JPH0568868B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0568868B2 JPH0568868B2 JP60027238A JP2723885A JPH0568868B2 JP H0568868 B2 JPH0568868 B2 JP H0568868B2 JP 60027238 A JP60027238 A JP 60027238A JP 2723885 A JP2723885 A JP 2723885A JP H0568868 B2 JPH0568868 B2 JP H0568868B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- regions
- conductivity type
- semiconductor substrate
- opposite conductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、光電変換素子、殊に高電圧の発生
が可能な集積型変換素子に関する。
が可能な集積型変換素子に関する。
フオトダイオードを第１図のように半導体基板
中に集積する場合、たとえば、第２図のような複
数個のPNダイオードを、半導基板４表面の絶縁
膜上の導電膜６で、第２図および第３図のように
接続する方法が考えられるが、この場合にはバイ
ポーラトランジスタのダーリントン接続となり、
出力電圧・電流がわずかしか得られなかつた。
中に集積する場合、たとえば、第２図のような複
数個のPNダイオードを、半導基板４表面の絶縁
膜上の導電膜６で、第２図および第３図のように
接続する方法が考えられるが、この場合にはバイ
ポーラトランジスタのダーリントン接続となり、
出力電圧・電流がわずかしか得られなかつた。
そこで、この発明は、寄生バイポーラトランジ
スタによるもれ電流を解消し、効率良く高電圧を
発生させることを目的とするものである。
スタによるもれ電流を解消し、効率良く高電圧を
発生させることを目的とするものである。
上記目的を達成するため、この発明は、第一導
電型半導体基板と、この基板表面部分に離間して
形成された複数個の逆導電型の第一領域と、これ
ら逆導電型の第一領域中に形成された第一導電型
を第二領域と、各第二領域の表面に形成された逆
導電型の第三領域と、前記半導体基板表面に形成
された絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ前記第一領
域のひとつおよびその表面に形成された第二領域
を電気接続するとともに、これを、これらから離
間した他の第一領域中に形成された第三領域に電
気接続する導電膜とをそれぞれ備え、前記第一領
域の前記半導体基板との接合深さをxj1、前記第
二領域の前記第一領域との接合深さをxj2、前記
第三領域の前記第二領域との接合深さをxj3とし、
互いに接続される第一の領域の数をｎとし、入射
光の吸収係数をαとするとき、これらが、 １＞exp（−α・xj1＋xj2／２） ＋nexp（−α・xj2＋xj3／２） なる関係式を満足するように、前記の各接合深さ
xj1、xj2、xj3が定められていることを特徴とする
集積型光電変換素子を要旨とする。
電型半導体基板と、この基板表面部分に離間して
形成された複数個の逆導電型の第一領域と、これ
ら逆導電型の第一領域中に形成された第一導電型
を第二領域と、各第二領域の表面に形成された逆
導電型の第三領域と、前記半導体基板表面に形成
された絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ前記第一領
域のひとつおよびその表面に形成された第二領域
を電気接続するとともに、これを、これらから離
間した他の第一領域中に形成された第三領域に電
気接続する導電膜とをそれぞれ備え、前記第一領
域の前記半導体基板との接合深さをxj1、前記第
二領域の前記第一領域との接合深さをxj2、前記
第三領域の前記第二領域との接合深さをxj3とし、
互いに接続される第一の領域の数をｎとし、入射
光の吸収係数をαとするとき、これらが、 １＞exp（−α・xj1＋xj2／２） ＋nexp（−α・xj2＋xj3／２） なる関係式を満足するように、前記の各接合深さ
xj1、xj2、xj3が定められていることを特徴とする
集積型光電変換素子を要旨とする。
以下に、この発明を、その実施例をあらわす図
面に基いて、詳しく説明する。第４図はこの発明
の実施例の断面を示し、１，１ａはＮ型の第一領
域であつて、Ｐ型の基板４の表面部分において互
いに離間するよう形成されている。２，２ａは第
一領域１，１ａ表面に形成されたＰ型領域であ
る。３，３ａは第二領域２，２ａの表面に形成さ
れたＰ型の第三領域である。これら三つの領域
１，１ａ，２，２ａ，３，３ａは、Ｐ型基板４に
対してＮ−Ｐ−Ｎ三重拡散で形成される。５は基
板４の表面に形成された絶縁膜、７，７はチヤネ
ルストツパーのP+拡散領域であり、８，８ａは
チヤネルストツパーとのオーミツク接触のための
N+拡散領域である。６は絶縁膜５上に設けられ
た導電薄膜であり、一方では第一領域１ａおよび
その表面に形成された第二領域２ａを電気的に接
続するとともに、他方では、これらの領域１ａ，
２ａを、これらから離間して形成された第一領域
１内の第三領域３に電気的に接続している。
面に基いて、詳しく説明する。第４図はこの発明
の実施例の断面を示し、１，１ａはＮ型の第一領
域であつて、Ｐ型の基板４の表面部分において互
いに離間するよう形成されている。２，２ａは第
一領域１，１ａ表面に形成されたＰ型領域であ
る。３，３ａは第二領域２，２ａの表面に形成さ
れたＰ型の第三領域である。これら三つの領域
１，１ａ，２，２ａ，３，３ａは、Ｐ型基板４に
対してＮ−Ｐ−Ｎ三重拡散で形成される。５は基
板４の表面に形成された絶縁膜、７，７はチヤネ
ルストツパーのP+拡散領域であり、８，８ａは
チヤネルストツパーとのオーミツク接触のための
N+拡散領域である。６は絶縁膜５上に設けられ
た導電薄膜であり、一方では第一領域１ａおよび
その表面に形成された第二領域２ａを電気的に接
続するとともに、他方では、これらの領域１ａ，
２ａを、これらから離間して形成された第一領域
１内の第三領域３に電気的に接続している。
第５図は、この発明の第二の実施例の断面を示
し、N+埋込拡散層９，９ａを有するＰ型基板４
上にＮ型のエピタキシヤル成長層が形成され、そ
の中に、Ｐ型の分離拡散層７，７ａによつて互い
に離間された第一領域１，１ａが形成されてい
る。Ｐ型の第二領域２，２ａおよびＮ型の第三領
域３，３ａは、第一領域１，１ａ内に二重拡散で
形成されている。８，８ａはチヤネルストツパー
およびオーミツク接触のために設けられたN+層
である。６は絶縁膜５上に形成された導電薄膜で
あり、離間された第三領域３と第二領域２ａを電
気的に接続するとともに、第一領域と第二領域と
を、領域８と２および８ａと２ａというように電
気的に接続している。
し、N+埋込拡散層９，９ａを有するＰ型基板４
上にＮ型のエピタキシヤル成長層が形成され、そ
の中に、Ｐ型の分離拡散層７，７ａによつて互い
に離間された第一領域１，１ａが形成されてい
る。Ｐ型の第二領域２，２ａおよびＮ型の第三領
域３，３ａは、第一領域１，１ａ内に二重拡散で
形成されている。８，８ａはチヤネルストツパー
およびオーミツク接触のために設けられたN+層
である。６は絶縁膜５上に形成された導電薄膜で
あり、離間された第三領域３と第二領域２ａを電
気的に接続するとともに、第一領域と第二領域と
を、領域８と２および８ａと２ａというように電
気的に接続している。
第６図は上記実施例の断面をあらわすものであ
つて、xj1、xj2、xj3はそれぞれ第一領域１，１
ａ、第二領域２，２ａ、第三領域３，３ａの接合
深さ（拡散深さ）である。
つて、xj1、xj2、xj3はそれぞれ第一領域１，１
ａ、第二領域２，２ａ、第三領域３，３ａの接合
深さ（拡散深さ）である。
第一領域と第二領域２と第三領域３とから形成
されるNPN接合において、第一領域１と第二領
域２が電気的に接続されているため、これら三つ
の領域から寄生的なバイポーラトランジスタは形
成されない。同様に、基板４と第一領域１と第二
領域２とから形成されるPNP接合においても、
寄生的なバイポーラトランジスタは形成されな
い。
されるNPN接合において、第一領域１と第二領
域２が電気的に接続されているため、これら三つ
の領域から寄生的なバイポーラトランジスタは形
成されない。同様に、基板４と第一領域１と第二
領域２とから形成されるPNP接合においても、
寄生的なバイポーラトランジスタは形成されな
い。
したがつて、この発明の素子構造の等価回路
は、第３図に示したようなトランジスタを含む回
路ではなく、第７図に示したようなダイオードだ
けから構成される回路となり、従来例で問題とさ
れていたような、トランジスタを介して増幅され
るもれ電流が解消される。
は、第３図に示したようなトランジスタを含む回
路ではなく、第７図に示したようなダイオードだ
けから構成される回路となり、従来例で問題とさ
れていたような、トランジスタを介して増幅され
るもれ電流が解消される。
この発明の素子構造では、ダイオードからの漏
れ電流（第４図のIL）を少なくすることが必要で
ある。
れ電流（第４図のIL）を少なくすることが必要で
ある。
いま、第三領域３，３ａの表面に波長λの光が
密度Φ0で入射すると、その吸収係数をαとすれ
ば、光電流IPは、 IP＝Φ0｛１−exp（−αxj1＋xj2／２）｝ ……(1) で与えられるが、同時に、基板４側へのもれ電流
ILも、 IL＝Φ0exp（−αxj2＋xj3／２） ……(2) だけ存在することになる。
密度Φ0で入射すると、その吸収係数をαとすれ
ば、光電流IPは、 IP＝Φ0｛１−exp（−αxj1＋xj2／２）｝ ……(1) で与えられるが、同時に、基板４側へのもれ電流
ILも、 IL＝Φ0exp（−αxj2＋xj3／２） ……(2) だけ存在することになる。
第６図に示した構造からなるフオトダイオード
を、第４図または第５図のごとくにしてｎ個直列
接続した場合の等価回路を第７図に示す。この回
路の端子間から光電流を得るためには、 IP＞nIL となることが必要であり、したがつて、前記(1)、
(2)式より、 １＞exp（−αxj1＋xj2／２） ＋nexp（−αxj2＋xj3／２） ……(3) なる関係式の満たされることが必要となるのであ
る。
を、第４図または第５図のごとくにしてｎ個直列
接続した場合の等価回路を第７図に示す。この回
路の端子間から光電流を得るためには、 IP＞nIL となることが必要であり、したがつて、前記(1)、
(2)式より、 １＞exp（−αxj1＋xj2／２） ＋nexp（−αxj2＋xj3／２） ……(3) なる関係式の満たされることが必要となるのであ
る。
たとえば、xj1＝16μｍ、xj2＝14μｍ、xj3＝9μｍ
として、フオトダイオードを10個直列接続した場
合（ｎ＝10）、赤色の入射光λ＝700nｍに対して
α＝２×103cm-1であるから、これを上記関係式
(3)の右辺に代入して計算すると約0.59となり、左
辺の１より小であるから、関係式(3)を満足するよ
うになる。すなわち、所望の光電流を得ることが
できる。
として、フオトダイオードを10個直列接続した場
合（ｎ＝10）、赤色の入射光λ＝700nｍに対して
α＝２×103cm-1であるから、これを上記関係式
(3)の右辺に代入して計算すると約0.59となり、左
辺の１より小であるから、関係式(3)を満足するよ
うになる。すなわち、所望の光電流を得ることが
できる。
実施例の導電型Ｐ、Ｎが逆転したものも、この
発明に含まれる。
発明に含まれる。
〔発明の効果〕
この発明にかかる集積型光電変換素子は、以上
のごとく構成されているから、これによれは、モ
ノリシツク基板上で直列接続配置されたダイオー
ドから、接続個数分昇圧された高い開放電圧を有
する光起電力が得られる。
のごとく構成されているから、これによれは、モ
ノリシツク基板上で直列接続配置されたダイオー
ドから、接続個数分昇圧された高い開放電圧を有
する光起電力が得られる。
第１図は直列接続されたダイオードを示す説明
図、第２図は第１図のダイオード直列回路を実現
した集積型光電変換素子をあらわす断面図、第３
図は第２図の素子の等価回路をあらわす説明図、
第４図はこの発明の第一実施例をあらわす部分的
断面図、第５図は第二実施例をあらわす部分的断
面図、第６図は実施例の要部簡略断面図、第７図
は実施例の等価回路をあらわす説明図である。 １，１ａ……Ｎ型の第一領域、２，２ａ……Ｐ
型の第二領域、３，３ａ……Ｎ型の第三領域、５
……絶縁膜、６……導電膜。
図、第２図は第１図のダイオード直列回路を実現
した集積型光電変換素子をあらわす断面図、第３
図は第２図の素子の等価回路をあらわす説明図、
第４図はこの発明の第一実施例をあらわす部分的
断面図、第５図は第二実施例をあらわす部分的断
面図、第６図は実施例の要部簡略断面図、第７図
は実施例の等価回路をあらわす説明図である。 １，１ａ……Ｎ型の第一領域、２，２ａ……Ｐ
型の第二領域、３，３ａ……Ｎ型の第三領域、５
……絶縁膜、６……導電膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第一導電型半導体基板と、この基板表面部分
に離間して形成された複数個の逆導電型の第一領
域と、これら逆導電型の第一領域中に形成された
第一導電型の第二領域と、各第二領域の表面に形
成された逆導電型の第三領域と、前記半導体基板
表面に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ
前記第一領域のひとつおよびその表面に形成され
た第二領域を電気接続するとともに、これらを、
これらから離間した他の第一領域中に形成された
第三領域に電気接続する導電膜とをそれぞれ備
え、前記第一領域の前記半導体基板との接合深さ
をxj1、前記第二領域の前記第一領域との接合深
さをxj2、前記第三領域の前記第二領域との接合
深さをxj3とし、互いに接続される第一の領域の
数をｎとし、入射光の吸収係数をαとするとき、
これらが、 １＞exp（−α・xj1＋xj2／２） ＋nexp（−α・xj2＋xj3／２） なる関係式を満足するように、前記の各接合深さ
xj1、xj2、xj3が定められていることを特徴とする
集積型光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60027238A JPS61185979A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 集積型光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60027238A JPS61185979A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 集積型光電変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61185979A JPS61185979A (ja) | 1986-08-19 |
| JPH0568868B2 true JPH0568868B2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=12215491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60027238A Granted JPS61185979A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 集積型光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61185979A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6216567A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-24 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
| US5162887A (en) * | 1988-10-31 | 1992-11-10 | Texas Instruments Incorporated | Buried junction photodiode |
| EP0579045B1 (de) * | 1992-07-16 | 1995-02-22 | Landis & Gyr Technology Innovation AG | Anordnung mit einer integrierten farbselektiven Photodiode und einem der Photodiode nachgeschalteten Verstärker |
-
1985
- 1985-02-13 JP JP60027238A patent/JPS61185979A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61185979A (ja) | 1986-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |