JPH0715027A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0715027A JPH0715027A JP5143206A JP14320693A JPH0715027A JP H0715027 A JPH0715027 A JP H0715027A JP 5143206 A JP5143206 A JP 5143206A JP 14320693 A JP14320693 A JP 14320693A JP H0715027 A JPH0715027 A JP H0715027A
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- optical
- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 素子領域内部の走行領域へ入射光強度を減衰
させることなく，その入射光を導いて短波長側での感度
低下を防止し，半導体装置の高感度化および高帯域化を
図る。 【構成】 走行領域において電子−正孔対を生成する入
射光を，埋込酸化膜１０２（光導波路）により走行領域
に導き，バンドギャップエネルギー以下の入射光に対し
て光学窓を開口させ，入射光強度の減衰による短波長側
における感度の低下を防止する。
させることなく，その入射光を導いて短波長側での感度
低下を防止し，半導体装置の高感度化および高帯域化を
図る。 【構成】 走行領域において電子−正孔対を生成する入
射光を，埋込酸化膜１０２（光導波路）により走行領域
に導き，バンドギャップエネルギー以下の入射光に対し
て光学窓を開口させ，入射光強度の減衰による短波長側
における感度の低下を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は，フォトダイオードや
光トリガサイリスタ等で代表されるデバイスの半導体基
板内部へ光を入射して電子−正孔対のキャリヤを発生さ
せる必要のあるオプトデバイスに適用するのに好適な，
高感度化および高帯域化を図った半導体装置に関するも
のである。
光トリガサイリスタ等で代表されるデバイスの半導体基
板内部へ光を入射して電子−正孔対のキャリヤを発生さ
せる必要のあるオプトデバイスに適用するのに好適な，
高感度化および高帯域化を図った半導体装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来における半導体装置として，例え
ば，図１１に示すアバランシェフォトダイオードが知ら
れている。このアバランシェフォトダイオードは，以下
のようにして各層が形成された構造となっている。すな
わち，図において，Ｐ- 型Ｓｉ（シリコン）基板１０１
の主面に，Ｐ型埋込層１０４を拡散形成し，その上にＰ
-エピタキシャル層１０５をエピタキシャル成長（秩序
正しい半導体結晶を析出・成長させて単結晶状の薄膜を
形成する方法）により形成する。
ば，図１１に示すアバランシェフォトダイオードが知ら
れている。このアバランシェフォトダイオードは，以下
のようにして各層が形成された構造となっている。すな
わち，図において，Ｐ- 型Ｓｉ（シリコン）基板１０１
の主面に，Ｐ型埋込層１０４を拡散形成し，その上にＰ
-エピタキシャル層１０５をエピタキシャル成長（秩序
正しい半導体結晶を析出・成長させて単結晶状の薄膜を
形成する方法）により形成する。
【０００３】さらに，Ｐ- エピタキシャル層１０５の上
にｎ+ 拡散層１０６，およびｎ型ガードリング１０７を
拡散形成すると共に，その構造体の裏面にｐ+ 拡散層１
０８を形成する。そして，この構造体主面の上部に上部
電極１０９を形成し，さらに，構造体裏面には下部電極
１１０を形成する。また，１１０１は，上部電極１０９
の光学窓に設けられた反射防止膜である。
にｎ+ 拡散層１０６，およびｎ型ガードリング１０７を
拡散形成すると共に，その構造体の裏面にｐ+ 拡散層１
０８を形成する。そして，この構造体主面の上部に上部
電極１０９を形成し，さらに，構造体裏面には下部電極
１１０を形成する。また，１１０１は，上部電極１０９
の光学窓に設けられた反射防止膜である。
【０００４】次に，動作について説明する。図１２は，
図１１に示したアバランシェフォトダイオードのＡ−
Ａ’方向における動作時の電子エネルギーダイアグラム
を，各領域に対する電子エネルギーにより示したもので
ある。図において，ｐｎ接合に逆バイアスが印加される
と，該ｐｎ接合部分に隣接したＰ- 領域が，１０5 Ｖ／
ｃｍ以上の高電界領域，すなわち，なだれ領域となる。
図１１に示したアバランシェフォトダイオードのＡ−
Ａ’方向における動作時の電子エネルギーダイアグラム
を，各領域に対する電子エネルギーにより示したもので
ある。図において，ｐｎ接合に逆バイアスが印加される
と，該ｐｎ接合部分に隣接したＰ- 領域が，１０5 Ｖ／
ｃｍ以上の高電界領域，すなわち，なだれ領域となる。
【０００５】ドリフト領域において光吸収により発生し
たキャリヤは，上記なだれ領域に注入されると，次々に
衝突電離に加わるため，なだれ状に光キャリヤの増倍が
発生する。このような半導体中の電流増倍作用は，一般
的にアバランシェ効果と呼ばれており，上記アバランシ
ェフォトダイオードは，このアバランシェ効果を光電流
増倍に用いた光検出器として知られている。したがっ
て，アバランシェフォトダイオードは，高いＳＮ比で光
検出が可能となる。
たキャリヤは，上記なだれ領域に注入されると，次々に
衝突電離に加わるため，なだれ状に光キャリヤの増倍が
発生する。このような半導体中の電流増倍作用は，一般
的にアバランシェ効果と呼ばれており，上記アバランシ
ェフォトダイオードは，このアバランシェ効果を光電流
増倍に用いた光検出器として知られている。したがっ
て，アバランシェフォトダイオードは，高いＳＮ比で光
検出が可能となる。
【０００６】また，上記反射防止膜１１０１は，入射光
ｈνの反射損失を低減するためのものであり，ｎ型ガー
ドリング１０７は，ｐｎ接合の周辺部を低ドーピングと
して降伏電圧を上げ，局部的ななだれ降伏（アバランシ
ェ・ブレークダウン），いわゆるマイクロプラズマを防
止し，一様ななだれ増倍を促進させるものである。
ｈνの反射損失を低減するためのものであり，ｎ型ガー
ドリング１０７は，ｐｎ接合の周辺部を低ドーピングと
して降伏電圧を上げ，局部的ななだれ降伏（アバランシ
ェ・ブレークダウン），いわゆるマイクロプラズマを防
止し，一様ななだれ増倍を促進させるものである。
【０００７】また，図１３は，光検出器の分光感度特性
を示すグラフであり，この発明に関連する参考技術文献
として，岩波講座マイクロエレクトロニクス，第２巻マ
イクロエレクトロニクス素子，７７頁に記載されている
ものである。短波長側の感度の限界は，材料のバンドギ
ャップ（禁制帯），すなわち，エネルギー準位の存在し
ない領域により決定される。短波長側の感度の低下は，
吸収長が短くなって表面付近において光が吸収され，光
キャリヤの表面再結合損失が増大するために発生するも
のである。
を示すグラフであり，この発明に関連する参考技術文献
として，岩波講座マイクロエレクトロニクス，第２巻マ
イクロエレクトロニクス素子，７７頁に記載されている
ものである。短波長側の感度の限界は，材料のバンドギ
ャップ（禁制帯），すなわち，エネルギー準位の存在し
ない領域により決定される。短波長側の感度の低下は，
吸収長が短くなって表面付近において光が吸収され，光
キャリヤの表面再結合損失が増大するために発生するも
のである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記に
示されるような従来における半導体装置（アバランシェ
フォトダイオード）にあっては，半導体素子表面の拡散
層電極を通して光吸収層であるドリフト領域へと光を照
射する構成となっているため，走行領域において電子−
正孔対を生成する入射光は，ｎ+ 拡散層，Ｐ- エピタキ
シャル層，Ｐ型埋込層というシリコンのバンドギャップ
以上のエネルギーを有する光に対して，光学窓を設けて
いない部位を透過し，走行領域まで進入しなければなら
ず，その表面付近において光が吸収されて光キャリヤの
表面再結合損失が増加する。すなわち，不純物濃度が高
くなるほど，吸収度係数が増大することにより，短波長
側において感度低下を招来するという問題点があった。
示されるような従来における半導体装置（アバランシェ
フォトダイオード）にあっては，半導体素子表面の拡散
層電極を通して光吸収層であるドリフト領域へと光を照
射する構成となっているため，走行領域において電子−
正孔対を生成する入射光は，ｎ+ 拡散層，Ｐ- エピタキ
シャル層，Ｐ型埋込層というシリコンのバンドギャップ
以上のエネルギーを有する光に対して，光学窓を設けて
いない部位を透過し，走行領域まで進入しなければなら
ず，その表面付近において光が吸収されて光キャリヤの
表面再結合損失が増加する。すなわち，不純物濃度が高
くなるほど，吸収度係数が増大することにより，短波長
側において感度低下を招来するという問題点があった。
【０００９】この発明は，上記に鑑みてなされたもので
あって，素子領域内部の走行領域へ入射光強度を減衰さ
せることなく，その入射光を導いて短波長側での感度低
下を防止し，半導体装置の高感度化および高帯域化を図
ることを目的とする。
あって，素子領域内部の走行領域へ入射光強度を減衰さ
せることなく，その入射光を導いて短波長側での感度低
下を防止し，半導体装置の高感度化および高帯域化を図
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は，上記の目的
を達成するために，半導体材料により構成された半導体
装置において，前記半導体装置が，その素子領域内部に
光を導く光導波路を有する半導体装置を提供するもので
ある。
を達成するために，半導体材料により構成された半導体
装置において，前記半導体装置が，その素子領域内部に
光を導く光導波路を有する半導体装置を提供するもので
ある。
【００１１】また，前記半導体装置がｐｉｎフォトダイ
オードであり，前記光導波路が前記ｐｉｎフォトダイオ
ードの素子領域内部におけるドリフト領域に光を導くも
のである。
オードであり，前記光導波路が前記ｐｉｎフォトダイオ
ードの素子領域内部におけるドリフト領域に光を導くも
のである。
【００１２】また，前記半導体装置がアバランシェフォ
トダイオードであり，前記光導波路が前記アバランシェ
フォトダイオードの素子領域内部におけるドリフト領域
あるいはアバランシェ領域に光を導くものである。
トダイオードであり，前記光導波路が前記アバランシェ
フォトダイオードの素子領域内部におけるドリフト領域
あるいはアバランシェ領域に光を導くものである。
【００１３】また，前記半導体装置が光トリガサイリス
タあるいは光アバランシェトリガサイリスタであり，前
記光導波路が前記光トリガサイリスタあるいは光アバラ
ンシェトリガサイリスタのドリフト領域あるいはアバラ
ンシェ領域に光を導くものである。
タあるいは光アバランシェトリガサイリスタであり，前
記光導波路が前記光トリガサイリスタあるいは光アバラ
ンシェトリガサイリスタのドリフト領域あるいはアバラ
ンシェ領域に光を導くものである。
【００１４】また，前記光導波路が埋込酸化膜により形
成されているものである。
成されているものである。
【００１５】
【作用】この発明に係る半導体装置は，走行領域におい
て電子−正孔対を生成する入射光を，光導波路により走
行領域に導き，バンドギャップエネルギー以下の入射光
に対して光学窓を開口させ，入射光強度の減衰による短
波長側における感度の低下を防止する。
て電子−正孔対を生成する入射光を，光導波路により走
行領域に導き，バンドギャップエネルギー以下の入射光
に対して光学窓を開口させ，入射光強度の減衰による短
波長側における感度の低下を防止する。
【００１６】
【実施例】〔実施例１〕以下，この発明に係る半導体装
置の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１〜図６
は，この発明に係るアバランシェフォトダイオード１０
０の構成を製造工程毎に示した説明図である。したがっ
て，このアバランシェフォトダイオード１００は，以下
の各製造過程（第１〜第６の工程）を経て最終的には，
図１に示す構成に形成される。すなわち， （１） 第１の工程 図２において，Ｐ- 型Ｓｉ（シリコン）基板１０１の主
面全面を熱酸化し，さらに，フォトリソグラフィ，酸化
膜エッチングにより，所定形状の埋込酸化膜１０２を形
成する。
置の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１〜図６
は，この発明に係るアバランシェフォトダイオード１０
０の構成を製造工程毎に示した説明図である。したがっ
て，このアバランシェフォトダイオード１００は，以下
の各製造過程（第１〜第６の工程）を経て最終的には，
図１に示す構成に形成される。すなわち， （１） 第１の工程 図２において，Ｐ- 型Ｓｉ（シリコン）基板１０１の主
面全面を熱酸化し，さらに，フォトリソグラフィ，酸化
膜エッチングにより，所定形状の埋込酸化膜１０２を形
成する。
【００１７】（２） 第２の工程 図３において，上記第１の工程（図２参照）において形
成した構造体の主面（埋込酸化膜１０２）上に，Ｐ- エ
ピタキシャル層１０３をエピタキシャル・ラテラル・オ
ーバーグロースにより形成する。
成した構造体の主面（埋込酸化膜１０２）上に，Ｐ- エ
ピタキシャル層１０３をエピタキシャル・ラテラル・オ
ーバーグロースにより形成する。
【００１８】（３） 第３の工程 図４において，上記Ｐ- エピタキシャル層１０３の主面
を精密研摩して平坦化させる。
を精密研摩して平坦化させる。
【００１９】（４） 第４の工程 図５において，精密研摩により平坦化されたＰ- エピタ
キシャル層１０３にＰ型埋込層１０４を形成し，さら
に，このＰ型埋込層１０４の上にＰ- エピタキシャル層
１０５を形成する。
キシャル層１０３にＰ型埋込層１０４を形成し，さら
に，このＰ型埋込層１０４の上にＰ- エピタキシャル層
１０５を形成する。
【００２０】（５） 第５の工程 図６において，Ｐ- エピタキシャル層１０５の上にｎ+
拡散層１０６，およびｎ型ガードリング１０７を形成す
ると共に，構造体の裏面にｐ+ 拡散層１０８を形成す
る。
拡散層１０６，およびｎ型ガードリング１０７を形成す
ると共に，構造体の裏面にｐ+ 拡散層１０８を形成す
る。
【００２１】（６） 第６の工程 そして，図１において，上記第５の工程（図６参照）に
おいて形成された構造体主面に上部電極１０９を形成
し，さらに，構造体裏面には下部電極１１０を形成する
ことにより，このアバランシェフォトダイオード１００
の製造が終了する。
おいて形成された構造体主面に上部電極１０９を形成
し，さらに，構造体裏面には下部電極１１０を形成する
ことにより，このアバランシェフォトダイオード１００
の製造が終了する。
【００２２】次に，上記の各工程を経て形成されたアバ
ランシェフォトダイオードの動作について説明する。こ
のアバランシェフォトダイオード１００は，図１２に示
した従来におけるアバランシェフォトダイオードのエネ
ルギーダイアグラムに示す動作と同様である。したがっ
て，動作原理についても全く同様となる。すなわち，ｐ
ｎ接合に逆バイアスが印加されると，該ｐｎ接合部分に
隣接したＰ- 領域が，１０5 Ｖ／ｃｍ以上の高電界領域
（なだれ領域）となる。ドリフト領域で光吸収により発
生したキャリヤは，なだれ領域に注入されると，次々に
衝突電離に加わるため，なだれ状に光キャリヤの増倍が
発生するアバランシェ効果が起こる。したがって，アバ
ランシェフォトダイオード１００は，高いＳＮ比で光検
出を行うことが可能となる。
ランシェフォトダイオードの動作について説明する。こ
のアバランシェフォトダイオード１００は，図１２に示
した従来におけるアバランシェフォトダイオードのエネ
ルギーダイアグラムに示す動作と同様である。したがっ
て，動作原理についても全く同様となる。すなわち，ｐ
ｎ接合に逆バイアスが印加されると，該ｐｎ接合部分に
隣接したＰ- 領域が，１０5 Ｖ／ｃｍ以上の高電界領域
（なだれ領域）となる。ドリフト領域で光吸収により発
生したキャリヤは，なだれ領域に注入されると，次々に
衝突電離に加わるため，なだれ状に光キャリヤの増倍が
発生するアバランシェ効果が起こる。したがって，アバ
ランシェフォトダイオード１００は，高いＳＮ比で光検
出を行うことが可能となる。
【００２３】本実施例によるアバランシェフォトダイオ
ード１００の特徴は，走行領域で電子−正孔対を生成す
る入射光ｈνを，光導波路として設けた埋込酸化膜１０
２により走行領域に導くようにしたことである。したが
って，埋込酸化膜（ＳｉＯ2）のバンドギャップエネル
ギー以下の入射光ｈνに対して光学窓が開口されている
め，短波長側において感度低下を招くことがなく，半導
体装置の高感度化および高帯域化を実現することができ
る。
ード１００の特徴は，走行領域で電子−正孔対を生成す
る入射光ｈνを，光導波路として設けた埋込酸化膜１０
２により走行領域に導くようにしたことである。したが
って，埋込酸化膜（ＳｉＯ2）のバンドギャップエネル
ギー以下の入射光ｈνに対して光学窓が開口されている
め，短波長側において感度低下を招くことがなく，半導
体装置の高感度化および高帯域化を実現することができ
る。
【００２４】〔実施例２〕次に，この発明に係る半導体
装置の第２の実施例について説明する。図７は，光トリ
ガサイリスタの構成を示す説明図である。この光トリガ
サイリスタ７００は，上記図１〜図６にて説明した製造
工程とほぼ類似の工程により形成される。図において，
光トリガサイリスタ７００は，ｎ+ 拡散層７０１と，Ｐ
型拡散層７０２と，ｎ型エピタキシャル層７０３と，ｎ
型基板７０４と，ｐ+ 拡散層７０５とからなるｎ+ ／Ｐ
／ｎ／ ｐ+ のサイリスタ構造のドリフト領域に光導波
路としての埋込酸化膜（ＳｉＯ2 ）７０６を設けたもの
である。また，７０７は上部電極，７０８は下部電極で
ある。
装置の第２の実施例について説明する。図７は，光トリ
ガサイリスタの構成を示す説明図である。この光トリガ
サイリスタ７００は，上記図１〜図６にて説明した製造
工程とほぼ類似の工程により形成される。図において，
光トリガサイリスタ７００は，ｎ+ 拡散層７０１と，Ｐ
型拡散層７０２と，ｎ型エピタキシャル層７０３と，ｎ
型基板７０４と，ｐ+ 拡散層７０５とからなるｎ+ ／Ｐ
／ｎ／ ｐ+ のサイリスタ構造のドリフト領域に光導波
路としての埋込酸化膜（ＳｉＯ2 ）７０６を設けたもの
である。また，７０７は上部電極，７０８は下部電極で
ある。
【００２５】次に，動作について説明する。図８に，上
記光トリガサイリスタ７００のエネルギーダイアグラム
を示す。この光トリガサイリスタ７００は，トリガをか
ける入射光ｈνが光導波路として機能する埋込酸化膜７
０６によって，直接，ドリフト領域に導かれる動作以外
は，一般的に知られている光トリガサイリスタと同様の
動作となる。
記光トリガサイリスタ７００のエネルギーダイアグラム
を示す。この光トリガサイリスタ７００は，トリガをか
ける入射光ｈνが光導波路として機能する埋込酸化膜７
０６によって，直接，ドリフト領域に導かれる動作以外
は，一般的に知られている光トリガサイリスタと同様の
動作となる。
【００２６】また，本実施例においては，光導波路とし
ての埋込酸化膜（ＳｉＯ2 ）７０６が用いられ，広く光
学窓が開口しているため，近赤外光はもちろん，可視光
〜近紫外光に至る幅広い範囲の光パルスによりトリガを
かけることできる。さらに，微弱光に対する高感度化を
図るため，アバランシェ領域を設けてもよい。また，ベ
ース容量を低減するため，ベース構造をメッシュベース
にしてもよい。
ての埋込酸化膜（ＳｉＯ2 ）７０６が用いられ，広く光
学窓が開口しているため，近赤外光はもちろん，可視光
〜近紫外光に至る幅広い範囲の光パルスによりトリガを
かけることできる。さらに，微弱光に対する高感度化を
図るため，アバランシェ領域を設けてもよい。また，ベ
ース容量を低減するため，ベース構造をメッシュベース
にしてもよい。
【００２７】さらに，図７に示した光トリガサイリスタ
７００の構成を採用することにより，チップ内における
ドリフト領域に対し光が随所に導かれ，チップ全体にお
いてほぼ同時にアバランシェ効果を起こすことができる
ため，サイリスタの重要特性であるターン・オン特性を
向上させることができる。
７００の構成を採用することにより，チップ内における
ドリフト領域に対し光が随所に導かれ，チップ全体にお
いてほぼ同時にアバランシェ効果を起こすことができる
ため，サイリスタの重要特性であるターン・オン特性を
向上させることができる。
【００２８】図９および図１０は，この発明に係る半導
体装置と光ファイバとの結合の構成を示す説明図であ
り，図９は，垂直方向の断面図，図１０は，水平方向
（図９におけるＡ−Ａ’方向）の断面図である。図にお
いて，単一モード光ファイバ９０１におけるシリコンに
より構成されるクラッド９０２および二酸化ケイ素によ
り構成されるコア９０３をエッチング加工して，マイク
ロレンズ９０４を形成し，該マイクロレンズ９０４を半
導体装置に設けられた光導波路としての埋込酸化膜１０
２に結合させる。
体装置と光ファイバとの結合の構成を示す説明図であ
り，図９は，垂直方向の断面図，図１０は，水平方向
（図９におけるＡ−Ａ’方向）の断面図である。図にお
いて，単一モード光ファイバ９０１におけるシリコンに
より構成されるクラッド９０２および二酸化ケイ素によ
り構成されるコア９０３をエッチング加工して，マイク
ロレンズ９０４を形成し，該マイクロレンズ９０４を半
導体装置に設けられた光導波路としての埋込酸化膜１０
２に結合させる。
【００２９】次に，動作について説明する。入射光ｈν
は，マイクロレンズ９０４により集光され，光導波路と
しての埋込酸化膜１０２に導かれる。この場合，光導波
路が埋込酸化膜１０２であり，コア９０３が二酸化ケイ
素であり，クラッド９０２がシリコンであるため，クラ
ッド９０２の方が屈折率が大きくなっている。したがっ
て，入射光ｈνを完全反射させて輸送するのではなく，
その入射光ｈνは，クラッド９０２，すなわち，シリコ
ン中に侵入し，吸収されながら伝播する。このシリコン
に吸収された光によりシリコン中の素子領域の随所に電
子−正孔対が形成され，電気信号として取り出される。
は，マイクロレンズ９０４により集光され，光導波路と
しての埋込酸化膜１０２に導かれる。この場合，光導波
路が埋込酸化膜１０２であり，コア９０３が二酸化ケイ
素であり，クラッド９０２がシリコンであるため，クラ
ッド９０２の方が屈折率が大きくなっている。したがっ
て，入射光ｈνを完全反射させて輸送するのではなく，
その入射光ｈνは，クラッド９０２，すなわち，シリコ
ン中に侵入し，吸収されながら伝播する。このシリコン
に吸収された光によりシリコン中の素子領域の随所に電
子−正孔対が形成され，電気信号として取り出される。
【００３０】なお，上記実施例において，この発明によ
る半導体装置を単一モード光ファイバ９０１のマイクロ
レンズ９０４と結合した例で説明したが，この単一モー
ド光ファイバ９０１に限定されるものではない。また，
マイクロレンズ９０４の代わりに，先球テーパファイバ
による結合により構成してもよい。もちろん，直接的な
結合により構成したものであっても同様の効果が得られ
る。さらに，光導波路のパターン構成は，上記実施例に
限定されるものでなく，例えば，格子状のパターンにし
てもよい。また，光結合のためのレンズを半導体装置側
に設けてもよい。
る半導体装置を単一モード光ファイバ９０１のマイクロ
レンズ９０４と結合した例で説明したが，この単一モー
ド光ファイバ９０１に限定されるものではない。また，
マイクロレンズ９０４の代わりに，先球テーパファイバ
による結合により構成してもよい。もちろん，直接的な
結合により構成したものであっても同様の効果が得られ
る。さらに，光導波路のパターン構成は，上記実施例に
限定されるものでなく，例えば，格子状のパターンにし
てもよい。また，光結合のためのレンズを半導体装置側
に設けてもよい。
【００３１】したがって，以上説明した各実施例におい
て，素子領域内部，例えば，ドリフト領域へ入射光ｈν
を導く光導波路を設けた構成としたため，フォトダイオ
ード等の光検出素子において，表面付近にて光が吸収さ
れ，光キャリヤの表面再結合損失により生じる短波長側
での感度低下を防止することができ，高感度化および高
帯域化された半導体素子を得ることができる。
て，素子領域内部，例えば，ドリフト領域へ入射光ｈν
を導く光導波路を設けた構成としたため，フォトダイオ
ード等の光検出素子において，表面付近にて光が吸収さ
れ，光キャリヤの表面再結合損失により生じる短波長側
での感度低下を防止することができ，高感度化および高
帯域化された半導体素子を得ることができる。
【００３２】また，この発明に係る半導体装置は，上記
各実施例において説明したアバランシェフォトダイオー
ド１００（図６参照）や光トリガサイリスタ７００（図
７参照）の他にも，フォトダイオード，光トリガＳＩサ
イリスタ，光トリガ・クエンチＳＩサイリスタ等のデバ
イスのように，半導体基板内部に光を入射させて電子−
正孔対を発生させる必要のある種々のオプトデバイスに
適用することができる。
各実施例において説明したアバランシェフォトダイオー
ド１００（図６参照）や光トリガサイリスタ７００（図
７参照）の他にも，フォトダイオード，光トリガＳＩサ
イリスタ，光トリガ・クエンチＳＩサイリスタ等のデバ
イスのように，半導体基板内部に光を入射させて電子−
正孔対を発生させる必要のある種々のオプトデバイスに
適用することができる。
【００３３】また，上記実施例においては，絶縁性基板
状にシリコンをエピタキシャル・ラテラル・オーバーグ
ロースを用いた製造工程を用いたが，これに限定される
ものではなく，例えば，他のＳＯＩ（ｓｉｌｌｉｃｏｎ
−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造の製造方法，例え
ば，サファイヤ基板上にシリコンをエピタキシャル成長
させる方法のＳＯＳ（ｓｉｌｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｓａｐ
ｐｈｉｒｅ）構造を利用しても達成することができる。
また，素子領域内部に形成される光導波路は，埋込酸化
膜に限定されるものでなく，例えば，ワイドキャップ半
導体，あるいは窒化ケイ素等の絶縁膜によって形成する
こともできる。また，場合に応じて空洞の光導波管とし
てもよい。さらに，ある特定の波長領域を選択的に透過
する膜や，複数の膜の屈折率の組み合せによって，特定
の波長の光でのみ動作する素子を得ることも可能であ
る。
状にシリコンをエピタキシャル・ラテラル・オーバーグ
ロースを用いた製造工程を用いたが，これに限定される
ものではなく，例えば，他のＳＯＩ（ｓｉｌｌｉｃｏｎ
−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造の製造方法，例え
ば，サファイヤ基板上にシリコンをエピタキシャル成長
させる方法のＳＯＳ（ｓｉｌｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｓａｐ
ｐｈｉｒｅ）構造を利用しても達成することができる。
また，素子領域内部に形成される光導波路は，埋込酸化
膜に限定されるものでなく，例えば，ワイドキャップ半
導体，あるいは窒化ケイ素等の絶縁膜によって形成する
こともできる。また，場合に応じて空洞の光導波管とし
てもよい。さらに，ある特定の波長領域を選択的に透過
する膜や，複数の膜の屈折率の組み合せによって，特定
の波長の光でのみ動作する素子を得ることも可能であ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように，この発明に係る半
導体装置によれば，走行領域で電子−正孔対を生成する
入射光を，光導波路によって走行領域に導き，バンドギ
ャップエネルギー以下の入射光に対して光学窓を開口さ
せ，入射光強度の減衰による短波長側における感度の低
下を防止するため，素子領域内部の走行領域へ入射光強
度を減衰させることなく，その入射光を導いて短波長側
での感度低下を防止し，半導体装置の高感度化および高
帯域化を図ることができる。
導体装置によれば，走行領域で電子−正孔対を生成する
入射光を，光導波路によって走行領域に導き，バンドギ
ャップエネルギー以下の入射光に対して光学窓を開口さ
せ，入射光強度の減衰による短波長側における感度の低
下を防止するため，素子領域内部の走行領域へ入射光強
度を減衰させることなく，その入射光を導いて短波長側
での感度低下を防止し，半導体装置の高感度化および高
帯域化を図ることができる。
【図１】この発明に係るアバランシェフォトダイオード
の構成（実施例１）および第６の製造工程を示す説明図
である。
の構成（実施例１）および第６の製造工程を示す説明図
である。
【図２】この発明に係るアバランシェフォトダイオード
の第１の製造工程を示す説明図である。
の第１の製造工程を示す説明図である。
【図３】この発明に係るアバランシェフォトダイオード
の第２の製造工程を示す説明図である。
の第２の製造工程を示す説明図である。
【図４】この発明に係るアバランシェフォトダイオード
の第３の製造工程を示す説明図である。
の第３の製造工程を示す説明図である。
【図５】この発明に係るアバランシェフォトダイオード
の第４の製造工程を示す説明図である。
の第４の製造工程を示す説明図である。
【図６】この発明に係るアバランシェフォトダイオード
の第５の製造工程を示す説明図である。
の第５の製造工程を示す説明図である。
【図７】この発明に係る光トリガサイリスタの構成（実
施例１）を示す説明図である。
施例１）を示す説明図である。
【図８】図７に示した光トリガサイリスタのエネルギー
ダイアグラムを示す説明図である。
ダイアグラムを示す説明図である。
【図９】この発明に係る半導体装置と光ファイバとの結
合の構成を示す垂直方向の断面図である。
合の構成を示す垂直方向の断面図である。
【図１０】この発明に係る半導体装置と光ファイバとの
結合の構成を示す水平方向の断面図である。
結合の構成を示す水平方向の断面図である。
【図１１】従来におけるアバランシェフォトダイオード
の構成を示した説明図である。
の構成を示した説明図である。
【図１２】従来およびこの発明に係る光トリガサイリス
タのエネルギーダイアグラムを示す説明図である。
タのエネルギーダイアグラムを示す説明図である。
【図１３】従来およびこの発明に係る光検出器の分光感
度特性を示すグラフである。
度特性を示すグラフである。
１００ アバランシェフォトダイオード １０１ Ｐ- 型Ｓｉ（シリコン）基板 １０２ 埋込酸化膜（光導波路） １０３ Ｐ- エピタキシャル層 １０４ Ｐ型埋込層 １０５ Ｐ- エピタキシャル層 １０６ ｎ+ 拡散層 １０７ ｎ型ガードリング １０８ ｐ+ 拡散層 ７００ 光トリガサイリスタ ７０１ ｎ+ 拡散層 ７０２ Ｐ型拡散層 ７０３ ｎ型エピタキシャル層 ７０４ ｎ型基板 ７０５ ｐ+ 拡散層 ７０６ 埋込酸化膜（光導波路）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/111 8422−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｂ 8422−4Ｍ Ｆ
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体材料により構成された半導体装置
において，前記半導体装置が，その素子領域内部に光を
導く光導波路を有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記半導体装置がｐｉｎフォトダイオー
ドであり，前記光導波路が前記ｐｉｎフォトダイオード
の素子領域内部におけるドリフト領域に光を導くことを
特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記半導体装置がアバランシェフォトダ
イオードであり，前記光導波路が前記アバランシェフォ
トダイオードの素子領域内部におけるドリフト領域ある
いはアバランシェ領域に光を導くことを特徴とする請求
項１記載の半導体装置。 - 【請求項４】 前記半導体装置が光トリガサイリスタあ
るいは光アバランシェトリガサイリスタであり，前記光
導波路が前記光トリガサイリスタあるいは光アバランシ
ェトリガサイリスタのドリフト領域あるいはアバランシ
ェ領域に光を導くことを特徴とする請求項１記載の半導
体装置。 - 【請求項５】 前記光導波路が埋込酸化膜により形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143206A JPH0715027A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5143206A JPH0715027A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715027A true JPH0715027A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15333353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5143206A Pending JPH0715027A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715027A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000183367A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Osaka Gas Co Ltd | 火炎センサ |
| JP2005344191A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Chugai Ro Co Ltd | 熱処理炉 |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP5143206A patent/JPH0715027A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000183367A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Osaka Gas Co Ltd | 火炎センサ |
| JP2005344191A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Chugai Ro Co Ltd | 熱処理炉 |
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