JPH09181348A - フォトダイオード - Google Patents

フォトダイオード

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JPH09181348A
JPH09181348A JP7336932A JP33693295A JPH09181348A JP H09181348 A JPH09181348 A JP H09181348A JP 7336932 A JP7336932 A JP 7336932A JP 33693295 A JP33693295 A JP 33693295A JP H09181348 A JPH09181348 A JP H09181348A
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JP
Japan
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groove
heavy metal
shaped groove
metal
film
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Pending
Application number
JP7336932A
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English (en)
Inventor
Akinaga Yamamoto
晃永 山本
Yoshitaka Ishikawa
嘉隆 石川
Masahiro Kato
昌宏 加藤
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐放射線性の高いフォトダイオードを提供す
ることである。 【解決手段】 受光領域の周辺に形成されたPN接合界
面まで達したV字形状溝16と、このV字形状溝16の
溝壁16aに形成された絶縁膜18と、この絶縁膜18
上に形成されたCr/Cr−Cu/Cu−Sn膜20
と、絶縁膜及びCr/Cr−Cu/Cu−Sn膜を介し
てV字形状溝に充填されたPb−Sn合金とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐放射線性の高
いフォトダイオードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のフォトダイオードには、受光面の
周囲に垂直なトレンチ溝を形成し、このトレンチ溝にモ
リブデン金属を埋め込んだ構造のものが存在する(特開
昭62−234368号公報参照)。このフォトダイオ
ードにおいては、トレンチ溝に埋め込まれたモリブデン
金属により斜め方向から入射する光を遮光し、ノイズの
発生を防止している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、フォトダイ
オードをX線等の放射線の検出に用いることがある。こ
の場合、上述の垂直なトレンチ溝にモリブデン金属を埋
め込んだ構造のフォトダイオードでは、垂直方向に対し
て少しでも角度を有して放射線が入射した場合には、放
射線がトレンチ溝に面したP/N接合部にあたるため表
面リーク電流が増加し、ノイズが発生するという問題が
あった。
【0004】この発明の課題は、耐放射線性の高いフォ
トダイオードを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のフォトダ
イオードは、受光領域の周囲に形成されたP/N接合界
面まで達したV字型溝と、このV字型溝の溝壁に形成さ
れた絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された金属膜と、絶
縁膜及び金属膜を介してV字型溝に充填された重金属と
を備えることを特徴とする。
【0006】従って、V字型溝に充填された重金属によ
り垂直方向からの放射線のみならず斜め方向からの放射
線を遮断でき、表面リーク電流の増加を抑制しノイズの
発生を防止できる。
【0007】また、請求項2記載のフォトダイオード
は、請求項1記載のフォトダイオードの重金属を、35
0℃以下の温度で溶融する重金属で構成したことを特徴
とする。
【0008】従って、Alスパイクを生じさせず、ま
た、不純物濃度や拡散長の設計値からのずれを生じさせ
ることなく、V字型溝にPb−Sn合金ハンダを充填す
ることができる。
【0009】また、請求項3記載のフォトダイオード
は、請求項2記載のフォトダイオードの重金属を、Pb
−Sn合金ハンダとしたことを特徴とする。
【0010】従って、200℃程度の熱処理を行なうこ
とにより、V字型溝にPb−Sn合金ハンダを充填する
ことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。
【0012】図1は、この発明の実施の形態にかかるP
Nフォトダイオードの断面図であり、図2及び図3はそ
の製造工程を説明するための図である。はじめに、図2
及び図3を参照して、図1に示すPNフォトダイオード
の製造工程を説明する。
【0013】まず、図2(a)に示すように、エピ型ウ
エハーにより構成されるN/N+型シリコン基板10上
に、P型シリコンエピタキシャル層12を成長させ、P
/N接合を形成する。
【0014】次に、P型シリコンエピタキシャル層12
の表面にSiO2膜を形成し、このSiO2膜にフォトエ
ッチングにより穴を開け、電極とのオーミックコンタク
トを得るためのP+領域14をボロンイオンをイオン注
入することにより形成する。その後、P型シリコンエピ
タキシャル層12の表面に残っているSiO2膜の除去
を行なう(図2(b)参照)。
【0015】次に、図2(c)に示すように、P/N接
合部分を分離するためのV字型溝16をアルカリ異方性
エッチッング液を用いたウエットエッチングにより形成
する。ここで、形成されたこのV字型溝16は、P/N
接合界面(N/N+型シリコン基板10)に到達する深
さを有するものであり、このV字型溝16は、受光領域
30の周囲に形成される(断面図においては、一方のV
字型溝16のみを示す。)。
【0016】その後、図3(d)に示すように、シリコ
ンの表面を保護するためのパッシベーション膜18を形
成すると共に、V字型溝16の傾斜部16aにV字型溝
に浸透充填される重金属の密着性を高め、表面張力の影
響を和らげるためにCr/Cr−Cu/Cu−Snを順
次蒸着し、3層構造とした金属膜20を形成する。(図
3(e)参照)。
【0017】次に、V字型溝16上にPb−Sn合金ハ
ンダ(Pb≒40%、Sn≒60%)22を置き、20
0℃の熱処理を行なうことにより、Pb−Sn合金ハン
ダ22を、V字型溝16内に浸透充填させることができ
る。ここで、200℃の温度は、Alスパイクが発生
し、また、不純物濃度や拡散長の設計値からのずれが発
生する400℃よりも低い温度であることから、Alス
パイクの発生、不純物濃度や拡散長の設計値からのずれ
の発生を防止することができる。
【0018】また、V字型溝に浸透充填される重金属の
密着性を高め、表面張力の影響を和らげるためにCr/
Cr−Cu/Cu−Sn金属20をV字型溝16の傾斜
部16aに蒸着しているため、シリコン酸化膜となじみ
にくいPb−Sn合金ハンダ22をV字型溝16に充填
しやすい。
【0019】次に、図3(f)に示すように,パッシベ
ーション膜18にコンタクトホール24を形成してAl
の電極26の取り出しを行なう。また、裏面のコンタク
トはAuの電極28により形成される。
【0020】このようにして製造されたこの発明の実施
の形態にかかるPNフォトダイオードは、図1に示す構
成を有するものであり、受光領域30の周囲(断面図で
は一端のみを示す)に、Pb−Sn合金ハンダ22が充
填されたV字型溝16を備えるものである。
【0021】次に、図4を参照して実施の形態にかかる
PNフォトダイオードをマトリクス状に配列して構成さ
れる撮像素子42を用いた放射線検出器について説明す
る。
【0022】この放射線検出器は、図4(a)に示すよ
うに撮像素子42の上面に接着層44を介してシンチレ
ータ46が設けられた構成になっている。この放射線検
出器においては、放射線源48から照射され、検出体5
0を通過してフォトダイオードに入射する放射線を検出
する。
【0023】ここで、図4(a)の円内の部分を拡大し
たのが図4(b)である。この図において(X),
(Y),(Z)で示すものは、入射する放射線である。
この(X),(Y),(Z)の放射線は、V字型溝16
にPb−Sn合金ハンダ22が充填されていない場合に
は、図中点線で示すように、いずれもP/N接合部に照
射されるものである。しかしながら、この実施の形態の
PNフォトダイオードによれば、Pb−Sn合金ハンダ
22が充填されたV字型溝16により、入射した放射線
がP/N接合部にあたることを防止することができ、表
面リーク電流の増加を抑制しノイズの発生を防止するこ
とができる。
【0024】なお、上述の実施の形態においては、PN
フォトダイオードに本願の発明を適応した場合について
説明したが、本願の発明をアバランシェフォトダイオー
ドに適応することも可能である。
【0025】また、上述の実施の形態においては、N/
+型シリコン基板10をN+型ウエハーの上にN型シリ
コンエピタキシャル層を形成したエピ型ウエハーにより
構成しているが、これに限らずNウエハーの裏面にN+
層を拡散により形成した拡散型ウエハーにより構成して
もよい。
【0026】また、上述の実施の形態においては、P+
領域14をボロンイオンをイオン注入することにより形
成したが、これに限らず熱拡散により形成してもよい。
【0027】更に、上述の実施の形態においては、V字
型溝16に埋め込む金属としてPb−Sn合金ハンダを
用いているが、Alスパイク、不純物濃度や拡散長の設
計値からのずれが生じる400℃よりも低い融点、好ま
しくは350℃以下の融点を有する重金属であればPb
−Sn合金ハンダに限定されない。
【0028】また、上述の実施の形態においては、V字
型溝に浸透充填される重金属の密着性を高め、表面張力
の影響を和らげるためにCr/Cr−Cu/Cu−Sn
金属を用いているが、これに限らず、Ti等のように絶
縁膜と密着性の良い金属を蒸着し、その上にAu等Pb
−Sn合金ハンダとなじみの良い金属を蒸着するという
2層構造によりV字型溝に浸透充填される重金属の密着
性を高め、表面張力の影響を和らげるための金属を構成
してもよい。更に、Ti−Pt−Auを順次蒸着させて
3層構造によりV字型溝に浸透充填される重金属の密着
性を高め、表面張力の影響を和らげるための金属を構成
してもよい。
【0029】
【発明の効果】この発明によれば、V字型溝に重金属を
充填したことにより、斜め方向から入射する放射線のみ
ならず、垂直方向から入射する放射線も遮断でき、表面
リーク電流の増加を抑制しノイズの発生を防止できる。
【0030】また、金属膜としてCr/Cr−Cu/C
u−Sn金属等を用いた場合には、V字型溝に充填され
る重金属とシリコン酸化膜とのなじみをよくし、重金属
を確実にV字型溝に充填することができる。
【0031】また、重金属として350℃以下の温度で
溶融する重金属を用いた場合には、Alスパイクを生じ
させず、また、不純物濃度や拡散長の設計値からのずれ
を生じさせることなく、V字型溝に重金属を充填するこ
とができる。
【0032】更に、重金属をPb−Sn合金ハンダとし
た場合には、200℃程度の熱処理を行なうことによ
り、Pb−Sn合金ハンダを充填することができる。ま
た、Pb−Sn合金ハンダは、入手も容易な重金属であ
ることから、フォトダイオードに用いる材料として適し
ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施の形態のPNフォトダイオード
の構造を示す断面図である。
【図2】実施の形態のPNフォトダイオードの製造工程
(前半)を示す工程断面図である。
【図3】実施の形態のPNフォトダイオードの製造工程
(後半)を示す工程断面図である。
【図4】実施の形態のPNフォトダイオードを用いた放
射線検出に放射線が照射される状態を示す図である。
【符号の説明】
10…N/N+型シリコン基板、12…P型シリコンエ
ピタキシャル層、14…P+領域、16…V字型溝、1
6a…傾斜部、18…パッシベーション膜、20…金属
膜、26,28…電極、42…撮像素子、46…シンチ
レータ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光領域の周囲に形成されたP/N接合
    界面まで達したV字型溝と、 このV字型溝の溝壁に形成された絶縁膜と、 この絶縁膜上に形成された金属膜と、 前記絶縁膜及び前記金属膜を介してV字型溝に充填され
    た重金属とを備えることを特徴とするフォトダイオー
    ド。
  2. 【請求項2】 前記重金属は、350℃以下の温度で溶
    融する重金属であることを特徴とする請求項1記載のフ
    ォトダイオード。
  3. 【請求項3】 前記重金属は、Pb−Sn合金ハンダで
    あることを特徴とする請求項2記載のフォトダイオー
    ド。
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