JPH0818093A - 半導体受光素子及び半導体装置並びにそれらの作製方法 - Google Patents

半導体受光素子及び半導体装置並びにそれらの作製方法

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JPH0818093A
JPH0818093A JP6171838A JP17183894A JPH0818093A JP H0818093 A JPH0818093 A JP H0818093A JP 6171838 A JP6171838 A JP 6171838A JP 17183894 A JP17183894 A JP 17183894A JP H0818093 A JPH0818093 A JP H0818093A
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semiconductor
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photoelectric conversion
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真二 ▲高▼倉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】光電変換特性と周波数特性を同時に満足し得る
半導体受光素子及びその作製方法を提供する。 【構成】半導体受光素子は、第１及び第２の受光領域を
有し、第１の受光領域は第２の受光領域と異なる構造を
有し、以って第１の受光領域は第２の受光領域と異なる
光電変換特性及び周波数特性を有する。半導体受光素子
の作製方法は、（イ）第１導電型の半導体基板１に、第
１導電型を有する高濃度不純物領域１０及び素子分離領
域３０を形成し、（ロ）半導体基板１及び高濃度不純物
領域１０の上に、第２導電型を有する半導体層を形成
し、以って、半導体基板に形成された高濃度不純物領域
１０及び半導体層から成る光電変換層１１にて構成され
た第１の受光領域、並びに、半導体基板に形成された半
導体層から成る光電変換層２１にて構成された第２の受
光領域を形成する各工程から成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光ディスク装置
の光ピックアップへの適用に最適な半導体受光素子及び
半導体装置、並びにそれらの作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンパクトディスク装置やミニディスク
装置といった光ディスク装置の光ピックアップには、通
常、半導体受光素子が用いられている。また、最近の技
術として、フォトダイオード等の受光素子と半導体素子
とを集積し１チップ化する傾向にある。単体の受光素子
を用いる場合、かかる受光素子を光検出回路に接続する
ための配線が必要とされる。然るに、配線部分は電源や
テレビ受像機等の電気器具、電子装置からの外乱ノイズ
の影響を受け易い。受光素子に流れる電流は微少である
が故に、受光素子からの信号は外乱ノイズによって大き
な影響を受ける。受光素子と半導体素子とを集積し１チ
ップ化することによって、光ピックアップの小型化が図
れ、しかも外乱ノイズに対する許容度の増加を図ること
ができる。
【０００３】コンパクトディスク装置の光ピックアップ
に用いられる半導体受光素子（以下、コンパクトディス
ク装置用半導体受光素子と呼ぶ場合がある）は、通常、
図１４の（Ａ）の模式的な配置図に示すように、６つの
受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆから構成されている。
４つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、フォーカスエラー信
号及びデジタル信号を検出するために設けられている。
一方、受光領域Ｅ，Ｆはトラッキングエラー信号を検出
するために設けられている。受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと
受光領域Ｅ，Ｆとに要求される特性は相違している。即
ち、受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対しては、デジタル信号
を検出するために優れた周波数特性が要求される。一
方、受光領域Ｅ，Ｆに対しては、比較的低周波数のトラ
ッキングエラー信号を検出するために周波数特性は左程
重要視されない。その代わりに、比較的弱い光しか照射
されないために、優れた光電変換特性が要求される。
【０００４】ミニディスク装置の光ピックアップに用い
られる半導体受光素子（以下、ミニディスク装置用半導
体受光素子と呼ぶ場合がある）は、通常、図１４の
（Ｂ）の模式的な配置図に示すように、８つの受光領域
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ、Ｈから構成されている。
コンパクトディスク装置用半導体受光素子と異なり、ミ
ニディスク装置用半導体受光素子においては、４つの受
光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、フォーカスエラー信号を検出
するために設けられている。受光領域Ｅ，Ｆは、トラッ
キングエラー信号を検出するために設けられている。更
に、受光領域Ｇ，Ｈは、デジタル信号を検出するために
設けられている。受光領域Ｅ，Ｆには、比較的弱い光し
か照射されないために、優れた光電変換特性が要求され
る。一方、受光領域Ｇ，Ｈには、デジタル信号を検出す
るために、優れた周波数特性が要求される。受光領域
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには強い光が照射され、且つフォーカス
エラー信号は比較的低周波数であるため、高い光電変換
特性及び周波数特性は要求されない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、光ディス
ク装置の光ピックアップに用いられる半導体受光素子の
各受光領域には異なる特性が要求される。しかしなが
ら、光電変換特性と周波数特性とはトレードオフの関係
にあり、例えば光電変換特性を高性能化した場合には、
周波数特性が低下する。それ故、従来、主に光電変換特
性の向上を図った半導体受光素子を光ピックアップ用と
して使用している。
【０００６】また、受光素子と半導体素子とを１チップ
化した場合、かかる受光素子は、単体の受光素子と比較
して、特性が限定されるという問題がある。即ち、半導
体素子の部分に高性能が要求されるので、従来の半導体
集積回路の製造プロセスを殆ど変更することなく、受光
素子を形成しなければならない。従って、受光素子に所
望の特性の付与や向上を図ることは困難である。このよ
うな場合、受光素子の特性を向上させるためには受光素
子の形成に固有の製造プロセスを付加すればよいが、こ
れでは製造コストの上昇を招く。
【０００７】従って、本発明の目的は、光電変換特性と
周波数特性といったトレードオフの関係にある特性を同
時に満足し得る半導体受光素子及びその作製方法を提供
することにある。更に、本発明の目的は、従来の半導体
集積回路の製造プロセスを殆ど変更することなく、容易
に受光素子と半導体素子とを集積化することができ、し
かも、光電変換特性と周波数特性といったトレードオフ
の関係にある特性を同時に満足し得る半導体受光素子を
有する半導体装置及びその作製方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、第１及び
第２の受光領域を有する半導体受光素子であって、第１
の受光領域は第２の受光領域と異なる構造を有し、以っ
て第１の受光領域は第２の受光領域と異なる光電変換特
性及び周波数特性を有することを特徴とする本発明の半
導体受光素子によって達成することができる。
【０００９】本発明の半導体受光素子においては、以下
の第１の態様を含み得る。即ち、（Ａ）第１の受光領域
は、第１導電型の半導体基板に形成された第１導電型を
有する高濃度不純物領域及びその上に形成された第２導
電型を有する光電変換層から成り、（Ｂ）第２の受光領
域は、該半導体基板に形成され、第２導電型を有し、第
１の受光領域を構成する光電変換層よりも厚い光電変換
層から成り、（Ｃ）各受光領域の間には、素子分離領域
が形成されている。
【００１０】本発明の半導体受光素子の第１の態様にお
いては、第１の受光領域を構成する光電変換層の厚さを
１乃至３μｍ、第２の受光領域を構成する光電変換層の
厚さを、第１の受光領域を構成する光電変換層の厚さの
２乃至１０倍とすることが望ましい。
【００１１】あるいは又、本発明の半導体受光素子にお
いては、以下の第２の態様を含み得る。即ち、（Ａ）第
１の受光領域は、第１導電型の半導体基板に形成された
第２導電型を有する高濃度不純物領域、その上に形成さ
れた第２導電型を有する光電変換層、及び該光電変換層
の上に形成された第１導電型層から成り、（Ｂ）第２の
受光領域は、該半導体基板に形成され、第２導電型を有
し、第１の受光領域を構成する光電変換層よりも厚い光
電変換層から成り、（Ｃ）各受光領域の間には、素子分
離領域が形成されている。
【００１２】本発明の半導体受光素子の第２の態様にお
いては、第１の受光領域を構成するの光電変換層の厚さ
を１乃至３μｍ、第２の受光領域を構成する光電変換層
の厚さを、第１の受光領域を構成する光電変換層の総厚
の２乃至１０倍とすることが望ましい。
【００１３】上記の目的を達成するための半導体装置
は、上記の半導体受光素子、及び半導体素子から成るこ
とを特徴とする。この場合、半導体素子は、第１導電型
の半導体基板に形成された第２導電型を有する高濃度不
純物領域の上方に形成されたバイポーラトランジスタと
することができる。
【００１４】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る半導体受光素子の作製方法は、 （イ）第１導電型の半導体基板に、第１導電型を有する
高濃度不純物領域及び素子分離領域を形成する工程と、 （ロ）半導体基板及び高濃度不純物領域の上に、第２導
電型を有する半導体層を形成し、以って、（ａ）該半導
体基板に形成された該高濃度不純物領域、及びその上に
形成された該半導体層から成る光電変換層にて構成され
た第１の受光領域、及び、（ｂ）該半導体基板に形成さ
れた該半導体層から成る光電変換層にて構成された第２
の受光領域、を形成する工程、 から成ることを特徴とする。
【００１５】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る半導体受光素子の作製方法は、 （イ）第１導電型の半導体基板に、第２導電型を有する
高濃度不純物領域及び素子分離領域を形成する工程と、 （ロ）半導体基板及び高濃度不純物領域の上に、第２導
電型を有する第１の半導体層を形成し、次いで、高濃度
不純物領域上の第１の半導体層に第１導電型を有する第
２の半導体層を形成し、以って、（ａ）該半導体基板に
形成された該高濃度不純物領域、その上に形成された第
１の半導体層から成る光電変換層、及び該光電変換層の
上に形成された第２の半導体層にて構成された第１の受
光領域、及び、（ｂ）該半導体基板に形成された第１の
半導体層から成る光電変換層にて構成された第２の受光
領域、を形成する工程、 から成ることを特徴とする。
【００１６】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る半導体装置の作製方法は、 （イ）第１導電型の半導体基板に、第１導電型を有する
第１の高濃度不純物領域及び素子分離領域を形成し、併
せて、第２導電型を有する第２の高濃度不純物領域を形
成する工程と、 （ロ）半導体基板並びに第１及び第２の高濃度不純物領
域の上に、第２導電型を有する半導体層を形成し、以っ
て、（ａ）該半導体基板に形成された第１の高濃度不純
物領域、及びその上に形成された該半導体層から成る光
電変換層にて構成された第１の受光領域、及び、（ｂ）
該半導体基板に形成された該半導体層から成る光電変換
層にて構成された第２の受光領域、を形成する工程と、 （ハ）第２の高濃度不純物領域上の半導体層に半導体素
子を形成する工程、 から成ることを特徴とする。
【００１７】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る半導体装置の作製方法は、 （イ）第１導電型の半導体基板に、第２導電型を有する
第１の高濃度不純物領域及び第２の高濃度不純物領域、
並びに第１導電型を有する素子分離領域を形成する工程
と、 （ロ）半導体基板並びに第１及び第２の高濃度不純物領
域の上に、第２導電型を有する第１の半導体層を形成
し、以って、（ａ）該半導体基板に形成された第１の半
導体層から成る光電変換層にて構成された第２の受光領
域、を形成する工程と、 （ハ）第２の高濃度不純物領域上の第１の半導体層に半
導体素子を形成し、併せて、第１の高濃度不純物領域上
の第１の半導体層に第１導電型を有する第２の半導体層
を形成し、以って、（ｂ）該半導体基板に形成された第
１の高濃度不純物領域、その上に形成された第１の半導
体層から成る光電変換層及び該光電変換層の上に形成さ
れた第２の半導体層にて構成された第１の受光領域、を
形成する工程、 から成ることを特徴とする。
【００１８】本発明の第１及び第２の態様に係る半導体
装置の作製方法においては、半導体素子はバイポーラト
ランジスタから構成することができる。
【００１９】本発明においては、半導体基板として、シ
リコン半導体基板、ガリウム砒素化合物半導体基板を挙
げることができる。また、光電変換層（あるいは又、こ
れらを構成する半導体層又は第１の半導体層）は、半導
体基板がシリコン半導体基板から成る場合には、単結晶
シリコンから構成することが好ましい。また、半導体基
板がガリウム砒素化合物半導体基板から成る場合には、
ガリウム砒素化合物単結晶から構成することが好まし
い。
【００２０】本発明の半導体受光素子の作製方法あるい
は半導体装置の作製方法においては、高濃度不純物領域
及び素子分離領域の形成は、例えば不純物の拡散あるい
は不純物のイオン注入によって行うことができる。半導
体層若しくは第１の半導体層の形成は、例えばＣＶＤ法
によるエピタキシャル成長によって行うことができる。
第２の半導体層の形成は、例えば不純物の拡散あるいは
不純物のイオン注入によって行うことができる。
【００２１】
【作用】本発明の半導体受光素子あるいは半導体装置に
おいては、第１の受光領域と第２の受光領域が備えられ
ている。第１の受光領域は、高濃度不純物領域と、その
上に形成された光電変換層から構成されている。この第
１の受光領域を構成する光電変換層の厚さは、第２の受
光領域を構成する光電変換層の厚さよりも薄い。例え
ば、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とした場合、
第１の受光領域の光電変換層にて生成した電子は、空乏
層となっている光電変換層内を半導体基板と反対の方向
に高速で移動する。また、高濃度不純物層にて生成した
電子は直ちに再結合する。従って、第１の受光領域は、
光電流となる電子の数が少ないが故に光電変換特性が低
いものの、逆に電子の速度が大きいが故に周波数特性に
優れている。
【００２２】一方、第２の受光領域は、半導体基板上に
形成された光電変換層から構成されている。この第２の
受光領域を構成する光電変換層の厚さは、第１の受光領
域を構成する光電変換層の厚さよりも厚い。例えば、第
１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とした場合、第２の
受光領域の光電変換層にて生成した電子は、空乏層とな
っている光電変換層内を半導体基板と反対の方向に高速
で移動する。また、不純物濃度の低い半導体基板内で生
成した電子は、半導体基板内を拡散しながら移動してい
く。従って、第２の受光領域は、光電流となる電子の数
が多いが故に光電変換特性が高いが、半導体基板内を移
動する電子の速度が小さいために周波数特性は低下す
る。
【００２３】このように、第１の受光領域及び第２の受
光領域の構造を相違させることによって、各受光領域に
異なる光電変換特性及び周波数特性を付与することがで
きる。
【００２４】本発明の半導体受光素子の第１の態様、第
１の態様に係る半導体受光素子の作製方法及び第１の態
様に係る半導体装置の作製方法においては、第１及び第
２の受光領域共に、所謂アノード端子共通型（導電型に
よってはカソード端子共通型）の受光素子を形成するこ
とができる。一方、本発明の半導体受光素子の第２の態
様、第２の態様に係る半導体受光素子の作製方法及び第
２の態様に係る半導体装置の作製方法においては、第１
の受光領域が所謂カソード端子共通型（導電型によって
はカソード端子共通型）であり、第２の受光領域がアノ
ード端子共通型（導電型によってはアノード端子共通
型）の受光素子を形成することができる。即ち、第１の
受光領域から出力される信号の極性を逆転させることが
できる。従って、第１の受光領域から出力される信号を
増幅するための増幅器や信号処理回路の選択幅を広くす
ることができるし、あるいは又、信号の極性を反転する
ためのインバータ等が不要となる。
【００２５】本発明の半導体受光素子あるいは半導体装
置の作製方法においては、従来のバイポーラトランジス
タの製造プロセスに若干の変更を加えるだけで、優れた
周波数特性を有する第１の受光領域と、優れた光電変換
特性を有する第２の受光領域とを同時に形成することが
できる。
【００２６】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。尚、実施例１は、本発明の第１の態様に
係る半導体受光素子及びその作製方法に関する。また、
実施例２は、本発明の第２の態様に係る半導体受光素子
及びその作製方法に関する。更に、実施例３は、本発明
の第１の態様に係る半導体受光素子を含む半導体装置及
びその作製方法に関する。実施例４は、本発明の第２の
態様に係る半導体受光素子を含む半導体装置及びその作
製方法に関する。尚、以下の実施例においては、第１導
電型としてｐ型を、第２導電型としてｎ型を選択した。
【００２７】（実施例１）本発明の半導体受光素子は、
第１及び第２の受光領域を有する。そして、第１の受光
領域は第２の受光領域と異なる構造を有し、以って第１
の受光領域は第２の受光領域と異なる光電変換特性及び
周波数特性を有する。具体的には、第１の受光領域は、
第２の受光領域と比較して、優れた周波数特性を有す
る。一方、第２の受光領域は、第１の受光領域と比較し
て、優れた光電変換特性を有する。
【００２８】実施例１は、本発明の第１の態様に係る半
導体受光素子及びその作製方法に関する。実施例１の半
導体受光素子の模式的な一部断面図を、図１に示す。第
１の受光領域は、第１導電型（ｐ型）の半導体基板１に
形成された第１導電型（ｐ+型）を有する高濃度不純物
領域１０、及びこの高濃度不純物領域１０上に形成され
た第２導電型（ｎ型）を有する光電変換層１１から成
る。一方、第２の受光領域は、半導体基板１に形成さ
れ、第２導電型（ｎ型）を有し、第１の受光領域を構成
する光電変換層１１よりも厚い光電変換層２１から成
る。そして、各受光領域の間には、素子分離領域３０が
形成されている。尚、図１においては、２つの第１の受
光領域及び２つの第２の受光領域を図示した。
【００２９】第１の受光領域を構成する光電変換層１１
の厚さを例えば２μｍ、第２の受光領域を構成する光電
変換層２１の厚さを例えば４μｍとした。また、半導体
基板１の不純物濃度を３×１０15／ｃｍ3、高濃度不純
物領域１０の不純物濃度を５×１０18／ｃｍ3、光電変
換層１１，２１の不純物濃度を５×１０15／ｃｍ3とし
た。これによって、第１の受光領域は３０ＭＨｚまで動
作することが確認できた。但し、第１の受光領域の光電
変換特性は０．２Ａ／Ｗであった。一方、第２の受光領
域の光電変換特性は０．４Ａ／Ｗであった。但し、３Ｍ
Ｈｚまでしか動作しないことが確認された。
【００３０】図１４の（Ａ）に示したコンパクトディス
ク装置用半導体受光素子の６つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆに関しては、４つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
が第１の受光領域に相当する。一方、受光領域Ｅ，Ｆは
第２の受光領域に相当する。また、図１４の（Ｂ）に示
したミニディスク装置用半導体受光素子の８つの受光領
域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ、Ｈに関しては、受光領
域Ｇ，Ｈは第１の受光領域に相当し、受光領域Ｅ，Ｆは
第２の受光領域に相当する。受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに
は強い光が照射され、且つフォーカスエラー信号は比較
的低周波数であるため、高い光電変換特性及び周波数特
性は要求されない。従って、受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は、第１の受光領域の構造であっても第２の受光領域の
構造であってもよい。
【００３１】以下、実施例１の半導体受光素子の作製方
法を、図２の半導体基板等の模式的な一部断面図を参照
して説明する。
【００３２】［工程−１００］先ず、第１導電型（ｐ
型）のシリコン半導体基板１に、第１導電型（ｐ+型）
を有する高濃度不純物領域１０及び素子分離領域３０を
形成する（図２の（Ａ）参照）。そのために、高濃度不
純物領域１０及び素子分離領域３０を形成すべき領域に
開口部が設けられたマスク（図示せず）を、半導体基板
１の表面に形成する。その後、高濃度のｐ型不純物（例
えば、ホウ素）を半導体基板１に拡散させあるいはイオ
ン注入して、第１導電型（ｐ+型）の高濃度不純物領域
１０及び素子分離領域３０を形成する。尚、この高濃度
不純物領域１０は埋込み型である。
【００３３】［工程−１１０］その後、例えばＣＶＤ法
にて、素子分離領域３０を含む半導体基板１及び高濃度
不純物領域１０の上に、第２導電型（ｎ型）を有する半
導体層４０を形成する（図２の（Ｂ）参照）。半導体層
４０は、ＣＶＤ法によりエピタキシャル成長したｎ型単
結晶シリコンから成る。ＣＶＤ法においては、例えば原
料ガスとしてＳｉＨ4／Ｈ2ガスを用い、ドーピングガス
としてＡｓＨ3ガスを用いる。半導体基板１上の半導体
層４０の厚さを４μｍとした。半導体層４０のエピタキ
シャル成長時、ｐ型不純物の外方拡散やオート・ドーピ
ングによって、高濃度不純物領域１０及び素子分離領域
３０の上方の半導体層４０の一部分は第１導電型（ｐ+
型）となる。その結果、高濃度不純物領域１０及び素子
分離領域３０の上方の第２導電型（ｎ型）を有する半導
体層４０の厚さは約２μｍとなる。
【００３４】［工程−１２０］その後、素子分離領域３
０を完成させるために、素子分離領域３０の上方の半導
体層４０上にマスク（図示せず）を設け、ホウ素をイオ
ン注入する。こうして、半導体基板１に形成された高濃
度不純物領域１０及びその上に形成された半導体層４０
から成る光電変換層１１にて構成された第１の受光領
域、及び、半導体基板１に形成された半導体層４０から
成る光電変換層２１にて構成された第２の受光領域が形
成される（図１参照）。その後、各受光領域にアノード
端子及びカソード端子（図示せず）を公知の方法にてア
ルミニウムあるいはアルミニウム系合金にて形成し、各
受光領域の表面を被覆材（図示せず）で被覆して保護す
る。
【００３５】（実施例２）実施例２は、本発明の第２の
態様に係る半導体受光素子及びその作製方法に関する。
実施例２の半導体受光素子の模式的な一部断面図を、図
３に示す。第１の受光領域は、第１導電型（ｐ型）の半
導体基板１に形成された第２導電型（ｎ+型）を有する
高濃度不純物領域１２、この高濃度不純物領域１２の上
に形成された第２導電型（ｎ型）を有する光電変換層１
３、及びこの光電変換層１３の上に形成された第１導電
型層（ｐ+型層）１４から成る。一方、第２の受光領域
は、半導体基板１に形成され、第２導電型（ｎ型）を有
し、第１の受光領域を構成する光電変換層１３の厚さよ
りも厚い光電変換層２１から成る。また、各受光領域の
間には、素子分離領域３０が形成されている。尚、図３
には、２つの第１の受光領域及び２つの第２の受光領域
を図示した。
【００３６】第１の受光領域を構成する光電変換層１３
の厚さを例えば２μｍ、第２の受光領域を構成する光電
変換層２１の厚さを例えば４μｍとした。また、半導体
基板１の不純物濃度を３×１０15／ｃｍ3、高濃度不純
物領域１０の不純物濃度を５×１０18／ｃｍ3、光電変
換層１３及び光電変換層２１の不純物濃度を５×１０1 5
／ｃｍ3とした。また、第１導電型層１４の不純物濃度
を７×１０17／ｃｍ3とした。
【００３７】以下、実施例２の半導体受光素子の作製方
法を、図４の半導体基板等の模式的な一部断面図を参照
して説明する。
【００３８】［工程−２００］先ず、第１導電型（ｐ
型）のシリコン半導体基板１に、第２導電型（ｎ+型）
を有する高濃度不純物領域１２、及び第１導電型（ｐ+
型）を有する素子分離領域３０を形成する（図４の
（Ａ）参照）。そのために、高濃度不純物領域１２を形
成すべき領域に開口部が設けられたマスク（図示せず）
を、半導体基板１の表面に形成する。その後、高濃度の
ｎ型不純物（例えば、砒素）を半導体基板１に拡散させ
あるいはイオン注入して、第２導電型（ｎ+型）の高濃
度不純物領域１２を形成する。次いで、素子分離領域３
０を形成すべき領域に開口部が設けられたマスク（図示
せず）を、半導体基板１の表面に形成する。その後、高
濃度のｐ型不純物（例えば、ホウ素）を半導体基板１に
拡散させあるいはイオン注入して、第１導電型（ｐ
+型）の素子分離領域３０を形成する。高濃度不純物領
域１２の形成と素子分離領域３０の形成順序を逆にして
もよい。尚、この高濃度不純物領域１２は埋込み型であ
る。
【００３９】［工程−２１０］その後、例えばＣＶＤ法
にて、素子分離領域３０を含む半導体基板１及び高濃度
不純物領域１２の上に、第２導電型（ｎ型）を有する第
１の半導体層４１を形成する（図４の（Ｂ）参照）。第
１の半導体層４１は、ＣＶＤ法によりエピタキシャル成
長したｎ型単結晶シリコンから成る。ＣＶＤ法において
は、例えば原料ガスとしてＳｉＨ4／Ｈ2ガスを用い、ド
ーピングガスとしてＡｓＨ3ガスを用いる。半導体基板
１上の第１の半導体層４１の厚さを４μｍとした。第１
の半導体層４１のエピタキシャル成長時、ｐ型不純物の
外方拡散やオート・ドーピングによって、高濃度不純物
領域１２及び素子分離領域３０の上方の第１の半導体層
４１の一部分は第２導電型（ｎ+型）及び第１導電型
（ｐ+型）となる。その結果、高濃度不純物領域１２及
び素子分離領域３０の上方の第２導電型（ｎ型）を有す
る第１の半導体層４１の厚さは約２μｍとなる。
【００４０】［工程−２２０］次に、高濃度不純物領域
１２上の第１の半導体層４１に、第１導電型（ｐ+型）
を有する第２の半導体層４２を形成する（図４の（Ｃ）
参照）。第２の半導体層４２は、ｐ型不純物（例えば、
ホウ素）を第１の半導体層４１に拡散させあるいはイオ
ン注入して形成することができる。
【００４１】［工程−２３０］その後、素子分離領域３
０を完成させるために、素子分離領域３０の上方の第１
の半導体層４１上にマスク（図示せず）を設け、ホウ素
をイオン注入する。こうして、半導体基板１に形成され
た高濃度不純物領域１２、その上に形成された第１の半
導体層４１から成る光電変換層１３、及びこの光電変換
層１３の上に形成された第２の半導体層４２（第１導電
型層１４）にて構成された第１の受光領域が形成され
る。併せて、半導体基板１に形成された第１の半導体層
４１から成る光電変換層２１にて構成された第２の受光
領域が形成される（図３参照）。各受光領域にアノード
端子及びカソード端子（図示せず）を公知の方法にてア
ルミニウムあるいはアルミニウム系合金にて形成し、各
受光領域の表面を被覆材（図示せず）で被覆して保護す
る。尚、素子分離領域３０を完成させるためのイオン注
入を、［工程−２２０］の前に行ってもよい。
【００４２】（実施例３）実施例３は、本発明の第１の
態様に係る半導体装置及びその作製方法に関する。実施
例３の半導体装置の模式的な一部断面図を、図５に示
す。第１の受光領域及び第２の受光領域の構造は、実施
例１にて説明した各受光領域の構造と同様であり、その
詳細な説明は省略する。実施例３における半導体素子
は、第１導電型（ｐ型）の半導体基板１に形成された第
２導電型（ｎ+型）を有する高濃度不純物領域５０の上
方に形成されたバイポーラトランジスタ、より具体的に
は、縦形ｎｐｎ形バイポーラトランジスタとした。
【００４３】実施例３の半導体装置の作製方法は、半導
体素子の作製工程が含まれる点を除き、実質的には実施
例１にて説明した半導体受光素子の作製方法と同様とす
ることができる。以下、実施例３の半導体装置の作製方
法を、図６〜図８を参照して説明する。
【００４４】［工程−３００］先ず、第１導電型（ｐ
型）のシリコン半導体基板１に、第１導電型（ｐ+型）
を有する高濃度不純物領域１０及び素子分離領域３０を
形成する。そのために、高濃度不純物領域１０及び素子
分離領域３０を形成すべき領域に開口部が設けられたマ
スク（図示せず）を、半導体基板１の表面に形成する。
そして、高濃度のｐ型不純物（例えば、ホウ素）を半導
体基板１に拡散させあるいはイオン注入して、第１導電
型（ｐ+型）の高濃度不純物領域１２及び素子分離領域
３０を形成する。次いで、第２の高濃度不純物領域５０
を形成すべき領域に開口部が設けられたマスク（図示せ
ず）を、半導体基板１の表面に形成する。そして、高濃
度のｎ型不純物（例えば、砒素）を半導体基板１に拡散
させあるいはイオン注入して、第２導電型（ｎ+型）を
有する第２の高濃度不純物領域５０を形成する（図６参
照）。第１導電型を有する第１の高濃度不純物領域１０
及び素子分離領域３０の形成と、第２導電型を有する第
２の高濃度不純物領域５０の形成を逆の順序にしてもよ
い。尚、これらの高濃度不純物領域１０，５０は埋込み
型である。第２の高濃度不純物領域５０は、後に形成す
る半導体素子であるバイポーラトランジスタの活性領域
からコレクタ部までの低抵抗通路を提供する。
【００４５】［工程−３１０］次に、素子分離領域３０
を含む半導体基板１並びに第１及び第２の高濃度不純物
領域１０，５０の上に、第２導電型（ｎ型）を有する半
導体層４０を形成する（図７参照）。この工程は、実施
例１の［工程−１１０］と同様とすることができる。
【００４６】［工程−３２０］その後、素子分離領域３
０を完成させるために、素子分離領域３０の上方の半導
体層４０上にマスク（図示せず）を設け、ホウ素をイオ
ン注入する。こうして、半導体基板１に形成された第１
の高濃度不純物領域１０、及び第１の高濃度不純物領域
１０の上に形成された半導体層４０から成る光電変換層
１１にて構成された第１の受光領域が形成される。併せ
て、半導体基板１に形成された半導体層４０から成る光
電変換層２１にて構成された第２の受光領域が形成され
る（図８参照）。
【００４７】［工程−３３０］次に、従来の方法を用い
て、第２の高濃度不純物領域５０上の半導体層４０に縦
形ｎｐｎ形バイポーラトランジスタから成る半導体素子
を形成する。そのために、ｐ型不純物（例えばホウ素）
を半導体層４０に拡散させあるいはイオン注入すること
によって、ｐ型導電領域から成るベース部５２を形成す
る。尚、このベース部５２の形成は、［工程−３２０］
の素子分離領域３０を完成させるためのホウ素のイオン
注入にて、同時に行ってもよい（図８参照）。次に、ｎ
型不純物（例えば、砒素）を半導体層４０及びベース部
５２の一部分に拡散させあるいはイオン注入することに
よって、ｎ+型導電領域から成るコレクタ部５１及びエ
ミッタ部５３を形成する。こうして、図５に示した半導
体装置が作製される。
【００４８】［工程−３４０］その後、各受光領域にア
ノード端子及びカソード端子（図示せず）を公知の方法
にてアルミニウムあるいはアルミニウム系合金にて形成
し、各受光領域の表面を被覆材（図示せず）で被覆して
保護する。一方、半導体素子のコレクタ部５１、ベース
部５２及びエミッタ部５３にも電極を形成し、必要に応
じて、半導体素子と各受光領域とを金属配線材料から成
る配線で電気的に接続する。
【００４９】（実施例４）実施例４は、本発明の第２の
態様に係る半導体装置及びその作製方法に関する。実施
例４の半導体装置の模式的な一部断面図を、図９に示
す。第１の受光領域及び第２の受光領域の構造は、実施
例２にて説明した各受光領域の構造と同様であり、その
詳細な説明は省略する。実施例４における半導体素子
も、第１導電型（ｐ型）の半導体基板１に形成された第
２導電型（ｎ+型）を有する高濃度不純物領域５０の上
方に形成されたバイポーラトランジスタ、より具体的に
は、縦形ｎｐｎ形バイポーラトランジスタとした。
【００５０】実施例４の半導体装置の作製方法は、半導
体素子の作製工程が含まれる点を除き、実質的には実施
例２にて説明した半導体受光素子の作製方法と同様とす
ることができる。以下、実施例４の半導体装置の作製方
法を、図１０〜図１２を参照して説明する。
【００５１】［工程−４００］先ず、第１導電型（ｐ
型）のシリコン半導体基板１に、第２導電型（ｎ+型）
を有する第１の高濃度不純物領域１２及び第２の高濃度
不純物領域５０、並びに第１導電型（ｐ+型）を有する
素子分離領域３０を形成する（図１０参照）。そのため
に、第１及び第２の高濃度不純物領域１２，５０を形成
すべき領域に開口部が設けられたマスク（図示せず）
を、半導体基板１の表面に形成する。そして、高濃度の
ｎ型不純物（例えば、砒素）を半導体基板１に拡散させ
あるいはイオン注入して、第２導電型（ｎ+型）の第１
及び第２の高濃度不純物領域１２，５０を形成する。そ
して、次いで、素子分離領域３０を形成すべき領域に開
口部が設けられたマスク（図示せず）を、半導体基板１
の表面に形成する。その後、高濃度のｐ型不純物（例え
ば、ホウ素）を半導体基板１に拡散させあるいはイオン
注入して、第１導電型（ｐ+型）を有する素子分離領域
３０を形成する。第１及び第２の高濃度不純物領域１
２，５０の形成と素子分離領域３０の形成とを逆の順序
にしてもよい。尚、これらの高濃度不純物領域１２，５
０は埋込み型である。
【００５２】［工程−４１０］次に、素子分離領域３０
を含む半導体基板１並びに第１及び第２の高濃度不純物
領域１０，５０の上に、第２導電型（ｎ型）を有する第
１の半導体層４１を形成する（図１１参照）。この工程
は、実施例２の［工程−２１０］と同様とすることがで
きる。
【００５３】［工程−４２０］その後、素子分離領域３
０を完成させるために、素子分離領域３０の上方の第１
の半導体層４１上にマスク（図示せず）を設け、ホウ素
をイオン注入する。こうして、半導体基板１に形成され
た第１の半導体層４１から成る光電変換層２１にて構成
された第２の受光領域が形成される（図１２参照）。
【００５４】［工程−４３０］次に、従来の方法を用い
て、第２の高濃度不純物領域５０上の第１の半導体層４
１に縦形ｎｐｎ形バイポーラトランジスタから成る半導
体素子を形成する。そのために、ｐ型不純物（例えばホ
ウ素）を第１の半導体層４１に拡散させあるいはイオン
注入することによって、ｐ型導電領域から成るベース部
５２を形成する。併せて、第１の高濃度不純物領域１２
上の第１の半導体層４１に第１導電型（ｐ+型）を有す
る第２の半導体層４２を形成する（図１３参照）。第２
の半導体層４２の形成は、ｐ型不純物（例えばホウ素）
を第１の半導体層４１に拡散させあるいはイオン注入す
ることによって、ベース部５２の形成と同時に行うこと
ができる。尚、第２の半導体層４２の形成をベース部５
２の形成と同時に行うのではなく、［工程−４２０］の
前、あるいは後に行ってもよい。これによって、半導体
基板１に形成された第１の高濃度不純物領域１２、この
第１の高濃度不純物領域１２の上に形成された第１の半
導体層４１から成る光電変換層１３、及びこの光電変換
層１３の上に形成された第２の半導体層４２（第１導電
型層１４）にて構成された第１の受光領域が形成され
る。次に、ｎ型不純物（例えば、砒素）を第１の半導体
層４１及びベース部５２の一部分に拡散させあるいはイ
オン注入することによって、ｎ+型導電領域から成るコ
レクタ部５１及びエミッタ部５３を形成する。こうし
て、図９に示した半導体装置が作製される。
【００５５】［工程−４４０］その後、各受光領域にア
ノード端子及びカソード端子（図示せず）を公知の方法
にてアルミニウムあるいはアルミニウム系合金にて形成
し、各受光領域の表面を被覆材（図示せず）で被覆して
保護する。一方、半導体素子のコレクタ部５１、ベース
部５２及びエミッタ部５３にも電極を形成し、必要に応
じて、半導体素子と各受光領域とを金属配線材料から成
る配線で電気的に接続する。
【００５６】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。各実施例にて説明した数値や各工程における具
体的な方法は例示であり、適宜変更することができる。
実施例においては、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ
型として説明したが、第１導電型をｎ型、第２導電型を
ｐ型とすることもできる。実施例においては、半導体装
置における半導体素子を専ら縦形ｎｐｎ形バイポーラト
ランジスタを例に取り説明したが、半導体素子はこれに
限定されず、横形ｐｎｐ形バイポーラトランジスタ等の
各種バイポーラトランジスタ、あるいは又、電界効果ト
ランジスタとすることもできる。
【００５７】
【発明の効果】本発明の半導体受光素子あるいは半導体
装置においては、優れた周波数特性を有する第１の受光
領域と、優れた光電変換特性を有する第２の受光領域を
備えることができる。これによって、半導体受光素子あ
るいは半導体装置の動作特性の最適化を図ることが可能
になり、半導体受光素子あるいは半導体装置の総合的な
特性の向上を図ることができる。
【００５８】本発明の半導体装置の作製方法において
は、例えば従来のバイポーラトランジスタの製造プロセ
スと素子分離領域３０の形成プロセス及び半導体層４０
（あるいは第１の半導体層４１）や第２の半導体層４２
の形成プロセスを共通化することができる。従って、例
えば従来のバイポーラトランジスタの製造プロセスに若
干の変更を加えるだけで、優れた周波数特性を有する第
１の受光領域と、優れた光電変換特性を有する第２の受
光領域とを、半導体素子と併せて形成することができ
る。
【００５９】また、第１の受光領域をアノード端子共通
型とするかカソード端子共通型とするかによって、第１
の受光領域から出力される信号の極性を変化させること
ができ、第１の受光領域から出力される信号を増幅する
ための増幅器や信号処理回路の選択幅を広くすることが
できるし、あるいは又、信号の極性を反転するためのイ
ンバータ等が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の半導体受光素子の模式的な一部断面
図である。
【図２】実施例１の半導体受光素子の作製工程を説明す
るための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図３】実施例２の半導体受光素子の模式的な一部断面
図である。
【図４】実施例２の半導体受光素子の作製工程を説明す
るための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図５】実施例３の半導体装置の模式的な一部断面図で
ある。
【図６】実施例３の半導体装置の作製工程を説明するた
めの半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図７】図６に引き続き、実施例３の半導体装置の作製
工程を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
【図８】図７に引き続き、実施例３の半導体装置の作製
工程を説明するための半導体基板等の模式的な一部断面
図である。
【図９】実施例４の半導体装置の模式的な一部断面図で
ある。
【図１０】実施例４の半導体装置の作製工程を説明する
ための半導体基板等の模式的な一部断面図である。
【図１１】図１０に引き続き、実施例４の半導体装置の
作製工程を説明するための半導体基板等の模式的な一部
断面図である。
【図１２】図１１に引き続き、実施例４の半導体装置の
作製工程を説明するための半導体基板等の模式的な一部
断面図である。
【図１３】図１２に引き続き、実施例４の半導体装置の
作製工程を説明するための半導体基板等の模式的な一部
断面図である。
【図１４】コンパクトディスク装置及びミニディスク装
置の光ピックアップに用いられる半導体受光素子の模式
的な配置図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板 １０，１２，５０ 高濃度不純物領域 １１，１３，２１ 光電変換層 １４ 第１導電型層 ３０ 素子分離領域 ４０，４１，４２ 半導体層 ５１ コレクタ部 ５２ ベース部 ５３ エミッタ部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１及び第２の受光領域を有する半導体受
    光素子であって、第１の受光領域は第２の受光領域と異
    なる構造を有し、以って第１の受光領域は第２の受光領
    域と異なる光電変換特性及び周波数特性を有することを
    特徴とする半導体受光素子。
  2. 【請求項２】第１の受光領域は、第１導電型の半導体基
    板に形成された第１導電型を有する高濃度不純物領域及
    びその上に形成された第２導電型を有する光電変換層か
    ら成り、 第２の受光領域は、該半導体基板に形成され、第２導電
    型を有し、第１の受光領域を構成する光電変換層よりも
    厚い光電変換層から成り、 各受光領域の間には、素子分離領域が形成されているこ
    とを特徴とする請求項１に記載の半導体受光素子。
  3. 【請求項３】第１の受光領域は、第１導電型の半導体基
    板に形成された第２導電型を有する高濃度不純物領域、
    その上に形成された第２導電型を有する光電変換層、及
    び該光電変換層の上に形成された第１導電型層から成
    り、 第２の受光領域は、該半導体基板に形成され、第２導電
    型を有し、第１の受光領域を構成する光電変換層よりも
    厚い光電変換層から成り、 各受光領域の間には、素子分離領域が形成されているこ
    とを特徴とする請求項１に記載の半導体受光素子。
  4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
    載の半導体受光素子、及び半導体素子から成ることを特
    徴とする半導体装置。
  5. 【請求項５】半導体素子は、前記第１導電型の半導体基
    板に形成された第２導電型を有する高濃度不純物領域の
    上方に形成されたバイポーラトランジスタから成ること
    を特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】（イ）第１導電型の半導体基板に、第１導
    電型を有する高濃度不純物領域及び素子分離領域を形成
    する工程と、 （ロ）半導体基板及び高濃度不純物領域の上に、第２導
    電型を有する半導体層を形成し、以って、（ａ）該半導
    体基板に形成された高濃度不純物領域、及びその上に形
    成された該半導体層から成る光電変換層にて構成された
    第１の受光領域、及び、（ｂ）該半導体基板に形成され
    た該半導体層から成る光電変換層にて構成された第２の
    受光領域、を形成する工程、 から成ることを特徴とする半導体受光素子の作製方法。
  7. 【請求項７】（イ）第１導電型の半導体基板に、第２導
    電型を有する高濃度不純物領域、及び第１導電型を有す
    る素子分離領域を形成する工程と、 （ロ）半導体基板及び高濃度不純物領域の上に、第２導
    電型を有する第１の半導体層を形成し、次いで、高濃度
    不純物領域上の第１の半導体層に第１導電型を有する第
    ２の半導体層を形成し、以って、（ａ）該半導体基板に
    形成された該高濃度不純物領域、その上に形成された第
    １の半導体層から成る光電変換層、及び該光電変換層の
    上に形成された第２の半導体層にて構成された第１の受
    光領域、及び、（ｂ）該半導体基板に形成された第１の
    半導体層から成る光電変換層にて構成された第２の受光
    領域、を形成する工程、 から成ることを特徴とする半導体受光素子の作製方法。
  8. 【請求項８】（イ）第１導電型の半導体基板に、第１導
    電型を有する第１の高濃度不純物領域及び素子分離領域
    を形成し、併せて、第２導電型を有する第２の高濃度不
    純物領域を形成する工程と、 （ロ）半導体基板並びに第１及び第２の高濃度不純物領
    域の上に、第２導電型を有する半導体層を形成し、以っ
    て、（ａ）該半導体基板に形成された第１の高濃度不純
    物領域、及びその上に形成された該半導体層から成る光
    電変換層にて構成された第１の受光領域、及び、（ｂ）
    該半導体基板に形成された半導体層から成る光電変換層
    にて構成された第２の受光領域、を形成する工程と、 （ハ）第２の高濃度不純物領域上の半導体層に半導体素
    子を形成する工程、 から成ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  9. 【請求項９】（イ）第１導電型の半導体基板に、第２導
    電型を有する第１の高濃度不純物領域及び第２の高濃度
    不純物領域、並びに第１導電型を有する素子分離領域を
    形成する工程と、 （ロ）半導体基板並びに第１及び第２の高濃度不純物領
    域の上に、第２導電型を有する第１の半導体層を形成
    し、以って、該半導体基板に形成された第１の半導体層
    から成る光電変換層にて構成された第２の受光領域を形
    成する工程と、 （ハ）第２の高濃度不純物領域上の第１の半導体層に半
    導体素子を形成し、併せて、第１の高濃度不純物領域上
    の第１の半導体層に第１導電型を有する第２の半導体層
    を形成し、以って、該半導体基板に形成された第１の高
    濃度不純物領域、その上に形成された第１の半導体層か
    ら成る光電変換層及び該光電変換層の上に形成された第
    ２の半導体層にて構成された第１の受光領域を形成する
    工程、 から成ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  10. 【請求項１０】半導体素子はバイポーラトランジスタか
    ら成ることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の
    半導体装置の作製方法。
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