JPS59145579A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPS59145579A JPS59145579A JP58020037A JP2003783A JPS59145579A JP S59145579 A JPS59145579 A JP S59145579A JP 58020037 A JP58020037 A JP 58020037A JP 2003783 A JP2003783 A JP 2003783A JP S59145579 A JPS59145579 A JP S59145579A
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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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、任意の分光感度特性を有し、暗電流が小さく
、信頼性が非電に高い半導体受光装置に関するものであ
る。
、信頼性が非電に高い半導体受光装置に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点
一般に、フォトダイオードのなどの受光を目的とする半
導体受光素子は第１図で示す様に、−導電型のシリコン
基板１の中に、これとは逆導電形の拡散領域２を選択拡
散法を用いて作り込み、さらに両者に電極３とミを付設
した構造となっている。なお、５は二酸化シリコン（ｓ
ｉｏ２）膜でアル。
導体受光素子は第１図で示す様に、−導電型のシリコン
基板１の中に、これとは逆導電形の拡散領域２を選択拡
散法を用いて作り込み、さらに両者に電極３とミを付設
した構造となっている。なお、５は二酸化シリコン（ｓ
ｉｏ２）膜でアル。
ところで、このフォトダイオードで使用されるシリコン
基板の比抵抗は、赤外光に対する光感度特性を良くする
為に、数十〜数千Ω、Ｃ１〃の比抵抗の範囲内で、目的
とする光源のピーク波長に光感度特性を合わせて選ばれ
ている。しかし、このような配慮を払って製作したフォ
トクイオードでは、出発材料となるシリコン基板の比抵
抗か高くｌる再 のと比例して、軸結合電流が増加し、このため哨電流が
増加する。近年、産業分野において、セジサの１つとし
て半導体受光装置が多用されるに至っている−が、この
分野では、特に、暗電流値の信軸性が要求され、したが
って、シリコン基板の比抵抗をむやみに高めることはで
きない。また、低い暗電流値を得るため、シリコン基板
の比抵抗を低くした場合には光感度特性が低下する。こ
のだめ、希望する光感度特性を得るためには、チップサ
イズを大きくして受光面積を増加させる事が必要となり
、半導体受光装置のコストが高くなる不都合が生じる。
基板の比抵抗は、赤外光に対する光感度特性を良くする
為に、数十〜数千Ω、Ｃ１〃の比抵抗の範囲内で、目的
とする光源のピーク波長に光感度特性を合わせて選ばれ
ている。しかし、このような配慮を払って製作したフォ
トクイオードでは、出発材料となるシリコン基板の比抵
抗か高くｌる再 のと比例して、軸結合電流が増加し、このため哨電流が
増加する。近年、産業分野において、セジサの１つとし
て半導体受光装置が多用されるに至っている−が、この
分野では、特に、暗電流値の信軸性が要求され、したが
って、シリコン基板の比抵抗をむやみに高めることはで
きない。また、低い暗電流値を得るため、シリコン基板
の比抵抗を低くした場合には光感度特性が低下する。こ
のだめ、希望する光感度特性を得るためには、チップサ
イズを大きくして受光面積を増加させる事が必要となり
、半導体受光装置のコストが高くなる不都合が生じる。
さらに、チップサイズを大きくして受光面積を増加させ
ると、容量も大きくなり、回路構成」＝好ましくない。
ると、容量も大きくなり、回路構成」＝好ましくない。
なお、半導体受光装置のパッケージがレンズタイプであ
ると、上記のようにチップサイズを大きくしても、光感
度はそれほど高くはならない。
ると、上記のようにチップサイズを大きくしても、光感
度はそれほど高くはならない。
発明の目的
本発明は、以上説明した従来の半導体受光装置の問題点
、すなわち光感度を高めるため、シリコン基板の比抵抗
を高めると、暗電流特性が損われること、あるいは、暗
電流特性を高めるだめ、シリコン基板の比抵抗を低下さ
せると、光感度が低下し、所望の光感度をうるためには
チップサイズを大きくしなければならないことなどの不
都合を排除することのできる半導体受光素子の提供を目
的とするものである。
、すなわち光感度を高めるため、シリコン基板の比抵抗
を高めると、暗電流特性が損われること、あるいは、暗
電流特性を高めるだめ、シリコン基板の比抵抗を低下さ
せると、光感度が低下し、所望の光感度をうるためには
チップサイズを大きくしなければならないことなどの不
都合を排除することのできる半導体受光素子の提供を目
的とするものである。
発明の構成
本発明にかかる半導体受光装置は、所定の分光特性に合
致する比抵抗とされたシリコン基板の表面層に、同シリ
コン基板と同一導電形で、所望する暗電流値に基いて選
定され、しかも、シリコン基板より高不純物濃度の第１
の不純物拡散領域か形成されるとともに、同第１の不純
物拡散領域形成部分に、第１の不純物拡散領域より小面
積に選定され、さらに、同第１の不純物拡散領域を貫通
して前記シリコン基板に達し、同シリコン基板とは逆導
電形の第２の不純物拡散領域が形成されてなり、前記シ
リコン基板および第１の拡散領域と前記第２の拡散領域
との間に、光電変換用ＰＮ接合が形成されている構造を
具備したものである。
致する比抵抗とされたシリコン基板の表面層に、同シリ
コン基板と同一導電形で、所望する暗電流値に基いて選
定され、しかも、シリコン基板より高不純物濃度の第１
の不純物拡散領域か形成されるとともに、同第１の不純
物拡散領域形成部分に、第１の不純物拡散領域より小面
積に選定され、さらに、同第１の不純物拡散領域を貫通
して前記シリコン基板に達し、同シリコン基板とは逆導
電形の第２の不純物拡散領域が形成されてなり、前記シ
リコン基板および第１の拡散領域と前記第２の拡散領域
との間に、光電変換用ＰＮ接合が形成されている構造を
具備したものである。
この構造によれば、主として、暗電流値の決定に関与す
るシリコン基板表面の不純物濃度を、シリコン基板その
ものの比抵抗とは独立に高い濃度とすることができ、ま
た、ＰＮ接合全体によって決定される光感度は、ＰＭ接
合の大半が出発材料となるシリコン基板との間に形成さ
れるため、表面の高不純物濃度拡散領域の影響を殆んど
受けることのないものとなる。
るシリコン基板表面の不純物濃度を、シリコン基板その
ものの比抵抗とは独立に高い濃度とすることができ、ま
た、ＰＮ接合全体によって決定される光感度は、ＰＭ接
合の大半が出発材料となるシリコン基板との間に形成さ
れるため、表面の高不純物濃度拡散領域の影響を殆んど
受けることのないものとなる。
実施例の説明
以下に図面を参照して本発明の半導体受光装置について
詳しく説明する。
詳しく説明する。
第２図は、本発明の半導体受光装置の一実施例としてフ
ォトダイオードの断面構造を示した図であり、図中１１
は目的とする光源のピーク波長に光感度特性に合わせ、
数十〜数千Ω・Ｃ７〃の比抵抗範囲内で比抵抗値の選定
がなされたＮ形シリコン基板、ら セは拡散係数が小さいＮ形不純物である砒素の拡散で形
成したＮ型拡散領域、２１は硼素の拡散で、形成したＰ
形拡散領域、３１および４１はアルミニウム電極そして
５はＳ ｉ ０２膜である。
ォトダイオードの断面構造を示した図であり、図中１１
は目的とする光源のピーク波長に光感度特性に合わせ、
数十〜数千Ω・Ｃ７〃の比抵抗範囲内で比抵抗値の選定
がなされたＮ形シリコン基板、ら セは拡散係数が小さいＮ形不純物である砒素の拡散で形
成したＮ型拡散領域、２１は硼素の拡散で、形成したＰ
形拡散領域、３１および４１はアルミニウム電極そして
５はＳ ｉ ０２膜である。
この構造で大切なことは、図示するように、Ｐ形拡散領
域２１がＮ形拡散領域６を貫通し、その拡散前面がＮ形
シリコン基板１１まで達していることである。
域２１がＮ形拡散領域６を貫通し、その拡散前面がＮ形
シリコン基板１１まで達していることである。
このような構造を有する本発明のフォトダイオードでは
、Ｐ形拡散領域２１の大半がＮ形シリコン基板１１と接
し、この間に形成されるＰＮ接合により光感度特性が決
定されるところとなるだめ、出発材料となるＮ形シリコ
ン基板の比抵抗の選定によりフォトダイオードの光感度
特性を定めることができる。一方、暗電流値は、表面層
の不純物濃度が高められているため、再結合電流の増加
か抑えられるところとなり、低い値となる。
、Ｐ形拡散領域２１の大半がＮ形シリコン基板１１と接
し、この間に形成されるＰＮ接合により光感度特性が決
定されるところとなるだめ、出発材料となるＮ形シリコ
ン基板の比抵抗の選定によりフォトダイオードの光感度
特性を定めることができる。一方、暗電流値は、表面層
の不純物濃度が高められているため、再結合電流の増加
か抑えられるところとなり、低い値となる。
第３図および第４図は、以上説明してきだ本発明のフォ
トダイオードと従来のフォトターイオートの光感度特性
および暗電流値の比較結果を示す図である。
トダイオードと従来のフォトターイオートの光感度特性
および暗電流値の比較結果を示す図である。
本発明のフォトターイオードは、比抵抗が２５００Ω・
Ｃ１〃のＮ形シリコン基板に６１を素（Ａｓ）イオンを
ド−ズ量１×１０１２ｃ１ｎ−２で注入し、こののち窒
素界囲気中で９００℃のアニール処理を施し、さらに熱
酸化処理で６００ＯＡの厚さのＳｉＯ□膜をＮ形シリコ
ン基板上に形成し、次いで、この、５ｉｎ２膜をマスク
として硼素を選択拡散し、表面不純物瀝度が３Ｘ１０１
９（−１１１’深さが３．５ μｍ のＰ形拡散領域
を形成して製作したものである。一方、従来のフォトダ
イ・オードは、上記のＡｓイオンの注入を除き、他の条
件を全て同じにして製作したものである。
Ｃ１〃のＮ形シリコン基板に６１を素（Ａｓ）イオンを
ド−ズ量１×１０１２ｃ１ｎ−２で注入し、こののち窒
素界囲気中で９００℃のアニール処理を施し、さらに熱
酸化処理で６００ＯＡの厚さのＳｉＯ□膜をＮ形シリコ
ン基板上に形成し、次いで、この、５ｉｎ２膜をマスク
として硼素を選択拡散し、表面不純物瀝度が３Ｘ１０１
９（−１１１’深さが３．５ μｍ のＰ形拡散領域
を形成して製作したものである。一方、従来のフォトダ
イ・オードは、上記のＡｓイオンの注入を除き、他の条
件を全て同じにして製作したものである。
第３図は、照度が１０００ルクスにおける上記２試料の
光感度を相対比較した図であり、図示するように、両者
の光感度はほぼ同じであった。
光感度を相対比較した図であり、図示するように、両者
の光感度はほぼ同じであった。
第４図は暗電流値の比較結果を示す図であり、本発明の
フォトダイオードでは従来のものよりも著くし低い暗電
流値が得られた。
フォトダイオードでは従来のものよりも著くし低い暗電
流値が得られた。
発明の効果
以−に説明したところから明らかなように、本発明の半
導体受光装置は、光感度特性の面では従来のものと何等
遜色がなく、暗電流値は従来のものよりはるかに低くな
る。したがって、低い暗電流値が要求される産業用分野
でも使用することができ、半導体受光素子の使用分野を
飛躍的に拡大させる効果が奏される。勿論、所望の光感
度維持のために、チップサイズを大きくする必要もない
ため、コストアップを招くおそれもない。
導体受光装置は、光感度特性の面では従来のものと何等
遜色がなく、暗電流値は従来のものよりはるかに低くな
る。したがって、低い暗電流値が要求される産業用分野
でも使用することができ、半導体受光素子の使用分野を
飛躍的に拡大させる効果が奏される。勿論、所望の光感
度維持のために、チップサイズを大きくする必要もない
ため、コストアップを招くおそれもない。
第１図は、従来のフォトダイオードの構造を示す図、第
２図は、本発明のフォトダイオードの構造を示す図、第
３図および第４図は本発明のフォトダイオードと従来の
フォトダイオードの光感度特性および暗電流特性の比較
結果を示す図である。 １・・・・シリコン基板、２・・・ＰＮ接合形成用の拡
散領域、３，４・・・・・・電極、５・・・・・二酸化
シリコン膜、６ ・・・・Ｎ形拡散領域、１１・・・・
Ｎ形シリコン基板、２１・・・・・・Ｐ形拡散領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図 へ 第４図
２図は、本発明のフォトダイオードの構造を示す図、第
３図および第４図は本発明のフォトダイオードと従来の
フォトダイオードの光感度特性および暗電流特性の比較
結果を示す図である。 １・・・・シリコン基板、２・・・ＰＮ接合形成用の拡
散領域、３，４・・・・・・電極、５・・・・・二酸化
シリコン膜、６ ・・・・Ｎ形拡散領域、１１・・・・
Ｎ形シリコン基板、２１・・・・・・Ｐ形拡散領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図 へ 第４図
Claims (1)
- 所定の分光特性に合致する比抵抗とされたシリコン基板
の表面層に、同シリコン基板と同−導電形で、所望する
暗電流値に基いて選定され、しかも、シリコン基板より
高不純物濃度の第１の不純物拡散領域が形成されるとと
もに、同第１の不純物拡散領域形成部分に、第１の不純
物拡散領域より小面積に選定され、さらに、同第１の不
純物拡散領域を貫通して前記シリコン基板に達し、同シ
リコン基板とは逆導電形の第２の不純物拡散領域が形成
されてなり、前記シリコン基板および第１の拡散領域と
前記第２の拡散領域との間に、光電
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020037A JPS59145579A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020037A JPS59145579A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59145579A true JPS59145579A (ja) | 1984-08-21 |
Family
ID=12015860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58020037A Pending JPS59145579A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59145579A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01239972A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Yokogawa Electric Corp | 半導体光検出素子 |
| US4879466A (en) * | 1987-02-06 | 1989-11-07 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor radiation detector |
| JPH02240531A (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-25 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
-
1983
- 1983-02-09 JP JP58020037A patent/JPS59145579A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4879466A (en) * | 1987-02-06 | 1989-11-07 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor radiation detector |
| JPH01239972A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Yokogawa Electric Corp | 半導体光検出素子 |
| JPH02240531A (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-25 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
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