[发明专利]光电二极管以及光电二极管阵列

说明书

本申请是申请日为2010年2月15日、申请号为201080009101.5、发明名称为光电二极管以及光电二极管阵列的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光电二极管以及光电二极管阵列。

背景技术

作为在近红外光的波段具有高的分光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)。专利文献1中所记载的光电二极管包括：第1受光层，其由InGaAsN、InGaAsNSb及InGaAsNP中的任意一者构成；以及第2受光层，其具有比第1受光层的吸收端更长波长的吸收端，且由量子阱构造构成。

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，这样的使用化合物半导体的光电二极管的价格仍然较高，制造工序也较为复杂。因此，寻求硅光电二极管的实用化，该硅光电二极管廉价且容易制造，并且在近红外光的波段具有充分的分光灵敏度。一般来说，硅光电二极管在分光灵敏度特性的长波长侧的极限为1100nm左右，但在1000nm以上的波段中的分光灵敏度特性并不充分。

本发明的目的在于提供一种光电二极管及光电二极管阵列，其是硅光电二极管及硅光电二极管阵列，且在近红外光的波段具有充分的分光灵敏度特性。

解决问题的技术手段

本发明所涉及的光电二极管阵列是将入射被检测光的多个光检测通道形成于具有第1导电类型的半导体层的硅基板上而成的光电二极管阵列，包括：第2导电类型的外延半导体层，其形成于第1导电类型的半导体层上，在与该半导体层的界面构成pn结，并且以各倍增区域与各光检测通道相互对应的方式，具有使通过被检测光的入射而产生的载流子进行雪崩倍增的多个倍增区域；以及多个电阻，其具有两个端部，且对于各光检测通道而设置，经由一端部而与外延半导体层电性连接，并且经由另一端部而与信号导线连接；在第1导电类型的半导体层中的至少与各光检测通道对应的表面上形成有不规则的凹凸，第1导电类型的半导体层中的至少与各光检测通道对应的表面光学性地露出。

本发明所涉及的光电二极管阵列中，pn结由第1导电类型的半导体层与形成于该半导体层上的外延半导体层所构成。倍增区域形成于实现pn结的外延半导体层，与各光检测通道对应的倍增区域处于该外延半导体层。因此，上述光电二极管阵列不具有在以盖革模式(Geiger mode)进行动作时发生边缘崩溃的pn结的端部(边缘)，而无需设置保护环。因此，可提高上述光电二极管阵列的开口率。

而且，本发明中，在第1导电类型的半导体层中的至少与各光检测通道对应的表面上形成有不规则的凹凸。因此，入射至光电二极管阵列的光由形成有不规则的凹凸的表面反射、散射或扩散，而在硅基板内行进较长的距离。由此，入射至光电二极管阵列的光的大部分由光检测通道吸收，而不会透过光电二极管阵列(硅基板)。因此，上述光电二极管阵列中，入射至光电二极管阵列的光的行进距离变长，吸收光的距离也变长，因此在红光～近红外光的波段的分光灵敏度特性提高。

另外，本发明中，在第1导电类型的半导体层的上述表面形成有不规则的凹凸。因此，在形成有不规则的凹凸的上述表面侧不通过光而产生的多余载流子进行再结合，可减少暗电流。第1导电类型的上述半导体层作为累积层发挥功能，抑制在第1导电类型的半导体层的上述表面附近通过光而产生的载流子由该表面捕获。因此，通过光而产生的载流子有效地朝上述倍增区域移动，可提高光电二极管阵列的光检测灵敏度。

本发明所涉及的光电二极管阵列是将入射被检测光的多个光检测通道形成于具有第1导电类型的半导体层的硅基板上而成的光电二极管阵列，包括：第1导电类型的外延半导体层，其形成于第1导电类型的半导体层上，且以各倍增区域与各光检测通道相互对应的方式，具有使通过被检测光的入射而产生的载流子进行雪崩倍增的多个倍增区域；第2导电类型的半导体区域，其形成于第1导电类型的外延半导体层，且在与该外延半导体层的界面构成pn结；以及多个电阻，其具有两个端部，且对于各光检测通道而设置，经由一端部而与外延半导体层中的第2导电类型的半导体区域电性连接，并且经由另一端部而与信号导线连接；在第1导电类型的半导体层中的至少与各光检测通道对应的表面形成有不规则的凹凸，第1导电类型的半导体层中的至少与各光检测通道对应的表面光学性地露出。