[发明专利]半导体光检测元件

说明书

本申请是申请日为2010年2月9日、申请号为201080008816.9、发明名称为半导体光检测元件的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种半导体光检测元件。

背景技术

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

发明内容

发明所要解决的问题

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1100nm左右，但1000nm以上的波长带中的光谱灵敏度特性不充分。

本发明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

本发明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。

在本发明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。

在本发明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高。

在本发明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。

在本发明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。

在本发明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。

本发明的光电二极管包括硅基板，该硅基板由第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。