JP2583032B2 - 受光素子 - Google Patents
受光素子Info
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
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- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
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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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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、単一の基板である半導体基板の受光面上、
受光領域の両側の位置に光電流を取り出すための一対の
電極が形成された受光素子に関する。
受光領域の両側の位置に光電流を取り出すための一対の
電極が形成された受光素子に関する。
従来の技術 第１図はこの種の受光素子の構造を説明するための概
略図であって、同図（ａ）は平面図、同部（ｂ）は断面
図である。
略図であって、同図（ａ）は平面図、同部（ｂ）は断面
図である。
同図において、１はＰ型のシリコン基板、２はP-型の
エピタキシャル層、３はＮ層からなる受光部、４はコン
タクト用のP+層、５はシリコン酸化膜、6a、6bは受光部
３及びP+層４にそれぞれオーミック接触する電極であ
る。
エピタキシャル層、３はＮ層からなる受光部、４はコン
タクト用のP+層、５はシリコン酸化膜、6a、6bは受光部
３及びP+層４にそれぞれオーミック接触する電極であ
る。
さて、一般にPN型の受光素子の量子効率を上げるため
には、空乏層を拡げることが望ましい。空乏層を拡げる
には、逆バイアス電圧を高くすれば良い。ただ、これを
低い電圧で実現するために、従来は、高抵抗のウエハを
使用するようにしていた。
には、空乏層を拡げることが望ましい。空乏層を拡げる
には、逆バイアス電圧を高くすれば良い。ただ、これを
低い電圧で実現するために、従来は、高抵抗のウエハを
使用するようにしていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、高抵抗のウエハを使用する場合、スイ
ッチング速度が遅くなり、その立ち上がり又は立ち下が
りが悪くなるという欠点がある。
ッチング速度が遅くなり、その立ち上がり又は立ち下が
りが悪くなるという欠点がある。
本発明は上記した背景の下で創作されたものであっ
て、その目的とするところは、かような欠点が生じない
受光素子を提供することにある。
て、その目的とするところは、かような欠点が生じない
受光素子を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明は単一の基板である半導体基板の受光面上、受
光領域の両側の位置に光電流を取り出すための一対の電
極が形成された受光素子であって、一方の導電型の高濃
度不純物基板上に同一導電型の低濃度不純物のエピタキ
シャル層を形成し、前記高濃度不純物基板上であり且つ
前記エピタキシャル層の周囲に一方の導電型の高濃度不
純物層を形成し、前記エピタキシャル層上に逆同電型の
不純物層を受光部として形成し、これにより前記エピタ
キシャル層と受光部との間でPN接合を構成する一方で、
前記高濃度不純物層に一方の電極を、前記受光部に他方
の電極を夫々オーミック接続するようにした。
光領域の両側の位置に光電流を取り出すための一対の電
極が形成された受光素子であって、一方の導電型の高濃
度不純物基板上に同一導電型の低濃度不純物のエピタキ
シャル層を形成し、前記高濃度不純物基板上であり且つ
前記エピタキシャル層の周囲に一方の導電型の高濃度不
純物層を形成し、前記エピタキシャル層上に逆同電型の
不純物層を受光部として形成し、これにより前記エピタ
キシャル層と受光部との間でPN接合を構成する一方で、
前記高濃度不純物層に一方の電極を、前記受光部に他方
の電極を夫々オーミック接続するようにした。
作用 一対の電極に逆バイアス電圧を印加した状態で、受光
部に光を入射させると、PN接合に沿って生じた空乏層の
近傍に電子−正孔対が発生する。発生した電子は受光部
の領域においてドリフトする一方、正孔はエピタキシャ
ル層の領域においてドリフトし、エピタキシャル層の周
囲の高濃度不純物層や高濃度不純物基板の領域の入り込
む。この結果、受光部に入射した光の強度に応じた光電
流が一対の電極から出力される。このときPN接合に沿っ
て生ずる空乏層は素子の外周面に向かって横方向に拡が
るものの、エピタキシャル層の周囲の高濃度不純物層が
ガードリング層の役目を果たし、その拡がりが食い止め
られる。その結果、空乏層がエピタキシャル層の領域に
閉じ込められ、漏れ電流は極めて小さくなる。
部に光を入射させると、PN接合に沿って生じた空乏層の
近傍に電子−正孔対が発生する。発生した電子は受光部
の領域においてドリフトする一方、正孔はエピタキシャ
ル層の領域においてドリフトし、エピタキシャル層の周
囲の高濃度不純物層や高濃度不純物基板の領域の入り込
む。この結果、受光部に入射した光の強度に応じた光電
流が一対の電極から出力される。このときPN接合に沿っ
て生ずる空乏層は素子の外周面に向かって横方向に拡が
るものの、エピタキシャル層の周囲の高濃度不純物層が
ガードリング層の役目を果たし、その拡がりが食い止め
られる。その結果、空乏層がエピタキシャル層の領域に
閉じ込められ、漏れ電流は極めて小さくなる。
実施例 以下、本願発明の一実施例について第２図を参照して
説明する。第２図は受光素子の構造を説明するための概
略図であって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は断面
図である。
説明する。第２図は受光素子の構造を説明するための概
略図であって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は断面
図である。
図中11はP+型のシリコン基板である。シリコン基板11
にはP-型のエピタキシャル層12が形成されており、エピ
タキシャル層12上にはＮ層が受光部13として形成されて
いる。シリコン基板11上であり且つエピタキシャル層12
の周囲にはP+型の不純物層14が形成されている。エピタ
キシャル層12と受光部13との間でPN接合が構成される。
にはP-型のエピタキシャル層12が形成されており、エピ
タキシャル層12上にはＮ層が受光部13として形成されて
いる。シリコン基板11上であり且つエピタキシャル層12
の周囲にはP+型の不純物層14が形成されている。エピタ
キシャル層12と受光部13との間でPN接合が構成される。
図中15は素子表面を覆うシリコン酸化膜である。但
し、第１図（ａ）ではシリコン酸化膜15が省略されてい
る。
し、第１図（ａ）ではシリコン酸化膜15が省略されてい
る。
シリコン酸化膜15上には、アルミニウム等からなる電
極16a、16bが形成されている。電極16aを受光部13にオ
ーミック接続する一方、電極16bを不純物層14にオーミ
ック接続する。
極16a、16bが形成されている。電極16aを受光部13にオ
ーミック接続する一方、電極16bを不純物層14にオーミ
ック接続する。
以上のように構成された受光素子は以下のようにして
製造される。
製造される。
まず、P+型のシリコン基板11上にP-型のエピタキシャ
ル層12を成長させ、その表面を熱酸化膜を形成する。
ル層12を成長させ、その表面を熱酸化膜を形成する。
熱酸化膜上に不純物層14を形成するために孔開けを行
う。
う。
孔開けをした部分にP+層の不純物拡散を行い、P+型の
不純物層14を形成する。このとき孔開けした部分の表面
には熱酸化膜が再び形成される。
不純物層14を形成する。このとき孔開けした部分の表面
には熱酸化膜が再び形成される。
熱酸化膜上に受光部13を形成するために孔開けを行
う。
う。
孔開けした部分にＮ層の不純物拡散を行い、受光部13
を形成する。このとき孔開けした部分の表面には熱酸化
膜が再び形成される。
を形成する。このとき孔開けした部分の表面には熱酸化
膜が再び形成される。
素子表面に形成された熱酸化膜を全て除去する。そし
て再度、素子表面の熱酸化を行って、シリコン酸化膜15
を形成する。これは、シリコン酸化膜15の膜厚を均一に
するためである。
て再度、素子表面の熱酸化を行って、シリコン酸化膜15
を形成する。これは、シリコン酸化膜15の膜厚を均一に
するためである。
シリコン酸化膜15上に電極用の孔開けを行う。
孔開けをした部分にアルミニウム等を蒸着し、これに
より電極16a、16bを形成する。このような過程を経て第
２図に示すような受光素子が製造される。
より電極16a、16bを形成する。このような過程を経て第
２図に示すような受光素子が製造される。
以上のように構成された受光素子では以下のような作
用効果が得られる。
用効果が得られる。
電極16a、16bに逆バイアス電圧を印加した状態で、受
光部13に光を入射させると、PN接合に沿って生じた空乏
層の近傍に電子−正孔対が発生する。発生した電子は受
光部15の領域においてドリフトする一方、正孔はエピタ
キシャル層12の領域においてドリフトし、不純物層14や
シリコン基板11の領域に入り込む。この結果、受光部13
に入射した光の強度に応じた光電流が電極16a、16bから
出力される。
光部13に光を入射させると、PN接合に沿って生じた空乏
層の近傍に電子−正孔対が発生する。発生した電子は受
光部15の領域においてドリフトする一方、正孔はエピタ
キシャル層12の領域においてドリフトし、不純物層14や
シリコン基板11の領域に入り込む。この結果、受光部13
に入射した光の強度に応じた光電流が電極16a、16bから
出力される。
本願発明の受光素子は第１図に示す受光素子に比べる
と、シリコン基板11が低抵抗であることから、電極間の
等価抵抗が低くなり、これに伴って、RC時定数が十分に
小さく、スイッチング速度が速くなる。またPN接合に沿
って生ずる空乏層は、素子の外周面に向かって横方向に
拡がるものの、不純物層14（電極16aに近い側の不純物
層14）によってその拡がりがくい止められる。即ち、不
純物層14はガードリング層の役目をも果たすことにな
る。空乏層がエピタキシャル層12の領域に閉じ込められ
る結果、漏れ電流は極めて小さくなる。よって、第１図
に示す受光素子とは異なり、漏れ電流を原因としてスイ
ッチングの立ち上がり又は立ち下がりが悪くなるという
ことがなくなり、素子としての性能が向上する。
と、シリコン基板11が低抵抗であることから、電極間の
等価抵抗が低くなり、これに伴って、RC時定数が十分に
小さく、スイッチング速度が速くなる。またPN接合に沿
って生ずる空乏層は、素子の外周面に向かって横方向に
拡がるものの、不純物層14（電極16aに近い側の不純物
層14）によってその拡がりがくい止められる。即ち、不
純物層14はガードリング層の役目をも果たすことにな
る。空乏層がエピタキシャル層12の領域に閉じ込められ
る結果、漏れ電流は極めて小さくなる。よって、第１図
に示す受光素子とは異なり、漏れ電流を原因としてスイ
ッチングの立ち上がり又は立ち下がりが悪くなるという
ことがなくなり、素子としての性能が向上する。
なお、本実施例では、P+型のシリコン基板にP-型のエ
ピタキシャル層を成長させ、これにＮ型の受光部13を形
成した受光素子について説明した。しかし、この発明は
これに限定されることはなく、不純物の導電型が逆のも
の、即ち、N+型のシリコン基板にN-型のエピタキシャル
層を成長させ、これにＰ型の受光部を形成し、シリコン
基板上であり且つ受光部の周囲にN+層を形成した受光素
子であっても良い。また本実施例では、シリコン基板に
一個の受光部を備えた受光素子について説明したが、シ
リコン基板に複数の受光部を備え、その他の回路素子を
形成した受光素子であってもかまわない。
ピタキシャル層を成長させ、これにＮ型の受光部13を形
成した受光素子について説明した。しかし、この発明は
これに限定されることはなく、不純物の導電型が逆のも
の、即ち、N+型のシリコン基板にN-型のエピタキシャル
層を成長させ、これにＰ型の受光部を形成し、シリコン
基板上であり且つ受光部の周囲にN+層を形成した受光素
子であっても良い。また本実施例では、シリコン基板に
一個の受光部を備えた受光素子について説明したが、シ
リコン基板に複数の受光部を備え、その他の回路素子を
形成した受光素子であってもかまわない。
発明の効果 以上、本発明に係る受光素子による場合、電極間の等
価抵抗を低くすることができる構成となっているので、
RC時定数が十分に小さくなり、スイッチング速度も速く
なる。またPN接合に沿って生じる空乏層は素子の外周面
に向かって横方向に拡がろうとするものの、エピタキシ
ャル層の領域に閉じ込められる構成となっているので、
漏れ電流は極めて小さくなり、スイッチングの立ち上が
り又は立ち下がりが悪くなるということがなくなり、従
来例による場合に比べて、素子としての性能が向上す
る。
価抵抗を低くすることができる構成となっているので、
RC時定数が十分に小さくなり、スイッチング速度も速く
なる。またPN接合に沿って生じる空乏層は素子の外周面
に向かって横方向に拡がろうとするものの、エピタキシ
ャル層の領域に閉じ込められる構成となっているので、
漏れ電流は極めて小さくなり、スイッチングの立ち上が
り又は立ち下がりが悪くなるということがなくなり、従
来例による場合に比べて、素子としての性能が向上す
る。
第１図は従来の従来素子の構成を示す説明図、第２図は
本発明に係る受光素子の一例の構成を示す説明図であ
る。 11……シリコン基板 12……エピタキシャル層 13……受光部 14……不純物層 15……シリコン酸化膜 16a、16b……電極
本発明に係る受光素子の一例の構成を示す説明図であ
る。 11……シリコン基板 12……エピタキシャル層 13……受光部 14……不純物層 15……シリコン酸化膜 16a、16b……電極
Claims (1)
- 【請求項１】単一の基板である半導体基板の受光面上、
受光領域の両側の位置に光電流を取り出すための一対の
電極が形成された受光素子において、一方の導電型の高
濃度不純物基板上に同一導電型の低濃度不純物のエピタ
キシャル層を形成し、前記高濃度不純物基板上であり且
つ前記エピタキシャル層の周囲に一方の導電型の高濃度
不純物層を形成し、前記エピタキシャル層上に逆同電型
の不純物層を受光部として形成し、これにより前記エピ
タキシャル層と受光部との間でPN接合を構成する一方
で、前記高濃度不純物層に一方の電極を、前記受光部に
他方の電極を夫々オーミック接続してなることを特徴と
する受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013893A JP2583032B2 (ja) | 1984-01-28 | 1984-01-28 | 受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013893A JP2583032B2 (ja) | 1984-01-28 | 1984-01-28 | 受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60158679A JPS60158679A (ja) | 1985-08-20 |
| JP2583032B2 true JP2583032B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=11845858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59013893A Expired - Lifetime JP2583032B2 (ja) | 1984-01-28 | 1984-01-28 | 受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583032B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5726434B2 (ja) * | 2010-04-14 | 2015-06-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS574173A (en) * | 1980-06-10 | 1982-01-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device |
| JPS5996781A (ja) * | 1982-11-25 | 1984-06-04 | Sharp Corp | ホトダイオ−ド |
-
1984
- 1984-01-28 JP JP59013893A patent/JP2583032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60158679A (ja) | 1985-08-20 |
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