JPH05190886A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH05190886A JPH05190886A JP4003931A JP393192A JPH05190886A JP H05190886 A JPH05190886 A JP H05190886A JP 4003931 A JP4003931 A JP 4003931A JP 393192 A JP393192 A JP 393192A JP H05190886 A JPH05190886 A JP H05190886A
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 チャージアップによる暗電流の増加を防止す
る。 【構成】 この装置の光検出部は、半導体基板１１０中
に、半導体基板１１０との間で複数のフォトダイオード
を形成する不純物ドープ領域１３０（１３０ａ，１３０
ｂ，１３０ｃ…）を形成し、不純物ドープ領域１３０側
の表面に絶縁性の酸化膜１５０が設けられている。そし
て、この絶縁膜１５０上に不純物ドープ領域の形成時に
その厚い部分がマスクとなる導電性のポリシリコン層１
７０を形成し、そのうえに保護用のパシベーション膜
（酸化膜）１８０を形成している。ポリシリコン層１７
０は、図示しない配線で電気的に接続されており、半導
体基板１１０とともにグランドに接続されている。
る。 【構成】 この装置の光検出部は、半導体基板１１０中
に、半導体基板１１０との間で複数のフォトダイオード
を形成する不純物ドープ領域１３０（１３０ａ，１３０
ｂ，１３０ｃ…）を形成し、不純物ドープ領域１３０側
の表面に絶縁性の酸化膜１５０が設けられている。そし
て、この絶縁膜１５０上に不純物ドープ領域の形成時に
その厚い部分がマスクとなる導電性のポリシリコン層１
７０を形成し、そのうえに保護用のパシベーション膜
（酸化膜）１８０を形成している。ポリシリコン層１７
０は、図示しない配線で電気的に接続されており、半導
体基板１１０とともにグランドに接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光電変換装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は、光電変換装置の従来例として、
同一出願人による「特開平３−９１９６９」記載の光電
変換装置を示したものである。この装置についてその概
要を説明する。
同一出願人による「特開平３−９１９６９」記載の光電
変換装置を示したものである。この装置についてその概
要を説明する。
【０００３】半導体基板２１０中には、半導体基板２１
０と反対の導電型を有する複数個の不純物ドープ領域２
３０（２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ…）が設けられ、
不純物ドープ領域２３０と半導体基板２１０とでフォト
ダイオードを形成している。不純物ドープ領域２３０を
形成する際にはイオン注入装置が用いられており、導電
層であるポリシリコン層２７０はそのときマスクとして
用いられている。そのため、不純物ドープ領域２３０の
位置は、ポリシリコン層２７０によって決められ、ポリ
シリコン層２７０でマスクされていないところに不純物
ドープ領域２３０が設けられる。絶縁膜２５０は、不純
物ドープ領域２３０及び半導体基板２１０の表面状態を
安定化させるいわゆるパシベーション膜で、通常ＳｉＯ
2 が使用されている。この絶縁膜２５０によってフォト
ダイオードの表面リーク電流が減少し、光検出器として
重要なパラメータである暗電流を小さな値にしている。
絶縁膜２５０はこの装置において非常に重要な役割を担
っている。
０と反対の導電型を有する複数個の不純物ドープ領域２
３０（２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ…）が設けられ、
不純物ドープ領域２３０と半導体基板２１０とでフォト
ダイオードを形成している。不純物ドープ領域２３０を
形成する際にはイオン注入装置が用いられており、導電
層であるポリシリコン層２７０はそのときマスクとして
用いられている。そのため、不純物ドープ領域２３０の
位置は、ポリシリコン層２７０によって決められ、ポリ
シリコン層２７０でマスクされていないところに不純物
ドープ領域２３０が設けられる。絶縁膜２５０は、不純
物ドープ領域２３０及び半導体基板２１０の表面状態を
安定化させるいわゆるパシベーション膜で、通常ＳｉＯ
2 が使用されている。この絶縁膜２５０によってフォト
ダイオードの表面リーク電流が減少し、光検出器として
重要なパラメータである暗電流を小さな値にしている。
絶縁膜２５０はこの装置において非常に重要な役割を担
っている。
【０００４】「特開平３−９１９６９」では、ポリシリ
コン層２７０を接地し、半導体基板２１０と同電位にし
てより暗電流を減少させている。
コン層２７０を接地し、半導体基板２１０と同電位にし
てより暗電流を減少させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の装置は、本件出
願人によって分光光度計のような分析装置においてスペ
クトル検出器に使われ、多くのユーザに好評を博してい
る。近年、ユーザからより高感度で高度な分析装置が求
められるようになってきた。しかし、前述の装置におい
てもある程度の暗電流があり、これによって装置の感度
が制限されている。この暗電流が生ずる原因について本
件の発明者が鋭意研究した結果、つぎのことが判明し
た。
願人によって分光光度計のような分析装置においてスペ
クトル検出器に使われ、多くのユーザに好評を博してい
る。近年、ユーザからより高感度で高度な分析装置が求
められるようになってきた。しかし、前述の装置におい
てもある程度の暗電流があり、これによって装置の感度
が制限されている。この暗電流が生ずる原因について本
件の発明者が鋭意研究した結果、つぎのことが判明し
た。
【０００６】前述の装置がおかれた環境によってフォト
ダイオードの上に設けられた絶縁膜２５０が帯電するこ
と（以後、チャージアップという）がある。すると、チ
ャージアップで生じた電荷が生じた絶縁膜２５０の下に
あるフォトダイオードに不必要な電界が加わり、この電
界によって暗電流が増加するのである。また、暗電流は
チャージアップ量に応じて増加する。
ダイオードの上に設けられた絶縁膜２５０が帯電するこ
と（以後、チャージアップという）がある。すると、チ
ャージアップで生じた電荷が生じた絶縁膜２５０の下に
あるフォトダイオードに不必要な電界が加わり、この電
界によって暗電流が増加するのである。また、暗電流は
チャージアップ量に応じて増加する。
【０００７】このように、チャージアップによって暗電
流が増加するため、チャージアップが生じないような環
境下で使用する必要があり、分析装置としての使用が制
限されるという欠点が生じる。また、チャージアップに
よって検出器の寿命が短くなる恐れもある。
流が増加するため、チャージアップが生じないような環
境下で使用する必要があり、分析装置としての使用が制
限されるという欠点が生じる。また、チャージアップに
よって検出器の寿命が短くなる恐れもある。
【０００８】本発明は、前述の問題点に鑑み、チャージ
アップによる暗電流の増加を防止することをその目的と
する。
アップによる暗電流の増加を防止することをその目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光電変換装置は、半導体基板（例えばシリ
コン基板）と、半導体基板に半導体基板との間でフォト
ダイオードを形成する不純物ドープ領域と、絶縁膜（例
えば、酸化シリコン膜）を介して半導体基板上に導電層
とを有し、導電層（例えば、ポリシリコン）は、不純物
ドープ領域上において不純物ドープ領域に光を透過させ
るのに十分薄く形成され、また、所定の一定電位に固定
されていることを特徴とする。
に、本発明の光電変換装置は、半導体基板（例えばシリ
コン基板）と、半導体基板に半導体基板との間でフォト
ダイオードを形成する不純物ドープ領域と、絶縁膜（例
えば、酸化シリコン膜）を介して半導体基板上に導電層
とを有し、導電層（例えば、ポリシリコン）は、不純物
ドープ領域上において不純物ドープ領域に光を透過させ
るのに十分薄く形成され、また、所定の一定電位に固定
されていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の光電変換装置では、不純物ドープ領域
と半導体基板との間でフォトダイオードが形成され、こ
のうえに絶縁膜が形成されている。不純物ドープ領域上
の導電層の部分は、不純物ドープ領域に光を透過させる
のに十分薄く形成されており、ここを通った光がフォト
ダイオードで検出される。ここで、この絶縁膜が帯電し
た場合、生じる電荷が導電層により放電され所定の一定
電位に固定される。そのため、絶縁膜が帯電し生じる電
荷によってフォトダイオードに不必要な電界が与えられ
ることがない。
と半導体基板との間でフォトダイオードが形成され、こ
のうえに絶縁膜が形成されている。不純物ドープ領域上
の導電層の部分は、不純物ドープ領域に光を透過させる
のに十分薄く形成されており、ここを通った光がフォト
ダイオードで検出される。ここで、この絶縁膜が帯電し
た場合、生じる電荷が導電層により放電され所定の一定
電位に固定される。そのため、絶縁膜が帯電し生じる電
荷によってフォトダイオードに不必要な電界が与えられ
ることがない。
【００１１】また、半導体基板の分離領域（不純物ドー
プ領域のない領域）の絶縁膜に電荷が生じても、反対極
性電荷の誘起が押さえられ、暗電流の増加が抑えられ
る。
プ領域のない領域）の絶縁膜に電荷が生じても、反対極
性電荷の誘起が押さえられ、暗電流の増加が抑えられ
る。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１３】図１には、本発明の一実施例である光電変
換装置の光検出部の構造断面図が示されている。この装
置の光検出部は、半導体基板１１０中に、半導体基板１
１０との間で複数のフォトダイオードを形成する不純物
ドープ領域１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…）
を形成し、不純物ドープ領域１３０側の表面に絶縁性の
酸化膜１５０が設けられている。そして、この絶縁膜１
５０上に不純物ドープ領域の形成時にその厚い部分がマ
スクとなる導電性のポリシリコン層１７０を形成し、そ
のうえに保護用のパシベーション膜（酸化膜）１８０を
形成している。ポリシリコン層１７０は、図示しない配
線で半導体基板１１０と電気的に接続されてグランドに
つながれている。即ち接地電位という一定の電位に固定
されている。
換装置の光検出部の構造断面図が示されている。この装
置の光検出部は、半導体基板１１０中に、半導体基板１
１０との間で複数のフォトダイオードを形成する不純物
ドープ領域１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…）
を形成し、不純物ドープ領域１３０側の表面に絶縁性の
酸化膜１５０が設けられている。そして、この絶縁膜１
５０上に不純物ドープ領域の形成時にその厚い部分がマ
スクとなる導電性のポリシリコン層１７０を形成し、そ
のうえに保護用のパシベーション膜（酸化膜）１８０を
形成している。ポリシリコン層１７０は、図示しない配
線で半導体基板１１０と電気的に接続されてグランドに
つながれている。即ち接地電位という一定の電位に固定
されている。
【００１４】また、図１の装置は、前述の光検出部のほ
かに、光検出部で検出された信号電荷を不純物ドープ領
域１３０から転送するＣＣＤ電荷転送部と、転送された
信号電荷を所定の信号処理などを施して出力するＭＯＳ
集積化信号処理回路などを有している。ＣＣＤ電荷転送
部、ＭＯＳ集積化信号処理回路などは、公知の技術にて
製作されており、光検出部とともにモノリシックに製作
されている。
かに、光検出部で検出された信号電荷を不純物ドープ領
域１３０から転送するＣＣＤ電荷転送部と、転送された
信号電荷を所定の信号処理などを施して出力するＭＯＳ
集積化信号処理回路などを有している。ＣＣＤ電荷転送
部、ＭＯＳ集積化信号処理回路などは、公知の技術にて
製作されており、光検出部とともにモノリシックに製作
されている。
【００１５】図２は、この装置の製造工程の概略を示し
たものである。この図をもとに図１の装置の製造工程を
説明する。まず、半導体基板１１０上に熱酸化によりの
ちのイオン注入に適した厚さ（０．０５μｍ程度）の酸
化膜１５０を形成する（図２（ａ））。つぎに、ポリシ
リコン層１７０を５００〜７００ｎｍ形成する（図２
（ｂ））。ポリシリコン層１７０はつぎにおいてマスク
として用いられる。そのため、不純物ドープ領域１３０
を形成する領域となるところにフォトエッチにて窓あけ
を行い、その部分を薄くする（図２（ｃ））。ここで、
ポリシリコン層１７０の薄い部分は、電気的に導通すれ
ば良く、また、検出光に対し透明であれば良いので、薄
いほど良い。１ｎｍ程度であれば十分であると思われ
る。
たものである。この図をもとに図１の装置の製造工程を
説明する。まず、半導体基板１１０上に熱酸化によりの
ちのイオン注入に適した厚さ（０．０５μｍ程度）の酸
化膜１５０を形成する（図２（ａ））。つぎに、ポリシ
リコン層１７０を５００〜７００ｎｍ形成する（図２
（ｂ））。ポリシリコン層１７０はつぎにおいてマスク
として用いられる。そのため、不純物ドープ領域１３０
を形成する領域となるところにフォトエッチにて窓あけ
を行い、その部分を薄くする（図２（ｃ））。ここで、
ポリシリコン層１７０の薄い部分は、電気的に導通すれ
ば良く、また、検出光に対し透明であれば良いので、薄
いほど良い。１ｎｍ程度であれば十分であると思われ
る。
【００１６】そして、イオン注入装置を用いてポリシリ
コン層１７０をマスクとして所望のイオンを注入して不
純物ドープ領域１３０を形成する（図２（ｄ））。ポリ
シリコン層１７０は、半導体基板１１０と電気的に接続
されるように配線される。そして、パシベーション膜
（酸化膜）１８０を形成する（図２（ｅ））。このよう
にして図１の装置が作られる。
コン層１７０をマスクとして所望のイオンを注入して不
純物ドープ領域１３０を形成する（図２（ｄ））。ポリ
シリコン層１７０は、半導体基板１１０と電気的に接続
されるように配線される。そして、パシベーション膜
（酸化膜）１８０を形成する（図２（ｅ））。このよう
にして図１の装置が作られる。
【００１７】図１の装置において、フォトダイオードの
上に設けられた絶縁膜１５０が帯電すると（チャージア
ップが生じると）、不純物ドープ領域１３０側の表面に
設けられたポリシリコン層１７０によってチャージアッ
プで生じた電荷が除去される。つまり、チャージアップ
で生じた電荷はポリシリコン層１７０の薄い部分によっ
て捕らえられ、接地電位に放電される。これによってチ
ャージアップ時に生じた電荷が一掃され、絶縁膜１５０
の下にあるフォトダイオードに不必要な電界が加わるの
が抑えられる。これにより異常な暗電流が発生せず、暗
電流の増加を抑えている。また、チャージアップ時に生
じた電荷が一掃され、モノリシックに設けられたほかの
部分に飛び込むのが防止されているため、装置が電気的
に保護されることになるので、寿命が帯びることにな
る。
上に設けられた絶縁膜１５０が帯電すると（チャージア
ップが生じると）、不純物ドープ領域１３０側の表面に
設けられたポリシリコン層１７０によってチャージアッ
プで生じた電荷が除去される。つまり、チャージアップ
で生じた電荷はポリシリコン層１７０の薄い部分によっ
て捕らえられ、接地電位に放電される。これによってチ
ャージアップ時に生じた電荷が一掃され、絶縁膜１５０
の下にあるフォトダイオードに不必要な電界が加わるの
が抑えられる。これにより異常な暗電流が発生せず、暗
電流の増加を抑えている。また、チャージアップ時に生
じた電荷が一掃され、モノリシックに設けられたほかの
部分に飛び込むのが防止されているため、装置が電気的
に保護されることになるので、寿命が帯びることにな
る。
【００１８】また、半導体基板１１０の分離領域（不純
物ドープ領域１３０の間）の絶縁膜１５０に電荷が生じ
ても暗電流の増加は、ポリシリコン層１７０の厚い部分
により抑えられる。これを詳述するとつぎのようにな
る。分離領域の絶縁膜１５０に電荷が生じると、これに
よって反対極性の電荷が誘起される。これによって不純
物ドープ領域１３０の間が短絡したり、あるいは暗電流
が発生することになる。図１の装置では、ポリシリコン
層１７０が接地電位につながれているため、上記の反対
極性電荷の誘起が押さえられることになる。これによっ
て暗電流の増加が抑えられている。
物ドープ領域１３０の間）の絶縁膜１５０に電荷が生じ
ても暗電流の増加は、ポリシリコン層１７０の厚い部分
により抑えられる。これを詳述するとつぎのようにな
る。分離領域の絶縁膜１５０に電荷が生じると、これに
よって反対極性の電荷が誘起される。これによって不純
物ドープ領域１３０の間が短絡したり、あるいは暗電流
が発生することになる。図１の装置では、ポリシリコン
層１７０が接地電位につながれているため、上記の反対
極性電荷の誘起が押さえられることになる。これによっ
て暗電流の増加が抑えられている。
【００１９】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。
が可能である。
【００２０】ポリシリコン層と半導体基板とは、図示し
ない配線で電気的に接続してグランドにつないだが、
「特開平３−９１９６９」記載のようにポリシリコン層
と半導体基板とをスルーホールでつないでも良い。ま
た、ポリシリコン層は一定の電圧がかかっていれば暗電
流の増加を抑え得るので、接地電位とせずに所定の定電
圧にしても良い。さらに、ポリシリコン膜にかえて、金
属（例えば、金、白金、モリブデン、タングステンな
ど）を蒸着して形成しても良い。この場合、ポリシリコ
ン層を薄く形成してレジストをマスクとして不純物ドー
プ領域を形成しても良い。
ない配線で電気的に接続してグランドにつないだが、
「特開平３−９１９６９」記載のようにポリシリコン層
と半導体基板とをスルーホールでつないでも良い。ま
た、ポリシリコン層は一定の電圧がかかっていれば暗電
流の増加を抑え得るので、接地電位とせずに所定の定電
圧にしても良い。さらに、ポリシリコン膜にかえて、金
属（例えば、金、白金、モリブデン、タングステンな
ど）を蒸着して形成しても良い。この場合、ポリシリコ
ン層を薄く形成してレジストをマスクとして不純物ドー
プ領域を形成しても良い。
【００２１】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、絶縁膜が帯
電し生じる電荷が導電層により放電されて所定の一定電
位に固定され、フォトダイオードに不必要な電界が与え
られることがないため、フォトダイオードの暗電流が減
少し、感度の高くすることができ、また、装置が電気的
に保護されるため、装置の寿命を長くすることができ
る。
電し生じる電荷が導電層により放電されて所定の一定電
位に固定され、フォトダイオードに不必要な電界が与え
られることがないため、フォトダイオードの暗電流が減
少し、感度の高くすることができ、また、装置が電気的
に保護されるため、装置の寿命を長くすることができ
る。
【００２２】
【図１】本発明の一実施例の構造断面図。
【図２】図１の光電変換装置の製造工程の概略図。
【図３】従来例の構造断面図。
１１０…半導体基板，１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１
３０ｃ）…不純物ドープ領域，１５０…絶縁膜，１７０
…ポリシリコン層。
３０ｃ）…不純物ドープ領域，１５０…絶縁膜，１７０
…ポリシリコン層。
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板と、 前記半導体基板に前記半導体基板との間でフォトダイオ
ードを形成する不純物ドープ領域と、 絶縁膜を介して前記半導体基板上に導電層とを有し、 前記導電層は、前記不純物ドープ領域上において前記不
純物ドープ領域に光を透過させるのに十分薄く形成さ
れ、また、所定の一定電位に固定されていることを特徴
とする光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003931A JPH05190886A (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003931A JPH05190886A (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190886A true JPH05190886A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11570887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4003931A Pending JPH05190886A (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190886A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10024473A1 (de) * | 2000-05-18 | 2001-11-29 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optischer Empfänger |
-
1992
- 1992-01-13 JP JP4003931A patent/JPH05190886A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10024473A1 (de) * | 2000-05-18 | 2001-11-29 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optischer Empfänger |
| US6476423B2 (en) | 2000-05-18 | 2002-11-05 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optical detector |
| DE10024473B4 (de) * | 2000-05-18 | 2007-04-19 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optischer Empfänger |
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