本申請涉及光電二極管、光電二極管陣列、以及固體攝像元件，尤其涉及對微弱的光進(jìn)行檢測的光電二極管。

背景技術(shù)：

近些年，在醫(yī)療、生物、化學(xué)等領(lǐng)域，為了進(jìn)行光子計數(shù)，而采用了雪崩光電二極管(Avalanche Photodiode；以下稱為APD)。APD是利用雪崩擊穿，對以光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的信號電荷進(jìn)行倍增，來提高檢測靈敏度的光電二極管。到目前為止提出了利用APD的高靈敏度圖像傳感器(專利文獻(xiàn)1)以及進(jìn)行光子計數(shù)的光檢測器(專利文獻(xiàn)2)。

(現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))

(專利文獻(xiàn))

專利文獻(xiàn)1國際公開第2014/097519號

專利文獻(xiàn)2國際公開第2008/004547號

為了通過雪崩擊穿，對微弱光進(jìn)行信號倍增來檢測，則希望暗電流比信號電荷量低。因此，用于微弱光檢測的光檢測器對抑制暗電流采取了對策。在專利文獻(xiàn)1，為了抑制表面的暗電流，雖然抑制了表面的耗盡化，但是會有像素間的信號電荷分離能力減弱的可能性。在專利文獻(xiàn)2中，p+型半導(dǎo)體層與分離部之間為p-型，雖然抑制了邊緣擊穿，但是由于在基板表面形成了大范圍的耗盡層，因此暗電流增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的目的在于提供一種將暗電流減少到極限的光電二極管、光電二極管陣列、以及固體攝像元件。

為了解決上述的課題，在本申請的一個形態(tài)所涉及的固體攝像裝置中，將通過光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的電荷在雪崩區(qū)域進(jìn)行倍增，該光電二極管具有：半導(dǎo)體層，具有第一面、以及與所述第一面相對的第二面；第一半導(dǎo)體區(qū)域，被配置在所述半導(dǎo)體層的內(nèi)部，與所述第一面相接；第二半導(dǎo)體區(qū)域，被配置在所述半導(dǎo)體層的內(nèi)部，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)域連接；以及第三半導(dǎo)體區(qū)域，被配置在所述第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述第二面之間，所述半導(dǎo)體層以及所述第三半導(dǎo)體區(qū)域是第一導(dǎo)電型，所述第一半導(dǎo)體區(qū)域以及所述第二半導(dǎo)體區(qū)域是與所述第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型，所述第一半導(dǎo)體區(qū)域、所述第二半導(dǎo)體區(qū)域、以及所述第三半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度分別比所述半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度高，所述雪崩區(qū)域是在所述半導(dǎo)體層的內(nèi)部，由所述第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述第三半導(dǎo)體區(qū)域夾著的區(qū)域，在平面視的情況下，所述第一半導(dǎo)體區(qū)域比所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的面積小。

通過本申請的光電二極管，能夠?qū)崿F(xiàn)暗電流低且靈敏度高的光檢測器。

附圖說明

圖1是包括實施方式1所涉及的光電二極管的光檢測器的截面圖。

圖2是實施方式1所涉及的光電二極管的平面圖。

圖3是包括實施方式1的變形例所涉及的光電二極管的光檢測器的截面圖。

圖4是包括實施方式2所涉及的光電二極管的光檢測器的截面圖。

圖5是實施方式2所涉及的光電二極管的平面圖。

圖6是包括實施方式3所涉及的光電二極管陣列的光檢測器的截面圖。

圖7是實施方式3所涉及的光電二極管陣列的平面圖。

圖8是實施方式4所涉及的固體攝像元件的截面圖。

圖9是實施方式4所涉及的固體攝像元件的平面圖。

圖10是實施方式4所涉及的固體攝像元件的等價電路圖。

圖11是示出實施方式4所涉及的固體攝像元件的集成化的概念圖。

圖12是實施方式5所涉及的光電二極管陣列的等價電路圖。

具體實施方式

以下參照附圖，對本申請所涉及的光電二極管、光電二極管陣列、以及固體攝像元件的實施方式進(jìn)行具體說明。對于實質(zhì)上相同的構(gòu)成賦予相同的符號，并有省略說明的情況。本申請并非受以下的實施方式所限。并且，能夠?qū)Ρ旧暾埖亩鄠€實施方式進(jìn)行組合。并且，在以下的實施方式中，舉例示出了第一導(dǎo)電型為P型，第二導(dǎo)電型為N型的情況，但是也不排除P型與N型顛倒的結(jié)構(gòu)。

(實施方式1)

首先，參照圖1以及圖2，對實施方式1所涉及的光電二極管以及固體攝像元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

圖1是包括實施方式1所涉及的光電二極管的光檢測器的截面圖，圖2是實施方式1所涉及的光電二極管的平面圖。另外，為了能夠明確地示出平面視下的光電二極管的配置，在圖2中有一部分透視圖。并且，圖2是圖1所示的界面S1的平面圖。并且，在本說明書中，“平面視”是指，從界面S1以及界面S2的法線方向來看的狀況。

本實施方式所涉及的光電二極管1具備：P-型半導(dǎo)體層11、被配置在P-型半導(dǎo)體層11內(nèi)的N+型半導(dǎo)體區(qū)域12和13、以及P型半導(dǎo)體區(qū)域14。

P-型半導(dǎo)體層11是具有作為第一面的界面S1、以及作為第二面的界面S2的半導(dǎo)體層，界面S1與界面S2相對。

N+型半導(dǎo)體區(qū)域12比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高，是與界面S1相接觸的第一半導(dǎo)體區(qū)域。

N+型半導(dǎo)體區(qū)域13比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高，是與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12連接的第二半導(dǎo)體區(qū)域。

P型半導(dǎo)體區(qū)域14比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高，是被配置在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與界面S2之間的第三半導(dǎo)體區(qū)域。

在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P型半導(dǎo)體區(qū)域14夾著的區(qū)域是雪崩倍增區(qū)域AM。

并且，在平面視中，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的面積小。

包括光電二極管1的光檢測器為固體攝像元件，具備：以與界面S1相接的方式而被配置的層間絕緣膜17；與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12電連接的布線層19；以及連接插頭18，被配置在層間絕緣膜17內(nèi)，對N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與金屬布線19進(jìn)行電連接。連接插頭18例如由含有鎢(W)的金屬構(gòu)成。金屬布線19例如由主要含有Al、Cu、Ti之一的金屬構(gòu)成。

圖1是將包括本實施方式所涉及的光電二極管1的光檢測器，作為背面照射型的光檢測器的情況下的截面圖。在此，背面照射是指，來自P-型半導(dǎo)體層11的界面S1以及S2之中的界面S2一側(cè)的照射。作為包括光電二極管1的光檢測器的制造方法，例如可以舉出如下的例子。

首先，在具有Si基板、BOX層、以及種子層的P+型半導(dǎo)體區(qū)域10的SOI基板上，形成以外延生長而形成的P-型半導(dǎo)體層11。

接著，通過離子注入法，將N+型半導(dǎo)體區(qū)域12和13、以及P型半導(dǎo)體區(qū)域14形成在P-型半導(dǎo)體層11內(nèi)。

接著，在P-型半導(dǎo)體層11的界面S1側(cè)順序形成：層間絕緣膜17、連接插頭18、金屬布線19、以及層間絕緣膜26。

接著，使層間絕緣膜26與半導(dǎo)體基板27接合，利用研磨工序或蝕刻工序，去除SOI基板中的Si基板和BOX層。

最后，在P+型半導(dǎo)體區(qū)域10上形成透明電極20。

在通過上述的制造方法而被制造的光檢測器，P型半導(dǎo)體區(qū)域14被配置在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部，不露出在界面S2。并且，在界面S2配置有作為第七半導(dǎo)體區(qū)域的P+型半導(dǎo)體區(qū)域10。在此，P+型半導(dǎo)體區(qū)域10的雜質(zhì)濃度比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高。

在光檢測器的上述構(gòu)成中，在P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間若施加反向偏壓，則N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10之間被耗盡化。據(jù)此，對入射的光子hν進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD擴(kuò)大到圖1所示的范圍。而且，當(dāng)由P型半導(dǎo)體區(qū)域14與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13夾著的區(qū)域的電場強度為規(guī)定的值以上時，產(chǎn)生雪崩倍增區(qū)域AM。該規(guī)定的值根據(jù)材料、以及N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P型半導(dǎo)體區(qū)域14的距離而變化。例如，在材料為硅，該距離約為0.5μm至1.0μm的情況下，雪崩倍增區(qū)域AM的電場強度則約為4×10⁵V/cm。

在圖1中，從透明電極20一側(cè)入射的光子hν若透過透明電極20和p+型半導(dǎo)體區(qū)域10而到達(dá)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD時則被吸收，并產(chǎn)生電荷(電子-空穴對)。產(chǎn)生的電荷之中的電子向雪崩倍增區(qū)域AM移動，引起雪崩倍增。產(chǎn)生的倍增電子經(jīng)由N+型半導(dǎo)體區(qū)域13、N+型半導(dǎo)體區(qū)域12，以脈沖狀被輸出到連接插頭18。并且，產(chǎn)生的電荷之中的空穴經(jīng)由透明電極20而被排出。

每當(dāng)倍增電子從連接插頭18被讀出時，則求出成為噪聲的暗電流比倍增電子的信號量低。暗電流的主要發(fā)生源是被形成在缺陷密度高的界面S1的空乏區(qū)域。根據(jù)本實施方式，界面S1中的空乏區(qū)域發(fā)生在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P-型半導(dǎo)體層11的邊界。在這種情況下，如圖2所示，由于N+型半導(dǎo)體區(qū)域12相對于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD被形成為小的面積，因此能夠減少暗電流。并且，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12，雖然希望盡可能地小，但是希望以即使在施加電壓時空乏層也不會擴(kuò)展到連接插頭18的大小以及濃度來形成。

相反，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13則希望形成得較大。雪崩倍增區(qū)域AM被形成在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P型半導(dǎo)體區(qū)域14之間。為此，由于N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的面積增大，因此在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD產(chǎn)生的電荷倍增的區(qū)域也增大，從而能夠檢測光子的面積增加。此時，即使擴(kuò)大N+型半導(dǎo)體區(qū)域13，從界面S1產(chǎn)生的暗電流在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12沒有擴(kuò)大的情況下則不會增加。關(guān)于N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的大小，例如是邊長為100nm～10μm的大致正方形，濃度例如為10¹⁷～10²⁰cm^-3。關(guān)于N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的大小，例如是邊長為1μm～1mm以上的大致正方形，比N+型半導(dǎo)體區(qū)域12大。

據(jù)此，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13相對于N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的面積越大，則相對于界面S1產(chǎn)生的暗電流的S/N比就會提高。

并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域14在平面視的情況下希望被形成為比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13大。比起P型半導(dǎo)體區(qū)域14而言，在界面S2一側(cè)通過光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的信號電荷的電子，即使在P型半導(dǎo)體區(qū)域14中電勢也容易流向正方向的最高的位置。在將P型半導(dǎo)體區(qū)域14形成得比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13小的情況下，電子容易流動到P型濃度低且電場強度也低的P型半導(dǎo)體區(qū)域14的周邊部。因此，不經(jīng)由雪崩倍增區(qū)域AM的電荷不容易引起雪崩倍增，因此光子檢測效率降低。另外，在得到充分的光子檢測效率的情況下，可以使P型半導(dǎo)體區(qū)域14相對于N+型半導(dǎo)體區(qū)域13縮小。在這種情況下，由于N+型半導(dǎo)體區(qū)域13周邊的電場強度減弱，因此能夠防止N+型半導(dǎo)體區(qū)域13周邊的邊緣擊穿。

并且，在P型半導(dǎo)體區(qū)域14與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間，希望設(shè)置雜質(zhì)濃度低的區(qū)域。在由高濃度的P型、高濃度的N型而形成PN結(jié)的情況下，比起雪崩擊穿而言，容易發(fā)生齊納擊穿。即，由于發(fā)生雪崩倍增的概率減少，因此會導(dǎo)致光子檢測效率降低。

并且，在P型半導(dǎo)體區(qū)域14以過高的濃度以及過高的厚度而被形成的情況下，即使在P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間施加反向偏壓，從N+型半導(dǎo)體區(qū)域13伸長的空乏層也會在P型半導(dǎo)體區(qū)域14截止，從而光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD有可能在界面S2一側(cè)不易延伸。因此，P型半導(dǎo)體區(qū)域14的濃度優(yōu)選為能夠在與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間發(fā)生雪崩倍增的濃度以上，并且優(yōu)選為空乏層能夠從P型半導(dǎo)體區(qū)域14延伸到界面S2一側(cè)的濃度以及厚度。P型半導(dǎo)體區(qū)域14的濃度例如為10¹⁶～10¹⁸cm^-3，厚度為0.1～0.5μm。

并且，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的周邊發(fā)生電場集中，在因邊緣擊穿而出現(xiàn)暗電流增加的情況下，通過在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的周邊部形成低濃度的N型區(qū)域，從而可以降低周邊部的濃度，減弱電場。

并且，為了抑制在界面S1發(fā)生的暗電流，在P-型半導(dǎo)體層11的界面S1上形成P型的半導(dǎo)體區(qū)域，這樣，能夠抑制在N+型半導(dǎo)體區(qū)域的周圍擴(kuò)大的空乏層。但是，在這種情況下，在界面S1上形成了強的電場，為了不發(fā)生邊緣擊穿，則在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍優(yōu)選為設(shè)置N-型、或P-型的電場緩和區(qū)域。

并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域14也可以在以外延生長來形成P-型半導(dǎo)體層11的過程中，通過變更雜質(zhì)濃度，進(jìn)行外延生長來形成。根據(jù)此構(gòu)成，與以離子注入法來形成P型半導(dǎo)體區(qū)域14的情況相比，能夠降低雪崩倍增區(qū)域AM的缺陷密度，從而能夠抑制在P型半導(dǎo)體區(qū)域14內(nèi)發(fā)生的暗電流。與此同時，能夠抑制因暗電流倍增而發(fā)生的倍增電子。在以規(guī)定的面積來形成P型半導(dǎo)體區(qū)域14的情況下，可以在以外延生長而形成的P型半導(dǎo)體區(qū)域14的周圍，通過離子注入法注入N型的雜質(zhì)，從而與雜質(zhì)濃度抵消。

并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13也可以在以外延生長來形成P-型半導(dǎo)體層11的過程中，通過變更摻雜物以及雜質(zhì)濃度，進(jìn)行外延生長來形成。通過此構(gòu)成，與以離子注入法來形成N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的情況相比，能夠降低雪崩倍增區(qū)域AM的缺陷密度，從而能夠抑制從N+型半導(dǎo)體區(qū)域13內(nèi)發(fā)生的暗電流。與此同時，能夠抑制因暗電流倍增而發(fā)生的倍增電子。在以規(guī)定的面積來形成N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的情況下，在以外延生長而形成的N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的周圍，通過離子注入法注入P型的雜質(zhì)，從而與雜質(zhì)濃度抵消。

以外延生長而形成的區(qū)域，不論是P型半導(dǎo)體區(qū)域14以及N+型半導(dǎo)體區(qū)域13這雙方還是一方，都能夠降低缺陷密度。在以外延生長來形成的情況下，由于雜質(zhì)濃度或厚度被變更，因此可以利用離子注入法來添加雜質(zhì)。但是，為了在雪崩倍增區(qū)域AM不易發(fā)生因離子注入而產(chǎn)生的缺陷，因此優(yōu)選為，雜質(zhì)濃度在外延生長時以規(guī)定的濃度來形成。

圖3是包括實施方式1的變形例所涉及的光電二極管的光檢測器的截面圖。與圖1進(jìn)行比較，光電二極管2不具備P型半導(dǎo)體區(qū)域14，而以與界面S2相接的方式設(shè)置了P+型半導(dǎo)體區(qū)域10。在本構(gòu)成中，若在P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間施加規(guī)定的反向偏壓，雪崩倍增區(qū)域AM被形成在P+型半導(dǎo)體區(qū)域10與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間。即使在這種構(gòu)成中，從透明電極20一側(cè)入射的光子在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD產(chǎn)生電荷，電荷在雪崩區(qū)域AM內(nèi)引起雪崩倍增。據(jù)此，即使在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，也能夠得到與圖1同樣的效果。

并且，在實施方式1中，除了圖1所示的背面照射型的光檢測器的構(gòu)成以外，也可以將P-型半導(dǎo)體層11形成在P+型半導(dǎo)體基板上，從界面S1一側(cè)向光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD照射光。在這種結(jié)構(gòu)的情況下，比起N+型半導(dǎo)體區(qū)域13，由于在界面S1側(cè)因光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的信號電荷難于穿過雪崩區(qū)域AM，因此優(yōu)選為利用即使在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD也容易發(fā)生光電轉(zhuǎn)換的紅色光或紅外光檢測用的光檢測器。并且，在這種情況下，為了連接插頭18以及金屬布線19相對于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD不容易發(fā)生重疊，因此優(yōu)選為將N+型半導(dǎo)體區(qū)域12配置到N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的端部附近。

并且，在本實施方式中，P+型半導(dǎo)體區(qū)域10的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁷～10¹⁹cm^-3，并且，P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度例如為10¹³～10¹⁶cm^-3。并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁷～10²⁰cm^-3。并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁷～10¹⁹cm^-3。并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域14的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁶～10¹⁸cm^-3。

(實施方式2)

接著，參照圖4以及圖5，對實施方式所涉及的光電二極管以及固體攝像元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

圖4是包括實施方式2所涉及的光電二極管的光檢測器的截面圖，圖5是實施方式2所涉及的光電二極管的平面圖。并且，圖5為了明確示出平面視中光電二極管的配置，因此一部分為透視圖。并且，圖5是圖4所示的界面S1的平面圖。

實施方式2所涉及的光電二極管2與實施方式1所涉及的光電二極管1相比較，不同之處是具有比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高的N+型半導(dǎo)體區(qū)域15。以下省略與實施方式1所涉及的光電二極管1相同之處，以不同之處為中心進(jìn)行說明。

N+型半導(dǎo)體區(qū)域15是第四半導(dǎo)體區(qū)域，被配置在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部，與界面S1相接，且在平面視中，圍在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍。

如圖5所示，N+型半導(dǎo)體區(qū)域15以圍著N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的方式而被配置。根據(jù)此構(gòu)成，由于能夠使P-型半導(dǎo)體層11的表面(界面S1)的大部分在N+型半導(dǎo)體區(qū)域15為非活化，因此能夠?qū)⒊蔀榘惦娏鞯陌l(fā)生源的空乏層面積抑制為最小。這樣，能夠降低流入到P型半導(dǎo)體區(qū)域14的暗電流。為了降低因在P-型半導(dǎo)體層11的表面的缺陷而造成的暗電流，因此優(yōu)選為，N+型半導(dǎo)體區(qū)域15盡可能地與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12分離，而接近于N+型半導(dǎo)體區(qū)域12。

對此，相反地，若通過形成高濃度的P型區(qū)域而使P-型半導(dǎo)體層11的表面為非活化，則在施加高電場時，在形成于P-型半導(dǎo)體層11的界面S1上的表面的PN結(jié)發(fā)生強的電場，因此暗電流增加。

光電二極管2還可以具備覆蓋N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的P型半導(dǎo)體區(qū)域16。P型半導(dǎo)體區(qū)域16是被配置在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與N+型半導(dǎo)體區(qū)域15之間的第六半導(dǎo)體區(qū)域，且是被形成配置在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與N+型半導(dǎo)體區(qū)域15之間的第五半導(dǎo)體區(qū)域。P型半導(dǎo)體區(qū)域16的雜質(zhì)濃度比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高。

根據(jù)此構(gòu)成，能夠防止N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間、以及N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間的導(dǎo)通，從而能夠防止檢測的光信號漏出。并且，由于增加了N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的電荷分離能力，因此能夠縮小N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的距離。據(jù)此，能夠減少被形成在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍的P-型半導(dǎo)體層11的表面的空乏層面積，從而能夠抑制因表面缺陷而引起的暗電流。并且，由于提高了N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與N+型半導(dǎo)體區(qū)域15之間的電荷分離能力，因此能夠?qū)+型半導(dǎo)體區(qū)域13設(shè)置在P-型半導(dǎo)體層11的表面，即距離界面S1淺的位置。據(jù)此，能夠抑制N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的濃度分布的擴(kuò)大。

并且，在P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間，作為雜質(zhì)濃度低的區(qū)域，留有P-型半導(dǎo)體層11的一部分。即，P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的區(qū)域的雜質(zhì)濃度比P型半導(dǎo)體區(qū)域16的雜質(zhì)濃度低。據(jù)此，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P型半導(dǎo)體區(qū)域16之間不形成陡峭的PN結(jié)，因此能夠抑制經(jīng)由表面缺陷的隧道電流的流動。

并且，通過降低P型半導(dǎo)體區(qū)域16的濃度等對策，減弱被形成在P-型半導(dǎo)體層11的表面附近的電場強度，從而忽視經(jīng)由表面缺陷的隧道電流的情況下，P型半導(dǎo)體區(qū)域16可以與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12接觸，或者也可以被形成在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的內(nèi)部。作為這種情況下的制造方法，可以在將P型半導(dǎo)體區(qū)域16形成在P-型半導(dǎo)體層11的表面之后，以離子注入來消除P型半導(dǎo)體區(qū)域16的方式，形成N+型半導(dǎo)體區(qū)域12。

并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13相離配置，與N+型半導(dǎo)體區(qū)域15相接觸。即，P型半導(dǎo)體區(qū)域16被配置在，比起N+型半導(dǎo)體區(qū)域13而言，離N+型半導(dǎo)體區(qū)域15更近的位置。這意味著，例如在通過離子注入來形成P型半導(dǎo)體區(qū)域16的情況下，P型半導(dǎo)體區(qū)域16的注入深度比起N+型半導(dǎo)體區(qū)域13而言，更接近于N+型半導(dǎo)體區(qū)域15。通過此構(gòu)成，P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間的電場得到了緩和，能夠抑制因電場強度增高而造成的暗電流的增加。

并且，為了引起雪崩倍增，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間施加反向偏壓的同時，也希望在N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間施加反向偏壓(第一電壓)。據(jù)此，因基板表面的表面缺陷而產(chǎn)生的暗電流中的電子，一部分流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15，從而能夠減少流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的暗電流。

并且優(yōu)選為，使施加到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間的反向偏壓(第一電壓)的絕對值，比施加到N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間的反向偏壓(第二電壓)的絕對值大。據(jù)此，流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的暗電流增加，與此同時，能夠進(jìn)一步抑制流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的暗電流。

N+型半導(dǎo)體區(qū)域15由于比起N+型半導(dǎo)體區(qū)域13而言，離P型半導(dǎo)體區(qū)域14遠(yuǎn)，因此與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12相比，即使施加高的反向偏壓也不容易發(fā)生擊穿。但是，N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的電壓，在暗時希望保持在能夠?qū)+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12進(jìn)行電分離的大小。用于向N+型半導(dǎo)體區(qū)域15施加電壓的連接插頭18A被配置的位置優(yōu)選為，為了抑制流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的暗電流，而配置在即使施加電壓也不會發(fā)生耗盡化的位置。

并且，如圖4所示，也可以對P型半導(dǎo)體區(qū)域14進(jìn)行變更，以在平面視的情況下，使其被形成為面內(nèi)均一。根據(jù)此構(gòu)成，在P型半導(dǎo)體區(qū)域14與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10之間因光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的電荷之中的電子，容易流向被施加了反向偏壓的N+型半導(dǎo)體區(qū)域13。因此，容易穿過雪崩倍增區(qū)域AM，據(jù)此，增加了光子檢測效率。

并且，在本實施方式中，P+型半導(dǎo)體區(qū)域10的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁷～10¹⁹cm^-3。并且，P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度例如為10¹³～10¹⁶cm^-3。并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁷～10²⁰cm^-3。并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁷～10¹⁹cm^-3。并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域14的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁶～10¹⁸cm^-3。并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁶～10¹⁸cm^-3。并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域16的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁶～10¹⁸cm^-3。

(實施方式3)

接著，參照圖6以及圖7，對實施方式所涉及的光電二極管陣列以及固體攝像元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

圖6是包括實施方式3所涉及的光電二極管陣列的光檢測器的截面圖，圖7是實施方式3所涉及的光電二極管陣列的平面圖。并且，圖7是圖6所示的界面S1的平面圖。

本實施方式所涉及的光電二極管陣列3由多個像素30構(gòu)成，各個像素30包括光電二極管。光電二極管具備：P-型半導(dǎo)體層11、被配置在P-型半導(dǎo)體層11內(nèi)的N+型半導(dǎo)體區(qū)域12和13、以及P型半導(dǎo)體區(qū)域14。

P-型半導(dǎo)體層11是具有作為第一面的界面S1、和作為第二面的界面S2的半導(dǎo)體層，界面S1與界面S2相對。

N+型半導(dǎo)體區(qū)域12比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高，是與界面S1相接觸的第一半導(dǎo)體區(qū)域。

N+型半導(dǎo)體區(qū)域13比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高，是與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12連接的第二半導(dǎo)體區(qū)域。

P型半導(dǎo)體區(qū)域14比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高，是被配置在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與界面S2之間的第三半導(dǎo)體區(qū)域。

在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部，由N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P型半導(dǎo)體區(qū)域14夾著的區(qū)域為雪崩倍增區(qū)域AM。

并且，在平面視中，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的面積小。

并且，像素30具備：以與界面S1相接的方式而被配置的層間絕緣膜17；與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12電連接的金屬布線19；以及被配置在層間絕緣膜17內(nèi)、且對N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與第一金屬布線19進(jìn)行電連接的連接插頭18。連接插頭18例如由含有鎢(W)的金屬構(gòu)成。金屬布線19例如由主要含有Al、Cu、Ti之一的金屬構(gòu)成。圖6是將本實施方式所涉及的光檢測器作為背面照射型的光檢測器的情況下的截面圖。作為加工方法，例如可以舉出如下的方法。

首先，在具有Si基板、BOX層、以及種子層的P+型半導(dǎo)體區(qū)域10的SOI基板上，形成以外延生長形成的P-型半導(dǎo)體層11。

接著，通過離子注入法，將N+型半導(dǎo)體區(qū)域12和13以及P型半導(dǎo)體區(qū)域14形成在P-型半導(dǎo)體層11內(nèi)。

接著，在P-型半導(dǎo)體層11的界面S1一側(cè)依次形成層間絕緣膜17、連接插頭18、金屬布線19、層間絕緣膜26。

接著，對層間絕緣膜26與半導(dǎo)體基板27進(jìn)行結(jié)合，利用研磨工序或蝕刻工序去除SOI基板中的Si基板和BOX層。

最后，在P+型半導(dǎo)體區(qū)域10上形成透明電極20。

在上述的構(gòu)成中，若在P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間施加反向偏壓，則在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10之間被耗盡化。據(jù)此，對入射的光子hν進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD擴(kuò)大到圖6所示的范圍。而且，由P型半導(dǎo)體區(qū)域14與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13夾著的區(qū)域的電場強度若成為規(guī)定的值以上，則發(fā)生雪崩倍增區(qū)域AM。該規(guī)定的值根據(jù)材料、以及N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P型半導(dǎo)體區(qū)域14的距離而發(fā)生變化。例如，在材料為硅、該距離約為0.5μm至1.0μm的情況下，雪崩倍增區(qū)域AM的電場強度約為4×10⁵V/cm。

在圖6中，從透明電極20一側(cè)入射的光子hν透過透明電極20與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10，當(dāng)?shù)竭_(dá)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD時被吸收，而產(chǎn)生電荷(電子-空穴對)。產(chǎn)生的電荷之中的電子移動向雪崩倍增區(qū)域AM，引起雪崩倍增。產(chǎn)生的倍增電子經(jīng)由N+型半導(dǎo)體區(qū)域13、N+型半導(dǎo)體區(qū)域12，被輸出到連接插頭18。并且，產(chǎn)生的電荷之中的空穴經(jīng)由透明電極20排出。

每當(dāng)從連接插頭18讀出倍增電子時，求出成為噪聲的暗電流比倍增電子的信號量低。暗電流的主要發(fā)生源是被形成在缺陷密度高的界面S1的空乏區(qū)域。通過本實施方式，在界面S1的空乏區(qū)域發(fā)生于N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P-型半導(dǎo)體層11的邊界。在這種情況下，如圖7所示，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12由于相對于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD被形成為小的面積，因此能夠降低暗電流。并且，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12中，希望是盡可能地形成得較小，希望形成的大小以及濃度為，即使在施加電壓時，空乏層不會擴(kuò)大到連接插頭18的程度。

相反，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13則希望形成得較大。雪崩倍增區(qū)域AM被形成在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P型半導(dǎo)體區(qū)域14之間。因此，通過N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的面積增大，在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD產(chǎn)生的電荷倍增區(qū)域擴(kuò)大，能夠檢測光子的面積增加。此時，即使擴(kuò)大N+型半導(dǎo)體區(qū)域13，從基板的界面S1產(chǎn)生的暗電流只要N+型半導(dǎo)體區(qū)域12不擴(kuò)大就不會增加。N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的大小例如是邊長為100nm～10μm的大致正方形，濃度例如是10¹⁷～10²⁰cm^-3。N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的大小例如是邊長為1μm～1mm以上的大致正方形，比N+型半導(dǎo)體區(qū)域12大。

據(jù)此，越使N+型半導(dǎo)體區(qū)域13相對于N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的面積增大，則相對于在界面S1產(chǎn)生的暗電流的S/N比增高。但是，優(yōu)選為，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的相鄰像素分離，不為電連接。在進(jìn)行光信號檢測時，在信號漏出到相鄰像素的N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的情況下，有發(fā)生串?dāng)_的可能性。在分離困難的情況下，可以在相鄰的像素的N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間設(shè)置P型的半導(dǎo)體區(qū)域。

并且，優(yōu)選為，在P型半導(dǎo)體區(qū)域14與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間設(shè)置雜質(zhì)濃度低的區(qū)域。在由高濃度的P型與高濃度的N型形成PN結(jié)的情況下，比起雪崩擊穿而言更容易發(fā)生齊納擊穿。即，由于發(fā)生雪崩倍增的概率減少，因此有光子檢測效率降低的可能性。

并且，在P型半導(dǎo)體區(qū)域14以過高的濃度、過厚的厚度來形成的情況下，即使在P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間施加反向偏壓，從N+型半導(dǎo)體區(qū)域13伸長的空乏層截止于P型半導(dǎo)體區(qū)域14，因此會出現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD在界面S2側(cè)難于延伸的情況。為此，P型半導(dǎo)體區(qū)域14的濃度以及厚度優(yōu)選為，使P型半導(dǎo)體區(qū)域14與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間發(fā)生雪崩倍增，并且，希望空乏層被形成為比P型半導(dǎo)體區(qū)域14延伸到界面S2側(cè)。P型半導(dǎo)體區(qū)域14的濃度例如是10¹⁶～10¹⁸cm^-3。

并且，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的周邊發(fā)生電場集中，因邊緣擊穿而發(fā)生暗電流增加的情況下，通過在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的周邊部形成低濃度的N型區(qū)域，從而可以降低周邊部的濃度，使電場減弱。

并且，為了抑制在界面S1發(fā)生暗電流，可以在P-型半導(dǎo)體層11的界面S1上形成P型的半導(dǎo)體區(qū)域，從而也能夠抑制在N+型半導(dǎo)體區(qū)域的周圍擴(kuò)展的空乏層。但是，在這種情況下，優(yōu)選為在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍設(shè)置N-型、或P-型的電場緩和區(qū)域，以使在界面S1上形成強電場，不發(fā)生邊緣擊穿。

在本實施方式中，形成了N+型半導(dǎo)體區(qū)域15。如圖7所示，N+型半導(dǎo)體區(qū)域15是被配置在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部的第四半導(dǎo)體區(qū)域，與界面S1相接，在平面視的情況下，圍在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍。在此構(gòu)成中，由于能夠在N+型半導(dǎo)體區(qū)域15使P-型半導(dǎo)體層11的表面的大部分為非活性化，因此能夠?qū)⒊蔀榘惦娏鞯陌l(fā)生源的空乏層面積抑制到最小限。據(jù)此，能夠降低流入到P型半導(dǎo)體區(qū)域14的暗電流。N+型半導(dǎo)體區(qū)域15希望被形成為，為了降低因基板表面的缺陷而引起的暗電流，從而盡可能地與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12分離，并靠近N+型半導(dǎo)體區(qū)域12。

N+型半導(dǎo)體區(qū)域15如圖7所示，被配置成由多個像素30共享。并且，在將N+型半導(dǎo)體區(qū)域15設(shè)為高濃度的P型的情況下，若為了引起雪崩倍增而施加高的反向偏壓，則會在基板表面的PN結(jié)形成強電場，因此會有因邊緣擊穿而導(dǎo)致暗電流惡化的情況。

光電二極管陣列3進(jìn)一步具備P型半導(dǎo)體區(qū)域16。P型半導(dǎo)體區(qū)域16是被配置在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與N+型半導(dǎo)體區(qū)域15之間的第六半導(dǎo)體區(qū)域，并且是被配置在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與N+型半導(dǎo)體區(qū)域15之間的第五半導(dǎo)體區(qū)域。P型半導(dǎo)體區(qū)域16的雜質(zhì)濃度比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高。

通過此構(gòu)成，能夠防止N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間、以及N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間的導(dǎo)通、從而能夠防止檢測到的光信號漏出。并且，由于能夠提高N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的電荷分離能力，因此能夠縮小N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的距離。據(jù)此，被形成在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍的P-型半導(dǎo)體層11的表面的空乏層面積減少，從而能夠抑制因表面缺陷而引起的暗電流。并且，由于能夠提高N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與N+型半導(dǎo)體區(qū)域15之間的電荷分離能力，因此，能夠?qū)+型半導(dǎo)體區(qū)域13形成在P-型半導(dǎo)體層11的表面、即比界面S1淺的位置。據(jù)此，能夠容易地抑制N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的濃度分布的擴(kuò)大。

并且，在P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間殘留P-型半導(dǎo)體層11的一部分，以作為雜質(zhì)濃度低的區(qū)域。即，P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的區(qū)域的雜質(zhì)濃度，比P型半導(dǎo)體區(qū)域16的雜質(zhì)濃度低。據(jù)此，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P型半導(dǎo)體區(qū)域16之間不形成陡峭的PN結(jié)，從而能夠抑制隧道電流經(jīng)由表面缺陷的流動。

并且，在抑制P型半導(dǎo)體區(qū)域16的濃度等而使被形成在表面的電場強度減弱，能夠忽視隧道電流的情況下，P型半導(dǎo)體區(qū)域16也可以與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12接觸。作為這種情況下的制造方法，可以通過以離子注入到P型半導(dǎo)體區(qū)域16的方法，來形成N+型半導(dǎo)體區(qū)域12。

并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13相離配置，并與N+型半導(dǎo)體區(qū)域15相接。即，P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13相比，被配置在離N+型半導(dǎo)體區(qū)域15更近的位置。這意味著，例如在通過離子注入來形成P型半導(dǎo)體區(qū)域16的情況下，P型半導(dǎo)體區(qū)域16的注入深度比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13，接近于N+型半導(dǎo)體區(qū)域15。通過此構(gòu)成，P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間的電場被緩和，從而能夠抑制因電場強度增高而造成的的暗電流的增加。

并且，為了引起雪崩倍增，因此優(yōu)選為在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間施加反向偏壓的同時，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間也施加反向偏壓(第一電壓)。據(jù)此，能夠?qū)⒁蚧灞砻娴谋砻嫒毕荻a(chǎn)生的暗電流之中的電子的一部分流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15，從而能夠減少流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的暗電流。

并且，在進(jìn)行光檢測而信號電荷溢流時，能夠?qū)⑿盘柫魅氲絅+型半導(dǎo)體區(qū)域15。據(jù)此，能夠抑制信號漏出到相鄰像素的N+型半導(dǎo)體區(qū)域12。為了得到這種效果，優(yōu)選為N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與N+型半導(dǎo)體區(qū)域15之間的勢壘，比N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與相鄰像素中的N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的勢壘低。

而且優(yōu)選為，使被施加在N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間的反向偏壓(第一電壓)，比施加在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間的反向偏壓(第二電壓)高。據(jù)此，流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的暗電流增加，與此同時能夠抑制流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的暗電流。

由于N+型半導(dǎo)體區(qū)域15比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13離P型半導(dǎo)體區(qū)域14遠(yuǎn)，因此即使施加比N+型半導(dǎo)體區(qū)域12高的反向偏壓也難于發(fā)生擊穿。但是，關(guān)于N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的電壓，優(yōu)選為在暗時停留在能夠使N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12分離的高度。為了抑制流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的暗電流，用于將電壓施加到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的連接插頭18A優(yōu)選為被配置在即使施加電壓也不會進(jìn)行耗盡化的位置。

并且，優(yōu)選為在平面視的情況下，P型半導(dǎo)體區(qū)域14被形成得比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13大。比起P型半導(dǎo)體區(qū)域14而言，在界面S2一側(cè)由光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的信號電荷的電子，容易流向P型半導(dǎo)體區(qū)域14中電勢正方向的最高的位置。在使P型半導(dǎo)體區(qū)域14比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13小的情況下，電子容易流入到P型濃度低、且電場強度也低的P型半導(dǎo)體區(qū)域14的周邊部。因此，不經(jīng)過雪崩倍增區(qū)域AM的電荷不容易引起雪崩倍增，從而光子檢測效率降低。并且，在得到充分地光子檢測效率的情況下，也可以使P型半導(dǎo)體區(qū)域14相對于N+型半導(dǎo)體區(qū)域13縮小。據(jù)此，能夠使N+型半導(dǎo)體區(qū)域13周邊的電場強度減弱，從而防止N+型半導(dǎo)體區(qū)域13周邊的邊緣擊穿。

并且，如圖6所示，P型半導(dǎo)體區(qū)域14以由多個像素30共享的方式而被配置，在平面視的情況下，不是按每個像素30分離，而是在面內(nèi)均一地形成。在此構(gòu)成中，在P型半導(dǎo)體區(qū)域14與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間由光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的電荷之中的電子，容易流向被施加了反向偏壓的N+型半導(dǎo)體區(qū)域13。因此，容易穿過雪崩倍增區(qū)域AM，從而能夠增加光子檢測效率。

并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域14也可以在以外延生長來形成P-型半導(dǎo)體層11的過程中，通過變更雜質(zhì)濃度，進(jìn)行外延生長來形成。通過此構(gòu)成，針對以離子注入法來形成P型半導(dǎo)體區(qū)域14的情況下，能夠降低雪崩倍增區(qū)域AM的缺陷密度，從而能夠抑制從基板內(nèi)發(fā)生的暗電流。據(jù)此，能夠抑制因暗電流倍增而發(fā)生的倍增電子。

并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13也可以在以外延生長來形成P-型半導(dǎo)體層11的過程中，通過變更摻雜物以及雜質(zhì)濃度，進(jìn)行外延生長來形成。根據(jù)此構(gòu)成，對于以離子注入法來形成N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的情況而言，能夠降低雪崩倍增區(qū)域AM的缺陷密度，從而能夠抑制從基板內(nèi)發(fā)生的暗電流。據(jù)此，也能夠抑制因暗電流倍增而發(fā)生的倍增電子。

并且，在以規(guī)定的面積來形成N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的情況下，通過在以外延生長而形成的N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的周圍以離子注入法注入P型的雜質(zhì)，來與雜質(zhì)濃度抵消，從而進(jìn)行與相鄰像素的分離。

以外延生長形成的區(qū)域不論是P型半導(dǎo)體區(qū)域14以及N+型半導(dǎo)體區(qū)域13這雙方，還是僅為其中一方，均能夠降低缺陷密度。在通過外延生長來形成的情況下，由于雜質(zhì)濃度或厚度被變更，因此也可以采用離子注入法來添加雜質(zhì)。不過，為了在雪崩倍增區(qū)域AM不易發(fā)生因離子注入造成的缺陷，則希望在外延生長時以規(guī)定的濃度來形成雜質(zhì)濃度。

并且，在本實施方式中，除了圖6所示的背面照射型的光檢測器之外，也可以在P+型半導(dǎo)體基板上形成P-型半導(dǎo)體層11，從界面S一側(cè)向光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD照射光。比起N+型半導(dǎo)體區(qū)域13而言，在界面S1側(cè)通過光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的信號電荷由于難于經(jīng)過雪崩區(qū)域AM，因此優(yōu)選采用即使在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD也容易發(fā)生光電轉(zhuǎn)換的紅色光或紅外光檢測用途的光檢測器。并且，此時為了不使連接插頭18以及金屬布線19在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD重疊，因此希望將N+型半導(dǎo)體區(qū)域12配置到N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的端部附近。

并且，在本實施方式中，例如P+型半導(dǎo)體區(qū)域10的雜質(zhì)濃度為例如10¹⁷～10¹⁹cm^-3。并且，P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度例如為10¹³～10¹⁶cm^-3。并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁷～10²⁰cm^-3。并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁷～10¹⁹cm^-3。并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域14的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁶～10¹⁸cm^-3。并且，N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁶～10¹⁸cm^-3。并且，P型半導(dǎo)體區(qū)域16的雜質(zhì)濃度例如為10¹⁶～10¹⁸cm^-3。

(實施方式4)

實施方式1～3所涉及的光電二極管以及光電二極管陣列能夠適用于固體攝像元件。以下參照圖8以及圖9，對實施方式4所涉及的固體攝像元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

圖8是實施方式4所涉及的固體攝像元件的截面圖，圖9是實施方式4所涉及的固體攝像元件的平面圖。并且，圖9是圖8所示的界面S3上的平面圖。

本實施方式所涉及的固體攝像元件100為，多個像素30A在半導(dǎo)體基板21上被配置成矩陣狀。多個像素30A分別具備：光電轉(zhuǎn)換部101、檢測電路部201、以及接合部301，光電轉(zhuǎn)換部101與檢測電路部201電連接。

光電轉(zhuǎn)換部101是實施方式3中的光電二極管陣列3。如圖9所示，金屬布線19與相鄰像素電絕緣，與檢測電路部201電連接。金屬布線19A與相鄰像素電連接，以能夠在所有的像素30A施加相同的電壓的方式而被配置。

檢測電路部201具備：p型的半導(dǎo)體基板21、n-型的電荷蓄積部22、金屬布線23、連接插頭24、以及作為絕緣膜的布線層間膜25。電荷蓄積部22被配置在半導(dǎo)體基板21內(nèi)，蓄積來自光電轉(zhuǎn)換部101的信號電荷。金屬布線23是被配置在電荷蓄積部22的光電轉(zhuǎn)換部101側(cè)的表面上的布線。連接插頭24對電荷蓄積部22與金屬布線23電連接。

檢測電路部201具備后述的復(fù)位電路等，為了減少圖的繁瑣，在此省略該電路等的圖示。金屬布線23例如由主要包括Al、Cu、Ti的任一個的金屬構(gòu)成。連接插頭24例如主要由含有W(鎢)的金屬構(gòu)成。

接合部301對光電轉(zhuǎn)換部101與檢測電路部201電連接。接合部301具備：接合凸塊金屬31、被配置在光電轉(zhuǎn)換部101側(cè)的接合基底金屬32、以及被配置在檢測電路部201側(cè)的接合基底金屬33。接合凸塊金屬31例如由錫(Sn)和銀(Ag)的合金構(gòu)成。該合金由于熔點在220℃以下，因此能夠以低溫對光電轉(zhuǎn)換部101與檢測電路部201進(jìn)行接合。為此，在進(jìn)行上述接合時，光電轉(zhuǎn)換部101以及檢測電路部201不易受到溫度造成的不良影響。并且，接合凸塊金屬31可以是含有Au的合金。由于這種合金能夠通過電鍍法或蒸鍍法等容易地形成窄間距的凸塊，因此適用于窄間距的像素陣列的光電轉(zhuǎn)換部101和檢測電路部201的接合。

并且，由光電轉(zhuǎn)換部101、檢測電路部201、以及接合部301圍起的空間中被填滿樹脂34。由樹脂34等填滿的情況與上述空間沒有被填滿的情況相比，固體攝像元件100的強度增加。另外，上述空間也可以不由樹脂34等填滿。

在由N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P型半導(dǎo)體區(qū)域14夾著的區(qū)域的電場強度為規(guī)定的值以上時，發(fā)生雪崩倍增區(qū)域AM。該規(guī)定的值根據(jù)材料、以及N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P型半導(dǎo)體區(qū)域14的距離而發(fā)生變化。例如，在材料為硅，上述距離約為0.5μm至1.0μm的情況下，雪崩倍增區(qū)域AM的電場強度約為4×10⁵V/cm。

從光電轉(zhuǎn)換部101的上方入射的光子hν透過透明電極20和P+型半導(dǎo)體區(qū)域10，而到達(dá)P-型半導(dǎo)體層11。這樣，在P-型半導(dǎo)體層11吸收，而發(fā)生電荷(電子-空穴對)。產(chǎn)生的電荷之中的電子向雪崩倍增區(qū)域AM移動，從而引起雪崩倍增。產(chǎn)生的倍增電子經(jīng)由N+型半導(dǎo)體區(qū)域13、以及N+型半導(dǎo)體區(qū)域12，而被輸出向檢測電路部201側(cè)。并且，產(chǎn)生的電荷之中的空穴經(jīng)由透明電極20被排出。

有可能成為噪聲的基板表面的暗電流在形成于N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍的空乏層發(fā)生。在此構(gòu)成中，如實施方式3的記載所示，通過P-型半導(dǎo)體層11的表面的空乏層面積被抑制得較小，并且利用N+型半導(dǎo)體區(qū)域15來吸收暗電流，從而能夠?qū)⒁蚧灞砻娴娜毕荻l(fā)生的暗電流抑制為非常小。并且，通過對P型半導(dǎo)體區(qū)域14以及N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的至少一方進(jìn)行低缺陷的外延生長來形成，從而因基板內(nèi)的缺陷發(fā)生的暗電流也被減少。

并且，在本實施方式中，雖然是將光電轉(zhuǎn)換部101所產(chǎn)生的電子-空穴對中的電子作為信號電荷來讀出，即采用了所謂的電子讀出方式，但是并非受此所限。通過在將p型替換為n型的同時，將n型替換為p型，改變電壓條件，從而將空穴作為信號電荷讀出，即能夠采用所謂的空穴讀出方式。

接著，利用圖10，對本實施方式所涉及的固體攝像元件的信號檢測方式進(jìn)行說明。

圖10是實施方式4所涉及的固體攝像元件的等價電路圖。在該圖中，當(dāng)光入射到光電轉(zhuǎn)換部101時，在光電轉(zhuǎn)換部101的內(nèi)部發(fā)生信號電荷，據(jù)此，倍增電流i流動。在作為電容器的電荷蓄積部22中蓄積Q＝∫idt的電荷。在將電荷蓄積部22的靜電容量作為C時，該蓄積電荷作為電壓變化量Q/C而被檢測。通過細(xì)微加工技術(shù)，形成靜電容量C小的電荷蓄積部22，從而能夠使電壓變化量Q/C增大。例如，在將像素大小設(shè)為25μm×25μm、將電荷蓄積部22的大小設(shè)為10μm×10μm、將厚度(與光電轉(zhuǎn)換部101的受光面垂直的方向的一個邊長)設(shè)為1μm時，靜電容量C大致成為10fF。在以比擊穿電壓V_BD小的電壓進(jìn)行驅(qū)動的線性模式工作中，若將光電轉(zhuǎn)換部101的倍增率設(shè)為100倍，則入射一個光子，信號電荷被生成，倍增后的電荷量成為Q＝1.6×10^-17[C]。因此，在電荷蓄積部22的電壓變化量為V_c＝Q/C＝1.6[mV]，作為能夠被檢測的值來輸出。這樣，通過利用容量負(fù)荷型的檢測電路來檢測來自光電轉(zhuǎn)換部101的信號電荷，從而即使在以低的電壓來驅(qū)動的情況下也能夠檢測到微弱光。

在本實施方式所涉及的固體攝像元件100中，通過抑制基板表面的暗電流，從而能夠降低對來自光電轉(zhuǎn)換部101的信號電荷的誤檢測。并且，通過抑制基板內(nèi)的暗電流，從而能夠抑制因暗電流倍增而生成假的信號電荷。并且，即使是倍增率低的信號電荷也能夠進(jìn)行檢測。據(jù)此，能夠明顯地提高固體攝像元件100的S/N比。

接著，利用圖11對本實施方式所涉及的固體攝像元件100的集成化進(jìn)行說明。

圖11是示出實施方式4所涉及的固體攝像元件的集成化的概念圖。如該圖所示，具有光電轉(zhuǎn)換部101被層疊于容量負(fù)荷型的檢測電路部201上的結(jié)構(gòu)的像素30A被排列成矩陣狀。根據(jù)此構(gòu)成，由于可以不必將檢測電路部201配置到像素區(qū)域之外，因此能夠增加像素區(qū)域的面積。

并且，通過累計相鄰的多個像素30A的光檢測數(shù)據(jù)，從而能夠分別對信號(S)以及噪聲(N)等級進(jìn)行平均化，因此能夠?qū)/N比進(jìn)行向?qū)Φ貜浹a。因此，無需像以往那樣，與光源同步地對S/N比進(jìn)行彌補。即，本實施方式所涉及的固體攝像元件100也能夠?qū)崿F(xiàn)對隨機(jī)光的檢測。

(實施方式5)

在本實施方式中，示出了噪聲降低效果大的光電二極管陣列。

圖12是實施方式5所涉及的光電二極管陣列的等價電路圖。在該圖中，作為一個例子示出了以4像素被配置成陣列狀的情況下的等價電路圖。

本實施方式所涉及的光電二極管陣列4的構(gòu)成為，在圖6所示的實施方式3所涉及的光電二極管陣列3中，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12經(jīng)由在各像素30具有相同的電阻值的電阻42而與信號線41連接。根據(jù)此構(gòu)成，能夠抑制在進(jìn)行光檢測時各個像素的峰值的不均一。據(jù)此，能夠根據(jù)在光照射時流入到信號線41的電流的峰值，對入射的光子數(shù)進(jìn)行同時識別。

例如，在光子hν入射到光電轉(zhuǎn)換部101A以及101D的情況下，流入到信號線41的電流值i_SIG的波高成為在光電轉(zhuǎn)換部101A以及101D產(chǎn)生的波高的合計值，即成為1光子檢測時的波高的2倍的高度，根據(jù)波高能夠識別出檢測了2光子。

通過本實施方式所涉及的光電二極管陣列4的構(gòu)成，由于能夠降低基板表面的暗電流，因此能夠抑制因暗電流造成的輸出晃動。據(jù)此，能夠正確地識別峰值。在本構(gòu)成中，S/N比根據(jù)波高與暗電流來決定，由于暗電流由所有像素的合計值來決定，因此通過抑制暗電流而能夠使噪聲降低效果增大。并且，電阻42例如由多晶硅等形成。

(效果等)

如以上所述，上述的實施方式所涉及的光電二極管的一個形態(tài)為，將通過光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的電荷在雪崩區(qū)域倍增的光電二極管1具備：P-型半導(dǎo)體層11，具有界面S1、以及與界面S1相對的界面S2；N+型半導(dǎo)體區(qū)域12，被配置在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部，與界面S1相接；N+型半導(dǎo)體區(qū)域13，被配置在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部，與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12連接，以及被配置在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與界面S2之間的P型半導(dǎo)體區(qū)域14，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12、N+型半導(dǎo)體區(qū)域13、以及P型半導(dǎo)體區(qū)域14的雜質(zhì)濃度分別比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高，雪崩區(qū)域是在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部由N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P型半導(dǎo)體區(qū)域14夾著的區(qū)域，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12在平面視的情況下，面積比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13小。

通過此構(gòu)成，由于被形成在基板表面的空乏層僅被形成在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍，因此成為噪聲的暗電流量依存于面積小的N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的大小。并且，光子檢測所需要的發(fā)生雪崩倍增的區(qū)域依存于面積大的N+型半導(dǎo)體區(qū)域13與P型半導(dǎo)體區(qū)域14之間的面積。據(jù)此，相對于雪崩倍增區(qū)域的面積，能夠?qū)雽?dǎo)體層表面的暗電流發(fā)生源的面積抑制得較小，因此，與以往技術(shù)相比能夠減少暗電流。

界面S1中的空乏區(qū)域發(fā)生在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P-型半導(dǎo)體層11的邊界。在這種情況下，由于N+型半導(dǎo)體區(qū)域12能夠以相對于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD小的面積來形成，因此能夠減少暗電流。從而能夠?qū)崿F(xiàn)暗電流低且靈敏度高的光檢測器。

在此，也可以是，光電二極管2進(jìn)一步具有被配置在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部與界面S1相接的N+型半導(dǎo)體區(qū)域15，且在平面視的情況下，圍在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍。

據(jù)此，由于P-型半導(dǎo)體層11的表面(界面S1)的大部分在N+型半導(dǎo)體區(qū)域15中為非活性化，因此能夠?qū)⒊蔀榘惦娏鞯陌l(fā)生源的空乏層面積抑制到最小限。這樣，能夠減少流入到P型半導(dǎo)體區(qū)域14的暗電流。

在此也可以是，光電二極管2進(jìn)一步具有被配置在P型半導(dǎo)體區(qū)域14與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的P型半導(dǎo)體區(qū)域16，P型半導(dǎo)體區(qū)域16的雜質(zhì)濃度比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高。

據(jù)此，能夠防止N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的導(dǎo)通，從而能夠防止檢測的光信號漏出。并且，由于能夠提高N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的信號電荷分離能力，因此，能夠縮小N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的距離。據(jù)此，被形成在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的周圍的P-型半導(dǎo)體層11的表面的空乏層面積減少，從而能夠抑制因表面缺陷而造成的暗電流。

在此也可以是，P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12之間的區(qū)域的雜質(zhì)濃度比P型半導(dǎo)體區(qū)域16的雜質(zhì)濃度低。

據(jù)此，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P型半導(dǎo)體區(qū)域16之間不會形成陡峭的PN結(jié)，因此能夠抑制穿過表面缺陷的隧道電流的流動。

在此也可以是，光電二極管2還具有被配置在N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間的P型半導(dǎo)體區(qū)域16，P型半導(dǎo)體區(qū)域16的雜質(zhì)濃度比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高。

據(jù)此，能夠防止N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間的導(dǎo)通，從而能夠防止檢測的光信號漏出。

在此也可以是，P型半導(dǎo)體區(qū)域16被配置在，比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13離N+型半導(dǎo)體區(qū)域15近的位置。

據(jù)此，P型半導(dǎo)體區(qū)域16與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13之間的電場得到緩和，從而能夠抑制因電場強度增高而導(dǎo)致的暗電流的增加。

在此也可以是，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域15與P-型半導(dǎo)體層11之間施加反向偏壓的第一電壓。

據(jù)此，因基板表面的表面缺陷而產(chǎn)生的暗電流之中的電子的一部分能夠流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15，從而能夠減少流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的暗電流。

在此也可以是，在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P-型半導(dǎo)體層11之間施加反向偏壓的第二電壓，第一電壓比第二電壓高。

據(jù)此，流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域15的暗電流增加，據(jù)此能夠抑制流入到N+型半導(dǎo)體區(qū)域12的暗電流。

在此也可以是，P型半導(dǎo)體區(qū)域14被配置在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部，在平面視中具有比N+型半導(dǎo)體區(qū)域13大的面積。

據(jù)此，由于電子穿過雪崩倍增區(qū)域AM，因此，電荷難于引起雪崩倍增，從而能夠提高光子檢測效率。

在此也可以是，P型半導(dǎo)體區(qū)域14通過生長結(jié)晶法，而被形成為連續(xù)于P-型半導(dǎo)體層11。

據(jù)此，相對于以離子注入法來形成P型半導(dǎo)體區(qū)域14的情況而言，能夠降低雪崩倍增區(qū)域AM的缺陷密度，從而能夠抑制在P型半導(dǎo)體區(qū)域14內(nèi)發(fā)生的暗電流。同時也抑制了因暗電流倍增而發(fā)生的倍增電子。

在此也可以是，N+型半導(dǎo)體區(qū)域13通過生長結(jié)晶法，而被形成為連續(xù)于P-型半導(dǎo)體層11。

據(jù)此，相對于以離子注入法來形成N+型半導(dǎo)體區(qū)域13的情況而言，能夠降低雪崩倍增區(qū)域AM的缺陷密度，從而能夠抑制在N+型半導(dǎo)體區(qū)域13內(nèi)發(fā)生的暗電流。

在此也可以是，光從界面S1以及界面S2之中的界面S2側(cè)照射。

在此也可以是，P型半導(dǎo)體區(qū)域14被配置在P-型半導(dǎo)體層11的內(nèi)部，不在界面S2露出，光電二極管2進(jìn)一步具有被配置在界面S2上的P+型半導(dǎo)體區(qū)域10，P+型半導(dǎo)體區(qū)域10的雜質(zhì)濃度比P-型半導(dǎo)體層11的雜質(zhì)濃度高。

據(jù)此，能夠使P-型半導(dǎo)體層11的表面的大部分在N+型半導(dǎo)體區(qū)域15中為非活性化，因此能夠?qū)⒊蔀榘惦娏鞯陌l(fā)生源的空乏層面積抑制到最小限。據(jù)此，能夠減少流入到P型半導(dǎo)體區(qū)域14的暗電流。

在此也可以是，進(jìn)一步具備：與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13電連接的電阻42、以及經(jīng)由電阻42與N+型半導(dǎo)體區(qū)域13連接的信號線41。

據(jù)此，能夠抑制在進(jìn)行光檢測時每個像素中的峰值的不均一。因此，能夠根據(jù)在光照射時流入到信號線41的電流的峰值，對入射的光子數(shù)進(jìn)行同時識別。

并且，上述實施方式所涉及的光電二極管陣列3也可以具備多個具有上述光電二極管的像素30。

據(jù)此，界面S1中的空乏區(qū)域發(fā)生在N+型半導(dǎo)體區(qū)域12與P-型半導(dǎo)體層11的邊界。在這種情況下，相對于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域PD，N+型半導(dǎo)體區(qū)域12能夠以小的面積來形成，因此能夠減少暗電流。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)暗電流少且靈敏度高的光檢測器。

在此也可以是，P型半導(dǎo)體區(qū)域14以由多個像素30共享的方式而被配置。

據(jù)此，在P型半導(dǎo)體區(qū)域14與P+型半導(dǎo)體區(qū)域10(P-型半導(dǎo)體層11)之間因光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的電荷之中的電子，容易流向被施加了反向偏壓的N+型半導(dǎo)體區(qū)域13。因此，能夠容易地穿過雪崩倍增區(qū)域AM，從而能夠提高光子檢測效率。

在此也可以是，N+型半導(dǎo)體區(qū)域15以由多個像素30共享的方式而被配置。

在此也可以是，通過對P型的雜質(zhì)進(jìn)行離子注入，從而使N+型半導(dǎo)體區(qū)域13按每個像素30而分離。

在此也可以是，具備：上述的光電二極管或上述的光電二極管陣列；與N+型半導(dǎo)體區(qū)域12電連接、且對在雪崩區(qū)域被倍增的電荷進(jìn)行蓄積的電荷蓄積部22；以及對被蓄積在電荷蓄積部22的電荷進(jìn)行檢測的檢測電路。

(其他的實施方式)

以上對本申請的實施方式所涉及的光電二極管、光電二極管陣列、以及固體攝像元件進(jìn)行了說明，但是本申請并非受上述實施方式1～5所限。

例如，可以對上述實施方式1～5所涉及的光電二極管、光電二極管陣列、以及固體攝像元件的的功能之中的至少一部分進(jìn)行組合。

并且，上述所使用的所有數(shù)字是為了對本申請進(jìn)行具體說明所舉出的例子，本申請并非受這些例子中的數(shù)字所限。

并且，以上所示的各個構(gòu)成要素的材料均是為了對本申請進(jìn)行具體說明而舉出的例子，本申請并非受這些例子的中材料所限。并且，構(gòu)成要素間的連接關(guān)系也是為了對本申請進(jìn)行具體說明所舉出的例子，實現(xiàn)本申請的功能的連接關(guān)系并非受這些例子所限。

并且，在不脫離本申請的主旨的范圍內(nèi)，針對本實施方式執(zhí)行本領(lǐng)域技術(shù)人員所能夠想到的范圍內(nèi)的變更而得到的各種變形例均包含在本申請中。

本申請所涉及的光電二極管能夠適用于對單一光子進(jìn)行檢測的高靈敏度光檢測器、高靈敏度固體攝像裝置等。

符號說明

1、2 光電二極管

3、4 光電二極管陣列

10 P+型半導(dǎo)體區(qū)域

11 P-型半導(dǎo)體層

12、13、15 N+型半導(dǎo)體區(qū)域

14 P型半導(dǎo)體區(qū)域

16 P型半導(dǎo)體區(qū)域

17、26 層間絕緣膜

18、18A、24 連接插頭

19、19A、23 金屬布線

20 透明電極

21 半導(dǎo)體基板

22 電荷蓄積部

25 布線層間膜

27 半導(dǎo)體基板

30、30A 像素

31 接合凸塊金屬

32、33 接合基底金屬

34 樹脂

41 信號線

42 電阻

100 固體攝像元件

101、101A、101B、101C、101D 光電轉(zhuǎn)換部

201 檢測電路部

301 接合部

AM 雪崩倍增區(qū)域

PD 光電轉(zhuǎn)換區(qū)域

S1、S2、S3 界面