(57)【要約】  【課題】  半導体集積回路内に構成可能で、光−電気変換効率をあまり低下させずに応答速度を改善したフォトダイオードを提供する。  【解決手段】  Ｐ＋型の半導体基板１１の表面上にＰ−型のエピタキシャル成長層１２が形成され、エピタキシャル成長層１２にＮ＋型領域１３が設けられている。さらに、Ｎ＋型領域１３の周囲に半導体基板１１に到達するＰ＋型領域１４がＮ＋型領域１３から所定距離Ｌ１だけ離間して設けられている。所定距離Ｌ１は、Ｎ＋型領域１３の底部と半導体基板１１との離間距離Ｌ２に略等しく設定されている。そして、Ｎ＋型領域１３上にカソード電極１５が設けられ、半導体基板１１の裏面にアノード電極１６が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度第１導電型半導体基板と、半導体基板の表面上に形成した低濃度第１導電型エピタキシャル成長層と、エピタキシャル成長層に設けられた高濃度第２導電型領域と、高濃度第２導電型領域の周囲に高濃度第２導電型領域から所定距離離間して半導体基板に到達するように設けられた高濃度第１導電型領域と、半導体基板の裏面に設けられた第１電極と、高濃度第２導電型領域上に設けられた第２電極とを具備したフォトダイオードであって、
前記所定距離が前記第２導電型領域の底部と半導体基板との離間距離に略等しく設定されていることを特徴とするフォトダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトダイオードにおいて、ｐｎ接合から離れたところに照射された光による光電流が応答速度の遅い成分となる、いわゆる裾引き現象を改善したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。以下、この種の従来例のフォトダイオード１００について、特許文献１を参考に図２を参照して説明する。高濃度第１導電型であるＰ＋型の半導体基板１の表面上に低濃度第１導電型であるＰ−型のエピタキシャル成長層２が形成され、エピタキシャル成長層２に不純物拡散によって高濃度第２導電型であるＮ＋型第１領域３が設けられている。これにより、第１領域３とエピタキシャル成長層２との界面に受光領域である第１のｐｎ接合領域が形成されている。さらに、第１領域３の周囲に不純物拡散によりＮ＋型第２領域４が所定の間隔を保って設けられている。これにより、第２領域４とエピタキシャル成長層２との界面に受光領域の周囲に入射した光により発生した光電流を無効にするための第２のｐｎ接合領域が形成されている。そして、第１領域３上にカソード電極５が設けられ、半導体基板１の裏面にアノード電極６が設けられている。第２領域４上には電極は設けられておらず、第２領域４はフォトダイオードチップの端面にまで達している。従って、第２のｐｎ接合領域もフォトダイオードチップの端面にまで達している。
【０００３】
フォトダイオード１００のカソード電極５とアノード電極６間に逆バイアスを印加することによって第１領域３とエピタキシャル成長層２とによるｐｎ接合部に空乏層が生じる。その結果、空乏層中に電界が生じ、受光領域に入射された光によって生じた電子、正孔の各々は半導体基板１、第１領域３へ振り分けられて加速される。このため光電流を外部に取り出すことができ、光信号を検出することができる。一方、受光領域の周囲に入射した光により第２領域４および第２のｐｎ接合領域で発生したキャリアは、第１領域３の方には流れず、第２のｐｎ接合界面近傍、または、チップ端面に露出した第２のｐｎ接合領域で消滅してしまう。これにより、光電流の裾引き現象を低減させている。
【特許文献１】特開平４−１１１４７７号公報（「発明の詳細な説明」、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のフォトダイオード１００は、受光領域の周囲に入射した光により生じた電子、正孔の各々を第２のｐｎ接合界面近傍、または、チップ端面に露出した第２のｐｎ接合領域で消滅させており、光電流の裾引き現象の低減により応答速度は改善されるが、光−電気変換効率が低下するという問題がある。また、第２領域４をフォトダイオードチップの端面にまで達する構成としており、フォトダイオードを１チップで構成される半導体集積回路内に設ける場合、このような構成とすることは困難となる。
従って、本発明の目的は、半導体集積回路内に構成可能で、光−電気変換効率をあまり低下させずに応答速度を改善したフォトダイオードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のフォトダイオードは、高濃度第１導電型半導体基板と、半導体基板の表面上に形成した低濃度第１導電型エピタキシャル成長層と、エピタキシャル成長層に設けられた高濃度第２導電型領域と、高濃度第２導電型領域の周囲に半導体基板に到達する高濃度第１導電型領域と、半導体基板の裏面に設けられた第１電極と、高濃度第２導電型領域上に設けられた第２電極とを具備し、前記所定距離が前記第２導電型領域の底部と半導体基板との離間距離に略等しく設定されていることを特徴とする。
本手段によれば、低濃度第１導電型エピタキシャル成長層の表面に光によって生じたキャリアを、高濃度第２導電型領域の底部と半導体基板との離間距離に略等しい第２導電型領域からの離間距離で設けた半導体基板に到達する第１導電型領域に吸収させることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、１チップで構成される半導体集積回路内に本発明のフォトダイオードを設けることができ、フォトダイオードの光−電気変換効率をあまり低下させずに応答速度を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の一実施形態のフォトダイオード２００について図１を参照して説明する。高濃度第１導電型であるＰ＋型の半導体基板１１の表面上に低濃度第１導電型であるＰ−型のエピタキシャル成長層１２が形成され、エピタキシャル成長層１２に不純物拡散によって高濃度第２導電型であるＮ＋型領域１３が設けられている。これにより、Ｎ＋型領域１３とエピタキシャル成長層１２との界面に受光領域であるｐｎ接合領域が形成される。さらに、Ｎ＋型領域１３の周囲に不純物拡散により半導体基板１１に到達するＰ＋型領域１４がＮ＋型領域１３から所定距離Ｌ１だけ離間して設けられている。所定距離Ｌ１は、Ｎ＋型領域１３の底部と半導体基板１１との離間距離Ｌ２に略等しく設定されている。Ｐ＋型領域１４は、エピタキシャル成長層１２の厚さにより、必要に応じて埋め込み層により形成する。そして、Ｎ＋型領域１３上にカソード電極１５が設けられ、半導体基板１１の裏面にアノード電極１６が設けられている。
【０００８】
フォトダイオード２００のカソード電極１５とアノード電極１６間に逆バイアスを印加することによって光によって生じた電子はＮ＋型領域１３へ、正孔は半導体基板１１およびＰ＋型領域１４へそれぞれ振り分けられて移動していく。Ｎ＋型領域１３とエピタキシャル成長層１２とによるｐｎ接合部には空乏層が生じる。その結果、空乏層中に電界が生じ、電子、正孔の各々は空乏層中で加速される。しかし、ｐｎ接合部から離れた中性領域であるエピタキシャル成長層１２には電界が印加されないため、この中性領域で生じた電子、正孔の各々は中性領域中では拡散効果で動く。エピタキシャル成長層１２にＰ＋型領域１４を設けていないとすると、エピタキシャル成長層１２の表面に光によって生じた正孔が半導体基板１１までこの拡散効果で動くため、正孔が半導体基板１１に到達するまでの時間で応答速度が決まる。しかし、ｐｎ接合部からの離間距離が半導体基板１１までの距離Ｌ２と略等しい距離Ｌ１にＰ＋型領域１４を設けることにより、エピタキシャル成長層１２の表面に光によって生じた正孔がＰ＋型領域１４に吸収され応答速度が改善される。
【０００９】
以上のように、Ｎ＋型領域１３の周囲に、Ｎ＋型領域１３の底部と半導体基板１１との離間距離Ｌ２に略等しいＮ＋型領域１３からの離間距離Ｌ１で、半導体基板１１に到達するＰ＋型領域１４を設けている。その結果、エピタキシャル成長層１２の表面に光によって生じた正孔を、半導体基板１１までの距離より近いＰ＋型領域１４で吸収させることができるため、応答速度が改善される。
【００１０】
尚、上記実施例では、Ｐ＋型領域１４を半導体基板１１を介してのみアノード電極１６に接続するようにしているが、さらにＰ＋型領域１４上に電極を設け、その電極をボンディング線によりアノード電極１６に接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態のフォトダイオード２００の断面図。
【図２】従来のフォトダイオード１００の断面図。
【符号の説明】
【００１２】
１１  Ｐ＋型半導体基板
１２  Ｐ−型エピタキシャル層
１３  Ｎ＋型領域
１４  Ｐ＋型領域
１５  カソード電極  
１６  アノード電極
２００  フォトダイオード
【図１】
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【図２】
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