專利名稱：半導(dǎo)體光檢測元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光檢測元件。
背景技術(shù)：
作為在近紅外光的波長區(qū)域具有較高的光譜靈敏度特性的光電二極管，已知使用有化合物半導(dǎo)體的光電二極管(例如參照專利文獻1)。專利文獻1中所記載的光電二極管包括第1受光層，其由InGaAsN、InGaAsNSb及InGaAsNP中的任一者構(gòu)成；及第2受光層， 其具有比第1受光層的吸收端更長波長的吸收端，且包含量子阱結(jié)構(gòu)。先前技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2008-153311號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題然而，這種使用有化合物半導(dǎo)體的光電二極管的價格依然較高，且制造工序也復(fù)雜。因此，要求實用化一種便宜且容易制造的硅光電二極管，其在近紅外光的波長區(qū)域具有充分的光譜靈敏度。關(guān)于硅光電二極管，一般而言，在光譜靈敏度特性的長波長側(cè)的極限為 IlOOnm左右，但在IOOOnm以上的波長區(qū)域中的光譜靈敏度特性并不充分。本發(fā)明的目的在于提供一種使用硅的半導(dǎo)體光檢測元件，且在近紅外光的波長區(qū)域具有充分的光譜靈敏度特性。解決問題的技術(shù)手段本發(fā)明的半導(dǎo)體光檢測元件具備硅基板，該硅基板具有由第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域與第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域所形成的pn結(jié)，在硅基板上，在該硅基板的一個主面?zhèn)刃纬捎械?導(dǎo)電類型的累積層，并且在上述一個主面上的至少與pn結(jié)相對的區(qū)域上形成有不規(guī)則的凹凸，硅基板的一個主面上的與pn結(jié)相對的區(qū)域光學(xué)性露出(optical exposure)。本發(fā)明的半導(dǎo)體光檢測元件中，在硅基板的一個主面上的至少與pn結(jié)相對的區(qū)域上形成有不規(guī)則的凹凸。因此，入射至半導(dǎo)體光檢測元件的光經(jīng)該區(qū)域而發(fā)生反射、散射或擴散，從而在硅基板內(nèi)行進較長的距離。由此，入射至半導(dǎo)體光檢測元件的光的大部分并未穿透半導(dǎo)體光檢測元件(硅基板)，而會被硅基板吸收。因此，上述半導(dǎo)體光檢測元件中，入射至半導(dǎo)體光檢測元件的光的行進距離變長，光被吸收的距離也變長，故在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性提高。本發(fā)明的半導(dǎo)體光檢測元件中，在硅基板的一個主面?zhèn)刃纬捎械?導(dǎo)電類型的累積層。因此，使在一個主面?zhèn)炔⒎怯晒舛a(chǎn)生的無用載流子再結(jié)合，從而可減少暗電流。第 1導(dǎo)電類型的上述累積層會抑制在硅基板的一個主面附近由光所產(chǎn)生的載流子被該一個主面捕獲。因此，由光所產(chǎn)生的載流子可朝pn結(jié)有效率地移動，從而可提高半導(dǎo)體光檢測元件的光檢測靈敏度。本發(fā)明的光電二極管具備硅基板，該硅基板由第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體構(gòu)成，且具有彼此相對的第1主面及第2主面，并且在第1主面?zhèn)刃纬捎械?導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域， 在硅基板上，在第2主面?zhèn)刃纬捎芯哂斜裙杌甯叩碾s質(zhì)濃度的第1導(dǎo)電類型的累積層， 并且在第2主面上的至少與第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域相對的區(qū)域上形成有不規(guī)則的凹凸，硅基板的第2主面上的與第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域相對的區(qū)域光學(xué)性露出。本發(fā)明的光電二極管中，如上所述，入射至光電二極管的光的行進距離變長，光被吸收的距離也變長，因此在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性提高。通過形成于硅基板的第2主面?zhèn)鹊牡?導(dǎo)電類型的累積層，可減少暗電流，并且可提高光電二極管的光檢測靈敏度。優(yōu)選為硅基板中，從第2主面?zhèn)绕鸨』c第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域?qū)?yīng)的部分， 并保留該部分的周邊部分。此時，可獲得將硅基板的第1主面及第2主面?zhèn)确謩e作為光入射面的光電二極管。優(yōu)選為第1導(dǎo)電類型的累積層的厚度大于不規(guī)則的上述凹凸的高低差。此時，如上所述，可確保累積層的作用效果。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可提供一種使用硅的半導(dǎo)體光檢測元件，且在近紅外光的波長區(qū)域具有充分的光譜靈敏度特性。


圖1為用于說明第1實施方式的光電二極售;的制造方法的圖。
圖2為用于說明第1實施方式的光電二極售;的制造方法的圖。
圖3為用于說明第1實施方式的光電二極售;的制造方法的圖。
圖4為用于說明第1實施方式的光電二極售;的制造方法的圖。
圖5為用于說明第1實施方式的光電二極售;的制造方法的圖。
圖6為用于說明第1實施方式的光電二極售;的制造方法的圖。
圖7為用于說明第1實施方式的光電二極售;的制造方法的圖。
圖8為用于說明第1實施方式的光電二極售;的制造方法的圖。
圖9為用于說明第1實施方式的光電二極售;的制造方法的圖。
圖10為用于說明第1實施方式的光電:二極1隆的制造方法的圖。
圖11為表示第1實施方式的光電二極<賢的結(jié)構(gòu)的圖。
圖12為表示實施例1及比較例1中的光譜靈敏度相對于波長的變化的圖表。
圖13為表示實施例1及比較例1中的溫度系數(shù)相對于波長的變化的圖表。
圖14為用于說明第2實施方式的光電:二極1隆的制造方法的圖。
圖15為用于說明第2實施方式的光電:二極1隆的制造方法的圖。
圖16為用于說明第2實施方式的光電:二極1隆的制造方法的圖。
圖17為用于說明第3實施方式的光電:二極1隆的制造方法的圖。
圖18為用于說明第3實施方式的光電:二極1隆的制造方法的圖。
圖19為用于說明第3實施方式的光電:二極1隆的制造方法的圖。
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圖20為用于說明第3實施方式的光電二極管的制造方法的圖。圖21為用于說明第3實施方式的光電二極管的制造方法的圖。圖22為用于說明第4實施方式的光電二極管的制造方法的圖。圖23為用于說明第4實施方式的光電二極管的制造方法的圖。圖M為用于說明第4實施方式的光電二極管的制造方法的圖。圖25為用于說明第5實施方式的光電二極管陣列的構(gòu)成的圖。圖沈為表示第6實施方式的半導(dǎo)體光檢測元件的立體圖。圖27為用于說明第6實施方式的半導(dǎo)體光檢測元件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。圖觀為用于說明第7實施方式的光電二極管的構(gòu)成的圖。圖四為用于說明第8實施方式的光電二極管陣列的構(gòu)成的圖。圖30為概略性地表示第9實施方式的光電二極管陣列的俯視圖。圖31為表示沿圖30中的XXXI-XXXI線的剖面結(jié)構(gòu)的圖。圖32為用于概略性地說明各光檢測通道與信號導(dǎo)線及電阻的連接關(guān)系的圖。圖33為概略性地表示第10實施方式的MOS影像傳感器的俯視圖。圖34為表示沿圖33中的XXXIV-XXXIV線的剖面結(jié)構(gòu)的圖。圖35為放大表示第10實施方式的MOS影像傳感器中的一個像素的俯視圖。圖36為表示沿圖35中的XXXVI-XXXVI線的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。再者，在以下說明中，對于相同要素或具有相同功能的要素，使用相同符號而省略其重復(fù)的說明。(第1實施方式)參照圖1 圖10，說明第1實施方式的光電二極管的制造方法。圖1 圖10為用于說明第1實施方式的光電二極管的制造方法的圖。首先，準備η—型半導(dǎo)體基板1，其由硅(Si)結(jié)晶構(gòu)成，且具有彼此相對的第1主面 Ia及第2主面lb(參照圖1)。n_型半導(dǎo)體基板1的厚度為300 μ m左右，比電阻為IkQ -cm 左右。在本實施方式中，所謂「高雜質(zhì)濃度」，是指例如雜質(zhì)濃度為約IXlO17cnT3以上，對其導(dǎo)電類型附上「+」來表示。所謂「低雜質(zhì)濃度」，是指例如雜質(zhì)濃度為約IXlO15cnT3以下， 對其導(dǎo)電類型附上「_」來表示。作為η型雜質(zhì)，有銻(Sb)或砷(As)等，作為ρ型雜質(zhì)，有硼⑶等。其次，在η_型半導(dǎo)體基板1的第1主面Ia側(cè)，形成ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3及η+型半導(dǎo)體區(qū)域5 (參照圖2)。ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3以如下方法形成使用中央部設(shè)有開口的掩模等， 在η_型半導(dǎo)體基板1內(nèi)自第1主面Ia側(cè)使ρ型雜質(zhì)高濃度地擴散。η+型半導(dǎo)體區(qū)域5以如下方法形成使用周邊部區(qū)域設(shè)有開口的另一掩模等，以包圍P+型半導(dǎo)體區(qū)域3的方式， 在η_型半導(dǎo)體基板1內(nèi)從第1主面Ia側(cè)使η型雜質(zhì)以比η_型半導(dǎo)體基板1更高濃度地擴散。P+型半導(dǎo)體區(qū)域3的厚度例如為0.55 μ m左右，薄片電阻例如為44 Ω/Sq.。η+型半導(dǎo)體區(qū)域5的厚度例如為1.5μπι左右，薄片電阻例如為12Q/Sq.。接著，在n_型半導(dǎo)體基板1的第1主面Ia側(cè)形成絕緣層7 (參照圖幻。絕緣層7 由S^2構(gòu)成，且通過將n_型半導(dǎo)體基板1熱氧化而形成。絕緣層7的厚度例如為0. 1 μ m左右。繼而，在P+型半導(dǎo)體區(qū)域3上的絕緣層7中形成接觸孔Hl，在η+型半導(dǎo)體區(qū)域5上的絕緣層7中形成接觸孔Η2。也可代替絕緣層7而形成由SiN的抗反射(AR，anti-reflective)層。然后，在n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib上及絕緣層7上，形成鈍化層9 (參照圖 4)。鈍化層9由SiN構(gòu)成，且通過例如等離子CVD (Chemical Vapor D印osition，化學(xué)氣相沉積)法而形成。鈍化層9的厚度例如為0. 1 μ m。而且，為了使n_型半導(dǎo)體基板1的厚度成為所期望的厚度，從第2主面Ib側(cè)對η—型半導(dǎo)體基板1進行研磨(參照圖5)。由此，形成于η—型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib上的鈍化層9被去除，露出η—型半導(dǎo)體基板1。此處，經(jīng)研磨而露出的面也可作為第2主面lb。所期望的厚度例如為270 μ m。接下來，對n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib照射脈沖激光PL，形成不規(guī)則的凹凸 10 (參照圖6)。此處，如圖7所示，將η—型半導(dǎo)體基板1配置于腔室C內(nèi)，從配置于腔室C 外側(cè)的脈沖激光產(chǎn)生裝置PLD將脈沖激光PL向n_型半導(dǎo)體基板1照射。腔室C含有氣體導(dǎo)入部及氣體排出部Got，將惰性氣體(例如氮氣或氬氣等)從氣體導(dǎo)入部Gin導(dǎo)入后從氣體排出部Gott排出，由此，在腔室C內(nèi)形成有惰性氣體流(if。照射脈沖激光PL時所產(chǎn)生的塵埃等會通過惰性氣體流Gf而排出至腔室C外，從而能防止加工屑或塵埃等附著于η—型半導(dǎo)體基板1上。本實施方式中，使用皮秒 飛秒脈沖激光產(chǎn)生裝置作為脈沖激光產(chǎn)生裝置PLD， 且遍及第2主面Ib的整個表面而照射皮秒 飛秒脈沖激光。第2主面Ib被皮秒 飛秒脈沖激光破壞后，如圖8所示，在第2主面Ib的整個表面上形成有不規(guī)則的凹凸10。不規(guī)則的凹凸10含有與第1主面Ia正交的方向交差的面。凹凸10的高低差例如為0. 5 10 μ m左右，凹凸10中的凸部之間隔為0.5 IOym左右。皮秒 飛秒脈沖激光的脈沖時間寬度(time width)例如為50fs 2ps左右，強度例如為4 16GW左右，脈沖能量例如為200 800 μ J/pulse左右。更一般而言，峰值強度為3 X IO11 2. 5 X IO13 (ff/cm2)，通量為0. 1 1. 3(J/cm2)左右。圖8為對形成于第2主面Ib上的不規(guī)則的凹凸10觀察所得的SEMGcanning Electron Microscope，掃描式電子顯微鏡)圖像。其次，在n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib側(cè)，形成累積層11 (參照圖9)。此處， 在n_型半導(dǎo)體基板1內(nèi)使n型雜質(zhì)從第2主面Ib側(cè)起，以成為比η_型半導(dǎo)體基板1更高的雜質(zhì)濃度的方式進行離子注入或擴散，由此形成累積層11。累積層11的厚度例如為1 μ m 左右ο其次，對n_型半導(dǎo)體基板1進行熱處理(退火)。此處，在隊氣體的氣氛下，在 800 1000°C左右的范圍內(nèi)對n_型半導(dǎo)體基板1進行0. 5 1小時左右的加熱。然后，去除形成于絕緣層7上的鈍化層9后，形成電極13、15(參照圖10)。電極 13形成于接觸孔Hl內(nèi)，電極15形成于接觸孔H2內(nèi)。電極13、15分別由鋁(Al)等構(gòu)成，厚度例如為Iym左右。由此，完成光電二極管PD1。如圖10所示，光電二極管PDl具備η—型半導(dǎo)體基板1。在rT型半導(dǎo)體基板1的第1主面Ia側(cè)，形成有P+型半導(dǎo)體區(qū)域3及η+型半導(dǎo)體區(qū)域5，在η_型半導(dǎo)體基板1與ρ+ 型半導(dǎo)體區(qū)域3之間形成有ρη結(jié)。電極13經(jīng)由接觸孔Hl而與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3電性接觸且連接。電極15經(jīng)由接觸孔Η2而與η.型半導(dǎo)體區(qū)域5電性接觸且連接。在η_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib上，形成有不規(guī)則的凹凸10。在η_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib側(cè)，形成有累積層11，且第2主面Ib光學(xué)性露出。所謂第2主面Ib 光學(xué)性露出，不僅指第2主面Ib與空氣等環(huán)境氣體接觸，而且也包含在第2主面Ib上形成有光學(xué)上透明的膜的情況。光電二極管PDl中，在第2主面Ib上形成有不規(guī)則的凹凸10。因此，如圖11所示，入射至光電二極管PDl的光L由凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴散，從而在n_型半導(dǎo)體基板1內(nèi)行進較長的距離。通常，Si的折射率n = 3. 5，相對于此，空氣的折射率η = 1.0。光電二極管中，在光從與光入射面垂直的方向進行入射時，在光電二極管(硅基板)內(nèi)未被吸收的光會分為在光入射面的背面反射的光成分、及穿透光電二極管的光成分。穿透光電二極管的光無助于光電二極管的靈敏度。在光入射面的背面反射的光成分若在光電二極管內(nèi)被吸收，則會成為光電流。未被吸收的光成分在光入射面上，與到達光入射面的背面的光成分同樣地進行反射或穿透。光電二極管PDl中，在從與光入射面(第1主面la)垂直的方向入射光L的情況下，若該光L到達形成于第2主面Ib上的不規(guī)則的凹凸10，則以相對于來自凹凸10的出射方向為16. 6°以上的角度而到達的光成分會由凹凸10而發(fā)生全反射。由于凹凸10被不規(guī)則地形成，故相對于出射方向而具有各種角度，全反射后的光成分會朝各種方向擴散。因此，全反射后的光成分中，存在有在η—型半導(dǎo)體基板1內(nèi)部被吸收的光成分，也存在有到達第1主面Ia或側(cè)面的光成分。到達第1主面Ia或側(cè)面的光成分會由于在凹凸10處的擴散而朝各種方向行進， 因此，到達第1主面Ia或側(cè)面的光成分在第1主面Ia或側(cè)面發(fā)生全反射的可能性極高。已在第1主面Ia或側(cè)面發(fā)生全反射的光成分會反復(fù)地在不同的面上發(fā)生全反射，從而其行進距離變得更長。入射至光電二極管PDl的光L在η—型半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部行進較長距離的期間被η—型半導(dǎo)體基板1吸收，并作為光電流被檢測。入射至光電二極管PDl的光L的大部分并未穿透光電二極管PDl，其行進距離變長，并被η—型半導(dǎo)體基板1吸收。因此，對于光電二極管PD1，在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性提高。當在第2主面Ib上形成有規(guī)則的凹凸時，到達第1主面Ia或側(cè)面的光成分雖在凹凸處會擴散，但由于朝相同的方向行進，故到達第1主面Ia或側(cè)面的光成分在第1主面 Ia或側(cè)面發(fā)生全反射的可能性較低。因此，在第1主面Ia或側(cè)面、進而在第2主面Ib穿透的光成分會增加，從而入射至光電二極管的光的行進距離較短。因此，難以提高在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性。此處，進行實驗，以確認第1實施方式的在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性的提高效果。制作包括上述結(jié)構(gòu)的光電二極管(稱作實施例1)、與在η—型半導(dǎo)體基板的第2主面上未形成不規(guī)則的凹凸的光電二極管(稱作比較例1)，研究各自的光譜靈敏度特性。除了由脈沖激光的照射而形成有不規(guī)則的凹凸之外，實施例1與比較例1為相同結(jié)構(gòu)。η-型半導(dǎo)體基板1的尺寸設(shè)定為6. 5mmX6. 5mm。p+型半導(dǎo)體區(qū)域3、即光感應(yīng)區(qū)域的尺寸設(shè)定為5. 8mmX5. 8mm。施加于光電二極管的偏壓電壓VR設(shè)定為0V。實驗結(jié)果在圖12中表示。圖12中，實施例1的光譜靈敏度特性以Tl表示，比較例1的光譜靈敏度特性以特性T2表示。圖12中，縱軸表示光譜靈敏度(mA/W)，橫軸表示光的波長(nm)。點劃線所示的特性表示量子效率(QE)為100%的光譜靈敏度特性，虛線所示的特性表示量子效率為50%的光譜靈敏度特性。根據(jù)圖12可知，例如在1064nm時，比較例1中光譜靈敏度為0. 2A/ff(QE = 25%), 相對于此，實施例1中光譜靈敏度為0. 6A/ff(QE = 72% )，近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏
度有大幅提高。并且確認實施例1及比較例1中的光譜靈敏度的溫度特性。此處，使環(huán)境溫度自 25°C上升至60°C，研究光譜靈敏度特性，求出60°C時的光譜靈敏度相對于25°C下的光譜靈敏度的比例(溫度系數(shù))。實驗結(jié)果在圖13中表示。圖13中，實施例1的溫度系數(shù)的特性以T3表示，比較例1的溫度系數(shù)的特性以特性T4表示。在圖13中，縱軸表示溫度系數(shù) (% /0C )，橫軸表示光的波長(nm)。根據(jù)圖13可知，例如在1064nm時，比較例1中溫度系數(shù)為0. 7% /°C，相對于此， 實施例1中溫度系數(shù)為0. 2% /°C，其溫度依存性較低。一般而言，溫度上升后，吸收系數(shù)會增大且?guī)赌芰繒p少，因此光譜靈敏度會變高。實施例1中，即使在室溫的狀態(tài)下光譜靈敏度也充分高，故與比較例1相比，溫度上升所引起的光譜靈敏度的變化變小。光電二極管PDl中，在n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib側(cè)形成有累積層11。由此，使在第2主面Ib側(cè)并非由光而產(chǎn)生的無用載流子再結(jié)合，從而可減少暗電流。累積層 11會抑制在第2主面Ib附近由光所產(chǎn)生的載流子被該第2主面Ib捕獲。因此，由光所產(chǎn)生的載流子可朝pn結(jié)有效率地移動，從而可進一步提高光電二極管PDl的光檢測靈敏度。在第1實施方式中，在形成累積層11后，對n_型半導(dǎo)體基板1進行熱處理。由此， 可恢復(fù)η—型半導(dǎo)體基板1的結(jié)晶性，從而防止暗電流的增加等的不良。第1實施方式中，在對η_型半導(dǎo)體基板1進行熱處理后，形成電極13、15。由此， 即便電極13、15使用熔點相對較低的金屬的情況下，電極13、15也不會因熱處理而熔融。因此，可不受熱處理的影響而適當?shù)匦纬呻姌O13、15。在第1實施方式中，照射皮秒 飛秒脈沖激光，形成不規(guī)則的凹凸10。由此，可適當且容易地形成不規(guī)則的凹凸10。(第2實施方式)參照圖14 圖16，說明第2實施方式的光電二極管的制造方法。圖14 圖16為用于說明第2實施方式的光電二極管的制造方法的圖。第2實施方式的制造方法中，直至從第2主面Ib側(cè)對η_型半導(dǎo)體基板1進行研磨為止，與第1實施方式的制造方法相同，故省略到此為止的工序的說明。從第2主面Ib側(cè)對η—型半導(dǎo)體基板1進行研磨而使η—型半導(dǎo)體基板1成為所期望的厚度之后，在η—型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib側(cè)，形成累積層11 (參照圖14)。累積層11的形成與第1實施方式同樣地進行。累積層11的厚度例如為Iym左右。其次，對η_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib照射脈沖激光PL，形成不規(guī)則的凹凸 10 (參照圖15)。不規(guī)則的凹凸10的形成與第1實施方式同樣地進行。其次，與第1實施方式同樣地對η_型半導(dǎo)體基板1進行熱處理。之后，去除形成于絕緣層7上的鈍化層9后，形成電極13、15 (參照圖16)。由此，完成光電二極管PD2。第2實施方式中，也與第1實施方式同樣地，入射至光電二極管PD2的光的行進距離變長，光被吸收的距離也變長。因此，對于光電二極管PD2，也可提高在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性。第2實施方式中，累積層11的厚度大于不規(guī)則的凹凸10的高低差。因此，形成累積層11之后即便照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10，累積層11仍會確實地保留。因此， 可確保累積層11的作用效果。(第3實施方式)參照圖17 圖21，說明第3實施方式的光電二極管的制造方法。圖17 圖21為用于說明第3實施方式的光電二極管的制造方法的圖。第3實施方式的制造方法中，直至形成鈍化層9為止，與第1實施方式的制造方法相同，故省略至此為止的工序的說明。在形成鈍化層9之后，使η—型半導(dǎo)體基板1中的與P+型半導(dǎo)體區(qū)域3對應(yīng)的部分從第2主面Ib側(cè)起薄化，并保留該部分的周邊部分(參照圖17)。η—型半導(dǎo)體基板1的薄化例如通過使用有氫氧化鉀溶液或TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide，四甲基氫氧化銨溶液)等的堿性蝕刻的各向異性蝕刻而進行。η—型半導(dǎo)體基板1的已被薄化的部分的厚度例如為100 μ m左右，周邊部分的厚度例如為300 μ m 左右ο其次，從第2主面Ib側(cè)對n_型半導(dǎo)體基板1進行研磨，以使n_型半導(dǎo)體基板1的周邊部分的厚度成為所期望的厚度(參照圖18)。所期望的厚度例如為270 μ m。接著，對n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib照射脈沖激光PL，形成不規(guī)則的凹凸 10 (參照圖19)。不規(guī)則的凹凸10的形成與第1實施方式同樣地進行。接著，在n_型半導(dǎo)體基板1的已被薄化的部分的第2主面Ib側(cè)形成累積層11 (參照圖20)。累積層11的形成與第1實施方式同樣地進行。累積層11的厚度例如為3μπι左右ο然后，與第1實施方式同樣地對IT型半導(dǎo)體基板1進行熱處理之后，去除形成于絕緣層7上的鈍化層9，形成電極13、15 (參照圖21)。由此，完成光電二極管PD3。第3實施方式中，也與第1及第2實施方式同樣地，入射至光電二極管PD3的光的行進距離變長，光被吸收的距離也變長。由此，對于光電二極管PD3，也可提高近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性。第3實施方式中，在形成不規(guī)則的凹凸10之前，從第2主面Ib側(cè)起薄化η_型半導(dǎo)體基板1中的與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3對應(yīng)的部分，并保留該部分的周邊部分。由此，可獲得將 η_型半導(dǎo)體基板1的第1主面Ia及第2主面Ib側(cè)分別作為光入射面的光電二極管PD3。(第4實施方式)參照圖22 圖Μ，說明第4實施方式的光電二極管的制造方法。圖22 圖M為用于說明第4實施方式的光電二極管的制造方法的圖。第4實施方式的制造方法中，直至薄化η—型半導(dǎo)體基板1為止，與第3實施方式的制造方法相同，故省略至此為止的工序的說明。在從第2主面Ib側(cè)對η—型半導(dǎo)體基板1 進行研磨而使η—型半導(dǎo)體基板1成為所期望的厚度之后，在η—型半導(dǎo)體基板1的已被薄化的部分的第2主面Ib側(cè)，形成累積層11 (參照圖22)。累積層11的形成與第1實施方式同樣地進行。累積層11的厚度例如為3μπι左右。其次，對η_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib照射脈沖激光PL，形成不規(guī)則的凹凸10 (參照圖23)。不規(guī)則的凹凸10的形成與第1實施方式同樣地進行。接下來，與第1實施方式同樣地對n_型半導(dǎo)體基板1進行熱處理。繼而，去除形成于絕緣層7上的鈍化層9后，形成電極13、15 (參照圖24)。由此，完成光電二極管PD4。第4實施方式中，也與第1 第3實施方式同樣地，入射至光電二極管PD4的光的行進距離變長，光被吸收的距離也變長。由此，對于光電二極管PD4，也可提高近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性。第4實施方式中，在形成累積層11之前，從第2主面Ib側(cè)起薄化n_型半導(dǎo)體基板1中的與P+型半導(dǎo)體區(qū)域3對應(yīng)的部分，保留該部分的周邊部分。由此，可獲得將η—型半導(dǎo)體基板1的第1主面Ia及第2主面Ib側(cè)分別作為光入射面的光電二極管PD4。(第5實施方式)參照圖25，說明第5實施方式的光電二極管陣列PDA1。圖25為用于說明第5實施方式的光電二極管陣列的構(gòu)成的圖。光電二極管陣列PDAl具備n_型半導(dǎo)體基板1。在n_型半導(dǎo)體基板1的第1主面 Ia側(cè)，形成有多個P+型半導(dǎo)體區(qū)域3，在η—型半導(dǎo)體基板1與各ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3之間形成有pn結(jié)。在n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib上，形成有不規(guī)則的凹凸10。在n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib側(cè)，形成有累積層11，第2主面Ib光學(xué)性露出。光電二極管陣列 PDAl中，由于第2主面Ib上形成有不規(guī)則的凹凸10，故入射至光電二極管陣列PDAl的光由凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴散，從而在n_型半導(dǎo)體基板1內(nèi)行進較長的距離。第5實施方式中，也與第1 第4實施方式同樣地，入射至光電二極管陣列PDAl 的光的行進距離變長，光被吸收的距離也變長。由此，對于光電二極管陣列PDA1，也可提高近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性。光電二極管陣列PDAl中，在n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib側(cè)形成有累積層11。 由此，使在第2主面Ib側(cè)并非由光而產(chǎn)生的無用載流子再結(jié)合，從而可減少暗電流。累積層11會抑制在第2主面Ib附近由光所產(chǎn)生的載流子被該第2主面Ib捕獲。因此，由光所產(chǎn)生的載流子可朝pn結(jié)有效率地移動，從而可進一步提高光電二極管陣列PDAl的光檢測靈敏度。光電二極管陣列PDAl中，在第2主面Ib上的與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3 (pn結(jié))之間的區(qū)域相對的區(qū)域上，也形成有不規(guī)則的凹凸10。因此，入射至P+型半導(dǎo)體區(qū)域3之間的區(qū)域上的光，經(jīng)在第2主面Ib上的與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3之間的區(qū)域相對的區(qū)域上所形成的不規(guī)則的凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴散，且被n_型半導(dǎo)體基板1確實地吸收。因此， 對于光電二極管陣列PDAl，在ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3之間的區(qū)域中，檢測靈敏度并未下降，光檢測靈敏度提高。(第6實施方式)參照圖沈 圖27，說明第6實施方式的固體攝像元件SI1。圖沈為表示第6實施方式的固體攝像元件的立體圖。圖27為用于說明第6實施方式的固體攝像元件的剖面結(jié)構(gòu)的圖。如圖沈所示，固體攝像元件SIl為背面入射型固體攝像元件，而且是利用KOH 水溶液等來蝕刻半導(dǎo)體基板SS的背面?zhèn)榷蛊浔』腂T-CXD(Back Thinned Charge Coupled Device，背照式電荷耦合元件)。在已被蝕刻的半導(dǎo)體基板SS的中央?yún)^(qū)域上形成有凹部TD，在凹部TD的周圍存在較厚的框部。凹部TD的側(cè)面相對于底面BF成鈍角地傾斜。半導(dǎo)體基板SS的已被薄化的中央?yún)^(qū)域為光感應(yīng)區(qū)域(攝像區(qū)域)，光L沿Z軸的負方向入射至該光感應(yīng)區(qū)域。半導(dǎo)體基板SS的凹部TD的底面BF構(gòu)成光入射面。該框部也可通過蝕刻而去除，從而使固體攝像元件SIl成為整個區(qū)域得以薄化的背面入射型固體攝像元件。固體攝像元件SIl包含作為上述半導(dǎo)體基板SS的P型半導(dǎo)體基板21。P型半導(dǎo)體基板21由硅(Si)結(jié)晶構(gòu)成，具有彼此相對的第1主面21a及第2主面21b。ρ型半導(dǎo)體基板21的厚度設(shè)定為像素間距P以下。本實施方式中，像素間距P為10 μ m 48 μ m左右， P型半導(dǎo)體基板21的厚度為IOym 30μπι左右。本實施方式中，顯示雙相時鐘驅(qū)動的例子，為了在各傳送電極下確實地進行電荷的單向傳送而存在有使雜質(zhì)濃度不同的區(qū)域(未圖標)。在ρ型半導(dǎo)體基板21的第1主面21a側(cè)，形成有作為電荷傳送部的η型半導(dǎo)體層 23，在ρ型半導(dǎo)體基板21與η型半導(dǎo)體層23之間形成有ρη結(jié)。在ρ型半導(dǎo)體基板21的第1主面21a上，經(jīng)由絕緣層27而設(shè)置有作為傳送電極部的多個電荷傳送電極25。在ρ型半導(dǎo)體基板21的第1主面21a側(cè)，也形成有針對每一個垂直CCD而電性隔離η型半導(dǎo)體層 23的隔離區(qū)域(圖中省略)。η型半導(dǎo)體層23的厚度為0.5μπι左右。在ρ型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b中的整個光感應(yīng)區(qū)域四上，形成有不規(guī)則的凹凸10。在P型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b側(cè)，形成有累積層31，第2主面21b光學(xué)性露出。所謂第2主面21b光學(xué)性露出，不僅指第2主面21b與空氣等環(huán)境氣體接觸，而且也包含在第2主面21b上形成有光學(xué)上透明的膜的情形。當固體攝像元件SIl為整個區(qū)域得以薄化的背面入射型固體攝像元件時，也可遍及P型半導(dǎo)體基板21的整個第2主面21b 而形成不規(guī)則的凹凸10。當固體攝像元件SIl為僅光感應(yīng)區(qū)域四附近得以薄化的背面入射型固體攝像元件時，也可遍及P型半導(dǎo)體基板21的包括未薄化的周邊的框部、到達框部的傾斜面的整個第2主面21b，而形成不規(guī)則的凹凸10。繼而，說明本實施方式的固體攝像元件SIl的制造方法。首先，準備ρ型半導(dǎo)體基板21，在ρ型半導(dǎo)體基板21的第1主面21a側(cè)，形成η型半導(dǎo)體層23。η型半導(dǎo)體層23通過使η型雜質(zhì)在ρ型半導(dǎo)體基板21內(nèi)從第1主面21a側(cè)擴散而形成。接著，在ρ型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b側(cè)，形成累積層31。累積層31與上述實施方式同樣地以如下方式形成在P型半導(dǎo)體基板21內(nèi)使P型雜質(zhì)從第2主面21b側(cè)起，以成為比ρ型半導(dǎo)體基板21更高的雜質(zhì)濃度的方式進行離子注入或擴散。累積層31 的厚度例如為0.5 μ m左右。累積層31可在形成不規(guī)則的凹凸10之前形成，或者，也可在形成不規(guī)則的凹凸10之后形成。其次，如上所述薄化ρ型半導(dǎo)體基板21。在形成不規(guī)則的凹凸10之后形成累積層 31的情況下，在形成不規(guī)則的凹凸10之后，薄化ρ型半導(dǎo)體基板21，其后形成累積層31。接下來，對ρ型半導(dǎo)體基板21進行熱處理，使累積層31活化。熱處理例如在N2氣體的氣氛下，在800 1000°C左右的范圍內(nèi)進行0.5 1.0小時左右。此時，ρ型半導(dǎo)體基板21的結(jié)晶性也恢復(fù)。其次，在ρ型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b側(cè)，形成不規(guī)則的凹凸10。與上述實施方式同樣地，不規(guī)則的凹凸10通過對ρ型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b照射脈沖激光而形成。其次，對ρ型半導(dǎo)體基板21進行熱處理。熱處理例如在N2氣體等的氣氛下，在 800 1000°C左右的范圍內(nèi)進行0.5 1.0小時左右。經(jīng)熱處理而可謀求ρ型半導(dǎo)體基板 21上的結(jié)晶損傷的恢復(fù)及再結(jié)晶化，從而可防止暗電流的增加等的不良。也可省略在累積層31形成后的熱處理，僅進行在不規(guī)則的凹凸10形成后的熱處理。其次，形成絕緣層27及電荷傳送電極25。形成絕緣層27及電荷傳送電極25的工序為已知，故省略說明。電荷傳送電極25例如由多晶硅或金屬構(gòu)成。絕緣層27例如由 SiO2構(gòu)成。也能以覆蓋絕緣層27及電荷傳送電極25的方式進一步形成保護膜。保護膜例如由BPSG(Boron Phosphor Silicate Glass，硼磷硅玻璃)構(gòu)成。由此，完成固體攝像元件 SIl0固體攝像元件SIl中，若從光入射面(第2主面21b)入射光，則在第2主面21b 上形成不規(guī)則的凹凸10，故所入射的光會因凹凸10而散射，在P型半導(dǎo)體基板21內(nèi)朝各種方向行進。到達第1主面21a等的光成分通過凹凸10而擴散，由此朝各種方向行進，因此，到達第1主面21a等的光成分在第1主面21a發(fā)生全反射的可能性極高。已在第1主面21a等發(fā)生全反射的光成分會反復(fù)地在不同的面上發(fā)生全反射或者在第2主面21b上發(fā)生反射、散射或擴散，其行進距離變得更長。如此，入射至固體攝像元件SIl的光通過凹凸 10而發(fā)生反射、散射或擴散，在P型半導(dǎo)體基板21內(nèi)行進較長的距離。而且，入射至固體攝像元件SIl的光在ρ型半導(dǎo)體基板21的內(nèi)部行進較長距離的期間被ρ型半導(dǎo)體基板21吸收，由光而產(chǎn)生的載流子成為η型半導(dǎo)體層23的每個像素的電荷而被傳送并檢測。因此， 固體攝像元件SIl中，在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性提高。固體攝像元件SIl中，因凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴散，由此產(chǎn)生像素間的干擾，從而可能導(dǎo)致解像度降低。然而，由于將P型半導(dǎo)體基板21的厚度設(shè)定為像素間距P 以下，因此對于固體攝像元件SI1，可抑制像素間干擾的產(chǎn)生。在固體攝像元件SIl中，在ρ型半導(dǎo)體基板21的第2主面21b側(cè)形成有累積層 31。由此，使在第2主面21b側(cè)并非由光而產(chǎn)生的無用載流子再結(jié)合，從而可減少暗電流。 累積層31會抑制在第2主面21b附近由光所產(chǎn)生的載流子被該第2主面21b捕獲。因此， 由光所產(chǎn)生的載流子可朝pn結(jié)有效率地移動，從而可進一步提高固體攝像元件SIl的光檢測靈敏度。第6實施方式中，在形成累積層31之后，對ρ型半導(dǎo)體基板21進行熱處理。由此， 可恢復(fù)P型半導(dǎo)體基板21的結(jié)晶性，從而防止暗電流的增加等的不良。第6實施方式中，在對ρ型半導(dǎo)體基板21進行熱處理之后，形成電荷傳送電極25。 由此，即便電荷傳送電極25使用熔點相對較低的材料的情況下，電荷傳送電極25也不會因熱處理而熔融。因此，可不受熱處理的影響而適當?shù)匦纬呻姾蓚魉碗姌O25。第6實施方式中，照射皮秒 飛秒脈沖激光，形成不規(guī)則的凹凸10。由此，可適當且容易地形成不規(guī)則的凹凸10。然而，在固體攝像元件等的半導(dǎo)體光檢測元件中，將包含硅的半導(dǎo)體基板設(shè)定為較厚(例如200 μ m左右)，由此可實現(xiàn)在近紅外光的波長區(qū)域具有光譜靈敏度特性的半導(dǎo)體光檢測元件。然而，在上述半導(dǎo)體基板的厚度較大時，為了獲得良好的解像度，必需施加數(shù)十伏特左右的高偏壓電壓，使半導(dǎo)體基板完全耗盡。其原因在于用以防止下述現(xiàn)象若在半導(dǎo)體基板上部分地保留中性區(qū)域而不完全耗盡，則在中性區(qū)域產(chǎn)生的載流子會擴散而導(dǎo)致解像度劣化。若半導(dǎo)體基板較厚，則暗電流也會增加。因此，也必需冷卻半導(dǎo)體基板(例如-70 -100°C )，抑制暗電流的增加。然而，第6實施方式的固體攝像元件SIl中，如上所述，在第2主面21b上形成有不規(guī)則的凹凸10，由此使入射至固體攝像元件SIl的光的行進距離變長。因此，無需加厚半導(dǎo)體基板(P型半導(dǎo)體基板21)、尤其無需加厚對應(yīng)于光感應(yīng)區(qū)域四的部分，可實現(xiàn)在近紅外光的波長區(qū)域具有充分的光譜靈敏度特性的半導(dǎo)體光檢測元件。由此，與通過加厚半導(dǎo)體基板而在近紅外光的波長區(qū)域具有光譜靈敏度特性的半導(dǎo)體光檢測元件相比，上述固體攝像元件SIl可通過施加極低的偏壓電壓或不施加偏壓電壓而獲得良好的解像度。根據(jù)其用途，也無需進行半導(dǎo)體基板的冷卻。在薄化半導(dǎo)體基板、尤其在薄化對應(yīng)于光感應(yīng)區(qū)域的部分時，可能會產(chǎn)生 etalon(標準具成像不清晰)現(xiàn)象。etalon現(xiàn)象是從背面入射的被檢測光、與已入射的被檢測光經(jīng)表面反射后的光之間產(chǎn)生干涉的現(xiàn)象，其會影響近紅外光的波長區(qū)域內(nèi)的檢測特性。然而，固體攝像元件SIl中，在第2主面21b上形成有不規(guī)則的凹凸10，由此，相對于入射光的相位，經(jīng)凹凸10而反射的光具有分散的相位差，因此這些光彼此會相互抵消，從而抑制etalon現(xiàn)象。第6實施方式中，ρ型半導(dǎo)體基板21從第2主面21b側(cè)起被薄化。由此，可獲得將P型半導(dǎo)體基板21的第1主面21a及第2主面21b側(cè)分別作為光入射面的半導(dǎo)體光檢測元件。即，固體攝像元件SIl不僅可用作背面入射型固體攝像元件，而且也可用作表面入射型固體攝像元件。在形成累積層31之后，照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10的情況下，優(yōu)選將累積層31的厚度設(shè)定為大于不規(guī)則的凹凸10的高低差。此時，即便照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10，累積層31仍會確實地保留。因此，可確保累積層31的作用效果。(第7實施方式)參照圖觀，說明第7實施方式的光電二極管PD5。圖觀為用于說明第7實施方式的光電二極管的結(jié)構(gòu)的圖。光電二極管PD5為用于檢測波長區(qū)域為可見光 近紅外光區(qū)域的低能量光的雪崩光電二極管(avalanche photodiode)。光電二極管PD5具備ρ—型半導(dǎo)體基板40。ρ—型半導(dǎo)體基板40由硅(Si)結(jié)晶構(gòu)成，且具有相互相對的第1主面40a及第2主面40b。p_型半導(dǎo)體基板40包含光感應(yīng)區(qū)域41。光感應(yīng)區(qū)域41在俯視時設(shè)置于第1主面40a的中央部。光感應(yīng)區(qū)域41從第1主面40a起朝內(nèi)側(cè)具有厚度。光感應(yīng)區(qū)域41由n+型雜質(zhì)區(qū)域43、ρ+型雜質(zhì)區(qū)域45、及p—型半導(dǎo)體基板40中的施加偏壓電壓時耗盡的區(qū)域。η+型雜質(zhì)區(qū)域43從第1主面40a起朝 P_型半導(dǎo)體基板40的內(nèi)側(cè)具有厚度。η+型雜質(zhì)區(qū)域43具有η+型保護環(huán)43a。η+型保護環(huán)43a設(shè)置于η+型雜質(zhì)區(qū)域43的周圍。ρ+型雜質(zhì)區(qū)域45從η+型雜質(zhì)區(qū)域43起進一步朝 Ρ_型半導(dǎo)體基板40的內(nèi)側(cè)具有厚度。ρ—型半導(dǎo)體基板40具有ρ+型擴散遮斷區(qū)域47。ρ+ 型擴散遮斷區(qū)域47在俯視時位于第1主面40a的周圍，且從第1主面40a起朝內(nèi)側(cè)具有厚度。P+型擴散遮斷區(qū)域47被設(shè)置成包圍光感應(yīng)區(qū)域41。p_型半導(dǎo)體基板40是例如添加有硼(B)等ρ型雜質(zhì)的硅基板。P+型雜質(zhì)區(qū)域45 是比p_型半導(dǎo)體基板40更高濃度地添加有P型雜質(zhì)的區(qū)域。P+型擴散遮斷區(qū)域47是比P+ 型雜質(zhì)區(qū)域45更高濃度地添加有ρ型雜質(zhì)的區(qū)域。η+型雜質(zhì)區(qū)域43是例如添加有銻(Sb) 等η型雜質(zhì)的區(qū)域。η+型雜質(zhì)區(qū)域43 (包含η+型保護環(huán)43a)及p+型雜質(zhì)區(qū)域45在p_型半導(dǎo)體基板40內(nèi)構(gòu)成pn結(jié)。光電二極管PD5具有層疊于第1主面40a上的鈍化膜49。光電二極管PD5具有設(shè)置于鈍化膜49上的電極51及電極53。鈍化膜49中，在η+型雜質(zhì)區(qū)域43上設(shè)置有接觸孔 Η11，且在ρ+型擴散遮斷區(qū)域47上設(shè)置有接觸孔Η12。電極51經(jīng)由接觸孔Hll而與η.型雜質(zhì)區(qū)域43電性接觸且連接。電極53經(jīng)由接觸孔Η12而與ρ+型擴散遮斷區(qū)域47電性接觸且連接。鈍化膜49的原材料例如為氧化硅等。光電二極管PD5具有形成于第2主面40b側(cè)的凹部55。凹部55通過從第2主面 40b側(cè)起薄化ρ—型半導(dǎo)體基板40而形成，在凹部55的周圍存在較厚的框部。凹部55的側(cè)面相對于凹部陽的底面而成鈍角地傾斜。凹部陽以俯視時與光感應(yīng)區(qū)域41重疊的方式形成。凹部55的底面與第1主面40a之間的厚度相對較小，例如為100 200 μ m左右，優(yōu)選為150 μ m左右。如上所述，由于第1主面40a與凹部55的底面之間的厚度相對較小，故可使應(yīng)答速度高速化，并且使施加于光電二極管PD5的偏壓電壓得以降低。在p_型半導(dǎo)體基板40的整個第2主面40b上，形成有不規(guī)則的凹凸10。在p_型半導(dǎo)體基板40的第2主面40b側(cè)，形成有累積層57。累積層57中的與凹部55的底面對應(yīng)的區(qū)域、即與構(gòu)成雪崩光電二極管的光感應(yīng)區(qū)域41相對的區(qū)域光學(xué)性露出。所謂第2主面 40b光學(xué)性露出，不僅指第2主面40b與空氣等環(huán)境氣體接觸，而且也包含在第2主面40b 上形成有光學(xué)上透明的膜的情形。不規(guī)則的凹凸10也可僅形成于凹部55的底面、即形成于與作為雪崩光電二極管而發(fā)揮功能的光感應(yīng)區(qū)域41相對的區(qū)域。光電二極管PD5含有電極59。電極59設(shè)置于累積層57上，并與累積層57電性接觸且連接。累積層57中的形成有電極59的區(qū)域未光學(xué)性露出。對于含有上述構(gòu)成的光電二極管PD5而言，在對電極51與電極59施加逆向偏壓電壓(雪崩電壓)時，在光感應(yīng)區(qū)域41會產(chǎn)生與入射至光感應(yīng)區(qū)域41的光量相對應(yīng)的載流子。在P+型擴散遮斷區(qū)域47的附近產(chǎn)生的載流子會流入至ρ+型擴散遮斷區(qū)域47。因此， 來自電極51的輸出信號中產(chǎn)生的裙邊(skirt)會因p+型擴散遮斷區(qū)域47而得以降低。繼而，對第7實施方式的光電二極管PD5的制造方法加以說明。首先，準備ρ—型半導(dǎo)體基板40。ρ—型半導(dǎo)體基板40的厚度為300 μ m左右。其次，在ρ—型半導(dǎo)體基板40的第1主面40a側(cè)，形成p+型雜質(zhì)區(qū)域45及p+型擴散遮斷區(qū)域47。ρ+型雜質(zhì)區(qū)域45以如下方法形成使用中央部設(shè)有開口的掩模等，在P—型半導(dǎo)體基板40內(nèi)從第1主面40a側(cè)將ρ型雜質(zhì)進行高濃度的離子注入。ρ+型擴散遮斷區(qū)域47以如下方法形成使用周邊部區(qū)域設(shè)有開口的另一掩模等，在？_型半導(dǎo)體基板40內(nèi)從第1主面40a側(cè)使ρ型雜質(zhì)高濃度地擴散。其次，在p_型半導(dǎo)體基板40的第1主面40a側(cè)，形成η.型保護環(huán)43a及η.型雜質(zhì)區(qū)域43。η+型保護環(huán)43a以如下方法形成使用設(shè)有環(huán)狀開口的掩模等，在P—型半導(dǎo)體基板40內(nèi)從第1主面40a側(cè)使η型雜質(zhì)高濃度地擴散。η+型雜質(zhì)區(qū)域43以如下方法形成使用中央部設(shè)有開口的另一掩模等，在P_型半導(dǎo)體基板40內(nèi)從第1主面40a側(cè)將η型雜質(zhì)進行高濃度的離子注入。其次，研磨ρ_型半導(dǎo)體基板40的第2主面40b的表面以使其平坦化。之后，從第 2主面Ib側(cè)起薄化p_型半導(dǎo)體基板40中的與ρ+型雜質(zhì)區(qū)域45對應(yīng)的部分，并保留該部分的周邊部分。P_型半導(dǎo)體基板40的薄化例如通過使用KOH水溶液或TMAH等的堿性蝕刻的各向異性蝕刻而進行。P_型半導(dǎo)體基板40的已被薄化的部分的厚度例如為150 μ m左右， 周邊部分的厚度例如為200 μ m左右。其次，在p_型半導(dǎo)體基板40的第2主面40b側(cè)，形成累積層57。此處，在p_型半導(dǎo)體基板40內(nèi)將ρ型雜質(zhì)從第2主面40b側(cè)起，以成為比p_型半導(dǎo)體基板40更高的雜質(zhì)濃度的方式進行離子注入，由此形成累積層57。累積層57的厚度例如為1. 5μπι左右。其次，對ρ_型半導(dǎo)體基板40進行熱處理(退火)，使累積層57活化。此處，將ρ_型半導(dǎo)體基板40在N2氣體等的氣氛下，在800 1000°C左右的范圍內(nèi)進行0. 5 1. 0小時左右的加熱。其次，對p_型半導(dǎo)體基板40的第2主面40b照射脈沖激光PL，形成不規(guī)則的凹凸 10。不規(guī)則的凹凸10與上述實施方式同樣地，通過對p_型半導(dǎo)體基板40的第2主面40b 照射脈沖激光而形成。其次，對？_型半導(dǎo)體基板40進行熱處理(退火)。此處，將？_型半導(dǎo)體基板40在 N2氣體等的氣氛下，在800 1000°C左右的范圍內(nèi)進行0. 5 1. 0小時左右的加熱。經(jīng)熱處理而可謀求P—型半導(dǎo)體基板40中的結(jié)晶損傷的恢復(fù)及再結(jié)晶化，從而可防止暗電流的增加等的不良。接下來，在ρ_型半導(dǎo)體基板40的第1主面40a側(cè)形成鈍化膜49。然后，在鈍化膜 49中形成接觸孔H11、H12，形成電極51、53。電極51在接觸孔Hll內(nèi)形成，電極53在接觸孔H12內(nèi)形成。另外，在p_型半導(dǎo)體基板40的已被薄化的部分的周邊部分的累積層57上形成電極59。電極51、53分別由鋁(Al)等構(gòu)成，電極59由金(Au)等構(gòu)成。由此，完成光電二極管PD5。光電二極管PD5中，在第2主面40b上形成有不規(guī)則的凹凸10，因此入射至光電二極管PD5的光會通過凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴散，從而在？_型半導(dǎo)體基板40內(nèi)行進較長的距離。光電二極管PD5中，在從與光入射面(第1主面40a)垂直的方向入射光的情況下， 若該光到達形成于第2主面40b的不規(guī)則的凹凸10，則以相對于來自凹凸10的出射方向為 16.6°以上的角度而到達的光成分會通過凹凸10而發(fā)生全反射。由于凹凸10不規(guī)則地形成，故相對于出射方向而具有各種角度，全反射后的光成分會朝各種方向擴散。因此，全反射后的光成分中，存在有在P_型半導(dǎo)體基板40內(nèi)部被吸收的光成分，也存在有到達第1主面40a或側(cè)面的光成分。到達第1主面40a或側(cè)面的光成分會因由于凹凸10處的擴散而朝各種方向行進， 因此，到達第1主面40a或側(cè)面的光成分在第1主面40a或側(cè)面發(fā)生全反射的可能性極高。 已于第1主面40a或側(cè)面發(fā)生全反射的光成分會反復(fù)地在不同的面上發(fā)生全反射，從而其行進距離變得更長。入射至光電二極管PD5的光在p_型半導(dǎo)體基板40的內(nèi)部行進較長距離的期間被P—型半導(dǎo)體基板40吸收，并作為光電流被檢測。
如此，入射至光電二極管PD5的光L的大部分并未穿透光電二極管PD5，其行進距離變長，并被P_型半導(dǎo)體基板40吸收。因此，對于光電二極管PD5，在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性提高。光電二極管PD5中，在ρ—型半導(dǎo)體基板40的第2主面40b側(cè)形成有累積層57。由此，使在第2主面40b側(cè)產(chǎn)生的無用載流子再結(jié)合，從而可減少暗電流。累積層57會抑制在第2主面40b附近產(chǎn)生的載流子被該第2主面40b捕獲。因此，所產(chǎn)生的載流子可朝pn 結(jié)有效率地移動，從而可進一步提高光電二極管PD5的光檢測靈敏度。第7實施方式中，在形成累積層57之后，對？_型半導(dǎo)體基板40進行熱處理。由此，可恢復(fù)P—型半導(dǎo)體基板40的結(jié)晶性，從而防止暗電流的增加等不良。累積層57也可在形成不規(guī)則的凹凸10之后形成。在形成累積層57之后照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10，在此情形時，優(yōu)選為將累積層57的厚度設(shè)定為大于不規(guī)則的凹凸10的高低差。此時，即便照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10，累積層57仍會確實地保留。因此，可確保累積層57的作用效果。第7實施方式中，對？_型半導(dǎo)體基板40進行熱處理之后，形成電極51、53、59。由此，即便電極51、53、59使用熔點相對較低的材料的情況下，電極51、53、59也不會因熱處理而熔融。因此，可不受熱處理的影響而適當?shù)匦纬呻姌O51、53、59。第7實施方式中，照射皮秒 飛秒脈沖激光，形成不規(guī)則的凹凸10。由此，可適當且容易地形成不規(guī)則的凹凸10。第7實施方式中，從第2主面40b側(cè)薄化p_型半導(dǎo)體基板40。由此，可獲得將p_型半導(dǎo)體基板40的第1主面40a及第2主面40b側(cè)分別作為光入射面的光電二極管。即，光電二極管PD5不僅可用作表面入射型光電二極管，而且可用作背面入射型光電二極管。然而，在雪崩光電二極管中，將包含硅的半導(dǎo)體基板設(shè)定為較厚(例如數(shù)百ym 2mm左右)，由此可實現(xiàn)在近紅外光的波長區(qū)域具有實用上充分的光譜靈敏度特性的半導(dǎo)體光檢測元件。然而，雪崩光電二極管中，需要用于耗盡的偏壓電壓及用于雪崩倍增的偏壓電壓，因此在上述半導(dǎo)體基板的厚度較大時，需要施加極高的偏壓電壓。另外，若半導(dǎo)體基板較厚，則暗電流也會增加。然而，第7實施方式的光電二極管PD5中，如上所述，在第2主面40b上形成有不規(guī)則的凹凸10，由此使入射至光電二極管PD5的光的行進距離變長。因此，無需加厚半導(dǎo)體基板(P_型半導(dǎo)體基板40)、尤其無需加厚對應(yīng)于光感應(yīng)區(qū)域41的部分，可實現(xiàn)在近紅外光的波長區(qū)域具有實用上充分的光譜靈敏度特性的光電二極管。因此，與通過加厚半導(dǎo)體基板而在近紅外光的波長區(qū)域具有光譜靈敏度特性的光電二極管相比，上述光電二極管PD5 可通過施加較低的偏壓電壓而獲得良好的光譜靈敏度特性。另外，暗電流的增加受到抑制， 光電二極管PD5的檢測精度提高。進而，由于ρ—型半導(dǎo)體基板40的厚度較薄，故光電二極管PD5的應(yīng)答速度提高。第7實施方式的光電二極管PD5中，也可將第2主面40b側(cè)的整個區(qū)域薄化。(第8實施方式)參照圖四，說明第8實施方式的光電二極管陣列PDA2。圖四為用于說明第8實施方式的光電二極管陣列的結(jié)構(gòu)的圖。光電二極管陣列PDA2具備p_型半導(dǎo)體基板40，在p_型半導(dǎo)體基板40上配置有多個作為雪崩光電二極管而發(fā)揮功能的光感應(yīng)區(qū)域41。在？_型半導(dǎo)體基板40的整個第2主面40b上，形成有不規(guī)則的凹凸10。S卩，光電二極管陣列PDA2中，不僅在與作為雪崩光電二極管發(fā)揮功能的光感應(yīng)區(qū)域41相對的區(qū)域上，而且在與光感應(yīng)區(qū)域41之間相對的區(qū)域上，也形成有不規(guī)則的凹凸10。第8實施方式中，也與第7實施方式同樣地，入射至光電二極管陣列PDA2的光的行進距離變長，光被吸收的距離亦變長。因此，對于光電二極管陣列PDA2，也可提高在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性。第8實施方式的光電二極管陣列PDA2，與第7實施方式同樣地，與通過加厚半導(dǎo)體基板而在近紅外光的波長區(qū)域具有光譜靈敏度特性的光電二極管陣列相比，可通過施加較低的偏壓電壓而獲得良好的光譜靈敏度特性。另外，暗電流的增加受到抑制，光電二極管陣列PDA2的檢測精度提高。進而，由于ρ—型半導(dǎo)體基板40的厚度較薄，故光電二極管陣列 PDA2的應(yīng)答速度提高。光電二極管陣列PDA2中，在ρ_型半導(dǎo)體基板40的第2主面40b上的與光感應(yīng)區(qū)域41之間相對的區(qū)域上，也形成有不規(guī)則的凹凸10。因此，入射至光感應(yīng)區(qū)域41之間的光會通過形成于第2主面40b上的與光感應(yīng)區(qū)域41間相對的區(qū)域上的不規(guī)則的凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴散，并被任一光感應(yīng)區(qū)域41吸收。由此，對于光電二極管陣列PDA2，在光感應(yīng)區(qū)域41之間檢測靈敏度并未下降，光檢測靈敏度提高。光電二極管陣列PDA2也與第7實施方式的光電二極管PD5同樣地，可用作 YAG(yttrium aluminum garnet，釔鋁石榴石)激光的檢測元件。對于光電二極管陣列PDA2，也可將第2主面40b側(cè)的整個區(qū)域薄化。另外，光電二極管陣列PDA2可用作表面入射型及背面入射型中的任一種光電二極管陣列。(第9實施方式)參照圖30及圖31，說明第9實施方式的光電二極管陣列PDA3的結(jié)構(gòu)。圖30為概略性地表示第9實施方式的光電二極管陣列PDA3的俯視圖。圖31表示沿圖30所示的光電二極管陣列PDA3的XXXI-XXXI線的剖面結(jié)構(gòu)的圖。光電二極管陣列PDA3在基板62上層疊有多個半導(dǎo)體層及絕緣層。如圖30所示， 光電二極管陣列PDA3為通過將入射有被檢測光的多個光檢測通道CH形成為矩陣狀(本實施方式中為4X4)而成的光子計數(shù)用多通道雪崩光電二極管。在光電二極管陣列PDA3的上表面?zhèn)?，設(shè)置有信號導(dǎo)線63、電阻64、及電極墊65?；?2例如是邊長為Imm左右的正方形。各光檢測通道CH例如為正方形狀。信號導(dǎo)線63包括讀出部63a、連接部63b、及通道外周部63c。讀出部63a傳送從各光檢測通道CH輸出的信號。連接部6 連接各電阻64與讀出部63a。通道外周部63c 以包圍各光檢測通道CH的外周的方式而布線。讀出部63a與夾持該讀出部63a而鄰接的配置成2行的光檢測通道CH分別連接，其一端與電極墊65連接。本實施方式中，光電二極管配置成4X4的矩陣狀，因此在光電二極管陣列PDA3上，讀出部63a布線有2條，且雙方均相對于電極墊65而連接。信號導(dǎo)線63例如由鋁(Al)構(gòu)成。電阻64經(jīng)由一端部6 及通道外周部63c而設(shè)置于每個光檢測通道CH，并經(jīng)由另一端部64b及連接部6 而連接于讀出部63a。連接于相同的讀出部63a的多個(本實施方式中為8個)的電阻64相對于該讀出部63a而連接。電阻64例如包含多晶硅(Poly-Si)。
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其次，參照圖31說明光電二極管陣列PDA3的剖面構(gòu)成。如圖31所示，光電二極管陣列PDA3包含基板62，其具有導(dǎo)電類型為η型(第1導(dǎo)電類型)的半導(dǎo)體層；P—型半導(dǎo)體層73，其形成于基板62上，且導(dǎo)電類型為ρ型(第2導(dǎo)電類型)；ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域74， 其形成于Ρ_型半導(dǎo)體層73上，且導(dǎo)電類型為ρ型；保護膜76 ；隔離部80，其形成于ρ_型半導(dǎo)體層73上，且導(dǎo)電類型為η型(第1導(dǎo)電類型)；以及形成于保護膜76上的上述的信號導(dǎo)線63及電阻64。被檢測光從圖31的上表面?zhèn)然蛳卤砻鎮(zhèn)热肷洹；?2具有基板部件SM、形成于基板部件SM上的絕緣膜61、及形成于絕緣膜61 上的η+型半導(dǎo)體層72?；宀考M由Si (硅)構(gòu)成。絕緣膜61例如由SiO2 (氧化硅)構(gòu)成。η+型半導(dǎo)體層72由Si構(gòu)成，并且是雜質(zhì)濃度較高且導(dǎo)電類型為η型的半導(dǎo)體層。η+ 型半導(dǎo)體層72的厚度例如為1 μ m 12 μ m。ρ"型半導(dǎo)體層73是雜質(zhì)濃度較低且導(dǎo)電類型為ρ型的外延半導(dǎo)體層。ρ_型半導(dǎo)體層73在與基板62的界面上構(gòu)成ρη結(jié)。ρ_型半導(dǎo)體層73對應(yīng)各光檢測通道CH而含有多個使通過被檢測光的入射所產(chǎn)生的載流子發(fā)生雪崩倍增的倍增區(qū)域AM。p_型半導(dǎo)體層 73的厚度例如為3 μ m 5 μ m。p_型半導(dǎo)體層73由Si構(gòu)成。因此，η.型半導(dǎo)體層72與 Ρ_型半導(dǎo)體層73構(gòu)成硅基板。ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域74對應(yīng)各光檢測通道CH的倍增區(qū)域AM而形成于ρ—型半導(dǎo)體層 73上。即，在半導(dǎo)體層的層疊方向(以下僅稱作層疊方向)上，位于P+型半導(dǎo)體區(qū)域74的下方的Ρ_型半導(dǎo)體層73與基板62的界面附近的區(qū)域為倍增區(qū)域AM。p+型半導(dǎo)體區(qū)域74 由Si構(gòu)成。隔離部80形成于多個光檢測通道CH之間，其隔離各光檢測通道CH。S卩，隔離部 80被形成，以使與各光檢測通道CH —一對應(yīng)地在ρ—型半導(dǎo)體層73上形成倍增區(qū)域AM。隔離部80以完全包圍各倍增區(qū)域AM周圍的方式在基板62上形成為二維格子狀。隔離部80 在層疊方向上從P—型半導(dǎo)體層73的上表面?zhèn)蓉炌ㄖ料卤砻鎮(zhèn)葹橹苟纬伞８綦x部80的雜質(zhì)例如由P構(gòu)成，其為雜質(zhì)濃度較高且導(dǎo)電類型為η型的半導(dǎo)體層。若通過擴散而形成隔離部80，則需要較長的熱處理時間，因此認為η+型半導(dǎo)體層72的雜質(zhì)會朝外延半導(dǎo)體層擴散，Pn結(jié)的界面會上升。為了防止該上升，也可在對相當于隔離部80的區(qū)域的中央附近進行槽蝕刻之后，進行雜質(zhì)的擴散而形成隔離部80。在溝槽中，也可形成由物質(zhì)填埋而成的遮光部，其吸收或反射由光檢測通道所吸收的波長區(qū)域的光。在此情況下，可防止由雪崩倍增引起的發(fā)光影響到鄰接的光檢測通道而產(chǎn)生的干擾。ρ_型半導(dǎo)體層73、ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域74、及隔離部80在光電二極管陣列PDA3的上表面?zhèn)刃纬善矫?，并在這些上形成有保護膜76。保護膜76例如由SW2構(gòu)成的絕緣層而形成。在保護膜76上，形成有信號導(dǎo)線63及電阻64。信號導(dǎo)線63的讀出部63a及電阻 64形成于隔離部80的上方。信號導(dǎo)線63作為陽極而發(fā)揮功能，作為陰極，也可在基板62的下表面?zhèn)?不含有絕緣膜61的側(cè))的整個面上具備透明電極層(例如由ITOandium Tin Oxide，氧化銦錫) 構(gòu)成的層)(圖示省略)?；蛘撸鳛殛帢O，也可形成為能使電極部從表面?zhèn)纫?。此處，參照圖32，說明各光檢測通道CH與信號導(dǎo)線63及電阻64的連接關(guān)系。圖 32是用于概略性地說明各光檢測通道CH與信號導(dǎo)線63及電阻64的連接關(guān)系的圖。如圖32所示，各光檢測通道CH的ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域74與信號導(dǎo)線63 (通道外周部63c)直接連接。由此，信號導(dǎo)線63 (通道外周部63c)與ρ—型半導(dǎo)體層73電性連接。ρ—型半導(dǎo)體層73 與電阻64的一端部6 經(jīng)由信號導(dǎo)線63 (通道外周部63c)而連接，電阻64的另一端部 64b分別經(jīng)由連接部6 而相對于讀出部63a連接。基板62上，將形成有多個光檢測通道CH的區(qū)域從基板部件SM側(cè)起薄化，基板部件SM上的與形成有多個光檢測通道CH的區(qū)域相對應(yīng)的部分被去除。在已被薄化的區(qū)域的周圍，存在有基板部件SM作為框部。另外，也可為上述框部被去除，基板62的整個區(qū)域被薄化，即基板部件SM全體被去除的結(jié)構(gòu)。基板部件SM的去除可通過蝕刻(例如干式蝕刻等)或研磨等進行。在通過干式蝕刻而去除基板部件SM時，絕緣膜61也作為蝕刻阻止層而發(fā)揮功能。因去除基板部件SM而露出的絕緣膜61以后述方式被去除。在η.型半導(dǎo)體層72的表面，遍及形成有多個光檢測通道CH的整個區(qū)域而形成不規(guī)則的凹凸10。η+型半導(dǎo)體層72的表面上的形成有不規(guī)則的凹凸10的區(qū)域光學(xué)性露出。 所謂η+型半導(dǎo)體層72的表面光學(xué)性露出，不僅指η+型半導(dǎo)體層72的表面與空氣等的環(huán)境氣體接觸，而且也包含在η+型半導(dǎo)體層72的表面上形成有光學(xué)上透明的膜的情形。不規(guī)則的凹凸10也可僅形成于與各光檢測通道CH相對的區(qū)域上。與上述實施方式同樣地，不規(guī)則的凹凸10通過對因去除基板部件SM而露出的絕緣膜61照射脈沖激光而形成。即，若對露出的絕緣膜61照射脈沖激光，則可去除絕緣膜 61，并且η+型半導(dǎo)體層72的表面遭脈沖激光破壞而形成不規(guī)則的凹凸10。優(yōu)選為照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10之后，對基板62進行熱處理(退火)。例如，將基板62在隊氣體等的環(huán)境下，在800 1000°C左右的范圍內(nèi)進行0. 5 1. 0 小時左右的加熱。經(jīng)上述熱處理而可謀求η+型半導(dǎo)體層72中的結(jié)晶損傷的恢復(fù)及再結(jié)晶化，從而可防止暗電流的增加等的不良。當將如此構(gòu)成的光電二極管陣列PDA3用于光子計數(shù)時，使其在被稱作蓋革模式 (Geiger Mode)的動作條件下動作。在蓋革模式動作時，對各光檢測通道CH施加比雪崩電壓更高的逆向電壓(例如50V以上)。若在該狀態(tài)下使被檢測光從上表面?zhèn)热肷渲粮鞴鈾z測通道CH，則被檢測光在各光檢測通道CH中會被吸收而產(chǎn)生載流子。所產(chǎn)生的載流子伴隨著各光檢測通道CH內(nèi)的電場而加速并移動，在各倍增區(qū)域AM倍增。而且，已倍增的載流子經(jīng)由電阻64并由信號導(dǎo)線63而向外部送出，根據(jù)該輸出信號的峰值來進行檢測。由于從已檢測光子的通道可獲得均為相同量的輸出，故通過檢測來自所有通道的總輸出而計數(shù)從光電二極管陣列PDA3中的多少個光檢測通道CH有輸出。因此，光電二極管陣列PDA3中， 通過被檢測光的一次照射而完成光子計數(shù)。而且，光電二極管陣列PDA3中，在η+型半導(dǎo)體層72的表面形成有不規(guī)則的凹凸 10，因此，入射至光電二極管陣列PDA3的光通過凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴散，從而在光電二極管陣列PDA3內(nèi)行進較長的距離。例如，使用光電二極管陣列PDA3作為表面入射型光電二極管陣列，在光從保護膜 76側(cè)入射至光電二極管陣列PDA3的情形時，若該光到達形成于η+型半導(dǎo)體層72表面的不規(guī)則的凹凸10，則以相對于來自凹凸10的出射方向為16.6°以上的角度而到達的光成分會通過凹凸10而發(fā)生全反射。由于凹凸10不規(guī)則地形成，故相對于出射方向而具有各種角度，全反射后的光成分會朝各種方向擴散。因此，全反射后的光成分中，存在有被各光檢測通道CH吸收的光成分，也存在有到達保護膜76側(cè)的表面或η+型半導(dǎo)體層72的側(cè)面的光成分。到達保護膜76側(cè)的表面或η+型半導(dǎo)體層72的側(cè)面的光成分會因在凹凸10處的擴散而朝各種方向行進。因此，到達保護膜76側(cè)的表面或η+型半導(dǎo)體層72的側(cè)面的光成分在保護膜76側(cè)的表面或η+型半導(dǎo)體層72的側(cè)面發(fā)生全反射的可能性極高。已在保護膜76側(cè)的表面或η+型半導(dǎo)體層72的側(cè)面發(fā)生全反射的光成分會反復(fù)地在不同的面上發(fā)生全反射，從而其行進距離變得更長。入射至光電二極管陣列PDA3的光在光電二極管陣列 PDA3的內(nèi)部行進較長距離的期間被各光檢測通道CH吸收，并作為光電流被檢測。使用光電二極管陣列PDA3作為背面入射型光電二極管陣列，在光從η+型半導(dǎo)體層72的表面?zhèn)热肷渲凉怆姸O管陣列PDA3的情形時，所入射的光會通過凹凸10而散射， 在光電二極管陣列PDA3內(nèi)朝各種方向行進。到達保護膜76側(cè)的表面或η+型半導(dǎo)體層72 的側(cè)面的光成分會因凹凸10處的擴散而朝各種方向行進，因此，到達保護膜76側(cè)的表面或 η+型半導(dǎo)體層72的側(cè)面的光成分在各面發(fā)生全反射的可能性極高。已在保護膜76側(cè)的表面或η+型半導(dǎo)體層72的側(cè)面發(fā)生全反射的光成分會反復(fù)地在不同的面上發(fā)生全反射及或于凹凸10處發(fā)生反射、散射或擴散，從而其行進距離變得更長。入射至光電二極管陣列 PDA3的光通過凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴散，從而在光電二極管陣列PDA3內(nèi)行進較長的距離而被各光檢測通道CH吸收，并作為光電流被檢測。入射至光電二極管陣列PDA3的光L的大部分并未穿透光電二極管陣列PDA3，其行進距離變長，并被各光檢測通道CH吸收。因此，對于光電二極管陣列PDA3，在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性提高。第9實施方式中，在η+型半導(dǎo)體層72的表面形成有不規(guī)則的凹凸10。因此，使在形成有不規(guī)則的凹凸10的上述表面?zhèn)炔⒎怯晒舛a(chǎn)生的無用載流子再結(jié)合，從而可減少暗電流。η+型半導(dǎo)體層72作為累積層而發(fā)揮功能，其抑制在η+型半導(dǎo)體層72的上述表面附近由光所產(chǎn)生的載流子被該表面捕獲。因此，由光所產(chǎn)生的載流子可朝倍增區(qū)域AM有效率地移動，從而可提高光電二極管陣列PDA3的光檢測靈敏度。第9實施方式中，與η+型半導(dǎo)體層72中的多個光檢測通道CH之間對應(yīng)的表面也形成有不規(guī)則的凹凸10，并且光學(xué)性露出。因此，入射至多個光檢測通道CH之間的光也會通過不規(guī)則的凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴散，并被任一光檢測通道CH吸收。由此，在光檢測通道CH之間檢測靈敏度并未下降，光電二極管陣列PDA3的光檢測靈敏度進一步提高。在第9實施方式中，η+型半導(dǎo)體層72的厚度大于不規(guī)則的凹凸10的高低差。因此，可確實地確保η+型半導(dǎo)體層72的作為累積層的作用效果。光電二極管陣列PDA3中，ρη結(jié)由基板62的η.型半導(dǎo)體層72、及形成于該基板62 的η+型半導(dǎo)體層72上的外延半導(dǎo)體層即ρ—型半導(dǎo)體層73所構(gòu)成。倍增區(qū)域AM形成于實現(xiàn)Pn結(jié)的ρ_型半導(dǎo)體層73中，各倍增區(qū)域AM與各光檢測通道CH的對應(yīng)通過形成于光檢測通道CH之間的隔離部80而實現(xiàn)。ρη結(jié)由η+型半導(dǎo)體層72與ρ_型半導(dǎo)體層73的界面、及隔離部80與ρ—型半導(dǎo)體層73的界面所構(gòu)成。因此，高濃度雜質(zhì)區(qū)域成為凸，不存在電場變高的區(qū)域。由此，光電二極管陣列PDA3不具有在以蓋革模式動作時會產(chǎn)生邊緣雪崩的Pn結(jié)的端部(邊緣)。因此，光電二極管陣列PDA3中，無需對各光檢測通道CH的ρη結(jié)設(shè)置保護環(huán)。由此，可顯著提高光電二極管陣列PDA3的開口率。
通過提高開口率，光電二極管陣列PDA3也可加大檢測效率。由于各光檢測通道CH之間被隔離部80隔離，因此可良好地抑制干擾。當以蓋革模式動作，使入射有光子的光檢測通道與未入射的通道之間電壓差變大時，也會由于在光檢測通道CH之間形成有隔離部80而可將通道間充分地隔離。光電二極管陣列PDA3中，信號導(dǎo)線63的讀出部63a形成于隔離部80的上方，故可抑制信號導(dǎo)線63橫穿倍增區(qū)域AM上方、即橫穿光檢測面上。因此，開口率會進一步提高。 進而，認為在暗電流的抑制方面也有效。在光電二極管陣列PDA3中，由于電阻64也形成于隔離部80的上方，因此，開口率會更進一步提高。本申請發(fā)明者由剩余脈沖的波長相依性發(fā)現(xiàn)在使用η型的半導(dǎo)體基板并在其上形成有P型的外延半導(dǎo)體層時，產(chǎn)生如下問題η型的半導(dǎo)體基板上所產(chǎn)生的空穴的一部分會延遲并進入到倍增區(qū)域而成為剩余脈沖。針對該種問題，光電二極管陣列PDA3中，在形成有多個光檢測通道CH的區(qū)域中，由于基板部件SM被去除，故可抑制剩余脈沖。在第9實施方式中，形成為光電二極管陣列的光檢測通道的個數(shù)并不限定于上述實施方式中的個數(shù)GX4)。形成于光檢測通道CH之間的隔離部80的個數(shù)也不限定于上述實施方式及變形例所示的個數(shù)，例如也可為3個以上。信號導(dǎo)線63也可不形成于隔離部40 的上方。電阻64也可不形成于隔離部80的上方。各層等并不限定于上述實施方式所示的例子。(第10實施方式)參照圖33，說明第10實施方式的MOS (Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體)影像傳感器Mil。圖33為概率性地表示第10實施方式的MOS影像傳感器的俯視圖。圖34為表示沿圖33所示的MOS影像傳感器的XXXIV-XXXIV線的剖面結(jié)構(gòu)的圖。MOS影像傳感器MIl具備由硅構(gòu)成的第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板90。在半導(dǎo)體基板90上，形成有受光部91、用于選擇行的垂直移位寄存器92、及用于選擇列的水平移位寄存器93。如圖34(a)所示，受光部91配置于半導(dǎo)體基板90的第1主面90a側(cè)。在受光部 91上，二維狀配置有多個像素(未圖示)。垂直移位寄存器92配置于受光部91的側(cè)方(圖 33中為左側(cè))。水平移位寄存器93也配置于受光部91的側(cè)方(圖33中為下側(cè))。在半導(dǎo)體基板90的第2主面90b中的與受光部91對應(yīng)的區(qū)域上，如圖34(a)所示形成有不規(guī)則的凹凸10。在半導(dǎo)體基板90的第2主面90b側(cè)，形成有累積層11，第2主面90b光學(xué)性露出。如圖34(b)所示，不規(guī)則的凹凸10也可遍及半導(dǎo)體基板90的整個第 2主面90b而形成。繼而，參照圖；35及圖36，說明配置于MOS影像傳感器MIl的受光部91上的各像素PX的結(jié)構(gòu)。圖35為放大表示第10實施方式的MOS影像傳感器中的一個像素的俯視圖。 圖36為表示沿圖35中的XXXVI-XXXVI線的剖面結(jié)構(gòu)的圖。如圖35所示，各像素PX由受光區(qū)域101與隨附電路102構(gòu)成。當MOS影像傳感器MIl為PPSPassive Pixel Sensor，被動式像素傳感器)時，隨附電路102由讀出用FET 構(gòu)成。當MOS影像傳感器MIl為APS (Active Pixel Sensor，主動式像素傳感器)時，隨附電路102由包含4個晶體管等的放大電路構(gòu)成。如圖36(a)所示，受光區(qū)域101包含由半導(dǎo)體基板90與第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域111所構(gòu)成的pn結(jié)的光電二極管。隨附電路102配置于第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域111的側(cè)方(圖36 (a)中為左側(cè))。在半導(dǎo)體基板90的第2主面90b上，遍及整個像素PX而形成有不規(guī)則的凹凸10。如圖36(b)所示，不規(guī)則的凹凸10也可僅形成于半導(dǎo)體基板90的第2主面90b中的與受光區(qū)域101 (第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域111)對應(yīng)的區(qū)域上。在第10實施方式中，也與其它實施方式同樣地，入射至MOS影像傳感器MIl的光的行進距離變長，光被吸收的距離也變長。由此，對于MOS影像傳感器MIl，也可提高在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性。在第10實施方式中，也可在結(jié)束半導(dǎo)體基板90的第1主面90a側(cè)的加工制程后， 薄化半導(dǎo)體基板90。此時，可獲得將半導(dǎo)體基板90的第1主面90a及第2主面90b側(cè)分別作為光入射面的MOS影像傳感器。第10實施方式所示的形態(tài)并不僅適用于MOS影像傳感器。第10實施方式所示的形態(tài)可適用于檢測于近紅外光的波長區(qū)域的光的CMOS影像傳感器、光IC、或CMOS光IC等。以上，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行了說明，但本發(fā)明未必限定于上述實施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可進行各種變更。在第1 第5實施方式中，遍及第2主面Ib的整個表面而照射脈沖激光，形成不規(guī)則的凹凸10，但并不限于此。例如，也可僅對n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib中的與P+ 型半導(dǎo)體區(qū)域3相對的區(qū)域照射脈沖激光，形成不規(guī)則的凹凸10。在第1 第5實施方式中，將電極15與形成于n_型半導(dǎo)體基板1的第1主面Ia 側(cè)的n+型半導(dǎo)體區(qū)域5電性接觸且連接，但并不限于此。例如，也可將電極15與形成于 n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib側(cè)的累積層11電性接觸且連接。此時，優(yōu)選在η—型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib中的與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3相對的區(qū)域以外形成電極15。其原因在于，若在n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib中的與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3相對的區(qū)域上形成電極15，則形成于第2主面Ib上的不規(guī)則的凹凸10會被電極15阻擋，從而產(chǎn)生在近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度下降的現(xiàn)象。也可將本實施方式的光電二極管PDl PD5、光電二極管陣列PDAl 3、固體攝像元件SI1、及MOS影像傳感器MIl中的P型及η型的各導(dǎo)電類型替換成與以上所述相反。但是，在先前技術(shù)中，存在有在日本專利特表2008-515196號公報所揭示的「具有摻雜硫且由激光進行微結(jié)構(gòu)化的表面層的硅基底的檢測器制造方法」。在日本專利特表 2008-515196號公報中，對硅基板表面的多個位置的各位置照射一個以上的飛秒激光脈沖， 同時使上述表面曝露于含有硫的物質(zhì)中，在基板的表面層形成多個含硫物。如此，在日本專利特表2008-515196號公報中，在硅的帶隙中形成雜質(zhì)等級，由此使紅外線靈敏度提高。因此，入射至半導(dǎo)體光檢測元件的光的行進距離變長，光被吸收的距離也變長，故于近紅外光的波長區(qū)域的光譜靈敏度特性提高的本實施方式的各半導(dǎo)體光檢測元件與日本專利特表 2008-515196號公報所揭示的光檢測器不同。另外，日本專利特表2008-515196號公報所揭示的光檢測器由光電效應(yīng)而檢測光，與本實施方式的各半導(dǎo)體光檢測元件不同。先前，波長為IOOOnm以上的具有實用的光譜靈敏度的半導(dǎo)體受光元件僅存在使用化合物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體受光元件。然而，根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)能使用原料與加工成本均便宜、且加工也容易的硅來檢測波長為IOOOnm以上的近紅外光的半導(dǎo)體受光元件，因此成為產(chǎn)業(yè)上較大的優(yōu)點。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明可利用于半導(dǎo)體光檢測元件及光檢測裝置。
符號說明
1n_型半導(dǎo)體基板
Ia第1主面
Ib第2主面
3P+型半導(dǎo)體區(qū)域
5n+型半導(dǎo)體區(qū)域
10不規(guī)則的凹凸
11累積層
13、15 電極
PL脈沖激光
PDl PD5光電二極管
PDAl 3光電二極管陣列
SIl固體攝像元件
MIlMOS影像傳感器
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體光檢測元件，其特征在于 具備硅基板，具有由第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域與第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域所形成的pn結(jié)，在所述硅基板上，在該硅基板的一個主面?zhèn)刃纬捎械?導(dǎo)電類型的累積層，并且在所述一個主面上的至少與所述Pn結(jié)相對的區(qū)域上形成有不規(guī)則的凹凸，所述硅基板的所述一個主面上的與所述pn結(jié)相對的所述區(qū)域光學(xué)性露出。
2.一種半導(dǎo)體光檢測元件，其特征在于具備硅基板，該硅基板由第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體構(gòu)成，且具有彼此相對的第1主面及第 2主面，并且在所述第1主面?zhèn)刃纬捎械?導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域，在所述硅基板上，在所述第2主面?zhèn)刃纬捎芯哂斜人龉杌甯叩碾s質(zhì)濃度的第1 導(dǎo)電類型的累積層，并且在所述第2主面上的至少與第2導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體區(qū)域相對的區(qū)域上形成有不規(guī)則的凹凸，所述硅基板的所述第2主面上的與第2導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體區(qū)域相對的所述區(qū)域光學(xué)性露出。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體光檢測元件，其特征在于，所述硅基板中，從所述第2主面?zhèn)绕鸨』c第2導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體區(qū)域?qū)?yīng)的部分，并保留該部分的周邊部分。
4.如權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體光檢測元件，其特征在于，第1導(dǎo)電類型的所述累積層的厚度大于不規(guī)則的所述凹凸的高低差。
全文摘要
準備n-型半導(dǎo)體基板(1)，其具有彼此相對的第1主面(1a)及第2主面(1b)，并且在第1主面(1a)側(cè)形成有p+型半導(dǎo)體區(qū)域(3)。對n-型半導(dǎo)體基板(1)的第2主面(1a)上的至少與p+型半導(dǎo)體區(qū)域(3)相對的區(qū)域照射脈沖激光，形成不規(guī)則的凹凸(10)。在形成不規(guī)則的凹凸(10)之后，在n-型半導(dǎo)體基板(1)的第2主面(1a)側(cè)，形成具有比n-型半導(dǎo)體基板(1)更高的雜質(zhì)濃度的累積層11。在形成累積層11之后，對n-型半導(dǎo)體基板1進行熱處理。
文檔編號H01L31/10GK102334197SQ201080009099
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者坂本 明, 山本晃永, 山村和久, 永野輝昌, 飯?zhí)镄?申請人:浜松光子學(xué)株式會社