JPH03203266A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH03203266A
JPH03203266A JP1344278A JP34427889A JPH03203266A JP H03203266 A JPH03203266 A JP H03203266A JP 1344278 A JP1344278 A JP 1344278A JP 34427889 A JP34427889 A JP 34427889A JP H03203266 A JPH03203266 A JP H03203266A
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fet
well layer
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Mikio Kyomasu
幹雄 京増
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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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〕 本発明は半導体装置に関するもので、特にpin−ホト
ダイオードと0M08回路を組み合せた集積回路装置に
用いられる。
〔従来の技術〕
pinホトダイオードは一般に、n型基板にウェルを形
成し、このウェル中にp型層を形成することで実現され
る。このpinホトダイオードの出力信号を処理するた
めには、いわゆるアナログ回路を用いることができる。
ところで、アナログ回路はpチャネルMO8FETとn
チャネルMO3FETを組み合せたCMO3回路で実現
できる。
従来、0M08回路によるアナログ回路は、オフセット
電圧が高くて利得(ゲイン)が低いという問題を有して
いた。しかし、近年になって、スイッチドキャパシタを
用いたり多段構成としたりすることで、オフセット電圧
とゲインが大幅に改善されてきている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来技術では上記pinホトダイオード
と0M08回路の組み合せは、それぞれを異なる基板上
に構成して両者をワイヤで接続することにより実現して
いたため、寄生容量が大きくなって高速性を実現できな
かった。また、従来技術におけるpinホトダイオード
は、キャリア5188 濃度が比較的高い(1010/am  オーダー)基板
あるいはウェル中に実現されているため、負荷容量が大
きくなる欠点があった。また、空乏層の幅も狭くなるた
め応答速度が遅く、かつ入射光に対する応答性も良くな
い欠点があった。さらに、基板の抵抗が大きいため等価
抵抗が大きくなる欠点があった。
本発明は上記のような従来技術の欠点を解決することを
課題としている。
〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る半導体基板は、高濃度第1導電型の単一の
半導体基板と、この半導体基板上に形成された十分に低
濃度の第1導電型の第1のウェル層と、この第1のウェ
ル層に形成された第2導電型の拡散層と、第1のウェル
層中に形成されたp型およびn型の少なくとも2つの第
2のウェル層と、この第2のウェル層のp型およびn型
ウェル層中にそれぞれ形成されたnチャネルFETおよ
びpチャネルFETとを備え、拡散層、第1のウェル層
および半導体基板の間で構成されるpinホトダイオー
ドの出力信号が、pチャネルFETおよびnチャネルF
ETを含んで例えば0M08回路として構成されるアナ
ログ信号処理回路に与えられるように配線されているこ
とを特徴とする。
〔作用〕
本発明によれば、pinホトダイオードとこの出力信号
を処理するアナログ回路は同一基板に形成されるので、
ワイヤ等による容量やインダクタンスが低減される。ま
た、ドーピング不純物(キャリア)が十分に低濃度の第
1ウエル中にpinホトダイオードが形成されるので、
その接合容量を大幅に低減し得る。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は実施例に係る半導体装置の断面図で、左側から
順にpin−PD(pinホトダイオード) 、n −
F E T (nチャネルMO8FET)およびp−F
ET (pチャネルMO8FET)が配設される。まず
、n 型のSl基板(n 基板)10上には、非常に低
濃度の不純物を含むn″″−型の81工ピタキシヤル層
からなる第1のウェル層11が形成される。ここで、n
 基板10の比抵抗は0.5Ω(至)前後であり、不純
物濃度は1019〜10207cm3オーダーとされる
。また、第1のウェル層11は比抵抗100〜3000
Ω(至)、望ましくは500〜3000Ω0の高抵抗と
され、不純物濃度は5×10〜5×1012/cII+
3の非3 常に低濃度とされる。このように、n 基板10とn−
型の第1のウェル層11が組み合されることにより、こ
の上に形成される0M08回路のラッチアップが生じに
くくされる。また、寄生抵抗が大きくならないという効
果も生じる。
第1のウェル層11のn−FET領域にはpウェル層1
2が形成され、p−FET領域にはnウェル@13が形
成される。上記のような第1のウェル層11、pウェル
層12およびnウェル層13の上面には、n 層および
p 層が選択的に形成される。まず、pウェル層12に
はn ソース領域14Sおよびn ドレイン領域14D
が形成され、nウェル層13にはp ソース領域15S
およびp ドレイン領域15Dが形成される。
そして、これらFET領域はp+チャネルストッパ16
.17と、n+チャネルストッパ18゜19により他と
電気的に分離されている。また、pinホトダイオード
領域にはp アノード領域21Aとn カソード領域2
1Kが形成され、ウェル層12.13とpinホトダイ
オードとの間にはn アイソレーション領域22が形成
されている。
上記のpウェル層12、nウェル層13、n+カソード
領域21に、p  アノード領域21A1およびn+ア
イソレーション領域22のそれぞれの間には、分離用の
810゜層31が形成され、更に上面全体にCVD法な
どによる5102膜32が形成されている。また、n−
FETおよびp−FETのチャネル領域の8102膜3
2中には、ポリシリコンからなるゲート4142が埋め
込まれている。そして、SiO2膜32にはそれぞれn
+カソード領域21に、p  アノード領域21.A、
n  アイソレーション領域22、n+ソース領域14
S1ゲート41、n+ドレイン領域14DSp  ソー
ス領域15S1ゲート42およびp+ドレイン領域15
Dに達する開口が形成され、ここにpinホトダイオー
ド用のカソード電極5におよびアノード電極5A、素子
分離用のアイソレーション電極6、n−FET用のソー
ス電極7S、ゲート電極7Gおよびドレイン電極7DS
p−FET用のソース電極8S、ゲート電極8Gおよび
ドレイン電極8Dが形成されている。
なお、上記電極は例えばアルミニウムで形成される。
次に、上記実施例に係る半導体装置の作用を説明する。
pinホトダイオード領域に信号光が入射されると、p
 アノード領域21Aの下の第1のウェル層11で光キ
ャリア(電子/正孔対)が生成され、カソード電極5に
およびアノード電極5Aに振り別けられて取り出される
。ここで、第1のウェル層11は非常に低濃度にされて
いるので、pn接合容量が十分に小さい。このため、高
速処理が可能になるだけでなく、負荷容量も小さいので
pinダイオードのチャージアップが容易になり、検出
感度を高くすることができる。
pinホトダイオードの信号出力は、アノード電極5A
から図示しない配線を通ってn−FETのソース電極7
Sに与えられ、n、−FETおよびp−FETからなる
CMOSアナログ回路で処理される。ここで、pinホ
トダイオードとCMOS回路の間の電気的接続は、チッ
プ間のワイヤ等ではなく S i O2膜32の上の配
線層で実現されるので、寄生のキャパシタンスやインダ
クタンスが少なく、従って高速処理が可能になる。
〔発明の効果〕
以上の通り本発明によれば、pinホトダイオードとこ
の出力信号を処理するアナログ回路は同一基板に一体的
に形成されるので、ワイヤ等による容量が低減される。
また、キャリアが十分に低濃度の第1のウェル層中にp
inホトダイオードが形成されるので、その接合容量を
大幅に低減し得る。このようなダブルウェル構造を採用
することにより、PSDとCMO8の一体化や、pin
ホトダイオードとSCF回路の一体化による信号処理、
AD変換回路によるディジタル化など、新しい利用分野
を開拓することができる。
5K・・・カソード電極、5A・・・アノード電極、6
・・・アイソレーション電極、7S、8S・・・ソース
電極、7G、8G・・・ゲート電極、7D、8D・・・
ドレイン電極、10・・・n 基板、11・・・第1の
ウェル層、12・・・pウェル層、13・・・nウェル
層、14S・・・n+ソース領域、14D・・・n ド
レイン電極、15S・・・p ソース領域、15D・・
・p+ドレイン領域、16.17・・・p チャネルス
トッパ、18.19・・・n チャネルストッパ、21
K・・・n カソード領域、21A・・・p アノード
領域、22・・・n アイソレーション領域、31・・
・8102層、32・・・5102膜、41.42・・
・ゲート。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る半導体基板の断面図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、高濃度第1導電型の単一の半導体基板と、この半導
    体基板上に形成された十分に低濃度の第1導電型の第1
    のウェル層と、この第1のウェル層に形成された第2導
    電型の拡散層と、前記第1のウェル層中に形成されたp
    型およびn型の少なくとも2つの第2のウェル層と、こ
    の第2のウェル層のp型およびn型ウェル層中にそれぞ
    れ形成されたnチャネルFETおよびpチャネルFET
    とを備え、前記拡散層、第1のウェル層および半導体基
    板の間で構成されるpinホトダイオードの出力信号が
    、前記pチャネルFETおよびnチャネルFETを含ん
    で構成されるアナログ信号処理回路に与えられるように
    配線されていることを特徴とする半導体装置。 2、前記アナログ信号処理回路が、前記pチャネルFE
    TおよびnチャネルFETにより構成される相補型MO
    S回路を有する請求項1記載の半導体装置。
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