JPH10200145A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH10200145A JPH10200145A JP9001333A JP133397A JPH10200145A JP H10200145 A JPH10200145 A JP H10200145A JP 9001333 A JP9001333 A JP 9001333A JP 133397 A JP133397 A JP 133397A JP H10200145 A JPH10200145 A JP H10200145A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分光特性を任意に設定することが困難。
【解決手段】 第一導電型の半導体基体１，５と、半導
体基体１，５に接して形成された第二導電型の第一の半
導体領域３，４と、第一の半導体領域３，４に接して形
成された、光キャリアを集収する第一導電型の第二の半
導体領域２と、を有する光電変換装置において、第一の
半導体領域３，４は、少なくとも、半導体表面より不純
物拡散した第１の半導体領域４と、第１の半導体領域４
に隣接した、該第１の半導体領域より低濃度で厚さが厚
く半導体表面より不純物拡散した半導体領域もしくはエ
ピタキシャル層からなる第２の半導体領域３と、を有す
る。
体基体１，５に接して形成された第二導電型の第一の半
導体領域３，４と、第一の半導体領域３，４に接して形
成された、光キャリアを集収する第一導電型の第二の半
導体領域２と、を有する光電変換装置において、第一の
半導体領域３，４は、少なくとも、半導体表面より不純
物拡散した第１の半導体領域４と、第１の半導体領域４
に隣接した、該第１の半導体領域より低濃度で厚さが厚
く半導体表面より不純物拡散した半導体領域もしくはエ
ピタキシャル層からなる第２の半導体領域３と、を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光電変換装置に係わ
り、第一導電型の半導体基体と、この基体に接して形成
された第二導電型の第一の半導体領域と、この第一の半
導体領域に接して形成された、光キャリアを集収する第
一導電型の第二の半導体領域と、を有する光電変換装置
に関するものである。
り、第一導電型の半導体基体と、この基体に接して形成
された第二導電型の第一の半導体領域と、この第一の半
導体領域に接して形成された、光キャリアを集収する第
一導電型の第二の半導体領域と、を有する光電変換装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光電変換を行うホトダイオード
（Ｐ．Ｄ．）及びホトトランジスタは、１画素内では均
一の構造であった。一例として、ＣＣＤセンサの断面構
成を図１１に示す。図１１中、２０１は、受光部である
ホトダイオードのカソードとなるｎ+領域であり、その
直下にホトダイオードのアノード部であるｐ型のエピタ
キシャル層２０２があり、さらにその直下にｎ型の埋込
層２０７を有し、ｎ型基板２０３に接している。また、
２０４はアルミニウム（ＡＬ）からなる遮光層、２０５
はｐｏｌｙ−ＳｉからなるＣＣＤレジスタゲート層、２
０６はｐｏｌｙ−Ｓｉからなる転送ゲート層である。
（Ｐ．Ｄ．）及びホトトランジスタは、１画素内では均
一の構造であった。一例として、ＣＣＤセンサの断面構
成を図１１に示す。図１１中、２０１は、受光部である
ホトダイオードのカソードとなるｎ+領域であり、その
直下にホトダイオードのアノード部であるｐ型のエピタ
キシャル層２０２があり、さらにその直下にｎ型の埋込
層２０７を有し、ｎ型基板２０３に接している。また、
２０４はアルミニウム（ＡＬ）からなる遮光層、２０５
はｐｏｌｙ−ＳｉからなるＣＣＤレジスタゲート層、２
０６はｐｏｌｙ−Ｓｉからなる転送ゲート層である。
【０００３】前記埋込層２０７は、分光感度を視感度に
近づけるためその接合面は、Ｓｉ表面より約４μｍ程度
に調節してある。
近づけるためその接合面は、Ｓｉ表面より約４μｍ程度
に調節してある。
【０００４】又、同一基板中に異なる分光特性をもたせ
たセンサ（ホトダイオード、ホトトランジスタ）は、図
１２の２１２ａ，２１２ｂに示すように、受光部である
ｐ層と埋込層との間のエピタキシャル層の厚さ（ｚ−ｚ
´）を変えることでその分光特性を変えていた。
たセンサ（ホトダイオード、ホトトランジスタ）は、図
１２の２１２ａ，２１２ｂに示すように、受光部である
ｐ層と埋込層との間のエピタキシャル層の厚さ（ｚ−ｚ
´）を変えることでその分光特性を変えていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来例に
おける分光特性は、その受光部と埋込層との間のエピタ
キシャル層の厚さでほぼ決定される構造となっていた。
すなわち分光特性を制御する因子としては、 エピタキシャル層の厚さ 基板と同一導電型の埋込層の厚さ の２つであった。そのため、以下の様な課題があった。
おける分光特性は、その受光部と埋込層との間のエピタ
キシャル層の厚さでほぼ決定される構造となっていた。
すなわち分光特性を制御する因子としては、 エピタキシャル層の厚さ 基板と同一導電型の埋込層の厚さ の２つであった。そのため、以下の様な課題があった。
【０００６】(1) 分光特性の変更の際に、上記エピタ
キシャル層の厚さ、埋込層の厚さの変更を伴なう、もし
くは新規工程の追加を伴なうため、最適化のための期間
が必要となる。
キシャル層の厚さ、埋込層の厚さの変更を伴なう、もし
くは新規工程の追加を伴なうため、最適化のための期間
が必要となる。
【０００７】(2) 限られた不純物拡散を用いるため、
分光特性が段階的にしか変えられない。
分光特性が段階的にしか変えられない。
【０００８】(3) 分光特性を短波長側に設定したい場
合、寄生ＮＰＮ（ＰＮＰ）のβが大きくなりパンチ・ス
ルーを生ずる。
合、寄生ＮＰＮ（ＰＮＰ）のβが大きくなりパンチ・ス
ルーを生ずる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の光電変換
装置は、第一導電型の半導体基体と、この半導体基体に
接して形成された第二導電型の第一の半導体領域と、こ
の第一の半導体領域に接して形成された、光キャリアを
集収する第一導電型の第二の半導体領域と、を有する光
電変換装置において、前記第一の半導体領域は、少なく
とも、半導体表面より不純物拡散した第１の半導体領域
と、該第１の半導体領域に隣接した、該第１の半導体領
域より低濃度で厚さが厚く半導体表面より不純物拡散し
た半導体領域もしくはエピタキシャル層からなる第２の
半導体領域と、を有することを特徴とする。
装置は、第一導電型の半導体基体と、この半導体基体に
接して形成された第二導電型の第一の半導体領域と、こ
の第一の半導体領域に接して形成された、光キャリアを
集収する第一導電型の第二の半導体領域と、を有する光
電変換装置において、前記第一の半導体領域は、少なく
とも、半導体表面より不純物拡散した第１の半導体領域
と、該第１の半導体領域に隣接した、該第１の半導体領
域より低濃度で厚さが厚く半導体表面より不純物拡散し
た半導体領域もしくはエピタキシャル層からなる第２の
半導体領域と、を有することを特徴とする。
【００１０】また、本発明の第２の光電変換装置は、上
記本発明の第１の光電変換装置において、前記第二の半
導体領域の厚さは、前記第２の半導体領域に接する部分
よりも前記第１の半導体領域に接する部分の方が薄いこ
とを特徴とする。
記本発明の第１の光電変換装置において、前記第二の半
導体領域の厚さは、前記第２の半導体領域に接する部分
よりも前記第１の半導体領域に接する部分の方が薄いこ
とを特徴とする。
【００１１】また、本発明の第３の光電変換装置は、上
記本発明の第１の光電変換装置において、前記第一の半
導体領域の第２の半導体領域の直下、又は／及び前記第
一の半導体領域の第１の半導体領域の直下に埋込層が設
けられていることを特徴とする。
記本発明の第１の光電変換装置において、前記第一の半
導体領域の第２の半導体領域の直下、又は／及び前記第
一の半導体領域の第１の半導体領域の直下に埋込層が設
けられていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】まず、本発明の作用について説明
する。
する。
【００１３】本発明では、短波長側にピークのある領域
は、半導体層の深い地点で発生したキャリアを排除する
ような内部電界をもたせる。つまり基体に接する第一の
半導体領域の第１の半導体領域は、半導体表面より不純
物拡散させた構造を有する。
は、半導体層の深い地点で発生したキャリアを排除する
ような内部電界をもたせる。つまり基体に接する第一の
半導体領域の第１の半導体領域は、半導体表面より不純
物拡散させた構造を有する。
【００１４】又、長波長側にピークのある領域は、エピ
タキシャル層のような深さ方向に均一の濃度を有する構
造とするか、緩い内部電界を有する構造とする（第１の
半導体領域よりも不純物濃度を低濃度とし半導体表面よ
り拡散する。）。さらに前述の排除されたキャリアを集
収する、エピタキシャル層等とは逆の導電型の基体を有
する構造とする。
タキシャル層のような深さ方向に均一の濃度を有する構
造とするか、緩い内部電界を有する構造とする（第１の
半導体領域よりも不純物濃度を低濃度とし半導体表面よ
り拡散する。）。さらに前述の排除されたキャリアを集
収する、エピタキシャル層等とは逆の導電型の基体を有
する構造とする。
【００１５】このような構成とすることで、同一センサ
内に短波長側にピークのある領域と長波長側にピークの
ある領域を形成し、それぞれの和電流が、それぞれの中
間波長にピークを有するようパターンを設定することが
可能となる。
内に短波長側にピークのある領域と長波長側にピークの
ある領域を形成し、それぞれの和電流が、それぞれの中
間波長にピークを有するようパターンを設定することが
可能となる。
【００１６】つまり、本発明は異なる分光特性を有する
領域を一画素内に設けることにより、容易に分光特性の
調整を可能とするものである。
領域を一画素内に設けることにより、容易に分光特性の
調整を可能とするものである。
【００１７】次に、本発明の実施形態について図面を用
いて詳細に説明する。 〔実施形態１〕本発明の光電変換装置の第１実施形態を
図１に示す。図中、２はホトダイオードのカソードであ
るｎ+ 層であり、この層よりホトカレントＩP をとり出
す。３はｐ型のエピタキシャル層であり光電流を発生す
る箇所である。４はｐ型のウェル領域であり、半導体表
面より不純物拡散することで形成される。５は基板と同
一導電型の埋込層であり長波長の光電流を吸収する。
又、１は基板であり、エピタキシャル層３と逆バイアス
となるように設定される。
いて詳細に説明する。 〔実施形態１〕本発明の光電変換装置の第１実施形態を
図１に示す。図中、２はホトダイオードのカソードであ
るｎ+ 層であり、この層よりホトカレントＩP をとり出
す。３はｐ型のエピタキシャル層であり光電流を発生す
る箇所である。４はｐ型のウェル領域であり、半導体表
面より不純物拡散することで形成される。５は基板と同
一導電型の埋込層であり長波長の光電流を吸収する。
又、１は基板であり、エピタキシャル層３と逆バイアス
となるように設定される。
【００１８】なお、本実施形態においては、第一導電型
の半導体基体は基板１及び埋込層５、第二導電型の第一
の半導体領域はｐ型ウェル領域４及びエピタキシャル層
３、第一導電型の第二の半導体領域はｎ+ 層２に対応し
ている。また、第一の半導体領域の第１の半導体領域は
ｐ型ウェル領域４、第一の半導体領域の第２の半導体領
域はエピタキシャル層３に対応している。
の半導体基体は基板１及び埋込層５、第二導電型の第一
の半導体領域はｐ型ウェル領域４及びエピタキシャル層
３、第一導電型の第二の半導体領域はｎ+ 層２に対応し
ている。また、第一の半導体領域の第１の半導体領域は
ｐ型ウェル領域４、第一の半導体領域の第２の半導体領
域はエピタキシャル層３に対応している。
【００１９】本発明はカソード２，ウェル４，埋込層
５，基板１より構成される短波長にピークがある領域
（断面Ａ−Ａ′）と、カソード２，エピタキシャル層
３，基板１より構成される長波長にピークがある領域
（断面Ｂ−Ｂ′）とを一体化したことを特徴とする。以
下に動作の説明を行う。
５，基板１より構成される短波長にピークがある領域
（断面Ａ−Ａ′）と、カソード２，エピタキシャル層
３，基板１より構成される長波長にピークがある領域
（断面Ｂ−Ｂ′）とを一体化したことを特徴とする。以
下に動作の説明を行う。
【００２０】各々の不純物プロファイルを図２（ａ），
（ｂ）に示す。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ′の方向にお
ける不純物プロファイルであり、半導体表面により侵入
した光により発生した電子は、図２（ａ）の表面（０）
からｘまでの区間が表面のカソードに収集され、ｘ以上
で発生した電子は基板方向に捨てられる。なぜなら、ｐ
ウェル４の不純物勾配によりｘより深いｐウェル領域
は、基板方向に電子の動く電界が生じているためであ
る。
（ｂ）に示す。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ′の方向にお
ける不純物プロファイルであり、半導体表面により侵入
した光により発生した電子は、図２（ａ）の表面（０）
からｘまでの区間が表面のカソードに収集され、ｘ以上
で発生した電子は基板方向に捨てられる。なぜなら、ｐ
ウェル４の不純物勾配によりｘより深いｐウェル領域
は、基板方向に電子の動く電界が生じているためであ
る。
【００２１】又、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ′方向に
おける不純物プロファイルであり、エピタキシャル層と
基板とが逆バイアスであることにより生ずる空乏層の端
部（ｙ）までの電子をカソードに収集することができ
る。
おける不純物プロファイルであり、エピタキシャル層と
基板とが逆バイアスであることにより生ずる空乏層の端
部（ｙ）までの電子をカソードに収集することができ
る。
【００２２】図１及び図２（ａ），（ｂ）からわかるよ
うに、 ｘ＜ｙ ………（１） となるため、Ａ−Ａ′線断面構成の領域では、短波長に
ピークを有する分光特性、Ｂ−Ｂ′線断面構成の領域で
は、より長波長側にピークを有する分光特性となる。
うに、 ｘ＜ｙ ………（１） となるため、Ａ−Ａ′線断面構成の領域では、短波長に
ピークを有する分光特性、Ｂ−Ｂ′線断面構成の領域で
は、より長波長側にピークを有する分光特性となる。
【００２３】これらの分光感度特性を図３に示す。図３
はＡ−Ａ′線断面構成の領域、及びＢ−Ｂ′線断面構成
の領域の光電流密度を光波長に対してあらわしたグラフ
である。
はＡ−Ａ′線断面構成の領域、及びＢ−Ｂ′線断面構成
の領域の光電流密度を光波長に対してあらわしたグラフ
である。
【００２４】図３に示すように、短波長側では量子効率
１の直線に沿って上昇しているが、Ａ−Ａ′線断面構成
の領域では図２（ａ）のｘに相当する波長より長い波長
で光電変換効率が低下する。一方、Ｂ−Ｂ′線断面構成
の領域では先に述べたように、より長波長のｙに相当す
る波長より長い波長で光電変換効率が低下する。
１の直線に沿って上昇しているが、Ａ−Ａ′線断面構成
の領域では図２（ａ）のｘに相当する波長より長い波長
で光電変換効率が低下する。一方、Ｂ−Ｂ′線断面構成
の領域では先に述べたように、より長波長のｙに相当す
る波長より長い波長で光電変換効率が低下する。
【００２５】本発明は、かかるＡ−Ａ′領域とＢ−Ｂ′
領域の比率を任意に変えることにより、一つのフォトダ
イオード（ホトトランジスタ）の分光感度を、Ａ−Ａ′
領域からＢ−Ｂ′領域の特性の間で変えられるようにし
たものであり、その際の分光特性は、 Ｆ（λ）＝Ｔ・ｆ（λ） （光の侵入深さ＜ｘの時） ・・・（２） Ｆ（λ）＝Ｋ・ｆA （λ）＋（Ｌ−２Ｄ）・ｆB （λ） ・・・（３） （光の侵入深さ≧ｘの時） Ｆ（λ）：任意の波長（λ）における光電流 ｆ（λ）：半導体材料の分光特性 ｆA （λ）：Ａ−Ａ′領域における分光特性 ｆB （λ）：Ｂ−Ｂ′領域における分光特性 Ｔ：受光部（ホトダイオード，ホトトランジスタ）の全
面積 Ｋ：Ａ−Ａ′領域の面積（図４にＡ−Ａ′領域の長さを
Ｋとして図示） Ｌ：Ｂ−Ｂ′領域の面積（図４にＢ−Ｂ′領域の長さを
Ｌとして図示） Ｄ：Ａ−Ａ′領域に生ずる空乏層面積（図４に空乏層の
長さをＤとして図示）となる。
領域の比率を任意に変えることにより、一つのフォトダ
イオード（ホトトランジスタ）の分光感度を、Ａ−Ａ′
領域からＢ−Ｂ′領域の特性の間で変えられるようにし
たものであり、その際の分光特性は、 Ｆ（λ）＝Ｔ・ｆ（λ） （光の侵入深さ＜ｘの時） ・・・（２） Ｆ（λ）＝Ｋ・ｆA （λ）＋（Ｌ−２Ｄ）・ｆB （λ） ・・・（３） （光の侵入深さ≧ｘの時） Ｆ（λ）：任意の波長（λ）における光電流 ｆ（λ）：半導体材料の分光特性 ｆA （λ）：Ａ−Ａ′領域における分光特性 ｆB （λ）：Ｂ−Ｂ′領域における分光特性 Ｔ：受光部（ホトダイオード，ホトトランジスタ）の全
面積 Ｋ：Ａ−Ａ′領域の面積（図４にＡ−Ａ′領域の長さを
Ｋとして図示） Ｌ：Ｂ−Ｂ′領域の面積（図４にＢ−Ｂ′領域の長さを
Ｌとして図示） Ｄ：Ａ−Ａ′領域に生ずる空乏層面積（図４に空乏層の
長さをＤとして図示）となる。
【００２６】以下に上記（２），（３）式の説明を行
う。
う。
【００２７】（２）式は光の侵入深さが図２（ａ）のｘ
より短い場合、すなわち短波長での場合には、受光部全
面が半導体材料の分光特性に従うことを示している。
より短い場合、すなわち短波長での場合には、受光部全
面が半導体材料の分光特性に従うことを示している。
【００２８】図４は（３）式を図解したものであり、図
中、１〜５は図１に示した各構成部と同一である。図
中、４１〜４３はホトダイオードのキャリアの移動に関
わるものであり、４１はエピタキシャル層中で内部電界
等の無い領域であり、図１のＢ−Ｂ′線断面構成領域の
一部に相当する。４２の矢印は、上方より拡散されたウ
ェル領域４の不純物濃度向勾による内部電界であり、こ
の内部電界４２中で発生したキャリアは、基板方向もし
くはエピタキシャル層へ移動してしまう。４３は基板１
もしくは基板１と同電位の埋込層５に対してエピタキシ
ャル層３及びウェル領域４の間に生ずる空乏層であり、
空乏層４３中で発生したキャリアは基板１へ移動して有
効な光電流とならない。そのため、長波長にピークのあ
るＢ−Ｂ′線断面構成の領域は、そのパターン上の面積
より空乏層の面積を差し引いた面積にて、又、短波長に
ピークのあるＡ−Ａ′線断面構成の領域は、そのパター
ン面積にて各々の光電流が算出される。そして各々の電
流の和が本実施形態の光電変換装置の光電流となる。 〔実施形態２〕図５は埋込層の無い光電変換装置を示す
断面図である。同図において、５１はＰ+層（アノー
ド）、５２はｎウエル領域、５３はｎ型エピタキシャル
層、５４はｐ基板である。ｎウエル領域５２は上方（半
導体表面）より拡散しているｎ層である。
中、１〜５は図１に示した各構成部と同一である。図
中、４１〜４３はホトダイオードのキャリアの移動に関
わるものであり、４１はエピタキシャル層中で内部電界
等の無い領域であり、図１のＢ−Ｂ′線断面構成領域の
一部に相当する。４２の矢印は、上方より拡散されたウ
ェル領域４の不純物濃度向勾による内部電界であり、こ
の内部電界４２中で発生したキャリアは、基板方向もし
くはエピタキシャル層へ移動してしまう。４３は基板１
もしくは基板１と同電位の埋込層５に対してエピタキシ
ャル層３及びウェル領域４の間に生ずる空乏層であり、
空乏層４３中で発生したキャリアは基板１へ移動して有
効な光電流とならない。そのため、長波長にピークのあ
るＢ−Ｂ′線断面構成の領域は、そのパターン上の面積
より空乏層の面積を差し引いた面積にて、又、短波長に
ピークのあるＡ−Ａ′線断面構成の領域は、そのパター
ン面積にて各々の光電流が算出される。そして各々の電
流の和が本実施形態の光電変換装置の光電流となる。 〔実施形態２〕図５は埋込層の無い光電変換装置を示す
断面図である。同図において、５１はＰ+層（アノー
ド）、５２はｎウエル領域、５３はｎ型エピタキシャル
層、５４はｐ基板である。ｎウエル領域５２は上方（半
導体表面）より拡散しているｎ層である。
【００２９】ｎウエル５２の直下で発生したキャリア
は、ｎウエル５２の内蔵電界により、アノード５１に到
達できない。すなわち、ｎウエル５２の領域は短波長に
ピークのある領域であり、それ以外のｎエピタキシャル
層とアノードが接している領域は長波長にピークのある
領域である。これにより、第１の実施形態のように埋込
層５等を用いずに同様の効果が得られる。
は、ｎウエル５２の内蔵電界により、アノード５１に到
達できない。すなわち、ｎウエル５２の領域は短波長に
ピークのある領域であり、それ以外のｎエピタキシャル
層とアノードが接している領域は長波長にピークのある
領域である。これにより、第１の実施形態のように埋込
層５等を用いずに同様の効果が得られる。
【００３０】なお、本実施形態においては、埋込層が設
けられていないので、第一導電型の半導体基体は基板１
に対応する。 〔実施形態３〕図６は埋込層が無く、エピタキシャル層
６３に弱い内部電界を有する拡散領域６５を形成した断
面図である。同図において、６１はＰ+層（アノー
ド）、６２は半導体表面より不純物拡散されたｎウエル
領域、６３はｎ型エピタキシャル層、６４はｐ基板、６
５はｎウエル領域６２より不純物濃度が低く半導体表面
より不純物拡散された、弱い内部電界を有する拡散領域
である。
けられていないので、第一導電型の半導体基体は基板１
に対応する。 〔実施形態３〕図６は埋込層が無く、エピタキシャル層
６３に弱い内部電界を有する拡散領域６５を形成した断
面図である。同図において、６１はＰ+層（アノー
ド）、６２は半導体表面より不純物拡散されたｎウエル
領域、６３はｎ型エピタキシャル層、６４はｐ基板、６
５はｎウエル領域６２より不純物濃度が低く半導体表面
より不純物拡散された、弱い内部電界を有する拡散領域
である。
【００３１】ｎウエル層６２は実施形態２のｎウエル５
２と同様の効果を有する。ここで、低濃度ｎウエル６５
を設けることにより、エピタキシャル層６３の厚さで決
定される長波長の分光特性を変更することが可能とな
る。
２と同様の効果を有する。ここで、低濃度ｎウエル６５
を設けることにより、エピタキシャル層６３の厚さで決
定される長波長の分光特性を変更することが可能とな
る。
【００３２】なお、本実施形態においては、埋込層が設
けられていないので、第一導電型の半導体基体は基板１
に対応し、第一の半導体領域の第２の半導体領域は拡散
領域６５に対応する。 〔実施形態４〕図７は光キャリアを集収するｐ+ （アノ
ード）の深さを変えた光電変換装置の断面図である。ｐ
+が薄いほど青感度が向上する効果を得ることができ
る。同図において、７１，７５はＰ+（アノード）、７
２は半導体表面より不純物拡散されたｎウエル領域、７
３はｎ型エピタキシャル層、７４はｐ基板である。Ｐ+
（アノード）の深さを変えるには、はじめに７１の深い
アノード用のＰ+をホトレジスト等をマスクとしてイオ
ン・インプランテーションを行い熱処理を施し、しかる
後に浅いアノード７５をホトレジスト等をマスクとして
イオン・インプランテーションを行うことにより形成で
きる。
けられていないので、第一導電型の半導体基体は基板１
に対応し、第一の半導体領域の第２の半導体領域は拡散
領域６５に対応する。 〔実施形態４〕図７は光キャリアを集収するｐ+ （アノ
ード）の深さを変えた光電変換装置の断面図である。ｐ
+が薄いほど青感度が向上する効果を得ることができ
る。同図において、７１，７５はＰ+（アノード）、７
２は半導体表面より不純物拡散されたｎウエル領域、７
３はｎ型エピタキシャル層、７４はｐ基板である。Ｐ+
（アノード）の深さを変えるには、はじめに７１の深い
アノード用のＰ+をホトレジスト等をマスクとしてイオ
ン・インプランテーションを行い熱処理を施し、しかる
後に浅いアノード７５をホトレジスト等をマスクとして
イオン・インプランテーションを行うことにより形成で
きる。
【００３３】なお、アノードのＰ+領域が浅いほど該Ｐ+
領域中で発生した電子−正孔対が再結合する確率が低く
なる。すなわち、アノード（Ｐ+）程度で電子−正孔対
を生ずる青側の短波長における効率が向上し、青感度が
向上することになる。 〔実施形態５〕図８はｎ+ 埋込層のある光電変換装置を
示す断面図である。寄生ＰＮＰによるリークを抑える効
果がある。同図において、８１はＰ+（アノード）、８
２は半導体表面より不純物拡散されたｎウエル領域、８
３はｎ型エピタキシャル層、８４はｐ基板、８５はｐ+
埋込層、８６はｎ+ 埋込層である。
領域中で発生した電子−正孔対が再結合する確率が低く
なる。すなわち、アノード（Ｐ+）程度で電子−正孔対
を生ずる青側の短波長における効率が向上し、青感度が
向上することになる。 〔実施形態５〕図８はｎ+ 埋込層のある光電変換装置を
示す断面図である。寄生ＰＮＰによるリークを抑える効
果がある。同図において、８１はＰ+（アノード）、８
２は半導体表面より不純物拡散されたｎウエル領域、８
３はｎ型エピタキシャル層、８４はｐ基板、８５はｐ+
埋込層、８６はｎ+ 埋込層である。
【００３４】なお、第一の半導体領域の第１の半導体領
域はｐ型ウェル領域８２、第一の半導体領域の第２の半
導体領域はエピタキシャル層８３に対応し、ｐ型ウェル
領域８２及びエピタキシャル層８３の直下にそれぞれ埋
込層８５，８６が設けられている。
域はｐ型ウェル領域８２、第一の半導体領域の第２の半
導体領域はエピタキシャル層８３に対応し、ｐ型ウェル
領域８２及びエピタキシャル層８３の直下にそれぞれ埋
込層８５，８６が設けられている。
【００３５】エピタキシャル層８３は、その中における
光により発生した電子−正孔対の再結合を防ぐため、低
濃度１０15〜１０14程度にする場合が多い。その場合、
アノード８１、エピタキシャル層８３、基板８４を各々
エミッタ、ベース、コレクタとした寄生ＰＮＰが形成さ
れ、そのベースであるエピタキシャル層８３が低濃度で
あるため、そのβは大きなものとなる（〜５０程度）。
その際、埋込層８６を形成することにより、寄生ＰＮＰ
のベースに高濃度（〜１０18）のバリアが形成されるこ
ととなり、該ＰＮＰのβが低下し、それに伴い該ＰＮＰ
のリーク電流も減少する。 〔実施形態６〕図９は図５の構造でホトトランジスタを
形成した光電変換装置を示す断面図である。なお、光電
変換部の構成は図５の構成と同じなので、同一符号を付
して説明を省略する。Ｐ+層（アノード）５１に集めら
れた光キャリアはｎ+領域５５、ｐ領域５６、ｎ型エピ
タキシャル層５３で構成されるトランジスタ構成部で増
幅されて出力される。５８は遮光層である。 〔実施形態７〕図１０は本発明を用いて異なる分光特性
を有する複数のセンサ（ホトダイオード）を形成した光
電変換装置の断面図である。
光により発生した電子−正孔対の再結合を防ぐため、低
濃度１０15〜１０14程度にする場合が多い。その場合、
アノード８１、エピタキシャル層８３、基板８４を各々
エミッタ、ベース、コレクタとした寄生ＰＮＰが形成さ
れ、そのベースであるエピタキシャル層８３が低濃度で
あるため、そのβは大きなものとなる（〜５０程度）。
その際、埋込層８６を形成することにより、寄生ＰＮＰ
のベースに高濃度（〜１０18）のバリアが形成されるこ
ととなり、該ＰＮＰのβが低下し、それに伴い該ＰＮＰ
のリーク電流も減少する。 〔実施形態６〕図９は図５の構造でホトトランジスタを
形成した光電変換装置を示す断面図である。なお、光電
変換部の構成は図５の構成と同じなので、同一符号を付
して説明を省略する。Ｐ+層（アノード）５１に集めら
れた光キャリアはｎ+領域５５、ｐ領域５６、ｎ型エピ
タキシャル層５３で構成されるトランジスタ構成部で増
幅されて出力される。５８は遮光層である。 〔実施形態７〕図１０は本発明を用いて異なる分光特性
を有する複数のセンサ（ホトダイオード）を形成した光
電変換装置の断面図である。
【００３６】素子構造の説明は図５に示した実施例２と
同一のため省略する。図１０において、１０１がホトダ
イオード（ａ），（ｂ）を分離するためのＰ型の拡散層
であり、１０２は遮光層である。各々のホトダイオード
のｎウエル領域５２の面積を変化させることにより、同
一基板中に種々の分光特性を有するホトダイオードが形
成可能である。
同一のため省略する。図１０において、１０１がホトダ
イオード（ａ），（ｂ）を分離するためのＰ型の拡散層
であり、１０２は遮光層である。各々のホトダイオード
のｎウエル領域５２の面積を変化させることにより、同
一基板中に種々の分光特性を有するホトダイオードが形
成可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異なる２種以上の分光特性を有する構造をその面積比を
変えることで、任意の分光特性を得ることができ、その
結果、以下の効果がある。 (1) 周辺回路の素子構造を最適化するのみでよく、ホ
トダイオード（ホトトランジスタ）の自体の構造を分光
特性にかんがみて最適化する必要がなく、レイアウトの
みでその分光特性が最適化できる。 (2) ホトダイオード（ホトトランジスタ）の自体の構
造最適化の必要が無いため、製品の開発期間を大幅に短
縮できる。 (3) 複数種類の分光特性を有するセンサ（ホトダイオ
ード、ホトトランジスタ）を同一チップ上に容易に作製
可能である。 (4) 分光特性の調整がプロセスの変更を伴うこと無
く、パターンレイアウトにより無段階に調整可能であ
る。
異なる２種以上の分光特性を有する構造をその面積比を
変えることで、任意の分光特性を得ることができ、その
結果、以下の効果がある。 (1) 周辺回路の素子構造を最適化するのみでよく、ホ
トダイオード（ホトトランジスタ）の自体の構造を分光
特性にかんがみて最適化する必要がなく、レイアウトの
みでその分光特性が最適化できる。 (2) ホトダイオード（ホトトランジスタ）の自体の構
造最適化の必要が無いため、製品の開発期間を大幅に短
縮できる。 (3) 複数種類の分光特性を有するセンサ（ホトダイオ
ード、ホトトランジスタ）を同一チップ上に容易に作製
可能である。 (4) 分光特性の調整がプロセスの変更を伴うこと無
く、パターンレイアウトにより無段階に調整可能であ
る。
【図１】本発明の光電変換装置の第１実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は図１のＡ−Ａ´線領域及びＢ
−Ｂ´線領域における不純物プロファイルを示す図であ
る。
−Ｂ´線領域における不純物プロファイルを示す図であ
る。
【図３】図１のＡ−Ａ´線領域及びＢ−Ｂ´線領域の光
電変換密度を光電流密度に対して表した図である。
電変換密度を光電流密度に対して表した図である。
【図４】図１の光電変換装置の分光特性を説明するため
の断面図である。
の断面図である。
【図５】本発明の光電変換装置の第２実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図６】本発明の光電変換装置の第３実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図７】本発明の光電変換装置の第４実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図８】本発明の光電変換装置の第５実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図９】本発明の光電変換装置の第６実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図１０】本発明の光電変換装置の第７実施形態を示す
断面図である。
断面図である。
【図１１】従来の光電変換装置の一構成例となるＣＣＤ
センサを示す断面図である。
センサを示す断面図である。
【図１２】同一基板に異なる分光特性を持たせたセンサ
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
１ 基板 ２ ｎ+ 層 ３ ｐ型のエピタキシャル層 ４ ｐ型のウェル領域 ５ 埋込層
Claims (3)
- 【請求項１】 第一導電型の半導体基体と、この半導体
基体に接して形成された第二導電型の第一の半導体領域
と、この第一の半導体領域に接して形成された、光キャ
リアを集収する第一導電型の第二の半導体領域と、を有
する光電変換装置において、 前記第一の半導体領域は、少なくとも、半導体表面より
不純物拡散した第１の半導体領域と、該第１の半導体領
域に隣接した、該第１の半導体領域より低濃度で厚さが
厚く半導体表面より不純物拡散した半導体領域もしくは
エピタキシャル層からなる第２の半導体領域と、を有す
ることを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の光電変換装置において、
前記第二の半導体領域の厚さは、前記第２の半導体領域
に接する部分よりも前記第１の半導体領域に接する部分
の方が薄いことを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の光電変換装置において、
前記第一の半導体領域の第２の半導体領域の直下、又は
／及び前記第一の半導体領域の第１の半導体領域の直下
に埋込層が設けられていることを特徴とする光電変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001333A JPH10200145A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001333A JPH10200145A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200145A true JPH10200145A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11498581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9001333A Pending JPH10200145A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10200145A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134457A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出器 |
-
1997
- 1997-01-08 JP JP9001333A patent/JPH10200145A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134457A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出器 |
| JP4634282B2 (ja) * | 2005-11-09 | 2011-02-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出器 |
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