JPS5932901B2 - 集積化受光回路装置 - Google Patents
集積化受光回路装置Info
- Publication number
- JPS5932901B2 JPS5932901B2 JP55169678A JP16967880A JPS5932901B2 JP S5932901 B2 JPS5932901 B2 JP S5932901B2 JP 55169678 A JP55169678 A JP 55169678A JP 16967880 A JP16967880 A JP 16967880A JP S5932901 B2 JPS5932901 B2 JP S5932901B2
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- Japan
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- region
- semiconductor region
- layer
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- Prior art date
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-
- 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
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/103—Integrated devices the at least one element covered by H10F30/00 having potential barriers, e.g. integrated devices comprising photodiodes or phototransistors
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、PN接合を有する受光素子と受光電流増幅
器とを同一半導体基板上に形成した集積化受光回路装置
に関するものである。
器とを同一半導体基板上に形成した集積化受光回路装置
に関するものである。
この種の装置の従来例を第1図に示す。
第2図は第1図に示した装置の等価回路である。第1図
の装置は、P型半導体基板1上にN型エピタキシャル層
2を形成し、このエピタキシャル層2を拡散P型半導体
層3で複数の領域に分離し、領域21にはP型半導体領
域4を拡散形成して受光ダイオード5を形成し、領域2
2にはP型半導体領域6とN型半導体領域Tを順次拡散
形成してNPNトランジスタ8を形成し、領域23には
P型半導体領域9を形成して抵抗10を形成したもので
ある。このような装置において、光が、N型半導体領域
21とその外側のP型領域(基板1とP型半導体層3か
らなる)で形成されるPN接合を介して入射されると、
このPN接合部で光のエネルギが消費されるので、P型
半導体領域4からN型半導体領域21に流れる光電流と
して有効に利用されない。したがつて、有効に光電流に
変換される光は、P型半導体領域4の真上(第1図符号
11参照)から入射される光に限定される欠点があつた
。また、N型半導体領域21はP型領域に包囲されてい
るため、充分な深さを持つことができない。したがつて
、N型半導体領域21は充分な時間、光エネルギを吸収
できないため、入射光を効率よく光電流に変換できない
欠点を有していた。第3図は従来の他の装置を示し、第
4図は第3図の装置の等価回路である。
の装置は、P型半導体基板1上にN型エピタキシャル層
2を形成し、このエピタキシャル層2を拡散P型半導体
層3で複数の領域に分離し、領域21にはP型半導体領
域4を拡散形成して受光ダイオード5を形成し、領域2
2にはP型半導体領域6とN型半導体領域Tを順次拡散
形成してNPNトランジスタ8を形成し、領域23には
P型半導体領域9を形成して抵抗10を形成したもので
ある。このような装置において、光が、N型半導体領域
21とその外側のP型領域(基板1とP型半導体層3か
らなる)で形成されるPN接合を介して入射されると、
このPN接合部で光のエネルギが消費されるので、P型
半導体領域4からN型半導体領域21に流れる光電流と
して有効に利用されない。したがつて、有効に光電流に
変換される光は、P型半導体領域4の真上(第1図符号
11参照)から入射される光に限定される欠点があつた
。また、N型半導体領域21はP型領域に包囲されてい
るため、充分な深さを持つことができない。したがつて
、N型半導体領域21は充分な時間、光エネルギを吸収
できないため、入射光を効率よく光電流に変換できない
欠点を有していた。第3図は従来の他の装置を示し、第
4図は第3図の装置の等価回路である。
第3図の装置は、P型半導体基板21を用い、これに、
N型半導体領域22を、たとえば拡散などの力法で形成
することによりPN接合型受光ダイオード23を形成し
たものである。また、第3図の装置では、P型半導体基
板21に形成したn型半導体領域24で抵抗25が形成
されており、さらにP型半導体基板21に形成したN型
半導体領域26内にr型半導体領域27j6よびv型半
導体領域28を順次形成することによりトランジスタ2
9が形成されている。なお、30は受光ダイオード23
のカソード取出しのためにN型半導体領域22内に形成
されたN+型半導体領域、31はNPNトランジスタ2
9のコレクタ取出しのためにN型半導体領域26内に形
成されたN+型半導体領域である。しかし、第3図の装
置は、r型半導体領域27の拡散形成時に、N型半導体
領域22,24,26が深く追拡散されるため、受光ダ
イオード23の接合容量が増大する製造上の欠点を有し
ていた。N型半導体領域22,24,26が深く追拡散
される理由は、そのN型半導体領域22,24,26を
形成するためのN型不純物の拡散係数が大きいためであ
る。また、P型半導体基板は表面にN型反転層が発生し
やすいので、第3図の装置は、PN接合部の耐電圧特姓
の劣化を招く欠点も有していた。
N型半導体領域22を、たとえば拡散などの力法で形成
することによりPN接合型受光ダイオード23を形成し
たものである。また、第3図の装置では、P型半導体基
板21に形成したn型半導体領域24で抵抗25が形成
されており、さらにP型半導体基板21に形成したN型
半導体領域26内にr型半導体領域27j6よびv型半
導体領域28を順次形成することによりトランジスタ2
9が形成されている。なお、30は受光ダイオード23
のカソード取出しのためにN型半導体領域22内に形成
されたN+型半導体領域、31はNPNトランジスタ2
9のコレクタ取出しのためにN型半導体領域26内に形
成されたN+型半導体領域である。しかし、第3図の装
置は、r型半導体領域27の拡散形成時に、N型半導体
領域22,24,26が深く追拡散されるため、受光ダ
イオード23の接合容量が増大する製造上の欠点を有し
ていた。N型半導体領域22,24,26が深く追拡散
される理由は、そのN型半導体領域22,24,26を
形成するためのN型不純物の拡散係数が大きいためであ
る。また、P型半導体基板は表面にN型反転層が発生し
やすいので、第3図の装置は、PN接合部の耐電圧特姓
の劣化を招く欠点も有していた。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、光電変換効
率を向士させることができるとともに、光の入射方向の
制限を解くことができ、さらには受光ダイオードの接合
容量の増大、PN接合部の耐電圧特性の劣化を防止でき
る集積化受光回路装置を提供することを目的とする。以
下この発明の実施例を図面を参照して説明する。
率を向士させることができるとともに、光の入射方向の
制限を解くことができ、さらには受光ダイオードの接合
容量の増大、PN接合部の耐電圧特性の劣化を防止でき
る集積化受光回路装置を提供することを目的とする。以
下この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第5図AないしDはこの発明の実施例の装置を製造工程
順に示す断面図である。したがつて、実施例は、製造工
程に従つて説明することにする。第5図Aにおいて、4
1はシリコンN型半導体基板であり、まず、このN型半
導体基板41の所望の表面領域にP型半導体領域42を
形成する。このP型半導体領域42は、イオン注入法で
シート抵抗2KΩ/口程度に形成する。しかる後、この
P型半導体領域42の所望の表面領域内にN+フローテ
イング層43,,432を所定距離離間して形成する。
このN+フローテイング層431,432は、P型半導
体領域42内にSbなどを拡散することにより形成する
。また、vフローテイング層431,432はシート抵
抗20Ω/口程度に形成する。次に、N型半導体基板4
1の全体の上にN型半導体層44をエピタキシヤル成長
法により形成する(第5図B参照)。
順に示す断面図である。したがつて、実施例は、製造工
程に従つて説明することにする。第5図Aにおいて、4
1はシリコンN型半導体基板であり、まず、このN型半
導体基板41の所望の表面領域にP型半導体領域42を
形成する。このP型半導体領域42は、イオン注入法で
シート抵抗2KΩ/口程度に形成する。しかる後、この
P型半導体領域42の所望の表面領域内にN+フローテ
イング層43,,432を所定距離離間して形成する。
このN+フローテイング層431,432は、P型半導
体領域42内にSbなどを拡散することにより形成する
。また、vフローテイング層431,432はシート抵
抗20Ω/口程度に形成する。次に、N型半導体基板4
1の全体の上にN型半導体層44をエピタキシヤル成長
法により形成する(第5図B参照)。
続いて、拡散によりP型アイソレーシヨン領域45を形
成する。
成する。
このP型アイソレーシヨン領域45は、N型半導体層4
4の表面部分からP型半導体領域42に到達するように
、かつフローテイング層431,432の各々を包囲す
るごとくN型半導体層44に形成する(第5図C参照)
。次に、第1の分離領域441、すなわち、P型アイソ
レーシヨン領域45とP型半導体領域42で分離された
N+フローテイング層431(第1のXフローテイング
層)上のN型半導体層領域に、ベース領域としてのP型
半導体領域46を形成する。このP型半導体領域46は
、シート抵抗200Ω/口程度のボロン拡散により形成
する。この時、同時に、第2の分離領域442、すなわ
ち、上記と同様にして分離されたvフローテイング層4
32(第2のフローテイング層)上のN型半導体層領域
に、抵抗47としてP型半導体領域48を形成する。ま
た、受光ダイオード49を形成するためのP型半導体領
域50を、分離されていないN型半導体層領域443に
形成する(第5図D参胸。しかる後に、第5図Dの同図
に示すように、P型半導体領域46にN型半導体領域5
1を形成する。このN型半導体領域51はエミツタ領域
としてであり、リン拡散により形成する。したがつて、
第1の分離領域441には、この領域441をコレクタ
領域として、P型半導体領域46およびN型半導体領域
51とによりNPNトランジスタ52が形成される。エ
ミツタ領域としてのN型半導体領域51を形成する際、
同時に、第1の分離領域441にN+型半導体領域53
を形成する。
4の表面部分からP型半導体領域42に到達するように
、かつフローテイング層431,432の各々を包囲す
るごとくN型半導体層44に形成する(第5図C参照)
。次に、第1の分離領域441、すなわち、P型アイソ
レーシヨン領域45とP型半導体領域42で分離された
N+フローテイング層431(第1のXフローテイング
層)上のN型半導体層領域に、ベース領域としてのP型
半導体領域46を形成する。このP型半導体領域46は
、シート抵抗200Ω/口程度のボロン拡散により形成
する。この時、同時に、第2の分離領域442、すなわ
ち、上記と同様にして分離されたvフローテイング層4
32(第2のフローテイング層)上のN型半導体層領域
に、抵抗47としてP型半導体領域48を形成する。ま
た、受光ダイオード49を形成するためのP型半導体領
域50を、分離されていないN型半導体層領域443に
形成する(第5図D参胸。しかる後に、第5図Dの同図
に示すように、P型半導体領域46にN型半導体領域5
1を形成する。このN型半導体領域51はエミツタ領域
としてであり、リン拡散により形成する。したがつて、
第1の分離領域441には、この領域441をコレクタ
領域として、P型半導体領域46およびN型半導体領域
51とによりNPNトランジスタ52が形成される。エ
ミツタ領域としてのN型半導体領域51を形成する際、
同時に、第1の分離領域441にN+型半導体領域53
を形成する。
このy型半導体領域53は、コレクタを取出すための領
域である。続いて、受光ダイオード49、NPNトラン
ジスタ52および抵抗47を結線するためのAt配線5
4を表面に形成し、以上で集積化受光回路装置の製造を
終了する。なお、55は表面に形成された絶縁膜である
。以上のようにして製造された装置においては、第5図
Dの矢印56で示す方向から、N型半導体層44上の表
面に向つて光を入射させる方法が、効率の面から考えて
最もよい。
域である。続いて、受光ダイオード49、NPNトラン
ジスタ52および抵抗47を結線するためのAt配線5
4を表面に形成し、以上で集積化受光回路装置の製造を
終了する。なお、55は表面に形成された絶縁膜である
。以上のようにして製造された装置においては、第5図
Dの矢印56で示す方向から、N型半導体層44上の表
面に向つて光を入射させる方法が、効率の面から考えて
最もよい。
また、光結合力法との関係でN型半導体基板41の裏面
から光の入射を行わせる必要がある場合には、第6図A
およびBの他の実施例に示すようにすることにより、裏
面からの光の入射を行わすことができる。
から光の入射を行わせる必要がある場合には、第6図A
およびBの他の実施例に示すようにすることにより、裏
面からの光の入射を行わすことができる。
すなわち、この実施例では、P型半導体領域50に対応
するN型半導体基板41の裏面部57をエツチングなど
の方法により薄くし、ウエル58として形成するもので
ある。第6図Bにおいて、59は光の入射ビームを示す
。なお、N型半導体基板41として(100)方向の結
晶軸をもつものを用い、ウエル58形成用としてKOH
系エツチヤントを用いることで、上記所望のN型半導体
基板裏面光入射構造を容易に形成することができた。第
7図は、以上のような、この発明の実施例の装置の等価
回路図を示す。
するN型半導体基板41の裏面部57をエツチングなど
の方法により薄くし、ウエル58として形成するもので
ある。第6図Bにおいて、59は光の入射ビームを示す
。なお、N型半導体基板41として(100)方向の結
晶軸をもつものを用い、ウエル58形成用としてKOH
系エツチヤントを用いることで、上記所望のN型半導体
基板裏面光入射構造を容易に形成することができた。第
7図は、以上のような、この発明の実施例の装置の等価
回路図を示す。
以上実施例で詳述したように、この発明の集積化受光回
路装置では、N型半導体基板上にN型半導体層をエピタ
キシヤル成長により形成して、このN型半導体層にPN
接合分離により分離してトランジスタと抵抗を形成する
とともに、分離領域以外のN型半導体層領域にP型半導
体領域を形成して受光素子を形成するものである。
路装置では、N型半導体基板上にN型半導体層をエピタ
キシヤル成長により形成して、このN型半導体層にPN
接合分離により分離してトランジスタと抵抗を形成する
とともに、分離領域以外のN型半導体層領域にP型半導
体領域を形成して受光素子を形成するものである。
したがつて入射光によりPN接合で発生するキヤリアの
拡散長が長いN型半導体領域を、分離領域以外のN型半
導体層領域およびN型半導体基板で充分大きくとること
が可能になり、光電変換効率を向上させることができる
とともに、受光素子のPN接合部を包囲するPN接合領
域がなく、たとえ斜方向からの入射光であつても、その
入射光が途中で吸収されることがないので、その場合も
光電変換効率を向上させることができる。実際、従来の
装置と比較実験を行つたところ、この発明の装置では、
従来に比較して約1.5倍、光電変換効率を向上させる
ことができた。また、受光素子のPN接合部を包囲する
PN接合領域がないので、光の入射方向は、表面側に限
らず裏面側からも行うことができるようになり、光の入
射方向の制限を解くことができる。さらに、この装置に
おいては、エピタキシヤル成長のN型半導体層に、拡散
係数の小さいP型不純物を用いてP型半導体領域を形成
することにより受光素子を形成しているので、そのP型
半導体領域の形成後に他の拡散形成工程があつても、そ
の半導体領域が追拡散されることはなく、受光素子の接
合容量が増大することはない。さらに、この装置におい
ては、N型半導体基板上にN型半導体層をエピタキシヤ
ル成長して基板部を構成しているので、この基板部の表
面に反転層が形成されてPN接合部の耐電圧特性が劣化
することは防止される。
拡散長が長いN型半導体領域を、分離領域以外のN型半
導体層領域およびN型半導体基板で充分大きくとること
が可能になり、光電変換効率を向上させることができる
とともに、受光素子のPN接合部を包囲するPN接合領
域がなく、たとえ斜方向からの入射光であつても、その
入射光が途中で吸収されることがないので、その場合も
光電変換効率を向上させることができる。実際、従来の
装置と比較実験を行つたところ、この発明の装置では、
従来に比較して約1.5倍、光電変換効率を向上させる
ことができた。また、受光素子のPN接合部を包囲する
PN接合領域がないので、光の入射方向は、表面側に限
らず裏面側からも行うことができるようになり、光の入
射方向の制限を解くことができる。さらに、この装置に
おいては、エピタキシヤル成長のN型半導体層に、拡散
係数の小さいP型不純物を用いてP型半導体領域を形成
することにより受光素子を形成しているので、そのP型
半導体領域の形成後に他の拡散形成工程があつても、そ
の半導体領域が追拡散されることはなく、受光素子の接
合容量が増大することはない。さらに、この装置におい
ては、N型半導体基板上にN型半導体層をエピタキシヤ
ル成長して基板部を構成しているので、この基板部の表
面に反転層が形成されてPN接合部の耐電圧特性が劣化
することは防止される。
第1図は従来の集積化受光回路装置を示す断面図、第2
図は第1図装置の等価回路図、第3図は従来の装置の他
の例を示す断面図、第4図は第3図装置の等価回路図、
第5図AないしDはこの発明の集積化受光回路装置の実
施例を製造工程順に示す断面図、第6図AおよびBはこ
の発明の他の実施例を示す断面図、第7図はこの発明の
実施例の装置の等価回路図である。 41・・・・・・シリコンN型半導体基板、42・・・
・・・P型半導体領域、431,432・・・・・・N
+フローテイング層、44・・・・・・N型半導体層、
441・・・・・・第1の分離領域、442・・・・・
・第2の分離領域、443・・・・・・分離領域以外の
N型半導体層領域、45・・・・・・P型アイソレーシ
ヨン領域、47・・・・・・抵抗、49・・・・・・受
光ダイオード、50・・・・・・P型半導体領域、52
・・・・・・NPNトランジスタ。
図は第1図装置の等価回路図、第3図は従来の装置の他
の例を示す断面図、第4図は第3図装置の等価回路図、
第5図AないしDはこの発明の集積化受光回路装置の実
施例を製造工程順に示す断面図、第6図AおよびBはこ
の発明の他の実施例を示す断面図、第7図はこの発明の
実施例の装置の等価回路図である。 41・・・・・・シリコンN型半導体基板、42・・・
・・・P型半導体領域、431,432・・・・・・N
+フローテイング層、44・・・・・・N型半導体層、
441・・・・・・第1の分離領域、442・・・・・
・第2の分離領域、443・・・・・・分離領域以外の
N型半導体層領域、45・・・・・・P型アイソレーシ
ヨン領域、47・・・・・・抵抗、49・・・・・・受
光ダイオード、50・・・・・・P型半導体領域、52
・・・・・・NPNトランジスタ。
Claims (1)
- 1 シリコンN型半導体基板と、このN型半導体基板の
所望の表面領域に形成されたP型半導体領域と、このP
型半導体領域の所望の表面領域内に所定距離離間して形
成された第1および第2のN^+フローティング層と、
上記N型半導体基板全体の上にエピタキシャル成長によ
り形成されたN型半導体層と、上記P型半導体領域に到
達し、かつ上記第1および第2のN^+フローティング
層を各々包囲するごとく上記N型半導体層に形成された
P型アイソレーシヨン領域と、このP型アイソレーシヨ
ン領域と上記P型半導体領域により分離された上記第1
のN^+フローティング層上のN型半導体層領域に形成
されたトランジスタと、同様にして分離された上記第2
のN^+フローティング層上のN型半導体層領域に形成
された抵抗と、上記分離領域以外のN型半導体層領域に
形成され、受光素子を構成するためのP型半導体領域と
を具備してなる集積化受光回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55169678A JPS5932901B2 (ja) | 1980-12-03 | 1980-12-03 | 集積化受光回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55169678A JPS5932901B2 (ja) | 1980-12-03 | 1980-12-03 | 集積化受光回路装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5793567A JPS5793567A (en) | 1982-06-10 |
| JPS5932901B2 true JPS5932901B2 (ja) | 1984-08-11 |
Family
ID=15890871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55169678A Expired JPS5932901B2 (ja) | 1980-12-03 | 1980-12-03 | 集積化受光回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932901B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6043857A (ja) * | 1983-08-20 | 1985-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置とその製造方法 |
| JPH0620158B2 (ja) * | 1984-03-08 | 1994-03-16 | 新技術事業団 | 半導体放射線分布検出装置 |
| JPH01123480A (ja) * | 1987-11-07 | 1989-05-16 | Fuji Electric Co Ltd | 光検知素子 |
-
1980
- 1980-12-03 JP JP55169678A patent/JPS5932901B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5793567A (en) | 1982-06-10 |
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