JPS60177684A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS60177684A JPS60177684A JP59032939A JP3293984A JPS60177684A JP S60177684 A JPS60177684 A JP S60177684A JP 59032939 A JP59032939 A JP 59032939A JP 3293984 A JP3293984 A JP 3293984A JP S60177684 A JPS60177684 A JP S60177684A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 17
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
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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
- H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN 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、コンパクトディスク（ＣＤ）やビデオディス
ク（ＶＤ）等の光学式ピックアップに用いて最適な光電
変換装置に関する。
ク（ＶＤ）等の光学式ピックアップに用いて最適な光電
変換装置に関する。
背景技術とその問題点
従来、例えばＣＤの光学式ピックアップにおける焦点検
出用フォトセンサとして、第１図に示すような集積型フ
ォトセンサが知られている。この集８を型フォトセンサ
においては、ｎ 型シリコン基板１上にｎ″″型のエピ
タキシャル成長層２が形成され、このエピタキシャル成
長層２の中にｎ＋型の分離拡散層３とｐ土層５，６とが
それぞれ形成されている。なお分離拡散層３の両側の領
域が受光領域７，８を構成している。
出用フォトセンサとして、第１図に示すような集積型フ
ォトセンサが知られている。この集８を型フォトセンサ
においては、ｎ 型シリコン基板１上にｎ″″型のエピ
タキシャル成長層２が形成され、このエピタキシャル成
長層２の中にｎ＋型の分離拡散層３とｐ土層５，６とが
それぞれ形成されている。なお分離拡散層３の両側の領
域が受光領域７，８を構成している。
上述の集積型フォトセンサにおいては、ｐ土層５．６と
エピタキシャル成長層２とでそれぞれ形成されるｐ ＋
ｎ 接合１０，１１を逆バイアスした状態で受光領域
７，８に入射する光を光電変換部Ｆ２ａ”；２ｂ’ （
ｐ土層５．６下部のエピタキシャル成長層２）において
光電変換し、各受光領域７゜８の受光量を電気信号とし
てそわそれ出力するようになっている。そしてこれらの
出力を用いて既述の焦点検出を行っている。なお通常は
ｐ ＋ Ｈ接合１０．１１に所定の逆バイアス電圧を
印加した時に光電変換部（２ａ、２ｂ・ の全体が空乏
層になるようにエピタキシャル成長層２の不純物濃度が
選択されている。
エピタキシャル成長層２とでそれぞれ形成されるｐ ＋
ｎ 接合１０，１１を逆バイアスした状態で受光領域
７，８に入射する光を光電変換部Ｆ２ａ”；２ｂ’ （
ｐ土層５．６下部のエピタキシャル成長層２）において
光電変換し、各受光領域７゜８の受光量を電気信号とし
てそわそれ出力するようになっている。そしてこれらの
出力を用いて既述の焦点検出を行っている。なお通常は
ｐ ＋ Ｈ接合１０．１１に所定の逆バイアス電圧を
印加した時に光電変換部（２ａ、２ｂ・ の全体が空乏
層になるようにエピタキシャル成長層２の不純物濃度が
選択されている。
上述の集Ｓ型フォトセンサは次のような欠点を有してい
る。即ち、各受光領域７，８で受光された光は光電変換
部２ａ 、 ２ｂにおいてのみ光電変換されるのが本来
好ましいが、実際には受光された光の一部がｎ十型シリ
コン基板１に達してこのｎ＋型シリコン基板１において
も光電変２換が行われる場合がある。この場合、光電変
換部２ａ、２ｂにおいて光電変換により生ずるキャリア
に、ｎ 型シリコン基板１において光電変換により生ず
るキャリアが加わることになる。ところが、光電変換部
２ａ 、２ｂにおいて生ずるキャリアは、フォトセンサ
の動作時において空乏層となっているこの光電変換部２
ａ、２ｂに存在する電界の作用によって迅速に移動する
ものの、ｎ＋型シリコン基板１において生ずるキャリア
は、光電変換部２ａ。
る。即ち、各受光領域７，８で受光された光は光電変換
部２ａ 、 ２ｂにおいてのみ光電変換されるのが本来
好ましいが、実際には受光された光の一部がｎ十型シリ
コン基板１に達してこのｎ＋型シリコン基板１において
も光電変２換が行われる場合がある。この場合、光電変
換部２ａ、２ｂにおいて光電変換により生ずるキャリア
に、ｎ 型シリコン基板１において光電変換により生ず
るキャリアが加わることになる。ところが、光電変換部
２ａ 、２ｂにおいて生ずるキャリアは、フォトセンサ
の動作時において空乏層となっているこの光電変換部２
ａ、２ｂに存在する電界の作用によって迅速に移動する
ものの、ｎ＋型シリコン基板１において生ずるキャリア
は、光電変換部２ａ。
２ｂに取り込まれるまではｎ十型シリコン基板１内を拡
散移動しなければならないため、迅速Ｉζ移動すること
ができない。従って、集積型フォトセンサの動作速度は
、ｎ十型シリコン基板１において生ずるキャリアの拡散
移動の速度によって制限され、てしまうので、高速動作
が難しい。
散移動しなければならないため、迅速Ｉζ移動すること
ができない。従って、集積型フォトセンサの動作速度は
、ｎ十型シリコン基板１において生ずるキャリアの拡散
移動の速度によって制限され、てしまうので、高速動作
が難しい。
このような問題を解決するために、通常はｎ＋型シリコ
ン基板１の不純物濃度を高めることにより、このｎ十型
シリ−コン基板１において生ずるキャリアのライフタイ
ムを減少させるようにしている。しかしながら、上記の
不純物として通常用いられているｓｂのシリコンにおけ
る固溶限界は比較的低いため、抵抗率で表して１０−２
Ωｍ程度までしか不純物をドープすることができず、こ
のためｎ＋シリコン基板１におけるキャリアのライフタ
イムを十分に短くすることができない。
ン基板１の不純物濃度を高めることにより、このｎ十型
シリ−コン基板１において生ずるキャリアのライフタイ
ムを減少させるようにしている。しかしながら、上記の
不純物として通常用いられているｓｂのシリコンにおけ
る固溶限界は比較的低いため、抵抗率で表して１０−２
Ωｍ程度までしか不純物をドープすることができず、こ
のためｎ＋シリコン基板１におけるキャリアのライフタ
イムを十分に短くすることができない。
またｎ十型シリコン基板１の抵抗率、従って不純物濃度
は、特に製造ロフト間で多少ばらつくのは避けられない
ため、ｎ十型シリコン基板１におけるキャリアのライフ
タイムもロフト間でばらついてしまう。このため、ｎ十
型シリコン基板１において生ずるキャリアがフォトセン
サの出力に寄与する割合が基板のロフト間でばらつくこ
とになり、この結果集積型フォトセンサの高周波特性が
ロフト間でばらついてし味う。
は、特に製造ロフト間で多少ばらつくのは避けられない
ため、ｎ十型シリコン基板１におけるキャリアのライフ
タイムもロフト間でばらついてしまう。このため、ｎ十
型シリコン基板１において生ずるキャリアがフォトセン
サの出力に寄与する割合が基板のロフト間でばらつくこ
とになり、この結果集積型フォトセンサの高周波特性が
ロフト間でばらついてし味う。
なお不純物としてｓｂの代わりに固溶限界の高いＡｓを
用いれば、抵抗率で表して１０−３０副程度まで不純物
がドープされたｎ＋型シリコン基板１が得られ、ｎ＋型
シリコン基板１におけるヰ゛ ヤリアのライフタイムを
十分短くすることができるため、上述の問題は１１は解
決される。しかし不純物としてＡｓを用いる場合ｌζは
、基板の製造が容易でなく、また製造コストも高いきい
う欠点があるので奸才しくない。
用いれば、抵抗率で表して１０−３０副程度まで不純物
がドープされたｎ＋型シリコン基板１が得られ、ｎ＋型
シリコン基板１におけるヰ゛ ヤリアのライフタイムを
十分短くすることができるため、上述の問題は１１は解
決される。しかし不純物としてＡｓを用いる場合ｌζは
、基板の製造が容易でなく、また製造コストも高いきい
う欠点があるので奸才しくない。
ｉ明の目的
本発明は、上述の問題にかんがみ、従来の光電変換装置
が有する上述のような欠点を是正した光電変換装置を提
供することを目的とする。
が有する上述のような欠点を是正した光電変換装置を提
供することを目的とする。
発明の概要
本発明に係る光電変換装置は、半導体基板と、この半導
体基板の少なくとも一生面に設けられかつ上記半導体基
板より不純物濃度が高くかつ上記半導体基板と同一導電
型の半導体層と、この半導体層上に設けられている光電
変換素子層とをそれ。
体基板の少なくとも一生面に設けられかつ上記半導体基
板より不純物濃度が高くかつ上記半導体基板と同一導電
型の半導体層と、この半導体層上に設けられている光電
変換素子層とをそれ。
それ具備している。このように構成することによって、
応答速度を高くすることができると共に、半導体基板の
抵抗率のばらつきによらず光電変換装置の高周波特性を
一定とすることができる。
応答速度を高くすることができると共に、半導体基板の
抵抗率のばらつきによらず光電変換装置の高周波特性を
一定とすることができる。
実施例
以下本発明に係る光電変換装置を集積型フォトセンサに
適用した一実施例につき第２図を参照しながら説明する
。なお第１図に示す従来の集積型フォトセンサーと同一
部分には同一の符号を付し、必要に応じて説明を省略す
る。
適用した一実施例につき第２図を参照しながら説明する
。なお第１図に示す従来の集積型フォトセンサーと同一
部分には同一の符号を付し、必要に応じて説明を省略す
る。
第２図に示すように、本実施例１こよる集積型フォトセ
ンサにおいては、不純物としてｓｂを用いた例えば抵抗
率が２×１０″″２０ｃｍ（不純物濃度にして１．５
Ｘ １０１８ｃｒｎ−’）のｎ 型シリコン基板１の表
面に、ｎ型不純物、例えばＰ ｓ Ａ ｓ等を十分高濃
度にイオン注入することにより、抵抗率が１０−３Ωｃ
ｒｎ（表面濃度で〜１×１ｏ２０ｃｒｎす）の千十 ｎ’ｉＪシリコン層１６層形６されている。そしてこの
ｎ 、型シリコン層１３上に、第１図に示す従来の集積
型フォトセンサと同様に、ｎ−型のエピタキシャル成長
層２が形成され、このエピタキシャル成長層２の中にｎ
＋型の分離拡散層３とｐ土層５，６とがそれぞれ形成さ
れている。
ンサにおいては、不純物としてｓｂを用いた例えば抵抗
率が２×１０″″２０ｃｍ（不純物濃度にして１．５
Ｘ １０１８ｃｒｎ−’）のｎ 型シリコン基板１の表
面に、ｎ型不純物、例えばＰ ｓ Ａ ｓ等を十分高濃
度にイオン注入することにより、抵抗率が１０−３Ωｃ
ｒｎ（表面濃度で〜１×１ｏ２０ｃｒｎす）の千十 ｎ’ｉＪシリコン層１６層形６されている。そしてこの
ｎ 、型シリコン層１３上に、第１図に示す従来の集積
型フォトセンサと同様に、ｎ−型のエピタキシャル成長
層２が形成され、このエピタキシャル成長層２の中にｎ
＋型の分離拡散層３とｐ土層５，６とがそれぞれ形成さ
れている。
上述の実施例によれば、ｎ十型シリコン基板１の表面に
ｎ 型シリコン層１６を形成し、このｎ＋＋型シリコン
層１３上に光電変換部２ａ、２ｂ等を構成するエピタキ
シャル成長層２を形成しているので、次のような利点が
ある０即ち、受光領域７，８で受光され、た光がｎ＋型
シリコン基板１に達して光電変換によりこのｎ＋型シリ
コン基板１中にキャリアが生じたとしても、こゎらのキ
ャリアはｎ＋＋型シリコン層１６に拡散移動した後、短
時間のうちに消滅する。こイ１は、ｎ＋＋型シリコンｊ
峠１６の不純物濃度が既述のように極めて高く、このた
めｎ＋＋ シリコン層１３におけるキャリアのライフタ
イムが極めて短いからである。従って、アに加わること
がない。このため集積型フォトセンサの応答速度が極め
て高く、例えば数１０ ＭＨｚでの尚速動作も可能であ
る。これは例えばＣＤの光学式ピックアップにおける焦
点検出用フォトセンサに要求される性能を満足している
。
ｎ 型シリコン層１６を形成し、このｎ＋＋型シリコン
層１３上に光電変換部２ａ、２ｂ等を構成するエピタキ
シャル成長層２を形成しているので、次のような利点が
ある０即ち、受光領域７，８で受光され、た光がｎ＋型
シリコン基板１に達して光電変換によりこのｎ＋型シリ
コン基板１中にキャリアが生じたとしても、こゎらのキ
ャリアはｎ＋＋型シリコン層１６に拡散移動した後、短
時間のうちに消滅する。こイ１は、ｎ＋＋型シリコンｊ
峠１６の不純物濃度が既述のように極めて高く、このた
めｎ＋＋ シリコン層１３におけるキャリアのライフタ
イムが極めて短いからである。従って、アに加わること
がない。このため集積型フォトセンサの応答速度が極め
て高く、例えば数１０ ＭＨｚでの尚速動作も可能であ
る。これは例えばＣＤの光学式ピックアップにおける焦
点検出用フォトセンサに要求される性能を満足している
。
また、たとえｎ＋型シリコン基板１の不純物濃度がロフ
ト間等でばらつき、従ってキャリアのライフタイムがロ
フト間等でばらついていたとしても、ｎ 型シリコン基
板１において生ずるキャリアは既述のようにｎ＋＋型シ
リコン層１３において消滅するので、これらのキャリア
がフォトセンサの出力に寄与することはない。従って、
ｎ 型シリコン基板１の不純物濃度のロフト間等のばら
つきによらず集積型フォトセンサの高周波特性を一定と
することができる。
ト間等でばらつき、従ってキャリアのライフタイムがロ
フト間等でばらついていたとしても、ｎ 型シリコン基
板１において生ずるキャリアは既述のようにｎ＋＋型シ
リコン層１３において消滅するので、これらのキャリア
がフォトセンサの出力に寄与することはない。従って、
ｎ 型シリコン基板１の不純物濃度のロフト間等のばら
つきによらず集積型フォトセンサの高周波特性を一定と
することができる。
なお上述の実施例においては、イオン注入法によりｎ＋
＋型シリコン層１３を形成しているが、例えば熱拡散法
等の他の方法によって形成してもよい。またｎ＋＋型シ
リコン層１６の不純物濃度または抵抗率は上述の実施例
で用いた値に限定されるものではなく、一般にはｎ十型
シリコン基板１より不純物濃度が高ければ（抵抗率が低
ければ）他の値を用いてもよいが、表面濃度でｉＱ１９
ｃｍ−５以上であるのが好ましく、１０ ｃｒｎ 以上
であるのがより好ましい。またｎ＋型シリコン基板１の
不純物濃度も上述の実施例とは異なる値を用いてもよい
か、５×１０１８〜６Ｘ１０１７Ｃｒｎ−５（抵抗率に
して１ｘｌＯ−２〜３ｘ１０−２Ωｃｒｎ）の範囲であ
るのが奸才しい。
＋型シリコン層１３を形成しているが、例えば熱拡散法
等の他の方法によって形成してもよい。またｎ＋＋型シ
リコン層１６の不純物濃度または抵抗率は上述の実施例
で用いた値に限定されるものではなく、一般にはｎ十型
シリコン基板１より不純物濃度が高ければ（抵抗率が低
ければ）他の値を用いてもよいが、表面濃度でｉＱ１９
ｃｍ−５以上であるのが好ましく、１０ ｃｒｎ 以上
であるのがより好ましい。またｎ＋型シリコン基板１の
不純物濃度も上述の実施例とは異なる値を用いてもよい
か、５×１０１８〜６Ｘ１０１７Ｃｒｎ−５（抵抗率に
して１ｘｌＯ−２〜３ｘ１０−２Ωｃｒｎ）の範囲であ
るのが奸才しい。
発明の効果
本発明に係る光電変換装置によれば、半導体基板の少な
くとも一主面に設けられかつ上記半導体基板より不純物
濃度が高くかつ上記半導体基板と同−遅霜型の半導体層
を具備しているので、応答速度が冒くて高速動作の可能
な光電、変換装置を提供することができると共に、半導
体基板の不純物濃度のロット間等のばらつきによらず光
電変換装置の高ｊＭ波特性を一定とすることができる。
くとも一主面に設けられかつ上記半導体基板より不純物
濃度が高くかつ上記半導体基板と同−遅霜型の半導体層
を具備しているので、応答速度が冒くて高速動作の可能
な光電、変換装置を提供することができると共に、半導
体基板の不純物濃度のロット間等のばらつきによらず光
電変換装置の高ｊＭ波特性を一定とすることができる。
第１図は従来の集積型フォトセンサの断面図、第２図は
本発明に係る光電変換装置の一実施例としての集積型フ
ォトセンサの断面図である。 なお図面に用いた符号において、 １ ・・・・・・・・・・・・・・・ｎ＋型シリコン基
板２・・・・・・・・・・・−・・・エピタキシャル成
長層２ａ 、 ２ｂ・・・・・・・・・・・・・・光電
変換部６、・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・分離拡散層７．８ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・受光領域１６ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・ｎ＋＋型シリゴン（光電変換素子層
）である。 代理人 上屋 勝 〃 常 包 芳 男
本発明に係る光電変換装置の一実施例としての集積型フ
ォトセンサの断面図である。 なお図面に用いた符号において、 １ ・・・・・・・・・・・・・・・ｎ＋型シリコン基
板２・・・・・・・・・・・−・・・エピタキシャル成
長層２ａ 、 ２ｂ・・・・・・・・・・・・・・光電
変換部６、・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・分離拡散層７．８ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・受光領域１６ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・ｎ＋＋型シリゴン（光電変換素子層
）である。 代理人 上屋 勝 〃 常 包 芳 男
Claims (1)
- 半導体基板と、この半導体基板の少なくとも一主面に設
けられかつ上記半導体基板より不純物濃度が高くかつ上
記半導体基板と同一導電型の半導体層と、この半導体層
上に設けられている光電変換素子層とをそれぞれ具備す
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 |
|---|---|---|---|
| JP59032939A JPS60177684A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59032939A JPS60177684A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60177684A true JPS60177684A (ja) | 1985-09-11 |
Family
ID=12372912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59032939A Pending JPS60177684A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60177684A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01233777A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Fujitsu Ltd | 赤外線検知装置 |
| JPH0316273A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-24 | Fuji Electric Co Ltd | 光センサ |
| JPH03183169A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-08-09 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 受光素子およびその製造方法 |
| KR100459860B1 (ko) * | 2001-10-31 | 2004-12-03 | 샤프 가부시키가이샤 | 수광소자, 회로 내장 광검출기 및 광픽업 |
| CN109686805A (zh) * | 2017-10-19 | 2019-04-26 | 中电科技集团重庆声光电有限公司 | 硅基高速高响应pin光电探测器及其制作方法 |
-
1984
- 1984-02-23 JP JP59032939A patent/JPS60177684A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01233777A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Fujitsu Ltd | 赤外線検知装置 |
| JPH0316273A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-24 | Fuji Electric Co Ltd | 光センサ |
| JPH03183169A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-08-09 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 受光素子およびその製造方法 |
| KR100459860B1 (ko) * | 2001-10-31 | 2004-12-03 | 샤프 가부시키가이샤 | 수광소자, 회로 내장 광검출기 및 광픽업 |
| CN109686805A (zh) * | 2017-10-19 | 2019-04-26 | 中电科技集团重庆声光电有限公司 | 硅基高速高响应pin光电探测器及其制作方法 |
| CN109686805B (zh) * | 2017-10-19 | 2021-06-18 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 硅基高速高响应pin光电探测器及其制作方法 |
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