JPS622575A - 半導体光検出装置 - 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、半導体光検出装置に係り、特に受光効率及び
周波数応答特性が良好なフォトダイオードに関する。

（従来の技術） 従来、半導体充積・自装置、例えば、フォトダイオード
は受光部全面に、半導体基板と反対導電型の不純物導入
領域を形成するようにしている。

この種の半導体光検出装置について図面を用いて説明す
る。

第３図は係る従来の半導体光検出装置の平面図、第４図
は第３図のＶｌ−ＶＩ　’線における断面図である。こ
れらの図において、ｌは高不純物濃度半導体基板、２は
低不純物濃度半導体基板、３は半導体基板と反対導電型
の不純物導入領域、４はＡＩ等により形成された外部取
り出しリード・ボンディング・パッド、５は絶縁膜であ
る。

図から明らかなように、不純物導入領域３と半導体基板
のＰＮ接合に逆バイアスを印加しておき、その接合面に
光をあてると電流を得ることができるため、光のヰ★出
を行うことができる。

（発明が解決しようとする問題点） この種のダイオードは、半導体基板と反対導電型の不純
物導入領域３を大きくすることにより、高不純物濃度半
導体基板１或いは低不純物濃度半導体基板２で発生した
多くのキャリアを収集するため受光効率を高めることが
できる。しかしながら、ＰＮ接合面積が大きくなると接
合容量が増大し、周波数特性が悪くなるという問題があ
った。

本発明は、上記問題点を除去し、受光効率及び周波数特
性の優れた半導体光検出装置を提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、低不純物濃度
半導体基板上に使用電圧で生じる空乏層幅よりせまい幅
で、隣接するように複数の不純物導入領域を形成し、こ
のように形成された１つの不純物領域にのみ電圧を印加
するごとにより発生する空乏層領域で隣接する。不純物
導入領域を接続するようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、上記手段を用いることにより、実効受
光面積をへらすことなく、しかも、電圧印加をしなかっ
た不純物導入領域で発生する接合容量の影響をなくすこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら、詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る半導体光検出装置の断面図（第２
図のＡ−Ａ　’線断面図）、第２図は同半導体光検出装
置の平面図である。

これらの図において、１１は高不純物濃度半導体基板、
１２は低不純物濃度半導体基板、１３は半導体基板と反
対導電型の不純物導入領域、１４はＡＩ等により形成さ
れた外部取り出しリード・ボンディング・パッド、１５
は絶縁膜である。さらに、１６はへβ等により形成され
た光遮蔽膜、１７．１８．１９．２０は不純物導入領域
１３の側面、２１．２２は光遮蔽膜１６の側面、ＤＩは
隣接する不純物導入領域１３に相対する側面１７と１８
との間の距離、Ｄ２は不純物導入領域の側面１９及び２
０と光遮蔽膜１６の側面２１及び２２との距離を示す。

なお、この実施例においては、高不純物濃度半導体基板
１１はｎ゛型、低不純物濃度半導体基板１２はｎ−型、
不純物導入領域３はＰ型としている。

ｎ型低不純物濃度半導体基板１２は厚さ約１５μｍ程度
、抵抗値が１０００ｃｍ〜２００Ω（２）程度のエピタ
キシャル成長層である。Ｐ型不純物導入領域１３の深さ
は２μｍ程度である。受光面は低不純物１半導体基板１
２の一部で、不純物導入領域（受光面）を距＃Ｄ１で分
割するようにし、この分割された受光面の面積の和は、
０゜３鰭φのものと同程度とした。受光面の外周部分は
、低温不純物半導体基板１２の一部が表面に露出するよ
うに距離Ｄ２だけ離し、光遮蔽膜１６をＡ１等で形成す
る。光遮蔽膜１６の厚さは１．５μｍとした。不純物導
入領域１３と低不純物濃度半導体基板１２の前記露出さ
れた領域との関係は不純物導入領域１３の側面のどの点
をとっても前記露出された領域が空乏層幅と同じか若干
小さい距離にする。外部取り出しリード・ボンディング
・パッド１４はｎ型低不純物濃度半導体基板１２の上の
絶縁膜１５上に形成するとｎ型低不純物濃度半導体基板
１２と絶縁膜１５とでＭＯ３容量が生じることから、Ｍ
Ｏ３容量防止上、Ｐ型不純物導入領域上に形成し、配線
をしない構造にする。この実施例において、分割された
Ｐ型不純物導入領域１３の相対する側面１７及び１８間
の幅Ｄ　１　、Ｅｌ領域１３の外側面Ｉ９及び２０と光
遮蔽膜Ｉ６の側面２１及び２２との幅Ｄ２及びｎ型低不
純物半導体基板１２の厚さを適切に選ぶ必要がある。前
記の幅ＤＩ、Ｄ２をキャリア拡散距離とすれば、ｎ型低
不純物濃度基板１２の一部で二分割されたＰ型不純物導
入領域のうち、一方の電圧印加した領域のみの接合容量
が支配的となり、他方の領域の接合容量の影響がなくな
り、接合容量は小さくなるがキャリア拡散領域で発生す
る小数キャリアの影響を受け、周波数応答性は悪くなる
。従って、周波数応答特性を良くするためには、幅ＤＩ
及びＤ２は空乏層幅もしくはそれより若干小さくする必
要がある。この実施例において幅Ｄ１及びＤ２は１０μ
ｍとした。

しかも、ｎ型低不純物濃度半導体基板１２を使用したこ
とにより空乏層領域も大きくなり、受光効率を高めるこ
とができる。

このように構成することにより、第３図及び第４図に示
された従来の半導体光検出装置に比べて、（１）接合容
量を３５％程度減少させることができた。

また、赤外光を受光する場合、同じ程度の接合面積の素
子に比べ約３０％の受光効率（受光感度）の向上が可能
である。

（２）周波数応答特性において受光面積が同程度のもの
に比べて約１２％程度の向上が可能である。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これら
を本発明の範囲から排除するものではない。

特に、半導体の導電型を指定して説明したがこれは全て
逆導電型としても良いことは言うまでもない。また、不
純物導入領域３の形状についても円形、正方形、長方形
であってもよい。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明によれば、一導電型
の不純物半導体基板と、該基板とは反対導電型の複数の
不純物導入領域と、全周または周辺部の一部分が前記基
板の濃度及び使用電圧で決まる空乏層幅以下の距離で接
するように拡散により形成される、前記複数の不純物導
入領域の内一つにのみ印加電圧が接続される外部取り出
しリード・ボンディング・バンドとを具備するようにし
４たので、従来の半導体光検出装置に比べて、（１）接
合容量を減少させ、受光効率を高めることができる。

（２）周波数応答特性の向上を図ることができる。

といった利点を存し、それによってもたらされる効果は
顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体光検出装置の断面図、第２
図は同半導体光検出装置の平面図、第３図は従来の半導
体光検出装置の平面図、第４図は第３図ＩＶ−ｒＶ　’
線断面図である。 １１・・・高不純物濃度半導体基板 １２・・・低不純物濃度半導体基板 １３・・・半導体基板と反対導電型の不純物導入領域１
４・・・外部取り出しリード・ボンディング・バンド １５・・・絶縁膜 １６・・・光遮蔽膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、（ａ）一導電型の不純物半導体基板と、（ｂ）
   該基板上に全周または周辺部の一部 分が前記基板の濃度及び使用電圧で 決まる空乏層幅以下の距離で接する ように拡散により形成される反対導 電型の複数の不純物導入領域と、 （ｃ）前記複数の不純物導入領域の内一つ にのみ印加電圧が接続される外部取 り出しリード・ボンディング・パッ ドとを具備するようにしたことを特 徴とする半導体光検出装置。
2. （２）前記複数個の不純物導入領域及びその周辺部に発
   生する空乏層領域以外の部分を光遮蔽膜で被覆するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
   導体光検出装置。