JPS61280655A - フオトセンサを内蔵する半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ビ）　産業上の利用分野 本発明はフォトセンサを内蔵する半導体集積回路、特に
複数の島領域を有する半導体集積回路に内蔵されるフォ
トセンサの改良に関する。

（ロ）　従来の技術 従来の７オトセンサを内蔵する半導体集積回路は例えば
特開昭５９−９６７６５号公報（Ｉ（０１Ｌ２７．／１
４）に示され℃いる。

第４図に於いて、０υはＰ型半導体基板、（社）は基板
シリ上に成長されたＮ−型のエピタキシャル層、（ハ）
はＰ　型の分離領域、（財）はエピタキシャル層器表面
に拡散されたＰ型のアノード領域、（ホ）はＮ＋型のカ
ソード領域であり、アノード領域（財）とカソード領域
（ハ）間のＰＮ接合をフォトダイオードとして利用し℃
いた。

Ｐ→　発明が解決しようとする問題点 フォトダイオード、特に赤外線検出用フォトダイオード
は低不純物濃度のＰＮ接合で形成する方が空乏層が拡が
り易く検出出力レベルを大きく取れる。

しかし斯るフォトダイオードは、アノード領域１２４）
をＮＰＮ）ランジスタのペース拡散で形成し、カソード
領域（ハ）をエミッタ拡散で形成しているので、フォト
ダイオードを形成するＰＮ接合は高不純物濃度となる。

このため半導体集積回路に組み込まれるフォトダイオー
ドはその検出出力レベルを大きくできない欠点があった
。

に）　問題点を解決するだめの手段 本発明は斯る欠点に鑑み℃なされ、半導体基板（１）表
面に低不純物濃度のイオン注入層（５）を設け℃従来の
欠点を大巾に改善したフォトセンサを内蔵する半導体集
積回路を実現するものである。

（ホ）作用 本発明に依れば、イオン注入層（５）によりフォトセン
サを構成するＰＮ接合の不純物濃度を低減できるので、
空乏層を広がり易くできフォトセンサの検出出力レベル
を大きくできる。

（へ）実施例 本発明によるフォトセンサを内蔵する半導体集積回路の
一実施例を第１図乃至第３図を参照し℃詳述する。

本発明による半導体集積回路は第１図に示す如く、Ｐ型
のシリコン半導体基板（１）と、基板＋１１上に成長さ
れたＮ−型のエピタキシャル層（２）と、Ｐ＋型の分離
領域（３）と、基板（１）と分離領域（３）とで囲まれ
た島領域（４）と、島領域（４）底面の基板（１）表面
に形成されたＮ″″型のイオン注入層（５）と、基板（
１）で形成されるアノード領域（６）と、イオン注入層
（５）および島領域（４）で形成されるカソード領域（
７）と、島領域（４）表面に設けたＮ　型のカソードコ
ンタクト領域（８）とで構成され℃いる。

斯るフォトセンサはイオン注入層（５）および基板（１
）とで形成されるＰＮ接合で形成される。イオン注入層
（５）の不純物濃度は１０１１−ＩｓｃｒＩＬ′ｆｆｉ
と半導体基板（１）と同程度に設定され、半導体基板（
１）の不純物濃度も構造上低不純物であるので、不純物
濃度の低いＰ−Ｉ−Ｎ構造に近い接合を得られる。

このフォトセンサはカソードコンタクト領域（８）と基
板（１）間に検出用の抵抗（９）と直流電源α１を接続
し℃使用し、第２図に示す等価回路図を構成する。

フォトセンサに赤外線が照射されると、フォトセンサに
発生結合電流が生じ℃抵抗（９）に電圧降下を生じる。

この電圧降下をアンプａυで増巾して出力信号を得てい
る。

次に本発明に依る半導体集積回路の製造方法を第３図Ａ
乃至第３図りを参照して詳述する。

先ず第３図ＡＫ示す如く、フォトダイオードな形成する
予定の半導体基板（１）表面にリンをイオン注入して半
導体基板１１）と同じ不純物濃度を有するイオン注入層
（５）を形成する。このイオン注入は加速電圧５０〜２
００　ＫｅＶ、）”−スｉ　１０　”〜１０　”α−２
で行う。

次に第３図Ｂに示す如く、他の島領域（１３となる半導
体基板（１）表面にはＮ　型の埋め込み層ａつを拡散し
、分離領域（３）となる半導体基板１１）表面にはＰ＋
型の分離領域（３）の下拡散を行う。

次に第３図Ｃに示す如く、半導体基板（１）表面にＮ型
のエピタキシャル層（２）を成長させ、エピタキシャル
層（２）中にも埋め込み層Ｃ１２１と分離領域（３）と
を拡散させる。

更に第３図りに示す如く、エピタキシャル層（２）表面
からＰ　型の分離領域（３）の上拡散をした後、他の島
領域ＣＩ３にはペース領域（１４）とエミッタ領域ａ９
とを二重拡散し、フォトダイオードを形成する島領域（
４）にはエミッタ拡散時にカソードコンタクト領域（８
）を拡散する。

以上に詳述した如く、通常の半導体集積回路の製造工程
中に本発明の７オトセンサの製造工程を挿入でき、極め
℃高出力の７オトセンサを得ることができる。

（ト）　　発明の効果 本発明に依れば、通常の半導体集積回路内に低不純物濃
度のＰＮ接合を形成してフォトセンサを内蔵するので、
空乏層が拡がり易い出力レベルの大きいフォトセンサを
容易に得られる利点を有する。

また本発明では半導体基板ｔ１）およびエピタキシャル
層（２）の不純物濃度を変更しないので、他のトランジ
スタ等の回路素子の特性は全く変らないままで高性能の
フォトセンサを内蔵できる利点を有する。

更に本発明ではフォトセンサを形成するＰＮ接合を半導
体基板（１）表面と深く形成するので、赤外線のみに反
応し極めてＳＮ比が向上する利点を有する。

最後に現在の半導体集積回路の製造工程に容易に導入で
き、フォトセンサ内蔵の半導体集積回路を量産できる利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に依るフォトセンサを内蔵する半導体集
積回路を説明する断面図、第２図は本発明の等価回路図
、第３図Ａ乃至第３図りは本発明の半導体集積回路の製
造方法を説明する断面図、第４図は従来のフォトセンナ
を説明する断面図である。 主な図番の説明 ＋１１は半導体基板、　（２）はエピタキシャル層、（
３）は分離領域、　（４）は島領域、　（５）はイオン
注入層、　（６）はアノード領域、（７）はカンード領
域である。 出願人　三洋電機株式会社　外１名 代理人　弁理士　　佐　野　静　夫 ！Ｊ　１　図 ＃１２図 第３図Ｃ 第３図り 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一導電型の半導体基板と該基板上に設けた逆導電
   型のエピタキシャル層と該エピタキシャル層を分離して
   形成した複数の島領域とを具備し、１つの該島領域の半
   導体基板表面に逆導電型で低不純物濃度のイオン注入層
   を設け、該イオン注入層と前記基板とで形成される低不
   純物濃度のＰＮ接合をフォトセンサとして用いることを
   特徴とするフォトセンサを内蔵する半導体集積回路。