JPS63122164A - 光センサ集積回路 - Google Patents

光センサ集積回路

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JPS63122164A
JPS63122164A JP61268248A JP26824886A JPS63122164A JP S63122164 A JPS63122164 A JP S63122164A JP 61268248 A JP61268248 A JP 61268248A JP 26824886 A JP26824886 A JP 26824886A JP S63122164 A JPS63122164 A JP S63122164A
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JP
Japan
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layer
photodiode
pin
integrated circuit
concentration
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JP61268248A
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Katsuhiko Terada
勝彦 寺田
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Pioneer Electronic Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/103Integrated 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)
  • Light Receiving Elements (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光センナ集積回路に関する。
〔従来の技術〕
一般に、光センサ集積回路においては、受光素子と、こ
の受光素子を使用した回路部分とを同一基板上に形成し
てあり、これにより集積回路の小型化を図り、使用時の
占有空間の縮小化、製造コストの低減化を図っている。
そして、この場合の受光素子としては、回路部分と同一
の工程で基板に形成できるシリコン・PIN ・フォト
・ダイオードやシロットキー・バリヤ・ダイオード等が
用いられる。
このような光センサ集積回路の一例として、従来、第2
図に示すように、アノード端子13とカソード端子14
とを有するPIN・フォトダイオードA及びコレクタ端
子8とベース端子9とエミッタ端子lOとを有するバイ
ポーラ・デバイスBを同一基板1上に形成したもので、
従来のバイポーラICプロセスを利用して、r形基板l
の上部にエピタキシャル届2としてπ層を複数形成し、
その内の1つのπF!i2aを利用してPIN・フォト
ダイオード領域を形成し、他のπ層2bを利用してバイ
ポーラ・デバイス領域を形成したものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来の集積回路ではPIN・フォトダイオ
ード領域のπJI2aはバイポーラ・デバイス領域のも
のと同一条件のエピタキシャル層2を使用したものであ
るから、そのキャリア濃度はtollC「3程度でその
厚さも5〜lOμ!程度に制限されてしまう。
しかし、このπff2aはPIN・フォトダイオードの
周波数特性を決定する要因となるものであって、一般に
は前記条件より低濃度でかつ厚いものが望ましい。すな
わち、前記条件では逆バイアス時に空乏層の伸びが良く
なく、そのため接合容量が大きくなり01時定数が大き
くなってしまい、応答性が悪くなってしまうという問題
があり、また、空乏層の幅が薄いため、光電流の内空連
層外からの拡散キャリア成分が増し、この拡散キャリア
が数nsという拡散による長い時間遅れを生じるため、
変調n波数特性において、この遅い時定数成分が影響し
、第3図に示したように、中域以上で変調出力が落ちて
しまうという問題がある。
本発明の技術的課題は、これら問題点を解決して周波数
特性の良いPIN・フォトダイオードを備えた光センサ
集積回路を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、前記技術的課題を解決するため、基板上にP
IN・フォトダイオードAとバイポーラ・デバイスとB
を形成した光センサ集積回路において、次のような技術
的手段をとった。
すなわち、従来は光センサ集積回路を製造するにあたり
、N形エピタキシャル層2をバイポーラ・デバイスに適
したキャリア濃度で形成して、このN形エピタキシャル
層2にバイポーラ・デバイスBとともにPIN・フォト
ダイオードAを成形していたのに対し、本発明では、こ
れとは逆に基板1上に形成したN形エピタキシャル層2
のキャリア濃度をPIN・フォトダイオードAの空乏層
に適した濃度とし、さらに、このN形エピタキシャル層
2をPウェルr!i3で複数のπ!1i2a、 2bに
区分して、複数のπ層の内バイポーラ・デバイスBを形
成すべきπF32bにはさらにNウェルFJ2cを形成
してキャリア濃度をバイポーラ・デバイスBに適した値
まで上げたものである。
〔作用〕
このように構成することにより、PIN・フォトダイオ
ード領域のN形エピタキシャルFJ2aはPIN・フォ
トダイオードAに適したキャリア濃度に形成できるとと
もに、バイポーラ・デバイス領域のN形エピタキシャル
FJ2bはバイポーラ・デバイスBに適したキャリア濃
度にできる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図に基づいて説明する。
この実施例において、基板1はio凰S〜to14CI
−”のキャリア濃度のN′″基板である。
この基板1の上にはN形エピタキシャル層2が形成され
ており、その厚さはバイポーラ・デバイスBに合わせて
5〜10μl程度に形成され、その濃度はP■トフォト
ダイオードAのlff1に適した101″〜10目CI
−’の濃度に形成されている。このN形エピタキシャル
層2はPウェル居3により PIN・フォトダイオード
Aを形成すべきπ)12aとバイポーラ・デバイスBを
形成すべきπE2bとに区分され、Pウェル層3はP[
N・フォトダイオードAを形成すべきπP:J2aの下
側には回り込んでいないが、バイポーラ・デバイスBを
形成すべきπ!2bの下側には層をなして回り込んでい
る。
そして、バイポーラ・デバイスBを形成すべきπFJ2
bとその下側のPウェル層3との間にはN9埋め込みP
:!J4が形成されており、また、このπ層−2bの′
上側路80%の領域がNウェルf12cとして形成され
、リンを10”ax−’の濃度でイオン注入した後、N
9埋め込みff4に届くまで拡散させることにより、N
形エピタキシャル層2であるπff2bの濃度をバイポ
ーラ・デバイスBに適した値(10”CI−”)にまで
上げている。さらに、Nウェルe2cの上部にコレクタ
拡散領域5(N形)、ベース拡散領域6(P形)が形成
され、ベース拡散領域6中にエミッタ拡散領域7(N形
)が形成されてこれらにそれぞれ、コレクタ端子8、ベ
ース端子9、エミッタ端子10が接続されている。
一方、PIN・フォトダイオードAを形成すべきπff
2aとその下側の基板lとの間において、直列抵抗を下
げるため、π12aの周囲に沿って環状のN6埋め込み
層4が形成されているとともに、π層の周囲部分に前記
と同様の手法でNウェルll2cが形成されており、こ
のπ52aの中央部分のみが初期のN形エピタキシャル
層2の濃度のまま止ど。
められている。そして、このπF42aの中央部分上部
にベース拡散によりアノード部11(P F、)が形成
され、πE2aの周囲部分たるNウェルF!2Cの上部
にエミッタ拡散によってカソード・コンタクト部12(
N+形)が形成され、それぞれにアノード端子13、カ
ソード端子14が接続されている。
次に、この実施例の作用について説明する。
このように措成した光センサ集積回路にあって、そのP
IN・フォトダイオードAの動作をみると、その部分の
N形エピタキシャル層(π層 2a)の濃度はPIN・
フォトダイオードAに適した低濃度(10I3〜1G”
ax−’)になっているため、空乏層が伸びやすく、そ
の部分の厚さがバイポーラ・デバイスB用に合わせて形
成したにもかかわら・ず、空乏層はエピタキシャル層2
の厚さに側限されずに基板Iまで伸びることができる。
なお、この実施例ではPIN・フォトダイオードへの直
列抵抗を下げるため、PIN・フォトダイオード領域の
πB2a周囲にNウェル拡散を行ったが、NPN)ラン
ジスタのコレクタ抵抗を下げるためのDeel)N拡散
の工程を持つ製造工程で製造する場合は、Nウェル拡散
の代わりにDeepN拡散を行ってもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、N形エピタキシャル層の濃度をPIN
 ・フォトダイオードに適した濃度と、バイポーラ・デ
バイスに適した濃度とに分けて形成することができ、よ
って、P1トフォトダイオードの空乏層をエピタキシャ
ル層の厚さに制限されることなく基板まで伸ばすことが
でき、容量を小さくでき、OR時定数を小さくすること
ができる。
また、空乏層が伸びたことにより光の殆どを空乏層内で
吸収することができ、光電流に占める拡散キャリア成分
が減少し、周波数特性を改善することができる。
一方、バイポーラ・デバイス部分はPウェル層で隔たれ
、Nウェル層によりそれに適した濃度に上げられている
ため、従来の特性を落とすことなく製造できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は従来
例の断面図、第3図は従来例における変調出力と周波数
の関係を示すグラフ図である。 A・・ PIN・フォトダイオード、B・・バイポーラ
・デバイス、l・・基板、2・・エピタキシャル層、2
a・・ PIN・フォトダイオードを形成すべきπ層、
2b・・バイポーラ・デバイスを形成すべきπ層、2c
・・Nウェル層、3・・Pウェル層。 特許出願人        パイオニア株式会社パイオ
ニアビデオ株式会社 第1m 第2図 第3図 周ス釈

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上にPIN・フォトダイオードとバイポーラ
    ・デバイスとを形成した光センサ集積回路において、 基板上にN形エピタキシャル層を形成するとともに、こ
    のN形エピタキシャル層のキャリア濃度をPIN・フォ
    トダイオードの空乏層に適した濃度とし、さらに、この
    N形エピタキシャル層をPウェル層で複数のπ層に区分
    して、複数のπ層の内バイポーラ・デバイスを形成すべ
    きπ層にはさらにNウェル層を形成してキャリア濃度を
    バイポーラ・デバイスに適した値まで上げたことを特徴
    とする光センサ集積回路。
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