JPH03185879A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH03185879A JPH03185879A JP1324988A JP32498889A JPH03185879A JP H03185879 A JPH03185879 A JP H03185879A JP 1324988 A JP1324988 A JP 1324988A JP 32498889 A JP32498889 A JP 32498889A JP H03185879 A JPH03185879 A JP H03185879A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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- H01L31/1105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors the device being a bipolar phototransistor
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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。
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、光電変換装置に関する。
［従来の技術］
従来の光電変換装置として、例えばバイポーラトランジ
スタ型の光電変換装置が知られている。
スタ型の光電変換装置が知られている。
第８図は、従来のバイポーラ型光電変換装置の一例を示
す概略的断面図である。図において、１はリン（Ｐ）、
アンチモン（ｓｂ）、ひ素（Ａｓ）等の不純物をドープ
してｎ型またはｎゝ型とされたシリコン基板、２はエピ
タキシャル法等で形成されるｎ−領域、３は光キャリア
を蓄積するｐ領域、４は受光部およびベース領域として
のＰ領域、６は工くツタとなるｎ＋領領域７はチャネル
・ストップあるいはコレクタとつながるｎ０領域である
。
す概略的断面図である。図において、１はリン（Ｐ）、
アンチモン（ｓｂ）、ひ素（Ａｓ）等の不純物をドープ
してｎ型またはｎゝ型とされたシリコン基板、２はエピ
タキシャル法等で形成されるｎ−領域、３は光キャリア
を蓄積するｐ領域、４は受光部およびベース領域として
のＰ領域、６は工くツタとなるｎ＋領領域７はチャネル
・ストップあるいはコレクタとつながるｎ０領域である
。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、上述のような従来の光電変換装置には、必ずし
も十分な感度を得ることができないという課題があった
。特に、微細化された光電変換装置においては、この課
題が顕著であった。
も十分な感度を得ることができないという課題があった
。特に、微細化された光電変換装置においては、この課
題が顕著であった。
従来のバイポーラ型の光電変換装置においては、感度は
、近似的に次式で表される。
、近似的に次式で表される。
ここで、ｉ ｐは単位面積当りの光誘起電流密度、Ａ、
は開口面積、ｔ８は蓄積時間、Ｃｂｃはベース・コレク
タ間容量である。
は開口面積、ｔ８は蓄積時間、Ｃｂｃはベース・コレク
タ間容量である。
上記（１）式から明らかなように、ベース・コレクタ間
容量Ｃｂｃが大きい程感度Ｓ、は低下する。
容量Ｃｂｃが大きい程感度Ｓ、は低下する。
本発明は、ベース・コレクタ間容量Ｃｂｃを減少させる
ことにより、光電変換装置の感度を向上させることを目
的とする。
ことにより、光電変換装置の感度を向上させることを目
的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明の光電変換装置は、第１導電型を有する第１半導
体領域と、第２導電型を有する第２半導体領域と、第１
導電型を有する第３半導体領域とを少なくとも有し、当
該第２半導体領域に照射された光により発生した電荷を
増幅して当該第１半導体領域から取り出す光電変換装置
であって、前記第２半導体層に接し、且つ、前記第３半
導体層と対向するように、第１導電型を有する第４半導
体層が設けられ、 動作時において、当該第３半導体層と当該第４半導体層
との界面から広がる空乏層が当該第３半導体層と前記第
２半導体層との界面から広がる空乏層にまで達する、 ことを特徴とする。
体領域と、第２導電型を有する第２半導体領域と、第１
導電型を有する第３半導体領域とを少なくとも有し、当
該第２半導体領域に照射された光により発生した電荷を
増幅して当該第１半導体領域から取り出す光電変換装置
であって、前記第２半導体層に接し、且つ、前記第３半
導体層と対向するように、第１導電型を有する第４半導
体層が設けられ、 動作時において、当該第３半導体層と当該第４半導体層
との界面から広がる空乏層が当該第３半導体層と前記第
２半導体層との界面から広がる空乏層にまで達する、 ことを特徴とする。
上記特徴においては、前記第４半導体層の厚さが、青色
光の侵入距離より短く、且つ、当該第４半導体層におけ
る少数キャリアの拡散長の１／２以下であることが望ま
しい。
光の侵入距離より短く、且つ、当該第４半導体層におけ
る少数キャリアの拡散長の１／２以下であることが望ま
しい。
上記特徴においては、前記第２半導体層上に、第２導電
型を有し且つ当該第２半導体層よりも高い不純物濃度を
有する第５半導体層が形成され、当該第５半導体層上に
前記第１半導体層が形成されることが望ましい。
型を有し且つ当該第２半導体層よりも高い不純物濃度を
有する第５半導体層が形成され、当該第５半導体層上に
前記第１半導体層が形成されることが望ましい。
［作用］
本発明によれば、上記第４の半導体層を設け、且つ、動
作時において、当該第３半導体層と当該第４半導体層と
の界面から広がる空乏層が当該第３半導体層と前記第２
半導体層との界面から広がる空乏層にまで達するように
したので、ベース領域の容量を減少させることができ、
従って、感度を向上させることができる。
作時において、当該第３半導体層と当該第４半導体層と
の界面から広がる空乏層が当該第３半導体層と前記第２
半導体層との界面から広がる空乏層にまで達するように
したので、ベース領域の容量を減少させることができ、
従って、感度を向上させることができる。
また、本発明においては、青色光の侵入距離より短く、
且つ、当該第４半導体層における少数キャリアの拡散長
の１／２以下となるように前記第４半導体層の厚さを決
定することにより、当該第４半導体層を設けたことによ
る青色感度の低下を防止することができる。
且つ、当該第４半導体層における少数キャリアの拡散長
の１／２以下となるように前記第４半導体層の厚さを決
定することにより、当該第４半導体層を設けたことによ
る青色感度の低下を防止することができる。
また、本発明においては、上述の如き高不純物濃度の第
２導電型領域を設けることにより、上記第２半導体層の
濃度をＢＰＴ特性に影響されずに決めることができる ［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明すると
ともに、本発明についてさらに詳細に説明する。
２導電型領域を設けることにより、上記第２半導体層の
濃度をＢＰＴ特性に影響されずに決めることができる ［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明すると
ともに、本発明についてさらに詳細に説明する。
（実施例１）
第１図は本発明の光電変換装置の第一実施例を示す概略
的構成図であり、第１図（ａ）は光電変換セルの平面図
を、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ’線における
縦断面図を示す。
的構成図であり、第１図（ａ）は光電変換セルの平面図
を、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ’線における
縦断面図を示す。
この光電変換セルは、第１図（ａ）、第１（ｂ）に示す
如く、 リン（ｐｈ）、アンチモン（ｓｂ）、ヒ素（Ａｓ）等の
不純物をドープしてｎ型とされた、あるいは、ボロン（
Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ１）等の不純物をドープして
ｐ型とされた基板１、基板ｌ上に形成された埋め込み領
域（ｎｏ）埋め込み領域２上にエピタキシャル技術等で
形成された、コレクタ領域としての不純物濃度の低いｎ
−領域３、 ｎ−領域３上に不純物拡散、イオン注入、エピタキシャ
ル技術等を用いて形成された、ボロン（Ｂ）等の不純物
をドープした、受光部およびベースとしてのｐ−領域４
、 ｐ−領域４の表面に形成されたｎ１領域５、バイポーラ
・トランジスタのエミッタとなるｎ″″領域６、 ＭＯＳトランジスタのドレインとなるＰ０領域７、 チャネル・ストップとなり、また、コレクタと接続して
いるｎ８領域８、 バイポーラ・トランジスタのコレクタ抵抗を下げるため
のｎ＋領域９、 ＭＯＳトランジスタのゲートとなる、ポリシリコン、金
属等により形成された電８ｉ１０１、電極１０１と接続
された電極配線１０８、バイポーラ・トランジスタのエ
ミッタに接続されている、ポリシリコン、金属等により
形成された電極配線１０２．１０３．１０４、 ＭＯＳトランジスタのドレインと接続されている電極配
線１０９、 ｎ１領域９と接続された配線電極１１０、電極、配線、
素子間を分離するための絶縁膜１０５、１０６、１０７ より構成される。なお、簡易化のために第１図（ａ）に
おいては、絶縁膜１０５．１０６．１０７および電極配
線１０４は省略しである。
如く、 リン（ｐｈ）、アンチモン（ｓｂ）、ヒ素（Ａｓ）等の
不純物をドープしてｎ型とされた、あるいは、ボロン（
Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ１）等の不純物をドープして
ｐ型とされた基板１、基板ｌ上に形成された埋め込み領
域（ｎｏ）埋め込み領域２上にエピタキシャル技術等で
形成された、コレクタ領域としての不純物濃度の低いｎ
−領域３、 ｎ−領域３上に不純物拡散、イオン注入、エピタキシャ
ル技術等を用いて形成された、ボロン（Ｂ）等の不純物
をドープした、受光部およびベースとしてのｐ−領域４
、 ｐ−領域４の表面に形成されたｎ１領域５、バイポーラ
・トランジスタのエミッタとなるｎ″″領域６、 ＭＯＳトランジスタのドレインとなるＰ０領域７、 チャネル・ストップとなり、また、コレクタと接続して
いるｎ８領域８、 バイポーラ・トランジスタのコレクタ抵抗を下げるため
のｎ＋領域９、 ＭＯＳトランジスタのゲートとなる、ポリシリコン、金
属等により形成された電８ｉ１０１、電極１０１と接続
された電極配線１０８、バイポーラ・トランジスタのエ
ミッタに接続されている、ポリシリコン、金属等により
形成された電極配線１０２．１０３．１０４、 ＭＯＳトランジスタのドレインと接続されている電極配
線１０９、 ｎ１領域９と接続された配線電極１１０、電極、配線、
素子間を分離するための絶縁膜１０５、１０６、１０７ より構成される。なお、簡易化のために第１図（ａ）に
おいては、絶縁膜１０５．１０６．１０７および電極配
線１０４は省略しである。
また、第２図（ａ）は第１図（ｂ）のＢ−Ｂの部分の拡
大図であり、第２図（ｂ）は、第２図（ａ）の深さ方向
におけるポテンシャル図である。
大図であり、第２図（ｂ）は、第２図（ａ）の深さ方向
におけるポテンシャル図である。
従来の光電変換装置においては、ｎ＋領域５がなく、ま
た、通常は、コレクタ領域（ｎ−領域）３とベース領域
（ｐ領域）４とからなるｐｎ接合における、不純物濃度
がＩｐｌ＞Ｉｎｌの関係になっていたので、ベース領域
４にはあまり空乏層が延びていなかった。そのため、ベ
ース領域４の表面は空乏化せず、中性領域を残していた
。また、表面まで完全に空乏化することは、領域４をベ
ースとして使う場合にはむずかしかった。また、特別な
構造をとって表面まで空乏化した場合は、絶縁物との界
面におけるキャリアの生成がおこり、光電変換装置にと
って大きな問題となる暗電流が増加することとなる。
た、通常は、コレクタ領域（ｎ−領域）３とベース領域
（ｐ領域）４とからなるｐｎ接合における、不純物濃度
がＩｐｌ＞Ｉｎｌの関係になっていたので、ベース領域
４にはあまり空乏層が延びていなかった。そのため、ベ
ース領域４の表面は空乏化せず、中性領域を残していた
。また、表面まで完全に空乏化することは、領域４をベ
ースとして使う場合にはむずかしかった。また、特別な
構造をとって表面まで空乏化した場合は、絶縁物との界
面におけるキャリアの生成がおこり、光電変換装置にと
って大きな問題となる暗電流が増加することとなる。
本発明は、表面にｎ３領域５を設けてｎ ＋ ｐ接合を
形成し、表面側からも空乏層を広げてゆき、これにより
ｐ領域の深さ方向を全部空乏化するものである。
形成し、表面側からも空乏層を広げてゆき、これにより
ｐ領域の深さ方向を全部空乏化するものである。
第３図は、第２図（ａ）および第２図（ｂ）で示した領
域の不純物分布の一例を示すグラフである。
域の不純物分布の一例を示すグラフである。
通常、ｐ領域４は、表面からイオン注入後、熱処理ある
いは熱拡散により形成するので、表面の不純物濃度が高
く、深くなるにつれ不純物濃度が小さくなる。そのため
、ｎ−領域側からの空乏層はｐ領域４側に広がるが、徐
々に濃度の増加する方向なので、ｐ領域４の上部までは
空乏層は達しにくい（耐圧は高い）。一方、ｎ１領域５
から空乏層を広げると、徐々に濃度の減少する方向なの
で、少し空乏層が広がるとすぐにｐｎ−接合まで達し、
容易にＰ領域４の深さ方向全部を空乏化することができ
る。ＢＰＴで正立型の通常のエミッターコレクタ耐圧は
大きいが、エミッターコレクタを逆にした倒立型ＢＰＴ
のエミッターコレクタの耐圧が低いことも、同様の理由
により説明できる。ｎ０側からの空乏層の広がりは容易
であり、５ｖ以下でも容易にｐ領域を全部空乏化できる
。
いは熱拡散により形成するので、表面の不純物濃度が高
く、深くなるにつれ不純物濃度が小さくなる。そのため
、ｎ−領域側からの空乏層はｐ領域４側に広がるが、徐
々に濃度の増加する方向なので、ｐ領域４の上部までは
空乏層は達しにくい（耐圧は高い）。一方、ｎ１領域５
から空乏層を広げると、徐々に濃度の減少する方向なの
で、少し空乏層が広がるとすぐにｐｎ−接合まで達し、
容易にＰ領域４の深さ方向全部を空乏化することができ
る。ＢＰＴで正立型の通常のエミッターコレクタ耐圧は
大きいが、エミッターコレクタを逆にした倒立型ＢＰＴ
のエミッターコレクタの耐圧が低いことも、同様の理由
により説明できる。ｎ０側からの空乏層の広がりは容易
であり、５ｖ以下でも容易にｐ領域を全部空乏化できる
。
この様に％ ｎ”領域５の下のベース領域４を空乏化で
きると、ベース・コレクタ間の静電容量Ｃｈｃは激減す
る。
きると、ベース・コレクタ間の静電容量Ｃｈｃは激減す
る。
従来はベース領域４のすべてがＣｂｃの容量に寄与して
いたが、ｎ＋領域５を設けることにより当該ｎ３領域５
の面積に対応するｐ領域４の容量はＣｂｃに寄与しなく
なり、はとんど、エミッタ回り（第１図（ｂ）参照）の
容量しか、Ｃｂｃに寄与しないようにすることができる
。Ｃｂｃの値はパターン設計に依存するが、従来の】／
２〜１／１ｏ程度にすること極めて容易である。
いたが、ｎ＋領域５を設けることにより当該ｎ３領域５
の面積に対応するｐ領域４の容量はＣｂｃに寄与しなく
なり、はとんど、エミッタ回り（第１図（ｂ）参照）の
容量しか、Ｃｂｃに寄与しないようにすることができる
。Ｃｂｃの値はパターン設計に依存するが、従来の】／
２〜１／１ｏ程度にすること極めて容易である。
また、ポテンシャルが第２図（ｂ）に示したような状態
じなるため、光によって生成された正孔は半導体表面に
は蓄積されず、半導体の中に集められ、ドリフトしてエ
ミッタ周辺のＣｂい Ｃｂａに蓄積され、かつ、半導体
表面はｎ１領域が形成されているため、絶縁物との界面
におけるキャリアの生成はほとんどなく、ＦＨ１電流も
従来構造に比べて減少する。但し、ｎ０領域から延びる
空乏層がｐｎ−接合の空乏１層に到達しない場合は、ベ
ース・コレクタ間容量は従来構造よりも増加（面積的に
は２倍に近くなる）するので、必ず、上下の空乏層はつ
なげる必要がある。
じなるため、光によって生成された正孔は半導体表面に
は蓄積されず、半導体の中に集められ、ドリフトしてエ
ミッタ周辺のＣｂい Ｃｂａに蓄積され、かつ、半導体
表面はｎ１領域が形成されているため、絶縁物との界面
におけるキャリアの生成はほとんどなく、ＦＨ１電流も
従来構造に比べて減少する。但し、ｎ０領域から延びる
空乏層がｐｎ−接合の空乏１層に到達しない場合は、ベ
ース・コレクタ間容量は従来構造よりも増加（面積的に
は２倍に近くなる）するので、必ず、上下の空乏層はつ
なげる必要がある。
次に、本実施例に係る光電変換装置の分光感度について
説明する。
説明する。
光電変換装置の分光感度は近似的に次式で表わされる。
λ
Ｓ（λ）−ｅｘｐ（−α′ｘｄ）
１．２４
Ｘ （１−ｅｘｐ （−ａ −Ｗ） ４） ［Ａ
／Ｗ］ −（２）但し、（２）式において、λは光の
波長、αは光の吸収係数（Ｃｍ−’）、ｘ、、は不感領
域（ｎ＋領域５）、Ｗは高感度領域（空乏層幅）、Ｔは
半導体中に入射する光量の割合（透過率）である。
／Ｗ］ −（２）但し、（２）式において、λは光の
波長、αは光の吸収係数（Ｃｍ−’）、ｘ、、は不感領
域（ｎ＋領域５）、Ｗは高感度領域（空乏層幅）、Ｔは
半導体中に入射する光量の割合（透過率）である。
上式（２）かられかるように、Ｘｄの厚さにより敏感に
影響するため、Ｘ、は薄い方がよい。
影響するため、Ｘ、は薄い方がよい。
ここで、Ｓｉを材料として考えると、青色（λ＝０．４
５μｍ）、緑色（入＝０．５３μｍ）、赤色（λ＝０．
６５μｍ）において、吸収係数はそれぞれ青色〜２Ｘ
１０’ ｃｍ−’、緑色〜７．５ｘ １０’ ｃｍ−’
、赤色”’３ Ｘ １０３Ｃｍ−’であり、色に半値幅
を０．０５μｍ程考え６と、Ｓｉ中での光の吸収は青色
〜１μｍ、緑色〜２μｍ、赤色〜５μｍの深さにおいて
充分行われる。故に半導体表面における中性領域の厚さ
Ｘｄの影響を青色が最も受けることとなり、青色の感度
は低下する。
５μｍ）、緑色（入＝０．５３μｍ）、赤色（λ＝０．
６５μｍ）において、吸収係数はそれぞれ青色〜２Ｘ
１０’ ｃｍ−’、緑色〜７．５ｘ １０’ ｃｍ−’
、赤色”’３ Ｘ １０３Ｃｍ−’であり、色に半値幅
を０．０５μｍ程考え６と、Ｓｉ中での光の吸収は青色
〜１μｍ、緑色〜２μｍ、赤色〜５μｍの深さにおいて
充分行われる。故に半導体表面における中性領域の厚さ
Ｘｄの影響を青色が最も受けることとなり、青色の感度
は低下する。
しかしながら、ｎＩ形領領域も、全く光吸収がされない
わけではない。但し、伝導帯側にすでに自由キャリアが
存在するため若干遷移確率が変化し、光吸収によって生
成された少数キャリアが拡散しながら一部多数キャリア
と再結合するため、効率が若干悪くなる。第４図に、ｎ
影領域の正孔のキャリア寿命と拡散長との関係の計算結
果を示す。例えばＮ＝１０１９ｃｍ””でＬＩ、は５μ
ｍ程度ある。これは、拡散距離としては相当長い。故に
、対象となる波長、特に青波長に対する侵入距離（１／
α）は〜０．５μｍ程度であるので、ｎ“領域５を、こ
の距離よりも短く、かつ、ＬＰの１／α以下の厚みにな
るようにすれば、問題はほとんど生じない。すなわち、 の条件が満たされればよい。さらに、上述のように、従
来の光電変）に装置よりも感度は全体的に向上している
ため、この点からも青色感度の問題は生じないといえる
。
わけではない。但し、伝導帯側にすでに自由キャリアが
存在するため若干遷移確率が変化し、光吸収によって生
成された少数キャリアが拡散しながら一部多数キャリア
と再結合するため、効率が若干悪くなる。第４図に、ｎ
影領域の正孔のキャリア寿命と拡散長との関係の計算結
果を示す。例えばＮ＝１０１９ｃｍ””でＬＩ、は５μ
ｍ程度ある。これは、拡散距離としては相当長い。故に
、対象となる波長、特に青波長に対する侵入距離（１／
α）は〜０．５μｍ程度であるので、ｎ“領域５を、こ
の距離よりも短く、かつ、ＬＰの１／α以下の厚みにな
るようにすれば、問題はほとんど生じない。すなわち、 の条件が満たされればよい。さらに、上述のように、従
来の光電変）に装置よりも感度は全体的に向上している
ため、この点からも青色感度の問題は生じないといえる
。
ｎ ＋ ｐ接合の空乏層幅は次のような関係式で示され
る（但し、階段接合近似）。
る（但し、階段接合近似）。
但し、Ｗは空乏層幅、ＮＡはｐ−領域不純物密度、Ｎｏ
はｎ−領域不純物密度、ε５は誘電率、ｎｌは真正キャ
リア寿命、ｖｒは逆バイアス電圧である。
はｎ−領域不純物密度、ε５は誘電率、ｎｌは真正キャ
リア寿命、ｖｒは逆バイアス電圧である。
ここで、ｎ０ｐ接合の場合は、Ｎｏ）ＮＡなので、上記
（５）式は、 で近似される。
（５）式は、 で近似される。
第５図は、Ｓｉにおいて、ＮＡをパラメータにしたｖＲ
とＷの関係を示すグラフである。
とＷの関係を示すグラフである。
通常の光電変換装置では、コレクタに５■を印加するの
で、ｖＲが３■程度の時のＮＡに対するＷの値をｐ領域
４の厚みより薄くすれば、本発明の効果を得ることがで
きる。すなわち、一定のＶＲに対して、ベース濃度ＮＡ
に対するＷよりも薄くなるようにベース領域の厚み設定
すればよい。換言すれば、ｎ゛領域５とｎ−領域３には
さまれるｐ領域４の厚みｘｄを、所定のＮ Ａ ％ Ｖ
Ｒで決まるＷよりも小さくすればよい。
で、ｖＲが３■程度の時のＮＡに対するＷの値をｐ領域
４の厚みより薄くすれば、本発明の効果を得ることがで
きる。すなわち、一定のＶＲに対して、ベース濃度ＮＡ
に対するＷよりも薄くなるようにベース領域の厚み設定
すればよい。換言すれば、ｎ゛領域５とｎ−領域３には
さまれるｐ領域４の厚みｘｄを、所定のＮ Ａ ％ Ｖ
Ｒで決まるＷよりも小さくすればよい。
（実施例２）
第６図は本実施例に係る光電変換装置を示す概略的構成
図であり、第６図（ａ）は光電変換セルの平面図を、第
６図（ｂ）は第６図（ａ）のＡ−Ａ’線における縦断面
図を示す。
図であり、第６図（ａ）は光電変換セルの平面図を、第
６図（ｂ）は第６図（ａ）のＡ−Ａ’線における縦断面
図を示す。
本実施例に係る光電変換装置はエミッタ領域６の下部の
みに、ｐ′＋領域２０を設けた点が上記実施例１に示し
た光電変換装置と異なる。ｐ゛領域２０を設けることに
より、ｐの濃度をＢＰＴ特性に影響されずに決めること
ができるという長所がある。
みに、ｐ′＋領域２０を設けた点が上記実施例１に示し
た光電変換装置と異なる。ｐ゛領域２０を設けることに
より、ｐの濃度をＢＰＴ特性に影響されずに決めること
ができるという長所がある。
このような光電変換装置について動作試験を行なったと
ころ、従来に比べて感度を飛躍的に向上させることがで
きた。
ころ、従来に比べて感度を飛躍的に向上させることがで
きた。
（実施例３）
第７図は本実施例に係る光電変換装置を示す概略的構成
図であり、第７図（ａ）は光電変換セルの平面図を、第
７図（ｂ）は第７図（ａ）のＡ−Ａ’線における縦断面
図を示す。
図であり、第７図（ａ）は光電変換セルの平面図を、第
７図（ｂ）は第７図（ａ）のＡ−Ａ’線における縦断面
図を示す。
第７図はエミッタからの電極１０３のとり出しを、ポリ
シリコン等１０２を介さずに、直接取り出した例である
。また、１０３と６の間にバリアメタル等を介在させて
もよい。
シリコン等１０２を介さずに、直接取り出した例である
。また、１０３と６の間にバリアメタル等を介在させて
もよい。
このような光電変換装置について動作試験を行なったと
ころ、従来に比べて感度を飛躍的に向上させることがで
きた。
ころ、従来に比べて感度を飛躍的に向上させることがで
きた。
以上、実施例１〜３においては、ラインセンサセルへの
応用例を示したが、他の型の光電変換装置、例えばエリ
アセンサへ応用しても同様の効果を得られることは明ら
かである。
応用例を示したが、他の型の光電変換装置、例えばエリ
アセンサへ応用しても同様の効果を得られることは明ら
かである。
［発明の効果］
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ＢＰＴの
ベース・コレクタ容量Ｃｂｃを激減させることができる
ので、光感度を飛躍的に向上させることができる。
ベース・コレクタ容量Ｃｂｃを激減させることができる
ので、光感度を飛躍的に向上させることができる。
また、本発明によれば、表面に０１の高濃度領域を設け
ているので、５ｉ０２とＳｉの界面からの発生電流を減
少させるので、＠電流を減少させることができ、雑音Ｎ
を減少させ、Ｓ／Ｎを著しく改善することができる。ま
た、ダイナミック・レンジが犬となり１、低照射レベル
まで信号がとれる。
ているので、５ｉ０２とＳｉの界面からの発生電流を減
少させるので、＠電流を減少させることができ、雑音Ｎ
を減少させ、Ｓ／Ｎを著しく改善することができる。ま
た、ダイナミック・レンジが犬となり１、低照射レベル
まで信号がとれる。
第１図（ａ）は本発明の光電変換装置の第一の実施例を
示す概略的平面図、 第１図（ｂ）は本発明の光電変換装置の第一の実施例を
示す概略的断面図、 第２図（ａ）は第１図（ｂ）のＢ−８’の部分の拡大図
、 第２図（ｂ）は、第２図（ａ）の深さ方向におけるポテ
ンシャル図、 第３図は、第２図（ａ）および第２図（ｂ）で示した領
域の不純物分布の一例を示すグラフ、第４図は、Ｎ影領
域の正孔のキャリア寿命と拡散長との関係を示すブラフ
、 第５図は、Ｓｉにおいて、ＮＡをパラメータにしたＶＲ
とＷの関係を示すグラフ 第６図（ａ）は本発明の光電変換装置の第２の実施例を
示す概略的平面図、 第６図（ｂ）は本発明の光電変換装置の第２の実施例を
示す概略的断面図、 第７図（ａ）は本発明の光電変換装置の第３の実施例を
示す概略的平面図、 第７図（ｂ）は本発明の光電変換装置の第３の実施例を
示す概略的断面図、 第８図は、従来のバイポーラ型光電変換装置の一例を示
す概略的断面図である。 （符号の説明） １・・・基板、２・・・埋め込み領域（ｎ”）、３・・
・コレクタ領域としての不純物濃度の低いｎ−領域、４
・・・受光部およびベースとなるｐ−領域、５・・・ｎ
０領域、６・・・エミッタとなるｎ０領域、７・・・Ｍ
ＯＳトランジスタのドレインとなるＰ＋領域、８・・・
チャネル・ストップとなるｎ“領域、９・・・バイポー
ラ・トランジスタのコレクタ抵抗を下げるためのｎ１領
域、１０１・・・電極、１０２゜１０３．１０４，１０
８，１０９，１１０・・・電極配線。 第 図 （ａ） （ｂ） 第 ３ 図 第 図 ＶＲ（Ｖ＞
示す概略的平面図、 第１図（ｂ）は本発明の光電変換装置の第一の実施例を
示す概略的断面図、 第２図（ａ）は第１図（ｂ）のＢ−８’の部分の拡大図
、 第２図（ｂ）は、第２図（ａ）の深さ方向におけるポテ
ンシャル図、 第３図は、第２図（ａ）および第２図（ｂ）で示した領
域の不純物分布の一例を示すグラフ、第４図は、Ｎ影領
域の正孔のキャリア寿命と拡散長との関係を示すブラフ
、 第５図は、Ｓｉにおいて、ＮＡをパラメータにしたＶＲ
とＷの関係を示すグラフ 第６図（ａ）は本発明の光電変換装置の第２の実施例を
示す概略的平面図、 第６図（ｂ）は本発明の光電変換装置の第２の実施例を
示す概略的断面図、 第７図（ａ）は本発明の光電変換装置の第３の実施例を
示す概略的平面図、 第７図（ｂ）は本発明の光電変換装置の第３の実施例を
示す概略的断面図、 第８図は、従来のバイポーラ型光電変換装置の一例を示
す概略的断面図である。 （符号の説明） １・・・基板、２・・・埋め込み領域（ｎ”）、３・・
・コレクタ領域としての不純物濃度の低いｎ−領域、４
・・・受光部およびベースとなるｐ−領域、５・・・ｎ
０領域、６・・・エミッタとなるｎ０領域、７・・・Ｍ
ＯＳトランジスタのドレインとなるＰ＋領域、８・・・
チャネル・ストップとなるｎ“領域、９・・・バイポー
ラ・トランジスタのコレクタ抵抗を下げるためのｎ１領
域、１０１・・・電極、１０２゜１０３．１０４，１０
８，１０９，１１０・・・電極配線。 第 図 （ａ） （ｂ） 第 ３ 図 第 図 ＶＲ（Ｖ＞
Claims (3)
- （１）第１導電型を有する第１半導体領域と、第２導電
型を有する第２半導体領域と、第１導電型を有する第３
半導体領域とを少なくとも有し、当該第２半導体領域に
照射された光により発生した電荷を増幅して当該第１半
導体領域から取り出す光電変換装置であって、 前記第２半導体層に接し、且つ、前記第３半導体層と対
向するように、第１導電型を有する第４半導体層が設け
られ、 動作時において、当該第３半導体層と当該第４半導体層
との界面から広がる空乏層が当該第３半導体層と前記第
２半導体層との界面から広がる空乏層にまで達する、 ことを特徴とする光電変換装置 - （２）前記第４半導体層の厚さが、青色光の侵入距離よ
り短く、且つ、当該第４半導体層における少数キャリア
の拡散長の１／２以下であることを特徴とする請求項１
記載の光電変換装置 - （３）前記第２半導体層上に、第２導電型を有し且つ当
該第２半導体層よりも高い不純物濃度を有する第５半導
体層が形成され、当該第５半導体層上に前記第１半導体
層が形成されたことを特徴とする請求項１または２記載
の光電変換装置
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1324988A JP2662062B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 光電変換装置 |
| DE69032994T DE69032994T2 (de) | 1989-12-15 | 1990-12-14 | Photoelektrischer Umwandler |
| EP90313687A EP0436335B1 (en) | 1989-12-15 | 1990-12-14 | Photoelectric converting device |
| US08/339,287 US5500550A (en) | 1989-12-15 | 1994-11-10 | Photoelectric converting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1324988A JP2662062B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185879A true JPH03185879A (ja) | 1991-08-13 |
| JP2662062B2 JP2662062B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=18171878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1324988A Expired - Fee Related JP2662062B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 光電変換装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5500550A (ja) |
| EP (1) | EP0436335B1 (ja) |
| JP (1) | JP2662062B2 (ja) |
| DE (1) | DE69032994T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009033043A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Panasonic Corp | 光半導体装置 |
| JP2013187527A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 半導体デバイスおよび撮像装置 |
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| DE69637636D1 (de) | 1995-12-06 | 2008-09-25 | Sony Corp | Aus einer Fotodiode und einem bipolaren Element bestehende Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung |
| JPH10284753A (ja) * | 1997-04-01 | 1998-10-23 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| US5757057A (en) * | 1997-06-25 | 1998-05-26 | Advanced Photonix, Inc. | Large area avalanche photodiode array |
| US5831322A (en) * | 1997-06-25 | 1998-11-03 | Advanced Photonix, Inc. | Active large area avalanche photodiode array |
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| US6878977B1 (en) | 1999-02-25 | 2005-04-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device, and image sensor and image input system making use of the same |
| JP2002026366A (ja) | 2000-07-11 | 2002-01-25 | Sony Corp | 半導体装置 |
| KR100450670B1 (ko) * | 2002-02-09 | 2004-10-01 | 삼성전자주식회사 | 포토 다이오드를 갖는 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JP4342142B2 (ja) * | 2002-03-22 | 2009-10-14 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 半導体受光素子 |
| JP4154165B2 (ja) * | 2002-04-05 | 2008-09-24 | キヤノン株式会社 | 光電変換素子及びそれを用いた固体撮像装置、カメラ及び画像読み取り装置 |
| US7473977B2 (en) * | 2003-03-06 | 2009-01-06 | Sony Corporation | Method of driving solid state image sensing device |
| KR100548613B1 (ko) * | 2003-10-14 | 2006-01-31 | 삼성전기주식회사 | 블루레이용 수광소자 및 그 제조방법 |
| DE102018107611A1 (de) * | 2018-03-29 | 2019-10-02 | Vishay Semiconductor Gmbh | Fotoempfindliches Halbleiterbauelement, Verfahren zum Bilden eines fotoempfindlichen Halbleiterbauelements |
Citations (2)
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| JPS62143483A (ja) * | 1985-12-18 | 1987-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 受光素子 |
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| JPH0760888B2 (ja) * | 1985-06-12 | 1995-06-28 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| JPH07120767B2 (ja) * | 1986-09-19 | 1995-12-20 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| US4879470A (en) * | 1987-01-16 | 1989-11-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting apparatus having carrier eliminating means |
| JPS63263774A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フオトトランジスタ |
| EP0339386B1 (de) * | 1988-04-29 | 1994-07-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Als Fotodetektor verwendbare Bipolartransistorstruktur |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1324988A patent/JP2662062B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-12-14 EP EP90313687A patent/EP0436335B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-14 DE DE69032994T patent/DE69032994T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-11-10 US US08/339,287 patent/US5500550A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| JPS5988875A (ja) * | 1982-11-12 | 1984-05-22 | Toshiba Corp | 光電変換素子 |
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| US9362328B2 (en) | 2012-03-12 | 2016-06-07 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Semiconductor device and imaging apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0436335B1 (en) | 1999-03-10 |
| DE69032994D1 (de) | 1999-04-15 |
| EP0436335A3 (en) | 1991-11-21 |
| US5500550A (en) | 1996-03-19 |
| JP2662062B2 (ja) | 1997-10-08 |
| EP0436335A2 (en) | 1991-07-10 |
| DE69032994T2 (de) | 1999-08-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |