JPH0393281A - 半導体受光素子 - Google Patents

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〕 本発明はホトダイオードアレイ等の半導体受光素子に関
するものである。

〔従来の技術〕

ホトダイオードアレイでは複数のホトダイオードが同一
の半導体基板に隣接して形成される。光受信信号は各ホ
トダイオードごとに取り出され、所定の信号処理がされ
る。このため、各ホトダイオード間のクロストークは十
分に低減されなければならない。クロストークを避ける
ためには、ホトダイオードの間隔を大きくするのが最も
簡単である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この方法ではホトダイオード１個あたりの占有
面積が大きくなり、集積化に適さない。

本発明はこ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〕

本発明の半導体受光素子は、半導体基板に複数のホトダ
イオードを隣接して形成した半導体受光素子において、
半導体基板上には透明無機材料膜が形成されて、この膜
はホトダイオードの受光部間の分離領域で長手方向に延
びる開口により分断され、かつホトダイオードの受光部
間の無機材料膜上には、上記開口を介して半導体基板に
接する不透明材料膜が形成されていることを特徴とする
。

〔作用〕

本発明の半導体受光素子によれば、ホトダイオードを有
する半導体基板上に形成された不透明材料膜が、複数の
ホトダイオードの受光部間の分離領域中で分断され、こ
こに不透明材料が埋め込まれているので、透明無機材料
膜中を多重反射する斜入射光が隣りのホトダイオードま
で届くことがなくなる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の原理を示すためのホトダイオードアレ
イの一部の断面図である。図示の通り、例えばｐ型シリ
コン（Ｓｉ）からなる半導体基板１の上面には、例えば
熱酸化によるＳｉＯ。からなる透明無機材料膜２が形成
され、半導体基板１中には例えば砒素イオンをドーピン
グした領域（ｎ型層）４が形成されている。このｎ型層
４はホトダイオードの受光部ごとに設けられ、この受光
部の間の領域が分離領域となっている。

クロストーク発生の原因の１つとして、斜方向からホト
ダイオードに入射された光が、透明無機材料膜２の内部
で多重反射しながら隣りのホトダイオードに届く場合が
考えられる。ここで、第１図（ａ）に示す従来のホトダ
イオードアレイの如く、半導体基板１上の透明無機材料
膜２が一様に形成されたものであると、入射光は図中の
矢印のように反射して隣りのホトダイオードに届く。そ
こで、第１図（ｂ）のように、ホトダイオードの間の分
離領域で透明無機材料膜２を選択エッチングして開口を
形成し、透明無機材料膜２をホトダイオードごとに分断
する。このようにすると、斜入射光は隣りのホトダイオ
ードに届くことがないので、クロストークが防止される
。ところが、第１図（ｂ）のホトダイオードアレイでは
、透明無機材料膜２はホトダイオードの間の分離領域で
分断されて半導体基板１が露出しているので、製造プロ
セス等において汚染を受けて特性が劣化する。

そこで本発明者は、第１図（ｃ）に図示の構造とするこ
とで上記の欠点を克服した。すなわち、ホトダイオード
間の分離領域において、ポリシリコン、アルミニウム等
の不透明材料膜３を半導体基板１上に形成し、これを透
明無機材料膜２に形成された開口に埋め込む。このよう
にすると斜入射光は完全に阻止され、隣りのホトダイオ
ードに届くことがない。

第２図は実施例に係るホトダイオードアレイの構造を示
し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ線断面図
である。図示の通り、ｐ型のシリコン基板１にはｎ型層
４が形成され、これがホトダイオードの受光部をなして
いる。そして、各受光部は分離領域に囲まれて隣りの受
光部と仕切られ、この分離領域には半導体基板１まで届
くボリシリコン等の不透明材料膜３が埋め込み形成され
ている。

次に、第３図を参照して実施例に係るホトダイオードア
レイの製造工程を説明する。

まず、比抵抗が１〜５０Ω０のｐ型シリコン基板１１を
用意し、その（１００）面を鏡面に仕上げる。なお、シ
リコン基板上にｐ型エビタキシャル層を形成したものを
ｐ型シリコン基板１１としてもよい。次に、このｐ型−
シリコン基板１１上に熱酸化膜１２を形威し、選択エッ
チングによって分離領域の中心部の熱酸化膜１２を除去
し、分離領域で長手゜方向に連続した開口２０を形成す
る（第３図（ａ）図示）。ここで、熱酸化膜はｐ型シリ
コン基板１１％９００〜１０５０℃の酸素中で熱処理す
ることで形成される。

次に、その上にポリシリコンを彼着し、選択エッチング
によって受光部のポリシリコンを除去してポリシリコン
マスク１３を形成する（第３図（ｂ）図示）。なお、上
記のポリシリコン膜は同一の基板１１上に集積されるＭ
ＯＳトランジスタ等のゲート電極（図示せず）と共用し
てもよい。

次に、ポリシリコンマスク１３をエッチングマスクとし
て熱酸化膜１２をエッチングし、受光部のみ薄くする。

そして、ポリシリコンマスク１３を注入マスクとして、
薄くされた熱酸化膜１２を注入保護膜として砒素イオン
をスルー注入する。

この注入エネルギーの制御により、受光部のｐ型シリコ
ン基板１１中に形成されるｎ型注入層１４は所望の深さ
に設定される（第３図（Ｃ）図示））。

次に、上記のｐ型シリコン基板１１を熱処理炉にセット
し、不活性ガスまたは真空雰囲気でアニールを行なう。

温度は１０２５℃で３０〜６０分間の熱処理を行なう。

なお、この熱処理は９５０℃程度で行なってもよいが、
逆方向リーク電流を低減するためにはより高温（＝例と
して１０２５℃程度）がより望ましい。これにより、ｎ
型注入層１４が活性化されてｎ型層４となった本実施例
のホトダイオードアレイが得られる（第３図（ｄ）図示
）。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明によれば、ホトダイオ
ードを有する半導体基板上に形成された不透明材料膜が
、複数のホトダイオードの受光部間の分離領域で分断さ
れ、ここに不透明材料が埋め込まれているので、透明無
機材料膜中を多重反射する光が隣りのホトダイオードま
で届くことがなくなる。このため、ホトダイオードの集
積化を図りながら、同時にクロストークを大幅に低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示すホトダイオードアレイの要
部断面図、第２図は本発明の実施例に係る半導体受光素
子の構成を示す図、第３図はその製造工程を示す断面図
である。 １・・・半導体基板、２・・・透明無機材料膜、３・・
・不透明材料膜、４・・・ｎ型層、１１・・・ｐ型シリ
コン基板、１２・・・熱酸化膜、１３・・・ポリおりコ
ンマスク、１４・・・ｎ型注入層。 第 ｌ 図 夛５汐ｅノ列のホトダイ才−ドアレイ 第 ２ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板に複数のホトダイオードを隣接して形成
   した半導体受光素子において、 前記半導体基板上には透明無機材料膜が形成されて、当
   該無機材料膜は第１のホトダイオードの受光部とこれに
   隣接する第２のホトダイオードの受光部との間の分離領
   域中で長手方向に延びる開口により分断され、 前記第１および第２のホトダイオードの受光部の間の前
   記無機材料膜上には、前記開口を介して前記半導体基板
   に接する不透明材料膜が形成されていることを特徴とす
   る半導体受光素子。 ２、前記不透明材料膜は導電性の不透明材料からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体受光素子。