JPH01292869A - フォトダイオードアレイ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はフォトダイオードアレイに係り、特に固体撮像
板、位置検出装置等に用いられるフォトダイオードアレ
イに関する。

従来の技術 従来より光による回転体の位置検出装置に光検出部とし
てフォトダイオードアレイが用いられている。

従来のフォトダイオードアレイは第５図に示すような構
成のものが用いられていた。第５図に示すように従来の
７オトダイオードアレイはｎ“型シリコン基板２０上に
１ビタギシヤル成長法によりｎ−ｙｘシリコンのエピタ
キシャル成長層２１を形成し、このエピタキシャル成長
層２１０表面より拡散により受光部２７ａ〜２７ｃとし
て所定のビッヂでＰ３型シリコンの拡散層２２ａ〜２２
ｃが形成される６拡散ｆｆ１２２ａ〜２２ｃには夫々電
極２５ａ〜２５ｃが設けられ、表面には全体に亘って酸
化シリコン等による絶縁層２３が設けられている。また
、非受光部にはフォトダイオード間のクロストークを減
少させるためにアルミ等により遮光部２４が設けられて
いる。

その動作は基板２０に設けられた電極２６を正の、拡散
層２２ａ・〜２２ｃに夫々設けられた電極２５ａ〜２５
Ｃを負の電圧を印加する。受光部２７ａ〜２７ｃ夫々に
入射した光により正孔及び電子が生じ、正孔は拡散ｆｆ
１２２ａ−２２Ｃに集められるため、電極２５ａ〜２５
ｃ夫々にｌｉ流が流れ、この電流を出力信号として取り
出していた。

発明が解決しようとする課題 しかるに、従来のフォト・ダイオードアレイは例えば第
６図に示すように受光部２７ｂより矢印Ｈに示すように
入射した光により正孔２８、及び、電子２９が発生した
場合、電子２９は矢印■に示すように基板２０に設けら
れた電極２６に集められ、正孔２８は矢印Ｋに示すよう
に拡散層２２ｂに供給されるか、又は、矢印Ｊに示すよ
うに隣の受光部２７ａの拡散層２２ａに供給されるが、
正孔２８が矢印Ｊ方向に拡散した場合はフォトダイオー
ド間のクロストークの原因となってしまう等の問題点が
あった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものでクロストーク
のないフォトダイオードアレイを提供することを目的と
する。

課題を解決するための手段 本発明は、所定の導電型を有する第１の半導体層と、第
１の半導体層と逆の導電型を有し、第１の半導体層の表
面に、互いに接触しないように形成された複数の第２の
半導体層と、第１の半導体層の表面上に該第２の半導体
層上からのみ光が入射するように形成された遮光層とを
具備してなり、該第２の半導体層に入射した光を電気ｆ
ｉ号に変換するフォトダイオードアレイにおいて、遮光
層下部の第１の半導体層中に、第１の半導体層と同一の
導電型を有し、かつ、第１の半導体層より高不純物濃度
の第３の半導体層を形成してなる。

作用 第３の半導体層は遮光層下部に設けられ、第１の半導体
中の互いに隣り合う第２の半導体層間に第１の半導体層
と同一の導電型を有し、かつ、第１の半導体層より高不
純物濃度である。このため、一つの第２の半導体層に入
射した光により発生した電子又は正孔のうち第２の半導
体層に供給されるキャリアにとって第３の半導体層は障
壁となるため、横方向への拡散は規制される。

実施例 第１図は本発明の一実施例の断面図を示す。

Ｐ−型シリコン基板１上にｎ−型シリコン層２を設け、
ｎ−型シリコン層２の表面より拡散により受光部７８〜
７Ｃを形成するＰ゛型型数散層３ａ３ｂ、３ｃを形成す
る。ざらにｎ−型シリコン層２にはＰ＋型拡散層３ａ、
３ｂ、３ｃの間に壁状にｎ−型シリコン１！２より多く
のドナーを有するｎ＋型シリコン壁４を形成する。

また、Ｐ＋型拡散１ｉＵ３ａ、３ｂ、３Ｃ，及び、ｎ　
ｔ　ＪＪｊシリコン壁４が形成されたｎ−型シリコン層
２の表面には酸化シリコン等により絶縁膜５が形成され
、さらに、絶縁層５上からはＰ＋型拡散層３ａ、３ｂ、
３Ｃが形成されている受光部７ａ。

７ｂ、７ｃ以外の部分をアルミ等の遮光層６が覆ってい
る。

Ｐ−型シリコン基板１、ｎ−型シリコン層２、及び、Ｐ
＋型拡散層３ａ、３ｂ、３Ｇには夫々電極８，９、及び
、１０ａ、１０ｂ、１０ｃが配設されていて、Ｐ−型シ
リコン基板１とｎ−型シリコン層２との間のＰＮ接合に
逆バイアス電圧を印加し、ｎ−型シリコン層２とＰ４型
拡散層３ａ。

３ｂ、３ｃ大々との間のＰＮ接合にも逆方向バイアス電
圧を印加する。

次に動作を第２図と共に説明する。第２図は第１図にお
ける受光部７ａ付近を拡大した図を示している。

例えば光が受光部７ａより矢印Ａに示すようにＰ−型シ
リコン基板１にまで入射した場合、光によりＰ−型シリ
コン基板１中に電子１１、及び、正孔１２が生ｆる。Ｐ
−型シリコン基板１中に発生した電子１１は矢印Ｃ１，
：六すようにＰ−型シリコン基板１とＮ−型シリコン層
２とのＰＮ接合面を介してＮ＋型シリコン層２に設けら
れた電極９まで移動し、正孔１２は矢印りに示すように
Ｐ＋型基板１中を電極８まで移動する。

また光が受光部７ａより矢印巳に示すようにｎ−型シリ
コン層２まで入射した場合、光によりＮ−型シリコン層
２中に電子１３及び正孔１４が生じる。Ｎ−型シリコン
層２に生じた電子１３は矢印Ｅに示すようにｎ−型シリ
コン層２中を電極９まで移動し、正孔１４は矢印Ｇに示
すようにＮ−型シリコン層２とＰ４型拡散層３ａとのＰ
Ｎ接合而面介してＰ＋型拡散１ｉｉ３ａｌ、：設けられ
た電極１０ａまで移動するか、矢印Ｆに示すように横方
向に拡散される場合が考えられる。

矢印Ｇに示すように横方向に拡散した正孔１４は従来の
場合であれば、隣接するフォトダイオード素子に供給さ
れてしまうが、本実施例ではフォトダイオード素子間に
ｎ＋型シリコン壁４を設けたため、Ｎ＋型シリコン壁４
によるエネルギー障壁が生じ、正孔１４はＮ＋臂！シリ
コン壁４を通過できないため下方に曲げられ、Ｐ−型シ
リコン基板１に吸収されてしまう。なお、電子にとって
はＮ１型シリコン壁４は障壁にはならず通り抜けができ
る。

このため、光ｆｆ１ｉの担体となる正孔１４が光が入射
した受光部７ａ以外に設けられたＰ′″型拡散拡散層収
されることはなくなり、フォトダイオード素子間のクロ
ストークを低くおさえることができる。

なお、第３図に示すようにＰ＋型シリコン基板１５上に
Ｎ−型シリコンをエピタキシャル成長法により形成した
Ｎ−型シリコンエピタキシャル成長層１６を形成し、Ｎ
−型シリコンエピタキシャル成長層１６中にＰ＋型拡敢
層１７ａ、１７ｂ。

１７Ｇ及び、Ｎ＋型シリコン壁１８を形成した構成とし
てもよい。

また、第４図に示すようにＮ゛型シリコン壁１９をＰ−
型シリコン基板１内まで延長した形に形成することによ
り正孔がＮ−型シリコン層３を横方向に移動できず、Ｐ
＋型シリコン基板１に吸収されるため、クロストークを
より減少させることができる。

発明の効果 上述の如く、本発明によれば、フォトダイオードアレイ
の各受光部間に、電子又は正孔が通り抜けできない障壁
を設けることにより、光により発生した正孔又は電子を
横方向の拡散を規制することができるため、電気的クロ
ストークを減少させることができ、また、障壁と素子と
の接合部では光の反射・吸収が大ぎくなるため、光によ
るクロストークも減少させることができ、本発明のフォ
トダイオードアレイを用いた固体搬像板や９置検出装置
は高分解能・高Ｓ／Ｎを実現できる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
一実施例の動作を説明するための図、第３図、第４図は
本発明の他の実施例の断面図、第５図は従来の・−例の
断面図、第６図は従来の一例の動作を説明するための図
である。 １・・・Ｐ−型シリコン基板、２・・・ｎｆｉｌシリコ
ン層、３ａ〜３Ｃ・・・Ｐ＋型拡散層、４・・・ｎ＋型
シリコン層、５・・・絶絃層、６・・・遮光層。 第１図 ａＩ３図 １！４図 ＠５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　所定の導電型を有する第１の半導体層と、該第１の半
   導体層と逆の導電型を有し、該第１の半導体層の表面に
   、互いに接触しないように形成された複数の第２の半導
   体層と、該第１の半導体層の表面上に該第２の半導体層
   上からのみ光が入射するように形成された遮光層とを具
   備してなり、該第２の半導体層に入射した光を電気信号
   に変換するフォトダイオードアレイにおいて、 該遮光層下部の該第１の半導体層中に、該第１の半導体
   層と同一の導電型を有し、かつ、該第１の半導体層より
   高不純物濃度の第３の半導体層を形成してなるフォトダ
   イオードアレイ。