JPS58154278A - 放射エネルギ−検出器 - Google Patents

放射エネルギ−検出器

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JPS58154278A
JPS58154278A JP57218487A JP21848782A JPS58154278A JP S58154278 A JPS58154278 A JP S58154278A JP 57218487 A JP57218487 A JP 57218487A JP 21848782 A JP21848782 A JP 21848782A JP S58154278 A JPS58154278 A JP S58154278A
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
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    • H01L31/035281Shape of the body

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の分野〕 本発明は、一般的には、梃波長の放射エネルギー検出器
に関するものであり、特に、900nmの波長領域にお
いて高速度で高効率である検出器及びこのような噴出器
を製造する方法に関するものでるる。
さらに特定すれば、本発明は、装置の表面が原ノ 予約に平行でるり、入射光が全く検出器内で吸収される
、PXN元演出器に関すると言えるものでオ夛、また、
残留ウェブ(remaining web)が接点間に
非常に小さな間隔r有して光検出器中に形成され得るよ
うな方法で、置数のV溝を有する半導体基板を異方性食
刻する方法に関すると言えるものでろる。本発明により
、高速度で高効率の元険出器が達成される。
〔先行技術〕
I BM  Technical Dtscl’osu
re Bulletin。
VOl、23.47B、Dec、1980.I)I)−
3456−57i、V溝がシリコン・ウェハの一万の側
から異方性食刻された、ソーラ・セル構造体を示してい
る。この又献は、n及びpの領域間の距離が変わるよう
に、n及びpの領域間のシリコン領域が広がることt示
している。
米国特許第4200472号は、n及びpの領域の間の
シリコン牝動領域が装置の長さ方向に変わる、類似の構
造体r示している。
米国特許第4294510号は、オプティカル・パスの
長さが装置の長さよりも長いような、オプテイカル・フ
ァイバ用の台形形状にされた検出器r提供する、光検出
器の構成を示している。この米国特許の構造体は、装置
が台形的で長い方の次元についてのみ平行であるので、
p−’及びn−1の接合が2次元について平行である本
発明とは異なる。
オプティカル・ファイバkm出器にアライメントするの
にV溝を用いることは、米国特許第4294510号及
び第3994559号に示されている。
〔本発明の概要〕
本発明の目的は、入射光の全吸収及び短い通過時間を提
供する光検出器を達成することである。
本発明の実施により、基板の表面が原子的に平行な光検
出器が提供される。
また、本発明の実施によ一゛:り←半導体基板の両側か
らの異方性食刻が入射光を斜めに結合し全体的に吸収で
きるような構造体2生じるプロセスが提供δれる。
本発明は、放射エネルギー検出用の高速度、昼効率の装
置及びその製造方法に関するものである。
装置は、ウェハの各側からVffljk異万性良刻した
後に、ウェブの厚さ寸法だけ互いからオフセット(of
fset)?f”残すような、ウェハのウェブ中に形成
される。ウェブの面がドープされ、適切に配線される。
結果として侍らnる装置は、同等の光吸収を有する公刊
の装置に比べて、よV速い通過時間を有し、又は同等の
速度を有する装置に比べてより大きな光吸収tMする、
PIN元検比検出器る。装置は、オン及びオフのチップ
・コミュニケーション並びに赤外線及びX線の検出のた
めに、検出器として、オプティカル・ファイバと共に用
いられ得る。
〔本発明の実施列〕
本発明の目的、特許及び利点は、以下のより特定した好
笑tIffA例の説明から、より明らかになるであろう
さて、第1図ケ参照するに、この図には、高速度、高効
率の好検出器1の断面図が示されている。
光検出器1は、半導体物質、好ましくは、高抵抗率のシ
リコンである基板即ちウェブ2から成シ、ウェブ2の原
子的に平行な表面からウェブ2中へ小さな距離伸びてい
るp及びn導電型の領域ろ及び4が各々設けらnている
。ウェブ2の残る中央領域は、特性的に真性である。第
」の金属接点5がp導電型領域3に接続して示されてお
り、一方、第2の金帆接点6が、n導電型領域4に接続
して示ざnている。金属接点5及び6は、アルミニウム
その他の適切々金属から成る。最後に、特性的には反射
防止性である、二酸化シリコンその池の透明な物質の層
7は、光線8がウェブ2内で多重反射し、衝突する光線
8が通る長いパスの長さのためにそこで?く吸収される
ような方法で、光線8がウェブ2中へ結合さnるように
、ウェブ2の露出された端部の土に伸びている部分を有
する。
ウェブ2内での放射エネルギーの全吸収のために、光線
は、また、装置iiiの底で−7を通るように入射され
得る。このように、2つの別々の光源からの出力が重複
しないなら、罎−の装置は、それらの出力に応答するよ
うに、時間分割され得る。
検出されている波長における半導体の吸収係数の逆数に
比べて、元のパス長りが非常に長い限り、光線8は、全
く吸収される。接点5及び60間の幅Wは、衝突する元
の高速度検出を提供するために、できるだけ小さくある
がきである。@Wが非常に小さいなら、光学的に発生さ
れたキャリヤは、小さな距離のみt移動すれば良く、領
域3及び4の間で寸iLに沿ってウェブ2内の発生地点
から収集さnる。第1図では、ウェブ2は、それtドー
プしないか若しくはわずかにドープしたシリコンで作る
ことにより、乃至は、キャリヤの領域tディプリート(
deplete)するように適切にバイアスすることに
より、十分にキャリヤがディプリートされる。領域3及
び4の広がりがウェブ2の真性な中央領域tなくしてし
まうような構成では、逆バイアスすることによシ、キャ
リヤが十分にディプリートさnる。
第1図の装@1では、元によ、つて発生されるキャリャ
は、非常に遅い拡散機構に比べて、非常に速いドリフト
機構で転送される。検出器の応答速度は、小さな距離W
のために非常に速くなシ得る、キャリヤの通過時間によ
って、結局、決められる。
幅Wは、ウェブ2中に光?f−元学的に結合するために
使用さnる結合成分のある寸法により、しばしば決めら
れることt認識すべきだ。従って、オプティカル・ファ
イバがウェブ2に結合される場合には、幅Wは、オプテ
ィカル・ファイノ(の直径により、しばしば、決められ
る。
高速度応答に加えて、第1図の装置は、ウェブ2内で光
学的に発生されるキャリヤについて、高い収集効率を有
する。なぜなら、正孔−電子対が発生されるところから
数ミクロン以内に、領域3及び4が位置しているからで
ある。その上、−7について光学的に反射防止性の膜を
用いることにより、ウェブ2中への光学的転癲の高い効
率が保証され、そして、特性的に反射性である金属接点
6及び7が、ウェブ2に沿って伝わる元エネルギーに対
する内部の反射物として働く。
第1図の光検出器の立上り時間を示すために、以下の例
が提供される。この例は、装置1の幅W間のキャリヤの
ドリフト時間を示す。1213ち、等式1:t、”−9
− ここで、v =6μは、キャリヤのドリフト速度である
。ドリフト電界ε=10’V/α及び移10’c*g−
”である飽和速度に近づく。従って、この装置の立上り
時間は、約300psである。
プレーナ検出器で通常得られる小さな吸収は、900n
mの波長の元信号を用いる以下の例から理解され得る。
このような波長は、ガリウム砒素の注入レーザ源から利
用できる。6ミクロンの幅Wに対して、吸収される光の
量は、以下の等式から決定され得る。1口ち、 等式2 : P/P  =exp’にa  w)o  
       St ここで、Pは、距離Wにおける屈折力(op口calp
ower)である。P は、ウェブ2に入る屈折力であ
る。αS、は、光吸収係数である。900nmにおける
α 、は3QQm−”に等しい。もしW=R 6μmなら、P/P  =axp(−300X 3 )
 =0.914である。
このように、衝突する光のほぼ1チが吸収される。それ
故に、ウェブ2の内部で反射を生じるように検出器の境
界における反射物を用いて光学的パスr折り曲げること
により、電気的パスWよシもずつと大きい光学的な実効
長を作ることが、望ましい。例えば、装置1内における
ほぼ15の内部反射では、はとんど全ての入射光が吸収
される。
さて、第2.1図乃至第2.8図を参照するに、こnら
の図には、第1図の装置が、その製造の種々の段階にお
いて示されている。そして、第2.7図には、第1図に
示された装置に類似する構造体が示されている。
さて、第2,1図を参照するに、真性又はホウ素のよう
なp導電型ドーパンil用いてわずかにドープされたシ
リコン基板即ちウェブ2は、向い合う表面に形成された
二酸化シリコン又は窒出シリコンのような絶縁111及
び12i有する。シリコン基板2の表面は、(100)
の結晶方向ケ有している。層11及び12は、周知の方
法により二酸化シリコンの熱酸化で、又は二酸1ヒシリ
コン若しくは窒Itsシリコンの地学気相付着で形成さ
れ得る。
第2,2図は、幅Xt有する開口13が、周知の7万ト
リソグラフイ及び食刻の技術を用いてr@11に開けら
れた陵の基板2?I?示す。
第2.3図は、基板の全厚さにわたって異方性食刻され
た陵の基板2を示す。(100)の結晶方向を有するシ
リコン基板に対する異方性食刻ば、シリコン基板の〔1
11〕結晶軸に平行に位置合せされたV溝表面に垂直に
、基板の表面から54゜7°の角度で、基板2を食刻す
る。シリコンVc対する異方性の食刻剤及び食刻のプロ
セスは、半導体技術においては周知である。1つの方法
として、異方性のV溝食刻を実行するために、エチレン
ジアミン120mt、ピロカテコール22f及び水60
mtの混合溶液が用いられる。シリコン基板2を食刻す
るのに必要々時間の間、食刻剤の温度が、104°C乃
至110°Cに維持される。食刻の時間に、基板2の厚
さで変わるが、異方性食刻は、幅Ai有する層12の部
分12′が露出されるまで、続けられるべきである。食
刻後、基板2−1熱いメチル・アルコール中で洗浄され
、イオンを除去した水でリンスされる。それから、V溝
16の露出した表面にn型ドーパンtf拡散すること6
r4より、領域14及び15が形成される。ドープされ
る領域14及び15は、導電性のタイプが・1となるよ
うに濃くドープされる。領域14及び15のドーピング
は、当業者に周知の方法で笑翔される。
第2.4図でに、基板2が反転され、そして開口13′
が第2.2図に関して述べたのと類似の方法で鳴12に
開けられた後の基板2が示されている。
開口13′は、第1図に示肇れた寸法Wよシもわずかに
大きな寸法だけ、1ii12の露出した部分12′の端
部から変位されるべきである。
これr行なうことによシ、続く異方性ステップの間に、
形成されるべきウェブの厚さを制御し、結局、第1図に
示されたような検出器の速度ケ制御することになる、マ
スクが提供される。
第2.5図は、第2.3図に関して述べたのと同じ方法
で、第2の異方性食刻ステップが開口16′を経て実施
でれた後の基板2を示す。第2.5図は、明らかに、幅
Wが、層12の露出した1分12′の端部から開口13
′の変位だけ制御され得ることt示している。第2.5
図の異方性食刻ステップが第2.3図の異方性食刻ステ
ップ後に行なわnる点で、V溝16は、過剰食刻を防ぐ
ためにマスクさnなければならない。
V溝16′がV溝16と同時に異方性食刻δれ得る点で
、拡散の間に両方のV溝へ同じ型の不純物が拡散するの
ケ防ぐために、V溝のうちσ】一方が、それから他方が
、マスクさnなければならなくなるであろう。し易化な
がら、もしドーパントのイオン注入が第2.6図に関し
て示されているように用いらnるなら、拡散プロセスに
必要とされるようなマスキングは避けられ得る。
さて、第2,6図を参照するに、V溝16′の両側が、
周知のイオン注入技術を用いてホウ素でドープさnる。
V溝16′の表面に注入さnるドー十 パントの濃度は、導電性が特性的にp となるようなも
のである。この時点で、V溝16及び16′の異方性食
刻が、原子的に平行で非常に接近した間隔にされた表面
を有するウェブ2を提供していることヶ認識すべきであ
る。イオン注入ステップ後に、アルミニウムのような金
属が付着さn1v十 溝16のn 導電型領域への接点19’iz提供するよ
うに画成される。同様に、第2.7図に示されているよ
うに、アルミニウムのよう々金属が、付着+ され、V溝16′のp 導電型領域に接点201に形成
するように、V溝16′中で画成される。第2.7図に
示されている構成成分は、金属接点が付+     + 着されているp 及びn のドープされた領域間に真性
領域が設けられている光検出器を形成する。
衝突する元の完壁な吸収がaTaな光検出器を形成する
ことに加えて、光がウェブ2′に入る、ウェブ2′の端
部の上にある111及び12の部分に、窓が自動的に形
成される。さらに、光が全く吸収嘔れるように、半導体
物質の内部で反射されるようにする、衝突する光に対し
てるる角度に、光検出器は配置されている。
第2.1図乃至!2.7図は、案内されない光について
用いられ得る検出器を提供するプロセス?示している。
オプティカル・ファイバにより第1図の検出器に元を結
合することは、オプティカル・ファイバが設けられる溝
r提供する、もう1つの異方性食刻ステップのみt伴う
だけである。もし、イオン注入が行なわれた後で、且つ
、配線19が第2.6図に示されているように画成さn
る前に、第2.8図に示芒れているように、もう1つの
開口21がfil 2に開けらILるナラ、V溝16と
直角ケなすもう1つのV溝22が、オフティカル・ファ
イバを受けるために、先に述べたようなのと同じ方法で
食刻され得る。
第3図は、V溝22が基板2に食刻され、そして、第2
.7図の配線ステップが完了した後における、光検出器
1の端部r示している。シース又は被覆24に保持され
たオプティカル・ファイバ23が、V溝22に配置され
て示されている。この■溝22は、光線8がオプティカ
ル・ファイバ23から、光線8が全く吸収される装置1
中へ入り…るよつな深さまで食刻されている。第3図の
装置1が2つのオプティカル・ファイバカ)らの入力に
し答し得るように、ファイバ23のようなもう1つのフ
ァイバが、ウェブ2′の底部で、V溝22に類似する溝
内に配置され得る。別個の電気的出力r提供するために
、それらの入力は、時間的に、十分変えられるべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、原子的に平行な表面を有する半導体PIN装
置を示す本発明による光検出器の透視図である。第2.
1図乃至第2.8図は、製造プロセスの各段階における
第1図の装置を示す。第3図は、もう1つのV溝が基板
に食刻されそして第2.7 薗・ ・・1 の配線ステップが完了した後における元検出装皺1の端
部を示す。 1・・・・光検出器、2・・・・ウェブ、7・・・・透
明な物質9層、8・・・・光線。 af 人 インクi升/町りい巳タス・マンーンス・コ
〒ボレー/ヨンFIG、 2.2 FIG、2.4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 互いに平行な関係に配置された、放射エネルギーに対し
    て透過な1組の部材と、前記部材間ケ斜めに伸びる半導
    体物質のウェブであって、当該ウェブの向い合う表面が
    平行になっているものと、を備える放射エネルギー検出
    器。
JP57218487A 1982-03-05 1982-12-15 放射エネルギ−検出器 Granted JPS58154278A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US35499082A 1982-03-05 1982-03-05
US354990 1989-05-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58154278A true JPS58154278A (ja) 1983-09-13
JPS6260822B2 JPS6260822B2 (ja) 1987-12-18

Family

ID=23395796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57218487A Granted JPS58154278A (ja) 1982-03-05 1982-12-15 放射エネルギ−検出器

Country Status (2)

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EP (1) EP0088216A3 (ja)
JP (1) JPS58154278A (ja)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Also Published As

Publication number Publication date
JPS6260822B2 (ja) 1987-12-18
EP0088216A3 (en) 1986-06-04
EP0088216A2 (en) 1983-09-14

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