JPH02232980A - アバランシェフォトダイオード - 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、改良されたアバランシェフォトダイオード、
特に、ｋａｔｔを低減したアバランシェフォトダイオー
ドに関する。

〔従来の技術〕

ｎ“一ｐ一π−ｐ０アバランシェフォトダイオード（以
下ＡＰＤという）は、本体の第１の表面から本体中へ入
り込んでいるｎ型導電性の領域であって、このｎ型領域
から本体中へより深く入り込んでいるｐ型領域を備えて
いる領域と、これらの間にｐ−ｎ接合とを有するπ型導
電性のシリコン（Ｓｉ）の本体から成る。ｐ９型導電性
領域が第１の表面とは反対側の表面から本体中へある深
さまで入り込んでいる．電気的接続はこのｎ“型領域と
ｐ＋型領域に対してなされる。

このＡＰＤの動作に際しては、その電界プロフィルが種
々の領域中の不純物濃度に依存する電界であり、かつ通
常π型領域を貫通する空乏領域を形成する電界をＡＰＤ
中に発生させるため、電気接点に逆バイアスが掛けられ
る。ｐ＋型領域を含む表面に入射する光はフォトダイオ
ードに入り、π型またはｐ型領域でまず吸収されて電子
ホールを発生する。この電子は加速され、通常１ないし
３ミクロン（μｍ）のｐ−ｎ接合中で発生する増倍作用
を生ずるのに十分なエネルギーを得る．強磁界の領域で
発生したホールは反対の方向に加速され、電界が十分に
強い所では、これも増倍作用を受け得る。

［発明が解決しようとする課題］ このようなＡＰＤの能力限界の１つは、キャリャが受け
得る利得の確立分布の幅により、増倍過程にノイズが多
いことである．ウエブ（Ｗｅｂｂ）他が、ＲＣＡ　レビ
ュー３５，　２３４（１９７４）　にＦ・＜Ｍ”＞／＜
Ｍ＞２　と定義されている過剰のノイズ係数は、近似的
に次の式で表し得ると発表している。

Ｆ＝ｋｅｒｒ＜Ｍ＞＋（１−ｋｅｒｒ）（　　２−１　
　／＜Ｍ＞）ここに、ｋ＊ｔｔは電子のイオン化率に対
するホールのイオン化率の比の加重平均、＜Ｍ＞はアバ
ランシ工利得の平均値、〈Ｍ２〉はこの利得の２乗の平
均値である．シリコンＡＰＤに対するｋ＊ｔｔの典型的
な値は、約０．　０１５と約０．１の間であり、これは
電界とそのプロフィルとの両方に大きく依存する。過剰
ノイズを最小にするには、Ｌｆｒは出来るだけ低くなけ
ればならない。すなわち、ホールの増倍を最小にし、電
子の増倍は最大にしなければならない。イオン化率の比
は電界の強化に伴って減少するので、電子の流れが最大
でホールの流れが最小の場所では電界を強く、またホー
ルの流れが最大の所では電界を弱くする必要がある。

１９８４年７月３１日公告のマキンタイヤ（Ｍｃｒｎｔ
ｙｒｅ）他に発行されたアメリカ特許第４，　４６３，
　３６８号には、値が０．　００６ないし０．　００８
程度の低い値のｋ，，，を有するＡＰＤの構造が開示さ
れている。この特許は、π型Ｓｉの本体に約１０μｍ以
下の深さで入り込んでいるｎＩ型の領域と、約３５μｍ
以上も本体に入り込んでいて、その本体の表面積ｃｍ”
あたり約１×１０１２ないし約３　Ｘ　１０”アクセプ
タのドープ量に対応する未補正の過剰濃度のアクセプタ
を含むｐ型領域とを有するｎ＋　　ｐ−π一ｐ゛のＡＰ
Ｄを開示している。このドーピングプロフィルによれば
、完全に空乏化された構造の一端で増倍が主に発生しな
がらも、他端では、急速な電荷収集に対してのみ電界が
適切に働き倍増の過程には寄与しないドリフト領域を中
に残しているＡＰＤが得られる。このＡＰＤは普通、厚
さが１００μｍ程度であり、ｐ型不純物濃度領域はこの
ＡＰＤの厚さ全体の約３０ないし４０％の深さで拡散さ
れている． ［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、長期の信頼性が悪影響を受けないよう
に、ダイオード電圧を適当に低い値に保ちながらも以前
得られたＬｆｆより低い値のｋａｒｔを有するＡＰＤデ
バイスを提供することである．簡単に言えば、本発明は
このＡＰＤの１ないし２μｍの深さにある浅くかつ境界
が明瞭なｐ−ｎ接合を有し、さらに、約５　Ｘ　１０”
ないし約１０′２のアクセプタ／ｃｍ２のドープ量に相
当する未補正の過剰濃度でアクセプタを含むｐ型導電性
領域を有するｎ′″−ｐ一π−ｐ＋のＡＰロな提供する
。浅いｐ−ｎ接合とｐ型濃度領域のドーピングプロフィ
ルとの組み合わせは、実質的にこのＡＰＤの中央活性領
域の全厚さに亙って広がる増倍を有し、しかもドリフト
領域は持たないような電界プロフィルの立ち上がりを与
える．この電界プロフィルは、室温ではｐ−ｎ接合にお
いて２．５ないし３．５Ｘ１０’ボルト／　ｃｍ程度の
値、好ましくは約２．９　Ｘ１０’ボルト／ｃｍの最高
値を示す．この電界プロフィルは、ｐ型導電性領域がＡ
ＰＤ中に入り込んでいる深さを越えると減衰するが、こ
のＡＰＤの全厚みにわたって増倍作用を維持するのに十
分な値を残している。後者の値は約１．６Ｘ１０’ボル
ト／ｃｍが好ましい．ＡＰＤのこの厚さとＡＰＤを通し
て延びる増倍領域とは、ＡＰＤが約４０μ爪より薄い厚
さである限りは、動作電圧を許しがたいほど増やさなく
ても得ることが出来る． 増倍がＡＰＤの全厚さに亙って広がる最適の電界プロフ
ィルを与えるには、次の近似式に示すｐ型ドーピング濃
度を与えるように、硼素のようなアクセプタ不純物の全
ドープ量ｎａ＋　　（これは拡散後の量で、もし、拡散
もれがあればそれを見込んだ量）を１度に注入すること
によって得られる。

ここにＮ．。は出発材料の正味のイオン化不純物のドー
ピングレベル（この値には限らないが、通常２　〜５　
Ｘ　１０”／ｃｍ”）であり、ｎａｌは注入される正味
のドープ剤量（　５　Ｘ　１　０”　〜１０’　”／　
ｃｍ”　、好ましくは７×１０目〜９　Ｘ　１０”／　
ｃｍ”　）であり、Ｌ．は注入されるアクセプタ不純物
の平均的拡散深さである（２ないし１０Ｘ　１０−’ｃ
ｍで、好ましいのは約４ないし６　Ｘ　１０−’ｃｍ）
。

したがって、本発明の１観点によれば、以下のものを含
むアバランシェフォトダイオードが提供される。その含
むものとは、 １対の向かい合う主表面を有するπ型導電性のシリコン
本体と、 この本体の第１の表面の１部分から本体の中へ約１ない
し２ｕＩの深さに入り込んでいるｎ型導電性の中央領域
と、 この中央領域を囲み、中央領域が本体の中へ入り込んで
いる深さよりも更に深く本体の中へ入り込んでいるｎ型
導電性のガードリングと、ｎ型領域に接触し、本体中に
約１０ないし５０μｍの深さまで入り込むか、または、
本体の厚さが５０μｍより薄い場合には第１の主表面の
反対側の第２の主表面まで達し、アクセプタがこれを通
じて入り込む本体表面積のｃｍ”あたり約５Ｘ１０”な
いし約１０１！の正味注入ドープ量に対応する未補正の
過剰濃度でアクセプタを含んでいるｐ型導電性餌域と、 第１の主表面の反対側の第２の主表面から本体中へある
深さ入り込んでいるｐ０型導電性領域とである． １つの実施例においては、ｐ−ｎ接合の周辺に起こる破
壊を防ぐため、ガードリングが本体中に約５ないし１０
ＪＩＩＩの深さに拡散され、これによって、増倍と破壊
が主に中央の活性領域で起こることを確保している．こ
の実施例では、フォトダイオードはその第２の主表面に
エッチングで作った凹所な有し、フォトダイオードのこ
の凹所において活性領域をよぎる厚さは、４０Ｊ４１１
１より薄くて１５ないし３０μｍであることが好ましい
。

別の実施例では、フォトダイオードの全体の厚さが４０
μｍ以下の程度であってｌ５ないし３０μｍであること
が好ましい。

本発明の他の観点によれば、次のものを含むアバランシ
ェフォトダイオードが提供される。その含むものとは、 １対の向かい合う主表面を有するπ型導電性のシリコン
の本体と、 この本体の第１の主表面の１部分から本体中へ入り込み
、ｐ型導電性領域に接触して急激に移行するｐ−ｎ接合
を本体中に約１ないし２麟の深さで形成するｎ型導電性
の中央領域と、 ｐ−ｎ接合におけるエッジ破壊を防ぐために、中央領域
が本体中に入り込んでいる深さよりも更に深く、前記ｎ
型の中央領域を取り囲んで入り込んでいるｎ型導電性の
ガードリングと、次式で示される未補正の過剰ドーピン
グ濃度でアクセプタを含むｐ型導電性領域であって、そ
の式は であり、ここに、Ｎ．。は出発材料の正味のイオン化不
純物のドーピングレベルであって、約２ないし５　Ｘ　
１０”／ａｍ２程度のものであり、ｎａ＋は注入された
正味のドーピング濃度であり、Ｌ１は本体中へ注入され
たアクセプタ不純物の平均的拡散深さであって、約２な
いし１０μｍであるｐ型導電性領域と、 第１の主表面の反対側の第２の主表面から本体中へある
深さで入り込んでいるｐ゛型導電性領域とである． １つの実施例においては、ｎａ＋は約７ないし９Ｘ　１
０”／ｃｍ２であることがわかる。この実施例では、注
入されたアクセプタの不純物の本体への平均的拡散深さ
（Ｌ１）は約４ないし６　Ｘ　１０−’ａｍであること
も予想される。

［実施例］ 第１図にはｎ”−ｐ　−’ｙｃ−ｐ”の貫通型ＡＰＤ１
０（ＲＡＰＤ）が示されている。ＡＰＯ１０は向かい合
う主表面ｌ４と１６を有するπ型導電性Ｓｉから成る本
体Ｉ２を含んでいる。表面１６にはエッチングでその中
に作られた凹所ｌ８があり、この凹所ｌ８の底には中央
の表面の部分＋６ａを備えている。

ｎ＋型導電性の中央領域２０が表面ｌ４から本体ｌ２の
中へある深さ入り込んでいて、表面ｌ４から本体１２の
中へ更に深く入り込んでいるｎ０型導電性のガードリ゜
ング２２によって取り囲まれている。このｎ３型の中央
領域は、普通１ないし２μｍ本体中に入り込んでおり、
本体中に５ないし１０一程度入り込んでいるｎ０型のガ
ードリングに比べて比較的浅い．この中央領域とガード
リングの双方のｎ＋型領域は、２つの異なる拡散時間を
用いるか、またはガードリングに燐、中央領域には硼素
というように異なる２種のドープ源を用いて同時に拡散
することによって得ることが出来る．ガードリングの役
目は、活性領域で破壊が起こる電圧より低い電圧で、ｐ
−ｎ接合の周辺でエッジ破壊が起こるのを防ぐことであ
る。

このＡＰＤは、ｎ＋の中央領域よりも更に深く本体！２
の中に入り込んでいて、それによってｎ“とｐ型の領域
２０と２４の境目にｐ−ｎ接合２６を形成するｐ型導電
性領域２４を含んでいる．この領域のドーピングプロフ
ィルは、比較的浅いｐ−ｎ接合と相俟って、デバイスの
活性領域全体に広がる増倍領域を有するＡＰＤ１０の電
界プロフィルをもたらす。ｐ型導電性領域２４のドーピ
ングプロフィルと、これが電界に及ぼす効果については
後により詳細に述べる。

好ましくは硼素（Ｂ）であるアクセプタを過剰濃度に含
むｐ型導電性のチャンネルストップ２８は、表面１４か
ら本体中に数ミクロン以上入り込み、しかもｎ０型のガ
ードリンク２２のほぼ周辺まで延びているが、これに達
してはいない．ｐ９のチャンネルストップ２８の役目は
、π型の表面上の不活性化用の酸化物（図示しない）の
下に通常出来るｎ型の反転層が延びてデバイスの縁まで
達するのを防ぐことである。特に、このデバイスが゛強
い放射線の環境で用いられるものであれば、ｐ＋のチャ
ンネルストップ２８の層の表面濃度は＞１０”／ｃｍ’
である必要がある．しかし、チャンネルストップ２８の
深さにはかなりの任意性がある． ｐ０型導電性領域２９は、反対側の中央の表面の部分１
６ａ中へ約１八鳳入り込んでいる，電気接点３０が表面
ｌ６の１部分を覆い、ｐ＋型領域２９への電気的接触を
与える．反射防止膜が表面ｌ６の中央の部分１６ａを覆
い、光りはこれを通って本体ｌ２へ入る． ｎ９型の中央領域とガードリングとに電気的接触する表
面１４の電気接点は、活性領域を１度通過する間に完全
に吸収されてしまわない波長に対して量子効率を拡大す
る良好な反射を与えるアルミニウムから成る第１の金属
３３を含んでいる．しかし、この層はＳＬとの接着性が
良くないことが経験上分かっているので、この電気接点
は第１の金属を覆う第２の多層金属３４を更に含んでい
る．この多層金属３４の１番目の層はクロームから成り
、アバランシェ利得が低い面で接触する．第２の多層金
属３４の第２の層は金から成り、これにＡＰＤの導線が
ボンド付けされる層である．当業界で普通に用いられる
他の幾つかの適当な接点用の金属化のどれでも、ここに
特に挙げた金属の代わりに使用し得るということが理解
される筈である．第２図には、第１図に示されるＡＰＤ
中に切断線Ａ−Ａ’に沿って存在する種々の導電性領域
の不純物ドーピングプロフィルに対する対数濃度が図示
されている．本発明のドーピングプロフィルの目的は、
与えられた供給電圧値に対するｋ＠１１の最低値を与え
るように電界がその中で最適化されているＡＰ［ｌを提
供することである．その結果は、空乏層のどこにおいて
も幾らかの増倍な与えるのに十分な強い電界になる。表
面の部分１６ａでデバイスに入射する光は、この表面の
部分に近いｐ０型導電性領域の真近で吸収されて電子を
発生し、この電子は陽極（中央領域２０の００の表面部
分）へ進むにつれて増倍される．このダイオードの低電
界の部分では、電子のイオン化係数がホールのそれのほ
ぼ３倍程度強いので、ホールの流れが強いこの領域では
ホールの増倍は起こりそうもないと保証される．ホール
の流れが弱い領域では、より強い？界したがってホール
のイオン化が起こる確率も許容され得る．その結果、電
子のイオン化に対するホールのイオン化の適当な加重比
は低く維持され、そのことから低いＬｆｆが得られる．
本発明の技法によって作られるＡＰＤは、既に完成され
て試験済みであり、ｋａｒｔの値は、従来得られている
ｋｅｆｆ値よりも３倍ほど良い０．　００２という低い
Ｌｅｔ値を持っている．　ＡＰＤの活性領域を横切る与
えられた厚さに対して、最適の電界プロフィルを得てｋ
ａｒｔ値を最小にするためには、最適の電界分布を与え
るような所要のドーピングプロフィルは、一般的なドー
ピング技術によって用意に得られるものではない．しか
し、最適電界プロフィルの一般形は第３図の曲線４４で
示すものに類似し、次式のｐ型のドーピング濃度を与え
るように、全部のドープ剤量ｎ■　（拡散後の値であり
、もし拡散散逸があればそれを見込んだ値）を１度に注
入する方法を用いて得ることが出来る．その式は、ここ
にＮ．。は出発材料のイオン化不純物のドーピングレベ
ル（通常、約２〜５　Ｘ　１０”／ｃｍ”で、これに限
らない）であり、ｎａｌは注入された正味のドープ剤量
（　５　ｘ　１０”　〜１０’　”／　ｃｍ”　％好ま
しくは７×１０目ないし９　Ｘ　ｌ　Ｏ　’　”／　ｃ
ｍ”　）であり、Ｌ１は注入されたアクセプタ不純物の
平均的拡散長（Ｌ．＝２Ｘ　１０−’〜１０１ｃｍで、
好ましいのは、約４ないし６Ｘ　１０−’ｃｍ）である
．本体へ注入されたアクセプタ不純物の平均的な深さし
．の範囲内には、その厚さが４０μｍより薄くて好まし
くはｌ５ないし３０μである本体中に、その厚さ次第で
Ｌ．の約５倍まで入り込むかまたは反対側の表面にまで
達するｐ型導電性領域を生ずる． 第３図はＡＰＯの活性領域を通る、第１図の線Ａ−Ａ’
と同様な切断線Ａ−Ａ’に沿って採った各種の貫通型の
ＡＰＤの電界プロフィルを比較したものである。曲線４
０は普通の貫通型ＡＰＤの電界プロフィルを表し、曲線
４２は前記マッキンタイヤ他のアメリ力特許第４，　４
６３，　３６８号の示すところによって製作した低ｋ＊
ｔｔのＡＰＤの電界プロフィルを表す。これらのＡＰＤ
の電界プロフィルは、ｐ−ｎ接合の近くだけで増倍が得
られるということが曲線４０と４２から分かる。曲線４
２の電界プロフィルを有するＡＰＤは、曲線４０の電界
プロフィルを有する普通のＡＰＤよりも低いｋａｒｔを
示すものの、この低ｋ．ｔｆのＡＰＤの増倍はこのＡＰ
Ｄのｐ−ｎ接合の８μｍ以内で起こり、ＡＰＤの活性領
域全体には拡がらない．曲線４４は本発明の示すところ
によって製作したｋ６，，がより低いＡＰＤの電界プロ
フィルを示す。この電界プロフィルはｐ−ｎ接合の近く
に約２．９×１０’ボルト／ａｍ程度の値のピークがあ
る。この電界プロフィルはｐ型導電性領域がＡＰＤ中へ
入り込んでいる深さを越えると減衰するが、しかじ増倍
作用を維持するのに十分な値をＡＰＤの厚さ全体に亙っ
て残している。この後者の値は約１．６Ｘ１０’ボルト
／　ａｍである。計算上の破壊電圧の範囲は、厚さが１
５μｍのデバイスに対する約３００ボルトから厚さ４０
μｍのデバイスに対する７００ボルトの範囲にある。

第４図には本発明のＡＰＤの構造の代案の実施例が図示
されている。ＡＰＤ５０と第１図のＡＰＤ１０の共通要
素の識別符合は同じにしてある．この実施例では、チャ
ンネルス．トップ２８は、互いに向かい合う表面ｌ４と
１６を結合するのに用いられ、このことがデバイスの共
面的（すなわち、片面だけでの）接触を可能にし、また
、これによってＡＰＤ５０の光が入る側（表面の部分１
６ａの側）には接点が要らない。もう１つの代案の実施
例を挙げれば、これはデバイスの活性領域におけるＡＰ
Ｄの厚さに等しい厚さを有するＡＰＤを提供することに
なろう。しかし、この実施例ではガードリングでの幾分
かの増倍が予想され、したがって、エッジ破壊を防ぐた
めにはこのガードリングの深さを慎重に加減する必要が
あろう。

第１図では、ＡＰＤ１０の中央の活性領域はデバイスの
厚さは２工程で減らして形成されている。この活性領域
が均一な厚さであることはこのデバイスの満足な動作に
とって重要であり、１工程で厚？を減らすよりは２工程
で減らすほうが、場合によってはより容易にこの要件が
満たされるということが経験から分かっている。しかし
、ウエーハが、ＡＰＤの活性領域を横切るＡＰＤの厚さ
と実質的に等しい厚さにどの部分も薄くされるならば、
１工程の場合でもこのデバイスは働く筈である。

改良型のＡＰＤ１０または５０の製作方法には、普通約
３，’０００才一ムｃｍ以上の抵抗率を有し、その結晶
学的方位は問わないが（１００）の結晶面であることが
好ましい向かい合う２枚の表面ｌ４と１６を有し、厚さ
が通常約１００ないし１２５μｍのπ型Ｓｉから成る本
体ｌ２を用意する工程を含んでいる。ｐ型領域２４は、
ＳｉＯ■のような材料でその表面をマスクし、次に、硼
素のようなアクセプタを、注入表面積のｃｍ”あたり約
Ｉ　Ｘ　１０”ないし約２．５　Ｘ１０”アクセプタ、
好ましくは約１．４　Ｘ１０”ないし約１．８Ｘ１０１
２アクセプタに対応する量で、好ましくはイオン注入法
によって、マスクの開口を通じて導入することにより形
成される。次ぎには、拡散深さし．が２ＩＪＩＩ１ない
し１０μｍ、好ましくは４μｍないし６μｍになるよう
な時間の間、通常、約１１５０℃ないし１２００℃の温
度でこの硼素を本体中へ拡散させる．ｐ型領域の深さと
は、添加したアクセプタの局部濃度が周辺のアクセプタ
濃度に等しくなる深さのことである。その濃度では、こ
の深さはし．の約５倍になる． 完成されたデバイスには、注入されたアクセプタの約２
分の１ないし３分の２がＳｔの本体中に残り、その他の
部分は、加．工中に第１の表面を覆う他の酸化物やガラ
スへ失われる。このｐ型領域２４は、アクセプタがこれ
を通して本体中に入る表面積のｃｍ２あたり約５　Ｘ　
１０”ないし１０１２アクセプタのドープ量に対応する
未補正の過剰濃度のアクセプタを含んでいる。

ｐ０型のチャンネルストップ領域２８は、通常、蒸着さ
れるか埋め込まれた拡散源からの硼素の拡散により形成
され、普通はｐ型領域２４と同時に拡散される。この拡
散源は、普通１０Ｅ　１８／ｃｍ’以上の表面濃度を生
ずるように選ばれる。第４図に示す本発明の第２の実施
例では、２つのｐ゛型領域２８は通常両方ともｐ型領域
２４と同時に拡散される。ｎ゛型領域２０と２２は、燐
、砒素、またはアンチモンのようなドナーを本体の同じ
表面に導入することによってその次に形成される．この
０４型領域は、通常、適当なマスクと、このマスクの開
口を通じて沈着させた燐ドープガラス（ＰＤＧ）からこ
の表面への先行拡散によ゛って形成される．ガードリン
グ領域２２は、その拡散深さを中央領域２０よりもわざ
と深くするので最初この領域が形成される．このガード
リング領域２２は普通、１０５０℃で２時間拡散される
。次に、表面からガラスが除かれ、その面には２酸化シ
リコンが再びコートされ、中央領域２０が明くように再
びフォトレジストが掛けられて、拡散されたｐ型領域２
４をｐ−ｎ接合が表面ｌ４から約２μｍ以内に形成され
るように、燐ドープガラスからの燐が再拡散される．領
域２０の燐の拡散は、普通１０００℃で約１０分ないし
３０分間行われる．ｐ９型領域２８への電気接点３０は
、通常、マスクをかけてからＣｒとΔＵの層を順に蒸着
することによって形成される。ｎ０型領域２０と２２に
作られる電気接点３３と３４は、表面１４に適当にマス
クしてからＡＩ，Ｃｒ，Ａｕを順に真空蒸着して形成さ
れる． 反射防止コーティング３２は、異なる屈折率を持つ１枚
以上の透明な材料の層から成り、このアバランシェフォ
トダイオードに最適な光の１／４波長の光学的厚さを有
するＳｉＯの層を蒸着することにより形成される． フォトダイ才一ド５０の表面ｌ６にある凹所ｌ８は、本
体の表面をマスクして、ＨＮＯ．−３０，　ＨＦ−２、
Ｃ｝ｌ３ＣＯＯ｝ｌ−１，　Ｈ２０−１の容積割合から
成る化学エッチング液を用いて、マスクの開口を通じて
表面ｌ６を好みの深さにエッチングして形成される．こ
れには２段階のエッチング工程が含まれる．凹所ｌ８は
、この凹所領域における本体の厚さが約４０μｍよりも
少なくなるように本体中に入り込んでいる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による改良されたＡＰＤの一実施例の横
断面図、第２図はＡ−Ａ’線で切った断面であって濃度
とドーピングプロフィルを示すもの、第３図は本発明の
ＡＰＤに対する電界プロフィルを従来得られていたＡＰ
Ｄの電界プロフィルと比較して示すもの、第４図は本発
明による改良されたＡＰＤの他の実施例の断面図である
．１０・・・・アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ
）１２・・・・本体 ｌ４・・・・第１の主表面 ｌ６・・・・第２の主表面 １６ａ・・・中央の表面の部分 １８・・・・凹所 ２０・・・・中央領域 ２２・・・・ガードリング ２４・・・・ｐ型導電性領域 ２６・・・・ｐ−ｎ接合 ２８・・・・ｐ３チャンネルストップ ２９・・・・ｐ゛型導電性領域 ３０・・・・電気接点 ３２・・・・反射防止コーティング ３３・・・・第１の金属 ３４・・・・第２の多層金属 ４０・・・・電界プロフィル（普通のＡＰＤ）４２・・
・・電界プロフィル（マキンタイヤＡＰＤ）４４・・・
・電界プロフィルＣ本発明のＡＰＤ）５０・・・・アバ
ランシェフォトダイオード（第２の実施例）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１対の向かい合う主表面を有するπ型導電性シリコ
   ンの本体と、 この本体の第１の主表面の１部分から本体の中へ約１な
   いし２μｍの深さに入り込んでいるｎ型導電性の中央領
   域と、 この中央領域を囲み、中央領域が本体の中に入り込む深
   さよりも深く本体の中へ入り込んでいるｎ型導電性のガ
   ードリングと、 ｎ型領域に接触し、本体の中に約１０ないし５０μｍの
   深さまで入り込むか、または、本体の厚さが５０μｍよ
   り薄い場合には第１の主表面の反対側の第２の主表面ま
   で達し、アクセプタがこれを通じて入り込む本体表面積
   のｃｍ＾２あたり約５×１０＾１＾１ないし約１０＾１
   ＾２の正味注入ドープ量に対応する未補正の過剰濃度で
   アクセプタを含んでいるｐ型導電性領域と、 第１の主表面の反対側の第２の主表面から本体中へある
   深さ入り込んでいるｐ＾＋型導電性領域とを含むアバラ
   ンシェフォトダイオード。 ２、ガードリングが本体中へ約５ないし１０μｍ入り込
   んでいる請求項１記載のアバランシェフォトダイオード
   。 ３、ｎ型導電性領域とｐ＾＋型導電性領域の各部分の上
   にそれぞれ重なる第１と第２の電気接点を含む請求項１
   記載のアバランシェフォトダイオード。 ４、第１の電気接点が第１の金属と第２の多層金属から
   成り、この第１の金属は活性領域を１回通る間に完全に
   は吸収されない波長に対して量子効率を拡大する良好な
   反射を与え、第２の多層金属は第１の金属の上に重なり
   、この多層金属の第１層はアバランシェ利得の低い範囲
   に接触し、この第１層の上に重なる第２層はこれに導線
   をボンド付けし得るものである請求項１記載のアバラン
   シェフォトダイオード。 ５、第１の金属がアルミニュームであり、第２の多層金
   属の第１層はクロームであり、第２の多層金属の第２層
   は金である請求項４記載のアバランシェフォトダイオー
   ド。 ６、向かい合う第１と第２の主表面の間のフォトダイオ
   ードの厚さで、かつ、その活性領域を通るものが４０μ
   ｍより小さく、ｐ型導電性領域は本体中へ２０ないし３
   ０μｍ入り込んでいる請求項１記載のアバランシェフォ
   トダイオード。 ７、フォトダイオードの厚さが１５ないし３０μｍであ
   る請求項６記載のアバランシェフォトダイオード。 ８、第２の主表面がｐ＾＋型導電性領域に近接する凹所
   を含み、この凹所におけるフォトダイオードの厚さが４
   ０μｍより小さい請求項１記載のアバランシェフォトダ
   イオード。 ９、凹所におけるフォトダイオードの厚さが１５ないし
   ３０μｍである請求項６記載のアバランシェフォトダイ
   オード。 １０、ｐ型導電性領域が次式で示されるドーピング濃度 Ｎ＿ａ（ｘ）＝（Ｎ＿ａ＿ｏ＋ｎ＿ａ＿ｉｅｘｐ［−ｘ
   ＾２／４Ｌａ＾２］）／（π＾１＾／＾２Ｌ＿ａ）を有
   し、ここにＮ＿ａ＿ｏは出発材料のイオン化不純物の正
   味のドーピングレベルであって約２ないし５×１０＾１
   ＾１／ｃｍ＾２程度のものであり、ｎ＿ａ＿ｉは注入さ
   れた正味のドーピング濃度であり、Ｌ＿ａは本体中へ注
   入されたアクセプタ不純物の平均的拡散深さであって、
   約２ないし１０×１０＾−＾４ｃｍである請求項１記載
   のアバランシェフォトダイオード。 １１、ｎ＿ａ＿ｉが約７ないし９×１０＾１＾１／ｃｍ
   ＾２である請求項９記載のアバランシェフォトダイオー
   ド。 １２、Ｌ＿ａが約４ないし６×１０＾−＾４ｃｍである
   請求項１０記載のアバランシェフォトダイオード。 １３、ガードリングに近接し、かつ、これから距離をお
   いて本体の第１の主表面から本体中へ拡散されているｐ
   ＾＋型導電性のチャンネルストップを更に含む請求項１
   記載のアバランシェフォトダイオード。 １４、チャンネルストップがフォトダイオードを通して
   拡散されており、共面の金属接点がこのフォトダイオー
   ドの第１の主表面に位置している請求項１３記載のアバ
   ランシェフォトダイオード。 １５、１対の向かい合う主表面を有するπ型導電性シリ
   コンの本体と、 この本体の第１の主表面の１部分から本体中へ入り込み
   、そしてｐ型導電性領域に接触して急激に移行するｐ−
   ｎ接合を本体中に約１ないし２μｍの深さで形成するｎ
   型導電性の中央領域と、 前記ｐ−ｎ接合におけるエッジ破壊を防ぐために、中央
   領域が本体中に入り込んでいる深さよりも更に深く、前
   記ｎ型の中央領域を取り囲んで入り込んでいるｎ型導電
   性のガードリングと、 次式で示される未補正の過剰ドーピング濃度でアクセプ
   タを含むｐ型導電性領域であって、その式は Ｎ＿ａ（ｘ）＝Ｎ＿ａ＿ｏ＋（ｎ＿ａ＿ｉｅｘｐ［−ｘ
   ＾２／４Ｌ＿ａ＾２］）／（π＾１＾／＾２Ｌ＿ａ）で
   あり、ここにＮ＿ａ＿ｏは出発材料のイオン化不純物の
   正味のドーピングレベルであって約２ないし５×１０＾
   １＾１／ｃｍ＾２程度のものであり、ｎ＿ａ＿ｉは注入
   された正味のドーピング濃度であり、Ｌ＿ａは本体中へ
   注入されたアクセプタ不純物の平均的拡散深さであって
   、約２ないし１０μｍであるｐ型導電性領域と、 第１の主表面の反対側の第２の主表面から本体中へある
   深さ入り込んでいるｐ＾＋型導電性領域とを含むアバラ
   ンシェフォトダイオード。 １６、ｎ＿ａ＿ｉが約７ないし９×１０＾１＾１／ｃｍ
   ＾２である請求項１５記載のアバランシェフオトダイオ
   ード。 １７、Ｌ＿ａが約４ないし６×１０＾−＾４ｃｍである
   請求項１５記載のアバランシェフォトダイオード。 １８、ガードリングが本体中に約５ないし１０μｍ入り
   込んでいる請求項１５記載のアバランシェフォトダイオ
   ード。 １９、向かい合う第１と第２の主表面の間のフォトダイ
   オードの厚さであって活性領域をよぎる厚さが４０μｍ
   よりも小さい請求項１５記載のアバランシェフォトダイ
   オード。 ２０、フォトダイオードの厚さが１５ないし１０μｍで
   ある請求項１９記載のアバランシェフォトダイオード。 ２１、第２の主表面がｐ型導電性領域に近接して凹所を
   含み、フォトダイオードの厚さが４０μｍよりも小さい
   請求項１５記載のアバランシェフォトダイオード。 ２２、前記凹所におけるフォトダイオードの厚さが１５
   ないし３０μｍである請求項１６記載のアバランシェフ
   ォトダイオード。 ２３、ガードリングに近接し、かつ、距離をおいて本体
   の第１の表面から本体中へ拡散されたｐ＾＋型導電性チ
   ャンネルストップを更に含む請求項１５記載のアバラン
   シェフォトダイオード。 ２４、チャンネルストップがフォトダイオードを貫いて
   拡散され、共面の金属接点がこのフォトダイオードの第
   １の主表面上に位置する請求項２３記載のアバランシェ
   フォトダイオード。