JPH0516668B2 - - Google Patents

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JPH0516668B2
JPH0516668B2 JP60157706A JP15770685A JPH0516668B2 JP H0516668 B2 JPH0516668 B2 JP H0516668B2 JP 60157706 A JP60157706 A JP 60157706A JP 15770685 A JP15770685 A JP 15770685A JP H0516668 B2 JPH0516668 B2 JP H0516668B2
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JP
Japan
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type
epitaxial layer
diffusion layer
photodiode
type epitaxial
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Masaru Kubo
Motohiko Yamamoto
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、同一基板上にフオトダイオードとこ
れの増幅および波形整形用の信号処理回路とが形
成された回路内蔵受光素子に関する。
<従来の技術> この種の従来の回路内蔵受光素子は、一般に第
8図および第9図に示すような構成になつてい
る。先ず第8図の受光素子は、同の図に示すよう
にP型基板1上に形成されたN型エピキシヤル層
2が分離拡散層3により信号処理回路4から分離
され、N型エピタキシヤル層2とP型基板1の間
およびN型エピキシヤル層2と分離拡散層3の間
でそれぞれフオトダイオードが形成され、N型拡
散層5の分離拡散層3とに金属電極6,7を設け
た構成となつている。そして、電極6を正とし電
極7を負としてフオトダイオードのPN接合部に
逆バイアスを印加するので、同図b図に示すよう
に、信号処理回路4から電流Iを引き出す状態で
使用される。
一方、第9図の受光素子は、同a図に示すよう
にP型基板1上に埋込拡散層8を介在させて形成
されたN型エピタキシヤル層2が、第8図のもの
と同様に分離拡散層3により信号処理回路4から
分離され、N型エピタキシヤル層2とこの表面に
形成されたP型拡散層9との間にフオトダイオー
ドが形成され、N型拡散層5およびP型拡散層9
に金属電極6,7を設けた構成になつている。そ
して、電極6を正とし且つ電極7を負としてフオ
トダイオードのPN接合部に逆バイアス印加する
ので、同図b図に示すように、信号処理回路4に
電流Iが流れ込む状態で使用される。
<発明が解決しようとする問題点> ところで、第8図の受光素子は、前述のように
回路から電流を引き出す状態でのみ使用に限定さ
れ、しかも、この場合のアノード側はP型基板1
であるためにアース電位にしか設定できない。
一方、第9図の受光素子は、N型エピタキシヤ
ル層2とP型拡散層9との間でフオトダイオード
が形成されていて、回路4に電流が流れ込む状態
で使用され、この場合のカソード側のN型エピタ
キシヤル層2は定電位Vsまたは電源電圧Vccに
設定されるのが通常であり、アノードおよびカソ
ード共に任意の電位に設定できる利点がある。そ
の反面、同図c図に実線で示すように、回路4か
らフオトダイオードD1に電流を引き出す状態で
使用した場合には、同図c図に破線で示すように
N型エピタキシヤル層2とP型基板1との間およ
びN型エピタキシヤル層2と分離拡散層3との間
にそれぞれ形成される寄生フオトダイオードD2
に光電流が流れ、この光電流も信号電流として信
号処理回路4で信号処理されてしまう問題がある
ため、電流が流れ込む状態でしか使用することが
できない。
即ち、第8図の受光素子は、回路4から電流を
取り出す状態での使用に限定されるとともに、ア
ノードおよびソードの電位を任意に設定できない
ものであり、一方、第9図の受光素子は、アノー
ドおよびカソードの電位を任意に設定できるが、
回路4から電流を引き出す状態で使用した場合に
は寄生フオトダイオードの影響を受けることから
回路4に電流が流れ込む状態での使用に限定され
る。従つて、寄生フオトダイオードの影響を受け
ることなく回路4から電流を引き出す状態で使用
でき、且つアノードおよびカソードの電位を任意
に設定できる受光素子が存在しなかつた。そのた
めに、回路4の設計に自ずと規制があつて自由に
設計できない問題がある。
本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたも
ので、寄生フオトダイオードの影響を受けること
なく回路からフオトダイオードに電流を引き出し
状態で使用でき、且つアノードおよびカソードの
電位を任意に設定することのできる回路内蔵受光
素子を提供することを目的とするものである。
<問題点を解決する為の手段> 本発明は、前記目的を達成するために、同一基
板上にフオトダイオードとこれの信号処理回路と
が形成された回路内蔵受光素子において、P型基
板上に形成され且つP型分離拡散層により前記信
号処理回路から分離された第1のN型エピタキシ
ヤル層と、この第1のN型エピキシヤル層に対し
P型拡散層によりアイソレートされた第2のN型
エピタキシヤル層と、前記第1のN型エピタキシ
ヤル層と前記P型拡散層を電気的に短絡し、且つ
前記第1のN型エピタキシヤル層と前記P型分離
拡散層との間および前記第1のN型エピタキシヤ
ル層と前記P型基板との間にそれぞれ形成される
寄生ダイオードを遮光するアルミニユーム配線と
を備え、前記第2のN型エピタキシヤル層と前記
P型拡散層との間にフオトダイオードを形成する
とともに、このフオトダイオードのアノード側の
前記P型拡散層に設けた電極を定電位に接続し、
且つカソード側の前記第2のN型エピタキシヤル
層に電気的接続状態に設けた電極を前記信号処理
回路に接続してなる構成を要旨とするものであ
る。
<作用> 第2のN型エピタキシヤル層とP型拡散層との
間に形成したフオトダイオードのアノード側のP
型拡散層を定電位に接続し、且つカソード側の第
2のN型エピタキシヤル層を前記信号処理回路に
接続したので、アノードおよびカソードを任意の
電位に設定して信号処理回路から電流を引き出す
状態で使用できるとともに、寄生フオトダイオー
ドの影響を完全に除外できる。即ち、第1のN型
エピタキシヤル層とP型拡散層との間に形成され
る寄生フオトダイオードに流れる光電流は、アル
ミニユーム配線により短絡されていることにより
アノードとカソードを結ぶ閉回路内を流れて信号
電流とは無関係であり、また、第1のN型エピタ
キシヤル層とP型分離拡散層との間および第1の
N型エピタキシヤル層とP型基板との間にそれぞ
れ形成される寄生フオトダイオードは、アルミニ
ユーム配線により遮光されていることによりフオ
トダイオードとして作用しない。
<実施例> 以下、本発明の実施例を詳説する。
本発明の一実施例を示した第1図において、P
型基板1上に形成された第1のN型エピタキシヤ
ル層10がP型分離拡散層11,12により信号
処理回路4から分離され、この第1のN型エピタ
キシヤル層10からP型拡散層13,14により
アイソレートされた第2のN型エピタキシヤル層
15と、前述のアイソレートに用いたP型拡散層
13,14との間にフオトダイオードが形成さ
れ、この第2のN型エピタキシヤル層15に形成
されたN型拡散層5とP型拡散層13とに電極
6,7が設けられている。又、P型拡散層14は
埋込拡散層16によりP型基板1からアイソレー
トされ、更に、P型拡散層13と第1のN型エピ
タキシヤル層15とがアルミニユーム配線17に
より電気的に短絡されているとともに、第1のN
型エピタキシヤル層10とP型分離拡散層11,
12の上部が、SiO2絶縁膜18を介してアルミ
ニユーム配線17で被覆されている。
前記構成とした回路内蔵受光素子は、第2図に
示すように、第2のN型エピタキシヤル層15と
P型拡散層13,14との間においてフオトダイ
オードD1が形成され、例えばアノード側のP型
拡散層13,14を定電位Vsとしてアノードお
よびカソードを任意の電位に設定でき、回路4か
ら電流を引き出す状態で使用される。又、第1の
N型エピタキシヤル層10とP型拡散層11,1
2との間に形成される寄生フオトダイオードD2
に流れる信号電流に不使用の光電流は、アルミニ
ユーム配線17により短絡されているために、第
2図に矢印で示すようにアノードとカソードを結
ぶ閉回路内を流れ、回路4の信号電流とは無関係
である。更に、第1のN型エピタキシヤル層10
とP型分離拡散層11の間および第1のN型エピ
タキシヤル層10とP型基板1の間にそれぞれ形
成される寄生フオトダイオードD3は、第2図1
点鎖線で示したように、アルミニユーム配線17
で被覆され、遮光されていることにより、フオト
ダイオードとして作用しない。
前記実施例の受光素子の製造工程を第3図およ
び第4図に基づいて説明すると、先ず第3図に示
すようにP型基板1に埋込拡散層16を形成した
後、P型不純物(ボロン)をイオン注入等の方法
によりフオトダイオード形成部および分離拡散部
にそれぞれデポジイトしてP型拡散層14および
P型分離拡散層12を形成し、次にエピタキシヤ
ル成長を行ない、然る後に通常の工程に移る。但
し、分離拡散層11は通常より浅く形成すれば良
い。
又、本発明の他の実施例を示した第5図におい
て、第1図と同一若しくは同等のものには同一の
符号が付いてある。第1図および第5図の両方の
図から明らかなように、両者は構成上は略々同一
であるが、製造工程の相違により第1図の受光素
子の僅かな欠点を解消したものである。即ち、第
1図の受光素子では、フオトダイオードD1形成
用のP型拡散層14の抵抗値が埋込拡散層16と
不純物補償するために高くなり、結果としてフオ
トダイオードD1のシリーズ抵抗が高くなつて、
このフオトダイオードD1の応答速度に影響を与
える。
そこで、先ず第6図に示すようにP型基板1に
埋込拡散層16を形成した後、2〜5μm程度の
N型エピタキシヤル層15,10を形成し、然る
後に、第7図に示すように、フオトダイオード形
成部および分離拡散部にそれぞれP型拡散を行な
つてP型分離拡散層12およびP型拡散層14を
形成し、その後にエピタキシヤル成長を行なつて
通常の工程に移る。この工程により、フオトダイ
オードD1のP型拡散層14の埋込拡散層16と
の不純物補償が軽減され、フオトダオードD1の
シリーズ抵抗値が軽減される。その他の製造工程
は第1図のものと同様である。
<発明の効果> 叙上のように本発明の回路内蔵受光素子による
と、P型基板およびP型分離拡散層との各間でそ
れぞれ寄生フオトダイオードが形成される第1の
N型エピタキシヤル層からアイソレートした第2
のN型エピタキシヤル層と、前述のアイソレート
に用いたP型拡散層との間でフオトダイオードを
形成し、このフオトダイオードのアノード側のP
型拡散層を定電位に接続し、且つカソード側の第
2のN型エピタキシヤル層を信号処理回路に接続
する構成としたので、アノードおよびカソードを
任意の電位に設定でき、信号処理回路から電流を
引き出す状態で使用できる。しかも、この状態で
使用した場合にも、第1のN型エピタキシヤル層
とP型拡散層との間に形成される寄生フオトダイ
オードに流れる光電流は、アルミニユーム配線に
より短絡されていることによりアノードとカソー
ドを結ぶ閉回路内を流れて信号電流とは無関係で
あり、また、第1のN型エピタキシヤル層と、P
型分離拡散層との間および第1のN型エピタキシ
ヤル層とP型基板との間にそれぞれ形成される寄
生フオトダイオードは、アルミニユーム配線によ
り遮光されていることによりフオトダイオードと
して作用しないので、寄生フオトダイオードの影
響を完全に除外する。従つて、回路設計の自由度
が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の回路内蔵受光素子の一実施例
の構成を示す断面図、第2図は第1図の回路構成
を示すブロツク図、第3図および第4図はそれぞ
れ第1図の製造過程を示す縦断面図である。第5
図は本発明の他の実施例の構成を示す縦断面図、
第6図および第7図はそれぞれ第5図の製造過程
を示す縦断面図である。第8図a、b図はそれぞ
れ従来の回路内蔵受光素子の縦断面図および回路
構成を示すブロツク図、第9図a、b図はそれぞ
れ他の従来例の縦断面図およびブロツク図、同c
図は同a図の受光素子を回路から電流を引き出す
形態で使用した場合のブロツク図である。 1……P型基板、4……信号処理回路、10…
…第1のN型エピタキシヤル層、11,12……
P型分離拡散層、13,14……P型拡散層、1
5……第2のN型エピタキシヤル層、17……ア
ルミニユーム配線、D1……フオトダイオード、
D2,D3……寄生フオトダイオード、6,7……
電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 同一基板上にフオダイオードトとこれの信号
    処理回路とが形成された回路内蔵受光素子におい
    て、P型基板上に形成され且つP型分離拡散層に
    より前記信号処理回路から分離された第1のN型
    エピタキシヤル層と、この第1のN型エピタキシ
    ヤル層に対しP型拡散層によりアイソレートされ
    た第2のN型エピタキシヤル層と、前記第1のN
    型エピタキシヤル層と前記P型拡散層を電気的に
    短絡し、且つ前記第1のN型エピタキシヤル層と
    前記P型分離拡散層との間および前記第1のN型
    エピタキシヤル層と前記P型基板との間にそれぞ
    れ形成される寄生フオトダイオードを遮光するア
    ルミニユーム配線とを備え、前記第2のN型エピ
    タキシヤル層と前記P型拡散層との間にフオトダ
    イオードを形成するとともに、このフオトダイオ
    ードのアノード側の前記P型拡散層に設けた電極
    を定電位に接続し、且つカソード側の前記第2の
    N型エピタキシヤル層に電気的接続状態に設けた
    電極を前記信号処理回路に接続したことを特徴と
    する回路内蔵受光素子。
JP60157706A 1985-07-15 1985-07-15 回路内蔵受光素子 Granted JPS6216567A (ja)

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JPS6216567A JPS6216567A (ja) 1987-01-24
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JPH01117375A (ja) * 1987-10-30 1989-05-10 Hamamatsu Photonics Kk 半導体装置
JP3404848B2 (ja) * 1993-12-21 2003-05-12 ソニー株式会社 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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