半导体光检测元件制造技术

一种半导体光检测元件(SP)，包括：硅基板(21)，其由第1导电类型的半导体构成，具有彼此相对的第1主面(21a)及第2主面(21b)，并且在第1主面(21a)侧形成有第2导电类型的半导体层(23)；以及电荷传输电极(25)，其设置于第1主面(21a)上，且传输所产生的电荷。在硅基板(21)上，在第2主面(21b)侧形成有具有比硅基板(21)更高的杂质浓度的第1导电类型的累积层(31)，并且在第2主面(21b)上的至少与半导体区域(23)相对的区域形成有不规则的凹凸(10)。硅基板(21)的第2主面(21b)的形成有不规则的凹凸(10)的区域光学性地露出。

【技术实现步骤摘要】
半导体光检测元件 本申请是申请日为2010年2月9日、申请号为201080008816. 9、专利技术名称为半导 体光检测元件的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种半导体光检测元件。
技术介绍
作为在近红外的频带中具有高光谱灵敏度特性的光电二极管，已知有使用化合物 半导体的光电二极管（例如参照专利文献1)。在专利文献1所记载的光电二极管中包括： 第1受光层，其由InGaAsN、InGaAsNSb、及InGaAsNP中的任一者构成；以及第2受光层，其 具有波长比第1受光层的吸收端更长的吸收端，且由量子阱的构造构成。 先行技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2008-153311号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题 然而，如上所述的使用化合物半导体的光电二极管仍然很昂贵，制造步骤也复杂。 因此，谋求廉价、易于制造且在近红外的频带中具有充分的光谱灵敏度的硅光电二极管的 实用化。对于硅光电二极管而言，一般其光谱灵敏度特性在长波长侧的极限为ll〇〇nm左 右，但lOOOnm以上的波长带中的光谱灵敏度特性不充分。 本专利技术的目的在于提供一种半导体光检测元件，其使用硅且在近红外的频带中具 有充分的光谱灵敏度特性。 解决问题的技术手段 本专利技术的半导体光检测元件包括：硅基板，其由第1导电类型的半导体构成，具有 彼此相对的第1主面及第2主面，并且在第1主面侧形成有第2导电类型的半导体区域；以 及传输电极部，设置于硅基板的第1主面上，且传输所产生的电荷；在硅基板上，在第2主面 侧形成有具有比硅基板更高的杂质浓度的第1导电类型的累积层，并且在第2主面上的至 少与第2导电类型的半导体区域相对的区域形成有不规则的凹凸，硅基板的第2主面上的 形成有不规则的凹凸的区域光学性地露出。 在本专利技术的半导体光检测元件中，由于在第2主面的至少与第2导电类型的半导 体区域相对的区域中形成有不规则的凹凸，故入射至半导体光检测元件的光在该区域中经 反射、散射、或扩散，在硅基板内前进较长的距离。由此，入射至半导体光检测元件的光的大 部分并不透过半导体光检测元件（硅基板），而是被硅基板所吸收。因此，在上述半导体光 检测元件中，入射至半导体光检测元件的光的行进距离变长，光的吸收距离也变长，因此， 近红外的频带中的光谱灵敏度特性提高。 另外，由于在硅基板的第2主面侧形成有具有比硅基板高的杂质浓度的第1导电 类型的累积层，故在第2主面侧并非由光产生的多余的载流子再次结合，从而可减小暗电 流。另外，第1导电类型的上述累积层抑制在硅基板的第2主面附近由光产生的载流子被 该第2主面捕获。因此，由光产生的载流子有效率地朝第2导电类型的半导体区域与硅基 板的pn接合部移动，从而可提高半导体光检测元件的光检测灵敏度。 在本专利技术的半导体光检测元件中，也可在与第2导电类型的半导体区域相对的区 域中的一部分的区域中，形成不规则的凹凸。在该情况下，在半导体光检测元件中的与形成 有不规则的凹凸的区域相对应的部分中，如上所述，近红外的频带中的光谱灵敏度特性提 商。 在本专利技术的半导体光检测元件中，也可保留硅基板的对应于第2导电类型的半导 体区域的部分的周边部分而从第2主面侧起使该部分变薄。在该情况下，可获得分别将硅 基板的第1主面及第2主面侧设为光入射面的半导体光检测元件。 在本专利技术的半导体光检测元件中，优选为第1导电类型的累积层的厚度大于不规 则的凹凸的高低差。在该情况下，如上所述，可确保累积层的作用效果。 在本专利技术的半导体光检测元件中，优选为硅基板的厚度设定为像素间距以下。在 该情况下，可抑制像素间的串扰的产生。 本专利技术的光电二极管包括娃基板，该娃基板由第1导电类型的半导体构成，具有 彼此相对的第1主面及第2主面，并且在第1主面侧形成有第2导电类型的半导体区域，在 硅基板上，在第2主面侧形成有具有比硅基板更高的杂质浓度的第1导电类型的累积层，并 且在第2主面上的至少与第2导电类型的半导体区域相对的区域形成有不规则的凹凸，硅 基板的第2主面上的与第2导电类型的半导体区域相对的区域光学性地露出。 在本专利技术的光电二极管中，由于在第2主面上的至少与第2导电类型的半导体区 域相对的区域中形成有不规则的凹凸，故入射至光电二极管的光在该区域中经反射、散射、 或扩散，在硅基板内前进较长的距离。由此，入射至光电二极管的光的大部分并不透光过光 电二极管（硅基板），而是被硅基板所吸收。因此，在上述光电二极管中，由于入射至光电二 极管的光的行进距离变长，且光的吸收距离也变长，故而近红外的频带中的光谱灵敏度特 性提1?。 另外，由于在硅基板的第2主面侧形成有具有比硅基板更高的杂质浓度的第1导 电类型的累积层，故在第2主面侧并非由光产生的多余的载流子再次结合，从而可减小暗 电流。另外，第1导电类型的上述累积层抑制在硅基板的第2主面附近由光产生的载流子 被该第2主面捕获。因此，由光产生的载流子有效率地朝第2导电类型的半导体区域与硅 基板的pn接合部移动，从而可提高光电二极管的光检测灵敏度。 优选为，保留硅基板中的对应于第2导电类型的半导体区域的部分的周边部分而 从第2主面侧起使该部分变薄。在该情况下，可获得分别将硅基板的第1主面及第2主面 侧设为光入射面的光电二极管。 优选为第1导电类型的累积层的厚度大于不规则的上述凹凸的高低差。在该情况 下，如上所述，可确保累积层的作用效果。 专利技术的效果 根据本专利技术，可提供一种使用硅且在近红外的频带中具有充分的光谱灵敏度特性 的半导体光检测元件。 【附图说明】 图1为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图2为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图3为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图4为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图5为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图6为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图7为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图8为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图9为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图10为用于说明第1实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图11为表示第1实施方式的光电二极管的结构的图。 图12为表示实施例1及比较例1中的相对于波长的光谱灵敏度的变化的图表。 图13为表示实施例1及比较例1中的相对于波长的温度系数的变化的图表。 图14为用于说明第2实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图15为用于说明第2实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图16为用于说明第2实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图17为用于说明第3实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图18为用于说明第3实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图19为用于说明第3实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图20为用于说明第3实施方式的光电二极管的制造方法的图。 图21为用于说明第3实施方式的光电二极管的制造方法的图。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体光检测元件，其特征在于，包括：硅基板，其由第1导电类型的半导体构成，具有彼此相对的第1主面及第2主面，并且在所述第1主面侧形成有第2导电类型的半导体区域；以及传输电极部，设置于所述硅基板的所述第1主面上，且传输所产生的电荷；在所述硅基板上，在所述第2主面侧形成有具有比所述硅基板更高的杂质浓度的第1导电类型的累积层，并且在所述第2主面上的至少与第2导电类型的所述半导体区域相对的区域形成有不规则的凹凸，所述硅基板的所述第2主面上的形成有不规则的所述凹凸的区域光学性地露出，所述半导体光检测元件是表面入射型，所述第1主面被作为光入射面，从所述第1主面入射的光在所述硅基板内行进，所述第1主面与在至少与第2导电类型的所述半导体区域相对的所述区域形成有不规则的所述凹凸的所述第2主面相对。

【技术特征摘要】
2009.02.24 JP 2009-041078;2009.06.05 JP 2009-136401. 一种半导体光检测元件，其特征在于， 包括： 硅基板，其由第1导电类型的半导体构成，具有彼此相对的第1主面及第2主面，并且 在所述第1主面侧形成有第2导电类型的半导体区域；以及 传输电极部，设置于所述硅基板的所述第1主面上，且传输所产生的电荷； 在所述硅基板上，在所述第2主面侧形成有具有比所述硅基板更高的杂质浓度的第1 导电类型的累积层，并且在所述第2主面上的至少与第2导电类型的所述半导体区域相对 的区域形成有不规则的凹凸， 所述硅基板的所述第2主面上的形成有不规则的所述凹凸的区域光学性地露出， 所述半导体光检测元件是表面入射型，所述第1主面被作为光入射面，从所述第1主面 入射的光在所述硅基板内行进，所述第1主面与在至少与第2导电类型的所述半导体区域 相对的所述区域形成有不规则的所述凹凸的所述第2主面相对。2. 如权利要求1所述的半导体光检测元件，其特征在于， 在与第2导电类型的所述半导体区域相对的所述区域中的一部分的区域中，形成有不 规则的所述凹凸。3. 如权利要求1或2所述的半导体光检测元件，其特征在于， 保留所述硅基板中的对应于第2导电类型的所述半导体区域的部分的周边部分而从 所述第2主面侧起使该部分变薄。4. 如权利要求1?3中任一项所述的半导体光检测元件，其特征在于， 第1导电类型的所述累积层的厚度大于不规则...

【专利技术属性】
技术研发人员：山村和久，坂本明，永野辉昌，宫崎康人，米田康人，铃木久则，村松雅治，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP