JPH02142181A - 回路内蔵受光素子 - Google Patents

回路内蔵受光素子

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JPH02142181A
JPH02142181A JP63295325A JP29532588A JPH02142181A JP H02142181 A JPH02142181 A JP H02142181A JP 63295325 A JP63295325 A JP 63295325A JP 29532588 A JP29532588 A JP 29532588A JP H02142181 A JPH02142181 A JP H02142181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
epitaxial layer
layer
diffusion layer
photodiode
Prior art date
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Pending
Application number
JP63295325A
Other languages
English (en)
Inventor
Motohiko Yamamoto
元彦 山本
Masaru Kubo
勝 久保
Takuya Ito
卓也 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP63295325A priority Critical patent/JPH02142181A/ja
Publication of JPH02142181A publication Critical patent/JPH02142181A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は信号処理回路を内蔵した受光素子構造の改良に
関するものである。
(従来の技術) 第6図は従来の一般的な回路内蔵受光素子の略断面図を
示す。同図において、フォトダイオードAとNPNトラ
ンジスタB等の信号処理回路素子とが同一の基板上に形
成されている。これは以下のようにして製造される。ま
ず、P型シリコン基板10表面のフォトダイオードAの
予定領域と、NPN)ランジスタBの予定領域とのそれ
ぞれに、N型埋込拡散層2,2を形成し、次に全面にN
型エピタキシャル層4を形成する。次に各素子間の分離
のためのP型分離拡散層8を形成し、さらに、各素子に
N型埋込拡散層2,2に達するN型コレクタ補償拡散層
5,5・・・を形成し、次に各素子にP型ベース拡散層
6.6を形成した後、NPN トランジスタBの部分の
ベース拡散層6にはN型エミッタ拡散層7を設ける。こ
のようにして、フォトダイオードAとNPN )ランジ
スタBが形成される。
(発明が解決しようとする課題) 回路内蔵受光素子は、光センサ、光゛アイソレータ等に
広く使用されているが、最近データ伝送の高速化、S 
、/ N比向上等の要求から、回路内蔵受光素子の高感
度化、応答速度の高速化の必要性が高まっている。
前述の第6図のような回路内蔵受光素子は、N型エピタ
キシャルJfl 4の厚さが、フォトダイオードA及び
NPNトランジスタBのどちらにおいても、同じ厚さに
なっている。
所で、7オトダイオードAの光感度を上げるためには、
フォトダイオードAの部分のN型エピタキシャルN4の
厚さを、信号用として使用する光の波長に応じ、十分厚
くする必要がある。しかし、NWエピタキシャル層4が
厚くなると、フォトダイオードへの部分のN型エピタキ
シャル層4のうち、空乏化していない部分で発生した光
キャリアが拡散で走行する時間が長くなり、応答速度の
高速化を妨げる。また、N型エビタキ7ヤル層4の厚さ
を厚くすることは、(i号処理回路部、すなわち、NP
NトランジスタBの部分のコレクタ抵抗の増大につなが
り、応答速度高速化の障害となる。
一方、回路内蔵受光素子の応答速度高速化のためには、
フォトダイオードAの部分の接合容量の低減が有効であ
り、そのためくはN型エピタキシャル層4を高比抵抗化
することが必要である。所がN型エピタキシャル層4を
高比抵抗化すると、NPN)ランジスタBの部分のコレ
クタ抵抗が増大し、応答速度高速化に対して、相反する
方向になる。
以上のことから明らかなよりに、回路内!岐受光素子の
高光感度と高速応答速度を両立させるためには、フォト
ダイオードAの部分のN型エピタキシャル層は高比抵抗
で厚く、NPNトランジスタBの部分のN型エピタキシ
ャル層は低比抵抗で薄くする必要がある。しかしながら
、第6図に示されるような従来の回路内蔵受光素子の構
造では、前記のような条件を実現するのは困難であった
(課題を解決するだめの手段) 本発明においては、+itr述の条件を満足させるため
に、フォトダイオードへの部分は、P型シリコン基板に
第一のN型埋込拡散を施し、その上に低比抵抗のN型エ
ピタキシャルノーと高比抵抗のN型エピタキシャル層を
積層し、その表面の一部にP型拡散1−を形成し、NP
N トランジスタBの部分は・P型ンリコン基板VC第
一のN型埋込拡散を施し、その上ンご低比抵抗のN型エ
ピタキシャル層を形成し、これに第二のN型埋込拡散層
を設けた後その上に高比抵抗のN型エピタキシャル層を
形成し、その−&面の一部にP散拡散層を形成し、さら
にその一部にN型拡散層を形成した。
(作用) 以上のような構造であるから、フォトダイオードAの部
分においては、上部の高比抵抗のN型エピタキシャルノ
ーと下部の低比抵抗のN型エピタキシャル層とのさ8t
の厚さを、W号用として使用する光の波長に応じて十分
厚く設定すれば、光感度は高くなり、上部のNW高比抵
抗エピタキシャル層とその表面のP散拡散層との間VC
PN接合を形成し、高比抵抗N型エピタキシャル層を、
空乏層が十分大がるような厚さに設定すれば、接合容量
は低くなる。さらに、下部の低比抵抗N型エピタキシャ
ル層と上部の高比抵抗のN型エピタキシャル層との間に
内蔵電界が形成されるため、光キャリアの走行時間も低
減できる。
NPNトランジスタBの部分は、上部の高比抵抗のエピ
タキシャル層と下部の低比抵抗エピタキシャル層との間
に第二のN型埋込拡散層を設けることにより、実効的な
エピタキシャル層の14さけ、上部の高比抵抗のN型エ
ピタキシャル層の厚さと同等に薄くなるので、NPNh
ランジスタのコレクタ抵抗を低減することができる。
(実施例) 第1図は本発明による回路内蔵受光素子の一実施例の略
断面図であって、第6図の従来例と同一の部分について
は同一の符号で表わされる。双方の図面を対比すれば判
るように、第1図の本発明の実施例においては、フォト
ダイオードAの部分の第一のN型埋込拡散層2のL方に
は、低比抵抗のN型エビタギ/ヤル層8と高比抵抗のN
型エピタキシャル層10とが積層されており、NPN 
トランジスタBの部分のN型エピタキシャル層2の上方
には低比抵抗のN型エビタキンヤルR48の中に拡散さ
れた第二のN型埋込拡散層9と高比抵抗のNuエピタキ
シャル層lOが積層されているのが、従来例との差であ
る。
この様な装置は、例えば以下のような工程によって製造
される。
+11  第2図に示されるように、半導体基板、例え
ばP型シリコン基板lの表面の、フォトダイオードAの
予定領域及びNPNトランジスタBの予定領域のそれぞ
れに、第一のN型埋込拡散層2.2を形成する。
(2)  次に、第8図に示されるように、前記のよう
に処理された半導体基板の表面に、例えば1Ω錆程度の
低比抵抗のN型エピタキシャルwJ8を成長させる。そ
の後、NPN トランジスタBの予定領域に第二のN型
埋込拡散層9を形成する。
(3)次に、@4図に示されるように、前記のように処
理された半導体基板の表面に、例えば5Ωcfn稈度の
高比抵抗のN型エビタキ/ヤルノ−10を成長させ、フ
ォトダイオードA、NPN)ランジスタB及びその他の
部分の素子間分離用のP型分離拡散ノー3,3・・・全
形成させる。
(4)  この後通常のバイポーラIC製造工程と同様
に、N型コレクタ補償拡散層5,5・・・ P型ベース
拡散)446,6、N型エミッタ拡散ノー7等を形成さ
せると、第1図のような回路内蔵受光素子が得られる。
これらの処理の工程中に第一のN型埋込拡散層2.2及
び第二のN型埋込拡散層9は、それぞれ上下に拡散する
本発明の回路内蔵受光素子は、フォトダイオードAの部
分のエピタキシャル層の厚さは、低比抵抗のN型エピタ
キシャル1−8と高比抵抗のN型エピタキシャル層lO
の厚さを加えたものになり、十分な光感度を有するフォ
トダイオードを形成できる。また、低比抵抗のエピタキ
シャル層8と高比抵抗のエピタキシャル層10との間に
内蔵電界が形成されるため、フォトダイオードに流れる
電流のうち、電界によるドリフトを光成分が増加し、拡
散電流成分が減少することにより、フ、)ダイオードの
応答速度が改善される。さらに、フ1)ダイオードのP
N接合は、高比抵抗のエピタキシャル層lOとその表面
に形成されたP型ベース拡散/m 6とによって形成さ
れるため、高比抵抗のエピタキシャル層10の厚さを、
フォトダイオードに加えられる逆バイアス電圧に応じて
広がる仝乏膚幅より厚くしておけば、フォトダイオード
の接合容景は十分小さくなる。
信号処理回路部のNPN トランジスタBは、高比抵抗
のエピタキシャル層10と低比抵抗のエピタキシャルp
ti8との間に第二のN型埋込拡散層9を設けであるか
ら、実効的なエピタキシャル層の厚さは、上部の高比抵
抗のエピタキシャル層10の厚さと同等になっている。
さらに、NPN トランジスタBのペース拡散層6の直
下の高比抵抗のエピタキシャル層lOの厚さを、NPN
 )ランジスタBのコレクタとベースとの間の空乏層が
、第2のN型埋逆拡散M9と接触するように設定すれば
、高比抵抗のエピタキシャル層lOは、NPNトランジ
スタBのコレクタ抵抗モ抗に寄与しなくなり、コレクタ
抵抗の小さいNPNトランソスタを形成できる。
@5図は他の実施例の略断面図であって、第1図の実施
例に若干の改良を加えたものである。第1図の実施例の
場合には、フォトダイオードAの部分の直列抵抗低減の
ために、コレクタ補償拡散l脅5を、下部のN型埋込拡
散層2に達するまで深く拡散していたが、第5図の実施
例では、コレクタ補償拡散層5をNPN )ランジスタ
Bの部分に必要最小限の深さとなるように浅く拡散する
。すなわち、フォトダイオードへの下部の第一のN型埋
込拡散層2の周辺部のみの上方に第二のN型埋込拡散層
9を形成し、その上に高比抵抗のエピタキシャルJ−1
0を形成し死後、コレクタ補償拡散層6を、第二のN型
埋込拡散層9に達するまで形成スル。NPN )ランジ
スタBの部分についても同様である。このようにして直
列抵抗が低減され、かつ、横方向の拡散が小さくなるか
らチップ面積を縮小することができる。
また、上部の高比抵抗のエピタキシャル層を100Ω副
の高比抵抗とし、信号処理回路部には、直列抵抗低減の
ためN型ウェル拡散を行なって、NPN )ランジスタ
を形成すれば、さらにフォトダイオード部の接合谷殖の
低減、応答速度の高速化7ji図られる。半導体基板は
、P型のものについて説明したが、半導体基板がNmの
場合は、それ以後の導電型は反対のものになる。
(発明の効果) 本発明によれば、低比抵抗のN型エピタキシャル成長1
回、高比抵抗のN型エピタキシャル成長1回、N型埋込
拡散2回という、従来の工程に比べてエピタキ7ヤル成
長−回、埋込拡牧−回の若干の工程を追加することによ
って、光感度、応答速度共にすぐれた回路内蔵受光素子
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の略断面図、第2図。 第S図、第4図は第1図の構造を得るまでの各工程の略
断面図、第5図は他の実施例の略断面図、第6図は従来
の一例の略断面図である。 1・・・P型シリコン基板、2・・・N型埋込拡散層(
第一)、8・・・P型分離拡散層、5・・・N型コレク
タ補償拡散層、6・・・P型ベース拡散層、ツタ拡散層
、8・・・低比抵抗のN型工層、9・・・N型埋込拡散
層(第二)、抗のN型エピタキシャル層、A・・・フド
、B・・・NPN )ランジスタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、一枚の基板の上に形成された受光素子と信号処理回
    路とよりなり、受光素子は基板の上に形成された第一の
    埋込拡散層と低比抵抗エピタキシャル層及び高比抵抗エ
    ピタキシャル層とを積層した部分に設けられ、信号処理
    回路は基板の上に形成された第一の埋込拡散層と低比抵
    抗エピタキシャル層及び第二の埋込拡散層を介してその
    上に形成された高比抵抗エピタキシャル層とを積層した
    部分に設けられることを特徴とする回路内蔵受光素子
JP63295325A 1988-11-22 1988-11-22 回路内蔵受光素子 Pending JPH02142181A (ja)

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JP63295325A JPH02142181A (ja) 1988-11-22 1988-11-22 回路内蔵受光素子

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999039391A1 (fr) * 1998-01-30 1999-08-05 Hamamatsu Photonics K.K. DISPOSITIF A SEMI-CONDUCTEUR RECEPTEUR DE LUMIERE COMPORTANT UN BiCMOS INTEGRE ET UNE PHOTODIODE A AVALANCHE
US6187316B1 (en) * 1994-02-17 2001-02-13 Merck Patent Gmbh Antiviral or antifungal composition and method
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