JPH01309387A - 半導体光検出素子 - 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〉 本発明は短波長の電磁波（紫外線）にのみ分光感度を有
する半導体光検出素子に関する。

〈従来の技術〉 第４図は半導体光検出素子の一般的な断面構成図を示す
もので、１は例えばｎ型半導体基板であり、この基板の
一方の表面に拡散法、イオン注入法、エピタキシャル成
長法などを用いて例えばボロンによりｐ１２が形成され
ている。６は基板のｎ層とｐ層の境界に形成された空乏
層である。５は基板の他方の面に形成されたｎ層からな
るコンタクト層、３は５ｉｎ２からなる絶縁層であり。

４は絶縁層３の表面からｐ層に接続するように形成され
た正電極、４ａはｎ”　Ｍ５の表面に形成された負電極
である。

上記構成において検出素子のｐ層１側に矢印方向から光
が照射されると、第５図の模式図に示す様に結晶中の電
子が励起され、その光エネルギーがバンドキャップエネ
ルギーＥｇより大きいと、電子は導電帯へ遷移し元の価
電子帯に正札を残す。

この電子−正孔対は、２層、空乏層、ｎ層の至る所で生
成し、空乏層中では電界のなめ電子はｎ層へ、正孔は２
層へ加速される。ｎ層中で生じた電子−正孔対のうち、
電子はｐ層から流れてきた電子とともに１層導電体に残
り、正孔はｎ層中をｐｎ接合まで拡散し、加速されてｐ
層は価電子帯に集まる。このように入射光量に比例して
発生する電子−正孔対はそれぞれｎＭ、ｐ層中に集まる
ので２層とｎＮ間に外部配線をすれば光の強さに応じた
電流出力を得ることが出来る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この様な従来の半導体光検出素子におい
ては広い波長範囲（紫外線〜近赤外）にわたって分光感
度を有している。即ち、第６図イの曲線に示すように紫
外線領域の４００．ｎｍ〜赤外線領域の１１０００ｎ程
度までの波長範囲に感度を有している。この為例えば紫
外線ランプやレーザ光源からの紫外線をモニタしたい場
合、これらの光源からは近赤外〜遠赤外に渡る可視光も
出射しているので、紫外線のみの正確なモニタは出来な
いという課題があった。

本発明は上記従来技術の課題に鑑みて成されたもので、
紫外線にのみ感度を有する半導体光検出素子を提供する
ことを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための本発明の構成は、シリコン基
板の表面に絶縁層を形成するとともに。

前記絶縁層上に紫外線を吸収し赤外線を透過する程度の
厚さにｎ（またはＰ）型層を形成し、前記ｎ（またはｐ
）型層の一部にｐ（またはｎ）型の不純物層を形成した
ことを特徴とする ものである。

〈実施例〉 第１図は本発明の半導体光検出素子の一実施例を示す断
面図である。図において１はｎ（またはＰ）型からなる
Ｓｉ基板であり、この基板の一方の表面には絶縁層とし
て８１０２層１０が形成され、このＳｉＯ２層の表面に
赤外線は透過するが紫外線は吸収するように１μｍ穆度
の厚さのｎ型層１１を形成し、このｎ型層１１の一部に
ｐ型層２が形成されている。３は５１０２からなる絶縁
層であり、この絶縁層の一部を削除してｐ型層２に接す
る正電極４が形成されている。４ａは負電極であり、こ
の負電極は絶縁層の一部を除去してｎ型層１１に接する
様に形成されている。

第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の光検出素子の概略製作
工程を示すものである。工程に従って説明する。

工程（ａ＞ ｎ型Ｓ１基板の表面に加速エネルギー１５０ｋｅ　Ｖ　
、ドーズ量１．２ｘｌＯ’　”　ｃｍ−’程度で＋６０
＋を注入する。この注入により基板の表面から０．１μ
ｍ程度の深さの部分は５１０２化されて絶縁層１０とな
り１表面は多結晶シリコン化される（この工程はＳ　Ｉ
　Ｏ・−８ｉ　ｏｎ　１ｎｓｕｌａｔｏｒ）と呼ばれ周
知である）。

次にこの基板をＮ２雰囲気中で２時間程度アニールを行
って多結晶シリコンを単結晶化する。この表面にさらに
エピタキシャル成長を行い１μｍ程度のｎ型りｔ層を形
成する。

工程（ｂ） 工程（ａ）で形成したｎ層の一部にレーザドーピング法
や低加速電圧でのイオン注入法により０゜１μｍ程度の
浅いｐ十層（ボロン）を形成する。

工程（ｃ） ｐ十層を含むｎ層上に８１０２層を形成し、このＳｉＯ
□層の一部を除去してｎ層上にコンタクト電極としての
ｎ＋５を形成する。

工程（ｄ） ｐ層上のＳ　ｉ　０２層の一部を除去して正電極４およ
び負電極４ａを形成する。

上記構成によれば厚さ１μｍ程度の層にフォトダイオー
ドが形成されているので短波長の紫外線はここで吸収さ
れ、先に第４図で説明した動作により電流出力を得るこ
とが出来るが、長波長の赤外線は絶縁層１０を透過して
基板１に達する。このため電流出力に対しては影響を与
えない。従って紫外線にのみ感度を有する半導体光検出
素子を得ることが出来る。

第３図（ａ）〜（Ｃ）はｎ型Ｓｉ基板上に帯状に形成し
たＳｉＯ２の間を結んで単結晶を成長させる概略工程を
示す断面図である。

これは“横方向気相成長法・・・Ｅｐｉｔａｘｉａｌ　
Ｌａｔｅｒａｌ　０ｖｅｒｇｒｏｗｔｈ”と呼ばれＳｉ
基板を種結晶として絶縁膜上に横方向に単結晶膜を育成
する方法であり、この様な方法を用いて絶縁基板上に１
μｍ程度の厚さのｎ型層を形成してもよい。

なお９本実施例においては基板としてｎ型を用い、Ｐ型
の不純物層を形成したが、Ｐ型基板を用いｎ型の不純物
層を形成してもよい。

〈発明の効果〉 以上、実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、シリコン基板の表面に絶縁層を形成するととも
に、前記絶縁層上に紫外線を吸収し赤外線を透過する程
度の厚さにｎ（またはｐ）型層を形成し、前記ｎ（まな
はＰ）型層の一部にｐ（またはｎ）型の不純物層を形成
したので紫外線にのみ感度を有する半導体光検出素子を
実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体光検出素子の一実施例を示す断
面構成歯、第２図は光検出素子の製作工程の概略を示す
図、第３図は絶縁層上に単結晶を形成する池の方法を示
す図、第４図は従来例を示す断面図、第５図は空乏層近
傍での電子の移動状態を示す模式図、第６図は従来の光
検出素子の波長と感度の関係を示す図である。 １・・・基板、２・・・Ｐ型層、３・・・絶縁層、６・
・・空乏層、３，１０．・・・絶縁層、１１・・・ｎ型
層。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　シリコン基板の表面に絶縁層を形成するとともに、前
   記絶縁層上に紫外線を吸収し赤外線を透過する程度の厚
   さにｎ（またはｐ）型層を形成し、前記ｎ（またはｐ）
   型層の一部にｐ（またはｎ）型の不純物層を形成したこ
   とを特徴とする半導体光検出素子。