JPH0818087A - 半導体光センサおよびその製造方法 - Google Patents
半導体光センサおよびその製造方法Info
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- JPH0818087A JPH0818087A JP6153149A JP15314994A JPH0818087A JP H0818087 A JPH0818087 A JP H0818087A JP 6153149 A JP6153149 A JP 6153149A JP 15314994 A JP15314994 A JP 15314994A JP H0818087 A JPH0818087 A JP H0818087A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光の入射により電子・正孔対を発生させるため
のＰＮ接合の接合面積のばらつきに基づく応答速度のば
らつきを少なくする。 【構成】第一導電形半導体層への光の入射面に垂直で絶
縁性基板に達する溝を堀り、その溝の内面に接する第二
導電形層を形成することにより、ＰＮ接合面が光入射面
に垂直で絶縁性基板に達するまでに限定される。これに
より接合面積のばらつきがなくなる上、光入射面に平行
な無効接合面積もなくなり、また接合から取出し電極ま
での距離が短くなって応答速度が速くなる。
のＰＮ接合の接合面積のばらつきに基づく応答速度のば
らつきを少なくする。 【構成】第一導電形半導体層への光の入射面に垂直で絶
縁性基板に達する溝を堀り、その溝の内面に接する第二
導電形層を形成することにより、ＰＮ接合面が光入射面
に垂直で絶縁性基板に達するまでに限定される。これに
より接合面積のばらつきがなくなる上、光入射面に平行
な無効接合面積もなくなり、また接合から取出し電極ま
での距離が短くなって応答速度が速くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＰＮ接合の近傍に光が
入射した場合に電子・正孔対が発生し、光起電力が生ず
ることを利用して光を検出する半導体光センサおよびそ
の製造方法に関する。
入射した場合に電子・正孔対が発生し、光起電力が生ず
ることを利用して光を検出する半導体光センサおよびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体光センサのＰＮ接合は、一導電形
の半導体層の表面から不純物を導入して逆導電形の領域
を設けることにより形成される。例えば、図２ (ａ) 、
(ｂ)に示すようにＮ形半導体層１の表面からアクセプ
タ不純物を拡散させ、角環状のＰ領域２を形成し、表面
を覆う絶縁保護膜３の開口部で金属よりなる電極４１お
よび４２を接触させる。Ｎ層１に接触する電極４２のオ
ーム性接触を確保するため接触部にＮ+ 領域１１が形成
されている。電極４１および４２から出力信号を取り出
すことができる。
の半導体層の表面から不純物を導入して逆導電形の領域
を設けることにより形成される。例えば、図２ (ａ) 、
(ｂ)に示すようにＮ形半導体層１の表面からアクセプ
タ不純物を拡散させ、角環状のＰ領域２を形成し、表面
を覆う絶縁保護膜３の開口部で金属よりなる電極４１お
よび４２を接触させる。Ｎ層１に接触する電極４２のオ
ーム性接触を確保するため接触部にＮ+ 領域１１が形成
されている。電極４１および４２から出力信号を取り出
すことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体素体に入射した
光には表面から限られた深さに達するまでに吸収されて
しまう。その間に表面積の小さい半導体素体中に発生す
る電子・正孔対を多くして光の収集効率、光変換効率お
よび応答速度を上げるには、ＰＮ接合を光入射面に平行
に形成するよりも光入射面に垂直に形成する方が有利で
ある。図２に示す構造でＰ形拡散領域２の深さを約２μ
ｍ程度に形成するものがあったが、拡散深さのばらつき
により接合面積が変動し、接合容量が一定にならないた
め、センサの応答速度にばらつきが生ずるという欠点、
およびＰ形拡散領域２の底面の接合に生じる容量やＰ領
域２の持つ抵抗により応答速度が遅くなるという欠点が
あった。Ｐ領域２の底面の接合の近傍には、Ｐ領域２を
通らなければ光は到達しないため、実質的には光が到達
せず、この部分の接合面積は光起電力に対して無効面積
である。
光には表面から限られた深さに達するまでに吸収されて
しまう。その間に表面積の小さい半導体素体中に発生す
る電子・正孔対を多くして光の収集効率、光変換効率お
よび応答速度を上げるには、ＰＮ接合を光入射面に平行
に形成するよりも光入射面に垂直に形成する方が有利で
ある。図２に示す構造でＰ形拡散領域２の深さを約２μ
ｍ程度に形成するものがあったが、拡散深さのばらつき
により接合面積が変動し、接合容量が一定にならないた
め、センサの応答速度にばらつきが生ずるという欠点、
およびＰ形拡散領域２の底面の接合に生じる容量やＰ領
域２の持つ抵抗により応答速度が遅くなるという欠点が
あった。Ｐ領域２の底面の接合の近傍には、Ｐ領域２を
通らなければ光は到達しないため、実質的には光が到達
せず、この部分の接合面積は光起電力に対して無効面積
である。
【０００４】本発明の目的は、上述の欠点を除き、接合
容量と電気抵抗が低く、それによって応答速度も短く、
また応答速度のばらつきの少ない半導体光センサおよび
その製造方法を提供することにある。
容量と電気抵抗が低く、それによって応答速度も短く、
また応答速度のばらつきの少ない半導体光センサおよび
その製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の本発明の半導体光センサは、絶縁
層に隣接する第一導電形の半導体層に、ほぼ垂直な内面
をもち、絶縁層に達する溝が形成され、その溝の内面に
接してほぼ均一な厚さの第二導電形の半導体層が形成さ
れ、その第二導電形の半導体層および前記第一導電形の
半導体層にそれぞれ接触する電極が設けられたものとす
る。第二導電形の半導体層に接触する電極が溝の内面に
被着する導体層よりなることも、溝の内部に充填された
導電性材料よりなることも良好である。請求項４記載の
本発明の半導体光センサの製造方法は、絶縁性基板上に
積層された第一導電形の半導体層の表面からの選択的な
不純物導入および熱拡散により、第一導電形層との間に
表面にほぼ垂直な接合面をもち、絶縁性基板に達する第
二導電形領域を形成する工程と、前記表面からの選択的
エッチングによりその第二導電形領域の周辺部を残して
その表面にほぼ垂直な内面をもち、絶縁性基板に達する
溝を形成する工程と、溝の内面および第一導電形層の露
出面にそれぞれ接触する電極を形成する工程とを含むも
のとする。また、請求項５記載の本発明の半導体光セン
サの製造方法は、絶縁性基板上に積層された第一導電形
の半導体層の表面からの選択的エッチングにより、その
表面にほぼ垂直な内面をもち、絶縁性基板に達する溝を
形成する工程と、その溝の内部に真性半導体を第二導電
形化する不純物を添加して導電性にした半導体材料を充
填する工程と、その半導体材料からの添加不純物の熱拡
散により溝の内面に接する第二導電形層を形成する工程
と、第一導電形層の露出面に接触する電極を形成する工
程とを含むものとする。
めに、請求項１記載の本発明の半導体光センサは、絶縁
層に隣接する第一導電形の半導体層に、ほぼ垂直な内面
をもち、絶縁層に達する溝が形成され、その溝の内面に
接してほぼ均一な厚さの第二導電形の半導体層が形成さ
れ、その第二導電形の半導体層および前記第一導電形の
半導体層にそれぞれ接触する電極が設けられたものとす
る。第二導電形の半導体層に接触する電極が溝の内面に
被着する導体層よりなることも、溝の内部に充填された
導電性材料よりなることも良好である。請求項４記載の
本発明の半導体光センサの製造方法は、絶縁性基板上に
積層された第一導電形の半導体層の表面からの選択的な
不純物導入および熱拡散により、第一導電形層との間に
表面にほぼ垂直な接合面をもち、絶縁性基板に達する第
二導電形領域を形成する工程と、前記表面からの選択的
エッチングによりその第二導電形領域の周辺部を残して
その表面にほぼ垂直な内面をもち、絶縁性基板に達する
溝を形成する工程と、溝の内面および第一導電形層の露
出面にそれぞれ接触する電極を形成する工程とを含むも
のとする。また、請求項５記載の本発明の半導体光セン
サの製造方法は、絶縁性基板上に積層された第一導電形
の半導体層の表面からの選択的エッチングにより、その
表面にほぼ垂直な内面をもち、絶縁性基板に達する溝を
形成する工程と、その溝の内部に真性半導体を第二導電
形化する不純物を添加して導電性にした半導体材料を充
填する工程と、その半導体材料からの添加不純物の熱拡
散により溝の内面に接する第二導電形層を形成する工程
と、第一導電形層の露出面に接触する電極を形成する工
程とを含むものとする。
【０００６】
【作用】接合面を、第一導電形半導体層の表面から絶縁
層に達するまでの一定の深さに掘られた溝の内面に平行
に形成することにより、接合面積のほぼ溝内面の面積と
等しくなって接合面積のばらつきがない。また、溝の底
面に平行な接合面は形成されないのでその接合面に基づ
く容量に存在せず、ほぼ均一な厚さの第二導電形層の表
面に電極が接触するため、接合から電極までの距離は均
一でその間の電気抵抗が小さいので、応答速度をの遅ら
せる要因が排除される。そのような均一な厚さの第二導
電形層は、第一導電形層との間に表面にほぼ垂直な接合
面をもつように形成した第二導電形領域の内部に絶縁層
まで達する溝を掘ってその周辺部を残しておくことによ
り、あるいは予め形成した溝に不純物をドープして導電
性にした半導体材料を充填してその材料からの熱拡散に
より容易に形成できる。後者の場合、充填した導電性の
半導体材料が電極となる。
層に達するまでの一定の深さに掘られた溝の内面に平行
に形成することにより、接合面積のほぼ溝内面の面積と
等しくなって接合面積のばらつきがない。また、溝の底
面に平行な接合面は形成されないのでその接合面に基づ
く容量に存在せず、ほぼ均一な厚さの第二導電形層の表
面に電極が接触するため、接合から電極までの距離は均
一でその間の電気抵抗が小さいので、応答速度をの遅ら
せる要因が排除される。そのような均一な厚さの第二導
電形層は、第一導電形層との間に表面にほぼ垂直な接合
面をもつように形成した第二導電形領域の内部に絶縁層
まで達する溝を掘ってその周辺部を残しておくことによ
り、あるいは予め形成した溝に不純物をドープして導電
性にした半導体材料を充填してその材料からの熱拡散に
より容易に形成できる。後者の場合、充填した導電性の
半導体材料が電極となる。
【０００７】
【実施例】以下、図２を含めて共通の部分に同一の符号
を付した図を引用して本発明の実施例について述べる。
図１ (ａ) 、 (ｂ) に示した本発明の一実施例では、例
えば表面上に酸化シリコン層を有するシリコン板のよう
な少なくとも表面が絶縁性の基板５の上に２ないし３μ
ｍのＮ形シリコン層１が積層されたＳＯＩ基板のＮ層１
の表面を熱酸化して酸化膜３を形成する。次いで、この
酸化膜３の上からの選択的イオン注入および熱拡散によ
り、幅３μｍ以上で絶縁性基板５に達するＰ領域２を形
成する。このＰ形拡散領域２の周辺部が約0.５μｍの均
一な厚さで残るようにドライエッチング等の異方性エッ
チングによって絶縁性基板５に達する溝６を掘る。すな
わち、この溝６は表面にほぼ垂直な内面をもつ。この溝
６の内面に１μｍの厚さに金属を被着して電極４１を形
成する。他の電極４２は、図２の従来技術同様にＮ層１
の表面部に形成したＮ+ 領域１１に酸化膜３の開口部で
接触させる。
を付した図を引用して本発明の実施例について述べる。
図１ (ａ) 、 (ｂ) に示した本発明の一実施例では、例
えば表面上に酸化シリコン層を有するシリコン板のよう
な少なくとも表面が絶縁性の基板５の上に２ないし３μ
ｍのＮ形シリコン層１が積層されたＳＯＩ基板のＮ層１
の表面を熱酸化して酸化膜３を形成する。次いで、この
酸化膜３の上からの選択的イオン注入および熱拡散によ
り、幅３μｍ以上で絶縁性基板５に達するＰ領域２を形
成する。このＰ形拡散領域２の周辺部が約0.５μｍの均
一な厚さで残るようにドライエッチング等の異方性エッ
チングによって絶縁性基板５に達する溝６を掘る。すな
わち、この溝６は表面にほぼ垂直な内面をもつ。この溝
６の内面に１μｍの厚さに金属を被着して電極４１を形
成する。他の電極４２は、図２の従来技術同様にＮ層１
の表面部に形成したＮ+ 領域１１に酸化膜３の開口部で
接触させる。
【０００８】図３ (ａ) 、 (ｂ) に示す実施例では、絶
縁性基板５の上に２〜３μｍの厚さのＮ層１を有するＳ
ＯＩ基板の表面からドライエッチング等の異方性エッチ
ングにより絶縁性基板５に到達する溝６を垂直に掘る。
次に、ＣＶＤ法によりほう素などのアクセプタ不純物を
ドープして低抵抗率にした多結晶シリコン層７を溝６の
内部に堆積したのち、この多結晶シリコン層７から熱処
理により不純物を拡散させると、オートドープにより溝
６の内面に厚さ約0.５μｍのＰ層２１が形成され、Ｎ層
１との間にＰＮ接合ができる。最後に、Ｐ層２１に対す
る取出し電極の役目をする多結晶Ｓｉ層７の上に外部接
続用電極４１を、Ｎ層１の表面部に形成したＮ+ 層１１
に電極４２を接触させることによって半導体光センサガ
完成する。
縁性基板５の上に２〜３μｍの厚さのＮ層１を有するＳ
ＯＩ基板の表面からドライエッチング等の異方性エッチ
ングにより絶縁性基板５に到達する溝６を垂直に掘る。
次に、ＣＶＤ法によりほう素などのアクセプタ不純物を
ドープして低抵抗率にした多結晶シリコン層７を溝６の
内部に堆積したのち、この多結晶シリコン層７から熱処
理により不純物を拡散させると、オートドープにより溝
６の内面に厚さ約0.５μｍのＰ層２１が形成され、Ｎ層
１との間にＰＮ接合ができる。最後に、Ｐ層２１に対す
る取出し電極の役目をする多結晶Ｓｉ層７の上に外部接
続用電極４１を、Ｎ層１の表面部に形成したＮ+ 層１１
に電極４２を接触させることによって半導体光センサガ
完成する。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、ＳＯＩ基板のように絶
縁層上に積層された半導体層に、ＰＮ接合面を光起電力
に有効な光入射面に垂直な方向にのみ形成することによ
り、熱拡散のばらつきによる接合容量のばらつきが小さ
くなり、センサ信号の応答速度のばらつきも低減でき
た。また、光起電力に無効な面積である光入射面に平行
なＰＮ接合面を無くしたこと、ならびにＰＮ接合面から
取出し電極までの距離を短くできることにより、接合容
量と電気抵抗を低くでき、センサ信号の応答速度も速く
なって高感度の半導体光センサが得られた。
縁層上に積層された半導体層に、ＰＮ接合面を光起電力
に有効な光入射面に垂直な方向にのみ形成することによ
り、熱拡散のばらつきによる接合容量のばらつきが小さ
くなり、センサ信号の応答速度のばらつきも低減でき
た。また、光起電力に無効な面積である光入射面に平行
なＰＮ接合面を無くしたこと、ならびにＰＮ接合面から
取出し電極までの距離を短くできることにより、接合容
量と電気抵抗を低くでき、センサ信号の応答速度も速く
なって高感度の半導体光センサが得られた。
【図１】本発明の一実施例の半導体光センサを示し、
(ａ) が断面図、 (ｂ) が平面図
(ａ) が断面図、 (ｂ) が平面図
【図２】従来の半導体光センサを示し、 (ａ) が断面
図、 (ｂ) が平面図
図、 (ｂ) が平面図
【図３】本発明の別の実施例の半導体光センサを示し、
(ａ) が断面図、 (ｂ) が平面図
(ａ) が断面図、 (ｂ) が平面図
１ Ｎ形シリコン層 ２ Ｐ形拡散領域 ２１ Ｐ形拡散層 ３ 酸化膜 ４１、４２ 電極 ５ 絶縁性基板 ６ 溝 ７ 多結晶シリコン層
Claims (5)
- 【請求項１】絶縁層に隣接する第一導電形の半導体層
に、表面にほぼ垂直な内面をもち、絶縁層に達する溝が
形成され、その溝の内面に接してほぼ均一な厚さの第二
導電形の半導体層が形成され、その第二導電形の半導体
層および前記第一導電形の半導体層にそれぞれ接触する
電極が設けられたことを特徴とする半導体光センサ。 - 【請求項２】第二導電形の半導体層に接触する電極が溝
の内面に被着する導体層よりなる請求項１記載の半導体
光センサ - 【請求項３】第二導電形の半導体層に接触する電極が溝
の内部に充填された導電性材料よりなる請求項１記載の
半導体光センサ。 - 【請求項４】絶縁性基板上に積層された第一導電形の半
導体層の表面からの選択的な不純物導入および熱拡散に
より、第一導電形層との間に表面にほぼ垂直な接合面を
もち、絶縁性基板に達する第二導電形領域を形成する工
程と、前記表面からの選択的エッチングによりその第二
導電形領域の周辺部を残してその表面にほぼ垂直な内面
をもち、絶縁性基板に達する溝を形成する工程と、溝の
内面および第一導電形層の露出面にそれぞれ接触する電
極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体光セ
ンサの製造方法。 - 【請求項５】絶縁性基板上に積層された第一導電形の半
導体層の表面からの選択的エッチングにより、その表面
にほぼ垂直な内面をもち、絶縁性基板に達する溝を形成
する工程と、その溝の内部に真性半導体を第二導電形化
する不純物を添加して導電性にした半導体材料を充填す
る工程と、その半導体材料からの添加不純物の熱拡散に
より溝の内面に接する第二導電形層を形成する工程と、
第一導電形層の露出面に接触する電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体光センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153149A JPH0818087A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 半導体光センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153149A JPH0818087A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 半導体光センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818087A true JPH0818087A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15556097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6153149A Pending JPH0818087A (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 半導体光センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818087A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007305829A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光素子の製造方法及び該製造方法により製造された半導体発光素子の実装方法 |
-
1994
- 1994-07-05 JP JP6153149A patent/JPH0818087A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007305829A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光素子の製造方法及び該製造方法により製造された半導体発光素子の実装方法 |
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