JPS5812746B2 - 半導体光検出装置 - Google Patents

半導体光検出装置

Info

Publication number
JPS5812746B2
JPS5812746B2 JP53145194A JP14519478A JPS5812746B2 JP S5812746 B2 JPS5812746 B2 JP S5812746B2 JP 53145194 A JP53145194 A JP 53145194A JP 14519478 A JP14519478 A JP 14519478A JP S5812746 B2 JPS5812746 B2 JP S5812746B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
carriers
generated
semiconductor
sensor
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.)
Expired
Application number
JP53145194A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5481094A (en
Inventor
ゴツドフレイ・テー・フオング
セオドレ・アイ・カミン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Hewlett Packard Ltd filed Critical Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Publication of JPS5481094A publication Critical patent/JPS5481094A/ja
Publication of JPS5812746B2 publication Critical patent/JPS5812746B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

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
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14654—Blooming suppression

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光の照射を検出する半導体光検出装置に関する
。
従来、光学的映像装置において、複数個の光センサを配
列した装置が使用されてきた。
そして前記装置において、光の照射により発生したキャ
リアを集めるためにホトダイオードや電荷結合素子が使
用された。
しかしながらこれら素子においては、半導体内部に発生
されたキャリアが拡散するため得られる空間的分解能が
制限された。
したがって、たとえ光学装置の他の部分を最適化し、光
の散乱を減少させたとしても分解能を改良することがで
きない。
この空間的分解能の制限は、光の照射によりあるセンサ
の下部に発生されたキャリアが半導体基板中をかなりの
距離拡散し、遠方のセンサの空間電荷領域中に集められ
スプリアスな信号が発生することに基因する。
通信システムにおいて生ずる望ましくない相互作用をク
ロストーク（漏話）と呼ぶのと同様に、上述した現象を
本明細書においてクロストークと定義する。
このような光検出素子間の光学的クロストークは複数個
の光検出素子を配列してなる光検出装置の空間的分解能
を制限する。
米国特許第４０２５９４３号にクロストークを減少させ
た装置が示されている。
この装置は、ある導電形の薄い層を反対導電形の基板に
関して外部からバイアスし、キャリアが離れた光センサ
に移動しないようにするものである。
しかしながら、外部バイヤス源を必要とするからこの装
置は複雑である。
さらに、全表面上に２個の異なる導電形の層が存在する
から、同一半導体チップ内に他の回路を集積化するのに
不適当である。
したがって本発明の主たる目的は空間的分解能を改良す
ることであり、この改良は基板中に電界を発生させるこ
とにより達成される。
この電界は光の照射により発生されたキャリアを基板の
表面に向ってまたは該表面より離れる方向に加蓮し、そ
の結果離れたセンサにキャリアが到達する可能性が減少
される。
電界は基板中に不純物濃度の勾配を作ることにより得ら
れる。
本発明の一実施例によれば、薄くドープした基板上に濃
くドープした埋設層と薄くドープしたエビタキシャルフ
イルム層とを形成することによって前記電界が発生され
る。
なお上記基板および二つの層はすべて同一導電形である
。
また前記埋設層の長さを制限することによって、同じ基
板中に他の半導体素子を形成できる。
本発明による装置に集積回路中に複数個の配列したホト
ダイオードを作る場合や、電荷結合素子ＣＣＤを用いて
光検出器を作る場合に応用できる。
以下図面を用いて本発明を説明する。第１図は従来の半
導体光検出装置の断面図である。
この装置は、均一にドープされた半導体基板１９中に絶
縁マスク層１０（例えばＳｉＯ２）を介して基板１９と
反対導電形の拡散領域を形成することにより作られる。
よってこの装置は配列された複数個のフォトダイオード
より成る。
前記拡散領域であるＰ十形ホトセンサ１１，１３，１５
および１７がＮ形基板１９中に形成される。
入射光線が１個のホトセンサ（例えば１５）上に照射さ
れると、均一にドープされた半導体基板１９中に電子と
正孔の複数個の対が発生される。
このようにして発生された少数キャリア（１２で示した
）はランダム熱拡散によって基板中を移動する。
あるホトセンサに到達するキャリアはそこで再結合しそ
してそのセンサの近傍に光線が照射されたことを示す信
号電流を発生させる。
いくつかのキャリアは最も近いセンサ１５の空乏層の端
部に到達するけれども、他のキャリアは再結合する以前
に拡散により離れたセンサ（例えば１１）に到達しそし
てセンサ１１により集められる。
したがって、センサ１１に集められたキャリアにより信
号電流が生ずるから、装置の空間的分解能が低下する。
基板中の深い所に生成したキャリアの方が基板の表面近
くに生成したキャリアよりも離れたセンサに到達する可
能性が強いから、透過性のある長波長光線を照射した場
合クロストークぼ大きくなる第２図は本発明による半導
体光検出装置の断面図である。
図示した装置においては、装置中に電界が発生され、そ
の結果キャリアのランダム熱拡散に方向性のあるドリフ
ト移動が加えられる。
電界は基板１９中の不純物濃度に勾配を作ることにより
発生される。
基板１９と同一導電形であるが高濃度に不純物をドープ
した埋設層２１が拡散またはイオン注入により基板１９
中に形成される。
例えば基板１９をＮ形とすると、埋設層２１はＮ十形領
域である。
基板１９を約１０”５ｃｍ−”にリンをドープしたシリ
コンとすると、Ｎ＋領域２１は約３ＸＩ０１５ｃｍ−２
の量でリンをイオン注入して作られる。
他の半導体素子と共用する同一のＮ形基板に本装置を作
る場合には、Ｎ形領域２１の長さをセンサの配列に対応
して制限すればよい。
基板１９と同一導電形で約１０μｍの厚さの水素化ケイ
素のエビタキシャルフイルム層２３が領域２１上に成長
される。
フイルム層２３でリンの埋設層２１を区分するために、
この装置は温度１１００℃で約１０時間の長い拡散動作
に付される。
そしてＰ＋領域１１，１３，１５および１７が拡散され
てＰ＋−Ｎホトダイオードが形成される。
このホトダイオードは幅３２μｍ，長さ２００μｍで、
２個のホトダイオードの中心と中心間の距離は約７５μ
ｍである。
第３図は第２図に示した装置の基板中の深さと不純物濃
度との関係を示した特性線図である。
曲線２４−Ｎ形不純物濃度を示し、曲線２６はホトセン
サ１１．１３等のＰ十形不純物濃度を示している。
曲線２４で示されているように基板中の不純物濃度を不
均一にすることによって、第２，３図で矢印εで示した
ような電界が発生する。
この電界の大きさは基板の表面近傍で約４６０Ｖ／ｃｍ
で、最大不純物濃度をもつ部分より約ｌμｍ上部の部分
で約６０Ｖ／ｃｎに減少する。
したがって、発生されたキャリアは最も近いホトセンサ
の方向または表面から遠のく方向に加速されるようにな
る。
特に、最大不純物濃度部分以下のところに発生されたキ
ャリアにそれらが再結合される基板中に向って加速され
、センサによるキャリアの収集電流に寄与しない（第２
図矢印１６参照）。
一方最大不純物濃度部分以上のところに発生されたキャ
リアは基板の表面に向って加速され、このキャリアは近
傍のセンサで収集され収集電流を増大させる（第２図矢
印１４参照）。
したがって、離れたセンサにキヤリア力咥達する可能性
は減少する。
さらに発生されたキャリアはこの電界により急速に収集
され、装置の応答速度が改良される。
第４図は本発明の他の実施例による半導体光検出装置の
断面図である。
この装置においては第３図に示した垂直方向の電界に加
えて斜め方向の電界が発生される。
したがって、発生されたキャリアに第３図に示したより
もさらに最も近いセンサに向って加速されるようになる
。
Ｎ十形埋設層２５はＰ十拡散領域１１，１３等の下部の
部分よりもこれらの間にある部分の方がより表面に接近
しているように作られる。
したがって矢印２９で示した電界が発生し、キャリアは
最も近いセンサ部分に向って加速される。
Ｎ力杉理設層２５ぱ異なる速度で拡散する２種類の不純
物を拡散することにより形成される。
例えばセンサの間の部分にのみ早く拡散するリンを拡散
し、全センサの下部の部分には遅く拡散する砒素を拡散
することにより形成される。
このような構造の装置によれば、光の照射によって発生
された少数キャリアは最も近いセンサに向って表面方向
に垂直に加速されると共に斜め方向にも加速される。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の半導体光検出装置の断面図、第２図は本
発明の一実施例による半導体光検出装置の断面図、第３
図は第２図に示した装置の基板中の不純物濃度を深さの
関数として表わした特性線図、第４図は本発明の他の実
施例による半導体光検出装置の断面図である。 １０，ＩＬ，１３，１５，１７：ｐ＋拡散領域１９：Ｎ
形基板．２１，２５：Ｎ十形埋設層，２３：エビタキシ
ャルフイルム層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 第１導電形の半導体領域と、前記半導体領域上に形
    成され前記半導体領域より大きな導電率を有する第１導
    電形の中間半導体領域と、前記中間半導体領域上に形成
    され前記．中間半導体領域より小さな導電率を有する第
    １導電形の表面半導体領域と、前記表面半導体領域に形
    成された第２導電形の複数個の半導体領域とより成る半
    導体光検出装置。
JP53145194A 1977-11-25 1978-11-24 半導体光検出装置 Expired JPS5812746B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/854,938 US4160985A (en) 1977-11-25 1977-11-25 Photosensing arrays with improved spatial resolution

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5481094A JPS5481094A (en) 1979-06-28
JPS5812746B2 true JPS5812746B2 (ja) 1983-03-10

Family

ID=25319930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP53145194A Expired JPS5812746B2 (ja) 1977-11-25 1978-11-24 半導体光検出装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4160985A (ja)
JP (1) JPS5812746B2 (ja)
DE (1) DE2849511A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6317342U (ja) * 1986-07-19 1988-02-04
JPH01135935A (ja) * 1987-11-18 1989-05-29 Nhk Spring Co Ltd 減衰力発生装置

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4276099A (en) * 1978-10-11 1981-06-30 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Fabrication of infra-red charge coupled devices
JPS5648180A (en) * 1979-09-27 1981-05-01 Tokyo Niyuukutoronikusu:Kk Semiconductor detector
US4587542A (en) * 1979-10-11 1986-05-06 Texas Instruments Incorporated Guard ring for reducing pattern sensitivity in MOS/LSI dynamic RAM
JPS5665577A (en) * 1979-11-01 1981-06-03 Nec Corp Solidstate image sensor
JPS5820275Y2 (ja) * 1980-02-04 1983-04-26 株式会社 ほくさん 湿潤器
JPS58125976A (ja) * 1982-01-22 1983-07-27 Nec Corp 固体撮像素子
JPS58138187A (ja) * 1982-02-12 1983-08-16 Toshiba Corp 固体イメ−ジセンサ
US4481522A (en) * 1982-03-24 1984-11-06 Rca Corporation CCD Imagers with substrates having drift field
US4835587A (en) * 1984-09-19 1989-05-30 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device for detecting radiation
US5309013A (en) * 1985-04-30 1994-05-03 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device
JP2757985B2 (ja) * 1986-10-01 1998-05-25 ソニー株式会社 受光装置とその製造方法
JPS63119588A (ja) * 1986-11-07 1988-05-24 Nikon Corp 半導体光検出装置
JPH0330374A (ja) * 1989-06-27 1991-02-08 Fuji Electric Co Ltd 半導体光センサ
US5187380A (en) * 1992-04-09 1993-02-16 General Electric Company Low capacitance X-ray radiation detector
JPH07240534A (ja) * 1993-03-16 1995-09-12 Seiko Instr Inc 光電変換半導体装置及びその製造方法
JPH1126741A (ja) 1997-07-04 1999-01-29 Toshiba Corp 固体撮像装置
EP0986110A1 (de) * 1998-09-10 2000-03-15 Electrowatt Technology Innovation AG Lichtempfindliches Halbleiterelement und Verwendung zur Regelung von Flammen
US7133074B1 (en) 1999-09-28 2006-11-07 Zoran Corporation Image sensor circuits including sampling circuits used therein for performing correlated double sampling
US20060049464A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 Rao G R Mohan Semiconductor devices with graded dopant regions
EP2112254A3 (en) * 2008-03-05 2011-06-01 Sumco Corporation Silicon substrate and manufacturing method thereof
DE102011003454A1 (de) * 2011-02-01 2012-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Strahlungsdirektkonverter, Strahlungsdetektor, medizintechnisches Gerät und Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsdirektkonverters
DE102013018789A1 (de) * 2012-11-29 2014-06-05 Infineon Technologies Ag Steuern lichterzeugter Ladungsträger
NL2019614B1 (en) * 2017-09-22 2019-04-17 Tno Dopant enhanced solar cell and method of manufacturing thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2108781B1 (ja) * 1970-10-05 1974-10-31 Radiotechnique Compelec
US4021844A (en) * 1972-12-01 1977-05-03 Thomson-Csf Photosensitive diode array storage target
US3855611A (en) * 1973-04-11 1974-12-17 Rca Corp Thyristor devices
JPS5718348B2 (ja) * 1974-06-07 1982-04-16
FR2311408A1 (fr) * 1975-05-16 1976-12-10 Thomson Csf Photodiode a avalanche
US4001864A (en) * 1976-01-30 1977-01-04 Gibbons James F Semiconductor p-n junction solar cell and method of manufacture

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6317342U (ja) * 1986-07-19 1988-02-04
JPH01135935A (ja) * 1987-11-18 1989-05-29 Nhk Spring Co Ltd 減衰力発生装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5481094A (en) 1979-06-28
DE2849511A1 (de) 1979-05-31
US4160985A (en) 1979-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS5812746B2 (ja) 半導体光検出装置
JP3614184B2 (ja) フォトダイオード構造体及びフォトダイオードアレイ
US4639756A (en) Graded gap inversion layer photodiode array
JP2002324908A (ja) 感光半導体コンポーネント
KR100428926B1 (ko) 회로내장 수광장치
US20130001729A1 (en) High Fill-Factor Laser-Treated Semiconductor Device on Bulk Material with Single Side Contact Scheme
US4920395A (en) High sensitivity photodiode
JPH0719882B2 (ja) 光電変換装置
JP3049015B2 (ja) バンドギャップ設計型アクティブ・ピクセル・セル
JPS61133659A (ja) 半導体受光素子の製造方法
JPS61139061A (ja) 半導体光検出装置
JPS61285758A (ja) 光電変換装置
JPS6116580A (ja) 光検知半導体装置
JPS61141175A (ja) 半導体光検出装置
GB1288056A (ja)
JPS6057234B2 (ja) 電荷結合型半導体ホトダイオード
JPH07105522B2 (ja) 半導体装置
JPS5833373A (ja) 半導体撮像装置
US11374040B1 (en) Pixel arrays including heterogenous photodiode types
JPS5936437B2 (ja) 半導体受光装置
JP3139454B2 (ja) 回路内蔵受光素子
JPH0436582B2 (ja)
RU2297074C2 (ru) Фотоприемная ячейка с разделением цветов
JPH02294079A (ja) 光センサ
JP2574304B2 (ja) 固体撮像装置の製造方法