JP2000252512A - Pinフォトダイオード - Google Patents
PinフォトダイオードInfo
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- JP2000252512A JP2000252512A JP11048920A JP4892099A JP2000252512A JP 2000252512 A JP2000252512 A JP 2000252512A JP 11048920 A JP11048920 A JP 11048920A JP 4892099 A JP4892099 A JP 4892099A JP 2000252512 A JP2000252512 A JP 2000252512A
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Abstract
もつように浅いP+型不純物領域を形成する。 【解決手段】 青色から真空紫外の短波長域に高感度の
PINフォトダイオードを得るためにN+型半導体基板
にN−型半導体基板を貼り合わせた半導体基板を使用す
る。
Description
ードとその製造方法、特に青色から真空紫外の短波長域
の検出用のPINフォトダイオードとその製造方法に関
するものである。
ては、図7に断面図として図示するごとく、第1導電型
半導体基板たるN+型半導体基板1に第2導電型半導体
不純物領域たるP−型不純物領域2を持つものが知られ
ている。今、図示するごとくP+型不純物領域2の存在
する側(面)を表面と称するなら裏面には基板より高い
濃度のN型である裏面のN+型不純物領域3がありP+
N−N+よりなるPN接合を形成しPINダイオードと
称される。
導電型不純物においてNあるいはPより−は不純物濃度
が低いことを、+は高いことを意味している。P+型不
純物領域2にはアノード電極5が形成され、P+型不純
物領域2の反対側の面に形成されたN+型不純物領域3
にはカソード電極6が形成される。P+型不純物領域2
のアノード電極5を形成する部分は他の部分より深く形
成されP+型不純物領域2のアノード電極5を形成しな
い部分はできるだけ浅く形成する必要がある。
と同一の面に形成されたN+型不純物領域4で取っても
かまわない。フォトダイオードとして利用する場合はカ
ソード電極7で覆われた部分を除くP+型不純物領域が
ほぼ受光面となる。i層は不純物濃度が低く、PN接合
に逆バイアスを加えた時の空乏層の伸びが大きく、検出
する光や放射線のエネルギーの範囲が大きく取れること
や、比較的大きなバイアスを加えることができ、その時
の接合容量が少ないという点から高速応答に適しており
広く使われている。
場合、すなわち、PINフォトダイオードは入射してく
る光や放射線により空乏層で生成した電子正孔対が主に
信号電流として検出されこととなる。P+型不純物領域
側から入射させた場合、例えば波長400nm以下のよ
うな短波長光はシリコンによる吸収が大きく1μm前後
でほとんど吸収されるため、P+型不純物領域によって
大部分入射線が吸収され信号電流の生成には寄与せず感
度を下げるため、この厚みは大きな問題とる。
PINフォトダイオードではアノード電極6を形成する
以外のP+型不純物領域をできるだけ浅く形成するよう
にしている。
真空紫外の短波長域に十分の感度をもつように浅いP+
型不純物領域を形成することは簡単ではない。
紫外の短波長域に高感度のPINフォトダイオードを得
るためにN+型半導体基板にN−型半導体基板を貼り合
わせた半導体基板を使用する。このような半導体基板で
は1kΩ以上の高抵抗の半導体基板を数μmの厚さにし
てN−型半導体領域として使用でき、P+型不純物領域
2を格子状に形成することにより、半導体基板表面領域
でP+型不純物領域2の形成されていない領域で、面方
向すなわち入射光と直交する方向に形成される空乏層を
光の検出に利用でき、従って不感層となるP+型不純物
領域がないため青色から真空紫外の短波長域たいして高
感度のPINフォトダイオードを得ることができる。
成するとPN接合界面の面積が大きくなり、さらに高抵
抗の半導体基板を使用するため基板の厚み方向への空乏
層の延びが大きくなるため暗電流が大きくなるが本発明
では高抵抗半導体層を必要最低限に、数μm以下に薄く
できるため暗電流を低減できる。更に高抵抗の半導体基
板としてFZ(フローティングゾーン)法によって合成
されたシリコン単結晶を使用する。これにより、50k
Ω・cm程度の高抵抗の半導体基板が利用でき、従って
低逆電圧で空乏層が大きく伸び、P+型不純物領域の面
積を小さくでき、高感度化と暗電流の低減が可能とな
る。
を反対側のN−領域まで貫通した構造をとる。本発明で
は高抵抗半導体層が薄いため容易にP+型不純物領域を
とりまくN+領域を反対側のN−領域まで貫通させるこ
とができ切断面の影響による暗電流を低減できる。
づいて説明する。図1は本発明のPINフォトダイオー
ドの実施例を示す断面図である。厚い低抵抗のN+型不
純物領域2の上に薄い高抵抗のN−型半導体基板1があ
り、N−型半導体基板1のN+型不純物領域2のある面
と反対側の面にはP+型不純物領域2が形成され周辺に
はN+型不純物領域3が形成されている。
形成され、N+型不純物領域3にもカソード電極7が形
成されている。カソード電極はN+型不純物領域2とN
+型不純物領域3の両方に形成される必要性はなく、少
なくとも1方にあればよい。図2と図3は本発明のPI
Nフォトダイオードの実施例の平面図である。P+型不
純物領域2は格子状に形成されその一部分にアノード電
極5が形成されている。アノード電極5が形成されてい
るP+型不純物領域部分はあまり浅くはできないが、ア
ノード電極5のないP+型不純物領域は浅いにこしたこ
とはない。
外にも種々考えられる。図5は本発明のPINフォトダ
イオードの断面図で空乏層の状態を示すものである。空
乏層7は厚み方向ではP+型不純物領域2から延びてN
+型不純物領域2に達すると飽和し、面方向では隣のか
らのびてきた空乏層とつながり、従って受光面には原理
的に全く不惑層がない空乏層が形成され、つまりP+型
不純物領域が表面に形成されていない空乏層が光の検出
に寄与することになり短波長の感度が飛躍的に向上す
る。
2の上に薄い高抵抗のN−型半導体基板1を形成するに
は低抵抗のN+型半導体基板と高抵抗のN−型半導体基
板を表面を研磨し貼り合わせ加熱して接合し、高抵抗の
N一型半導体基板側を研磨して所定の厚みにした貼り合
わせ半導体基板を使用する。このような貼り合わせ半導
体基板でも界面の影響はほとんど無視できる。
エビタキシャル成長などでは実現できない高抵抗のN一
型半導体基板を使用でき、特にフローティングゾーン法
によれば50kΩ・cm程度の高抵抗のシリコン半導体
基板まで利用でき、従って低逆電圧で空乏層が大きく伸
び、P+型不純物領域2の面積を小さくでき、高感度化
と暗電流の低減が可能となる。
は切断の影響で欠陥を多く含むため暗電流が大きくなる
が高抵抗のシリコン半導体基板を薄くできるため図4に
示すようにP+型不純物領域2をとりまくN+型不純物
領域4を反対側のN−型不純物領域3まで貫通できした
がって端面で暗電流を生ずるN−型半導体領域1をなく
すことができ切断面の影響による暗電流を低減できる。
域の分光特性図であり、曲線9は図1に示す本発明のP
INフォトダイオードの分光特性曲線であり、曲線10
は受光面が同面積の図7に示す構造の従来の短波長用P
INフォトダイオードの分光特性曲線である。本発明の
PINフォトダイオードの短波長感度がすぐれているこ
とがわかる。
体基板表面の自然酸化膜を除去し化学的に活性な表面を
露出させこの活性な表面にガス状のポロン元素を含む化
合物を供給し、ポロン元素あるいはポロン化合物層を形
成し、この層を不純物拡散源とした固相拡散及び不純物
の活性化を行う製造方法をとると比抵抗の大きいN+型
半導体基板を使用してもプロセスの影響による比抵抗の
低下が避けられ空乏層が延びやすくなり、なおかつ浅く
てダメージの少ないP+型不純物領域が形成でき良い結
果が得られる。
によれば、短波長感度の優れた、暗電流の小さいPIN
フォトダイオードを容易に実現できる。
る。
る。
る。
る。
びかたを示す断面図である。
図である。
曲線 10 ・・・従来のPINフォトダイオードの分光特
性曲線
Claims (3)
- 【請求項1】 シリコンの第1導電型半導体領域(1)
の第1の面側にある第2導電型不純物領域(2)と、 前記第1導電型半導体領域(1)の第2の面に接続する
前記第1導電型半導体領域(1)より高濃度の第1導電
型不純物領域(3)と、 前記第2導電型不純物領域(2)を囲む、前記第1導電
型半導体領域(1)より高濃度の第2の第1導電型不純
物領域(4)と、 前記第2導電型不純物領域(2)に接続したアノード電
極(5)と、前記第1導電型不純物領域(3、4)の少
なくともひとつに接続したカソード電極(6、7)より
なるPINフォトダイオードにおいて、 前記第1導電型半導体領域(1)と前記第1導電型不純
物領域(3)が低不純物濃度の第1導電型半導体基板と
高不純物濃度の第1導電型半導体基板の貼り合わせ半導
体基板であることを特傲とするPINフォトダイオー
ド。 - 【請求項2】 前記低不純物濃度の第1導電型半導体基
板(1)がFZ(フローティングゾーン)法によって合
成されたシリコン単結晶であることを特徴とする請求項
1記載のPINフォトダイオード。 - 【請求項3】 前記第2の第1導電型不純物領域(4)
が前記第1導電型不純物領域(3)まで貫通しているこ
とを特徴とする請求項1記載のPINフォトダイオー
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11048920A JP2000252512A (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Pinフォトダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11048920A JP2000252512A (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Pinフォトダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252512A true JP2000252512A (ja) | 2000-09-14 |
| JP2000252512A5 JP2000252512A5 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=12816700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11048920A Pending JP2000252512A (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Pinフォトダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000252512A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006128592A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 多波長受光素子及びその製造方法 |
| US20090195948A1 (en) * | 2006-02-01 | 2009-08-06 | Edvard Kalvesten | Methods for making a starting substrate wafer for semiconductor engineering having wafer through connections |
| WO2010047058A1 (ja) * | 2008-10-22 | 2010-04-29 | パナソニック株式会社 | 光半導体装置 |
| EP2013915A4 (en) * | 2006-04-19 | 2011-08-03 | Perkinelmer Canada Inc | AVALANCHE FOTODIODE WITH BONDED WAFER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| US8368159B2 (en) | 2011-07-08 | 2013-02-05 | Excelitas Canada, Inc. | Photon counting UV-APD |
| JP2023552371A (ja) * | 2020-12-04 | 2023-12-15 | ヴィシャイ セミコンダクター ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | フォトダイオードの製造方法 |
-
1999
- 1999-02-25 JP JP11048920A patent/JP2000252512A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006128592A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 多波長受光素子及びその製造方法 |
| US20090195948A1 (en) * | 2006-02-01 | 2009-08-06 | Edvard Kalvesten | Methods for making a starting substrate wafer for semiconductor engineering having wafer through connections |
| US9312217B2 (en) * | 2006-02-01 | 2016-04-12 | Silex Microsystems Ab | Methods for making a starting substrate wafer for semiconductor engineering having wafer through connections |
| EP2013915A4 (en) * | 2006-04-19 | 2011-08-03 | Perkinelmer Canada Inc | AVALANCHE FOTODIODE WITH BONDED WAFER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| WO2010047058A1 (ja) * | 2008-10-22 | 2010-04-29 | パナソニック株式会社 | 光半導体装置 |
| US8368159B2 (en) | 2011-07-08 | 2013-02-05 | Excelitas Canada, Inc. | Photon counting UV-APD |
| JP2023552371A (ja) * | 2020-12-04 | 2023-12-15 | ヴィシャイ セミコンダクター ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | フォトダイオードの製造方法 |
| US20240105878A1 (en) * | 2020-12-04 | 2024-03-28 | Vishay Semiconductor Gmbh | Method for producing a photodiode |
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