CN102844890B

CN102844890B - 半导体光检测元件

Info

Publication number: CN102844890B
Application number: CN201180019185.5A
Authority: CN
Inventors: 间瀬光人; 坂本�明; 铃木高志; 山崎智浩; 藤井义磨郎
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Theonix Co.,Ltd.
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: EP2560215B1; US9293499B2; JP5726434B2; JP2011222893A; KR101787787B1; CN102844890A; EP2560215A1; KR20130059311A; US20130001651A1; WO2011129149A1; EP2560215A4

Abstract

半导体光检测元件（1A）具备：硅基板（2），具有半导体层（21）、以及在半导体层（21）上生长且具有比半导体层（21）低的杂质浓度的外延半导体层（20）；导体，设置在外延半导体层（20）表面上。在外延半导体层（20），形成有光感应区域。在半导体层（21）的至少与光感应区域相对的表面（2BK），形成有不规则的凹凸（22）。不规则的凹凸（22）光学性地露出。

Description

半导体光检测元件

技术领域

本发明涉及半导体光检测元件。

背景技术

作为半导体光检测元件，已知的有具备具有第1杂质浓度的半导体层和在前述半导体层上生长且具有比前述第1杂质浓度低的第2杂质浓度的外延半导体层的硅基板（例如参照专利文献1所记载的“现有技术”）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平04-242980号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在使用了硅基板的半导体光检测元件中，一般可以通过较大地设定硅基板的厚度来提高在长波长侧的分光灵敏度特性。然而，即使在足够大地设定硅基板的厚度的情况（例如1.5mm左右）下，也难以在1100nm这样的近红外波长带域获得足够的分光灵敏度特性。若硅基板厚，则不仅半导体光检测元件本身会大型化，而且恐怕还会产生暗电流增加这样的新问题。由于硅基板厚，还有可能产生响应速度变迟缓这样的问题。

本发明是使用了硅基板的半导体光检测元件，其目的在于提供一种在包含近红外的波长带域具有实用上足够的灵敏度特性的半导体光检测元件。

解决技术问题的手段

本发明是半导体光检测元件，其具备：硅基板，具备具有第1杂质浓度的半导体层、以及在半导体层上生长且具有比第1杂质浓度低的第2杂质浓度的外延半导体层；以及导体，设置在外延半导体层的表面上，在外延半导体层形成有光感应区域，在半导体层的至少与光感应区域相对的表面形成有不规则的凹凸，不规则的凹凸光学性地露出。

在本发明所涉及的半导体光检测元件中，在半导体层的至少与光感应区域相对的表面形成有不规则的凹凸。入射到半导体光检测元件的光在形成有不规则的凹凸的表面被反射、散射或扩散，在硅基板内作长距离行进。由此，入射到半导体光检测元件的光其大部分不透过半导体光检测元件（硅基板）而在硅基板被吸收，产生电荷。因此，在上述半导体光检测元件中，入射到半导体光检测元件的光的行进距离变长，光被吸收的距离也变长。其结果是，提高了在近红外波长带域的灵敏度特性。

由于硅基板具备具有比外延半导体层高的杂质浓度的半导体层，因此在半导体层的表面侧不因光产生的过剩载流子再结合。其结果是，能够减少暗电流。上述半导体层抑制了在该半导体层的表面附近由光产生的载流子在该表面被捕获。因此，由光产生的电荷能够有效地向光感应区域移动，能够提高半导体光检测元件的光检测灵敏度。

作为导体，具备设置在外延半导体层表面上的光栅电极、以及在外延半导体层的表面上与光栅电极邻接而设置的第1和第2栅电极，并且还具备形成在外延半导体层的、用于分别读出从光栅电极正下方的区域流入到第1和第2栅电极正下方的电荷的第1和第2半导体区域，不规则的凹凸可以形成在半导体层的至少与光栅电极正下方的区域相对的表面。在这种情况下，在起到作为电荷分配方法的距离图像传感器的功能的半导体光检测元件中，能够提高在近红外波长带域的灵敏度特性。

在外延半导体层，作为光感应区域，可以形成有产生与入射光强度对应的量的电荷的光电二极管，不规则的凹凸可以形成在半导体层的至少与光电二极管相对的表面。在这种情况下，在构成光电二极管的半导体光检测元件中，能够提高在近红外波长带域的灵敏度特性。

还可以进一步具备输出与输入到栅极端子的电荷量对应的电压值的放大用晶体管、将在光电二极管产生的电荷转移到放大用晶体管的栅极端子的转移用晶体管、使放大用晶体管的栅极端子的电荷放电的放电用晶体管、选择性地输出从放大用晶体管输出的电压值的选择用晶体管。在这种情况下，能够实现有源像素（activepixel）方式的半导体光检测元件。

外延半导体层在与半导体层的界面上构成pn结，并且具有使由被检测光的入射而产生的载流子雪崩倍增的多个倍增区域，作为导体，包括具有2个端部，设置在每个倍增区域，经由一个端部与外延半导体层电连接且经由另一个端部而连接于信号导线的多个电阻，不规则的凹凸可以形成在半导体层的至少与各倍增区域相对的表面。在这种情况下，pn结通过半导体层与该半导体层上所形成的外延半导体层构成。倍增区域形成在实现了pn结的外延半导体层，各倍增区域位于该外延半导体层。因此，半导体光检测元件不具有在盖革模式下工作时发生边缘击穿的pn结的端部（edge），不需要设置保护环。因此，可以提高上述半导体光检测元件的开口率。在构成光电二极管阵列的半导体检测元件中，能够提高在近红外波长带域的灵敏度特性。

外延半导体层具有使由光的入射而产生的载流子雪崩倍增的多个倍增区域，在外延半导体层中，在与外延半导体层的界面构成pn结的半导体区域与倍增区域对应而形成，作为导体，包含具有2个端部，设置在每个外延半导体层中的半导体区域，经由一个端部与外延半导体层中的半导体区域电连接且经由另一个端部而连接于信号导线的多个电阻，不规则的凹凸可以形成在半导体层上的至少与各半导体区域相对的表面。在这种情况下，pn结通过外延半导体层与该半导体层中所形成的半导体区域构成。倍增区域形成在实现了pn结的外延半导体层，各倍增区域位于该外延半导体层。因此，半导体光检测元件不具有在盖革模式下工作时发生边缘击穿的pn结的端部（edge），不需要设置保护环。因此，可以提高上述半导体光检测元件的开口率。在构成光电二极管阵列的半导体检测元件中，能够提高在近红外波长带域的灵敏度特性。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种使用了硅基板的半导体光检测元件，该半导体光检测元件在包含近红外的波长带域具有实用上足够的灵敏度特性。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的半导体光检测元件的截面结构的示意图。

图2是说明第1实施方式中的半导体基板制造过程的图。

图3是说明第1实施方式中的半导体基板制造过程的图。

图4是说明第1实施方式中的半导体基板制造过程的图。

图5是说明第1实施方式中的半导体基板制造过程的图。

图6是说明第1实施方式中的半导体基板制造过程的图。

图7是说明第1实施方式中的半导体基板制造过程的图。

图8是观察半导体基板所形成的不规则的凹凸的SEM图像。

图9是用于说明第1实施方式中的由于不规则的凹凸的有无而引起的分光灵敏度特性的不同的图。

图10是第2实施方式所涉及的半导体光检测元件的电路图。

图11是表示第2实施方式所涉及的半导体光检测元件的截面结构的图。

图12是概略地表示第3实施方式所涉及的半导体光检测元件的平面图。

图13是表示沿着图12中的XIII-XIII线的截面结构的图。

图14是用于概略地说明各光检测通道与信号导线和电阻的连接关系的图。

图15是概略地表示图13所表示的实施方式的层构造的变形例所涉及的半导体光检测元件的截面结构的图。

符号说明：

1A~1C…半导体光检测元件、2…半导体基板、2BK…光入射面、

2FT…表面、3…半导体基板、3BK…背面、3FT…光入射面、20…外延半导体层、21…半导体层、22…不规则的凹凸、30…外延半导体层、31…半导体层、33…第1半导体区域、34…第2半导体区域、35…第3半导体区域、36…绝缘膜、37…栅电极、42…基板、52…n⁺型半导体层、53…p^-型半导体层、54…p⁺型半导体区域、AM…倍增区域、FD1…第1半导体区域、FD2…第2半导体区域、PD…光电二极管、PG…光栅电极、R53…外延半导体层、T₁…放大用晶体管、T₂…转移用晶体管、T₃…放电用晶体管、T₄…选择用晶体管、TX1…第1栅电极、TX2…第2栅电极

具体实施方式

以下是参照附图，详细说明本发明的优选实施方式。再有，在说明中，对同一要素或者具有相同功能的要素使用相同的符号，省略重复的说明。

（第1实施方式）

参照图1和图2，说明第1实施方式所涉及的半导体光检测元件1A的结构。图1是表示第1实施方式所涉及的半导体光检测元件的截面结构的图。第1实施方式所涉及的半导体光检测元件1A起到作为电荷分配方法的距离图像传感器的功能。

半导体光检测元件（距离图像传感器）1A具备半导体基板2、光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2（转移电极）、以及第1和第2半导体区域FD1,FD2（蓄积区域）。半导体基板2具有光入射面2BK、以及与光入射面2BK相对的即与光入射面2BK相反侧的表面2FT。在半导体基板2的表面2FT侧形成有绝缘层2E。本例的半导体基板2由硅（Si）构成，绝缘层2E由SiO₂构成。

半导体基板2在表面2FT侧具有低杂质浓度的p型（第2导电型）的外延半导体层20，在光入射面2BK侧具有半导体层21。半导体层21具有比外延半导体层20更高的杂质浓度，在本例中是p型的半导体区域。光入射面2BK是半导体层21的表面，表面2FT是外延半导体层20的表面。半导体基板2如后面所述那样可以使用外延基板或者SOI外延基板来进行构成。

光栅电极PG经由绝缘层2E而设置在表面2FT上。第1和第2栅电极TX1,TX2在表面2FT上经由绝缘层2E而与光栅电极PG邻接地设置。第1和第2半导体区域FD1,FD2蓄积流入到各栅电极TX1,TX2正下方区域的电荷。

光栅电极PG在俯视状态下呈矩形状。光栅电极PG呈具有彼此相对的第1和第2边的平面形状。半导体基板2对应于光栅电极PG的区域（光栅电极PG正下方的区域）起到作为响应入射光而产生电荷的光感应区域的功能。光栅电极PG由多晶硅构成，但也可以使用其它材料。

第1半导体区域FD1在光栅电极PG的第1边侧沿着该第1边配置。第2半导体区域FD2在光栅电极PG的第2边侧沿着该第2边被配置的。第1半导体区域FD1与第2半导体区域FD2，在第1和第2边的相对方向（以下也会仅称为“相对方向”）上夹着光栅电极PG而相对。第1和第2半导体区域FD1,FD2在俯视状态下呈矩形状。第1和第2半导体区域FD1,FD2是由高杂质浓度的n型（第1导电型）半导体构成的区域，是浮动·扩散区域。

第1栅电极TX1设置在光栅电极PG与第1半导体区域FD1之间。第2栅电极TX2设置在光栅电极PG与第2半导体区域FD2之间。第1和第2栅电极TX1,TX2在俯视状态下呈矩形状。第1和第2栅电极TX1,TX2由多晶硅构成，但也可以使用其它材料。

各半导体区域的厚度/杂质浓度/电阻率如以下所述：

外延半导体层20：厚度5~10μm/杂质浓度1×10¹²～10¹⁵cm^-3/电阻率10~1000Ω·cm

半导体层21：厚度2~10μm/电阻率10~20mΩ·cm

第1和第2半导体区域FD1,FD2：厚度0.1~0.4μm/杂质浓度1×10¹⁸~10²⁰cm^-3。

在绝缘层2E上，设置有为了使第1和第2半导体区域FD1,FD2表面露出的接触孔。在绝缘层2E上以覆盖光栅电极PG、以及第1和第2栅电极TX1,TX2的形式形成有绝缘层2F。在绝缘层2F上设置有为了使光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2、以及第1和第2半导体区域FD1,FD2的表面露出的接触孔。在各接触孔内，分别配置有与光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2、以及第1和第2半导体区域FD1,FD2连接的接触电极11。在绝缘层2F上，分别配置有与各接触电极11连接的焊盘电极13。在半导体光检测元件1A中，具备作为导体的光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2、接触电极11、焊盘电极13等。

若将高电平信号（例如正电位）提供给第1和第2栅电极TX1,TX2，则由第1和第2栅电极TX1,TX2构成的栅门开放。负电荷（电子）在第1和第2栅电极TX1,TX2的方向上被引入，并被蓄积于由第1和第2半导体区域FD1,FD2形成的电势阱内。n型半导体包含正离子化的施主，具有正电位，并吸引电子。若将低电平信号（例如地电位）提供给第1和第2栅电极TX1,TX2，则由第1和第2栅电极TX1,TX2构成的栅门关闭。在半导体基板2产生的电荷不会被引入到第1和第2半导体区域FD1,FD2内。

在半导体光检测元件1A中，将响应于投光用的光的入射而在半导体深部产生的电荷，引入到设置在与光入射面2BK相反侧的电荷产生位置附近的电势阱。由此，在半导体光检测元件1A中，可以进行高速且正确的测距。

再者，半导体基板2也可以像以下那样做来形成。

首先，如图2所示那样，准备成为母材的半导体基板SB1。半导体基板SB1是具有外延半导体层20和半导体层21的硅基板，是使外延半导体层20在半导体层21上生长（外延生长）的基板（所谓外延基板）。半导体基板SB1的半导体层21的厚度设定成比半导体光检测元件1A的半导体层21的厚度要厚。半导体基板SB1的半导体层21的厚度例如设定为400~700μm。

接着，如图3所示那样，在准备好的半导体基板SB1上，形成上述的第1和第2半导体区域FD1,FD2、绝缘层2E,2F、光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2、接触电极11、以及焊盘电极13。第1和第2半导体区域FD1,FD2、绝缘层2E,2F、光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2、接触电极11、以及焊盘电极13的形成方法因为是已知的，因此省略此处的说明。

接着，如图4所示那样，对形成有第1和第2半导体区域FD1,FD2、绝缘层2E,2F、光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2、接触电极11、以及焊盘电极13的半导体基板SB1进行薄化。这里，通过对半导体基板21进行薄化，使半导体基板SB1薄化。半导体层21的薄化可以通过蚀刻处理或者研磨等来进行。

另外，半导体基板2像以下那样做也可以形成。

首先，如图5所示那样，准备成为母材的半导体基板SB2。半导体基板SB2是使用所谓的SOI（SilicononInsulator）基板并使外延半导体层20在该SOI基板上生长（外延生长）而成的基板（所谓SOI外延基板）。SOI基板由以下过程制得。通过使由Si结晶构成的支撑基板SS的表面氧化，在支撑基板SS的表面上形成由二氧化硅（SiO₂）构成的绝缘层IS。然后，在贴合了成为半导体层21的半导体基板21’之后，进行薄化，使半导体基板21’达到所希望的厚度。支撑基板SS的厚度例如设定为400~700μm。绝缘层IS例如设定为0.3~0.7μm。半导体基板21’的厚度例如与半导体层21的厚度相同，设定为2~10μm。

接着，如图6所示那样，在准备好的半导体基板SB2，形成上述的第1和第2半导体区域FD1,FD2、绝缘层2E,2F、光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2、接触电极11、以及焊盘电极13。第1和第2半导体区域FD1,FD2、绝缘层2E,2F、光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2、接触电极11、以及焊盘电极13的形成方法因为是已知的，所以省略在此的说明。

接着，如图7所示那样，对形成有第1和第2半导体区域FD1,FD2、绝缘层2E,2F、光栅电极PG、第1和第2栅电极TX1,TX2、接触电极11、以及焊盘电极13的半导体基板SB2进行薄化。这里，通过除去支撑基板SS以及绝缘层IS，使半导体基板SB2薄化。由此，半导体基板21’（半导体层21）露出。支撑基板SS和绝缘层IS的除去可以通过蚀刻处理或者研磨等来进行。在使用使外延半导体层20在将半导体基板21’经由绝缘层IS贴合于支撑基板SS的SOI基板上生长的基板的情况下，用于薄化的过程控制会变得容易。

在半导体基板2的光入射面2BK（半导体层21的表面）上，形成有不规则的凹凸22。光入射面2BK光学性地露出。光入射面2BK光学性地露出是指，不仅包含光入射面2BK与空气等氛围气体相接触的情况，而且还包含在光入射面2BK上形成光学透明的膜的情况。不规则的凹凸22也可以只形成在与各光栅电极PG正下方的区域相对的区域。

不规则的凹凸22通过在对半导体层21薄化之后，将脉冲激光照射于半导体基板2的光入射面2BK侧即半导体层21的表面侧而形成。例如，将半导体基板2配置在具有气体导入部和气体排出部的腔室（chamber）内，从配置在腔室外侧的脉冲激光产生装置中将脉冲激光照射于半导体基板2。在腔室内，通过从气体导入部导入惰性气体（例如氮气和氩气等）并从气体排出部排出，形成惰性气体流。由此，在照射脉冲激光时所生成的尘埃等随惰性气体流而被排出到腔室外，从而能够防止加工碎屑、尘埃等向半导体基板的2的附着。

在本实施方式中，作为脉冲激光产生装置，使用皮秒~飞秒脉冲激光产生装置，遍及光入射面2BK的整个面照射皮秒~飞秒脉冲激光。光入射面2BK被皮秒~飞秒脉冲激光粗糙化，如图8所示那样在光入射面2BK的整个面形成不规则的凹凸22。不规则的凹凸22具有相对于与光入射面2BK（表面2FT）垂直的方向交叉的面。凹凸22的高低差例如为0.5~10μm左右，凹凸22的凸部的间隔为0.5~10μm左右。皮秒~飞秒脉冲激光的脉冲时间宽度例如为50fs~2ps左右，强度例如为4~16GW左右，脉冲能量例如为200~800μJ/脉冲左右。更一般而言，峰强度为3×10¹¹～2.5×10¹³（W/cm²）左右，能量密度为0.1~1.3（J/cm²）左右。图8是观察光入射面2BK所形成的不规则的凹凸22的SEM图像。

在半导体光检测元件1A中，在光入射面2BK形成不规则的凹凸22。因此，从半导体基板2的光入射面2BK侧入射到半导体基板2的光在凹凸22被散射、扩散或反射，在半导体基板2内作长距离行进。

通常，相对于Si的折射率n=3.5，空气的折射率是n=1.0。在光从垂直于光入射面的方向入射的情况下，在硅基板内没有被吸收的光被分成在光入射面的背面被反射的光成分、以及透过硅基板的光成分。透过硅基板的光无助于灵敏度。在光入射面的背面被反射的光成分若在硅基板内被吸收，则成为光电流。在硅基板内没有被吸收的光成分在光入射面与到达光入射面的背面的光成分同样地被反射或透过。

在半导体光检测元件1A中，光在从垂直于光入射面（光入射面2BK）的方向入射的情况下，在光入射面2BK所形成的不规则的凹凸22散射或扩散，向各个方向行进。再者，若到达表面2FT，则相对于从表面2FT出来的出射方向以16.6°以上的角度到达的光成分在表面2FT被全反射。在半导体基板2内行进的光成分因在凹凸22的扩散等而向各个方向行进，因此在表面2FT被全反射的可能性极高。

在表面2FT被全反射的光成分再次在半导体基板2内行进。然后，若到达不规则的凹凸22，则相对于从凹凸22出来的出射方向以16.6°以上的角度到达的光成分在凹凸22被全反射。由于凹凸22被不规则地形成，因此相对于出射方向具有各种各样的角度，全反射的光成分在半导体基板2内向各个方向行进。

在表面2FT或光入射面2BK（不规则的凹凸22）全反射的光成分重复在不同的面的全反射，由此其行走距离会更长。像这样，入射到半导体光检测元件1A的光在半导体基板2的内部作长距离行进中在半导体基板2被吸收，产生电荷。因此，入射到半导体光检测元件1A的光，其大部分不透过半导体光检测元件1A，而延长了行走距离，在半导体基板2被吸收。因此，在半导体光检测元件1A中，在近红外的波长带域上的灵敏度特性提高。

在光入射面2BK形成规则的凹凸的情况下，到达表面2FT的光成分虽然在凹凸上发生扩散但向一样的方向行进。因此，到达表面2FT的光成分发生全反射的可能性变低。因此，不仅在表面2FT，而且在光入射面2BK透过的光成分增加，使入射到半导体光检测元件1A的光的行走距离变短。其结果是，难以提高在近红外波长带域上的灵敏度特性。

在半导体光检测元件1A中，半导体基板2在光入射面2BK侧具有半导体层21。由此，在光入射面2BK侧不因光而产生的过剩载流子再结合，能够减少暗电流。半导体层21起到作为积累（accumulation）层的功能，抑制在光入射面2BK附近由光产生的电荷在该光入射面2BK被捕获。因此，由光产生的电荷有效地向光栅电极PG正下方的区域移动，能够进一步提高半导体光检测元件1A的光检测灵敏度。

若表示在半导体光检测元件1A中形成有不规则的凹凸22的构造与不形成不规则的凹凸22的构造的分光灵敏度特性的不同，则推测为如图9所示那样。如此，能够提高半导体光检测元件1A的近红外区域的光检测灵敏度。图9是用于说明由于不规则的凹凸的有无而引起的分光灵敏度特性的不同的图。在图9中，用实线表示形成有不规则的凹凸22的构造的分光灵敏度特性，用虚线表示不形成不规则的凹凸22的构造的分光灵敏度特性。

（第2实施方式）

参照图10和图11，说明第2实施方式所涉及的半导体光检测元件1B的结构。图10是第2实施方式所涉及的半导体光检测元件的电路图。第2实施方式所涉及的半导体光检测元件1B起到作为有源像素（activepixel）方式的半导体光检测元件（固体摄像装置）的功能。

半导体光检测元件1B具有1维或2维配列的多个受光部。如图10所示那样，各受光部包含：产生与入射光强度对应的量的电荷的光电二极管PD、输出与输入到栅极端子的电荷量对应的电压值的放大用晶体管T₁、用于将在光电二极管PD所产生的电荷转移到增幅用放大用晶体管T₁的栅极端子的转移用晶体管T₂、用于使放大用晶体管T₁的栅极端子的电荷放电的放电用晶体管T₃、以及用于将从放大用晶体管T₁输出的电压值输出到外部的配线L的选择用晶体管T₄。在图10中，用点划线围起来的区域相当于上述受光部。

光电二极管PD其正极端子被作为接地电位。放大用晶体管T₁其漏极端子作为偏置电位。转移用晶体管T₂其漏极端子与放大用晶体管T₁的栅极端子连接，其源极端子与光电二极管PD的负极端子连接。放电用晶体管T₃其源极端子与放大用晶体管T₁的栅极端子连接，其漏极端子作为偏置电位。选择用晶体管T₄其源极端子与放大用晶体管T₁的源极端子连接，其漏极端子与配线L连接。在配线L，连接有恒定电流源。放大用晶体管T₁和选择用晶体管T₄构成源随器电路。

转移用晶体管T₂在将转移控制信号S_trans输入到其栅极端子，当该转移控制信号S_trans为高电平时，将在光电二极管PD所产生的电荷转移到放大用晶体管T₁的栅电极端子。放电用晶体管T₃在将放电控制信号S_reset输入到其栅电极端子，当该放电控制信号S_reset为高电平时，使放大用晶体管T₁的栅极端子的电荷放电，同时当转移控制信号S_trans为高电平时，使光电二极管PD复位。选择用晶体管T₄将行选择控制信号S_address输入到其栅极端子，当该行选择控制信号S_address为高电平时，将从放大用晶体管管T₁输出的电压值输出到外部的配线L。

像这样构成的各受光部，通过转移控制信号S_trans为低电平而放电控制信号S_reset成为高电平，使放大用晶体管T₁的栅极端子的电荷被放电。若行选择控制信号S_address为高电平，则从处于其初始化状态的放大用晶体管T₁输出的电压值（暗信号成分）经选择用晶体管T₄而输出至配线L。若放电控制信号S_reset为低电平而转移控制信号S_trans和行选择控制信号S_address分别为高电平，则在光电二极管PD中所产生的电荷被输入到放大用晶体管T₁的栅极端子。然后，与该电荷量对应且从放大用晶体管T₁输出的电压值（明信号成分）经选择用晶体管T₄而输出至配线L。

转移控制信号S_trans、放电控制信号S_reset和行选择控制信号S_address各自从没有图示的控制电路输出并经配线被输入到受光部。从各受光部的选择用晶体管T₄输出到配线L的电压值（暗信号成分、明信号成分）输入至没有图示的信号处理电路，在该信号处理电路中求出电压差值（=明信号成分-暗信号成分）并输出。

图11是表示第2实施方式所涉及的半导体光检测元件的截面结构的图。在图11中，表示了图10中的光电二极管PD和转移用晶体管T₂，对于包含另外的晶体管T₁、T₃、T₄的电路和各种配线，省略了其图示。

半导体基板3在光入射面3FT侧具有低杂质浓度的p型的外延半导体层30，在背面3BK侧具有半导体层31。半导体层31具有比外延半导体层30高的杂质浓度，在本例中是p型的半导体区域。光入射面3FT是外延半导体层30的表面，背面3BK是半导体层31的表面。半导体基板3与第1实施方式同样，可以使用外延基板或SOI外延基板来构成。在半导体基板3的光入射面3FT侧排列有各受光部。本例的半导体基板3是由硅（Si）构成的硅基板。

各受光部具备形成在外延半导体层30的规定区域的n^-型的第1半导体区域33、形成在第1半导体区域33及其周围之上的p⁺型的第2半导体区域34、相对于第1半导体区域33设置有间隔而形成的n⁺型的第3半导体区域35、在半导体基板3上且在第1半导体区域33与第3半导体区域35之间经由绝缘膜36设置的栅电极37。第1半导体区域33是杂质浓度较低的n型的区域。第2半导体区域34是杂质浓度较高的p型的区域。第3半导体区域35是杂质浓度较高的n型的区域。

在本实施方式中，“杂质浓度较高”是指例如杂质浓度在1×10¹⁶cm^-3的程度以上，将“+”附于导电型来进行表示。“杂质浓度较低”是指杂质浓度在1×10¹⁵cm^-3的程度以下，将“-”附于导电型来进行表示。作为n型杂质有锑（Sb）和砷（As）等，作为p型杂质有硼等（B）等。

各半导体区域的厚度/杂质浓度/电阻率如以下所述：

外延半导体层30：厚度5~10μm/杂质浓度1×10¹²～10¹⁵cm^-3/电阻率10~1000Ω·cm

半导体层31：厚度2~10μm/电阻率10~20mΩ·cm

第1半导体区域33：厚度0.5~3μm/杂质浓度1×10¹⁵~10¹⁷cm^-3

第2半导体区域34：厚度0.1~0.3μm/杂质浓度1×10¹⁷~10²⁰cm^-3

第3半导体区域35：厚度0.1~0.5μm/杂质浓度1×10¹⁷~10²⁰cm^-3。

在各受光部，外延半导体层30、第1半导体区域33和第2半导体区域34构成埋入型的上述光电二极管PD。外延半导体层20、第1半导体区域33、第3半导体区域35和栅电极37构成场效应的转移用晶体管T₂。即，栅电极37相当于转移用晶体管T₂的栅极端子，第1半导体区域33相当于转移用晶体管T₂的源极端子，第3半导体区域35相当于转移用晶体管T₂的漏极端子。栅电极37经由绝缘膜36而配置在外延半导体层20的表面侧。在半导体光检测元件1B中，作为导体，具备栅电极37、用于构成晶体管T₁、T₃、T₄的电极、以及各种配线等。

连接于第3半导体区域35（转移用晶体管T₂的漏极端子）的配线与像素电路（其他的晶体管T₁、T₃、T₄）相连接。连接于栅电极37（转移用晶体管T₂的栅极端子）的配线与没有图示的控制电路相连接。

在半导体基板3的背面3BK（半导体层31的表面），形成有不规则的凹凸22。背面3BK光学性地露出。背面3BK光学性地露出是指不仅背面3BK与空气等氛围气体相接触，而且还包含在背面3BK光学性地形成有透明膜的情况。不规则的凹凸22通过如上述那样将脉冲激光照射于半导体层31的表面侧而形成。不规则的凹凸22也可以只形成在与各光电二极管PD相对的区域。

在半导体光检测元件1B中，在背面3BK形成有不规则的凹凸22。因此，从半导体基板3的光入射面3FT侧入射到半导体基板3的光，在半导体基板3内行进，在凹凸22上被反射、散射或扩散，从而在半导体基板3内作长距离行进。若在光在从垂直于光入射面3FT的方向入射的情况下，到达形成在背面3BK的不规则的凹凸22，则相对于从凹凸22出来的出射方向以16.6°以上的角度到达的光成分在凹凸22上被全反射。由于凹凸22被不规则地形成，因此相对于出射方向具有各种各样的角度，全反射的光成分向各个方向扩散。因此，若全反射的光成分也有在半导体基板3内部被吸收的光成分，则也有到达光入射面3FT的光成分。

由于到达光入射面3FT的光成分因在凹凸22上的扩散而向各个方向行进，因此到达光入射面3FT的光成分在光入射面3FT上被全反射的可能性极高。在光入射面3FT全反射的光成分重复在不同面上的全反射，其行进距离变得更长。入射到半导体光检测元件1B的光在半导体基板3内部作长距离行进的过程中在半导体基板3被吸收，作为光电流被检测出。

如此，入射到半导体光检测元件1B的光其大部分不透过半导体光检测元件1B，而延长行走距离，在半导体基板3被吸收。因此，在半导体光检测元件1B中，在近红外波长带域的灵敏度特性提高。

在半导体光检测元件1B中，通过半导体层31，在背面3BK侧不因光产生的过剩载流子再结合，能够减少暗电流。半导体层31起到作为积累层的功能，抑制在背面3BK附近由光产生的电荷在该背面3BK被捕获。因此，由光产生的电荷有效地向光电二极管PD（受光部）移动，能够进一步提高半导体光检测元件1B的光检测灵敏度。

（第3实施方式）

参照图12和图13，说明第3实施方式所涉及半导体光检测元件1C的结构。图12是概略地表示第3实施方式所涉及的半导体光检测元件的平面图。图13是表示沿着图12所示的半导体光检测元件的XIII-XIII线的截面结构的图。第3实施方式所涉及的半导体光检测元件1C起到作为光电二极管阵列的功能。

半导体光检测元件1C通过在基板42上层叠多个半导体层和绝缘层而成。如图12所示那样，半导体光检测元件1C是通过使被检测光入射的多个光检测通道CH被形成为矩阵状（在本实施方式中为4×4）而成的光子计数用多通道雪崩光电二极管阵列。在半导体光检测元件1C的上面侧，设置有信号导线43、电阻44和电极焊盘45。基板42例如是边长为1mm左右的正方形状。各光检测通道CH例如是正方形状。

信号导线43由运送从各光检测通道CH输出的信号的读出部43a、连接各电阻44与读出部43a的连接部43b、以及以围绕各光检测通道CH的外周的方式进行配线的通道外周部43c构成。读出部43a分别与配置成夹着该读出部43a而邻接的2列的光检测通道CH相连接，在其一端与电极焊盘45相连接。在本实施方式中，由于光电二极管被配置成4×4的矩阵状，因此在半导体光检测元件1C上配线有2根读出部43a。各读出部43a是与电极焊盘45连接。信号导线43例如由铝（Al）构成。

电阻44经由一个端部44a和通道外周部43c而设置在每个光检测通道CH，经由另一个端部44b和连接部43b而连接于读出部43a。连接于同一读出部43a的多个（在本实施方式中为8个）电阻44与该读出部43a连接。电阻44例如由多晶硅（Poly-Si）构成。

接着，参照图13，说明半导体光检测元件1C的截面结构。如图13所示那样，半导体光检测元件1C具备基板42、p^-型半导体层53、p⁺型半导体区域54、保护膜56、隔离部60、以及上述的信号导线43和电阻44。基板42具有导电型为n型（第1导电型）的半导体层。p^-型半导体层53形成在基板42上，导电型为p型（第2导电型）。p⁺型半导体区域54形成在p^-型半导体层53上，导电型为p型。隔离部60形成在p^-型半导体层53，导电型为n型（第1导电型）。上述的信号导线43和电阻44形成在保护膜56上。被检测光从图13的上面侧或从下面侧入射。在半导体光检测元件1C中，作为导体，具备信号导线43和电阻44等。

基板42具有基板构件S、形成在基板构件S上的绝缘层51、以及形成在绝缘层51上的n⁺型半导体层52。基板构件S由Si（硅）构成。绝缘层51例如由SiO₂（二氧化硅）构成。n⁺型半导体层52由Si构成，是杂质浓度高的导电型为n型的半导体层。n⁺型半导体层52的厚度例如为1μm~12μm。

p^-型半导体层53是杂质浓度低且导电型为p型的外延半导体层。p^-型半导体层53在与基板42的界面上构成pn结。p^-型半导体层53对应于各光检测通道CH而具有多个使由被检测光的入射而产生的载流子雪崩倍增的倍增区域AM。p^-型半导体层53的厚度例如为3μm~5μm。p^-型半导体层53由Si构成。因此，n⁺型半导体层52与p^-型半导体层53构成了半导体基板（硅基板）。

p⁺型半导体区域54对应于各光检测通道CH的倍增区域AM而形成在p^-型半导体层53上。即，在半导体层的层叠方向（以下仅称为“层叠方向”）上位于p⁺型半导体区域54的下方的p^-型半导体层53的与基板42的界面附近的区域是倍增区域AM。p⁺型半导体区域54由Si构成。

隔离部60形成在多个光检测通道CH间，隔离各光检测通道CH。即，隔离部60与各光检测通道CH一对一对应而在p^-型半导体层53形成倍增区域AM。隔离部60以完全围绕各倍增区域AM的周围的方式在基板42上形成为二维格子状。隔离部60在层叠方向上从p^-型半导体层53的上面侧贯通到下面侧为止而形成。隔离部60的杂质例如由P构成，是杂质浓度高的导电型为n型的半导体层。若通过扩散形成隔离部60，则需要长时间的热处理。因此，认为n⁺型半导体层52的杂质向外延半导体层扩散，pn结的界面上升。为了防止该上升，可以在对位于隔离部60的区域的中央附近实施沟槽蚀刻后，进行杂质的扩散而形成隔离部60。在该沟槽，可以形成利用吸收或者反射光检测通道所吸收的波长带域的光的物质填埋而成的遮光部。在这种情况下，能够防止由雪崩倍增引起的发光对相邻接的光检测通道造成影响所产生的串扰。

p^-型半导体层53、p⁺型半导体区域54和隔离部60在半导体光检测元件1C的上面侧形成平面，在它们之上形成有保护膜56。保护膜56例如是通过由SiO₂构成的绝缘层形成。

在保护膜56上，形成有信号导线43和电阻44。信号导线43的读出部43a和电阻44形成在隔离部60的上方。

信号导线43起到作为正极的功能。作为负极，可以在图示省略的基板42的下面侧（不具有绝缘层51的侧）的整个面具备透明电极层（例如由ITO（IndiumTinOxide：铟锡氧化物）构成的层）。或者，作为负极，可以以将电极部引出至表面侧的方式形成。

这里，参照图14，说明各光检测通道CH与信号导线43和电阻44的连接关系。图14是用于概略地说明各光检测通道与信号导线和电阻的连接关系的图。

如图14所示，各光检测通道CH的p⁺型半导体区域54与信号导线43（通道外周部43c）直接连接。由此，信号导线43（通道外周部43c）与p^-型半导体层53电连接。p^-型半导体层53与电阻44的一个端部44a经由信号导线43（通道外周部43c）而连接。电阻44的另一个端部44b分别经由连接部43b与读出部43a连接。

基板42的形成有多个光检测通道CH的区域从基板构件S侧进行薄化，除去基板构件S中与形成有多个光检测通道CH的区域对应的部分。在薄化后的区域的周围，基板构件S作为框部存在。再有，上述框部也可以被除去，从而基板42可以具有其整个区域被薄化的即基板构件S整体被除去的结构。基板构件S的除去可以通过蚀刻（例如干式蚀刻等）、研磨等来进行。在通过干式蚀刻来除去基板构件S的情况下，绝缘层51也起到作为蚀刻阻止层的功能。通过除去基板构件S而露出的绝缘层51通过后述那样除去。

在n⁺型半导体层52的表面，遍及形成有多个光检测通道CH的区域整体而形成有不规则的凹凸22。在n⁺型半导体层52表面形成有不规则的凹凸22的区域光学性地露出。n⁺型半导体层52的表面光学性地露出是指，包含n⁺型半导体层52的表面不仅与空气等的氛围气体相接触，而且还包含在n⁺型半导体层52表面上光学性地形成透明膜的情况。不规则的凹凸22也可以只形成在与各光检测通道CH相对的区域。不规则的凹凸22与上述实施方式同样通过将脉冲激光照射于通过除去基板构件S而露出的绝缘层51形成。

在将半导体光检测元件1C用于光子计数的情况下，在被称为盖革模式（Geigermode）的工作条件下进行工作。在盖革模式工作时，对各光检测通道CH施加比击穿电压高的反向电压（例如50V以上）。若被检测光在该状态下从上面侧入射到各光检测通道CH，则被检测光在各光检测通道CH被吸收而产生载流子。所产生的载流子按照各光检测通道CH内的电场一边加速一边移动，在各倍增区域AM被倍增。然后，倍增后的载流子经由电阻44而通过信号导线43被取出至外部，并基于其输出信号的峰值被检测出。由于从检测出了光子的通道均能获得相同量的输出，因此，通过检测来自于全部通道的总输出，对从半导体光检测元件1C当中的多少个光检测通道CH有输出进行计数。因此，在半导体光检测元件1C中，通过被检测光的一次照射，进行光子计数。

再者，在半导体光检测元件1C中，由于n⁺型半导体层52的表面形成有不规则的凹凸22，因此入射到半导体光检测元件1C的光在不规则的凹凸22被反射、散射或扩散。因此，入射到半导体光检测元件1C的光在半导体光检测元件1C内作长距离行进。

在将半导体光检测元件1C作为表面入射型光电二极管阵列来使用的情况下，光从保护膜56侧入射到半导体光检测元件1C。若入射到半导体光检测元件1C的光到达n⁺型半导体层52表面所形成的不规则的凹凸22，则相对于从不规则的凹凸22出来的出射方向以16.6°以上的角度到达的光成分在不规则的凹凸22上被全反射。由于不规则的凹凸22被不规则地形成，因此，相对于出射方向具有各种各样的角度，全反射的光成分向各个方向扩散。因此，若全反射的光成分也有在各光检测通道CH被吸收的光成分，则也有到达保护膜56侧的表面或n⁺型半导体层52的侧面的光成分。

到达保护膜56侧的表面或n⁺型半导体层52的侧面的光成分通过在不规则的凹凸22的扩散而向各个方向行进。因此，到达保护膜56侧的表面或n⁺型半导体层52的侧面的光成分在保护膜56侧的表面或n⁺型半导体层52的侧面全反射的可能性极高。在保护膜56侧的表面或n⁺型半导体层52的侧面全反射的光成分重复在不同面上的全反射，使其行走距离变得更长。入射到半导体光检测元件1C的光在半导体光检测元件1C内部作长距离行进的过程中在各光检测通道CH被吸收，作为光电流被检测出。

在将半导体光检测元件1C作为背面入射型光电二极管阵列来使用的情况下，光从n⁺型半导体层52的表面侧入射到半导体光检测元件1C。入射到半导体光检测元件1C的光被不规则的凹凸22散射，在半导体光检测元件1C内向各个方向行进。到达保护膜56侧的表面或n⁺型半导体层52的侧面的光成分由于在不规则的凹凸22的扩散而向各个方向行进。因此，到达保护膜56侧的表面或n⁺型半导体层52的侧面的光成分在各面全反射的可能性极高。在保护膜56侧的表面或n⁺型半导体层52的侧面全反射的光成分重复在不同面的全反射或在不规则的凹凸22的反射、散射或扩散，从而其行走距离变得更长。入射到半导体光检测元件1C的光在不规则的凹凸22被反射、散射或扩散，在半导体光检测元件1C内作长距离行进，在各光检测通道CH被吸收，作为光电流被检测出。

入射到半导体光检测元件1C的光其大部分不透过半导体光检测元件1C，而延长行走距离，从而在各光检测通道CH被吸收。因此，在半导体光检测元件1C中，在近红外波长带域上的分光灵敏度特性提高。

在第3实施方式中，在n⁺型半导体层52的表面形成有不规则的凹凸22。因此，在形成有不规则的凹凸22的上述表面侧不因光产生的过剩载流子再结合，能够减少暗电流。n⁺型半导体层52起到作为积累层的功能，抑制在n⁺型半导体层52的上述表面附近由光产生的载流子在该表面被捕获。因此，由光产生的载流子有效地向倍增区域AM移动，能够提高半导体光检测元件1C的光检测灵敏度。

在第3实施方式中，n⁺型半导体层52的与多个光检测通道CH间对应的表面也形成有不规则的凹凸22，并且光学性地露出。因此，入射到多个光检测通道CH间的光也在不规则的凹凸22上被反射、散射或者扩散，在任一个光检测通道CH被吸收。因此，在光检测通道CH间不会降低检测灵敏度，从而进一步提高半导体光检测元件1C的光检测灵敏度。再者，在第3实施方式中，虽然形成有多个光检测通道CH，但各检测通道CH不是检测光的入射位置的构件，而是取各光检测通道CH的输出之和作为输出。因此，各光检测通道CH间的串扰不会成为问题，入射的光可以在任意的光检测通道CH被检测出。

在第3实施方式中，在半导体光检测元件1C中，pn结通过基板42的n⁺型半导体层52与在该基板42的n⁺型半导体层52上所形成的外延半导体层即p^-型半导体层53构成。倍增区域AM形成在实现了pn结的p^-型半导体层53，倍增区域AM与各光检测通道CH的对应通过由光检测通道CH间所形成的隔离部60实现。由于pn结面由n⁺型半导体层52与p^-型半导体层53的界面、以及隔离部60与p^-型半导体层53的界面构成，因此高浓度杂质区域变凸，不存在电场变高的区域。因此，半导体光检测元件1C不具有在盖革模式下工作时产生边缘击穿的pn结的端部（edge）。因此，在半导体光检测元件1C中不需要对各光检测通道CH的pn结设置保护环。由此，半导体光检测元件1C可以显著地提高其开口率（apertureratio）。

通过提高开口率，在半导体光检测元件1C也可以提高检测效率。由于各光检测通道CH间被隔离部60隔离，因此可以良好地抑制串扰。

在光检测通道CH间，形成有隔离部60。因此，即使在盖革模式下工作而在入射了光子的光检测通道与无入射光子的通道之间电压差变大的情况下，也能够充分地使通道间隔离。

在半导体光检测元件1C中，信号导线43的读出部43a形成在隔离部60的上方。因此，抑制了信号导线43横切倍增区域AM上方即光检测面上，更进一步地提高开口率。此外，对抑制暗电流也被认为有效果。在半导体光检测元件1C中，电阻44形成在隔离部60的上方，因此更进一步地提高了开口率。

本申请发明人从后脉冲（after-pulse）的波长依赖性发现会发生以下所述问题。在使用n型半导体基板并在其上形成p型外延半导体层的情况下，在n型半导体基板所产生的空穴的一部分晚进入到倍增区域，成为后脉冲。对于这样的问题，在半导体光检测元件1C中，由于在形成有多个光检测通道CH的区域除去了基板构件S，因此可以抑制后脉冲。

接着，参照图15，说明第3实施方式所涉及的半导体光检测元件1C的变形例的结构。图15是概略地表示图13所示的实施方式的层构造的变形例所涉及的光电二极管阵列的截面结构的图。变形例中的基本的平面结构和连接关系与图12所示的相同。

如以上所述，在图15所示的构造中，替代图13的p型半导体层53，使用n型半导体层R53。在这种情况下，pn结形成在低浓度的n型半导体层R53与p型半导体层54的界面，耗尽层从pn结向n型半导体层R53扩展，与耗尽层对应倍增区域AM从pn结界面向着n型半导体层R53而形成。其它构造和作用与上述的相同。

变形例所涉及的半导体光检测元件1C通过使被检测光入射的多个光检测通道CH形成在具有n型半导体层52的n型基板42而成。半导体光检测元件1C是通过使被检测光入射的多个光检测通道CH形成在具有第1导电型的n⁺型的半导体层52（S）的基板而成的光电二极管阵列。半导体光检测元件1C具备基板42、外延半导体层R53、半导体区域54、以及多个电阻44。外延半导体层R53形成在基板42的第1导电型的半导体层52上，是第1导电型的n^-型。外延半导体层R53具有使由被检测光的入射而产生的载流子进行雪崩倍增的多个倍增区域AM，该各倍增区域AM与各光检测通道彼此对应。半导体区域54形成在第1导电型的外延半导体层R53中，是第2导电型的p⁺型。半导体区域54在与外延半导体层R53的界面上构成pn结。各电阻44具有2个端部，设置在每个光检测通道CH。各电阻44经由一个端部44a与外延半导体层R53中的第2导电型的半导体区域54电连接，并且经由另一个端部44b而连接于信号导线43。

如图12所示，电阻44经由一个端部44a和通道外周部43c而设置在每个光检测通道CH，经由另一个端部44b和连接部43b而连接于读出部43a。连接于同一个读出部43a的多个电阻44与该读出部43a连接。

在变形例所涉及的半导体光检测元件1C中，pn结通过基板上的第1导电型的外延半导体层R53与该外延半导体层R53中所形成的第2导电型的半导体区域54构成。倍增区域AM形成在实现了pn结的外延半导体层R53，与各光检测通道对应的倍增区域AM位于该外延半导体层R53。

以上，说明了本发明的优选实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种各样的变更。

本实施方式所涉及的半导体光检测元件1A~1C中的p型和n型的各导电型可以进行替换，变成与上述的相反。

光栅电极PG的形状并不限于矩形，也可以是日本特开平2009-276243号公报所记载的环状。

在形成有不规则的凹凸22的面，也可以按λ/(4n)的厚度形成比凹凸的高低差小且光学性地透明的膜。该光学性透明的膜例如起到作为对可见光的反射防止膜的功能。“n”是光学性透明的膜的折射率。

产业上的利用可能性

本发明能够利用在距离图像传感器、固体摄影装置、或者雪崩光电二极管阵列等的半导体光检测元件。

Claims

1.一种半导体光检测元件，其特征在于：

具备：

硅基板，具有：具有第1杂质浓度的半导体层、以及在所述半导体层上生长且具有比所述第1杂质浓度低的第2杂质浓度的外延半导体层；以及

导体，设置在所述外延半导体层的表面上，

在所述外延半导体层，形成有光感应区域，

在具有比所述外延半导体层高的杂质浓度的所述半导体层的至少与所述光感应区域相对的表面，通过脉冲激光的照射而形成有不规则的凹凸，

所述不规则的凹凸光学性地露出，

入射到所述硅基板的光在由脉冲激光的照射形成的所述不规则的凹凸上被反射、散射或扩散，而在所述硅基板内行进。

2.如权利要求1所述的半导体光检测元件，其特征在于：

作为所述导体，具备：光栅电极，设置在所述外延半导体层的表面上；以及第1和第2栅电极，在所述外延半导体层的所述表面上与所述光栅电极邻接而设置，并且

还具备：第1和第2半导体区域，形成在所述外延半导体层，用于分别读出从所述光栅电极正下方的区域流入到所述第1和第2栅电极正下方的电荷，

所述不规则的凹凸形成在所述半导体层的至少与所述光栅电极正下方的区域相对的表面。

3.如权利要求1所述的半导体光检测元件，其特征在于：

在所述外延半导体层，作为所述光感应区域，形成有产生与入射光强度对应的量的电荷的光电二极管，

所述不规则的凹凸形成在所述半导体层的至少与所述光电二极管相对的表面。

4.如权利要求3所述的半导体光检测元件，其特征在于：

还具备：

放大用晶体管，输出与输入到栅极端子的电荷量对应的电压值；

转移用晶体管，将在所述光电二极管产生的电荷转移到所述放大用晶体管的栅极端子；

放电用晶体管，使所述放大用晶体管的栅极端子的电荷放电；以及

选择用晶体管，选择性地输出从所述放大用晶体管输出的电压值。

5.如权利要求1所述的半导体光检测元件，其特征在于：

所述外延半导体层，在与所述半导体层的界面构成pn结，并且具有使由被检测光的入射而产生的载流子雪崩倍增的多个倍增区域，

作为所述导体，包含：具有2个端部，设置在每个所述倍增区域，并经由一个所述端部与所述外延半导体层电连接且经由另一个所述端部而连接于信号导线的多个电阻，

所述不规则的凹凸形成在所述半导体层的至少与所述各倍增区域相对的表面。

6.如权利要求1所述的半导体光检测元件，其特征在于：

所述外延半导体层具有使由光的入射而产生的载流子雪崩倍增的多个倍增区域，

在所述外延半导体层中，在与所述外延半导体层的界面构成pn结的半导体区域与所述倍增区域对应而形成，

作为所述导体，包含：具有2个端部，设置在所述外延半导体层中的每个所述半导体区域，并经由一个所述端部与所述外延半导体层中的所述半导体区域电连接且经由另一个所述端部而连接于信号导线的多个电阻，

所述不规则的凹凸形成在所述半导体层的至少与所述各半导体区域相对的表面。