電極１６と配線１７
が設けられている。

ここで、半導体基板１１は例えばシリコン単結晶から成
っており、第１および第２の受光部１２゜１３は例えば
ヒ素（Ａｓ　）やリン（Ｐ）などを含んで０．５〜１．
０μｍ程度の深さに形成される。

また、保護膜１４は例えば熱酸化による二酸化シリコン
（Ｓｉｎ２）からなり、０．５μｍ程度の厚さで形成さ
れ、光透過膜１５についても例えば熱酸化Ｓ１０゜から
なり、０６１μｍ程度の厚さで形成される。さらに、電
極１６および配線１７は例えばアルミニウム（Ａｌ２　
）で形成される。

次に、第２図に示す半導体光検出素子の作用を、第３図
ないし第５図を参照して説明する。

第２図中の上方から、紫外線を含んだ被検出光が入射さ
れると、これは光透過膜１５を透過して第１の受光部１
２および第２の受光部１３中に入る。すると、第１の受
光部１２および第２の受光部１３中とその直下の半導体
基板１１中でキャリアが発生することになるが、一般的
に、短波長の紫外線は半導体基板１１中の深い位置まで
達することがなく、浅い位置で紫外線による光生成キャ
リアが現れる。

ここで、第１のホトダイオードＰＤＩと第２のホトダイ
オードＰＤ２を比較すると、第１のホトダイオードＰＤ
Ｉについては表面近傍の浅い位置にキャリアのトラップ
準位（欠陥）が現れていないが、第２のホトダイオード
ＰＤ２については表面およびその近傍の浅い位置に紫外
線により生成したキャリアをトラップし、再結合させる
ための欠陥（表面欠陥）が存在している。このため、第
１のホトダイオードＰＤＩからは紫外線によるキャリア
をも含んだ光電流が得られるが、第２のホトダイオード
ＰＤ２からは紫外線によるキャリアを含まない光電流が
得られる。第３図および第４図は、それぞれ第１のホト
ダイオードＰＤ１、第２のホトダイオードＰＤ２の分光
感度特性を示す図である。

そして、ホトダイオードＰＤ１．ＰＤ２の両者の光電流
のうち、可視光および赤外線域の感度に対応する成分に
ついては、光透過膜１５が路間−厚さで同一材料なので
、はぼ同一となっている（第３図、第４図参照）。そこ
で、紫外線感度を有する第１のホトダイオードＰＤＩの
光電流から、紫外線感度を有しない第２のホトダイオー
ドＰＤ２の光電流を差し引けば、紫外線のみの光電流を
得ることが可能になる。第５図は第３図に示す第１のホ
トダイオードＰＤＩの出力から、第４図に示す第２のホ
トダイオードＰＤ２の出力を差し引いたときの、感度特
性を説明する図である。

このように、差し引いた結果として得られる信号出力は
、紫外線のみに感度をもった出力となる。

次に、第２図の示す半導体光検出素子の製造方法の第１
ないし第３実施例を説明する。

第６図は第１実施例の工程別断面図である。まず、ｐ型
Ｓ１からなる半導体基板１１を熱酸化し、５１０２から
なる保護膜１４を０．５μｍ程度の厚さに形成する（同
図（ａ）参照）。そして、フォトリソグラフィ技術を用
いてホトダイオードの領域の保護膜１４に開口を形成し
たのち、再び熱酸化してＳｌＯ□からなる光透過膜１５
を０．１μｍ程度の厚さに形成する（同図（ｂ）参照）
。

次に、第１のホトダイオードＰＤＩの領域に開口を有す
るレジストパターン２１を形成して、ｎ型不純物イオン
としてのリン（Ｐ）イオンを１０１８Ｃｊｎ−３程度の
低濃度に注入する（同図（ｃ）図示）。しかる後、レジ
ストパターン２１をアセトンなどで除去し、第２のホト
ダイオードＰＤ２の領域に開口を有する別のレジストパ
ターン２２を形成して、同じくリン（Ｐ）イオンを１０
２２ｃＩＴｌ−３程度の高濃度に注入する（同図（ｄ）
図示）。

このようにすると、第１のホトダイオードＰＤＩの領域
にはＰイオンが低濃度に注入され、第２のホトダイオー
ドＰＤ２の領域にはＰイオンが高濃′度に注入され、し
かも第２のホトダイオードＰＤ２の領域表面に多くの欠
陥が現れる。そこで、レジストパターン２２を除去した
後にアニールを行なえば、第１のホトダイオードＰＤＩ
の領域には深さ０．５〜１．０μｍ程度のトラップ準位
をほとんど含まないｎ型の第１の受光部１２が形成され
、第２のホトダイオードＰＤ２の領域には深さが同程度
でありながら、表面およびそあ近傍にトラップ準位とし
ての欠陥を多く含むｎ型の第２の受光部１３が形成され
ることになる（第６図（ｅ）図示）。

次いで、フォトリソグラフィ技術を用いて光透過膜１５
に開口を形成し、これにオーミック接触する電極１６お
よび配線１７を、例えばアルミニウムなどを用いて形成
すると、第２図に示す半導体光検出素子が得られること
になる。

第７図は第２実施例の工程別断面図である。そして、こ
れが第６図と異なる点は、第１および第２のホトダイオ
ードＰＤＩ、ＰＤ２の領域に共に同様のイオン注入を行
ない（第７図（ｃ）図示）、アニールによってこれらを
活性化して同一の深さ、同一不純物濃度の第１および第
２の受光部１２゜１３とした後（同図（ｄ）図示）、レ
ジストパターン２２を介して第２の受光部１３にのみ再
びイオン注入を行なっていることである（同図（ｅ）図
示）。この最後のイオン注入は低濃度であって表面およ
びその近傍のみでよいが、その導電型は特に限定されな
い。このようにすれば、第２の受光部１３の表面および
その近傍に、紫外線による生成キャリアをトラップして
再結合させる欠陥が形成される（同図（ｆ）図示）。

第８図は第３実施例の工程別断面図である。そして、こ
れが第６図と異なる点は、まずレジストパターン２１を
介して第１のホトダイオードＰＤＩの領域にイオン注入
をしく第８図（ｃ）図示）、次いでレジストパターン２
１を除去して表面の欠陥が十分に除去される程度に電気
炉等でアニールして第１の受光部１２を活性化する。そ
して、レジストパターン２２を介して第２のホトダイオ
ードＰＤ２の領域に同様のイオンを注入して（同図（ｄ
）図示）、次いでレジストパターン２２を除去して表面
の欠陥が十分に回復しない程度にランプ等で軽くアニー
ルすることである（同図（ｅ）図示）。このようにすれ
ば、第２の受光部１３の表面およびその近傍に、紫外線
による生成キャリアをトラップして再結合させる欠陥が
形成される（同図（ｆ）図示）。

本発明に係る半導体光検出素子およびその製造方法につ
いては、種々の変形が可能である。

例えば、保護膜１４や光透過膜１５は熱酸化Ｓ　ｉ　Ｏ
２に限らず、例えばプラズマＣＶＤ法による窒化シリコ
ン（ＳｉＮ）としてもよい。但し、光透過膜１５につい
ては、ホトダイオードＰＤＩ。

ＰＤ２の赤外感度に重大な影響を与えるので、その材料
および厚さを同一にすることが大切である。

また、第６図（Ｃ）、（ｂ）の工程などは逆にしてもよ
い。

また、単結晶からなる半導体基板１１上に半導体結晶成
長層を例えばエピタキシャル成長法などで形成し、ここ
に第１のホトダイオードＰＤＩおよび第２のホトダイオ
ードＰＤ２をなす拡散層を形成してもよい。第９図にそ
の一例の断面図を示す。図示の通り、半導体基板１１の
上面にはエピタキシャル成長法による半導体結晶成長層
３１が形成され、ここにトラップ準位を含まない第１の
受光部１２と表面近傍にトラップ準位を含む第２の受光
部１３が形成されている。ここで、半導体結晶成長層３
１をｐ型として第１の受光部１２および第２の受光部１
３をｎ型とすると（半導体基板１１はｐ型でもｎ型でも
よい）、それぞれｐｎ接合を有する第１のホトダイオー
ドＰＤＩと第２のホトダイオードＰＤ２が得られること
になる。

この第９図の構成によれば、迷光の原因となる赤外線の
影響を当初からカットできるので、より高精度な検出が
可能である。すなわち、第２図に示す第１のホトダイオ
ードＰＤＩによる分光感度特性は第１０図の破線のよう
になるのに対し、第９図に示す第１のホトダイオードＰ
ＤＩによる分光感度特性は第１０図中の実線のようにな
り、赤外線による影響が大幅に低減される。従って、第
９図に示す第１のホトダイオードＰＤＩおよび第２のホ
トダイオードＰＤ２において、トラップ準位を含まない
第１のホトダイオードＰＤＩとトラップ準位含む第２の
ホトダイオードＰＤ２との間で接合の深さがわずかでも
相違しく理想的には同一の深さであるが、製造工程如何
で深さが異なってしまうことがありうる）、このため赤
外線感度が完全に同一でなくなるときでも、その差分は
第２図のものと比べて相対的に低くなるので、精度のよ
い紫外線の検出が可能になる。

また、半導体基板などの導電型は逆であってもよく、半
導体材料や不純物も実施例のものに限られない。具体的
には、デバイスの寿命の点ではやや劣ることになるが、
ｎ型の基板を用いてｐ型不純物としてボロン（Ｂ）をイ
オン注入し、受光部１２．１３を形成してもよい。但し
、受光部１２゜１３がｎ型であるときには、接合部の紫
外線損傷を低く抑えることができる。

更に、第１のホトダイオードＰＤＩおよび第２のホトダ
イオードＰＤ２の配置についても、例えば第１１図ない
し第１３図のようにすることができる。すなわち、第１
１図の例では第１のホトダイオードＰＤＩをなすトラッ
プ準位を含まない第１の受光部１２と、第２のホトダイ
オードＰＤをなす表面近傍にトラップ準位を含む第２の
受光部１３は、同一の半導体基板１１上に交互に複数形
成されている。また、第１２図の例では、第１の受光部
１２と第２の受光部１３が平面的にモザイク状に配設さ
れている。さらに、第１３図の例では、第１の受光部１
２と第２の受光部１３が櫛歯状に配設されている。これ
らのものは、スポット光の検出や微弱光の検出に有利で
ある。

次に、信号処理回路の一例を第１４図により説明する。

第２図に示す半導体光検出素子において、トラップ準位
を有しない第１のホトダイオードＰＤＩからの光電流出
力１１およびトラップ準位を有する第２のホトダイオー
ドＰＤ２からの光電流出力Ｉ２は、それぞれオペアンプ
４１．４２と帰還抵抗Ｒ４を有するる増幅回路で増幅さ
れる。そして、直列接続された抵抗Ｒおよびオペアンプ
４３を含む差分回路によって、光電流出力１１に対応す
る電圧出力から光電流出力Ｉ２に対応する電圧出力が差
し引かれ、電圧出力Ｖ　　が得られる。ここＯＵＴ において、電圧出力ｖ　　１光電流出力Ｉ　１光ＯＵＴ
　　　　　　　　１ 電流出力−および帰還抵抗Ｒｒの間には、Ｖ　　　−（
１−１）ＸＲｆ　（Ｖ） ＯＵＴ　　　　　　　ｌ　　　　　　２の関係が成立し
ている。なお、この信号処理回路の具体的構成について
も、種々の変形が可能であることは言うまでもない。

第１５図は本発明の半導体光検出装置と従来の紫外線検
出管の特性を比較する図である。同図において、紫外線
検出管では相対感度は破線のようになるのに対し、本発
明によれば実線のようになる。これは、実用上十分な特
性である。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り、本発明の半導体光検出装置
では、紫外線感度を有する第１の受光部と紫外線感度を
有しない第２の受光部は、共に紫外線以外の可視光およ
び赤外線に感度を有し、この程度は望ましくはほぼ同一
とされる。このため、信号処理回路の出力は紫外線に対
応ず名検出出力のみとなる。従って、小型、軽量かつ高
寿命であって、しかも紫外線感度の高い半導体光検出装
置を提供することができる。

また、本発明の紫外線検出方法では、上記の検出を第１
および第２のステップで行なうことにより、紫外線を感
度よく簡単に検出することができる。

また、本発明の半導体光検出素子では、光透過膜が形成
されているので受光部が保護され、またこれは同一材料
によって同一の厚さで形成されているので、受光部に達
する入射光スペクトルは同一となり、従って紫外線以外
の感度を第１および第２の受光部との間でほぼ同一とす
ることができる。このため、上記の半導体光検出装置に
適用することが可能な紫外線検出用の半導体光検出素子
を提供することができる。

さらに、本発明の半導体光検出素子の製造方法によれば
、上記のような紫外線検出特性の優れた半導体光検出素
子を、歩留りのよい簡単な工程で製造することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る半導体光検出装置の基本構成図
、第２図は、半導体検出素子の斜視断面図、第３図は、
第１のホトダイオードＰＤＩの絶対分光感度を示す図、
第４図は、第２のホトダイオードＰＤ２の絶対分光感度
を示す図、第５図は、第１のホトダイオードＰＤＩの出
力から第２のホトダイオードＰＤ２の出力を差し引いた
場合の感度特性図、第６図ないし第８図は、本発明の半
導体光検出素子の製造方法の第１ないし第３実施例の工
程図、第９図は、本発明の他の構成の一例を示す図、第
１０図は、絶対分光感度の比較図、第１１図は、同一基
板内に複数のホトダイオードを配列した構成図、第１２
図は、同一基板内に複数のホトダイオードをモザイク状
に配列した構成図、第１３図は、同一基板内に複数のホ
トダイオードを交互に配列した構成図、第１４図は、本
発明によるホトダイオードの信号出力を読み出すための
回路図、第１５図は、相対分光感度特性の比較図である
。 １０・・・半導体光検出素子、１１・・・半導体基板、
１２・・・トラップ準位を含まない第１の受光部、１３
・・・トラップ準位を含む第２の受光部、１４・・・保
護膜、１５・・・光透過膜、１６・・・電極、１７・・
・配線、３１・・・半導体結晶成長層。 ホトダイオードＰＤＩの分ｙｔ、感涙 第３図 ホトダイオードＰＤ２の分光態度 ￥４図 邑５図 半導体光オ突出系子の′ａ遺工程の第１の例（前半）第
６図 牛導体光検出嚢テの裂遺工禾！の連［１４列（後生→第
６図 半導体九核出素子の製造工程の第２の例（前半）第７図 半導体光秋出県号の袈遺工禾！の晃２のイ列（イ麦千）
第７図 半導体九ｆｔ叉出素子の製造−工程の％３０作り（前乎
）第８図 半導体九棟出素テの製造工程の篤３のイタリ（後半）第
８図 第９図 第１０図 第１２図 構成しに一例 ＋６０　　　２００　　２４０　　２８０５皮長（ｎｍ
） 相対分光感度特性の比較

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１導電型の半導体基板に第２導電型の不純物をド
   ープして形成された第１の受光部と、前記半導体基板に
   第２導電型の不純物をドープして形成されかつ表面およ
   びその近傍にキャリアのトラップ準位を前記第１の受光
   部に比べて多く含む第２の受光部とを有する半導体光検
   出素子と、前記第１の受光部の出力と前記第２の受光部
   の出力の差から紫外線検出出力を求める信号処理回路と を備えることを特徴とする半導体光検出装置。 ２、前記第１の受光部は紫外線から赤外線にわたる波長
   域において特に紫外線域で十分な感度を有し、前記第２
   の受光部は可視光から赤外線にわたる波長域において前
   記第１の受光部と同程度の感度を有し、前記信号処理回
   路は前記第１の受光部の出力から前記第２の受光部の出
   力を差し引くことにより紫外線検出出力を求めることを
   特徴とする請求項１記載の半導体光検出装置。 ３、第１導電型の半導体基板に第２導電型の不純物をド
   ープして形成された第１の受光部と、前記半導体基板に
   第２導電型の不純物をドープして形成されかつ表面およ
   びその近傍にキャリアのトラップ準位を前記第１の受光
   部に比べて多く含む第２の受光部とを有する半導体光検
   出素子に、紫外線を含む被検出光を照射する第１のステ
   ップと、 前記第１の受光部の出力から前記第２の受光部の出力を
   差し引くことにより紫外線検出出力を求める第２のステ
   ップと を備えることを特徴とする紫外線検出方法。 ４、第１導電型の半導体基板と、 この半導体基板に第２導電型の不純物をドープして形成
   された第１の受光部と、 前記半導体基板の前記第１の受光部と近接した位置に、
   第２導電型の不純物をドープして形成されかつ表面およ
   びその近傍にキャリアのトラップ準位を前記第１の受光
   部に比べて多く含む第２の受光部と、 前記第１および第２の受光部の表面を覆うように、同一
   の厚さで同一の透光性材料により形成された光透過膜と
   、 を備えることを特徴とする半導体光検出素子。 ５、前記半導体基板は、単結晶の基板と、この基板上に
   形成された第１導電型の半導体結晶成長層を含んで構成
   され、前記第１および第２の受光部をなす第２導電型の
   領域は前記半導体結晶成長層中に形成されていることを
   特徴とする請求項４記載の半導体光検出素子。 ６、第１導電型のシリコン基板の互いに近接した第１お
   よび第２の受光部形成領域表面に、それぞれ同一厚さの
   熱酸化による第１および第２の二酸化シリコン膜を形成
   する第１の工程と、前記第１の二酸化シリコン膜を介し
   て前記シリコン基板の前記第１の受光部形成領域に第２
   導電型の不純物を低濃度でイオン注入すると共に、前記
   第２の二酸化シリコン膜を介して前記シリコン基板の前
   記第２の受光部形成領域に第２導電型の不純物を高濃度
   でイオン注入する第２の工程と、前記第２の受光部形成
   領域の表面およびその近傍にキャリアのトラップ準位が
   残る程度に前記シリコン基板をアニールする第３の工程
   と、 前記第１および第２の受光部形成領域にオーミック電極
   を形成する第４の工程と、 を備えることを特徴とする半導体光検出素子の製造方法
   。 ７、前記第１の工程は、シリコン単結晶基板上に第１導
   電型のシリコン結晶成長層を形成した後、前記第１およ
   び第２の二酸化シリコン膜を形成する工程である請求項
   ６記載の半導体光検出素子の製造方法。 ８、第１導電型のシリコン基板の互いに近接した第１お
   よび第２の受光部形成領域表面に、それぞれ同一厚さの
   熱酸化による第１および第２の二酸化シリコン膜を形成
   する第１の工程と、前記第１および第２の二酸化シリコ
   ン膜を介して前記シリコン基板の前記第１および第２の
   受光部形成領域に第２導電型の不純物をイオン注入する
   第２の工程と、 アニールの後に前記第２の二酸化シリコン膜を介して前
   記シリコン基板の前記第２の受光部形成領域に第１もし
   くは２導電型の不純物をイオン注入して表面およびその
   近傍にキャリアのトラップ準位を形成する第３の工程と
   、 前記第１および第２の受光部形成領域にオーミック電極
   を形成する第４の工程と、 を備えることを特徴とする半導体光検出素子の製造方法
   。 ９、前記第１の工程は、シリコン単結晶基板上に第１導
   電型のシリコン結晶成長層を形成した後、前記第１およ
   び第２の二酸化シリコン膜を形成する工程である請求項
   ８記載の半導体光検出素子の製造方法。 １０、第１導電型のシリコン基板の互いに近接した第１
   および第２の受光部形成領域表面に、それぞれ同一厚さ
   の熱酸化による第１および第２の二酸化シリコン膜を形
   成する第１の工程と、前記第１の二酸化シリコン膜を介
   して前記シリコン基板の前記第１の受光部形成領域に第
   ２導電型の不純物をイオン注入すると共にアニールする
   第２の工程と、 前記第２の二酸化シリコン膜を介して前記シリコン基板
   の前記第２の受光部形成領域に第２導電型の不純物をイ
   オン注入すると共に、表面およびその近傍にキャリアの
   トラップ準位が残存する程度にアニールする第３の工程
   と、 前記第１および第２の受光部形成領域にオーミック電極
   を形成する第４の工程と、 を備えることを特徴とする半導体光検出素子の製造方法
   。 １１、前記第１の工程は、シリコン単結晶基板上に第１
   導電型のシリコン結晶成長層を形成した後、前記第１お
   よび第２の二酸化シリコン膜を形成する工程である請求
   項１０記載の半導体光検出素子の製造方法。