JPH0329193B2 - - Google Patents
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- JPH0329193B2 JPH0329193B2 JP59182081A JP18208184A JPH0329193B2 JP H0329193 B2 JPH0329193 B2 JP H0329193B2 JP 59182081 A JP59182081 A JP 59182081A JP 18208184 A JP18208184 A JP 18208184A JP H0329193 B2 JPH0329193 B2 JP H0329193B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photodiode
- semiconductor device
- region
- optical semiconductor
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- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/24—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors
- H10F30/245—Bipolar phototransistors
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- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈技術分野〉
本発明は半導体装置を用いて波長検知を行なう
光半導体装置に関するものである。
光半導体装置に関するものである。
〈従来技術〉
従来、半導体装置を用いた光検知を行なう光半
導体装置として本発明者等によつて次のような装
置が開発されている。即ち半導体基板の厚さ方向
における光吸収の度合が照射光の波長に依存する
性質を利用し、半導体基板内部に深さを相違させ
て少なくとも２個のPN接合部を形成し、各PN
接合部での光電流出力比を照射光の波長と対応さ
せるものである。第２図は本発明者等によつて開
発された光半導体装置１の断面図で、例えばＰ型
シリコン基板２にＮ型導電性を示すエピタキシヤ
ル層３が設けられ、更に該Ｎ型エピタキシヤル層
３中に比較的浅くP+拡散が旋こされてＰ型領域
４が設けられ、Ｐ型基板２とＮ型エピタキシヤル
層３との間で深く位置する第１のPN接合５が形
成され、Ｎ型エピタキシヤル層３とP+領域４と
の間で浅く位置する第２のPN接合６が形成され
ている。従来のホトトランジスタにおいては、上
記第２のPN接合に相当するベース・エミツタ間
のPN接合は直ちに光電変換に寄与する処がない
ため半導体領域の極めて限られた領域に設けられ
ていたが、上記開発された光半導体装置１におい
ては第２のPN接合６からも光電流が取り出され
るため、Ｎ型エピタキシヤル領域３内の比較的広
い範囲に第２のPN接合６が生じるように拡散領
域のパターンが設計されている。
導体装置として本発明者等によつて次のような装
置が開発されている。即ち半導体基板の厚さ方向
における光吸収の度合が照射光の波長に依存する
性質を利用し、半導体基板内部に深さを相違させ
て少なくとも２個のPN接合部を形成し、各PN
接合部での光電流出力比を照射光の波長と対応さ
せるものである。第２図は本発明者等によつて開
発された光半導体装置１の断面図で、例えばＰ型
シリコン基板２にＮ型導電性を示すエピタキシヤ
ル層３が設けられ、更に該Ｎ型エピタキシヤル層
３中に比較的浅くP+拡散が旋こされてＰ型領域
４が設けられ、Ｐ型基板２とＮ型エピタキシヤル
層３との間で深く位置する第１のPN接合５が形
成され、Ｎ型エピタキシヤル層３とP+領域４と
の間で浅く位置する第２のPN接合６が形成され
ている。従来のホトトランジスタにおいては、上
記第２のPN接合に相当するベース・エミツタ間
のPN接合は直ちに光電変換に寄与する処がない
ため半導体領域の極めて限られた領域に設けられ
ていたが、上記開発された光半導体装置１におい
ては第２のPN接合６からも光電流が取り出され
るため、Ｎ型エピタキシヤル領域３内の比較的広
い範囲に第２のPN接合６が生じるように拡散領
域のパターンが設計されている。
７はＮ型はピタキシヤル層３を貫通して設けら
れたP+アイソレーシヨン領域である。上記Ｐ型
基板２、Ｎ型エピタキシヤル領域３及びP+領域
４には夫々オーミツクコンタクトがとられた電極
８，９，１０が設けられ、少なくともP+領域４
を被う半導体層上に反射防止膜等の透光性絶縁膜
１１（例えばSiO2膜）が被着されている。
れたP+アイソレーシヨン領域である。上記Ｐ型
基板２、Ｎ型エピタキシヤル領域３及びP+領域
４には夫々オーミツクコンタクトがとられた電極
８，９，１０が設けられ、少なくともP+領域４
を被う半導体層上に反射防止膜等の透光性絶縁膜
１１（例えばSiO2膜）が被着されている。
第３図は上記光半導体装置１の等価回路図で、
Ｐ型基板２とＮ型エピタキシヤル領域３で第１の
ホトダイオードPD1が形成され、Ｎ型エピタキシ
ヤル領域３とP+領域４とで第２のホトダイオー
ドPD2が形成される。
Ｐ型基板２とＮ型エピタキシヤル領域３で第１の
ホトダイオードPD1が形成され、Ｎ型エピタキシ
ヤル領域３とP+領域４とで第２のホトダイオー
ドPD2が形成される。
第４図は上記構造の光半導体装置１における分
光感度特性を示す図で、曲線Ａは深いPN接合を
もつ第１のホトダイオードPD1から、曲線Ｂは浅
いPN接合をもつ第２のホトダイオードPD2から
得られた照射光の波長（λmμ）と感度との関係
を夫々示し、第１のホトダイオードPD1では長波
長成分が吸収され、第２のホトダイオードPD2で
は短波長成分が吸収されている。
光感度特性を示す図で、曲線Ａは深いPN接合を
もつ第１のホトダイオードPD1から、曲線Ｂは浅
いPN接合をもつ第２のホトダイオードPD2から
得られた照射光の波長（λmμ）と感度との関係
を夫々示し、第１のホトダイオードPD1では長波
長成分が吸収され、第２のホトダイオードPD2で
は短波長成分が吸収されている。
第５図は上記光半導体装置１を用いてなる波長
検知回路で、第１ホトダイオードPD1及び第２ホ
トダイオードPD2の光出力電流IPD1，IPD2が夫々導
出されて入力インピーダンスの高い演算増幅回路
のOP1及ぼOP2に入力される。該演算増幅回路
OP1及びOP2にはいずれもフイードバツク路に対
数圧縮特性を備えた対数圧縮ダイオードD1，D2
が接続され、入力されたホトダイオードPD1，
PD2の光出力電流が対数圧縮されて出力される。
両演算増幅回路OP1，OP2から導出された出力信
号VOP1，VOP2は続いて夫々抵抗R1或いは抵抗R2
を介してオペアンプOP3の端子或いは端子に
入力される。ここでオペアンプOP3に接続された
抵抗R1，R2，R3，R4を各抵抗値が予めR1＝R2，
R3＝R4の関係になるように設計するとにより、
オペアンプ出力として上記VOP1とVOP2を減算した
値に比例するVoutは両ホトダイオードPD1，PD2
の光出力電流IPD1，IPD2の比を対数圧縮した値
ogIPD1／IPD2に比例した値として得られる。
検知回路で、第１ホトダイオードPD1及び第２ホ
トダイオードPD2の光出力電流IPD1，IPD2が夫々導
出されて入力インピーダンスの高い演算増幅回路
のOP1及ぼOP2に入力される。該演算増幅回路
OP1及びOP2にはいずれもフイードバツク路に対
数圧縮特性を備えた対数圧縮ダイオードD1，D2
が接続され、入力されたホトダイオードPD1，
PD2の光出力電流が対数圧縮されて出力される。
両演算増幅回路OP1，OP2から導出された出力信
号VOP1，VOP2は続いて夫々抵抗R1或いは抵抗R2
を介してオペアンプOP3の端子或いは端子に
入力される。ここでオペアンプOP3に接続された
抵抗R1，R2，R3，R4を各抵抗値が予めR1＝R2，
R3＝R4の関係になるように設計するとにより、
オペアンプ出力として上記VOP1とVOP2を減算した
値に比例するVoutは両ホトダイオードPD1，PD2
の光出力電流IPD1，IPD2の比を対数圧縮した値
ogIPD1／IPD2に比例した値として得られる。
第６図の実線データは上記波長検知回路出力
Voutと照射光の波長（λmμ）との関係を示す図
で、ほぼ直線関係が得られ、照射光の波長に応じ
た値の出力信号を得ることができることがわか
る。従つて光半導体装置の分光感度特性が予め決
定されれば、光出力比と波長の関係は一義的に決
定され、波長が不明な光が光半導体装置に照射さ
れた場合に、波長検知回路の出力によつて波長を
測定することができる。
Voutと照射光の波長（λmμ）との関係を示す図
で、ほぼ直線関係が得られ、照射光の波長に応じ
た値の出力信号を得ることができることがわか
る。従つて光半導体装置の分光感度特性が予め決
定されれば、光出力比と波長の関係は一義的に決
定され、波長が不明な光が光半導体装置に照射さ
れた場合に、波長検知回路の出力によつて波長を
測定することができる。
しかし、上記実線のデータは照射光が光半導体
装置１の中央部に入射した時のデータであつて、
照射光が光半導体装置１の周辺部や側面部に入射
した場合、特性は上記実線のデータからずれ、破
線で示すようになる。つまり照射光の入射する位
置により光電流比が異なるのである。
装置１の中央部に入射した時のデータであつて、
照射光が光半導体装置１の周辺部や側面部に入射
した場合、特性は上記実線のデータからずれ、破
線で示すようになる。つまり照射光の入射する位
置により光電流比が異なるのである。
さて、光半導体装置１をハーメチツクシールで
シールし表面にレンズ付キヤツプを設けた場合、
照射光は光半導体装置１の中央部分に集まるので
比較的問題が少ない。しかし光半導体装置１を樹
脂モールドした場合は照射光は中央部のみならず
周辺部或いは側面部からも入射する度合が大きく
なり、この様な場合は照射光の入射位置によつて
光電流比が異なる為信頼性の高い波長検出が難し
くなる。
シールし表面にレンズ付キヤツプを設けた場合、
照射光は光半導体装置１の中央部分に集まるので
比較的問題が少ない。しかし光半導体装置１を樹
脂モールドした場合は照射光は中央部のみならず
周辺部或いは側面部からも入射する度合が大きく
なり、この様な場合は照射光の入射位置によつて
光電流比が異なる為信頼性の高い波長検出が難し
くなる。
〈目的〉
本発明は以上の従来点に鑑みなされたものであ
り照射光が中央部のみならず周辺部或いは側面部
から入射しても信頼性の高い波長検知を行なうこ
とのできる光半導体装置を提供することをその目
的とする。
り照射光が中央部のみならず周辺部或いは側面部
から入射しても信頼性の高い波長検知を行なうこ
とのできる光半導体装置を提供することをその目
的とする。
〈実施例〉
以下本発明に係る光半導体装置の一実施例につ
いて図面を用いて詳細に説明する。
いて図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明に係る光半導体装置の一実施例
の側断面図である。光半導体装置１の基板として
Ｐ型シリコン基板２が用いられ、該Ｐ型シリコン
基板２にＮ型導電性を示すエピタキシヤル層３が
設けられ、更に該Ｎ型エピタキシヤル層３中に比
較的浅くP+拡散が旋こされてＰ型領域４が設け
られる。この構造によればＰ型基板２とＮ型エピ
タキシヤル層３との間で深く位置する第１のPN
接合５が形成され、Ｎ型エピタキシヤル層３と
P+領域４との間で浅く位置する第２のPN接合６
が形成されている。７はＮ型エピタキシヤル層３
を貫通して設けられたP+アイソレーシヨン領域
である。上記Ｐ型基板２、Ｎ型エピタキシヤル領
域３及びP+領域４には夫々オーミツクコンタク
トがとられた電極８，９，１０が設けられ、少な
くともP+領域４を被う半導体層上に反射防止膜
等の透光性絶縁膜１１（例えばSiO2膜）が被着
されている。更に上記電極９は上記透光性絶縁膜
１１上においてＰ型領域４の周辺部、Ｐ型領域４
の周辺のＮ型エピタキシヤル領域３部、P+アイ
ソレーシヨン領域７を被うように延出して被着さ
れる。そして、P+アイソレーシヨン領域７及び
さらにその外側の領域にわたる位置に第３のホト
ダイオード１２が形成される。該第３のホトダイ
オード１２は短絡状態に保たれる。即ちチツプ周
辺部においてＮ型エピタキシヤル層１３とP+ア
イソレーシヨン領域７及びＰ型領域２よりなる第
３のホトダイオード１２が形成され、更にP+拡
散によるＰ型領域１４及びN+拡散によるＮ型領
域１５が形成されアルミニウム電極１６によつて
両者が短絡（短絡部では一箇所でよい）されてい
る。尚、上記Ｐ型領域１４及びＮ型領域１５はＰ
型領域４及びＮ型領域１７と同時に形成すれば効
率的である。上記第３のホトダイオード１２の有
効受光領域は第１図の１点鎖線（Ａ），（Ｂ）の外
側である。即ち第２のPN接合６によるホトダイ
オードと上記第３のホトダイオード１２との有効
受光領域の境界線が上記１点鎖線（Ａ），（Ｂ）で
ある。以上の第１図の構造によれば光半導体装置
１の周辺部や側面部に入射した光によつて発生し
た少数キヤリアは第３のホトダイオード１２によ
つて多く吸収される。この構造の場合周辺部或い
は側面部からの入射光による少数キヤリアの拡散
長を考慮する必要が無く、有効受光領域の境界線
（１点鎖線（Ａ）（Ｂ））の外側の寸法を小さくで
きるので装置全体の大きさを小型化できるという
利点を有する。 次に第７図に第１図を更に改良
した構造の実施例の側断面図を示す。同図におい
て、１８はリンガラス、ポリイミド系樹脂等から
なる層間絶縁物であり、該層間絶縁物を介してア
ルミニウム膜１９を被覆し、該アルミニウム膜１
９によつて電極９，１６の隙間部分を遮光してい
る。上記アルミニウム膜１９を設けることにより
電極配線の自由度を増加せしめることができる。
の側断面図である。光半導体装置１の基板として
Ｐ型シリコン基板２が用いられ、該Ｐ型シリコン
基板２にＮ型導電性を示すエピタキシヤル層３が
設けられ、更に該Ｎ型エピタキシヤル層３中に比
較的浅くP+拡散が旋こされてＰ型領域４が設け
られる。この構造によればＰ型基板２とＮ型エピ
タキシヤル層３との間で深く位置する第１のPN
接合５が形成され、Ｎ型エピタキシヤル層３と
P+領域４との間で浅く位置する第２のPN接合６
が形成されている。７はＮ型エピタキシヤル層３
を貫通して設けられたP+アイソレーシヨン領域
である。上記Ｐ型基板２、Ｎ型エピタキシヤル領
域３及びP+領域４には夫々オーミツクコンタク
トがとられた電極８，９，１０が設けられ、少な
くともP+領域４を被う半導体層上に反射防止膜
等の透光性絶縁膜１１（例えばSiO2膜）が被着
されている。更に上記電極９は上記透光性絶縁膜
１１上においてＰ型領域４の周辺部、Ｐ型領域４
の周辺のＮ型エピタキシヤル領域３部、P+アイ
ソレーシヨン領域７を被うように延出して被着さ
れる。そして、P+アイソレーシヨン領域７及び
さらにその外側の領域にわたる位置に第３のホト
ダイオード１２が形成される。該第３のホトダイ
オード１２は短絡状態に保たれる。即ちチツプ周
辺部においてＮ型エピタキシヤル層１３とP+ア
イソレーシヨン領域７及びＰ型領域２よりなる第
３のホトダイオード１２が形成され、更にP+拡
散によるＰ型領域１４及びN+拡散によるＮ型領
域１５が形成されアルミニウム電極１６によつて
両者が短絡（短絡部では一箇所でよい）されてい
る。尚、上記Ｐ型領域１４及びＮ型領域１５はＰ
型領域４及びＮ型領域１７と同時に形成すれば効
率的である。上記第３のホトダイオード１２の有
効受光領域は第１図の１点鎖線（Ａ），（Ｂ）の外
側である。即ち第２のPN接合６によるホトダイ
オードと上記第３のホトダイオード１２との有効
受光領域の境界線が上記１点鎖線（Ａ），（Ｂ）で
ある。以上の第１図の構造によれば光半導体装置
１の周辺部や側面部に入射した光によつて発生し
た少数キヤリアは第３のホトダイオード１２によ
つて多く吸収される。この構造の場合周辺部或い
は側面部からの入射光による少数キヤリアの拡散
長を考慮する必要が無く、有効受光領域の境界線
（１点鎖線（Ａ）（Ｂ））の外側の寸法を小さくで
きるので装置全体の大きさを小型化できるという
利点を有する。 次に第７図に第１図を更に改良
した構造の実施例の側断面図を示す。同図におい
て、１８はリンガラス、ポリイミド系樹脂等から
なる層間絶縁物であり、該層間絶縁物を介してア
ルミニウム膜１９を被覆し、該アルミニウム膜１
９によつて電極９，１６の隙間部分を遮光してい
る。上記アルミニウム膜１９を設けることにより
電極配線の自由度を増加せしめることができる。
〈効果〉
以上の本発明によれば光半導体装置を小型化
し、かつ周辺部或いは側面部から入射した光の悪
影響を防止して正確な光出力比と波長の関係が得
られる光半導体装置を提供できる。
し、かつ周辺部或いは側面部から入射した光の悪
影響を防止して正確な光出力比と波長の関係が得
られる光半導体装置を提供できる。
第１図は本発明に係る光半導体装置の一実施例
の側断面図、第２図は従来の光半導体装置の側断
面図、第３図は等価回路図、第４図は分光感度特
性のグラフ図、第５図は波長検知回路の回路図、
第６図は波長検知回路出力と照射光の波長の関係
を示すグラフ図、第７図は本発明に係る光半導体
装置の他の実施例の側断面図を示す。図中、１…
…光半導体装置、２……基板、３……Ｎ型エピタ
キシヤル層、４……Ｐ型領域、５……第１のPN
接合、６……第２のPN接合、７……P+アイソレ
ーシヨン領域、８，９，１０……電極、１１……
透光性絶縁膜、１２……第３のホトダイオード、
１３……Ｎ型エピタキシヤル層、１４……Ｐ型領
域、１５……Ｎ型領域、１６……アルミニウム電
極、１７……Ｎ型領域、１８……層間絶縁物、１
９……アルミニウム膜。
の側断面図、第２図は従来の光半導体装置の側断
面図、第３図は等価回路図、第４図は分光感度特
性のグラフ図、第５図は波長検知回路の回路図、
第６図は波長検知回路出力と照射光の波長の関係
を示すグラフ図、第７図は本発明に係る光半導体
装置の他の実施例の側断面図を示す。図中、１…
…光半導体装置、２……基板、３……Ｎ型エピタ
キシヤル層、４……Ｐ型領域、５……第１のPN
接合、６……第２のPN接合、７……P+アイソレ
ーシヨン領域、８，９，１０……電極、１１……
透光性絶縁膜、１２……第３のホトダイオード、
１３……Ｎ型エピタキシヤル層、１４……Ｐ型領
域、１５……Ｎ型領域、１６……アルミニウム電
極、１７……Ｎ型領域、１８……層間絶縁物、１
９……アルミニウム膜。
Claims (1)
- １ 半導体基板の厚さ方向に、深さを相違させた
２つのPN接合により第１のホトダイオード及び
第２のホトダイオードが形成され、光が照射され
た状態で上記第１のホトダイオードと第２のホト
ダイオードの各PN接合に生じた光電流を夫々導
出する電極が設けられた光半導体装置において、
上記各PN接合部の周辺に設けられたアイソレー
シヨン領域及びさらにその外側の領域にわたる位
置に、短絡状態に保持された第３のホトダイオー
ドを形成したことを特徴とする光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59182081A JPS6158280A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59182081A JPS6158280A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158280A JPS6158280A (ja) | 1986-03-25 |
| JPH0329193B2 true JPH0329193B2 (ja) | 1991-04-23 |
Family
ID=16112018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59182081A Granted JPS6158280A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6158280A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51138185A (en) * | 1975-05-26 | 1976-11-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | Semi-conductor device |
| JPS55150280A (en) * | 1979-05-11 | 1980-11-22 | Sharp Corp | Device for correcting light semiconductor device |
-
1984
- 1984-08-29 JP JP59182081A patent/JPS6158280A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6158280A (ja) | 1986-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |