JPH06350122A - 半導体光検出素子 - Google Patents
半導体光検出素子Info
- Publication number
- JPH06350122A JPH06350122A JP5137755A JP13775593A JPH06350122A JP H06350122 A JPH06350122 A JP H06350122A JP 5137755 A JP5137755 A JP 5137755A JP 13775593 A JP13775593 A JP 13775593A JP H06350122 A JPH06350122 A JP H06350122A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance layer
- light
- low
- high resistance
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 紫外光から赤外光までの波長範囲の光を、入
射光位置による検出感度の差を抑制して検出可能な半導
体光検出素子を提供する。 【構成】 受光領域から入射し高抵抗層１１０に達した
光は、この領域で吸収され入射光強度に応じた量の信号
電荷を発生する。信号電荷はホトダイオード内に発生し
ている電界に従って移動し、電極１５０あるいは電極１
６０に達する。この検出動作において、入射した光の内
で赤外光の平均侵入深さは大きく、吸収深さと発生電荷
の拡散長の和が裏面付近まで達する可能性が高いが、基
板の結晶欠陥の存在する領域よりも厚く低抵抗層１２０
が形成され、高抵抗層１１０の裏面には実質的に結晶欠
陥はなく、入射位置に対して高抵抗層１１０の厚さおよ
び裏面側の表面状態は略均一化しており、入射位置によ
る検出感度の差の発生を抑制する。
射光位置による検出感度の差を抑制して検出可能な半導
体光検出素子を提供する。 【構成】 受光領域から入射し高抵抗層１１０に達した
光は、この領域で吸収され入射光強度に応じた量の信号
電荷を発生する。信号電荷はホトダイオード内に発生し
ている電界に従って移動し、電極１５０あるいは電極１
６０に達する。この検出動作において、入射した光の内
で赤外光の平均侵入深さは大きく、吸収深さと発生電荷
の拡散長の和が裏面付近まで達する可能性が高いが、基
板の結晶欠陥の存在する領域よりも厚く低抵抗層１２０
が形成され、高抵抗層１１０の裏面には実質的に結晶欠
陥はなく、入射位置に対して高抵抗層１１０の厚さおよ
び裏面側の表面状態は略均一化しており、入射位置によ
る検出感度の差の発生を抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入射した光を検出して
電気信号に変換する半導体光検出素子の一つであるホト
ダイオードに関するものである。
電気信号に変換する半導体光検出素子の一つであるホト
ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】物質を構成にあたって関与する力とし
て、原子レベル以上の世界では電磁相互作用による電磁
力が支配的である。したがって、物質の微細な構造に係
わる現象の計測には、波長の短い電磁波である光をプロ
ーブとして使用し、光を測定することが必須となる。こ
うした光測定のために普及している光検出素子としてホ
トダイオードがある。半導体技術の発展に伴い、ホトダ
イオードの性能も向上し、広い波長範囲の光を検出可能
な素子としてホトダイオードが実用化されている。
て、原子レベル以上の世界では電磁相互作用による電磁
力が支配的である。したがって、物質の微細な構造に係
わる現象の計測には、波長の短い電磁波である光をプロ
ーブとして使用し、光を測定することが必須となる。こ
うした光測定のために普及している光検出素子としてホ
トダイオードがある。半導体技術の発展に伴い、ホトダ
イオードの性能も向上し、広い波長範囲の光を検出可能
な素子としてホトダイオードが実用化されている。
【０００３】図４は、従来の広い波長範囲（λ＝１９０
〜１１００ｎｍ）の光を検出可能なホトダイオード素子
の構成図である。図示のとおり、このホトダイオード素
子は、ｎ型不純物を低濃度に含む高抵抗層９１０（約
０．４ｍｍ厚）と、高抵抗層９１０の一方の表面の受光
領域に形成された、ｐ型不純物を高濃度に含む低抵抗層
９２０（約０．２μｍ厚）と、高抵抗層の他方の表面に
形成された、ｎ型不純物を高濃度に含む低抵抗層９３０
（１〜２μｍ厚）と、高抵抗層９１０の一方の表面の受
光領域以外の領域に形成された電極９５０と、低抵抗層
９２０の表面に形成された電極９６０と、高抵抗層９１
０の一方の表面側に形成された絶縁膜９４０と、から構
成される。
〜１１００ｎｍ）の光を検出可能なホトダイオード素子
の構成図である。図示のとおり、このホトダイオード素
子は、ｎ型不純物を低濃度に含む高抵抗層９１０（約
０．４ｍｍ厚）と、高抵抗層９１０の一方の表面の受光
領域に形成された、ｐ型不純物を高濃度に含む低抵抗層
９２０（約０．２μｍ厚）と、高抵抗層の他方の表面に
形成された、ｎ型不純物を高濃度に含む低抵抗層９３０
（１〜２μｍ厚）と、高抵抗層９１０の一方の表面の受
光領域以外の領域に形成された電極９５０と、低抵抗層
９２０の表面に形成された電極９６０と、高抵抗層９１
０の一方の表面側に形成された絶縁膜９４０と、から構
成される。
【０００４】この素子は、ｎ型の導電性を有し、高抵抗
を有するバルク状の結晶から、スライスしてウエファを
切り出した出発材である基板を加工して得る。すなわ
ち、この基板の一方の表面の受光領域とする部分からｐ
型不純物を０．２μｍ程度まで高濃度注入して低抵抗層
９２０を形成し、他方の表面からｎ型不純物を１〜２μ
ｍ程度まで高濃度注入して低抵抗層９３０を形成する。
その後、絶縁膜９４０、電極９５０、および電極９６０
を形成して、図４（ａ）のホトダイオードを得る。ここ
で、低抵抗層９２０は、入射光を実質的に吸収しないよ
うに、極力薄く形成される。また、低抵抗層９３０は、
暗電流の低減などの目的で形成され、この目的を達する
に充分であり、且つ製造上も容易な１〜２μｍ程度の厚
さに形成される。
を有するバルク状の結晶から、スライスしてウエファを
切り出した出発材である基板を加工して得る。すなわ
ち、この基板の一方の表面の受光領域とする部分からｐ
型不純物を０．２μｍ程度まで高濃度注入して低抵抗層
９２０を形成し、他方の表面からｎ型不純物を１〜２μ
ｍ程度まで高濃度注入して低抵抗層９３０を形成する。
その後、絶縁膜９４０、電極９５０、および電極９６０
を形成して、図４（ａ）のホトダイオードを得る。ここ
で、低抵抗層９２０は、入射光を実質的に吸収しないよ
うに、極力薄く形成される。また、低抵抗層９３０は、
暗電流の低減などの目的で形成され、この目的を達する
に充分であり、且つ製造上も容易な１〜２μｍ程度の厚
さに形成される。
【０００５】受光領域から入射し高抵抗層９１０に達し
た光は、この領域で吸収され入射光強度に応じた量の信
号電荷を発生する。この信号電荷はホトダイオード内に
発生している電界に従って移動し、電極９５０あるいは
電極９６０に達する。こうして、入射光のエネルギに応
じた電気信号が出力される。
た光は、この領域で吸収され入射光強度に応じた量の信
号電荷を発生する。この信号電荷はホトダイオード内に
発生している電界に従って移動し、電極９５０あるいは
電極９６０に達する。こうして、入射光のエネルギに応
じた電気信号が出力される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ホトダイオードを製造
するにあったて、出発材となる高抵抗を有するウエハ状
の半導体基板は、結晶成長したロッドを機械的にスライ
スして得られる。こうして得た半導体基板では、その表
面に数μｍ程度の厚さで結晶欠陥が存在する領域がある
ことは避けることができない。したがって、上記のよう
な従来のホトダイオードの構造では、入射面に対する裏
面側の高抵抗層の表面は結晶欠陥の存在する領域が残存
していることになる。したがって、入射面からの吸収深
さが大きく、励起された発生電荷が拡散長を含めて裏面
に達する確率が比較的高い赤外領域の光の検出にあたっ
ては、裏面に分布している結晶欠陥の有無あるいは結晶
欠陥の程度が検出感度の変化の要因になり、図４（ｂ）
に示すように光の入射位置によって検出感度が異なると
いう問題点があった。
するにあったて、出発材となる高抵抗を有するウエハ状
の半導体基板は、結晶成長したロッドを機械的にスライ
スして得られる。こうして得た半導体基板では、その表
面に数μｍ程度の厚さで結晶欠陥が存在する領域がある
ことは避けることができない。したがって、上記のよう
な従来のホトダイオードの構造では、入射面に対する裏
面側の高抵抗層の表面は結晶欠陥の存在する領域が残存
していることになる。したがって、入射面からの吸収深
さが大きく、励起された発生電荷が拡散長を含めて裏面
に達する確率が比較的高い赤外領域の光の検出にあたっ
ては、裏面に分布している結晶欠陥の有無あるいは結晶
欠陥の程度が検出感度の変化の要因になり、図４（ｂ）
に示すように光の入射位置によって検出感度が異なると
いう問題点があった。
【０００７】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、紫外光から赤外光までの波
長範囲の光を、入射光位置による検出感度の差を抑制し
て検出可能な半導体光検出素子を提供することを目的と
する。
ためになされたものであり、紫外光から赤外光までの波
長範囲の光を、入射光位置による検出感度の差を抑制し
て検出可能な半導体光検出素子を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体光検出素
子は、信号電荷の発生層の入射面に対する裏面における
結晶欠陥の存在する領域を実質的に無くし、吸収されて
信号電荷を発生するまでの吸収深さと発生電荷の拡散長
との和が大きく、裏面にまで到達する確率の大きな波長
の光に関しても光の入射位置による検出感度のばらつき
を低減して、紫外光から赤外光までの波長範囲の光を検
出する、ことを特徴とする。
子は、信号電荷の発生層の入射面に対する裏面における
結晶欠陥の存在する領域を実質的に無くし、吸収されて
信号電荷を発生するまでの吸収深さと発生電荷の拡散長
との和が大きく、裏面にまで到達する確率の大きな波長
の光に関しても光の入射位置による検出感度のばらつき
を低減して、紫外光から赤外光までの波長範囲の光を検
出する、ことを特徴とする。
【０００９】すなわち、本発明の第１の半導体光検出素
子は、（ａ）活性化して第１の導電型を発現する不純物
を低濃度に含み、紫外光から赤外光までの波長範囲の入
射光のエネルギを実質的にすべて吸収して信号電荷を発
生する高抵抗層と、（ｂ）高抵抗層の一方の表面の受光
領域に形成された、活性化して第２の導電型を発現する
不純物を高濃度に含み、紫外光から赤外光までの波長範
囲の入射光を実質的に吸収しない第１の低抵抗層と、
（ｃ）高抵抗層の他方の表面に形成された、活性化して
第１の導電型を発現する不純物を高濃度に含み、結晶欠
陥領域の厚みよりも厚く形成された第２の低抵抗層と、
（ｄ）高抵抗層の一方の表面の受光領域以外の領域また
は第２の低抵抗層の表面に形成された第１の電極と、
（ｅ）第１の低抵抗層の表面に形成された第２の電極
と、を備え、前記第１の低抵抗層から光を入射すること
を特徴とする。ここで、第２の低抵抗層の厚みが１０μ
ｍ以上である、ことを特徴としてもよい。
子は、（ａ）活性化して第１の導電型を発現する不純物
を低濃度に含み、紫外光から赤外光までの波長範囲の入
射光のエネルギを実質的にすべて吸収して信号電荷を発
生する高抵抗層と、（ｂ）高抵抗層の一方の表面の受光
領域に形成された、活性化して第２の導電型を発現する
不純物を高濃度に含み、紫外光から赤外光までの波長範
囲の入射光を実質的に吸収しない第１の低抵抗層と、
（ｃ）高抵抗層の他方の表面に形成された、活性化して
第１の導電型を発現する不純物を高濃度に含み、結晶欠
陥領域の厚みよりも厚く形成された第２の低抵抗層と、
（ｄ）高抵抗層の一方の表面の受光領域以外の領域また
は第２の低抵抗層の表面に形成された第１の電極と、
（ｅ）第１の低抵抗層の表面に形成された第２の電極
と、を備え、前記第１の低抵抗層から光を入射すること
を特徴とする。ここで、第２の低抵抗層の厚みが１０μ
ｍ以上である、ことを特徴としてもよい。
【００１０】また、本発明の第２の半導体光検出素子
は、（ａ）活性化して第１の導電型を発現する不純物を
低濃度に含むとともに結晶欠陥が実質的に除去された一
方の表面を有し、紫外光から赤外光までの波長範囲の入
射光のエネルギを実質的にすべて吸収して信号電荷を発
生する高抵抗層と、（ｂ）高抵抗層の他方の表面に形成
された、活性化して第２の導電型を発現する不純物を高
濃度に含み、紫外光から赤外光までの波長範囲の入射光
を実質的に吸収しない第１の低抵抗層と、（ｃ）高抵抗
層の一方の表面または他方の表面の受光領域以外の領域
に形成された第１の電極と、（ｄ）第１の半導体層の表
面に形成された第２の電極と、を備え、第１の低抵抗層
から光を入射することを特徴とする。
は、（ａ）活性化して第１の導電型を発現する不純物を
低濃度に含むとともに結晶欠陥が実質的に除去された一
方の表面を有し、紫外光から赤外光までの波長範囲の入
射光のエネルギを実質的にすべて吸収して信号電荷を発
生する高抵抗層と、（ｂ）高抵抗層の他方の表面に形成
された、活性化して第２の導電型を発現する不純物を高
濃度に含み、紫外光から赤外光までの波長範囲の入射光
を実質的に吸収しない第１の低抵抗層と、（ｃ）高抵抗
層の一方の表面または他方の表面の受光領域以外の領域
に形成された第１の電極と、（ｄ）第１の半導体層の表
面に形成された第２の電極と、を備え、第１の低抵抗層
から光を入射することを特徴とする。
【００１１】また、本発明の第３の半導体光検出素子
は、（ａ）活性化して第１の導電型を発現する不純物を
低濃度に含むとともに結晶欠陥が実質的に除去された一
方の表面を有し、紫外光から赤外光までの波長範囲の入
射光のエネルギを実質的にすべて吸収して信号電荷を発
生する高抵抗層と、（ｂ）高抵抗層の他方の表面の受光
領域に形成された、活性化して第２の導電型を発現する
不純物を高濃度に含み、紫外光から赤外光までの波長範
囲の入射光を実質的に吸収しない第１の低抵抗層と、
（ｃ）高抵抗層の一方の表面に形成された、活性化して
第１の導電型を発現する不純物を高濃度に含む第２の低
抵抗層と、（ｄ）高抵抗層の他方の表面の受光領域以外
の領域または第２の低抵抗層の表面に形成された第１の
電極と、（ｅ）第１の低抵抗層の表面に形成された第２
の電極と、を備え、第１の低抵抗層から光を入射するこ
とを特徴とする。
は、（ａ）活性化して第１の導電型を発現する不純物を
低濃度に含むとともに結晶欠陥が実質的に除去された一
方の表面を有し、紫外光から赤外光までの波長範囲の入
射光のエネルギを実質的にすべて吸収して信号電荷を発
生する高抵抗層と、（ｂ）高抵抗層の他方の表面の受光
領域に形成された、活性化して第２の導電型を発現する
不純物を高濃度に含み、紫外光から赤外光までの波長範
囲の入射光を実質的に吸収しない第１の低抵抗層と、
（ｃ）高抵抗層の一方の表面に形成された、活性化して
第１の導電型を発現する不純物を高濃度に含む第２の低
抵抗層と、（ｄ）高抵抗層の他方の表面の受光領域以外
の領域または第２の低抵抗層の表面に形成された第１の
電極と、（ｅ）第１の低抵抗層の表面に形成された第２
の電極と、を備え、第１の低抵抗層から光を入射するこ
とを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の第１のホトダイオードでは、受光領域
から入射し高抵抗層に達した光は、この層で吸収され入
射光強度に応じた量の信号電荷を発生する。この信号電
荷は、ホトダイオード内に発生している電界に従って移
動し、また電界外で発生した電荷の一部は拡散後に電界
内に到達して第１の電極あるいは第２の電極に達する。
こうして、入射光のエネルギに応じた電気信号が出力さ
れる。
から入射し高抵抗層に達した光は、この層で吸収され入
射光強度に応じた量の信号電荷を発生する。この信号電
荷は、ホトダイオード内に発生している電界に従って移
動し、また電界外で発生した電荷の一部は拡散後に電界
内に到達して第１の電極あるいは第２の電極に達する。
こうして、入射光のエネルギに応じた電気信号が出力さ
れる。
【００１３】一般に、紫外光の吸収深さは小さく、赤外
光の吸収深さは大きい。したがって、赤外光の吸収深さ
と信号電荷の拡散長の和は、光入射面に対する裏面付近
まで達する可能性が高いが、基板の結晶欠陥の存在する
領域よりも厚く第２の低抵抗層が形成されているので、
高抵抗層の裏面には実質的に結晶欠陥はなく、入射位置
によって高抵抗層の厚さおよび裏面側の表面状態は略均
一化している。したがって、光の入射位置による光検出
感度の差なく、光検出し電気信号を出力する。
光の吸収深さは大きい。したがって、赤外光の吸収深さ
と信号電荷の拡散長の和は、光入射面に対する裏面付近
まで達する可能性が高いが、基板の結晶欠陥の存在する
領域よりも厚く第２の低抵抗層が形成されているので、
高抵抗層の裏面には実質的に結晶欠陥はなく、入射位置
によって高抵抗層の厚さおよび裏面側の表面状態は略均
一化している。したがって、光の入射位置による光検出
感度の差なく、光検出し電気信号を出力する。
【００１４】本発明の第２および第３のホトダイオード
も、本発明の第１のホトダイオードと同様に動作して、
入射光のエネルギに応じた電気信号が出力される。これ
らのホトダイオードでは、半導体基板の入射面に対する
裏面を加工して結晶欠陥を除去している。したがって、
本発明の第１のホトダイオードと同様に入射位置によっ
て高抵抗層の厚さおよび裏面側の表面状態は略均一化
し、光の入射位置による光検出感度の差が殆ど無しで、
光検出し電気信号を出力する。
も、本発明の第１のホトダイオードと同様に動作して、
入射光のエネルギに応じた電気信号が出力される。これ
らのホトダイオードでは、半導体基板の入射面に対する
裏面を加工して結晶欠陥を除去している。したがって、
本発明の第１のホトダイオードと同様に入射位置によっ
て高抵抗層の厚さおよび裏面側の表面状態は略均一化
し、光の入射位置による光検出感度の差が殆ど無しで、
光検出し電気信号を出力する。
【００１５】なお、本発明の第３のホトダイオードは、
本発明の第２のホトダイオードの構成に加えて、加工し
た裏面に高抵抗層と同一の導電型を有する低抵抗層を形
成したので、暗電流を低減する。
本発明の第２のホトダイオードの構成に加えて、加工し
た裏面に高抵抗層と同一の導電型を有する低抵抗層を形
成したので、暗電流を低減する。
【００１６】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には
同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には
同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】（第１実施例）図１は、本発明の第１実施
例に係る半導体光検出素子の構成図である。この素子が
従来のものと比べて特徴的なことは、入射した光を吸収
して信号電荷を発生する高抵抗層である基板の光入射面
に対する裏面側における低抵抗層が、ウエファ基板のス
ライス時に生じる結晶欠陥が存在する領域の厚みよりも
大きな厚さで形成されていることである。
例に係る半導体光検出素子の構成図である。この素子が
従来のものと比べて特徴的なことは、入射した光を吸収
して信号電荷を発生する高抵抗層である基板の光入射面
に対する裏面側における低抵抗層が、ウエファ基板のス
ライス時に生じる結晶欠陥が存在する領域の厚みよりも
大きな厚さで形成されていることである。
【００１８】すなわち、この素子は図１（ａ）に示すよ
うに、ｎ型不純物を低濃度に含む高抵抗層１１０（約
０．４ｍｍ厚）と、高抵抗層１１０の一方の表面の受光
領域に形成された、ｐ型不純物を高濃度に含む低抵抗層
１２０（約０．２μｍ厚）と、高抵抗層の他方の表面に
形成された、ｎ型不純物を高濃度に含む低抵抗層１３０
（約３０μｍ厚）と、高抵抗層１１０の一方の表面の受
光領域以外の領域に形成された電極１５０と、低抵抗層
１２０の表面に形成された電極１６０と、高抵抗層１１
０の一方の表面側に形成された絶縁膜１４０と、から構
成される。
うに、ｎ型不純物を低濃度に含む高抵抗層１１０（約
０．４ｍｍ厚）と、高抵抗層１１０の一方の表面の受光
領域に形成された、ｐ型不純物を高濃度に含む低抵抗層
１２０（約０．２μｍ厚）と、高抵抗層の他方の表面に
形成された、ｎ型不純物を高濃度に含む低抵抗層１３０
（約３０μｍ厚）と、高抵抗層１１０の一方の表面の受
光領域以外の領域に形成された電極１５０と、低抵抗層
１２０の表面に形成された電極１６０と、高抵抗層１１
０の一方の表面側に形成された絶縁膜１４０と、から構
成される。
【００１９】この素子は、ｎ型の導電性を有し、高抵抗
を有するバルク状の結晶から、スライスしてウエファを
切り出した出発材である基板を加工して得る。すなわ
ち、この基板の一方の表面の受光領域とする部分からｐ
型不純物を０．２μｍ程度まで高濃度注入して低抵抗層
１２０を形成し、他方の表面からｎ型不純物を約３０μ
ｍ程度まで高濃度注入して低抵抗層１３０を形成する。
その後、絶縁膜１４０、電極１５０、および電極１６０
を形成して、図１のホトダイオードを得る。ここで、低
抵抗層１２０は、入射光を実質的に吸収しないように、
極力薄く形成される。また、低抵抗層１３０は、ウエフ
ァ基板をスライスした際に生じる入射領域に対して裏面
側の数μｍ程度の厚みの結晶欠陥が存在する領域を光吸
収層内に含ませないために、約３０μｍ厚に形成され
る。
を有するバルク状の結晶から、スライスしてウエファを
切り出した出発材である基板を加工して得る。すなわ
ち、この基板の一方の表面の受光領域とする部分からｐ
型不純物を０．２μｍ程度まで高濃度注入して低抵抗層
１２０を形成し、他方の表面からｎ型不純物を約３０μ
ｍ程度まで高濃度注入して低抵抗層１３０を形成する。
その後、絶縁膜１４０、電極１５０、および電極１６０
を形成して、図１のホトダイオードを得る。ここで、低
抵抗層１２０は、入射光を実質的に吸収しないように、
極力薄く形成される。また、低抵抗層１３０は、ウエフ
ァ基板をスライスした際に生じる入射領域に対して裏面
側の数μｍ程度の厚みの結晶欠陥が存在する領域を光吸
収層内に含ませないために、約３０μｍ厚に形成され
る。
【００２０】受光領域から入射し高抵抗層１１０に達し
た光は、この領域で吸収され入射光強度に応じた量の信
号電荷を発生する。この信号電荷はホトダイオード内に
発生している電界に従って移動し、また電界外で発生し
た電荷も一部は拡散後に電界内に到達し電極１５０ある
いは電極１６０に達する。こうして、入射光のエネルギ
に応じた電気信号が出力される。
た光は、この領域で吸収され入射光強度に応じた量の信
号電荷を発生する。この信号電荷はホトダイオード内に
発生している電界に従って移動し、また電界外で発生し
た電荷も一部は拡散後に電界内に到達し電極１５０ある
いは電極１６０に達する。こうして、入射光のエネルギ
に応じた電気信号が出力される。
【００２１】このホトダイオードに入射した光の内、紫
外光の吸収深さは小さく、赤外光の吸収深さは大きい。
したがって、赤外光の吸収深さと発生電荷の拡散長との
和は基板の裏面付近まで達する可能性が高いが、基板の
結晶欠陥の存在する領域よりも厚く低抵抗層１３０が形
成されているので、高抵抗層１１０の裏面には実質的に
結晶欠陥はなく、入射位置によって高抵抗層１１０の厚
さおよび裏面側の表面状態は略均一化している。したが
って、図１（ｂ）に示すように、光の入射位置による光
検出感度の差が殆ど無し（検出感度差が０．３％程度）
で、光検出し電気信号を出力する。
外光の吸収深さは小さく、赤外光の吸収深さは大きい。
したがって、赤外光の吸収深さと発生電荷の拡散長との
和は基板の裏面付近まで達する可能性が高いが、基板の
結晶欠陥の存在する領域よりも厚く低抵抗層１３０が形
成されているので、高抵抗層１１０の裏面には実質的に
結晶欠陥はなく、入射位置によって高抵抗層１１０の厚
さおよび裏面側の表面状態は略均一化している。したが
って、図１（ｂ）に示すように、光の入射位置による光
検出感度の差が殆ど無し（検出感度差が０．３％程度）
で、光検出し電気信号を出力する。
【００２２】なお、上記の素子では電極１５０を高抵抗
層１１０の一方の表面の受光領域以外の領域に形成した
が、低抵抗層１３０の表面に形成してもよい。
層１１０の一方の表面の受光領域以外の領域に形成した
が、低抵抗層１３０の表面に形成してもよい。
【００２３】（第２実施例）図２は、本発明に係る第２
実施例の半導体光検出素子の構成図である。この素子が
従来のものと比べて特徴的なことは、入射した光を吸収
して信号電荷を発生する高抵抗層の光入射面に対する裏
面が研磨され、ウエファ基板のスライス時に生じる結晶
欠陥が存在する領域が除去されていることである。
実施例の半導体光検出素子の構成図である。この素子が
従来のものと比べて特徴的なことは、入射した光を吸収
して信号電荷を発生する高抵抗層の光入射面に対する裏
面が研磨され、ウエファ基板のスライス時に生じる結晶
欠陥が存在する領域が除去されていることである。
【００２４】すなわち、この素子は図２（ａ）に示すよ
うに、ｎ型不純物を低濃度に含み、研磨された一方の表
面を有する高抵抗層２１０（約０．４ｍｍ厚）と、高抵
抗層２１０の他方の表面の受光領域に形成された、ｐ型
不純物を高濃度に含む低抵抗層２２０（約０．２μｍ
厚）と、高抵抗層２１０の一方の表面の受光領域以外の
領域に形成された電極２５０と、低抵抗層２２０の表面
に形成された電極２６０と、高抵抗層２１０の一方の表
面側に形成された絶縁膜２４０と、から構成される。
うに、ｎ型不純物を低濃度に含み、研磨された一方の表
面を有する高抵抗層２１０（約０．４ｍｍ厚）と、高抵
抗層２１０の他方の表面の受光領域に形成された、ｐ型
不純物を高濃度に含む低抵抗層２２０（約０．２μｍ
厚）と、高抵抗層２１０の一方の表面の受光領域以外の
領域に形成された電極２５０と、低抵抗層２２０の表面
に形成された電極２６０と、高抵抗層２１０の一方の表
面側に形成された絶縁膜２４０と、から構成される。
【００２５】この素子は、ｎ型の導電性を有し、高抵抗
を有するバルク状の結晶から、スライスしてウエファ状
に切り出された出発材である半導体基板を加工して得
る。すなわち、この基板の一方の表面を研磨して結晶欠
陥領域を除去するとともに、他方の表面の受光領域とす
る部分からｐ型不純物を０．２μｍ程度まで高濃度注入
して低抵抗層２２０を形成する。その後、絶縁膜２４
０、電極２５０、および電極２６０を形成して、図２
（ａ）のホトダイオードを得る。ここで、低抵抗層２２
０は、入射光を実質的に吸収しないように、極力薄く形
成される。
を有するバルク状の結晶から、スライスしてウエファ状
に切り出された出発材である半導体基板を加工して得
る。すなわち、この基板の一方の表面を研磨して結晶欠
陥領域を除去するとともに、他方の表面の受光領域とす
る部分からｐ型不純物を０．２μｍ程度まで高濃度注入
して低抵抗層２２０を形成する。その後、絶縁膜２４
０、電極２５０、および電極２６０を形成して、図２
（ａ）のホトダイオードを得る。ここで、低抵抗層２２
０は、入射光を実質的に吸収しないように、極力薄く形
成される。
【００２６】このホトダイオードによる光検出は第１実
施例と同様に行われ、入射光のエネルギに応じた電気信
号が出力される。このホトダイオードに入射した光の
内、吸収深さが大きい赤外光は吸収深さと拡散長の和が
基板の裏面付近まで達する可能性が高いが、基板の裏面
側の結晶欠陥は研磨により除去されているので、第１実
施例と同様に、入射位置によって高抵抗層２１０の厚さ
と裏面側の表面状態は略均一化している。したがって、
図２（ｂ）に示すように、光の入射位置による光検出感
度の差が殆ど無し（検出感度差が０．３％程度）で、光
検出し電気信号を出力する。
施例と同様に行われ、入射光のエネルギに応じた電気信
号が出力される。このホトダイオードに入射した光の
内、吸収深さが大きい赤外光は吸収深さと拡散長の和が
基板の裏面付近まで達する可能性が高いが、基板の裏面
側の結晶欠陥は研磨により除去されているので、第１実
施例と同様に、入射位置によって高抵抗層２１０の厚さ
と裏面側の表面状態は略均一化している。したがって、
図２（ｂ）に示すように、光の入射位置による光検出感
度の差が殆ど無し（検出感度差が０．３％程度）で、光
検出し電気信号を出力する。
【００２７】なお、上記の素子では電極２５０を高抵抗
層２１０の他方の表面の受光領域以外の領域に形成した
が、高抵抗層層２１０の一方の表面に形成してもよい。
層２１０の他方の表面の受光領域以外の領域に形成した
が、高抵抗層層２１０の一方の表面に形成してもよい。
【００２８】（第３実施例）図３は本実施例のホトダイ
オードの構成図である。このホトダイオードは、第２実
施例のホトダイオードの構成に加えて、高抵抗層の研磨
面側に高抵抗層と同一の導電型を有する低抵抗層を形成
したものである。
オードの構成図である。このホトダイオードは、第２実
施例のホトダイオードの構成に加えて、高抵抗層の研磨
面側に高抵抗層と同一の導電型を有する低抵抗層を形成
したものである。
【００２９】すなわち、本実施例のホトダイオードは図
３（ａ）に示すように、ｎ型不純物を低濃度に含む高抵
抗層２１０（約０．４ｍｍ厚）と、高抵抗層２１０の一
方の表面の受光領域に形成された、ｐ型不純物を高濃度
に含む低抵抗層２２０（約０．２μｍ厚）と、高抵抗層
の他方の表面に形成された、ｎ型不純物を高濃度に含む
低抵抗層３３０（約３０μｍ厚）と、高抵抗層２１０の
一方の表面の受光領域以外の領域に形成された電極２５
０と、低抵抗層２２０の表面に形成された電極２６０
と、高抵抗層２１０の一方の表面側に形成された絶縁膜
２４０と、から構成される。
３（ａ）に示すように、ｎ型不純物を低濃度に含む高抵
抗層２１０（約０．４ｍｍ厚）と、高抵抗層２１０の一
方の表面の受光領域に形成された、ｐ型不純物を高濃度
に含む低抵抗層２２０（約０．２μｍ厚）と、高抵抗層
の他方の表面に形成された、ｎ型不純物を高濃度に含む
低抵抗層３３０（約３０μｍ厚）と、高抵抗層２１０の
一方の表面の受光領域以外の領域に形成された電極２５
０と、低抵抗層２２０の表面に形成された電極２６０
と、高抵抗層２１０の一方の表面側に形成された絶縁膜
２４０と、から構成される。
【００３０】このホトダイオードは、第２実施例のホト
ダイオードと同様に動作して光検出を実行するととも
に、低抵抗層３３０により暗電流を低減して検出精度を
向上している。
ダイオードと同様に動作して光検出を実行するととも
に、低抵抗層３３０により暗電流を低減して検出精度を
向上している。
【００３１】なお、上記の素子では電極２５０を高抵抗
層２１０の他方の表面の受光領域以外の領域に形成した
が、低抵抗層３３０の表面に形成してもよい。
層２１０の他方の表面の受光領域以外の領域に形成した
が、低抵抗層３３０の表面に形成してもよい。
【００３２】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではなく、変形が可能である。例えば、上記の実施例で
は高抵抗層をｎ型としたが、ｐ型であっても同様に構成
可能である。また、第２あるいは第３実施例の裏面の研
磨に代えて裏面のエッチングを行って結晶欠陥を除去し
てもよい。また、ｐｉｎホトダイオードなどにも適用可
能であり、受光位置による検出感度の均一性を実現する
ことができる。
ではなく、変形が可能である。例えば、上記の実施例で
は高抵抗層をｎ型としたが、ｐ型であっても同様に構成
可能である。また、第２あるいは第３実施例の裏面の研
磨に代えて裏面のエッチングを行って結晶欠陥を除去し
てもよい。また、ｐｉｎホトダイオードなどにも適用可
能であり、受光位置による検出感度の均一性を実現する
ことができる。
【００３３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
半導体光検出器によれば、信号電荷を発生する低抵抗層
の光入射面に対する裏面における結晶欠陥を実質的に除
去したので、光入射位置に対する検出感度の均一性を精
度良く維持して紫外光から赤外光までの波長範囲の光を
検出可能であり、高精度の入射光エネルギの計測を行う
ことができる。
半導体光検出器によれば、信号電荷を発生する低抵抗層
の光入射面に対する裏面における結晶欠陥を実質的に除
去したので、光入射位置に対する検出感度の均一性を精
度良く維持して紫外光から赤外光までの波長範囲の光を
検出可能であり、高精度の入射光エネルギの計測を行う
ことができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る半導体光検出素子の
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る半導体光検出素子の
構成図である。
構成図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る半導体光検出素子の
構成図である。
構成図である。
【図４】従来の半導体光検出素子の構成図である。
１１０，２１０…高抵抗層、１２０，１３０，２２０，
３３０…低抵抗層、１４０，２４０…絶縁膜、１５０，
１６０，２５０，２６０…電極
３３０…低抵抗層、１４０，２４０…絶縁膜、１５０，
１６０，２５０，２６０…電極
Claims (4)
- 【請求項１】 活性化して第１の導電型を発現する不純
物を低濃度に含み、紫外光から赤外光までの波長範囲の
入射光のエネルギを実質的にすべて吸収して信号電荷を
発生する高抵抗層と、 前記高抵抗層の一方の表面の受光領域に形成された、活
性化して第２の導電型を発現する不純物を高濃度に含
み、紫外光から赤外光までの波長範囲の入射光を実質的
に吸収しない第１の低抵抗層と、 前記高抵抗層の他方の表面に形成された、活性化して第
１の導電型を発現する不純物を高濃度に含み、結晶欠陥
領域の厚みよりも厚く形成された第２の低抵抗層と、 前記高抵抗層の一方の表面の受光領域以外の領域または
前記第２の低抵抗層の表面に形成された第１の電極と、 前記第１の低抵抗層の表面に形成された第２の電極と、 を備え、前記第１の低抵抗層から光を入射することを特
徴とする半導体光検出素子。 - 【請求項２】 前記第２の低抵抗層の厚みが１０μｍ以
上である、ことを特徴とする請求項１記載の半導体光検
出素子。 - 【請求項３】 活性化して第１の導電型を発現する不純
物を低濃度に含むとともに結晶欠陥が実質的に除去され
た一方の表面を有し、紫外光から赤外光までの波長範囲
の入射光のエネルギを実質的にすべて吸収して信号電荷
を発生する高抵抗層と、 前記高抵抗層の他方の表面の受光領域に形成された、活
性化して第２の導電型を発現する不純物を高濃度に含
み、紫外光から赤外光までの波長範囲の入射光を実質的
に吸収しない第１の低抵抗層と、 前記高抵抗層の一方の表面または他方の表面の受光領域
以外の領域に形成された第１の電極と、 前記第１の半導体層の表面に形成された第２の電極と、 を備え、前記第１の低抵抗層から光を入射することを特
徴とする半導体光検出素子。 - 【請求項４】 活性化して第１の導電型を発現する不純
物を低濃度に含むとともに結晶欠陥が実質的に除去され
た一方の表面を有し、紫外光から赤外光までの波長範囲
の入射光のエネルギを実質的にすべて吸収して信号電荷
を発生する高抵抗層と、 前記高抵抗層の他方の表面の受光領域に形成された、活
性化して第２の導電型を発現する不純物を高濃度に含
み、紫外光から赤外光までの波長範囲の入射光を実質的
に吸収しない第１の低抵抗層と、 前記高抵抗層の一方の表面に形成された、活性化して第
１の導電型を発現する不純物を高濃度に含む第２の低抵
抗層と、 前記高抵抗層の他方の表面の受光領域以外の領域または
前記第２の低抵抗層の表面に形成された第１の電極と、 前記第１の低抵抗層の表面に形成された第２の電極と、 を備え、前記第１の低抵抗層から光を入射することを特
徴とする半導体光検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5137755A JPH06350122A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 半導体光検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5137755A JPH06350122A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 半導体光検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350122A true JPH06350122A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15206083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5137755A Pending JPH06350122A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 半導体光検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06350122A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7514687B2 (en) | 2003-10-07 | 2009-04-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Energy ray detecting element |
| US9190551B2 (en) | 2009-02-24 | 2015-11-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodiode and photodiode array |
| US9419159B2 (en) | 2009-02-24 | 2016-08-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-detecting element |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5068655A (ja) * | 1973-10-22 | 1975-06-09 | ||
| JPS5140789A (ja) * | 1974-10-03 | 1976-04-05 | Hamamatsu Tv Co Ltd | |
| JPS5974686A (ja) * | 1982-10-21 | 1984-04-27 | Fujitsu Ltd | 受光素子の形成方法 |
| JPS6274350U (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-13 | ||
| JPS63132460U (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-30 |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP5137755A patent/JPH06350122A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5068655A (ja) * | 1973-10-22 | 1975-06-09 | ||
| JPS5140789A (ja) * | 1974-10-03 | 1976-04-05 | Hamamatsu Tv Co Ltd | |
| JPS5974686A (ja) * | 1982-10-21 | 1984-04-27 | Fujitsu Ltd | 受光素子の形成方法 |
| JPS6274350U (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-13 | ||
| JPS63132460U (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-30 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7514687B2 (en) | 2003-10-07 | 2009-04-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Energy ray detecting element |
| US9190551B2 (en) | 2009-02-24 | 2015-11-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodiode and photodiode array |
| US9419159B2 (en) | 2009-02-24 | 2016-08-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-detecting element |
| US9614109B2 (en) | 2009-02-24 | 2017-04-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodiode and photodiode array |
| US9972729B2 (en) | 2009-02-24 | 2018-05-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodiode and photodiode array |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9614109B2 (en) | Photodiode and photodiode array | |
| Guo et al. | High-responsivity Si photodiodes at 1060 nm in standard CMOS technology | |
| FR2525819A1 (fr) | Cellule photo-electrique a semi-conducteur | |
| CA2070708C (en) | Visible and infrared indium antimonide (insb) photodetector with non-flashing light receiving surface | |
| JP2002314118A (ja) | 受光素子 | |
| JP2008078651A (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
| EP0069000A1 (fr) | Scintillateur pour la réalisation de détecteurs très rapides de photons de grande énergie et à la réalisation de tomographes | |
| JPH06350122A (ja) | 半導体光検出素子 | |
| US20020047174A1 (en) | Photodiode and methods for design optimization and generating fast signal current | |
| JPH06216404A (ja) | Ｕｖフォトディテクタ | |
| EP0302820A1 (fr) | Détecteur de particules ionisantes | |
| JP4045170B2 (ja) | アバランシェフォトダイオードの特性定義方法 | |
| Reverchon et al. | AlGaN-based focal plane arrays for selective UV imaging at 310nm and 280nm and route toward deep UV imaging | |
| EP2382672B1 (fr) | Procédé de fabrication d'une photodiode et photodiode et détecteur de rayonnement electromagnétique correspondants | |
| Kaur | Simulation of AlGaN MSM detector for investigating the effect varying absorber layer thickness | |
| JPS5938748B2 (ja) | 半導体光検出装置 | |
| JPH05343729A (ja) | 配列型赤外線検知器 | |
| JPH1041538A (ja) | 半導体受光装置及び半導体受光素子の駆動方法 | |
| Chen et al. | Corrugated infrared hot-electron transistors | |
| JPH01246878A (ja) | 光検知素子 | |
| JPH06224459A (ja) | 受光素子 | |
| Bai et al. | High single photon detection efficiency 4H-SiC avalanche photodiodes | |
| Kempter et al. | Influence of transparent electrodes on image sensor performance | |
| JPH07193270A (ja) | 光検出器並びに赤外線検出器 | |
| JP2001326376A (ja) | 半導体エネルギー検出素子 |