JPH05335537A - 回路内蔵受光素子およびその製造方法 - Google Patents
回路内蔵受光素子およびその製造方法Info
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- JPH05335537A JPH05335537A JP4141650A JP14165092A JPH05335537A JP H05335537 A JPH05335537 A JP H05335537A JP 4141650 A JP4141650 A JP 4141650A JP 14165092 A JP14165092 A JP 14165092A JP H05335537 A JPH05335537 A JP H05335537A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、重金属汚染に対するゲッタ
リング能力を低下することなく、受光素子部の光感度の
低下を生じない、高感度の回路内蔵受光素子を提供する
ことである。 【構成】 本発明の回路内蔵受光素子では、酸素濃度の
低いＰ型半導体基板１と、半導体基板１上に形成される
フォトダイオード部３０と、半導体基板１上に形成され
る信号処理回路部４０とを備えている。半導体基板１に
おいて、フォトダイオード部３０に対応する部分には酸
素が導入されず、信号処理回路部４０に対応する部分に
は酸素が導入され、酸素注入層２４が形成されている。
リング能力を低下することなく、受光素子部の光感度の
低下を生じない、高感度の回路内蔵受光素子を提供する
ことである。 【構成】 本発明の回路内蔵受光素子では、酸素濃度の
低いＰ型半導体基板１と、半導体基板１上に形成される
フォトダイオード部３０と、半導体基板１上に形成され
る信号処理回路部４０とを備えている。半導体基板１に
おいて、フォトダイオード部３０に対応する部分には酸
素が導入されず、信号処理回路部４０に対応する部分に
は酸素が導入され、酸素注入層２４が形成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光センサ、光結合素
子等に使用される回路内蔵受光素子に関するものであ
る。
子等に使用される回路内蔵受光素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】回路内蔵受光素子は、光センサ、光結合
素子等に幅広く用いられている。この回路内蔵受光素子
の誤動作を防止するためには、受光素子部の高感度化お
よび低ノイズ化を実現することが重要とされてきた。
素子等に幅広く用いられている。この回路内蔵受光素子
の誤動作を防止するためには、受光素子部の高感度化お
よび低ノイズ化を実現することが重要とされてきた。
【０００３】図８は、従来の回路内蔵受光素子の構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【０００４】図に示すように、Ｐ型半導体基板７の所定
の位置に、Ｎ型埋め込み拡散領域５が形成されている。
また、Ｐ型半導体基板７上に、ＣＶＤ法によりＮ型エピ
タキシャル層３が形成されている。
の位置に、Ｎ型埋め込み拡散領域５が形成されている。
また、Ｐ型半導体基板７上に、ＣＶＤ法によりＮ型エピ
タキシャル層３が形成されている。
【０００５】Ｎ型エピタキシャル層３の所定の領域に、
Ｐ型不純物ボロン（Ｂ）が熱拡散され、深いＰ型分離拡
散領域４が形成されている。これによりＮ型エピタキシ
ャル層３がＮ型エピタキシャル層３ａ，３ｂに分離され
ている。
Ｐ型不純物ボロン（Ｂ）が熱拡散され、深いＰ型分離拡
散領域４が形成されている。これによりＮ型エピタキシ
ャル層３がＮ型エピタキシャル層３ａ，３ｂに分離され
ている。
【０００６】Ｎ型エピタキシャル層３ｂの所定の領域
に、Ｐ型不純物ボロン（Ｂ）が熱拡散され、浅いＰ型ベ
ース拡散領域１２が形成されている。Ｐ型ベース拡散領
域１２内に、Ｎ型不純物としてリン（Ｐ）が熱拡散さ
れ、Ｎ型エミッタ拡散領域１３が形成されている。
に、Ｐ型不純物ボロン（Ｂ）が熱拡散され、浅いＰ型ベ
ース拡散領域１２が形成されている。Ｐ型ベース拡散領
域１２内に、Ｎ型不純物としてリン（Ｐ）が熱拡散さ
れ、Ｎ型エミッタ拡散領域１３が形成されている。
【０００７】さらに、Ｎ型エピタキシャル層３ｂ内に、
Ｐ型ベース拡散領域１２と離隔して、Ｎ型不純物として
リン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型コレクタ取出し用拡散領
域１１が形成されている。Ｎ型エピタキシャル層３ａ内
にＮ型不純物としてリン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型カソ
ード取出し用拡散領域１４が形成されている。
Ｐ型ベース拡散領域１２と離隔して、Ｎ型不純物として
リン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型コレクタ取出し用拡散領
域１１が形成されている。Ｎ型エピタキシャル層３ａ内
にＮ型不純物としてリン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型カソ
ード取出し用拡散領域１４が形成されている。
【０００８】所定の領域に対応する、Ｎ型エピタキシャ
ル層３ａおよびＰ型半導体基板７により、受光素子部す
なわちフォトダイオード部３０が構成されている。
ル層３ａおよびＰ型半導体基板７により、受光素子部す
なわちフォトダイオード部３０が構成されている。
【０００９】一方、コレクタ領域となるＮ型エピタキシ
ャル層３ｂとＰ型ベース拡散領域１２とＮ型エミッタ拡
散領域１３とＮ型コレクタ取出し用拡散領域１１とによ
り信号処理回路部４０が構成されている。
ャル層３ｂとＰ型ベース拡散領域１２とＮ型エミッタ拡
散領域１３とＮ型コレクタ取出し用拡散領域１１とによ
り信号処理回路部４０が構成されている。
【００１０】上記のように、回路内蔵受光素子５０で
は、同一のＰ型半導体基板７上に、フォトダイオード部
３０および信号処理回路部４０が形成されている。
は、同一のＰ型半導体基板７上に、フォトダイオード部
３０および信号処理回路部４０が形成されている。
【００１１】次に、図９を参照して、図８の回路内蔵受
光素子５０の動作について簡単に説明する。
光素子５０の動作について簡単に説明する。
【００１２】光源より、８００ｎｍの長い波長の光信号
がフォトダイオード部３０に照射されると、そのうち９
９％の光信号がＮ型エピタキシャル層３ａの表面から約
４５μｍまでの領域で吸収され、Ｎ型エピタキシャル層
３ａ内部において光キャリア（ホール）が発生する。発
生した光キャリア（ホール）は、フォトダイオード部３
０のＰＮ接合部１０１に移動する。
がフォトダイオード部３０に照射されると、そのうち９
９％の光信号がＮ型エピタキシャル層３ａの表面から約
４５μｍまでの領域で吸収され、Ｎ型エピタキシャル層
３ａ内部において光キャリア（ホール）が発生する。発
生した光キャリア（ホール）は、フォトダイオード部３
０のＰＮ接合部１０１に移動する。
【００１３】さらに、光信号の侵入によって、Ｐ型半導
体基板７内部においても光キャリア（電子）が発生す
る。発生した光キャリア（電子）は、同様にフォトダイ
オード部３０のＰＮ接合部１０１に移動する。このよう
に光キャリアのほとんどは、Ｐ型半導体基板７とＮ型エ
ピタキシャル層３とのＰＮ接合部１０１まで到達するの
で、光電流に寄与することができる。
体基板７内部においても光キャリア（電子）が発生す
る。発生した光キャリア（電子）は、同様にフォトダイ
オード部３０のＰＮ接合部１０１に移動する。このよう
に光キャリアのほとんどは、Ｐ型半導体基板７とＮ型エ
ピタキシャル層３とのＰＮ接合部１０１まで到達するの
で、光電流に寄与することができる。
【００１４】このようにして発生した光電流により、信
号処理回路部４０が動作する。
号処理回路部４０が動作する。
【００１５】従来より、回路内蔵受光素子の製造工程に
おいては、洗浄液中に溶解したあるいは製造装置内に付
着した銅または鉄等の重金属等によって受光素子自体が
汚染されやすいという問題があった。
おいては、洗浄液中に溶解したあるいは製造装置内に付
着した銅または鉄等の重金属等によって受光素子自体が
汚染されやすいという問題があった。
【００１６】特に、信号処理回路部４０の製造工程にお
いて、エミッタ・ベース接合部に重金属イオンが入り込
むと、その重金属イオンがトラップとなり、再結合中心
として働く。このため、エミッタ・ベース接合部におい
てキャリアが再結合するため、ｈFE（電流増幅率）が大
幅に低下する。このように重金属等で汚染されると、信
号処理回路部４０の電気特性が著しく劣化し、製品歩留
りが低下するという問題があった。
いて、エミッタ・ベース接合部に重金属イオンが入り込
むと、その重金属イオンがトラップとなり、再結合中心
として働く。このため、エミッタ・ベース接合部におい
てキャリアが再結合するため、ｈFE（電流増幅率）が大
幅に低下する。このように重金属等で汚染されると、信
号処理回路部４０の電気特性が著しく劣化し、製品歩留
りが低下するという問題があった。
【００１７】上記の問題を解消するため、従来の回路内
蔵受光素子５０では、Ｐ型半導体基板７に、ある程度高
い酸素濃度を有する半導体基板が用いられてきた。
蔵受光素子５０では、Ｐ型半導体基板７に、ある程度高
い酸素濃度を有する半導体基板が用いられてきた。
【００１８】図８に示されるように、Ｐ型半導体基板７
は、その表面から約２０μｍの深さに酸素析出層１８を
含むような半導体基板であって、この基板の酸素濃度は
およそ１．６×１０1 8 ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 となってい
る。
は、その表面から約２０μｍの深さに酸素析出層１８を
含むような半導体基板であって、この基板の酸素濃度は
およそ１．６×１０1 8 ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 となってい
る。
【００１９】信号処理回路部４０の製造工程において、
このＰ型半導体基板７に、９００〜１２００℃程度のＩ
Ｇ（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）処理等
の適当な熱処理が施されると、Ｐ型半導体基板７の内部
に酸素が析出する。
このＰ型半導体基板７に、９００〜１２００℃程度のＩ
Ｇ（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）処理等
の適当な熱処理が施されると、Ｐ型半導体基板７の内部
に酸素が析出する。
【００２０】この酸素の析出によってＰ型半導体基板７
の内部に侵入した重金属をゲッタリングし、重金属の自
由な運動を阻止する。これにより重金属による受光素子
の信号処理回路部４０の汚染拡大を抑制することができ
る。
の内部に侵入した重金属をゲッタリングし、重金属の自
由な運動を阻止する。これにより重金属による受光素子
の信号処理回路部４０の汚染拡大を抑制することができ
る。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
回路内蔵受光素子５０には、以下に述べるような問題が
あった。
回路内蔵受光素子５０には、以下に述べるような問題が
あった。
【００２２】受光素子の製造工程において、通常の熱処
理により、酸素がフォトダイオード部３０のＰＮ接合部
１０１付近にまで析出することがある。フォトダイオー
ド部３０のＰＮ接合部１０１付近に酸素分子が析出する
と、この酸素析出物が再結合中心として働くため光キャ
リアが消滅し、フォトダイオード部３０の光感度が著し
く低下してしまう。
理により、酸素がフォトダイオード部３０のＰＮ接合部
１０１付近にまで析出することがある。フォトダイオー
ド部３０のＰＮ接合部１０１付近に酸素分子が析出する
と、この酸素析出物が再結合中心として働くため光キャ
リアが消滅し、フォトダイオード部３０の光感度が著し
く低下してしまう。
【００２３】また、酸素析出物がトラップとして働くた
め、フォトダイオード部３０のノイズが増大してしま
う。
め、フォトダイオード部３０のノイズが増大してしま
う。
【００２４】このように、回路内蔵受光素子５０では、
信号処理回路部４０の特性劣化による製品歩留りの低下
を防止するためには、使用する半導体基板の酸素濃度を
ある程度高くする必要があり、一方フォトダイオード部
３０の光感度の低下およびノイズの増大を防止するため
には、半導体接合付近に析出する酸素濃度をできる限り
低くする必要があった。しかしながら、この相反する要
求を同時に満たし得る回路内蔵受光素子はこれまで実現
化されていなかった。
信号処理回路部４０の特性劣化による製品歩留りの低下
を防止するためには、使用する半導体基板の酸素濃度を
ある程度高くする必要があり、一方フォトダイオード部
３０の光感度の低下およびノイズの増大を防止するため
には、半導体接合付近に析出する酸素濃度をできる限り
低くする必要があった。しかしながら、この相反する要
求を同時に満たし得る回路内蔵受光素子はこれまで実現
化されていなかった。
【００２５】この発明は、上記の課題を解決するために
なされたものであって、重金属汚染に対するゲッタリン
グ能力に優れ、かつ受光素子部の光感度の低下を生じな
い、高感度の回路内蔵受光素子を提供することを目的と
している。
なされたものであって、重金属汚染に対するゲッタリン
グ能力に優れ、かつ受光素子部の光感度の低下を生じな
い、高感度の回路内蔵受光素子を提供することを目的と
している。
【００２６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る回
路内蔵受光素子は、半導体基板と、半導体基板上の第１
の領域に形成される受光素子部と、半導体基板上の第２
の領域に形成される回路部とを備えている。この回路内
蔵受光素子は、半導体基板内の第１の領域に対応する部
分には酸素が導入されず、半導体基板内の第２の領域に
対応する部分には酸素が導入されていることを特徴とす
る。
路内蔵受光素子は、半導体基板と、半導体基板上の第１
の領域に形成される受光素子部と、半導体基板上の第２
の領域に形成される回路部とを備えている。この回路内
蔵受光素子は、半導体基板内の第１の領域に対応する部
分には酸素が導入されず、半導体基板内の第２の領域に
対応する部分には酸素が導入されていることを特徴とす
る。
【００２７】請求項２の発明に係る回路内蔵受光素子
は、受光素子部がフォトダイオードにより構成される。
は、受光素子部がフォトダイオードにより構成される。
【００２８】請求項３の発明に係る回路内蔵受光素子の
製造方法では、半導体基板の第１の領域を除く第２の領
域に酸素を導入し、半導体基板の第１の領域上に受光素
子部を形成し、半導体基板の第２の領域上に回路部を形
成する。
製造方法では、半導体基板の第１の領域を除く第２の領
域に酸素を導入し、半導体基板の第１の領域上に受光素
子部を形成し、半導体基板の第２の領域上に回路部を形
成する。
【００２９】
【作用】この発明に係る回路内蔵受光素子およびその製
造方法によれば、半導体基板内部において、第１の領域
に対応する部分には酸素は導入されず、半導体基板自体
に含まれる酸素濃度が低く抑えられている。このため、
半導体素子の製造工程において、半導体基板に適当な熱
処理が加えられても、受光素子部において酸素はほとん
ど析出しない。その結果、酸素の析出に起因する光キャ
リアの再結合が起こらず、受光素子部の光感度の低下が
防止できる。また、酸素の析出に起因するトラップが減
少するため、受光素子部の低ノイズ化が可能となる。
造方法によれば、半導体基板内部において、第１の領域
に対応する部分には酸素は導入されず、半導体基板自体
に含まれる酸素濃度が低く抑えられている。このため、
半導体素子の製造工程において、半導体基板に適当な熱
処理が加えられても、受光素子部において酸素はほとん
ど析出しない。その結果、酸素の析出に起因する光キャ
リアの再結合が起こらず、受光素子部の光感度の低下が
防止できる。また、酸素の析出に起因するトラップが減
少するため、受光素子部の低ノイズ化が可能となる。
【００３０】また、半導体内部において、第２の領域に
対応する部分には酸素が導入されている。半導体素子の
製造工程において、半導体基板に適当な熱処理が加えら
れると、第２の領域に対応する部分から半導体基板内部
に酸素が析出する。その結果、半導体基板内部で重金属
イオンの大部分がゲッタリングされる。したがってゲッ
タリング能力の低下は生じず、回路部の電気特性の劣化
が抑制される。
対応する部分には酸素が導入されている。半導体素子の
製造工程において、半導体基板に適当な熱処理が加えら
れると、第２の領域に対応する部分から半導体基板内部
に酸素が析出する。その結果、半導体基板内部で重金属
イオンの大部分がゲッタリングされる。したがってゲッ
タリング能力の低下は生じず、回路部の電気特性の劣化
が抑制される。
【００３１】
【実施例】以下、この発明に基づく一実施例について図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００３２】図７は、本発明の一実施例に従う回路内蔵
受光素子の構造を示す断面図である。
受光素子の構造を示す断面図である。
【００３３】図に示すように、Ｐ型不純物ボロン（Ｂ）
を含むＰ型半導体基板１は、たとえば、酸素濃度１×１
０1 7 ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度の半導体基板から形成さ
れている。
を含むＰ型半導体基板１は、たとえば、酸素濃度１×１
０1 7 ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度の半導体基板から形成さ
れている。
【００３４】信号処理回路部となるＰ型半導体基板１の
領域に、イオン注入法により主面から、たとえば５μｍ
の深さに幅およそ３μｍからなる酸素注入層２４が形成
されている。
領域に、イオン注入法により主面から、たとえば５μｍ
の深さに幅およそ３μｍからなる酸素注入層２４が形成
されている。
【００３５】Ｐ型半導体基板１の所定の位置に、Ｎ型埋
め込み拡散領域５が形成されている。また、Ｐ型半導体
基板１上に、ＣＶＤ法によりＮ型不純物リン（Ｐ）を含
むＮ型エピタキシャル層３が形成されている。
め込み拡散領域５が形成されている。また、Ｐ型半導体
基板１上に、ＣＶＤ法によりＮ型不純物リン（Ｐ）を含
むＮ型エピタキシャル層３が形成されている。
【００３６】Ｎ型エピタキシャル層３の所定の領域に、
Ｐ型不純物としてボロン（Ｂ）が熱拡散され、深いＰ型
分離拡散領域４が形成されている。これによりＮ型エピ
タキシャル層３がＮ型エピタキシャル層３ａ，３ｂに分
離されている。
Ｐ型不純物としてボロン（Ｂ）が熱拡散され、深いＰ型
分離拡散領域４が形成されている。これによりＮ型エピ
タキシャル層３がＮ型エピタキシャル層３ａ，３ｂに分
離されている。
【００３７】また、Ｎ型エピタキシャル層３ｂの所定の
領域に、Ｐ型不純物としてボロン（Ｂ）が熱拡散され、
浅いＰ型ベース拡散領域１２が形成されている。
領域に、Ｐ型不純物としてボロン（Ｂ）が熱拡散され、
浅いＰ型ベース拡散領域１２が形成されている。
【００３８】Ｐ型ベース拡散領域１２内に、Ｎ型不純物
としてリン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型エミッタ拡散領域
１３が形成されている。
としてリン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型エミッタ拡散領域
１３が形成されている。
【００３９】さらに、Ｎ型エピタキシャル層３ｂ内にＰ
型ベース拡散領域１２と離隔して、Ｎ型不純物としてリ
ン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型コレクタ取出し用拡散領域
１１が形成され、Ｎ型エピタキシャル層３ａ内にＮ型不
純物としてリン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型カソード取出
し用拡散領域１４が形成されている。
型ベース拡散領域１２と離隔して、Ｎ型不純物としてリ
ン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型コレクタ取出し用拡散領域
１１が形成され、Ｎ型エピタキシャル層３ａ内にＮ型不
純物としてリン（Ｐ）が熱拡散され、Ｎ型カソード取出
し用拡散領域１４が形成されている。
【００４０】所定の領域に対応するＮ型エピタキシャル
層３ａおよびＰ型半導体基板１によりフォトダイオード
部３０が構成されている。
層３ａおよびＰ型半導体基板１によりフォトダイオード
部３０が構成されている。
【００４１】一方、コレクタ領域となるＮ型エピタキシ
ャル層３ｂとＰ型ベース拡散領域１２とＮ型エミッタ拡
散領域１３とＮ型コレクタ取出し用拡散領域１１とによ
り信号処理回路部４０が構成されている。
ャル層３ｂとＰ型ベース拡散領域１２とＮ型エミッタ拡
散領域１３とＮ型コレクタ取出し用拡散領域１１とによ
り信号処理回路部４０が構成されている。
【００４２】上記のように、回路内蔵受光素子１００で
は、同一のＰ型半導体基板１上に、フォトダイオード部
３０および信号処理回路部４０が形成されている。
は、同一のＰ型半導体基板１上に、フォトダイオード部
３０および信号処理回路部４０が形成されている。
【００４３】上述した回路内蔵受光素子１００では、Ｐ
型半導体基板１内部においてフォトダイオード部３０と
なる領域には酸素の導入は行なわれず、基板内部の酸素
濃度が低く抑えられている。
型半導体基板１内部においてフォトダイオード部３０と
なる領域には酸素の導入は行なわれず、基板内部の酸素
濃度が低く抑えられている。
【００４４】このため、通常の熱処理により酸素がＰ型
半導体基板１とＮ型エピタキシャル層３とのＰＮ接合部
１０１付近まで析出することはない。その結果、フォト
ダイオード部３０に長い波長の光信号が入射し、それに
より発生した光キャリアが酸素析出物により捕獲され消
滅することはほとんどない。
半導体基板１とＮ型エピタキシャル層３とのＰＮ接合部
１０１付近まで析出することはない。その結果、フォト
ダイオード部３０に長い波長の光信号が入射し、それに
より発生した光キャリアが酸素析出物により捕獲され消
滅することはほとんどない。
【００４５】一方、Ｐ型半導体基板１内部において信号
処理回路部４０となる領域のみにイオン注入法により酸
素イオンが導入され、酸素注入層２４が形成されてい
る。
処理回路部４０となる領域のみにイオン注入法により酸
素イオンが導入され、酸素注入層２４が形成されてい
る。
【００４６】このため、半導体素子の製造工程におい
て、適当な熱処理により酸素注入層２４から半導体基板
１の内部に酸素が析出する。この析出した酸素分子によ
り重金属がゲッタリングされるので、半導体製造工程に
おける重金属等の汚染の影響が軽減される。
て、適当な熱処理により酸素注入層２４から半導体基板
１の内部に酸素が析出する。この析出した酸素分子によ
り重金属がゲッタリングされるので、半導体製造工程に
おける重金属等の汚染の影響が軽減される。
【００４７】このように、回路内蔵受光素子１００で
は、半導体基板１の信号処理回路部４０に対応する部分
の酸素濃度をある程度高くし、半導体基板１のフォトダ
イオード部３０に対応する部分の酸素濃度をできるだけ
低くするという、相反する要求が同時に満たされてお
り、重金属汚染に対するゲッタリング能力を低下させる
ことなく、フォトダイオード部３０の光感度を高く維持
できる構造となっている。
は、半導体基板１の信号処理回路部４０に対応する部分
の酸素濃度をある程度高くし、半導体基板１のフォトダ
イオード部３０に対応する部分の酸素濃度をできるだけ
低くするという、相反する要求が同時に満たされてお
り、重金属汚染に対するゲッタリング能力を低下させる
ことなく、フォトダイオード部３０の光感度を高く維持
できる構造となっている。
【００４８】このような回路内蔵受光素子１００を用い
れば、高性能のフォトカプラあるいはフォトインタプラ
等を得ることができる。
れば、高性能のフォトカプラあるいはフォトインタプラ
等を得ることができる。
【００４９】次に、本実施例に基づく回路内蔵受光素子
１００の製造工程について簡単に説明する。
１００の製造工程について簡単に説明する。
【００５０】図１〜図７は、回路内蔵受光素子１００の
第１〜７の製造工程を示す断面図である。
第１〜７の製造工程を示す断面図である。
【００５１】まず、図１に示すように、たとえば、酸素
濃度１×１０1 7 ａｔｏｍｓ／ｃｍ 3 程度のＰ型半導体
基板１の表面にフォトレジスト膜８を形成し、所定の領
域をフォトリソグラフィ法により選択的に除去する。さ
らに、その領域上に、イオン注入装置により、酸素イオ
ン（Ｏ+ ）を、たとえば、加速電圧３．０ＭｅＶ，ドー
ズ量１×１０1 5 ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で注入する。
濃度１×１０1 7 ａｔｏｍｓ／ｃｍ 3 程度のＰ型半導体
基板１の表面にフォトレジスト膜８を形成し、所定の領
域をフォトリソグラフィ法により選択的に除去する。さ
らに、その領域上に、イオン注入装置により、酸素イオ
ン（Ｏ+ ）を、たとえば、加速電圧３．０ＭｅＶ，ドー
ズ量１×１０1 5 ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で注入する。
【００５２】これにより、Ｐ型半導体基板１の表面から
５μｍの深さに幅およそ３μｍの酸素注入層２４を形成
する。形成した酸素注入層２４の酸素濃度は、１×１０
1 8ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度となる。
５μｍの深さに幅およそ３μｍの酸素注入層２４を形成
する。形成した酸素注入層２４の酸素濃度は、１×１０
1 8ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度となる。
【００５３】この場合、パターニングにフォトレジスト
膜８を用いたが特に限定されるものではなく、シリコン
酸化膜、メタル膜等で行なっても構わない。
膜８を用いたが特に限定されるものではなく、シリコン
酸化膜、メタル膜等で行なっても構わない。
【００５４】次にＰ型半導体基板１にＩＧ処理により一
連の熱処理を加える。これにより、酸素注入層２４に酸
素を析出させる。
連の熱処理を加える。これにより、酸素注入層２４に酸
素を析出させる。
【００５５】さらに、図２に示すように、Ｐ型半導体基
板１の表面にシリコン酸化膜１７を形成し、所定の領域
をフォトリソグラフィ法により選択的に除去する。
板１の表面にシリコン酸化膜１７を形成し、所定の領域
をフォトリソグラフィ法により選択的に除去する。
【００５６】次に、Ｎ型不純物としてアンチモン（Ｓ
ｂ）を熱拡散させ、Ｎ型埋め込み拡散領域５を形成す
る。
ｂ）を熱拡散させ、Ｎ型埋め込み拡散領域５を形成す
る。
【００５７】さらに、図３に示すように、Ｐ型半導体基
板１上のシリコン酸化膜１７を全面除去した後、ＣＶＤ
法によりＮ型不純物リン（Ｐ）を含むＮ型エピタキシャ
ル層３を成長させる。
板１上のシリコン酸化膜１７を全面除去した後、ＣＶＤ
法によりＮ型不純物リン（Ｐ）を含むＮ型エピタキシャ
ル層３を成長させる。
【００５８】Ｎ型エピタキシャル層３の表面に熱酸化に
より、シリコン酸化膜１７を形成する。Ｐ型分離拡散領
域を形成する予定の領域上のシリコン酸化膜１７をフォ
トリソグラフィ法により選択的に除去する。
より、シリコン酸化膜１７を形成する。Ｐ型分離拡散領
域を形成する予定の領域上のシリコン酸化膜１７をフォ
トリソグラフィ法により選択的に除去する。
【００５９】次に、図４に示すように、シリコン酸化膜
１７の開口部においてＮ型エピタキシャル層３の表面付
近に高濃度のＰ型不純物ボロン（Ｂ）をディポジション
する。次いで、熱処理を行なうことにより、ボロン
（Ｂ）を深く拡散させＰ型分離拡散領域４を形成する。
これにより、Ｎ型エピタキシャル層３が島状のエピタキ
シャル層３ａ，３ｂに分離される。
１７の開口部においてＮ型エピタキシャル層３の表面付
近に高濃度のＰ型不純物ボロン（Ｂ）をディポジション
する。次いで、熱処理を行なうことにより、ボロン
（Ｂ）を深く拡散させＰ型分離拡散領域４を形成する。
これにより、Ｎ型エピタキシャル層３が島状のエピタキ
シャル層３ａ，３ｂに分離される。
【００６０】さらに、シリコン酸化膜１７をすべて除去
した後、再度Ｎ型エピタキシャル層３の表面に熱酸化に
よりシリコン酸化膜１７を形成し、図５に示すように、
シリコン酸化膜１７の所定の領域をフォトリソグラフィ
法により選択的に除去する。
した後、再度Ｎ型エピタキシャル層３の表面に熱酸化に
よりシリコン酸化膜１７を形成し、図５に示すように、
シリコン酸化膜１７の所定の領域をフォトリソグラフィ
法により選択的に除去する。
【００６１】次いで、Ｐ型分離拡散領域４を形成したと
同様に、シリコン酸化膜１７の開口部においてＮ型エピ
タキシャル層３の表面付近にＰ型不純物ボロン（Ｂ）を
デポジションし、熱処理を行なうことにより、Ｐ型ベー
ス拡散領域１２を形成する。
同様に、シリコン酸化膜１７の開口部においてＮ型エピ
タキシャル層３の表面付近にＰ型不純物ボロン（Ｂ）を
デポジションし、熱処理を行なうことにより、Ｐ型ベー
ス拡散領域１２を形成する。
【００６２】この熱処理を酸化性雰囲気で行なうことに
より、Ｐ型ベース拡散領域１２の表面にシリコン酸化膜
１７を形成する。
より、Ｐ型ベース拡散領域１２の表面にシリコン酸化膜
１７を形成する。
【００６３】次に、図６に示すように、Ｎ型不純物を拡
散するため、前述の方法と同様に、拡散予定領域上のシ
リコン酸化膜１７の所定の箇所を選択的に除去する。
散するため、前述の方法と同様に、拡散予定領域上のシ
リコン酸化膜１７の所定の箇所を選択的に除去する。
【００６４】次いで、シリコン酸化膜１７の開口部にお
いてＮ型エピタキシャル層３の表面付近にＮ型不純物リ
ン（Ｐ）をデポジションし、熱処理を行なうことによ
り、Ｎ型エピタキシャル層３ａ，３ｂの表面にＮ型カソ
ード取出し用領域１４およびＮ型コレクタ取出し用領域
１１を、Ｐ型ベース拡散領域１２にＮ型エミッタ拡散領
域１３を形成する。
いてＮ型エピタキシャル層３の表面付近にＮ型不純物リ
ン（Ｐ）をデポジションし、熱処理を行なうことによ
り、Ｎ型エピタキシャル層３ａ，３ｂの表面にＮ型カソ
ード取出し用領域１４およびＮ型コレクタ取出し用領域
１１を、Ｐ型ベース拡散領域１２にＮ型エミッタ拡散領
域１３を形成する。
【００６５】この熱処理を酸化性雰囲気で行なうことに
より、Ｎ型コレクタ取出し用領域１１、Ｎ型カソード取
出し用領域１４およびＮ型エミッタ拡散領域１３の各々
の領域表面にシリコン酸化膜１７を形成する。
より、Ｎ型コレクタ取出し用領域１１、Ｎ型カソード取
出し用領域１４およびＮ型エミッタ拡散領域１３の各々
の領域表面にシリコン酸化膜１７を形成する。
【００６６】最後に、図７に示すように、電極を形成す
るためシリコン酸化膜１７の所定の領域を選択的に除去
し、コンタクトホールを形成する。このコンタクトホー
ルを介してＮ型コレクタ取出し用領域１１、Ｐ型ベース
拡散領域１２、Ｎ型エミッタ拡散領域１３、Ｎ型カソー
ド取出し用領域１４、およびアノード取出し用領域のそ
れぞれに接触するように、アルミニウム（Ａｌ）により
コレクタ電極１９、ベース電極２０、エミッタ電極２
１、カソード電極２２、およびアノード電極２３を各々
形成する。
るためシリコン酸化膜１７の所定の領域を選択的に除去
し、コンタクトホールを形成する。このコンタクトホー
ルを介してＮ型コレクタ取出し用領域１１、Ｐ型ベース
拡散領域１２、Ｎ型エミッタ拡散領域１３、Ｎ型カソー
ド取出し用領域１４、およびアノード取出し用領域のそ
れぞれに接触するように、アルミニウム（Ａｌ）により
コレクタ電極１９、ベース電極２０、エミッタ電極２
１、カソード電極２２、およびアノード電極２３を各々
形成する。
【００６７】上記の製造工程により回路内蔵受光素子１
００が製造される。
００が製造される。
【００６８】なお、本発明の回路内蔵半導体素子は上述
した実施例のみに限定されるものではない。
した実施例のみに限定されるものではない。
【００６９】たとえば、上述した実施例においては、Ｐ
型半導体基板１の主面側から酸素イオン注入を行なう例
についてのみ説明したが、Ｐ型半導体基板１の裏面側か
ら酸素イオン注入を行なってもよい。また同様に、Ｐ型
半導体基板１の主面および裏面の両面から同時に酸素イ
オン注入を行なってもよい。
型半導体基板１の主面側から酸素イオン注入を行なう例
についてのみ説明したが、Ｐ型半導体基板１の裏面側か
ら酸素イオン注入を行なってもよい。また同様に、Ｐ型
半導体基板１の主面および裏面の両面から同時に酸素イ
オン注入を行なってもよい。
【００７０】さらに、本実施例においては、酸素イオン
注入後にＩＧ処理を施したが、ＩＧ処理を施さなくと
も、半導体素子の製造工程における不純物熱拡散処理に
より酸素を基板内部に析出させてもよい。
注入後にＩＧ処理を施したが、ＩＧ処理を施さなくと
も、半導体素子の製造工程における不純物熱拡散処理に
より酸素を基板内部に析出させてもよい。
【００７１】また、本実施例に示す製造方法は一例であ
って、拡散層の形成方法、電極の取出し法等は限定され
るものではない。
って、拡散層の形成方法、電極の取出し法等は限定され
るものではない。
【００７２】さらに、本実施例においては、１×１０17
ａｔｏｍ／ｃｍ3 程度の酸素濃度のＰ型半導体基板１に
ついて述べたが、半導体基板は、析出した酸素が再結合
中心として働かない程度の酸素濃度であれば問題ないた
め、特に限定されるものではない。
ａｔｏｍ／ｃｍ3 程度の酸素濃度のＰ型半導体基板１に
ついて述べたが、半導体基板は、析出した酸素が再結合
中心として働かない程度の酸素濃度であれば問題ないた
め、特に限定されるものではない。
【００７３】また本実施例においては、Ｐ型半導体基板
を用いた場合について述べたが、Ｎ型半導体基板を用い
て他の拡散領域等を適当に変更した素子についても応用
することができる。
を用いた場合について述べたが、Ｎ型半導体基板を用い
て他の拡散領域等を適当に変更した素子についても応用
することができる。
【００７４】
【発明の効果】この発明によれば、半導体基板内部にお
いて、第１の領域に対応する部分には酸素が導入され
ず、半導体基板に含まれる酸素濃度が低く抑えられてい
るので、酸素の析出に起因する光キャリアの再結合が起
こらず、受光素子部の光感度が高く維持され、低ノイズ
化が可能となる。
いて、第１の領域に対応する部分には酸素が導入され
ず、半導体基板に含まれる酸素濃度が低く抑えられてい
るので、酸素の析出に起因する光キャリアの再結合が起
こらず、受光素子部の光感度が高く維持され、低ノイズ
化が可能となる。
【００７５】また、半導体基板内部において、第２の領
域に対応する部分のみに酸素が導入されるので、半導体
素子の製造工程において、適当な熱処理により半導体内
部に導入された酸素が析出する。この酸素により、半導
体基板内部で重金属の大部分がゲッタリングされる。こ
のように、ゲッタリング能力は高く維持されるので、回
路部の電気特性の劣化が大幅に抑制される。
域に対応する部分のみに酸素が導入されるので、半導体
素子の製造工程において、適当な熱処理により半導体内
部に導入された酸素が析出する。この酸素により、半導
体基板内部で重金属の大部分がゲッタリングされる。こ
のように、ゲッタリング能力は高く維持されるので、回
路部の電気特性の劣化が大幅に抑制される。
【００７６】したがって、重金属汚染等に対するゲッタ
リング能力に優れ、かつ受光素子部の光感度の低下を生
じない、高感度の回路内蔵受光素子が提供される。
リング能力に優れ、かつ受光素子部の光感度の低下を生
じない、高感度の回路内蔵受光素子が提供される。
【図１】本発明の一実施例に従う回路内蔵受光素子の第
１の製造工程を示す断面図である。
１の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例に従う回路内蔵受光素子の第
２の製造工程を示す断面図である。
２の製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例に従う回路内蔵受光素子の第
３の製造工程を示す断面図である。
３の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例に従う回路内蔵受光素子の第
４の製造工程を示す断面図である。
４の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例に従う回路内蔵受光素子の第
５の製造工程を示す断面図である。
５の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例に従う回路内蔵受光素子の第
６の製造工程を示す断面図である。
６の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例に従う回路内蔵受光素子の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図８】従来の回路内蔵受光素子の構造を示す断面図で
ある。
ある。
【図９】従来の回路内蔵受光素子の受光素子部における
光キャリアの動作を示す部分断面図である。
光キャリアの動作を示す部分断面図である。
１ Ｐ型半導体基板 ３ Ｎ型エピタキシャル層 ４ Ｐ型分離拡散領域 ５ Ｎ型埋め込み拡散領域 １１ Ｎ型コレクタ取出し用領域 １２ Ｐ型ベース拡散領域 １３ Ｎ型エミッタ拡散領域 １４ Ｎ型カソード取出し用領域 １９ コレクタ電極 ２０ ベース電極 ２１ エミッタ電極 ２２ カソード電極 ２３ アノード電極 ２４ 酸素注入層 ３０ フォトダイオード部 ４０ 信号処理回路部 １００ 回路内蔵受光素子 １０１ ＰＮ接合部 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8422−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板と、 前記半導体基板上の第１の領域に形成される受光素子部
と、 前記半導体基板上の第２の領域に形成される回路部とを
備えた回路内蔵受光素子において、 前記半導体基板内の前記第１の領域に対応する部分には
酸素が導入されず、 前記半導体基板内の前記第２の領域に対応する部分には
酸素が導入されていることを特徴とする回路内蔵受光素
子。 - 【請求項２】 前記受光素子部はフォトダイオードであ
る、請求項１に記載の回路内蔵受光素子。 - 【請求項３】 半導体基板の第１の領域を除く第２の領
域に酸素を導入し、 前記半導体基板の前記第１の領域上に受光素子部を形成
し、 前記半導体基板の前記第２の領域上に回路部を形成する
ことを特徴とする回路内蔵受光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4141650A JPH05335537A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 回路内蔵受光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4141650A JPH05335537A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 回路内蔵受光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335537A true JPH05335537A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15296986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4141650A Withdrawn JPH05335537A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 回路内蔵受光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335537A (ja) |
-
1992
- 1992-06-02 JP JP4141650A patent/JPH05335537A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |