n+型雜質(zhì)區(qū)域43從第I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(hù)環(huán)43a。η +型保護(hù)環(huán)43a設(shè)置于n+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(jìn)一步朝P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(kuò)散遮斷區(qū)域47。ρ +型擴(kuò)散遮斷區(qū)域47在俯視時(shí)位于第I主面40a的周圍，且從第I主面40a起朝內(nèi)側(cè)具有厚度。P+型擴(kuò)散遮斷區(qū)域47被設(shè)置成包圍光感應(yīng)區(qū)域41。
[0145]ρ型半導(dǎo)體基板40是例如添加有硼⑶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(kuò)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。n+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(hù)環(huán)43a)及ρ+型雜質(zhì)區(qū)域45在ρ型半導(dǎo)體基板40內(nèi)構(gòu)成pn結(jié)。
[0146]光電二極管PD5具有層疊于第I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n+型雜質(zhì)區(qū)域43上設(shè)置有接觸孔H11，且在P+型擴(kuò)散遮斷區(qū)域47上設(shè)置有接觸孔H12。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P+型擴(kuò)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。
[0147]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(duì)于凹部55的底面而成鈍角地傾斜。凹部55以俯視時(shí)與光感應(yīng)區(qū)域41重疊的方式形成。凹部55的底面與第I主面40a之間的厚度相對(duì)較小，例如為100?200 μπι左右，優(yōu)選為150 μ m左右。如上所述，由于第I主面40a與凹部55的底面之間的厚度相對(duì)較小，故可使應(yīng)答速度高速化，并且使施加于光電二極管TO5的偏壓電壓得以降低。
[0148]在ρ型半導(dǎo)體基板40的整個(gè)第2主面40b上，形成有不規(guī)則的凹凸10。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。累積層57中的與凹部55的底面對(duì)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(duì)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(duì)的區(qū)域。
[0149]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。
[0150]對(duì)于含有上述構(gòu)成的光電二極管PD5而言，在對(duì)電極51與電極59施加逆向偏壓電壓(雪崩電壓)時(shí)，在光感應(yīng)區(qū)域41會(huì)產(chǎn)生與入射至光感應(yīng)區(qū)域41的光量相對(duì)應(yīng)的載流子。在P+型擴(kuò)散遮斷區(qū)域47的附近產(chǎn)生的載流子會(huì)流入至p+型擴(kuò)散遮斷區(qū)域47。因此，來自電極51的輸出信號(hào)中產(chǎn)生的裙邊(skirt)會(huì)因p+型擴(kuò)散遮斷區(qū)域47而得以降低。
[0151]繼而，對(duì)第7實(shí)施方式的光電二極管Η)5的制造方法加以說明。
[0152]首先，準(zhǔn)備P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。
[0153]其次，在ρ型半導(dǎo)體基板40的第I主面40a側(cè)，形成ρ +型雜質(zhì)區(qū)域45及ρ +型擴(kuò)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I主面40a側(cè)將ρ型雜質(zhì)進(jìn)行高濃度的離子注入。P+型擴(kuò)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P型半導(dǎo)體基板40內(nèi)從第I主面40a側(cè)使ρ型雜質(zhì)高濃度地?cái)U(kuò)散。
[0154]其次，在P型半導(dǎo)體基板40的第I主面40a側(cè)，形成η +型保護(hù)環(huán)43a及η +型雜質(zhì)區(qū)域43。η+型保護(hù)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I主面40a側(cè)使η型雜質(zhì)高濃度地?cái)U(kuò)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I主面40a側(cè)將η型雜質(zhì)進(jìn)行高濃度的離子注入。
[0155]其次，研磨P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40b側(cè)起薄化P型半導(dǎo)體基板40中的與P +型雜質(zhì)區(qū)域45對(duì)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(jìn)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 μπι左右，周邊部分的厚度例如為200 μπι左右。
[0156]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P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(jìn)行離子注入，由此形成累積層57。累積層57的厚度例如為1.5 μπι左右。
[0157]其次，對(duì)P型半導(dǎo)體基板40進(jìn)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在隊(duì)氣體等的氣氛下，在800?1000°C左右的范圍內(nèi)進(jìn)行0.5?1.0小時(shí)左右的加熱。
[0158]其次，對(duì)ρ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(shí)施方式同樣地，通過對(duì)P型半導(dǎo)體基板40的第2主面40b照射脈沖激光而形成。
[0159]其次，對(duì)ρ型半導(dǎo)體基板40進(jìn)行熱處理(退火)。此處，將ρ型半導(dǎo)體基板40在隊(duì)氣體等的氣氛下，在800?1000°C左右的范圍內(nèi)進(jìn)行0.5?1.0小時(shí)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。
[0160]接下來，在ρ型半導(dǎo)體基板40的第I主面40a側(cè)形成鈍化膜49。然后，在鈍化膜49中形成接觸孔Hl 1、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ρ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TO5。
[0161 ] 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TO5的光會(huì)通過凹凸10而發(fā)生反射、散射或擴(kuò)散，從而在ρ型半導(dǎo)體基板40內(nèi)行進(jìn)較長(zhǎng)的距離。
[0162]光電二極管PD5中，在從與光入射面(第I主面40a)垂直的方向入射光的情況下，若該光到達(dá)形成于第2主面40b的不規(guī)則的凹凸10，則以相對(duì)于來自凹凸10的出射方向?yàn)?6.6°以上的角度而到達(dá)的光成分會(huì)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(duì)于出射方向而具有各種角度，全反射后的光成分會(huì)朝各種方向擴(kuò)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(dá)第I主面40a或側(cè)面的光成分。
[0163]到達(dá)第I主面40a或側(cè)面的光成分會(huì)因由于凹凸10處的擴(kuò)散而朝各種方向行進(jìn)，因此，到達(dá)第I主面40a或側(cè)面的光成分在第I主面40a或側(cè)面發(fā)生全反射的可能性極高。已于第I主面40a或側(cè)面發(fā)生全反射的光成分會(huì)反復(fù)地在不同的面上發(fā)生全反射，從而其行進(jìn)距離變得更長(zhǎng)。入射至光電二極管PD5的光在ρ型半導(dǎo)體基板40的內(nèi)部行進(jìn)較長(zhǎng)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(cè)。
[0164]如此，入射至光電二極管Η)5的光L的大部分并未穿透光電二極管Η)5，其行進(jìn)距離變長(zhǎng)，并被P型半導(dǎo)體基板40吸收。因此，對(duì)于光電二極管TO5，在近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域的光譜靈敏度特性提高。
[0165]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(huì)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(dòng)，從而可進(jìn)一步提高光電二極管Η)5的光檢測(cè)靈敏度。
[0166]第7實(shí)施方式中，在形成累積層57之后，對(duì)ρ型半導(dǎo)體基板40進(jìn)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。
[0167]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(shí)，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(shí)，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(huì)確實(shí)地保留。因此，可確保累積層57的作用效果。
[0168]第7實(shí)施方式中，對(duì)ρ型半導(dǎo)體基板40進(jìn)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(diǎn)相對(duì)較低的材料的情況下，電極51、53、59也不會(huì)因熱處理而熔融。因此，可不受熱處理的影響而適當(dāng)?shù)匦纬呻姌O51、53、59。
[0169]第7實(shí)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(dāng)且容易地形成不規(guī)則的凹凸10。
[0170]第7實(shí)施方式中，從第2主面40b側(cè)薄化ρ型半導(dǎo)體基板40。由此，可獲得將ρ型半導(dǎo)體基板40的第I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。
[0171]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μπι?2_左右)，由此可實(shí)現(xiàn)在近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域具有實(shí)用上充分的光譜靈敏度特性的半導(dǎo)體光檢測(cè)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(shí)，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(huì)增加。
[0172]然而，第7實(shí)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(jìn)距離變長(zhǎng)。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(duì)應(yīng)于光感應(yīng)區(qū)域41的部分，可實(shí)現(xiàn)在近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域具有實(shí)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(zhǎng)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TO5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ro5的檢測(cè)精度提高。進(jìn)而，由于P型半導(dǎo)體基板40的厚度較薄，故光電二極管TO5的應(yīng)答速度提高。
[0173]第7實(shí)施方式的光電二極管PD5中，也可將第2主面40b側(cè)的整個(gè)區(qū)域薄化。
[0174](第8實(shí)施方式)
[0175]參照?qǐng)D29，說明第8實(shí)施方式的光電二極管陣列PDA2。圖29為用于說明第8實(shí)施方式的光電二極管陣列的結(jié)構(gòu)的圖。
[0176]光電二極管陣列PDA2具備ρ型半導(dǎo)體基板40，在ρ型半導(dǎo)體基板40上配置有多個(gè)作為雪崩光電二極管而發(fā)揮功能的光感應(yīng)區(qū)域41。
[0177]在P型半導(dǎo)體基板40的整個(gè)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(duì)的區(qū)域上，而且在與光感應(yīng)區(qū)域41之間相對(duì)的區(qū)域上，也形成有不規(guī)則的凹凸10。
[0178]第8實(shí)施方式中，也與第7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)，光被吸收的距離亦變長(zhǎng)。因此，對(duì)于光電二極管陣列PDA2，也可提高在近紅外光的波長(zhǎng)區(qū)域的光譜靈敏度特性。
[0179]第8實(shí)施方式的光電二極管陣列PDA2，與第7實(shí)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(zhǎng)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(cè)精度提高。進(jìn)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。
[0180]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(duì)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(huì)通過形成于第2主面40b