JPH01205565A - 光半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
光半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH01205565A JPH01205565A JP63030463A JP3046388A JPH01205565A JP H01205565 A JPH01205565 A JP H01205565A JP 63030463 A JP63030463 A JP 63030463A JP 3046388 A JP3046388 A JP 3046388A JP H01205565 A JPH01205565 A JP H01205565A
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- substrate
- conductivity type
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はf9号処理回路(例えばバイポーラIC)部と
フォトダイオードを内蔵する光半導体装置と、その製造
方法に関するものである。
フォトダイオードを内蔵する光半導体装置と、その製造
方法に関するものである。
受光素rと周辺回路素子とを一体化してモノリンツクに
形成した光半導体装置は、受光素子と回路素子を別々の
チップて作ってハイブリッドIC化したものと異なり、
コストタウンか期待でき、また、外部電磁界による雑音
に対して強いというメリットを持つ。しかし、従来の光
″−1′導体装置の受光素子としては、フ第1・ダイオ
ードとしてrl型エピタキンヤル層とp型基板で形成さ
れる接合か用いられ、もしくは[1型工ビタキンヤル層
と1) 7’A← ) □□ 拡散層とで形成される接合か用いられてきた。しかし、
前者については、光生成キャリアの熱拡散に基つく応答
速度の悪化か、後者については、エピタキシャル層の厚
さに基づく感度の悪さが、特に波長8 0 0 n m
の光入射の場合のような長波長光に対して問題となって
いた。また、両者ともフォトタイオードのp−n接合の
接合容量が十分に小さくできず、単体のpinフ第1・
ダイオードと比べて、特性の劣ったものとなっていた。
形成した光半導体装置は、受光素子と回路素子を別々の
チップて作ってハイブリッドIC化したものと異なり、
コストタウンか期待でき、また、外部電磁界による雑音
に対して強いというメリットを持つ。しかし、従来の光
″−1′導体装置の受光素子としては、フ第1・ダイオ
ードとしてrl型エピタキンヤル層とp型基板で形成さ
れる接合か用いられ、もしくは[1型工ビタキンヤル層
と1) 7’A← ) □□ 拡散層とで形成される接合か用いられてきた。しかし、
前者については、光生成キャリアの熱拡散に基つく応答
速度の悪化か、後者については、エピタキシャル層の厚
さに基づく感度の悪さが、特に波長8 0 0 n m
の光入射の場合のような長波長光に対して問題となって
いた。また、両者ともフォトタイオードのp−n接合の
接合容量が十分に小さくできず、単体のpinフ第1・
ダイオードと比べて、特性の劣ったものとなっていた。
これらの問題点を解決する試みとして、例えば特開昭6
1−1− 5 4 0 6 3号公報の技術や、特開
昭6 1−2 6 5 8 6 6号公報の技術か提案
されている。特開昭6 1 − 1 5 4 0 6
3号公報では、p型基板と1〕型工ピタキシヤル層の間
で形成されるフォトタイオート 型゛I′−導体基板上に低濃度のp型エピタキシャル層
を形成することで、p型半導体側の空乏層幅を大きくし
て接合容量を低減【7、かつ深部で発生したキャリアか
光電流に充分に寄与できるようにしている。また、特開
昭6 1. − 2 6 5 8 8 6号公報ては、
p型基板に接する側でn型エピタキシャル層の不純物を
濃度を高く設定し、フ第1・ダイオードの接合容量を決
定する表面側で低く設定している。
1−1− 5 4 0 6 3号公報の技術や、特開
昭6 1−2 6 5 8 6 6号公報の技術か提案
されている。特開昭6 1 − 1 5 4 0 6
3号公報では、p型基板と1〕型工ピタキシヤル層の間
で形成されるフォトタイオート 型゛I′−導体基板上に低濃度のp型エピタキシャル層
を形成することで、p型半導体側の空乏層幅を大きくし
て接合容量を低減【7、かつ深部で発生したキャリアか
光電流に充分に寄与できるようにしている。また、特開
昭6 1. − 2 6 5 8 8 6号公報ては、
p型基板に接する側でn型エピタキシャル層の不純物を
濃度を高く設定し、フ第1・ダイオードの接合容量を決
定する表面側で低く設定している。
しかしながら、上記公開公報に示される技術では、フォ
トダイオード 化は、実現することか非常に困難である。なぜなら、こ
れら従来技術ではエピタキシャル成長法などによる半導
体結晶成長層の不純物濃度を低くし、これによってフォ
トタイオードの空乏層を大きくすることで接合容量の低
減を図っているが、エピタキシャル成長法には不純物濃
度を低減にするに際しての限界があり、現状の量産技術
では1014cm−3程度以下の濃度にすることが困難
だからである。
トダイオード 化は、実現することか非常に困難である。なぜなら、こ
れら従来技術ではエピタキシャル成長法などによる半導
体結晶成長層の不純物濃度を低くし、これによってフォ
トタイオードの空乏層を大きくすることで接合容量の低
減を図っているが、エピタキシャル成長法には不純物濃
度を低減にするに際しての限界があり、現状の量産技術
では1014cm−3程度以下の濃度にすることが困難
だからである。
このため、空乏層の幅についても、この不純物濃度に相
当する広がりか限界となり、高比抵抗の半導体基板を用
いて形成される通常のpinフ第1・ダイオードに比べ
て、バイポーラICを内蔵したモノシリツクな光半導体
装置の高速応答性、感度なとは、−膜面に低いものとな
っている。特に、フォトタイオードの受光面積か大きい
ときには、これに比例し2て72トタイオ−ドの接合容
量も大きくなるので、たとえバイポーラIC(信号処理
回路)の品速化を行なったと[7ても、光半導体装置の
全体としては、応答性、感度か低下してしまっていた。
当する広がりか限界となり、高比抵抗の半導体基板を用
いて形成される通常のpinフ第1・ダイオードに比べ
て、バイポーラICを内蔵したモノシリツクな光半導体
装置の高速応答性、感度なとは、−膜面に低いものとな
っている。特に、フォトタイオードの受光面積か大きい
ときには、これに比例し2て72トタイオ−ドの接合容
量も大きくなるので、たとえバイポーラIC(信号処理
回路)の品速化を行なったと[7ても、光半導体装置の
全体としては、応答性、感度か低下してしまっていた。
そこで本発明は、イ言号処理回路部と共に内蔵されるフ
ォトタイオードの接ご容量を著しく低′8川−化するこ
とにより、jt::j速応答および感度の著しい向上を
達成することのできる光半導体装置を提供することをL
I的とする。
ォトタイオードの接ご容量を著しく低′8川−化するこ
とにより、jt::j速応答および感度の著しい向上を
達成することのできる光半導体装置を提供することをL
I的とする。
また本発明は、」1記のような光半導体装置を、筒中な
]−程によっても歩留りよく作製することのできる製造
方法を提供することをLI的とする。
]−程によっても歩留りよく作製することのできる製造
方法を提供することをLI的とする。
本発明に係る光半導体装置の第1の態様のものは、第1
導電型の高比抵抗の′−1′、導体基板(真性に近い半
導体基板)と、この31′導体基板の表面側に形成され
た第2導電型の半導体結晶成長層とを備え、゛I″−導
体基板の裏面側の不純物濃度は表面側よりも品く設定さ
れ、かつ半導体結晶成長層にはフォトタイオー1・の−
力の電極部をなすh′3″、2導電型の受光面電極部と
、バイポーラICあるいはMO3ICなとからなる信号
処理回路部とが形成されていることを特徴とする。
導電型の高比抵抗の′−1′、導体基板(真性に近い半
導体基板)と、この31′導体基板の表面側に形成され
た第2導電型の半導体結晶成長層とを備え、゛I″−導
体基板の裏面側の不純物濃度は表面側よりも品く設定さ
れ、かつ半導体結晶成長層にはフォトタイオー1・の−
力の電極部をなすh′3″、2導電型の受光面電極部と
、バイポーラICあるいはMO3ICなとからなる信号
処理回路部とが形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る光半導体装置の第2の態様のものは
、半導体あるいは絶縁体などからなる第1の基板と、裏
面で第1の、2!仮に貼り合わされ、当該裏面から表面
側に向って第1導電型の不純物濃度が徐々に低ドするよ
うに濃度勾配を持ったオートドープ層が、所定の19さ
て裏面側に形成された第1導電型の高比抵抗の半導体(
真性に近い半導体)からなる第2の基板と、この第2の
基板の表面側に形成された第2導電型のIへ導体結晶成
長層と、この半導体結晶成長層のフ第1・ダイオード形
成部に、第2導電型の不純物を同濃度に含んで形成され
た受光面電極部と、この受光面電極部を囲み下端かオー
トドープ層中に延びるように形成された第1導電型のア
イソレ−ンヨン領域と、このアイソ1ノ−ンヨン領域の
外側の゛1′、導体結晶成長層に形成されたバイポーラ
IC,MO8ICなとからなる信号処理回路部とを備え
ることを特徴とする。
、半導体あるいは絶縁体などからなる第1の基板と、裏
面で第1の、2!仮に貼り合わされ、当該裏面から表面
側に向って第1導電型の不純物濃度が徐々に低ドするよ
うに濃度勾配を持ったオートドープ層が、所定の19さ
て裏面側に形成された第1導電型の高比抵抗の半導体(
真性に近い半導体)からなる第2の基板と、この第2の
基板の表面側に形成された第2導電型のIへ導体結晶成
長層と、この半導体結晶成長層のフ第1・ダイオード形
成部に、第2導電型の不純物を同濃度に含んで形成され
た受光面電極部と、この受光面電極部を囲み下端かオー
トドープ層中に延びるように形成された第1導電型のア
イソレ−ンヨン領域と、このアイソ1ノ−ンヨン領域の
外側の゛1′、導体結晶成長層に形成されたバイポーラ
IC,MO8ICなとからなる信号処理回路部とを備え
ることを特徴とする。
さらに、本発明に係る光半導体装置の製造方法は、半導
体あるいは絶縁体なとからなる第1の基板と、裏面に第
1導電型の高濃度不純物層を有する第1導電型の高比抵
抗の半導体(真性に近い半導体)からなる第2の基板と
を、高濃度不純物層を介して互いに貼り合わせて加圧熱
処理する第1の工程と、第2の基板の表面側を研磨して
薄くする第2の工程と、薄くされた第2の基板のアイソ
レーンヨン領域形成部に第1導電型の不純物をドープす
る第3の工程と、第2の基板上に第2導電型の半導体結
晶成長層を例えはエピタキシャル成長法により形成する
第4の工程と、半導体結晶成長層のアイソ1ノージヨン
領域形成部に第1導電型の不純物、アイソレーンヨン領
域形成部の内側のフォトダイオード それぞれドープすると共に、アイソレーション領域形成
部の外側に信号処理[[!1路を形成するための所要の
不純物ドープを行なう第5の工程と、半導体結晶成長層
上に必要な絶縁膜、電極および配線層を形成する第6の
工程とを(iiiiえ、第1ない[7第6の工程におけ
る熱処理は、第2の半導体基板の裏面側に高濃度不純物
層からの濃度勾配を持ったオートドープ層か形成され、
かつアイソレーンヨン領域形成部の第1導電型領域の下
端かオートドープ層中まで延びるように制御されること
を特徴とする。
体あるいは絶縁体なとからなる第1の基板と、裏面に第
1導電型の高濃度不純物層を有する第1導電型の高比抵
抗の半導体(真性に近い半導体)からなる第2の基板と
を、高濃度不純物層を介して互いに貼り合わせて加圧熱
処理する第1の工程と、第2の基板の表面側を研磨して
薄くする第2の工程と、薄くされた第2の基板のアイソ
レーンヨン領域形成部に第1導電型の不純物をドープす
る第3の工程と、第2の基板上に第2導電型の半導体結
晶成長層を例えはエピタキシャル成長法により形成する
第4の工程と、半導体結晶成長層のアイソ1ノージヨン
領域形成部に第1導電型の不純物、アイソレーンヨン領
域形成部の内側のフォトダイオード それぞれドープすると共に、アイソレーション領域形成
部の外側に信号処理[[!1路を形成するための所要の
不純物ドープを行なう第5の工程と、半導体結晶成長層
上に必要な絶縁膜、電極および配線層を形成する第6の
工程とを(iiiiえ、第1ない[7第6の工程におけ
る熱処理は、第2の半導体基板の裏面側に高濃度不純物
層からの濃度勾配を持ったオートドープ層か形成され、
かつアイソレーンヨン領域形成部の第1導電型領域の下
端かオートドープ層中まで延びるように制御されること
を特徴とする。
本発明の光半導体装置によれば、フォトダイオードのp
n接合は半導体れ一晶成長層と高比抵抗の半導体基板(
第2の基板)の間で形成されるので、空乏層は半導体基
板中に大きく広かり、従って接合容量を著しく低容量化
することができる。特に、第2の態様のようにオート1
−−ブ層を設りるようにすれば、内蔵電界を生じさせて
空乏層より深い部分で発生したキャリアの移動を可能に
できる。
n接合は半導体れ一晶成長層と高比抵抗の半導体基板(
第2の基板)の間で形成されるので、空乏層は半導体基
板中に大きく広かり、従って接合容量を著しく低容量化
することができる。特に、第2の態様のようにオート1
−−ブ層を設りるようにすれば、内蔵電界を生じさせて
空乏層より深い部分で発生したキャリアの移動を可能に
できる。
また、本発明の光半導体装置の製造方法によれは、濃度
勾配をもったオートドープ層、フォトダイオードと信号
処理回路部を分離するアイソレーンヨン領域か、一連の
工程中の熱処理を経る中で形成されることになるので、
空乏層を広くしなからオートドープ層による内蔵電界を
発生させて高速応答を可能にした光半導体装置を、歩留
りよく簡単に作製することかできる。
勾配をもったオートドープ層、フォトダイオードと信号
処理回路部を分離するアイソレーンヨン領域か、一連の
工程中の熱処理を経る中で形成されることになるので、
空乏層を広くしなからオートドープ層による内蔵電界を
発生させて高速応答を可能にした光半導体装置を、歩留
りよく簡単に作製することかできる。
以下、添付図面の第1図および第2図を参照して、本発
明の一実施例を説明する。なお、図面の説明において同
一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
明の一実施例を説明する。なお、図面の説明において同
一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
第1図は本発明の一実施例に係る光半導体装置の断面図
である。図示の通り、第1の基板1の上面(表面)側に
は高比抵抗のp−型半導体からなる第2の基板2か貼り
合わされ、この上面(表面)側にはn型半導体からなる
半導体結晶成長層3が形成されている。ここで、第1の
基板1としては例えばザファイアのような絶縁性基板な
とも用いることか可能であるか、ここではシリコン(S
i)のような半導体基板か用いられているものとする。
である。図示の通り、第1の基板1の上面(表面)側に
は高比抵抗のp−型半導体からなる第2の基板2か貼り
合わされ、この上面(表面)側にはn型半導体からなる
半導体結晶成長層3が形成されている。ここで、第1の
基板1としては例えばザファイアのような絶縁性基板な
とも用いることか可能であるか、ここではシリコン(S
i)のような半導体基板か用いられているものとする。
この半導体基板1の表面に貼り合された■〕−型゛1毛
導体基板2は、比抵抗か例えは3にΩcm程度のシリコ
ン単結晶かならなる基板である。n型半導体結晶成長層
3は例えはエピタキシャル成長法により形成されるもの
で、その不純物濃度はp−型半導体基板2よりも高くな
っている。そして、このように形成されるチップは、フ
第1・ダイオード形成部100と、バイポーラICなと
による信号処理回路部200を含んでいる。
導体基板2は、比抵抗か例えは3にΩcm程度のシリコ
ン単結晶かならなる基板である。n型半導体結晶成長層
3は例えはエピタキシャル成長法により形成されるもの
で、その不純物濃度はp−型半導体基板2よりも高くな
っている。そして、このように形成されるチップは、フ
第1・ダイオード形成部100と、バイポーラICなと
による信号処理回路部200を含んでいる。
p−型半導体基板2の裏面側部分には、p型ののオート
ドープ層2]か濃度勾配を持って形成される。このオー
トドープ層2]は、半導体基板2の裏面側の高濃度不純
物層(p++純物層)22からの熱拡散によって形成さ
れるもので、半導体基板]から離れるにつれて不純物濃
度か低くなっている。■)−型半導体基板2とn型半導
体結晶成長層3の境界部の信号処理回路部200には、
n型の埋込層23が形成され、バイポーラトランジスタ
の埋込層をなしている。さらに、この埋込層−12= 23の上方の半導体結晶成長層3には、バイポーラトラ
ンジスタを構成するp型拡散層31.32およびn型拡
散層33が形成されている。
ドープ層2]か濃度勾配を持って形成される。このオー
トドープ層2]は、半導体基板2の裏面側の高濃度不純
物層(p++純物層)22からの熱拡散によって形成さ
れるもので、半導体基板]から離れるにつれて不純物濃
度か低くなっている。■)−型半導体基板2とn型半導
体結晶成長層3の境界部の信号処理回路部200には、
n型の埋込層23が形成され、バイポーラトランジスタ
の埋込層をなしている。さらに、この埋込層−12= 23の上方の半導体結晶成長層3には、バイポーラトラ
ンジスタを構成するp型拡散層31.32およびn型拡
散層33が形成されている。
一方、n型半導体結晶成長層3の信号処理回路部200
にはフォトダイオードの受光面電極部34をなすn+型
型数散層形成され、この受光面電極(カソード電極)部
34はp++純物層22による反対面電極(アノード電
極)部とペアになっている。フォトダイオード形成部1
00と信号処理回路部200は、p型のアイソレーンヨ
ン領域4により互いに電気的に分離されている。ここで
、p型のアイソレーンヨン領域4の下端部はp型のオー
トドープ層21中まで延び、望ましくはオートドープ層
2]の不純物濃度が1016cm”程度の領域まで達し
ている。さらに、半導体結晶成長層3」二には図示しな
い絶縁膜、オーミック電極、配線層などが形成され、全
体としてフ第1・ダイオードと信号処理回路部を内蔵す
る光半導体装置をなしている。
にはフォトダイオードの受光面電極部34をなすn+型
型数散層形成され、この受光面電極(カソード電極)部
34はp++純物層22による反対面電極(アノード電
極)部とペアになっている。フォトダイオード形成部1
00と信号処理回路部200は、p型のアイソレーンヨ
ン領域4により互いに電気的に分離されている。ここで
、p型のアイソレーンヨン領域4の下端部はp型のオー
トドープ層21中まで延び、望ましくはオートドープ層
2]の不純物濃度が1016cm”程度の領域まで達し
ている。さらに、半導体結晶成長層3」二には図示しな
い絶縁膜、オーミック電極、配線層などが形成され、全
体としてフ第1・ダイオードと信号処理回路部を内蔵す
る光半導体装置をなしている。
次に、上記実施例に係る光半導体装置の作用を説明する
。
。
本実施例の装置は、図示しないオーミック電極を経由し
てなされる受光面電極部34および反対面電極部(p+
+不純物層)22からのバイアスの印加により、p−型
半導体基板2とn型半導体結晶成長層3が逆バイアスと
なった状態で使用される。ここで、p−型半導体基板2
は真性に近く十分に高比抵抗となっており、従ってフォ
トダイオード形成部100におけるp−型半導体基板2
と半導体結晶成長層3によるpn接合の空乏層は、この
p−型半導体基板2中に大きく広がる。このため、接合
容量を著しく低容量化することができ、高速応答を可能
にできる。
てなされる受光面電極部34および反対面電極部(p+
+不純物層)22からのバイアスの印加により、p−型
半導体基板2とn型半導体結晶成長層3が逆バイアスと
なった状態で使用される。ここで、p−型半導体基板2
は真性に近く十分に高比抵抗となっており、従ってフォ
トダイオード形成部100におけるp−型半導体基板2
と半導体結晶成長層3によるpn接合の空乏層は、この
p−型半導体基板2中に大きく広がる。このため、接合
容量を著しく低容量化することができ、高速応答を可能
にできる。
具体的には、n型半導体結晶成長層3と接してpn接合
を形成するp型半導体の不純物濃度が、p−型半導体基
板2の出発利料である単結晶基板で決定されるので、エ
ピタキシャル成長法によるp型半導体を用いたときに比
べて、1〜2桁以上も低くできる。従って、p−型半導
体基板2における空乏層の広がりを、従来装置に比べて
10倍以」二にてき、結果として接合容量を1/10以
下にすることかできる。また、空乏層が広がる分たけ、
受光素子深部で発生したキャリアを効率よく収集するこ
とかでき、またその結果、空乏層外て発生ずるギヤリア
の割合も減少し、フォトダイオードを高速化することか
できる。さらに、空乏層よりも深部で発生したキャリア
は、オート1・−プ層の不純物濃度勾配による内蔵電界
によりすみやかに移動するので、拡散電流成分の増加に
よる応答波形のずそひきか少なくなり、全体として高速
化される。
を形成するp型半導体の不純物濃度が、p−型半導体基
板2の出発利料である単結晶基板で決定されるので、エ
ピタキシャル成長法によるp型半導体を用いたときに比
べて、1〜2桁以上も低くできる。従って、p−型半導
体基板2における空乏層の広がりを、従来装置に比べて
10倍以」二にてき、結果として接合容量を1/10以
下にすることかできる。また、空乏層が広がる分たけ、
受光素子深部で発生したキャリアを効率よく収集するこ
とかでき、またその結果、空乏層外て発生ずるギヤリア
の割合も減少し、フォトダイオードを高速化することか
できる。さらに、空乏層よりも深部で発生したキャリア
は、オート1・−プ層の不純物濃度勾配による内蔵電界
によりすみやかに移動するので、拡散電流成分の増加に
よる応答波形のずそひきか少なくなり、全体として高速
化される。
本発明は」1記実施例に限定されるものではなく、種々
の変形した態様か可能である。
の変形した態様か可能である。
本実施例では濃度勾配を持ったp型不純物層としてのオ
ートドープ層21を設けることとしているか、これは本
発明に必須のものではない。すなイつち、このp型不純
物層に濃度勾配かなくても、p−型半導体基板2か十分
に高比抵抗であれば、pn接合の空乏層は十分な広かり
を持つことかできるので、接合容量の低減などによる高
速応答の改善か可能である。
ートドープ層21を設けることとしているか、これは本
発明に必須のものではない。すなイつち、このp型不純
物層に濃度勾配かなくても、p−型半導体基板2か十分
に高比抵抗であれば、pn接合の空乏層は十分な広かり
を持つことかできるので、接合容量の低減などによる高
速応答の改善か可能である。
p−型彫導体基板2の厚さについても、特に限定はされ
ないが、高速応答を実現するためには、空乏層の広かり
との関係において所定の厚さにすることか望ましい。す
なわち、空乏層の広がりはp−型′″1′−導体基板2
の比抵抗と印加バイアスによって定まるか、この空乏層
の下側の高比抵抗の部分が厚いと、この部分での拡散電
流成分が大きくなり、応答が悪くなるたけでなく、フォ
トダイオードの直列抵抗か高くなってしまう。従って、
オー l−1’−プ層21か設けられているときには、
この空乏層かオートドープ層21まで延びていることが
望ましく、オートドープ層2]か設けられていないとき
には、空乏層の下端が■)−型半導体基板2の裏面側の
高濃度不純物を含む領域と近接し、あるいは接している
ことか望ましい。
ないが、高速応答を実現するためには、空乏層の広かり
との関係において所定の厚さにすることか望ましい。す
なわち、空乏層の広がりはp−型′″1′−導体基板2
の比抵抗と印加バイアスによって定まるか、この空乏層
の下側の高比抵抗の部分が厚いと、この部分での拡散電
流成分が大きくなり、応答が悪くなるたけでなく、フォ
トダイオードの直列抵抗か高くなってしまう。従って、
オー l−1’−プ層21か設けられているときには、
この空乏層かオートドープ層21まで延びていることが
望ましく、オートドープ層2]か設けられていないとき
には、空乏層の下端が■)−型半導体基板2の裏面側の
高濃度不純物を含む領域と近接し、あるいは接している
ことか望ましい。
信号処理回路部200に設けられる回路はバイポーラI
Cに限られず、MO8ICであってもよく、用いられる
半導体はシリコンに限らす、カリウムリン(Ga As
)やカリウムリン(Ga P)−1,6−− のような化合物半導体であってもよい。また、本実施例
のアイソレーション領域4はいわゆるpn接合分離を行
なうものであるか、S ] 02などの絶縁物の埋込み
やトレンチ(溝)の形成、あるいはプロトンイオンの注
入などによっても、同様にアイソレーションを行なうこ
とかできる。
Cに限られず、MO8ICであってもよく、用いられる
半導体はシリコンに限らす、カリウムリン(Ga As
)やカリウムリン(Ga P)−1,6−− のような化合物半導体であってもよい。また、本実施例
のアイソレーション領域4はいわゆるpn接合分離を行
なうものであるか、S ] 02などの絶縁物の埋込み
やトレンチ(溝)の形成、あるいはプロトンイオンの注
入などによっても、同様にアイソレーションを行なうこ
とかできる。
次に、第2図を参照して、第1図に示す光半導体装置の
製造方法を説明する。
製造方法を説明する。
第2図は製造工程別の素子断面図である。まず、同図(
a)のように、第1の基板(半導体基板)1としてのシ
リコン基板と、高比抵抗の第2の基板(p−型半導体基
板)2としてのp−型シリコン基板を用意する。ここで
、双方の基板には共に両面ミラーウェーハを用いる。そ
して、比抵抗3I(9cmのp−型半導体基板2の裏面
にホウ素(B)を熱拡散し、反対面電極をなすと共にオ
ートドープ層の拡散源をなすp+型不純物層22を形成
する。
a)のように、第1の基板(半導体基板)1としてのシ
リコン基板と、高比抵抗の第2の基板(p−型半導体基
板)2としてのp−型シリコン基板を用意する。ここで
、双方の基板には共に両面ミラーウェーハを用いる。そ
して、比抵抗3I(9cmのp−型半導体基板2の裏面
にホウ素(B)を熱拡散し、反対面電極をなすと共にオ
ートドープ層の拡散源をなすp+型不純物層22を形成
する。
次に、p+型不純物層22を形成したp−型半導体基板
2の裏面と半導体基板1の表面を清浄にし、これらを密
着させて水素(H2)雰囲気の電気炉中て加熱し、2枚
の基板]、2を第2図(b)のように接着する。そして
、接着されたp−型半導体基板2の表面を研磨し、所定
の厚さまで薄くする(第2図(c)図示)。ここで、研
磨方法としては機械研磨、化学研磨なとかあるか、通常
は機械的に研磨した後にエッチンク液を用い、精密な化
学研磨を行なう。
2の裏面と半導体基板1の表面を清浄にし、これらを密
着させて水素(H2)雰囲気の電気炉中て加熱し、2枚
の基板]、2を第2図(b)のように接着する。そして
、接着されたp−型半導体基板2の表面を研磨し、所定
の厚さまで薄くする(第2図(c)図示)。ここで、研
磨方法としては機械研磨、化学研磨なとかあるか、通常
は機械的に研磨した後にエッチンク液を用い、精密な化
学研磨を行なう。
次に、通常のプレーナープロセスに従い、イ5号処理回
路部200にバイポーラトランジスタの埋込層23とな
るn型拡散層をアンチモン(Sl))の拡散により形成
し、フォトダイオード形成部]00と信号処理回路部2
00の境界部にアイソレーション領域4となる拡散層4
1をホウ素の拡散により形成する。この工程において、
拡散層の形成に熱拡散法を用いたり、あるいはイオン注
入法を用いてその後にアニーリング行なったときには、
p+型不純物層22のp型不純物がp−型半導体基板2
中に拡散されていき、オートドープ層21の形成か始ま
ることになる(第2図(d)図示)。
路部200にバイポーラトランジスタの埋込層23とな
るn型拡散層をアンチモン(Sl))の拡散により形成
し、フォトダイオード形成部]00と信号処理回路部2
00の境界部にアイソレーション領域4となる拡散層4
1をホウ素の拡散により形成する。この工程において、
拡散層の形成に熱拡散法を用いたり、あるいはイオン注
入法を用いてその後にアニーリング行なったときには、
p+型不純物層22のp型不純物がp−型半導体基板2
中に拡散されていき、オートドープ層21の形成か始ま
ることになる(第2図(d)図示)。
次に、エピタキシャル成長法を用いてp−型半導体基板
2上にn型の半導体結晶成長層3を形成する(第2図(
e)図示)。この半導体結晶成長層3の不純物濃度は、
エピタキシャル成長法の技術的jlill約によって、
十分には小さくできないか、1、0 ”’cm−3程度
とすることは可能である。なお、この」二部中において
も加熱処理を伴なうので、オートドープ層2]の形成は
徐々に進行していき、アイソレーション領域4となる拡
散層41も徐々に広かっていくことになる。
2上にn型の半導体結晶成長層3を形成する(第2図(
e)図示)。この半導体結晶成長層3の不純物濃度は、
エピタキシャル成長法の技術的jlill約によって、
十分には小さくできないか、1、0 ”’cm−3程度
とすることは可能である。なお、この」二部中において
も加熱処理を伴なうので、オートドープ層2]の形成は
徐々に進行していき、アイソレーション領域4となる拡
散層41も徐々に広かっていくことになる。
次に、半導体結晶成長層Bのフォトダイオード形成部1
00と信号処理回路部200の境界部に、アイソレーシ
ョン領域4となるn型の拡散層42をホウ素の拡散によ
り形成する(第2図(f)図示)。しかる後、フォトダ
イオード形成部100の受光面電極部34となるn+ハ
リの拡散層をリン(P)の拡散により形成すると共に、
信号処理回路部200にバイポーラトランジスタをなす
n型拡散層31.32およびp型拡散層33を形成す−
IQ − ると、第1図に示すデバイスが得られる。このとき、」
二記工程中においても、拡散層の形成の過程で熱処理を
伴なうのて、オートドープ層2]は更に広がることにな
る。一方、拡散層41.42についても熱処理の過程で
更に広かるので、結果的には、第1図のように拡散層4
1.42か一体化してアイソレーション領域4か形成さ
れることになる。
00と信号処理回路部200の境界部に、アイソレーシ
ョン領域4となるn型の拡散層42をホウ素の拡散によ
り形成する(第2図(f)図示)。しかる後、フォトダ
イオード形成部100の受光面電極部34となるn+ハ
リの拡散層をリン(P)の拡散により形成すると共に、
信号処理回路部200にバイポーラトランジスタをなす
n型拡散層31.32およびp型拡散層33を形成す−
IQ − ると、第1図に示すデバイスが得られる。このとき、」
二記工程中においても、拡散層の形成の過程で熱処理を
伴なうのて、オートドープ層2]は更に広がることにな
る。一方、拡散層41.42についても熱処理の過程で
更に広かるので、結果的には、第1図のように拡散層4
1.42か一体化してアイソレーション領域4か形成さ
れることになる。
以上の工程の後に、絶縁膜、オーミック電極あるいは配
線層(図示せず)を形成すると、光半導体装置が完成す
ることになる。なお、このときには、アイソレーション
領域4の先端はオートドープ層2]の不純物濃度が1.
0 ”cm ”程度の領域中まで延びているものとする
。
線層(図示せず)を形成すると、光半導体装置が完成す
ることになる。なお、このときには、アイソレーション
領域4の先端はオートドープ層2]の不純物濃度が1.
0 ”cm ”程度の領域中まで延びているものとする
。
」1記実施例の製造方法についても、種々の変形が可能
である。
である。
例えば、信号処理回路部がMO8ICであるときには、
当然にその工程か変更されることになる。
当然にその工程か変更されることになる。
また、用いられる半導体か化音物半導体であるときには
、熱処理の条件なども変更されることになる。
、熱処理の条件なども変更されることになる。
以上、詳細に説明した通り、本発明の光半導体装置によ
れば、フォトダイオードのpn接合は半導体結晶成長層
と高比抵抗の半導体基板の間で形成されるので、空乏層
は半導体基板中に大きく広がり、従って接合容量を著し
く低減することができる。従って、信号処理回路部と共
に内蔵されるフォトダイオード 向]二を達成することかできる。
れば、フォトダイオードのpn接合は半導体結晶成長層
と高比抵抗の半導体基板の間で形成されるので、空乏層
は半導体基板中に大きく広がり、従って接合容量を著し
く低減することができる。従って、信号処理回路部と共
に内蔵されるフォトダイオード 向]二を達成することかできる。
また、本発明の光半導体装置の製造方法によれば、濃度
勾配をもったオートドープ層、フォトダイオードと信号
処理回路部を分離するアイソレーション領域か、一連の
工程中の熱処理を経る中で形成されることになるので、
空乏層を広くして高速応答性を可能にした光半導体装置
を、歩留りよく簡単に作成することかできる。
勾配をもったオートドープ層、フォトダイオードと信号
処理回路部を分離するアイソレーション領域か、一連の
工程中の熱処理を経る中で形成されることになるので、
空乏層を広くして高速応答性を可能にした光半導体装置
を、歩留りよく簡単に作成することかできる。
第1図は本発明に係る光半導体装置の一例の断面図、第
2図は本発明に係る光半導体装置の製造工程を示す工程
別断面図である。 ]・・・半導体基板、2・・p−型半導体基板、3・・
・半導体結晶成長層、4・・アイソレーション領域、2
1・・・オートドープ層、2 2 − p+型不純物層
(反対面電極部)、23・・・埋込層、34・・受光面
電極部、100・・フォトダイオード形成部、200・
・・信号処理回路部。
2図は本発明に係る光半導体装置の製造工程を示す工程
別断面図である。 ]・・・半導体基板、2・・p−型半導体基板、3・・
・半導体結晶成長層、4・・アイソレーション領域、2
1・・・オートドープ層、2 2 − p+型不純物層
(反対面電極部)、23・・・埋込層、34・・受光面
電極部、100・・フォトダイオード形成部、200・
・・信号処理回路部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1導電型の高比抵抗の半導体基板と、この半導体
基板の表面側に形成された第2導電型の半導体結晶成長
層とを備え、前記半導体基板の裏面側の不純物濃度は前
記表面側よりも高く設定され、かつ前記半導体結晶成長
層にはフォトダイオードの一方の電極部をなす第2導電
型の受光面電極部と信号処理回路部とが形成されている
ことを特徴とする光半導体装置。 2、第1の基板と、 裏面で前記第1の基板に貼り合わされ、当該裏面から表
面側に向って第1導電型の不純物濃度が徐々に低下する
ように濃度勾配を持ったオートドープ層が、所定の厚さ
をもって前記裏面側に形成された第1導電型の高比抵抗
の半導体からなる第2の基板と、 この第2の基板の表面側に形成された第2導電型の半導
体結晶成長層と、 この半導体結晶成長層のフォトダイオード形成部に、第
2導電型の不純物を高濃度に含んで形成された受光面電
極部と、 この受光面電極部を囲み、下端が前記オートドープ層中
に延びるように形成された第1導電型のアイソレーショ
ン領域と、 このアイソレーション領域の外側の前記半導体結晶成長
層に形成された信号処理回路部と を備えることを特徴とする光半導体装置。 3、前記アイソレーション領域の下端が、前記オートド
ープ層中の不純物濃度が10^1^6cm^−^3オー
ダー以上の部分にまで延びていることを特徴とする請求
項2記載の光半導体装置。 4、第1の基板と、裏面に第1導電型の高濃度不純物層
を有する第1導電型の高比抵抗の半導体からなる第2の
基板とを、前記高濃度不純物層を介して互いにに貼り合
わせて加圧熱処理する第1の工程と、 前記第2の基板の表面側を研磨して薄くする第2の工程
と、 前記薄くされた第2の基板のアイソレーション領域形成
部に第1導電型の不純物をドープする第3の工程と、 前記第2の基板上に第2導電型の半導体結晶成長層を形
成する第4の工程と、 前記半導体結晶成長層の前記アイソレーション領域形成
部に第1導電型の不純物、前記アイソレーション領域形
成部の内側のフォトダイオード形成部に第2導電型の不
純物をそれぞれドープすると共に、前記アイソレーショ
ン領域形成部の外側に信号処理回路を形成するための所
要の不純物ドープを行なう第5の工程と、 前記半導体結晶成長層上に必要な絶縁膜、電極および配
線層を形成する第6の工程とを備え、前記第1ないし第
6の工程における熱処理は、前記第2の基板の裏面側に
前記高濃度不純物層からの濃度勾配を持ったオートドー
プ層が形成され、かつ前記アイソレーション領域形成部
の第1導電型領域の下端が前記オートドープ層中まで延
びるように制御されることを特徴とする光半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030463A JPH01205565A (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 光半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030463A JPH01205565A (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 光半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01205565A true JPH01205565A (ja) | 1989-08-17 |
Family
ID=12304578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63030463A Pending JPH01205565A (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | 光半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01205565A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0766323A3 (en) * | 1995-09-26 | 1998-07-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-receiving element |
| JP2001284629A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-12 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
| JP2002057318A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-22 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996781A (ja) * | 1982-11-25 | 1984-06-04 | Sharp Corp | ホトダイオ−ド |
| JPS61154063A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Toshiba Corp | 光半導体装置およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-02-12 JP JP63030463A patent/JPH01205565A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996781A (ja) * | 1982-11-25 | 1984-06-04 | Sharp Corp | ホトダイオ−ド |
| JPS61154063A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Toshiba Corp | 光半導体装置およびその製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0766323A3 (en) * | 1995-09-26 | 1998-07-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-receiving element |
| US6049117A (en) * | 1995-09-26 | 2000-04-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-receiving element |
| JP2001284629A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-12 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
| JP2002057318A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-22 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
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