JPS6135494B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6135494B2 JPS6135494B2 JP56124885A JP12488581A JPS6135494B2 JP S6135494 B2 JPS6135494 B2 JP S6135494B2 JP 56124885 A JP56124885 A JP 56124885A JP 12488581 A JP12488581 A JP 12488581A JP S6135494 B2 JPS6135494 B2 JP S6135494B2
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- JP
- Japan
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- conductivity type
- region
- semiconductor substrate
- type semiconductor
- wavelength
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- Expired
Links
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
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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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光波長検出素子に関し、特に複数の
異なる特性をもつシリコンフオトダイオードを集
積化した光波長検出素子に係わるものである。
異なる特性をもつシリコンフオトダイオードを集
積化した光波長検出素子に係わるものである。
シリコン中への光の浸透は長波長光ほど深く、
このためにシリコンの深いところで発生した光励
起電子・正孔ペアを光電流として検知できる構造
であれば長波長光に対しても高い感度をもつフオ
トダイオードとなり、逆に深いところでの電子・
正孔ペアに対しては有効な電流とならない構造、
すなわち少数キヤリア拡散長の小さい構造にすれ
ば、長波長光をカツトした分光特性を得ることが
できる。そこでこれら２組の分光特性の異なるフ
オトダイオードを並置し、その光励起電流を比較
することで、投射される光の波長分布を検出し得
るのである。
このためにシリコンの深いところで発生した光励
起電子・正孔ペアを光電流として検知できる構造
であれば長波長光に対しても高い感度をもつフオ
トダイオードとなり、逆に深いところでの電子・
正孔ペアに対しては有効な電流とならない構造、
すなわち少数キヤリア拡散長の小さい構造にすれ
ば、長波長光をカツトした分光特性を得ることが
できる。そこでこれら２組の分光特性の異なるフ
オトダイオードを並置し、その光励起電流を比較
することで、投射される光の波長分布を検出し得
るのである。
このような光波長検出素子の従来例を第１図お
よび第２図に示してある。これらの第１図および
第２図において、２個のダイオード，はその
カソード電極を取り出すステム１上に固定されて
おり、低濃度Ｎ型シリコン基板２（例えばND＝
1015／cm2）、高濃度Ｎ型シリコン基板３（例えば
ND＝1017／cm2）と、アノードとなるＰ型拡散領
域４，５（例えばNS＝1018／cm2、深さ0.5μ）と
からなつており、これらの互いに並置された２個
のダイオード，に光が投射されると、第２図
に示すような分光特性が得られる。すなわち、低
濃度シリコンを用いたダイオードに対し、高濃
度シリコンを用いていて少数キヤリア拡散長の小
さいダイオードは、前記したように長波長では
光感度が小さくなり、このように２つのダイオー
ドの光電流比は投射光の波長の関数となるから、
適当な演算により投射光の波長を測定し得るので
ある。
よび第２図に示してある。これらの第１図および
第２図において、２個のダイオード，はその
カソード電極を取り出すステム１上に固定されて
おり、低濃度Ｎ型シリコン基板２（例えばND＝
1015／cm2）、高濃度Ｎ型シリコン基板３（例えば
ND＝1017／cm2）と、アノードとなるＰ型拡散領
域４，５（例えばNS＝1018／cm2、深さ0.5μ）と
からなつており、これらの互いに並置された２個
のダイオード，に光が投射されると、第２図
に示すような分光特性が得られる。すなわち、低
濃度シリコンを用いたダイオードに対し、高濃
度シリコンを用いていて少数キヤリア拡散長の小
さいダイオードは、前記したように長波長では
光感度が小さくなり、このように２つのダイオー
ドの光電流比は投射光の波長の関数となるから、
適当な演算により投射光の波長を測定し得るので
ある。
しかし乍ら、一方このように２個のダイオード
チツプを用いた従来の構造では、これらのチツプ
を別別に製造するために、半導体としての熱履
歴、表面状態などにより影響されて光感度、リー
ク電流にばらつきを生じ、正確な測定ができない
と共に、各製品ごとに光電流比／投射波長の特性
〓〓〓〓
が大巾に変動するという欠点があつた。
チツプを用いた従来の構造では、これらのチツプ
を別別に製造するために、半導体としての熱履
歴、表面状態などにより影響されて光感度、リー
ク電流にばらつきを生じ、正確な測定ができない
と共に、各製品ごとに光電流比／投射波長の特性
〓〓〓〓
が大巾に変動するという欠点があつた。
この発明はこれらの欠点を解決するために、異
なる分光特性をもつ２個のフオトダイオードを、
長波長での光感度特性以外の特性が殆んど同一に
なるように１つのチツプに組み込ませたものであ
る。
なる分光特性をもつ２個のフオトダイオードを、
長波長での光感度特性以外の特性が殆んど同一に
なるように１つのチツプに組み込ませたものであ
る。
以下、この発明に係わる光波長検出素子の一実
施例につき、第３図および第４図を参照して詳細
に説明する。
施例につき、第３図および第４図を参照して詳細
に説明する。
第３図はこの実施例素子の断面構造を示してお
り、この第３図において、１１はチツプを固定し
てカソード電極を取り出すステム、１２はチツプ
を構成する低濃度Ｎ型シリコン基板（例えばND
＝1015／cm2、厚さ400μ）である。また１３は基
板１２の一方の片側に埋め込み拡散として選択的
に形成された高濃度Ｎ型領域（例えばND＝
1019／cm2）、１４はこれらの表面に成長された低
濃度Ｎ型エピタキシヤル層（例えばND＝1015／
cm2、厚さ５μ）、１５および１６は前記埋め込み
領域のある一方の片側と他方の片側とにそれぞれ
選択的に同時に形成されたアノードとなるＰ型拡
散領域（例えばNS＝1018／cm2、深さ0.5μ）であ
つて、領域１５側にフオトダイオード、領域１
６，１３側にフオトダイオードを構成させたも
のである。
り、この第３図において、１１はチツプを固定し
てカソード電極を取り出すステム、１２はチツプ
を構成する低濃度Ｎ型シリコン基板（例えばND
＝1015／cm2、厚さ400μ）である。また１３は基
板１２の一方の片側に埋め込み拡散として選択的
に形成された高濃度Ｎ型領域（例えばND＝
1019／cm2）、１４はこれらの表面に成長された低
濃度Ｎ型エピタキシヤル層（例えばND＝1015／
cm2、厚さ５μ）、１５および１６は前記埋め込み
領域のある一方の片側と他方の片側とにそれぞれ
選択的に同時に形成されたアノードとなるＰ型拡
散領域（例えばNS＝1018／cm2、深さ0.5μ）であ
つて、領域１５側にフオトダイオード、領域１
６，１３側にフオトダイオードを構成させたも
のである。
従つてこの実施例構成では、領域１２，１４，
１５からなるフオトダイオードは、低濃度
（1015／cm2）エピタキシヤル層と低濃度（1015／
cm2）シリコン基板とによる大きな少数キヤリア拡
散長により、深く浸透した長波長光に対しても大
きな感度をもち、一方、領域１２，１３，１４，
１６からなるフオトダイオードは、アノード領
域の下にある高濃度埋め込み層のために、４〜５
μより深いところで発生した電子・正孔ペアがＰ
―Ｎ接合まで到達せず、長波長では光感度が急激
に低下することになる。すなわち、第４図からも
明らかなように、このダイオード，は前記第
２図でのダイオード，と同じ特性を示し、従
来と同様に光電流比によつて投射光の波長を測定
し得るのである。
１５からなるフオトダイオードは、低濃度
（1015／cm2）エピタキシヤル層と低濃度（1015／
cm2）シリコン基板とによる大きな少数キヤリア拡
散長により、深く浸透した長波長光に対しても大
きな感度をもち、一方、領域１２，１３，１４，
１６からなるフオトダイオードは、アノード領
域の下にある高濃度埋め込み層のために、４〜５
μより深いところで発生した電子・正孔ペアがＰ
―Ｎ接合まで到達せず、長波長では光感度が急激
に低下することになる。すなわち、第４図からも
明らかなように、このダイオード，は前記第
２図でのダイオード，と同じ特性を示し、従
来と同様に光電流比によつて投射光の波長を測定
し得るのである。
なお以上は１つの実施例について述べたが、各
部位での不純物濃度、厚さは前記範囲に限られる
ものではない。すなわち、例えばエピタキシヤル
層の厚さを大きくすれば、光感度の低下する波長
の値を大きくできると共に、長波長域の光感度以
外の特性は常に同一であるから、必要とする波長
識別領域に応じてパラメータを設定すればよい。
部位での不純物濃度、厚さは前記範囲に限られる
ものではない。すなわち、例えばエピタキシヤル
層の厚さを大きくすれば、光感度の低下する波長
の値を大きくできると共に、長波長域の光感度以
外の特性は常に同一であるから、必要とする波長
識別領域に応じてパラメータを設定すればよい。
以上詳述したようにこの発明によれば、１つの
チツプ内に異なる分光特性をもつ複数個のフオト
ダイオードを同時に形成させるので、形成時の熱
履歴、表面状態が同じであり、かつ光感度、リー
ク電流を同一レベルに揃えられる。またこれらの
各フオトダイオードは同じエピタキシヤル層内に
形成されているために同一不純物濃度をもつ。す
なわち、埋め込み領域の影響しない短波長域では
全く同一の特性を有するほか、接合容量も同じに
できるために動特性を大きく改善し得るなどの特
長がある。
チツプ内に異なる分光特性をもつ複数個のフオト
ダイオードを同時に形成させるので、形成時の熱
履歴、表面状態が同じであり、かつ光感度、リー
ク電流を同一レベルに揃えられる。またこれらの
各フオトダイオードは同じエピタキシヤル層内に
形成されているために同一不純物濃度をもつ。す
なわち、埋め込み領域の影響しない短波長域では
全く同一の特性を有するほか、接合容量も同じに
できるために動特性を大きく改善し得るなどの特
長がある。
第１図は従来の光波長検出素子の構成を示す断
面図、第２図は同上分光感度特性図、第３図はこ
の発明の一実施例による光波長検出素子の構成を
示す断面図、第４図は同上分光感度特性図であ
る。 １１…ステム、１２…低濃度シリコン基板、１
３…高濃度埋め込み領域、１４…低濃度エピタキ
シヤル層、１５，１６…拡散領域。 〓〓〓〓
面図、第２図は同上分光感度特性図、第３図はこ
の発明の一実施例による光波長検出素子の構成を
示す断面図、第４図は同上分光感度特性図であ
る。 １１…ステム、１２…低濃度シリコン基板、１
３…高濃度埋め込み領域、１４…低濃度エピタキ
シヤル層、１５，１６…拡散領域。 〓〓〓〓
Claims (1)
- １ 分光感度特性の異なる第１および第２のフオ
トダイオードを具備する光波長検出素子におい
て、主面方向の不純物濃度が均一である第１導電
型半導体基板と、前記半導体基板上に同一深さま
で形成され不純物濃度が互いに等しい第１および
第２の第２導電型半導体領域と、前記第１の第２
導電型半導体領域の下方部に形成された第１導電
型高濃度領域とを備え、前記第１の第２導電型半
導体領域と前記第１導電型高濃度領域と前記半導
体基板とで前記第１のフオトダイオードが構成さ
れ、前記第２の第２導電型半導体領域と前記半導
体基板とで前記第２のフオトダイオードが構成さ
れていることを特徴とする光波長検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56124885A JPS5826234A (ja) | 1981-08-07 | 1981-08-07 | 光波長検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56124885A JPS5826234A (ja) | 1981-08-07 | 1981-08-07 | 光波長検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5826234A JPS5826234A (ja) | 1983-02-16 |
| JPS6135494B2 true JPS6135494B2 (ja) | 1986-08-13 |
Family
ID=14896497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56124885A Granted JPS5826234A (ja) | 1981-08-07 | 1981-08-07 | 光波長検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5826234A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5313399U (ja) * | 1976-07-16 | 1978-02-03 | ||
| JPS55132078A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-14 | Sharp Corp | Temperature compensating circuit for light detection circuit by semiconductor |
-
1981
- 1981-08-07 JP JP56124885A patent/JPS5826234A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5313399U (ja) * | 1976-07-16 | 1978-02-03 | ||
| JPS55132078A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-14 | Sharp Corp | Temperature compensating circuit for light detection circuit by semiconductor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5826234A (ja) | 1983-02-16 |
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