[发明专利]半导体光检测装置和特定波长的光检测方法

说明书

本发明提供半导体光检测装置和特定波长的光检测方法。提供检测灵敏度针对特定波长的光成分相对较高的半导体光检测装置(100)，具有：半导体受光元件(1)，其具有设置在半导体衬底表面的第1导电型的第1导电层(16)、设置在第1导电层下方的第2导电型的第2导电层(15)和设置在第2导电层下方的第1导电型的第3导电层(14)，在对第1导电层施加了输入电压的状态下，从第3导电层输出基于入射光的强度的光电流；以及半导体光检测电路(110)，其输出基于与第1输入电压和第2输入电压的施加对应地输出的第1光电流与第2光电流之间的电流差的输出电压。

技术领域

本发明涉及半导体光检测装置。

背景技术

太阳光中包含的紫外光是波长280nm至400nm之间的、一般称作UV-A(波长315nm～400nm)和UV-B(波长280nm～315nm)的光成分。另一方面，同时，波长比太阳光中包含的紫外光长的可见光的强度远远大于这些紫外光的强度。因此，在去除可见光的影响而检测太阳光中包含的紫外光的强度的半导体光检测装置中，需要充分降低可见光灵敏度的技术。

作为用于检测如紫外光这样的短波长的光成分的半导体材料，考虑有SiC、GaN等宽带隙半导体具有的材料。其理由是，由于带隙较宽，因此，存在对可见光不具有灵敏度而仅能够检测紫外光的优点。另一方面，在使用带隙较窄的硅作为材料的半导体光检测装置中，容易地将用于光检测的半导体受光元件和用于其信号处理的半导体光检测电路集成在同一衬底上，因此，针对紫外光的检测用途也积极地开展了开发。

在硅中，与紫外光的吸收深度成比例的吸收系数的倒数为10nm左右，非常浅。因此，在使用硅作为检测紫外光的半导体材料的情况下，需要检测由于紫外光吸收而在硅表面附近产生的载流子作为光电流，以能够抑制除此以外的长波长的光的吸收的方式非常浅地形成pn结。

例如，在非专利文献1中示出了如下的紫外光检测技术：制作较浅地形成pn结并提高了紫外光灵敏度的硅光电二极管、以及降低了硅表面的紫外光灵敏度的光电二极管，利用在硅的深区域中被取入的可见光成分的灵敏度在二个光电二极管中相等的情况，取得二者的光电流之差，由此减少了可见光成分。

非专利文献1：Yhang Ricardo Sipauba Carvalho da Silva et al.，＂AnUltraviolet Radiation Sensor Using Differential Spectral Response of SiliconPhotodiodes＂，IEEE Sensors(2015)，pp.1847-1850

但是，在非专利文献1中的硅光电二极管中，如该文献的图7所示，难以减少波长400nm～500nm的范围的可见光的光成分，以针对可见光相对较高的灵敏度检测紫外光的光成分较困难。

其理由是，生成光电流的pn结区域位于半导体表面层(p+层)下方，因此，无法使pn结区域充分浅，难以抑制还取入波长比紫外光长的光成分的情况。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够相对提高针对以紫外光为代表的特定波长的光成分的灵敏度并抑制除此以外的波长的光成分的灵敏度的半导体光检测装置。

为了解决上述课题，本发明采用如以下这样的半导体光检测装置。

即，采用如下半导体光检测装置，该半导体光检测装置的特征在于，具有：半导体受光元件，其具有设置在半导体衬底表面的第1导电型的第1导电层、设置在所述第1导电层下方的第2导电型的第2导电层和设置在所述第2导电层下方的第1导电型的第3导电层，在对所述第1导电层施加了第1输入电压的状态下从所述第3导电层输出基于从所述第1导电层上方照射的入射光的强度的第1光电流，在对所述第1导电层施加了第2输入电压的状态下从所述第3导电层输出基于从所述第1导电层上方照射的入射光的强度的第2光电流；以及半导体光检测电路，其输出基于所述第1光电流与所述第2光电流之间的电流差的输出电压。