專利名稱：光電二極管以及光電二極管陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電二極管以及光電二極管陣列。
背景技術(shù)：
作為在近紅外光的波段具有高的分光靈敏度特性的光電二極管，已知有使用化合物半導(dǎo)體的光電二極管(例如參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1中所記載的光電二極管包括 第1受光層，其由InGaAsN、InGaAsNSb及InGaAsNP中的任意一者構(gòu)成；以及第2受光層，其具有比第1受光層的吸收端更長(zhǎng)波長(zhǎng)的吸收端，且由量子阱構(gòu)造構(gòu)成。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-153311號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題然而，這樣的使用化合物半導(dǎo)體的光電二極管的價(jià)格仍然較高，制造工序也較為復(fù)雜。因此，尋求硅光電二極管的實(shí)用化，該硅光電二極管廉價(jià)且容易制造，并且在近紅外光的波段具有充分的分光靈敏度。一般來說，硅光電二極管在分光靈敏度特性的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的極限為IlOOnm左右，但在IOOOnm以上的波段中的分光靈敏度特性并不充分。本發(fā)明的目的在于提供一種光電二極管及光電二極管陣列，其是硅光電二極管及硅光電二極管陣列，且在近紅外光的波段具有充分的分光靈敏度特性。解決問題的技術(shù)手段本發(fā)明所涉及的光電二極管陣列是將入射被檢測(cè)光的多個(gè)光檢測(cè)通道形成于具有第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的硅基板上而成的光電二極管陣列，包括第2導(dǎo)電類型的外延半導(dǎo)體層，其形成于第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層上，在與該半導(dǎo)體層的界面構(gòu)成pn結(jié)，并且以各倍增區(qū)域與各光檢測(cè)通道相互對(duì)應(yīng)的方式，具有使通過被檢測(cè)光的入射而產(chǎn)生的載流子進(jìn)行雪崩倍增的多個(gè)倍增區(qū)域；以及多個(gè)電阻，其具有兩個(gè)端部，且對(duì)于各光檢測(cè)通道而設(shè)置，經(jīng)由一端部而與外延半導(dǎo)體層電性連接，并且經(jīng)由另一端部而與信號(hào)導(dǎo)線連接；在第1 導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層中的至少與各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的表面上形成有不規(guī)則的凹凸，第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層中的至少與各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的表面光學(xué)性地露出。本發(fā)明所涉及的光電二極管陣列中，pn結(jié)由第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層與形成于該半導(dǎo)體層上的外延半導(dǎo)體層所構(gòu)成。倍增區(qū)域形成于實(shí)現(xiàn)pn結(jié)的外延半導(dǎo)體層，與各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的倍增區(qū)域處于該外延半導(dǎo)體層。因此，上述光電二極管陣列不具有在以蓋革模式(Geiger mode)進(jìn)行動(dòng)作時(shí)發(fā)生邊緣崩潰的pn結(jié)的端部(邊緣)，而無需設(shè)置保護(hù)環(huán)。 因此，可提高上述光電二極管陣列的開口率。而且，本發(fā)明中，在第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層中的至少與各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的表面上形成有不規(guī)則的凹凸。因此，入射至光電二極管陣列的光由形成有不規(guī)則的凹凸的表面反射、散射或擴(kuò)散，而在硅基板內(nèi)行進(jìn)較長(zhǎng)的距離。由此，入射至光電二極管陣列的光的大部分由光檢測(cè)通道吸收，而不會(huì)透過光電二極管陣列(硅基板)。因此，上述光電二極管陣列中，入射至光電二極管陣列的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，吸收光的距離也變長(zhǎng)，因此在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性提高。另外，本發(fā)明中，在第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的上述表面形成有不規(guī)則的凹凸。因此，在形成有不規(guī)則的凹凸的上述表面?zhèn)炔煌ㄟ^光而產(chǎn)生的多余載流子進(jìn)行再結(jié)合，可減少暗電流。第1導(dǎo)電類型的上述半導(dǎo)體層作為累積層發(fā)揮功能，抑制在第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的上述表面附近通過光而產(chǎn)生的載流子由該表面捕獲。因此，通過光而產(chǎn)生的載流子有效地朝上述倍增區(qū)域移動(dòng)，可提高光電二極管陣列的光檢測(cè)靈敏度。本發(fā)明所涉及的光電二極管陣列是將入射被檢測(cè)光的多個(gè)光檢測(cè)通道形成于具有第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的硅基板上而成的光電二極管陣列，包括第1導(dǎo)電類型的外延半導(dǎo)體層，其形成于第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層上，且以各倍增區(qū)域與各光檢測(cè)通道相互對(duì)應(yīng)的方式，具有使通過被檢測(cè)光的入射而產(chǎn)生的載流子進(jìn)行雪崩倍增的多個(gè)倍增區(qū)域；第 2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域，其形成于第1導(dǎo)電類型的外延半導(dǎo)體層，且在與該外延半導(dǎo)體層的界面構(gòu)成Pn結(jié)；以及多個(gè)電阻，其具有兩個(gè)端部，且對(duì)于各光檢測(cè)通道而設(shè)置，經(jīng)由一端部而與外延半導(dǎo)體層中的第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域電性連接，并且經(jīng)由另一端部而與信號(hào)導(dǎo)線連接；在第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層中的至少與各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的表面形成有不規(guī)則的凹凸，第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層中的至少與各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的表面光學(xué)性地露出。本發(fā)明所涉及的光電二極管陣列中，pn結(jié)由第1導(dǎo)電類型的外延半導(dǎo)體層與形成于該半導(dǎo)體層中的第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域所構(gòu)成。倍增區(qū)域形成于實(shí)現(xiàn)pn結(jié)的外延半導(dǎo)體層，與各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的倍增區(qū)域處于該外延半導(dǎo)體層。因此，上述光電二極管陣列不具有在以蓋革模式進(jìn)行動(dòng)作時(shí)發(fā)生邊緣崩潰的pn結(jié)的端部(邊緣)，而無需設(shè)置保護(hù)環(huán)。因此，可提高上述光電二極管陣列的開口率。而且，根據(jù)本發(fā)明，如上所述，入射至光電二極管陣列的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，吸收光的距離也變長(zhǎng)，因此在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性提高。另外，第1導(dǎo)電類型的上述半導(dǎo)體層作為累積層發(fā)揮功能，在本發(fā)明中，可減少暗電流，并且可提高光電二極管的光檢測(cè)靈敏度。優(yōu)選，在第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層中的與多個(gè)光檢測(cè)通道之間對(duì)應(yīng)的表面還形成有不規(guī)則的凹凸，并且該表面光學(xué)性地露出。在該情況下，入射至多個(gè)光檢測(cè)通道之間的光由形成有不規(guī)則的凹凸的表面反射、散射或擴(kuò)散，且由任意的光檢測(cè)通道吸收。因此，在光檢測(cè)通道之間，檢測(cè)靈敏度不會(huì)下降，光檢測(cè)靈敏度進(jìn)一步提高。在本發(fā)明所涉及的光電二極管陣列中，也可將硅基板的形成有多個(gè)光檢測(cè)通道的部分薄化，而殘留該部分的周邊部分。在該情況下，可獲得表面入射型及背面入射型的光電二極管陣列。本發(fā)明所涉及的光電二極管陣列中，優(yōu)選為第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的厚度大于不規(guī)則的凹凸的高低差。在該情況下，如上所述，可確保第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的作為累積層的作用效果。本發(fā)明所涉及的光電二極管包括硅基板，該硅基板由第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體構(gòu)成，具有相互相對(duì)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，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主面中的至少與第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)的區(qū)域形成有不規(guī)則的凹凸，硅基板的第2主面中的與第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)的區(qū)域光學(xué)性地露出。本發(fā)明所涉及的光電二極管中，如上所述，入射至光電二極管的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，吸收光的距離也變長(zhǎng)，因此在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性提高。另外，利用形成于硅基板的第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(cè)靈敏度。優(yōu)選，將硅基板的與第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域?qū)?yīng)的部分自第2主面?zhèn)绕鸨』?而殘留該部分的周邊部分。在該情況下，可獲得分別將硅基板的第1主面及第2主面?zhèn)茸鳛楣馊肷涿娴墓怆姸O管。優(yōu)選，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。在該情況下，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，可提供一種光電二極管及光電二極管陣列，其是硅光電二極管及硅光電二極管陣列，且在近紅外光的波段具有充分的分光靈敏度特性。


圖1是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖2是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖3是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖4是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖5是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖6是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖7是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖8是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖9是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖10是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖11是表示第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的構(gòu)成的圖。圖12是表示實(shí)施例1及比較例1中的分光靈敏度相對(duì)于波長(zhǎng)的變化的線圖。圖13是表示實(shí)施例1及比較例1中的溫度系數(shù)相對(duì)于波長(zhǎng)的變化的線圖。圖14是用以對(duì)第2實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖15是用以對(duì)第2實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖16是用以對(duì)第2實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖17是用以對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖18是用以對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖19是用以對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖20是用以對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖21是用以對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖22是用以對(duì)第4實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖23是用以對(duì)第4實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。
圖M是用以對(duì)第4實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。圖25是概略地表示第5實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列的平面圖。圖沈是概略地表示沿著圖25中的XXVI-XXVI線的剖面構(gòu)成的圖。圖27是用以對(duì)各光檢測(cè)通道與信號(hào)導(dǎo)線及電阻的連接關(guān)系進(jìn)行概略地說明的圖。圖觀是概略地表示第5實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列的第1變形例的剖面構(gòu)成的圖。圖四是概略地表示第5實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列的第2變形例的剖面構(gòu)成的圖。圖30是概略地表示第6實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖31是概略地表示第7實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖32是概略地表示第8實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖33是概略地表示圖沈所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖34是概略地表示圖觀所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖35是概略地表示圖四所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖36是概略地表示圖30所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖37是概略地表示圖31所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖38是概略地表示圖32所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖39是概略地表示光電二極管陣列的安裝構(gòu)造的一例的圖。圖40是概略地表示光電二極管陣列的安裝構(gòu)造的一例的圖。符號(hào)的說明Ρ··η_型半導(dǎo)體基板、la···第1主面、lb···第2主面、3…ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域、5…η+型半導(dǎo)體區(qū)域、10…不規(guī)則的凹凸、11···累積層、13、15…電極、22···基板、23···信號(hào)導(dǎo)線、24··· 電阻、25···電極墊、31···絕緣膜、32···η+型半導(dǎo)體層、33···ρ_型半導(dǎo)體層、34···ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域、35···ρ型半導(dǎo)體層、36···保護(hù)膜、40···分離部、42···遮光部、AM…倍增區(qū)域、CH…光檢測(cè)通道、S…基板構(gòu)件、PL···脈沖激光、PDl PD4···光電二極管、PDAl PDA4···光電二極管陣列。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。還有，在說明中，對(duì)于相同要素或具有相同功能的要素使用相同符號(hào)，省略重復(fù)的說明。(第1實(shí)施方式)參照?qǐng)D1 圖10，對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明。圖1 圖10是用以對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。首先，準(zhǔn)備由硅(Si)結(jié)晶構(gòu)成且具有相互相對(duì)的第1主面Ia及第2主面Ib的 n_型半導(dǎo)體基板1 (參照?qǐng)D1)。n_型半導(dǎo)體基板1的厚度為300 μ m左右，比電阻為IkQ 左右。本實(shí)施方式中，所謂“高雜質(zhì)濃度”，例如是指雜質(zhì)濃度為IX IO17CnT3左右以上，且對(duì)導(dǎo)電類型附加“ + ”表示。所謂“低雜質(zhì)濃度”，例如是指雜質(zhì)濃度為IX IO15CnT3左右以下， 且對(duì)導(dǎo)電類型附加“_”表示。作為η型雜質(zhì)，存在銻(Sb)或砷(As)等，作為ρ型雜質(zhì)，存在硼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?qǐng)D2、。ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3通過使用中央部開口的掩模等，使高濃度的ρ型雜質(zhì)在η—型半導(dǎo)體基板1內(nèi)自第1主面Ia側(cè)擴(kuò)散而形成。η+型半導(dǎo)體區(qū)域5通過使用周邊部區(qū)域開口的其它的掩模等，以包圍P+型半導(dǎo)體區(qū)域3的方式使比η—型半導(dǎo)體基板1更高濃度的η型雜質(zhì)，在η_型半導(dǎo)體基板1內(nèi)自第1主面Ia側(cè)擴(kuò)散而形成。ρ+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44Q/Sq.。n+型半導(dǎo)體區(qū)域5的厚度例如為 1. 5 μ m左右，薄片電阻例如為12Q/sq.。其次，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?qǐng)D幻。絕緣層7 由SiO2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。然后，在P+型半導(dǎo)體區(qū)域3上的絕緣層7中形成接觸孔H1，在η+型半導(dǎo)體區(qū)域5上的絕緣層7中形成接觸孔Η2。也可形成由SiN構(gòu)成的抗反射(AR，anti-reflective)層來代替絕緣層7。其次，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?qǐng)D 4)。鈍化層9由SiN構(gòu)成，且通過例如等離子CVD (chemical vapor exposition，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。然后，自第2主面Ib側(cè)對(duì)n_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行研磨，以使η—型半導(dǎo)體基板1的厚度成為所期望的厚度(參照?qǐng)D5)。由此，將形成于η—型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib上的鈍化層9除去，而露出η—型半導(dǎo)體基板1。此處，也將通過研磨而露出的面設(shè)為第2主面lb。所期望的厚度例如為270 μ m。其次，對(duì)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?qǐng)D6)。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)，自配置于腔室C 的外側(cè)的脈沖激光產(chǎn)生裝置PLD對(duì)n_型半導(dǎo)體基板1照射脈沖激光PL。腔室C包括氣體導(dǎo)入部及氣體排出部GOT，將不活性氣體(例如氮?dú)饣驓鍤獾?自氣體導(dǎo)入部Gin導(dǎo)入后自氣體排出部Got排出，從而在腔室C內(nèi)形成有不活性氣體流(if。通過不活性氣體流(}f，將照射脈沖激光PL時(shí)所產(chǎn)生的塵埃等排出至腔室C外，而防止加工屑或塵埃等附著于n_型半導(dǎo)體基板1上。本實(shí)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(gè)面照射皮秒 飛秒脈沖激光。第2主面Ib受到皮秒 飛秒脈沖激光破壞，如圖8所示，在第2主面Ib的整個(gè)面形成不規(guī)則的凹凸10。不規(guī)則的凹凸10具有相對(duì)于與第1主面Ia正交的方向而交差的面。凹凸10的高低差例如為0. 5 10 μ m左右，凹凸10中的凸部的間隔為0.5 10 μ m左右。皮秒 飛秒脈沖激光的脈沖時(shí)間寬度例如為50fs 2ps左右，強(qiáng)度例如為4 16GW左右，脈沖能量例如為200 800μ J/pulse 左右。更通常的是，峰值強(qiáng)度為3 X IO11 2. 5X1013(W/cm2)，通量為0. 1 1. 3(J/cm2)左右。圖8是對(duì)形成于第2主面Ib上的不規(guī)則的凹凸10進(jìn)行觀察的SEM(scanning 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?qǐng)D9)。此處，以成為比η—型半導(dǎo)體基板1更高的雜質(zhì)濃度的方式，將η型雜質(zhì)在η—型半導(dǎo)體基板1內(nèi)自第 2主面Ib側(cè)離子注入或擴(kuò)散，從而形成累積層11。累積層11的厚度例如為Iym左右。其次，對(duì)η_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行熱處理(退火)。此處，在隊(duì)氣體的氣氛下，以 800 1000°C左右的范圍，將η_型半導(dǎo)體基板1加熱0. 5 1小時(shí)左右。其次，在將形成于絕緣層7上的鈍化層9除去之后，形成電極13、15(參照?qǐng)D10)。 電極13形成于接觸孔Hl內(nèi)，電極15形成于接觸孔Η2內(nèi)。電極13、15分別由鋁(Al)等構(gòu)成，且厚度例如為Iym左右。由此，完成光電二極管PDl。如圖10所示，光電二極管PDl包括η_型半導(dǎo)體基板1。在η_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p. 型半導(dǎo)體區(qū)域3之間形成有pn結(jié)。電極13通過接觸孔Hl而與p+型半導(dǎo)體區(qū)域3電性接觸且連接。電極15通過接觸孔H2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)性地露出。所謂第2主面Ib光學(xué)性地露出，不僅指第2主面Ib與空氣等的氣氛氣體接觸，而且也包括在第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反射、散射或擴(kuò)散，而在η_型半導(dǎo)體基板1內(nèi)行進(jìn)較長(zhǎng)的距離。通常，相對(duì)于Si的折射率η = 3. 5，空氣的折射率η = 1.0ο光電二極管中，在光自與光入射面垂直的方向入射的情況下，未在光電二極管(硅基板)內(nèi)被吸收的光分為由光入射面的背面反射的光成分、與透過光電二極管的光成分。透過光電二極管的光無助于光電二極管的靈敏度。由光入射面的背面所反射的光成分若在光電二極管內(nèi)被吸收，則成為光電流。未被吸收的光成分在光入射面，與到達(dá)光入射面的背面的光成分同樣地反射或透過。光電二極管PDl中，在光L自與光入射面(第1主面la)垂直的方向入射的情況下，若到達(dá)形成于第2主面Ib的不規(guī)則的凹凸10，則以與來自凹凸10的出射方向成16. 6° 以上的角度到達(dá)的光成分由凹凸10全反射。因?yàn)榘纪?0不規(guī)則地形成，因此，相對(duì)于出射方向具有各種角度，全反射的光成分朝各個(gè)方向擴(kuò)散。因此，全反射的光成分中若存在由 n_型半導(dǎo)體基板1內(nèi)部吸收的光成分，則存在到達(dá)第1主面Ia及側(cè)面的光成分。到達(dá)第1主面Ia及側(cè)面的光成分由于凹凸10上的擴(kuò)散而朝各個(gè)方向行進(jìn)。因此， 到達(dá)第1主面Ia及側(cè)面的光成分由第1主面Ia及側(cè)面全反射的可能性極高。由第1主面 Ia及側(cè)面全反射的光成分使不同的面上的全反射反復(fù)，其行進(jìn)距離變得更長(zhǎng)。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(jìn)較長(zhǎng)的距離的期間，由η—型半導(dǎo)體基板 1吸收，而作為光電流被檢測(cè)。入射至光電二極管PDl的光L，其大部分不會(huì)透過光電二極管PDl，而是行進(jìn)距離變長(zhǎng)，由η—型半導(dǎo)體基板1吸收。因此，光電二極管PDl中，在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性提高。在第2主面Ib形成有規(guī)則的凹凸的情況下，到達(dá)第1主面Ia及側(cè)面的光成分由凹凸擴(kuò)散，但朝相同的方向行進(jìn)。因此，到達(dá)第1主面Ia及側(cè)面的光成分由第1主面Ia及側(cè)面全反射的可能性較低。因此，在第1主面Ia及側(cè)面、進(jìn)而在第2主面Ib中透過的光成分增加，入射至光電二極管的光的行進(jìn)距離較短。其結(jié)果，難以提高在近紅外光的波段的分光靈敏度特性。此處，為了對(duì)第1實(shí)施方式的在近紅外光的波段的分光靈敏度特性的提高效果進(jìn)行確認(rèn)，而進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。制作包括上述構(gòu)成的光電二極管(稱作實(shí)施例1)、與未在IT型半導(dǎo)體基板的第2 主面形成不規(guī)則的凹凸的光電二極管(稱作比較例1)，分別研究分光靈敏度特性。實(shí)施例 1與比較例1除通過脈沖激光的照射而形成不規(guī)則的凹凸以外，為相同的構(gòu)成。將η—型半導(dǎo)體基板1的尺寸設(shè)定為6. 5mm X 6. 5mm。將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. 8mm X5. 8mm。將對(duì)光電二極管施加的偏壓電壓VR設(shè)定為0V。將結(jié)果表示于圖12中。在圖12中，實(shí)施例1的分光靈敏度特性由Tl所表示，比較例1的分光靈敏度特性由特性T2所表示。在圖12中，縱軸表示分光靈敏度(mA/W)，橫軸表示光的波長(zhǎng)(nm)。以一點(diǎn)劃線所表示的特性表示量子效率(QE)為100%的分光靈敏度特性，以虛線所表示的特性表示量子效率為50%的分光靈敏度特性。根據(jù)圖12可知，例如在1064nm下，比較例1中分光靈敏度為0. 2A/ff(QE = 25%), 相對(duì)于此，實(shí)施例1中分光靈敏度為0. 6A/ff(QE = 72% )，在近紅外光的波段的分光靈敏度大幅提高。也對(duì)實(shí)施例1及比較例1中的分光靈敏度的溫度特性進(jìn)行了確認(rèn)。此處，使氣氛溫度自25°C上升至60°C而研究分光靈敏度特性，求出60°C下的分光靈敏度相對(duì)于25°C下的分光靈敏度的比例(溫度系數(shù))。將結(jié)果表示于圖13中。在圖13中，實(shí)施例1的溫度系數(shù)的特性由T3所表示，比較例1的溫度系數(shù)的特性由特性T4所表示。在圖13中，縱軸表示溫度系數(shù)(％ /0C )，橫軸表示光的波長(zhǎng)(nm)。根據(jù)圖13可知，例如在1064nm下，比較例1中溫度系數(shù)為0. 7% /°C，相對(duì)于此， 實(shí)施例1中溫度系數(shù)為0. 2% /°C，溫度依賴性較低。通常，若溫度上升，則吸收系數(shù)增大且?guī)赌芰繙p少，由此，分光靈敏度變高。實(shí)施例1中，在室溫的狀態(tài)下分光靈敏度充分地高， 因此，與比較例1相比較，溫度上升所引起的分光靈敏度的變化變小。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，在第2主面Ib側(cè)不通過光而產(chǎn)生的多余載流子進(jìn)行再結(jié)合，可減少暗電流。累積層11 抑制在第2主面Ib附近通過光而產(chǎn)生的載流子由該第2主面Ib捕獲。因此，通過光而產(chǎn)生的載流子有效地朝向Pn結(jié)部移動(dòng)，從而可進(jìn)一步提高光電二極管PDl的光檢測(cè)靈敏度。第1實(shí)施方式中，在形成累積層11之后，對(duì)n_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行熱處理。由此， n_型半導(dǎo)體基板丨的結(jié)晶性恢復(fù)，可防止暗電流的增加等的不良情況。第1實(shí)施方式中，在對(duì)n_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行熱處理之后，形成電極13、15。由此， 在電極13、15使用熔點(diǎn)相對(duì)較低的金屬的情況下，電極13、15也不會(huì)由于熱處理而熔融。其結(jié)果，可不受熱處理的影響而適當(dāng)?shù)匦纬呻姌O13、15。第1實(shí)施方式中，照射皮秒 飛秒脈沖激光，而形成不規(guī)則的凹凸10。由此，可適當(dāng)且容易地形成不規(guī)則的凹凸10。(第2實(shí)施方式)參照?qǐng)D14 圖16，對(duì)第2實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明。圖 14 圖16是用以對(duì)第2實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。第2實(shí)施方式的制造方法中，直至自第2主面Ib側(cè)對(duì)n_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行研磨為止，與第1實(shí)施方式的制造方法相同，省略至此為止的工序的說明。自第2主面Ib側(cè)對(duì)η—型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行研磨，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?qǐng)D14)。累積層11的形成與第1實(shí)施方式同樣地進(jìn)行。累積層11的厚度例如為Iym左右。其次，對(duì)IT型半導(dǎo)體基板ι的第2主面Ib照射脈沖激光PL，而形成不規(guī)則的凹凸 10 (參照?qǐng)D15)。不規(guī)則的凹凸10的形成與第1實(shí)施方式同樣地進(jìn)行。其次，與第1實(shí)施方式同樣地對(duì)n_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行熱處理。然后，在將形成于絕緣層7上的鈍化層9除去之后，形成電極13、15 (參照?qǐng)D16)。由此，完成光電二極管 PD2。在第2實(shí)施方式中，也與第1實(shí)施方式同樣地，入射至光電二極管PD2的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，吸收光的距離也變長(zhǎng)。由此，在光電二極管PD2中，也可提高在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性。第2實(shí)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，即使在形成累積層11之后，照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10，累積層11仍可靠地殘留。因此，可確保累積層11的作用效果。(第3實(shí)施方式)參照?qǐng)D17 圖21，對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明。圖 17 圖21是用以對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。第3實(shí)施方式的制造方法中，直至形成鈍化層9為止，與第1實(shí)施方式的制造方法相同，省略至此為止的工序的說明。在形成鈍化層9之后，將η—型半導(dǎo)體基板1中的與ρ+ 型半導(dǎo)體區(qū)域3對(duì)應(yīng)的部分自第2主面Ib側(cè)起薄化，而殘留該部分的周邊部分(參照?qǐng)D 17)。n_型半導(dǎo)體基板1的薄化例如通過由使用氫氧化鉀溶液或TMAH(tetramethylammonium hydroxide，氫氧化四甲基銨溶液)等的堿性蝕刻進(jìn)行的各向異性蝕刻而進(jìn)行。rT型半導(dǎo)體基板1的已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。其次，自第2主面Ib側(cè)對(duì)n_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)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?qǐng)D18)。所期望的厚度例如為270 μ m。其次，對(duì)n_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib照射脈沖激光PL，而形成不規(guī)則的凹凸 10 (參照?qǐng)D19)。不規(guī)則的凹凸10的形成與第1實(shí)施方式同樣地進(jìn)行。其次，在n_型半導(dǎo)體基板1的已薄化的部分的第2主面Ib側(cè)形成累積層11 (參照?qǐng)D20)。累積層11的形成與第1實(shí)施方式同樣地進(jìn)行。累積層11的厚度例如為3μπι左右ο其次，與第1實(shí)施方式同樣地，在對(duì)η_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行熱處理之后，將形成于絕緣層7上的鈍化層9除去，形成電極13、15 (參照?qǐng)D21)。由此，完成光電二極管PD3。在第3實(shí)施方式中，也與第1及第2實(shí)施方式同樣地，入射至光電二極管PD3的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，吸收光的距離也變長(zhǎng)。由此，光電二極管PD3中，也可提高在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性。第3實(shí)施方式中，在形成不規(guī)則的凹凸10之前，將η—型半導(dǎo)體基板1中的與ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域3對(duì)應(yīng)的部分自第2主面Ib側(cè)起薄化，而殘留該部分的周邊部分。由此，可獲得分別將n_型半導(dǎo)體基板1的第1主面Ia及第2主面Ib側(cè)作為光入射面的光電二極管 PD3。(第4實(shí)施方式)參照?qǐng)D22 圖M，對(duì)第4實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明。圖 22 圖M是用以對(duì)第4實(shí)施方式所涉及的光電二極管的制造方法進(jìn)行說明的圖。第4實(shí)施方式的制造方法中，直至將η—型半導(dǎo)體基板1薄化為止，與第3實(shí)施方式的制造方法相同，省略至此為止的工序的說明。自第2主面Ib側(cè)對(duì)n_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行研磨，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的已薄化的部分的第2主面Ib側(cè)形成累積層11 (參照?qǐng)D22)。累積層11的形成與第1實(shí)施方式同樣地進(jìn)行。累積層11的厚度例如為3μπι左右。其次，對(duì)η_型半導(dǎo)體基板1的第2主面Ib照射脈沖激光PL，而形成不規(guī)則的凹凸 10 (參照?qǐng)D23)。不規(guī)則的凹凸10的形成與第1實(shí)施方式同樣地進(jìn)行。其次，與第1實(shí)施方式同樣地，對(duì)η_型半導(dǎo)體基板1進(jìn)行熱處理。然后，在將形成于絕緣層7上的鈍化層9除去之后，形成電極13、15 (參照?qǐng)D24)。由此，完成光電二極管 PD4。在第4實(shí)施方式中，也與第1 第3實(shí)施方式同樣地，入射至光電二極管PD4的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，吸收光的距離也變長(zhǎng)。由此，光電二極管PD4中，也可提高在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性。第4實(shí)施方式中，在形成累積層11之前，將η—型半導(dǎo)體基板1中的與P+型半導(dǎo)體區(qū)域3對(duì)應(yīng)的部分自第2主面Ib側(cè)起薄化，而殘留該部分的周邊部分。由此，可獲得分別將η_型半導(dǎo)體基板1的第1主面Ia及第2主面Ib側(cè)作為光入射面的光電二極管PD4。(第5實(shí)施方式)參照?qǐng)D25及圖沈，對(duì)第5實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDAl的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖25是概略地表示第5實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDAl的平面圖。圖沈是表示沿著圖25所示的光電二極管陣列PDAl的XXVI-XXVI線的剖面構(gòu)成的圖。光電二極管陣列PDAl是在基板22上層疊有多個(gè)半導(dǎo)體層及絕緣層而成。如圖25 所示，光電二極管陣列PDAl是將入射被檢測(cè)光的多個(gè)光檢測(cè)通道CH形成為矩陣狀(本實(shí)施方式中為4X4)而成的光子計(jì)數(shù)用多通道雪崩光電二極管。在光電二極管陣列PDAl的上面?zhèn)仍O(shè)置有信號(hào)導(dǎo)線23、電阻M及電極墊25?；?2例如是一邊為Imm左右的正方形狀。各光檢測(cè)通道CH例如為正方形狀。信號(hào)導(dǎo)線23由讀出部23a、連接部2 及通道外周部23c構(gòu)成。讀出部23a傳輸自各光檢測(cè)通道CH輸出的信號(hào)。連接部2 將各電阻M與讀出部23a連接。各通道外周部23c以包圍光檢測(cè)通道CH的外周的方式配線。讀出部23a分別與配置成夾持該讀出部 23a而鄰接的2列的光檢測(cè)通道CH連接，且在其一端與電極墊25連接。本實(shí)施方式中，光電二極管配置成4 X 4的矩陣狀，因此，在光電二極管陣列PDAl上配線有兩根讀出部23a，其相對(duì)于電極墊25而與兩者均連接。信號(hào)導(dǎo)線23例如由鋁(Al)構(gòu)成。電阻M經(jīng)由一端部2 及通道外周部23c而對(duì)于各光檢測(cè)通道CH設(shè)置，且經(jīng)由另一端部24b及連接部2 而與讀出部23a連接。與相同的讀出部23a連接的多個(gè)(本實(shí)施方式中為8個(gè))電阻M與該讀出部23a連接。電阻M例如由多晶硅(Poly-Si)構(gòu)成。其次，參照?qǐng)D沈，對(duì)光電二極管陣列PDAl的剖面構(gòu)成進(jìn)行說明。如圖沈所示，光電二極管陣列PDAl包括具有導(dǎo)電類型為η型(第1導(dǎo)電類型)的半導(dǎo)體層的基板22、形成于基板22上的導(dǎo)電類型為ρ型(第2導(dǎo)電類型)的ρ—型半導(dǎo)體層33、形成于ρ—型半導(dǎo)體層33上的導(dǎo)電類型為ρ型的ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域34、保護(hù)膜36、形成于ρ—型半導(dǎo)體層33的導(dǎo)電類型為η型(第1導(dǎo)電類型)的分離部40、以及形成于保護(hù)膜36上的上述信號(hào)導(dǎo)線 23及電阻24。被檢測(cè)光自圖沈的上面?zhèn)然蛳旅鎮(zhèn)热肷??；?2包括基板構(gòu)件S、形成于基板構(gòu)件S上的絕緣膜31、以及形成于絕緣膜31 上的η+型半導(dǎo)體層32?；鍢?gòu)件S由Si (硅)構(gòu)成。絕緣膜31例如由Si02(氧化硅)構(gòu)成。η+型半導(dǎo)體層32是由Si構(gòu)成、且雜質(zhì)濃度高的導(dǎo)電類型為η型的半導(dǎo)體層。η+型半導(dǎo)體層32的厚度例如為1 μ m 12 μ m。ρ"型半導(dǎo)體層33是雜質(zhì)濃度低的導(dǎo)電類型為ρ型的外延半導(dǎo)體層。P—型半導(dǎo)體層33，在與基板22的界面構(gòu)成ρη結(jié)。ρ_型半導(dǎo)體層33與各光檢測(cè)通道CH對(duì)應(yīng)地具有多個(gè)使通過被檢測(cè)光的入射而產(chǎn)生的載流子進(jìn)行雪崩倍增的倍增區(qū)域AM。ρ—型半導(dǎo)體層33 的厚度例如為3μπι 5μπι。ρ_型半導(dǎo)體層33由Si構(gòu)成。因此，η+型半導(dǎo)體層32與ρ_型半導(dǎo)體層33構(gòu)成了硅基板。ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域34與各光檢測(cè)通道CH的倍增區(qū)域AM對(duì)應(yīng)地，形成于ρ_型半導(dǎo)體層33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34 的下方的P—型半導(dǎo)體層33的與基板22的界面附近的區(qū)域是倍增區(qū)域AM。p+型半導(dǎo)體區(qū)域；34由Si構(gòu)成。分離部40形成于多個(gè)光檢測(cè)通道CH之間，將各光檢測(cè)通道CH分離。即，分離部 40以與各光檢測(cè)通道CH —對(duì)一地對(duì)應(yīng)而在p_型半導(dǎo)體層33形成有倍增區(qū)域AM的方式形成。分離部40以完全包圍各倍增區(qū)域AM的周圍的方式而在基板22上形成為二維格子狀。 分離部40在層疊方向上自p_型半導(dǎo)體層33的上面?zhèn)蓉炌ㄖ料旅鎮(zhèn)榷纬?。分離部40的雜質(zhì)例如由P構(gòu)成，且該分離部40為雜質(zhì)濃度高的導(dǎo)電類型為η型的半導(dǎo)體層。若通過擴(kuò)散而形成分離部40，則需要較長(zhǎng)的熱處理時(shí)間。因此，考慮有使η+型半導(dǎo)體層32的雜質(zhì)朝向外延半導(dǎo)體層擴(kuò)散而使ρη結(jié)的界面上升。為了防止該上升，也可在對(duì)相當(dāng)于分離部40 的區(qū)域的中央附近進(jìn)行溝槽蝕刻之后，進(jìn)行雜質(zhì)的擴(kuò)散而形成分離部40。詳細(xì)內(nèi)容在其它的實(shí)施方式中進(jìn)行說明，也可在溝槽中形成遮光部，該遮光部利用吸收或反射光檢測(cè)通道所吸收的波段的光的物質(zhì)進(jìn)行填埋而形成。在該情況下，可防止由雪崩倍增所引起的發(fā)光對(duì)鄰接的光檢測(cè)通道造成影響而發(fā)生的串?dāng)_。ρ—型半導(dǎo)體層33、ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域34及分離部40在光電二極管陣列PDAl的上面?zhèn)刃纬善矫?，且在其上形成有保護(hù)膜36。保護(hù)膜36例如由絕緣層所形成，該絕緣層由SW2 構(gòu)成。在保護(hù)膜36上形成有信號(hào)導(dǎo)線23及電阻Μ。信號(hào)導(dǎo)線23的讀出部23a及電阻 24形成于分離部40的上方。
信號(hào)導(dǎo)線23作為陽極發(fā)揮功能，也可在基板22的下面?zhèn)?不具有絕緣膜31的一側(cè))的整個(gè)面包括省略圖示的透明電極層(例如由ITOandium Tin Oxide)構(gòu)成的層)作為陰極?；蛘?，作為陰極，也能夠以從表面?zhèn)缺灰龅姆绞叫纬呻姌O部。此處，參照?qǐng)D27，對(duì)各光檢測(cè)通道CH與信號(hào)導(dǎo)線23及電阻M的連接關(guān)系進(jìn)行說明。圖27是用以對(duì)各光檢測(cè)通道CH與信號(hào)導(dǎo)線23及電阻M的連接關(guān)系進(jìn)行概略地說明的圖。如圖27所示，各光檢測(cè)通道CH的ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域34與信號(hào)導(dǎo)線23 (通道外周部 23c)直接連接。由此，信號(hào)導(dǎo)線23 (通道外周部23c)與p_型半導(dǎo)體層33電性連接。p_型半導(dǎo)體層33與電阻M的一端部2 經(jīng)由信號(hào)導(dǎo)線23 (通道外周部23c)而連接，電阻M 的另一端部24b分別經(jīng)由連接部2 而與讀出部23a連接。將基板22的形成有多個(gè)光檢測(cè)通道CH的區(qū)域自基板構(gòu)件S側(cè)起薄化，將基板構(gòu)件S中的與形成有多個(gè)光檢測(cè)通道CH的區(qū)域?qū)?yīng)的部分除去。在已薄化的區(qū)域的周圍，基板構(gòu)件S作為框部而存在。也可具有如下構(gòu)成也將上述框部除去而將基板22的整個(gè)區(qū)域薄化、即將基板構(gòu)件S整體除去?；鍢?gòu)件S的除去可通過蝕刻(例如干式蝕刻等)或研磨等而進(jìn)行。在通過干式蝕刻而將基板構(gòu)件S除去的情況下，絕緣膜31也作為蝕刻終止層發(fā)揮功能。通過除去基板構(gòu)件S而露出的絕緣膜31以下述方式除去。在η.型半導(dǎo)體層32的表面，遍及形成有多個(gè)光檢測(cè)通道CH的區(qū)域整體而形成有不規(guī)則的凹凸10。η+型半導(dǎo)體層32的表面中的形成有不規(guī)則的凹凸10的區(qū)域光學(xué)性地露出。所謂η+型半導(dǎo)體層32的表面光學(xué)性地露出，不僅指η+型半導(dǎo)體層32的表面與空氣等的氣氛氣體接觸，而且也包括在η+型半導(dǎo)體層32的表面上形成有光學(xué)上透明的膜的情況。 不規(guī)則的凹凸10也可僅形成于與各光檢測(cè)通道CH相對(duì)的區(qū)域。不規(guī)則的凹凸10通過下述方式形成對(duì)通過除去基板構(gòu)件S而露出的絕緣膜31， 與上述實(shí)施方式同樣地照射脈沖激光。即，若對(duì)露出的絕緣膜31照射脈沖激光，則將絕緣膜31除去，并且η+型半導(dǎo)體層32的表面受到脈沖激光破壞，而形成不規(guī)則的凹凸10。照射脈沖激光的脈沖激光產(chǎn)生裝置可使用皮秒 飛秒脈沖激光產(chǎn)生裝置。不規(guī)則的凹凸10 具有相對(duì)于與η+型半導(dǎo)體層32的表面正交的方向而交差的面。凹凸10的高低差例如為
0.5 IOym左右，凹凸10中的凸部的間隔為0.5 10 μ m左右。皮秒 飛秒脈沖激光的脈沖時(shí)間寬度例如為50fs 2ps左右，強(qiáng)度例如為4 16GW左右，脈沖能量例如為200 800 μ J/pulse左右。更通常的是，峰值強(qiáng)度為3 X IO11 2. 5 X IO13 (W/cm2)，通量為0. 1
1.3(J/cm2)左右。優(yōu)選，在照射脈沖激光而形成不規(guī)則的凹凸10之后，對(duì)基板22進(jìn)行熱處理(退火)。例如，在N2氣體的氣氛下以800 1000°C左右的范圍，將基板22加熱0.5 1.0小時(shí)左右。通過上述熱處理，η+型半導(dǎo)體層32的結(jié)晶性恢復(fù)，可防止暗電流的增加等的不良情況。在將以上述方式構(gòu)成的光電二極管陣列PDAl用于光子計(jì)數(shù)的情況下，在稱作蓋革模式的動(dòng)作條件下進(jìn)行動(dòng)作。在該蓋革模式動(dòng)作時(shí)，對(duì)各光檢測(cè)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)下被檢測(cè)光自上面?zhèn)热肷渲粮鞴鈾z測(cè)通道 CH,則被檢測(cè)光在各光檢測(cè)通道CH被吸收而產(chǎn)生載流子。所產(chǎn)生的載流子沿著各光檢測(cè)通道CH內(nèi)的電場(chǎng)一面加速一面移動(dòng)，在各倍增區(qū)域AM進(jìn)行倍增。然后，經(jīng)倍增的載流子經(jīng)由電阻Μ，通過信號(hào)導(dǎo)線23而被取出至外部，根據(jù)該輸出信號(hào)的峰值進(jìn)行檢測(cè)。自檢測(cè)出光子的通道均可獲得等量的輸出，因此，通過檢測(cè)來自所有通道的總輸出，而對(duì)自光電二極管陣列PDAl中的幾個(gè)光檢測(cè)通道CH存在輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)。因此，光電二極管陣列PDAl中，通過被檢測(cè)光的一次照射，可實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)。然而，光電二極管陣列PDAl中，在η+型半導(dǎo)體層32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PDAl的光由凹凸10反射、散射或擴(kuò)散，而在光電二極管陣列PDAl內(nèi)行進(jìn)較長(zhǎng)的距離。例如，在將光電二極管陣列PDAl用作表面入射型光電二極管陣列，且光自保護(hù)膜 36側(cè)入射至光電二極管陣列PDAl的情況下，若到達(dá)形成于η+型半導(dǎo)體層32的表面上的不規(guī)則的凹凸10，則以與來自凹凸10的出射方向成16. 6°以上的角度到達(dá)的光成分由凹凸 10全反射。因?yàn)榘纪?0不規(guī)則地形成，因此，相對(duì)于出射方向具有各種角度，全反射的光成分朝各個(gè)方向擴(kuò)散。因此，全反射的光成分中，若存在由各光檢測(cè)通道CH吸收的光成分，則存在到達(dá)保護(hù)膜36側(cè)的表面及η+型半導(dǎo)體層32的側(cè)面的光成分。到達(dá)保護(hù)膜36側(cè)的表面及η+型半導(dǎo)體層32的側(cè)面的光成分通過在凹凸10上的擴(kuò)散而朝各個(gè)方向行進(jìn)。因此，到達(dá)保護(hù)膜36側(cè)的表面及η+型半導(dǎo)體層32的側(cè)面的光成分由保護(hù)膜36側(cè)的表面及η+型半導(dǎo)體層32的側(cè)面全反射的可能性極高。由保護(hù)膜36側(cè)的表面及η+型半導(dǎo)體層32的側(cè)面全反射的光成分使在不同的面的全反射反復(fù)，其行進(jìn)距離變得更長(zhǎng)。入射至光電二極管陣列PDAl的光在光電二極管陣列PDAl的內(nèi)部行進(jìn)較長(zhǎng)的距離的期間，由各光檢測(cè)通道CH吸收，而作為光電流被檢測(cè)。在將光電二極管陣列PDAl用作背面入射型光電二極管陣列，且光自η+型半導(dǎo)體層32的表面?zhèn)热肷渲凉怆姸O管陣列PDAl的情況下，入射的光由凹凸10散射，而在光電二極管陣列PDAl內(nèi)朝各個(gè)方向行進(jìn)。到達(dá)保護(hù)膜36側(cè)的表面及η+型半導(dǎo)體層32的側(cè)面的光成分通過凹凸10上的擴(kuò)散而朝各個(gè)方向行進(jìn)。因此，到達(dá)保護(hù)膜36側(cè)的表面及η+型半導(dǎo)體層32的側(cè)面的光成分由各個(gè)面全反射的可能性極高。由保護(hù)膜36側(cè)的表面及η+型半導(dǎo)體層32的側(cè)面全反射的光成分使在不同的面的全反射及在凹凸10的反射、散射或擴(kuò)散反復(fù)，其行進(jìn)距離變得更長(zhǎng)。入射至光電二極管陣列PDAl的光由凹凸10反射、散射或擴(kuò)散，而在光電二極管陣列PDAl內(nèi)行進(jìn)較長(zhǎng)的距離，由各光檢測(cè)通道CH吸收，而作為光電流被檢測(cè)。入射至光電二極管陣列PDAl的光L，其大部分不會(huì)透過光電二極管陣列PDAljf 進(jìn)距離變長(zhǎng)，由各光檢測(cè)通道CH吸收。因此，光電二極管陣列PDAl中，在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性提高。第5實(shí)施方式中，在η+型半導(dǎo)體層32的表面形成有不規(guī)則的凹凸10。因此，在形成有不規(guī)則的凹凸10的上述表面?zhèn)炔煌ㄟ^光而產(chǎn)生的多余載流子進(jìn)行再結(jié)合，可減少暗電流。η+型半導(dǎo)體層32作為累積層發(fā)揮功能，抑制在η+型半導(dǎo)體層32的上述表面附近通過光而產(chǎn)生的載流子由該表面所捕獲。因此，通過光而產(chǎn)生的載流子有效地朝倍增區(qū)域AM 移動(dòng)，從而可提高光電二極管陣列PDAl的光檢測(cè)靈敏度。第5實(shí)施方式中，也在η+型半導(dǎo)體層32中的與多個(gè)光檢測(cè)通道CH之間對(duì)應(yīng)的表面形成有不規(guī)則的凹凸10，并且該表面光學(xué)性地露出。因此，入射至多個(gè)光檢測(cè)通道CH之間的光也由不規(guī)則的凹凸10反射、散射或擴(kuò)散，由任意的光檢測(cè)通道CH吸收。因此，在光檢測(cè)通道CH之間，檢測(cè)靈敏度不會(huì)下降，光電二極管陣列PDAl的光檢測(cè)靈敏度進(jìn)一步提高。然而，第5實(shí)施方式中，形成有多個(gè)光檢測(cè)通道CH，各光檢測(cè)通道CH并不檢測(cè)光的入射位置，而是取各光檢測(cè)通道CH的輸出的和作為輸出。因此，各光檢測(cè)通道CH問的串?dāng)_不會(huì)成為問題，可通過任意的光檢測(cè)通道CH檢測(cè)入射的光。第5實(shí)施方式中，η+型半導(dǎo)體層32的厚度大于不規(guī)則的凹凸10的高低差。因此， 可以可靠地確保η+型半導(dǎo)體層32的作為累積層的作用效果。光電二極管陣列PDAl中，ρη結(jié)由基板22的η+型半導(dǎo)體層32、與形成于該基板22 的η+型半導(dǎo)體層32上的作為外延半導(dǎo)體層的ρ_型半導(dǎo)體層33所構(gòu)成。倍增區(qū)域AM形成于實(shí)現(xiàn)Pn結(jié)的ρ_型半導(dǎo)體層33，各倍增區(qū)域AM的與各光檢測(cè)通道CH的對(duì)應(yīng)是通過形成于光檢測(cè)通道CH間的分離部40而實(shí)現(xiàn)。ρη結(jié)面由η+型半導(dǎo)體層32與ρ_型半導(dǎo)體層33 的界面、及分離部40與ρ_型半導(dǎo)體層33的界面所構(gòu)成。因此，不存在高濃度雜質(zhì)區(qū)域成為凸起而電場(chǎng)變高的區(qū)域。因此，光電二極管陣列PDAl不具有在以蓋革模式進(jìn)行動(dòng)作時(shí)發(fā)生邊緣崩潰的ρη結(jié)的端部(邊緣)。因此，光電二極管陣列PDAl中無需相對(duì)于各光檢測(cè)通道CH的ρη結(jié)而設(shè)置保護(hù)環(huán)。由此，可顯著提高光電二極管陣列PDAl的開口率。通過提高開口率，從而光電二極管陣列PDAl中也可增大檢測(cè)效率。因?yàn)楦鞴鈾z測(cè)通道CH間通過分離部40而分離，因此，可良好地抑制串?dāng)_。在以蓋革模式進(jìn)行動(dòng)作，且在入射有光子的光檢測(cè)通道與不入射光子的通道之間電壓差變大的情況下，因?yàn)樵诠鈾z測(cè)通道CH間形成有分離部40，因此，也可充分地將通道間分離。光電二極管陣列PDAl中，信號(hào)導(dǎo)線23的讀出部23a形成于分離部40的上方，因此，抑制信號(hào)導(dǎo)線23橫穿倍增區(qū)域AM上方即光檢測(cè)面上。因此，開口率進(jìn)一步提高。進(jìn)而， 認(rèn)為對(duì)抑制暗電流也有效。光電二極管陣列PDAl中，電阻M也形成于分離部40的上方， 因此，開口率進(jìn)一步提高。在使用η型的半導(dǎo)體基板，且在其上形成有ρ型的外延半導(dǎo)體層的情況下，會(huì)發(fā)生在η型的半導(dǎo)體基板上產(chǎn)生的電洞的一部分延遲進(jìn)入倍增區(qū)域而成為剩余脈沖的問題，上述情況是本申請(qǐng)發(fā)明者根據(jù)剩余脈沖的波長(zhǎng)依賴性而發(fā)現(xiàn)的。對(duì)于上述問題，在光電二極管陣列PDAl中，因?yàn)樵谛纬捎卸鄠€(gè)光檢測(cè)通道CH的區(qū)域，將基板構(gòu)件S除去，因此，可抑制剩余脈沖。第5實(shí)施方式中的分離部40可應(yīng)用各種變形。圖28是概略地表示第5實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDAl的第1變形例的剖面構(gòu)成的圖。第1變形例所涉及的光電二極管陣列中，多個(gè)(本變形例中為兩個(gè))分離部40形成于光檢測(cè)通道CH之間。圖四是概略地表示本實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDAl的第2變形例的剖面構(gòu)成的圖。第2變形例所涉及的光電二極管陣列中，分離部40僅形成于上面(被檢測(cè)光入射面)附近，而不在層疊方向上自P—型半導(dǎo)體層33的上面?zhèn)蓉炌ㄖ料旅鎮(zhèn)?。上述?shí)施方式中，將外延半導(dǎo)體層設(shè)為第2導(dǎo)電類型，但也可將外延半導(dǎo)體層設(shè)為第1導(dǎo)電類型，在該半導(dǎo)體層中設(shè)置第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域，由第1導(dǎo)電類型的外延半導(dǎo)體層與第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成ρη結(jié)。如圖39及圖40所示，光電二極管陣列PDAl安裝于基板WB上。圖39中，通過粘結(jié)等而將光電二極管陣列PDAl固定于基板WB上，并通過引線接合而與形成于基板WB上的配線電性連接。圖40中，通過凸塊將光電二極管陣列PDAl固定于基板WB上，并且與形成于基板WB上的配線電性連接。在通過凸塊而將光電二極管陣列PDAl與基板WB連接的情況下，優(yōu)選為在光電二極管陣列PDAl與基板WB之間填充底部填充樹脂。在該情況下，可確保光電二極管陣列PDAl與基板WB的連接強(qiáng)度。在圖39中，在將光電二極管陣列PDAl用作背面入射型光電二極管陣列的情況下， 優(yōu)選為基板WB為光學(xué)上透明。同樣，在圖40中，在將光電二極管陣列PDAl用作表面入射型光電二極管陣列的情況下，也優(yōu)選為基板WB為光學(xué)上透明。此時(shí)，優(yōu)選為所填充的底部填充樹脂也為光學(xué)上透明。(第6實(shí)施方式)參照?qǐng)D30，對(duì)第6實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDA2的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖 30是概略地表示第6實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDA2的剖面構(gòu)成的圖。第6實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDA2在分離部40包括遮光部的方面與第5實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDAl不同。如圖30所示，分離部40包括遮光部42，該遮光部42由吸收由光檢測(cè)通道CH所檢測(cè)的被檢測(cè)光的波段(可見光至近紅外光)的光的物質(zhì)構(gòu)成。遮光部42埋入至分離部 40內(nèi)而形成為自p_型半導(dǎo)體層33的上面?zhèn)瘸蛳旅鎮(zhèn)妊由斓男?。遮光?2例如由在光阻材料內(nèi)混入有黑色的染料或經(jīng)絕緣處理的碳黑等顏料的黑色光阻材料、或鎢等的金屬構(gòu)成。其中，在構(gòu)成遮光部42的物質(zhì)不為絕緣物質(zhì)(例如鎢等的金屬)的情況下，需要利用 SiO2等的絕緣膜對(duì)該遮光部42進(jìn)行覆膜。第5實(shí)施方式中也已敘述，若通過擴(kuò)散而形成分離部40，則需要較長(zhǎng)的熱處理時(shí)間，因此考慮有將n+型半導(dǎo)體層32的雜質(zhì)朝向外延半導(dǎo)體層擴(kuò)散，而使Pn結(jié)的界面上升。為了防止該上升，也可在對(duì)相當(dāng)于分離部40的區(qū)域的中央附近進(jìn)行溝槽蝕刻之后，進(jìn)行雜質(zhì)的擴(kuò)散而形成分離部40。如圖30所示，進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散之后，成為n+型半導(dǎo)體層32與分離部40相連的形狀。如上所述，也可在剩余的溝槽中形成遮光部，該遮光部利用吸收光檢測(cè)通道所吸收的波段的光的物質(zhì)(如下所述，也可為反射光檢測(cè)通道所吸收的波段的光的物質(zhì))進(jìn)行填埋而形成。由此，可防止由雪崩倍增所引起的發(fā)光對(duì)鄰接的光檢測(cè)通道造成影響而發(fā)生的串?dāng)_。在第6實(shí)施方式中，也與第5實(shí)施方式同樣地，入射至光電二極管陣列PDA2的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，吸收光的距離也變長(zhǎng)。由此，光電二極管陣列PDA2中，也可提高在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性。另外，可減少暗電流，并且可提高光電二極管陣列PDA2 的光檢測(cè)靈敏度。光電二極管陣列PDA2中，也與光電二極管陣列PDAl同樣地，不具有在以蓋革模式進(jìn)行動(dòng)作時(shí)發(fā)生邊緣崩潰的pn結(jié)的端部(邊緣)。因此，光電二極管陣列PDA2中也無需相對(duì)于各光檢測(cè)通道CH的pn結(jié)而設(shè)置保護(hù)環(huán)。由此，可提高光電二極管陣列PDA2的開口率。通過提高開口率，而在光電二極管陣列PDA2中也可增大檢測(cè)效率。因?yàn)槔梅蛛x部40將各光檢測(cè)通道CH間分離，因此，可良好地抑制串?dāng)_。光電二極管陣列PDA2中，信號(hào)導(dǎo)線23的讀出部23a形成于分離部40的上方，因此，開口率進(jìn)一步提高。進(jìn)而，認(rèn)為對(duì)抑制暗電流也有效。各分離部40包括遮光部42，該遮光部42由吸收由光檢測(cè)通道CH所檢測(cè)的被檢測(cè)光的波段的光的物質(zhì)構(gòu)成。因此，被檢測(cè)光由遮光部吸收，因而可良好地抑制串?dāng)_的發(fā)生。遮光部42由吸收由光檢測(cè)通道CH所檢測(cè)的被檢測(cè)光的波段、特別是通過雪崩倍增而產(chǎn)生的可見光 近紅外光的波段的光的物質(zhì)構(gòu)成，以使通過雪崩倍增而產(chǎn)生的光不會(huì)對(duì)鄰接的光檢測(cè)通道CH造成影響。因此，可良好地抑制串?dāng)_的發(fā)生。遮光部42并不限定于吸收可見光至近紅外光的光的物質(zhì)，也可為反射可見光至近紅外光的光的物質(zhì)。在該情況下，因?yàn)楸粰z測(cè)光由遮光部反射，因此，可良好地抑制串?dāng)_的發(fā)生。遮光部42由反射由光檢測(cè)通道CH所檢測(cè)的被檢測(cè)光的波段、特別是通過雪崩倍增而產(chǎn)生的可見光 近紅外光的波段的光的物質(zhì)構(gòu)成，以使通過雪崩倍增而產(chǎn)生的光不會(huì)對(duì)鄰接的光檢測(cè)通道CH造成影響。因此，可良好地抑制串?dāng)_的發(fā)生。遮光部42并不限定于吸收或反射可見光至近紅外光的光的物質(zhì)，只要為吸收或反射由光檢測(cè)通道CH所檢測(cè)的被檢測(cè)光的波段的光的物質(zhì)即可。其中，優(yōu)選，遮光部42由吸收或反射由光檢測(cè)通道CH所檢測(cè)的被檢測(cè)光的波段、特別是通過雪崩倍增而產(chǎn)生的可見光 近紅外光的波段的光的物質(zhì)構(gòu)成，以使通過雪崩倍增而產(chǎn)生的光不會(huì)對(duì)鄰接的光檢測(cè)通道CH造成影響。遮光部42也可由折射率比分離部40更低的物質(zhì)構(gòu)成。在該情況下，因?yàn)楣庥烧诠獠糠瓷洌虼?，也可良好地抑制串?dāng)_的發(fā)生。(第7實(shí)施方式)參照?qǐng)D31，對(duì)第7實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDA3的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖 31是用以對(duì)第7實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDA3的剖面構(gòu)成進(jìn)行概略地說明的圖。 第7實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDA3在信號(hào)導(dǎo)線23形成在氮化硅膜上的方面與第 5實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDAl不同。如圖31所示，光電二極管陣列PDA3包括具有導(dǎo)電類型為η型(第1導(dǎo)電類型) 的半導(dǎo)體層的基板22、形成于基板22上的導(dǎo)電類型為ρ型(第2導(dǎo)電類型)的ρ型半導(dǎo)體層35、形成于ρ型半導(dǎo)體層35上的導(dǎo)電類型為ρ型的ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域34、保護(hù)膜36a、 36b、形成于ρ型半導(dǎo)體層35上的導(dǎo)電類型為η型(第1導(dǎo)電類型)的分離部40、由鋁構(gòu)成的信號(hào)導(dǎo)線23、以及例如由Poly-Si構(gòu)成的電阻Μ。基板22包括η+型的基板構(gòu)件(未圖示)、與形成于該基板構(gòu)件上的η型半導(dǎo)體層 32。ρ型半導(dǎo)體層35是雜質(zhì)濃度比ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域34更低的導(dǎo)電類型為ρ型的外延半導(dǎo)體層。P型半導(dǎo)體層35，在與基板22的η型半導(dǎo)體層32的界面構(gòu)成ρη結(jié)。ρ型半導(dǎo)體層35與各光檢測(cè)通道CH對(duì)應(yīng)地具有多個(gè)使通過被檢測(cè)光的入射而產(chǎn)生的載流子進(jìn)行雪崩倍增的倍增區(qū)域AM。ρ型半導(dǎo)體層35由Si構(gòu)成。ρ型半導(dǎo)體層35、p+型半導(dǎo)體區(qū)域34及分離部40在光電二極管陣列PDA3的上面?zhèn)刃纬善矫?，且在其上形成有保護(hù)膜36a、36b。保護(hù)膜36a通過由氧化硅膜(SiO2膜)構(gòu)成的絕緣膜所形成，保護(hù)膜36b通過由氮化硅(SiN膜或Si3N4膜)構(gòu)成的絕緣膜所形成。如圖31所示，在分離部40上依序?qū)盈B有保護(hù)膜36a、電阻M、保護(hù)膜36b及信號(hào)導(dǎo)線23。具體而言，在分離部40上層疊有保護(hù)膜36a。在保護(hù)膜36a上層疊有電阻Μ。在保護(hù)膜36a及電阻M上，除各電阻M的一部分外，層疊有保護(hù)膜36b。在保護(hù)膜36b及其上未層疊保護(hù)膜36b的電阻24的一部分上，層疊有信號(hào)導(dǎo)線23以進(jìn)行電性連接。具體而言，在電阻M間層疊有信號(hào)導(dǎo)線23的讀出部23a，在電阻M上層疊有作為與連接部2 或通道外周部23c電性連接的信號(hào)導(dǎo)線23以進(jìn)行電性連接。如圖31所示，在P+型半導(dǎo)體區(qū)域34上除一部分外層疊有保護(hù)膜36b。在未層疊保護(hù)膜36b的ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域34的該一部分上、及層疊于ρ+型半導(dǎo)體區(qū)域34上的保護(hù)膜 36b的一部分上，層疊有信號(hào)導(dǎo)線23的通道外周部23c以進(jìn)行電性連接。在第7實(shí)施方式中，也與第5及第6實(shí)施方式同樣地，入射至光電二極管陣列PDA3 的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，吸收光的距離也變長(zhǎng)。由此，在光電二極管陣列PDA3中，也可提高在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性。另外，可減少暗電流，并且可提高光電二極管陣列PDA3的光檢測(cè)靈敏度。光電二極管陣列PDA3中，也與光電二極管陣列PDAl同樣地，不具有在以蓋革模式進(jìn)行動(dòng)作時(shí)發(fā)生邊緣崩潰的pn結(jié)的端部(邊緣)。因此，光電二極管陣列PDA3中也無需相對(duì)于各光檢測(cè)通道CH的pn結(jié)而設(shè)置保護(hù)環(huán)。由此，可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中也可增大檢測(cè)效率。因?yàn)槔梅蛛x部40將光檢測(cè)通道CH間分離，因而可良好地抑制串?dāng)_。光電二極管陣列PDA3中，信號(hào)導(dǎo)線23的讀出部23a也形成于分離部40的上方， 因此，開口率進(jìn)一步提高。進(jìn)而，認(rèn)為對(duì)抑制暗電流也有效。信號(hào)導(dǎo)線23由鋁構(gòu)成，因此，例如在形成在氧化膜上的情況下，會(huì)發(fā)生由于施加高電壓而鋁滲入至其下的膜的問題。應(yīng)對(duì)上述問題，在光電二極管陣列PDA3中，將信號(hào)導(dǎo)線23形成于由氮化硅膜構(gòu)成的保護(hù)膜36b上。因此，即使對(duì)光電二極管陣列PDA3施加高電壓，也可抑制鋁滲入至其下的膜(保護(hù)膜36b)。在信號(hào)導(dǎo)線23的讀出部23a之下，層疊有保護(hù)膜36b與保護(hù)膜36a或電阻24。因此，可良好地抑制由于施加高電壓而鋁滲入至分離部40及ρ型半導(dǎo)體層35。光電二極管陣列PDA3中，即使在施加高電壓的情況下，也可很好地抑制鋁侵入至光檢測(cè)通道CH及分離部40。由例如多晶硅(Poly-Si)構(gòu)成的電阻M形成于保護(hù)膜36a上，并且在該電阻M 上形成有保護(hù)膜36b及信號(hào)導(dǎo)線23。也可使用ρ型的半導(dǎo)體層代替η型半導(dǎo)體層32。在該情況下，在該ρ型的半導(dǎo)體層與η+型的基板構(gòu)件S (基板22)之間構(gòu)成pn結(jié)，且在該ρ型的半導(dǎo)體層中形成倍增部AM。(第8實(shí)施方式)參照?qǐng)D32，對(duì)第8實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDA4的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖 32是概略地表示第8實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDA4的剖面構(gòu)成的圖。第8實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDA4在不包括分離部40的方面與第5實(shí)施方式所涉及的光電二極管陣列PDAl不同。如圖32所示，ρ—型半導(dǎo)體層33以各倍增區(qū)域AM與各光檢測(cè)通道CH相互對(duì)應(yīng)的方式具有多個(gè)倍增區(qū)域AM。在各光檢測(cè)通道CH間形成有信號(hào)導(dǎo)線23及電阻Μ。在第8實(shí)施方式中，也與第5 第7實(shí)施方式同樣地，入射至光電二極管陣列PDA4 的光的行進(jìn)距離變長(zhǎng)，吸收光的距離也變長(zhǎng)。由此，光電二極管陣列PDA4中，也可提高在紅光 近紅外光的波段的分光靈敏度特性。另外，可減少暗電流，并且可提高光電二極管陣列 PDA4的光檢測(cè)靈敏度。
光電二極管陣列PDA4中，也與光電二極管陣列PDAl同樣地，不具有在以蓋革模式進(jìn)行動(dòng)作時(shí)發(fā)生邊緣崩潰的pn結(jié)的端部(邊緣)。因此，光電二極管陣列PDA4中也無需相對(duì)于各光檢測(cè)通道CH的pn結(jié)而設(shè)置保護(hù)環(huán)。由此，可提高光電二極管陣列PDA4的開口率。進(jìn)而，由于光電二極管陣列PDA4不包括分離部，從而可表現(xiàn)出更高的開口率。通過提高開口率，從而在光電二極管陣列PDA4中也可增大檢測(cè)效率。光電二極管陣列PDA4中，信號(hào)導(dǎo)線23的讀出部23a形成于各光檢測(cè)通道CH間， 因此，開口率進(jìn)一步提高。進(jìn)而，認(rèn)為對(duì)抑制暗電流也有效。以上，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變更。第1 第4實(shí)施方式中，遍及第2主面Ib的整個(gè)面照射脈沖激光，而形成不規(guī)則的凹凸10，但并不限定于此。例如，也可僅對(duì)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(duì)的區(qū)域照射脈沖激光，而形成不規(guī)則的凹凸10。第1 第4實(shí)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，但并不限定于此。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。在該情況下，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(duì)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(duì)的區(qū)域形成電極15，則形成于第2主面Ib的不規(guī)則的凹凸10由電極15堵塞，而發(fā)生近紅外光的波段中的分光靈敏度下降的現(xiàn)象。也可將第1 第4實(shí)施方式所涉及的光電二極管PDl PD4中的ρ型及η型的各導(dǎo)電類型替換為與上述相反。在第5 第8實(shí)施方式中，形成于光電二極管陣列的光檢測(cè)通道的數(shù)量并不限定于上述實(shí)施方式中的數(shù)量GX4)。形成于光檢測(cè)通道CH間的分離部40的數(shù)量也不限定于上述實(shí)施方式及變形例中所示的數(shù)量，例如也可為3個(gè)以上。信號(hào)導(dǎo)線23也可不形成于分離部40的上方。電阻M也可不形成于分離部40的上方。各層等并不限定于上述實(shí)施方式及變形例中所例示的層。也可將上述光電二極管陣列PDAl PDA4中的ρ型及η型的各導(dǎo)電類型替換為與上述相反。圖33是概略地表示圖沈所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖34是概略地表示圖觀所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖35是概略地表示圖四所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖36是概略地表示圖30所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖37是概略地表示圖31 所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。圖38是概略地表示圖32所示的實(shí)施方式的層構(gòu)造的變形例所涉及的光電二極管陣列的剖面構(gòu)成的圖。這些基本的平面構(gòu)成與連接關(guān)系與圖25所示的相同。如上所述，圖33至圖38所示的構(gòu)造中，使用η型半導(dǎo)體層R33或R35來代替圖26、 圖觀、圖四、圖30、圖31、圖32的ρ型半導(dǎo)體層33或ρ型半導(dǎo)體層35。在該情況下，pn結(jié)形成于低濃度的η型半導(dǎo)體層R33 (或R35)與ρ型半導(dǎo)體區(qū)域34的界面，空乏層自pn結(jié)朝向η型半導(dǎo)體層R33 (或R35)擴(kuò)展，倍增區(qū)域AM與空乏層對(duì)應(yīng)地自pn結(jié)界面朝向η型半導(dǎo)體層R33(或R35)而形成。其它構(gòu)造與作用與上述相同。該光電二極管陣列PDAl PDA4是將入射被檢測(cè)光的多個(gè)光檢測(cè)通道CH形成于具有η型半導(dǎo)體層32的η型的基板22上而成的。且是將入射被檢測(cè)光的多個(gè)光檢測(cè)通道 CH形成于具有作為第1導(dǎo)電類型的η+型的半導(dǎo)體層32(S)的基板上而成的光電二極管陣列。多個(gè)光檢測(cè)通道CH包括基板22、作為第1導(dǎo)電類型的η—型的外延半導(dǎo)體層R33(或 R35)、作為第2導(dǎo)電類型的ρ+型的半導(dǎo)體區(qū)域34、以及多個(gè)電阻M。外延半導(dǎo)體層R33 (或 R35)形成于基板22的第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層32上。外延半導(dǎo)體層R33 (或R3Q以各倍增區(qū)域AM與各光檢測(cè)通道相互對(duì)應(yīng)的方式，具有使通過被檢測(cè)光的入射而產(chǎn)生的載流子進(jìn)行雪崩倍增的多個(gè)倍增區(qū)域AM。半導(dǎo)體區(qū)域34形成于外延半導(dǎo)體層R33(或R3Q中，且在與該外延半導(dǎo)體層R33(或R35)的界面構(gòu)成pn結(jié)。多個(gè)電阻M具有兩個(gè)端部，且對(duì)于各光檢測(cè)通道CH而設(shè)置。多個(gè)電阻對(duì)經(jīng)由一端部2 而與外延半導(dǎo)體層R33(或R35)中的第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域34電性連接，并且經(jīng)由另一端部24b而與信號(hào)導(dǎo)線23連接。如圖25所示，電阻M經(jīng)由一端部2 及通道外周部23c，對(duì)于各光檢測(cè)通道CH而設(shè)置，且經(jīng)由另一端部24b及連接部2 而與讀出部23a連接。與相同的讀出部23a連接的多個(gè)電阻M相對(duì)于該讀出部23a而連接。該光電二極管陣列中，pn結(jié)由基板上的第1導(dǎo)電類型的外延半導(dǎo)體層R33(或 R35)、與形成于該外延半導(dǎo)體層R33(或R35)中的第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域34所構(gòu)成。 倍增區(qū)域AM形成于實(shí)現(xiàn)pn結(jié)的外延半導(dǎo)體層R33 (或R35)中，與各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的倍增區(qū)域AM處于該外延半導(dǎo)體層R33 (或R35)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可用于半導(dǎo)體光檢測(cè)元件及光檢測(cè)裝置中。
權(quán)利要求
1.一種光電二極管陣列，其特征在于，是將入射被檢測(cè)光的多個(gè)光檢測(cè)通道形成于具有第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的硅基板而成的光電二極管陣列， 包括第2導(dǎo)電類型的外延半導(dǎo)體層，其形成于第1導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體層上，在與該半導(dǎo)體層的界面構(gòu)成pn結(jié)，并且以各倍增區(qū)域與所述各光檢測(cè)通道相互對(duì)應(yīng)的方式，具有使通過所述被檢測(cè)光的入射而產(chǎn)生的載流子進(jìn)行雪崩倍增的多個(gè)倍增區(qū)域；以及多個(gè)電阻，其具有兩個(gè)端部，且對(duì)于各所述光檢測(cè)通道而設(shè)置，經(jīng)由一方的所述端部而與所述外延半導(dǎo)體層電性連接，并且經(jīng)由另一方的所述端部而與信號(hào)導(dǎo)線連接，在第1導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體層中的至少與所述各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的表面形成有不規(guī)則的凹凸，第1導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體層中的至少與所述各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的所述表面光學(xué)性地露出。
2.一種光電二極管陣列，其特征在于，是將入射被檢測(cè)光的多個(gè)光檢測(cè)通道形成于具有第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的硅基板而成的光電二極管陣列， 包括第1導(dǎo)電類型的外延半導(dǎo)體層，其形成于第1導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體層上，且以各倍增區(qū)域與所述各光檢測(cè)通道相互對(duì)應(yīng)的方式，具有使通過所述被檢測(cè)光的入射而產(chǎn)生的載流子進(jìn)行雪崩倍增的多個(gè)倍增區(qū)域；第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域，其形成于所述第1導(dǎo)電類型的外延半導(dǎo)體層中，且在與該外延半導(dǎo)體層的界面構(gòu)成pn結(jié)；以及多個(gè)電阻，其具有兩個(gè)端部，且對(duì)于各所述光檢測(cè)通道而設(shè)置，經(jīng)由一方的所述端部而與所述外延半導(dǎo)體層中的所述第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域電性連接，并且經(jīng)由另一方的所述端部而與信號(hào)導(dǎo)線連接，在第1導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體層中的至少與所述各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的表面形成有不規(guī)則的凹凸，第1導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體層中的至少與所述各光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)的所述表面光學(xué)性地露出。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光電二極管陣列，其特征在于，在第1導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體層中的與所述多個(gè)光檢測(cè)通道之間對(duì)應(yīng)的表面還形成有不規(guī)則的凹凸，并且該表面光學(xué)性地露出。
4.如權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的光電二極管陣列，其特征在于，將所述硅基板的形成有多個(gè)光檢測(cè)通道的部分薄化，并殘留該部分的周邊部分。
5.如權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的光電二極管陣列，其特征在于， 第1導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體層的厚度大于不規(guī)則的所述凹凸的高低差。
6.一種光電二極管，其特征在于，包括硅基板，該硅基板由第1導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體構(gòu)成，且具有相互相對(duì)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主面中的至少與第2導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)的區(qū)域形成有不規(guī)則的凹凸，所述硅基板的所述第2主面中的與第2導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體區(qū)域相對(duì)的所述區(qū)域光學(xué)性地露出。
7.如權(quán)利要求6所述的光電二極管，其特征在于，將所述硅基板的與第2導(dǎo)電類型的所述半導(dǎo)體區(qū)域?qū)?yīng)的部分自所述第2主面?zhèn)绕鸨』?，并殘留該部分的周邊部分?br> 8.如權(quán)利要求6或7所述的光電二極管，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
光電二極管陣列(PDA1)中，多個(gè)光檢測(cè)通道(CH)包括具有n型半導(dǎo)體層(32)的基板(22)。光電二極管陣列(PDA1)包括p-型半導(dǎo)體層(33)，其形成于n型半導(dǎo)體層(32)上；電阻(24)，其對(duì)于各光檢測(cè)通道(CH)設(shè)置并且一端部與信號(hào)導(dǎo)線23連接；以及n型的分離部(40)，其形成于多個(gè)光檢測(cè)通道(CH)之間。p-型半導(dǎo)體層(33)，在與n型半導(dǎo)體層(32)的界面構(gòu)成pn結(jié)，且與光檢測(cè)通道對(duì)應(yīng)地具有多個(gè)使通過被檢測(cè)光的入射而產(chǎn)生的載流子進(jìn)行雪崩倍增的倍增區(qū)域(AM)。在n型半導(dǎo)體層(32)的表面形成有不規(guī)則的凹凸(10)，該表面光學(xué)性地露出。
文檔編號(hào)H01L31/107GK102334199SQ20108000910
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)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, 山村和久, 永野輝昌, 河合哲, 石川嘉隆 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社