JPH02162776A - ホトセンサ - 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、測定光を受光して電気信号に変換す企ホトセ
ンサに係り、特にこの変換特性を変更することができる
ようにすると共に短波長側の感度を向上させるように改
良されたホトセンサに関する。

〈従来の技術〉 第５図は従来のホトセンサの構成の概要を示す縦断面図
である。

１０は低濃度にドープされたＮ形のシリコン基板であり
、この中の測定光Ｍ　Ｌを受光する受光面１１を含んで
高濃度にドープされたＰ形層１２が形成されている。

シリコン基板１０とＰ形［１２の上には透明な層間膜と
して酸化膜（Ｓ１０ｚ）１３が形成されている。

更に、この酸化膜１３の上は受光面１１の部分を除いて
ＰＳＧ（リンガラス層）などのパシベーションｗＡ１４
で覆われている。Ｐ形層１２は電極１５と接合され、こ
の電極１５とシリコン基板１０との間には負荷抵抗ＲＬ
を介して電源Ｅから逆バイアスされている。この状態で
はＰｍ層１２とシリコン基板１０との間には空乏層１６
が形成されている。

以上の構成により、受光面１１を介してシリコン基板１
０に形成された空乏層１６に測定光ＭＬが人身（される
とこの空乏層の中の電子はエネルギを得て負荷抵抗ＲＩ
に測定光ＭＬに対応する光電流１を流す。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来のホトセンサは光の吸収
係数との関係から接合厚！の小さい浅い接合はど短波長
側の感度が向上することが知られているので、浅い接合
で短波長側の感度を向上させる試みがなされ来たが、こ
れも浅い接合を作るときに生じる格子欠陥などによる限
界がある。

また、短波゛長側では測定光ＭＬがシリコン基板１０に
入射されて直ぐ吸収されるので、感度のある空乏層１６
まで測定光Ｍ　Ｌ、が侵入できず、ｊｉｔ４造的に短波
長側の感度を向上させるには不利なＳ遺となっている。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、以上の課題を解決するために、低濃度の不純
物を含むシリコン基板と、このシリコン基板の上に測定
光を受光する受光面を挟んで不純物の注入により形成さ
れた高濃度の一対のバイアス電極と、シリコン基板の受
光面の上に形成された透明電極と、シリコン基板に対し
てバイアス電極を逆バイアスに保持するバイアス手段と
、シリコン基板に対して透明電極の電位を制御する制御
手段とを具備し、測定光を制御手段により設定された分
光感度特性で変換してバイアス電極に流れる光電流を出
力するようにしたものである。

く作　用〉 シリコン基板の受光面に光が入射されてもその表面に空
乏層が形成されているので、短波長の測定光に対する感
度が向上し、更に透明電極の電位を制御することにより
分光感度特性を容易に変更することができる。

〈実施例〉 以下０本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は本発明の１実施例の構成を示す縦断面図である
。

不純物で低濃度にドープされたＮ形のシリコン基板２０
の上に高濃度にドープされたＰ形層２１．２２が形成さ
れている。これ等のＰ形Ｊｉｉ２１と２２の間は幅がＷ
の受光面２３となっている。更に、シリコン基板２０の
上面には高濃度にドープされたＮ形層２４が形成されて
いる。

これ等の表面は熱酸化ＩＢ！２５で覆われ、受光面２３
に対応する熱酸化ＷＡ２５の上部には透明電極２６が形
成されている。これ等の熱酸化膜２５、透明型＆２６は
干渉及び吸収などの光学的影響が小さくなるような配慮
がなされている。

透明″ｊ：ｂ４１ｉ２６と熱酸化膜２５の上には層間膜
として酸化ｔｌ！　（Ｓ　ｔ　０２　）　２７が形成さ
れ、更にこの上にはＰＳＧなどのパシベーション膜２８
が形成されている。

これ等の酸化ＷＡ２７とパシベーションＷＡ２８は透明
Ｔｈ極２６にまで開［１する直径ｄの開口部２９が形成
され、更にＰ形層２１と２２、Ｎ形層２４とそれぞれ接
合されるアルミニウムの電極３０．３１．３２が熱酸化
膜２５、酸化ｆｉ！２７、パシベーション膜２８を介し
て接合されている。

また、透明電極２６と接合されるアルミニウムのｔ極３
３が酸化膜２７、パシベーション膜２８を介して接合さ
れている。

シリコン基板２０に対してＰ形層２１．２２は、バイア
ス電圧ＥＢが負荷抵抗ＲＬと電極３０．３１を介して弱
く逆バイアスに印加されている。更に、透明電極２６に
は制限抵抗ＲＣと電極３３を介して制御電圧ＥＣが印加
されている。

以上の構成により、第２図に示すように受光面２３には
制御電圧ＥＣによる逆バイアスで空乏層３４が形成され
る。

従って２測定光ＭＬが開口部２９を介して受光面２３に
入射されると、ただちに受光面２３のごく表面に形成さ
れた空乏層３４で短波長が吸収されて光電流ｔｃとして
効率良く検出される。

第３図は第１図に示す実施例の他の動作を示す説明図で
ある。

Ｐ形層２１と２２の幅Ｗは充分小さく選定されているの
で、バイアス電圧Ｅ、を大きくすると各Ｐ形層２１．２
２とシリコン基板２０との間にできる空乏層が第３図に
示すように接触したゾーン空乏層３５を形成する。この
場合に、さらに制御電圧ＥＣを調節することによりこの
ゾーン空乏層３５の上部にチャネル３６を形成させると
、ゾーン空乏層３５が等価的に下方に移動することにな
り、測定光ＭＬのうち短波長のものはこのゾーン空乏ｊ
ｉｉ３５に達する前に減衰し、比較的長波長の測定光Ｍ
Ｌの光エネルギのみがゾーン空乏層３５に捕らえられ光
電流ｉ（Ｈとして検出される。

第４図は本発明による測定光の波長と相対感度Ｓとの関
係を示す特性図である。

横軸は測定光Ｍ　ｔ、の波長λ（ｎｍ）を示し、縦軸は
相対感度Ｓを示している０曲線Ｃ１は第１図に示す特性
、曲線Ｃ２は第５図に示す特性、曲線Ｃ３は第３図に示
すようにゾーン空乏層を移動させたときの特性をそれぞ
れ示している。

以Ｊ−の特性かられかるように、本発明によれば短波長
側の相対感度Ｓを制御電圧Ｅｃを調節することによりΔ
Ｓの範囲に変更することができるので、測定光ＭＬに対
する分光特性を変更することができる。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、短波長側の相対感度を向上させることができると
共に受光面に設けられた透明電極の電位を調節すること
により、測定光に対する分光感度特性を変更することが
できる。更に、受光面に不純物などの拡散を行わないの
で、製造プロセス中に生じる結晶欠陥などが少なく、暗
電流を極めて少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の構成を示す縦断面図、第２
図は第１図に示す実施例の動作を説明する説明図、第３
図は第１図に示す実施例の他の動作を示す説明図、第４
図は本発明による測定光の波長と相対感度Ｓとの関係を
示す特性図、第５図は従来のホトセンサの構成を示す縦
断面図である。 １０・・・シリコン基板、１１・・・受光面、１２・・
・Ｐ形層、１４・・・パシベーション膜、１６・・・空
乏層、２０・・・シリコン基板、２１．２２・・・Ｐ形
層、２３・・・受光面、２４・・・Ｎ形層、２６・・・
透明電極、２８・・・パシベーション膜、２９・・・開
［１部、３４・・・空乏層、３５・・・ゾーン空乏層、
３６・・・チャネル、ＭＬ・・・測定光、ＥＣ・・・制
御電圧。 真１図 第２図 ３４会乏層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低濃度の不純物を含むシリコン基板と、このシリコン基
   板の上に測定光を受光する受光面を挟んで不純物の注入
   により形成された高濃度の一対のバイアス電極と、前記
   シリコン基板の受光面の上に形成された透明電極と、前
   記シリコン基板に対して前記バイアス電極を逆バイアス
   に保持するバイアス手段と、前記シリコン基板に対して
   前記透明電極の電位を制御する制御手段とを具備し、前
   記測定光を前記制御手段により設定された分光感度特性
   で変換して前記バイアス電極に流れる光電流を出力する
   ことを特徴とするホトセンサ。