JPS5833880A - 半導体受光素子 - 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】 本発明は半導体受光素子、いわゆるホトダイオードに関
する。

逆方向にバイアス嘔れた半導体ＰＮ接合に元・ｔあてる
と、光により電子−正孔対が励起嘔れ少数キャリアの濃
度が熱平衡の値よシ大きくなシ逆方間電流が大きくなる
ことに光−電気変換素子に利用したホトダイオード（又
はホトトランジスタ）が知られている。従来のＩＣ用の
日１ホトダイオードは、第１図に示すように例えばＮ型
エピタキシャル層１の表面にＰ型不純物、例えばＢ（ボ
ロン）ｔ−イオン打込みして浅いＰ型層２を形成して受
光感度を上げるようにしている。この場合のイオン打込
みエネルギーは７５ＫｅＶ＠ＪＪｉで、第２図に示すよ
うにに型層の表面にそって一つのｐｉｔ＠合を形成して
いる。

ところでＸａの高集積化に伴ないホトダイオードの高密
度化か要求されるが、前記のＩ’Ｎ接合の構造では面積
効率がわるく、これ以上の高密度化は困難である。

本発明は上記の問題点【解決したものでその目的は受光
素子の効率同上にある。

以下本発明は若干の実施例にそって詳述する。

実施例１ ＃３図、第４図は本発明によるホトダイオードノー例【
示す。１はＮ型エピタキシャル８１％でＰ−型基板３上
に形成され、ＰＷｌアイソレーション層４によって囲ま
れることで他の素子領埴から電気的に分離逼れる。５は
Ｂ（ボロン）イオン打込みによシｙ層１の表面から離れ
た領域に形成したＰ型層でイオン打込みエネルギーｔ−
例えば２００に＠ｙ＠度まで高めることで不純物イオン
飛程を深くし、＄５ｇＫ示すように一回のイオン打込み
でＭ　　８１層との間に上下２つのＰＭ接合（ｘｊ、　
。

Ｘｊ、）を形成するものでメ）、素子の表面から入′射
した党は上のＰＮ接合面と下のＰＭ接合面とで電子−正
孔を励起することにより、感度が増加するとともに面積
効率が大きくなり、受光素子としての効率を同上する。

同図において、６はイオン打込み１層５の電極取出しの
ためのＰ＋拡散（ベース拡散時に行なう）層であって、
Ａｔ電極７によりオーミックコンタクト烙れる。８はＭ
ＭｉｌＡの電極取出しのためのＮ＋拡散（エミッタ拡散
）層であってＡｔｔ極９によりオーミックコンタクトち
れる。ｌＯｔ：を表面絶縁Ｍｌ（８１（ｈ等）でめる６ 実施例２ 第６図、第７図は本発明によるホトダイオードの他の例
を示す。この例では同一マスクを使用し高エネルギー（
２５０ＫｅＶ　）と低エネルギー（４０ＫｅＶ　）の２
度のＢ（ボロン）イオン打込みによりＮ型層１ａｌｉ上
下で挾む形で２層２及びＰ層５′に形成する。これによ
ってＰＭ接合が第７図に示すよう＆Ｃ３つの異なる深さ
に形成されることになシ、受光面としてのＰＭ接合面積
か３倍近く増大し、受光感度とともに高集積化が期待で
きる。

実施ｆｌ１３ １１８図、第９図は本発明によるホトダイオードのさら
に他の実施例を示す。この例では同一マスクを使用しＢ
（ボロン）イオン打込みを高エネルギー（２００ＫｅＶ
　）と低エネルギー（５０Ｋｅｖ）と２回打込みを行な
って２層２及び２層５會形成し、その後、同じマスクで
２層２と１層５との中間の深さくエネルギー）でＰ（リ
ン）イオン打込みｔ行なうことでＮ　層１１を形成する
。これによシ、２層２とＮ　層１ａとの間でＰＮ接合（
Ｘｊ、　）、Ｎ　層１１と１層５との間でＰＭ接合（ｘ
ｊｌ）、１層５とＭ層１との間でＰＭ接合（Ｘｊ、）ｔ
−得られる。この例では実施例２　ｒｃＮ”層１１が加
わつ定形であるからこのＨ層１１の存在によシＮ　取出
し部Ｂへの電気抵抗を小嘔くすることができる。したが
ってこの例では受光感度及び面積効率を大きくする効果
が−そう期待できる。

本発明はホトダイオード内蔵Ｎｏ、受光／チツプエ○で
カメラ、光電スイッチ等に利用して極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

ｔＪＬ１図は従来のホトダイオードの原理的構造倉示す
断面図、第２図に′ｉ第１図のムームｍ！＃面における
不純物濃度分布を示す曲線図でおる。 第３図は本発明によるホトダイオードの一実施例を示す
平面図、第４図はａＩ３図のＡ−Ａ視断面図、第５図は
第４図に対応する不純物濃度−１図、第６図は本発明に
よるホトダイオードの他の実施例を示す断面図、第７図
は第６図に対応する不純物濃度分布曲線図、第８図は本
発明によるホトダイオードの他の実施例を示す断面図、
第９図は第８図に対応する不純物濃度分布曲線図である
。 ｌ・・・Ｍ′ｆ！！！エピタキシャルｓｉ層、２・・・
Ｐ型イオン打込み層、３・・・Ｐ−型８１基板、番・・
・Ｐ型アイソレーション、５・・・ＦＷイオン打込み層
、６・・・Ｐ＋型拡散層、７・・・ＡＡｔ極、８−・・
Ｎ　型拡散層、９・−・ムを電極、１０・・・絶に膜、
１１・・・Ｎ　型イオン打込層。 代理人　弁理士　薄　１）利　辛 第１図 鎖２図 表η　　　　　　　′ 面　　　　ｓ’１ｕｓ９ご 第　　３　　図 第　　４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１導電型半導体基体内にその５主表面。から離れ
   た領域で浅い第２導電型不純物導入層全形成し、上記基
   体半導体と上記不純物導入層の上下両面とによる２つの
   ＰＭ接合面會受元領域としたこと１ＩＣｑ＃像とする半
   導体受光素子。 ２、第１導電型半導体基体の５主表面に第２導電型不純
   物導入による第１の層を浅く形成するとともに、上記半
   導体基体内に第１の層から離れて第２導電蓋不純物導入
   による第・２０層會浅く形成し、−第１の層の下面、第
   ２の層の上下両面と基体半導体とによる３つのＰＭ接合
   面を受光領域とし友ことｔ−％黴とする半導体受光素子
   。 ３、第１導電型手導体基体の５主表面に第２導電型不純
   物導入による第１の層を浅く形成し、第１の層から離れ
   て基体内に第２導電型不純物導入による第２の層を浅く
   形成するととも＃Ｃ第ｒの層とＩ！！２層との聞に第１
   導電型不純物導入による＠３の層を浅く形成し、算１の
   層と第３の層、第３の層の層と第２の層の上面及び第２
   の層の下面と基体半導体とによる３つのＰＭ接合面全受
   光領域としたことを特徴とする半導体受光素子。