JP2002324910A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JP2002324910A JP2002324910A JP2001128163A JP2001128163A JP2002324910A JP 2002324910 A JP2002324910 A JP 2002324910A JP 2001128163 A JP2001128163 A JP 2001128163A JP 2001128163 A JP2001128163 A JP 2001128163A JP 2002324910 A JP2002324910 A JP 2002324910A
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- JP
- Japan
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- semiconductor device
- optical semiconductor
- photodiode
- conductivity type
- semiconductor substrate
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- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力が赤外域に感度を持つことなく、より高
精度に分光感度特性が制御された光半導体装置を提供す
ること。 【解決手段】 第１導電型の半導体基板上に形成された
フォトダイオードと、このフォトダイオードからの信号
を増幅・演算処理する増幅・演算回路を具備する受光素
子を備え、この受光素子は、キャリアをトラップ、ブロ
ックする第２導電型のトラップ／ブロック層を、スクラ
イブ端面に接した領域、ｎベース層の下層、及びフォト
ダイオードの下層のうち少なくとも１箇所に備える。
精度に分光感度特性が制御された光半導体装置を提供す
ること。 【解決手段】 第１導電型の半導体基板上に形成された
フォトダイオードと、このフォトダイオードからの信号
を増幅・演算処理する増幅・演算回路を具備する受光素
子を備え、この受光素子は、キャリアをトラップ、ブロ
ックする第２導電型のトラップ／ブロック層を、スクラ
イブ端面に接した領域、ｎベース層の下層、及びフォト
ダイオードの下層のうち少なくとも１箇所に備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体装置に係
り、特に周囲の明るさを検出するための照度検知用セン
サ等に用いられる光半導体装置に関する。
り、特に周囲の明るさを検出するための照度検知用セン
サ等に用いられる光半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、家電製品等における省エネ化のニ
ーズに対し、例えば、テレビ、液晶モニタ等では、使用
環境の照度を検知し、画面の輝度を自動的にコントロー
ルしている。また、エアコン等では、夜間を検出して、
自動的に省電力モードにすることにより、消費電力の低
減を図るといったものが製品化されている。
ーズに対し、例えば、テレビ、液晶モニタ等では、使用
環境の照度を検知し、画面の輝度を自動的にコントロー
ルしている。また、エアコン等では、夜間を検出して、
自動的に省電力モードにすることにより、消費電力の低
減を図るといったものが製品化されている。
【０００３】そして、このような省エネ設計の製品の照
度検知用センサ等に用いられる光半導体装置において、
これまで例えば、フォトダイオード（以下ＰＤ）と、Ｐ
Ｄからの光信号を増幅、演算処理を行なう回路が１チッ
プ化され、このチップ（受光素子）の受光面に視感度補
正を行なうためのフィルタ、すなわち、赤外光を反射
し、可視光を透過するフィルタが被着されている。図１
１（ａ）はこのような受光素子の具体的構造を示す図
で、受光素子８はモールドパッケージ型の素子で、リー
ドフレーム（図示せず）にマウントされ、ボンディング
配線された後、透明エポキシ樹脂２５でモールドされて
いる。図１１（ｂ）は基板実装型の構造を示す図で、プ
リント基板２６上にマウント、ボンディングし、電気的
な接続を行ない、透明エポキシ樹脂でモールドした後、
個々の素子に分離している。これらは、夫々リードフレ
ームのアウターリード部２７や、メタライズ部２８にお
いて、外部素子と接続される。
度検知用センサ等に用いられる光半導体装置において、
これまで例えば、フォトダイオード（以下ＰＤ）と、Ｐ
Ｄからの光信号を増幅、演算処理を行なう回路が１チッ
プ化され、このチップ（受光素子）の受光面に視感度補
正を行なうためのフィルタ、すなわち、赤外光を反射
し、可視光を透過するフィルタが被着されている。図１
１（ａ）はこのような受光素子の具体的構造を示す図
で、受光素子８はモールドパッケージ型の素子で、リー
ドフレーム（図示せず）にマウントされ、ボンディング
配線された後、透明エポキシ樹脂２５でモールドされて
いる。図１１（ｂ）は基板実装型の構造を示す図で、プ
リント基板２６上にマウント、ボンディングし、電気的
な接続を行ない、透明エポキシ樹脂でモールドした後、
個々の素子に分離している。これらは、夫々リードフレ
ームのアウターリード部２７や、メタライズ部２８にお
いて、外部素子と接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光半導体装置において、前述したように、受光面に
赤外光を反射し、可視光を透過するフィルタが被着され
ているにもかかわらず、本来感知する必要のない赤外域
に感度を持ってしまうという問題があった。本発明者ら
は、この要因を調査した結果、受光素子のスクライブライ
ン部からフィルタを通らない赤外域を含む光が入射する
ことが、により見出された。図１２にその受光素子の一
部の断面図を示すが、受光素子のスクライブ端面１０及
びスクライブライン２１から入射した赤外域を含む光に
よりキャリア２２が発生し、これが内部回路に流れこ
み、回路動作に影響を与えてしまうことが見出された。
うな光半導体装置において、前述したように、受光面に
赤外光を反射し、可視光を透過するフィルタが被着され
ているにもかかわらず、本来感知する必要のない赤外域
に感度を持ってしまうという問題があった。本発明者ら
は、この要因を調査した結果、受光素子のスクライブライ
ン部からフィルタを通らない赤外域を含む光が入射する
ことが、により見出された。図１２にその受光素子の一
部の断面図を示すが、受光素子のスクライブ端面１０及
びスクライブライン２１から入射した赤外域を含む光に
よりキャリア２２が発生し、これが内部回路に流れこ
み、回路動作に影響を与えてしまうことが見出された。
【０００５】また、その他の要因として、光の入射角に
よっては、フィルタが赤外光を反射しきれず、ＰＤに受
光されて、これによって赤外域に感度を持ってしまうこ
とが判明した。
よっては、フィルタが赤外光を反射しきれず、ＰＤに受
光されて、これによって赤外域に感度を持ってしまうこ
とが判明した。
【０００６】この様に、従来は、光半導体装置におい
て、赤外光の入射が避けられず、出力が赤外域に感度を
持ってしまう、という問題があった。
て、赤外光の入射が避けられず、出力が赤外域に感度を
持ってしまう、という問題があった。
【０００７】従って本発明は、このような従来の光半導
体装置の欠点を取り除き、より高精度に分光感度特性が
制御された光半導体装置を提供することを目的とするも
のである。
体装置の欠点を取り除き、より高精度に分光感度特性が
制御された光半導体装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置
は、第１導電型の半導体基板上に形成されたフォトダイ
オードと、前記フォトダイオードからの信号を増幅・演
算処理する増幅・演算回路と、この増幅・演算回路を構
成するトランジスタ素子あるいは前記フォトダイオード
の少なくとも一つの周囲における前記第１導電型半導体
基板内に形成され、前記第１導電型の半導体基板との間
に逆バイアス電位が付与された第2導電型の島状高濃度
層とを具備することを特徴とするものである。
は、第１導電型の半導体基板上に形成されたフォトダイ
オードと、前記フォトダイオードからの信号を増幅・演
算処理する増幅・演算回路と、この増幅・演算回路を構
成するトランジスタ素子あるいは前記フォトダイオード
の少なくとも一つの周囲における前記第１導電型半導体
基板内に形成され、前記第１導電型の半導体基板との間
に逆バイアス電位が付与された第2導電型の島状高濃度
層とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明の光半導体装置においては、
前記第2導電型の島状高濃度層は、少なくも前記第１導
電型の半導体基板におけるスクライブ端面に接する位置
に形成されていることを特徴とするものである。
前記第2導電型の島状高濃度層は、少なくも前記第１導
電型の半導体基板におけるスクライブ端面に接する位置
に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】さらに、本発明の光半導体装置において
は、前記第2導電型の島状高濃度層は、前記第１導電型
の半導体基板表面から前記増幅・演算回路を構成するト
ランジスタ素子あるいは前記フォトダイオードが形成さ
れている素子形成領域の底部に相当する深さ位置に形成
され、前記半導体基板表面に形成されたバイアス端子に
接続されていることを特徴とするものである。
は、前記第2導電型の島状高濃度層は、前記第１導電型
の半導体基板表面から前記増幅・演算回路を構成するト
ランジスタ素子あるいは前記フォトダイオードが形成さ
れている素子形成領域の底部に相当する深さ位置に形成
され、前記半導体基板表面に形成されたバイアス端子に
接続されていることを特徴とするものである。
【００１１】さらに、本発明の光半導体装置において
は、前記基板には、前記島状高濃度層と前記トランジス
タ素子あるいは前記フォトダイオードの一つとの間に形
成された第１導電型の高濃度層であるsub抜層を介して
バイアス電位が付与されていることを特徴とするもので
ある。
は、前記基板には、前記島状高濃度層と前記トランジス
タ素子あるいは前記フォトダイオードの一つとの間に形
成された第１導電型の高濃度層であるsub抜層を介して
バイアス電位が付与されていることを特徴とするもので
ある。
【００１２】さらに、本発明の光半導体装置において
は、前記フォトダイオードは、前記第１導電型半導体基
板内に基板表面から内部に向かって積層形成され、異な
る波長感度を有する第１および第２のフォトダイオード
により構成されていることを特徴とするものである。
は、前記フォトダイオードは、前記第１導電型半導体基
板内に基板表面から内部に向かって積層形成され、異な
る波長感度を有する第１および第２のフォトダイオード
により構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】さらに、本発明の光半導体装置において
は、前記第１および第２のフォトダイオードのうち、前
記第１導電型半導体基板表面側に形成された第１のフォ
トダイオードは可視光領域の波長感度を有し、前記第１
導電型半導体基板内部側に形成された第２のフォトダイ
オードは赤外光領域の波長感度を有することを特徴とす
るものである。
は、前記第１および第２のフォトダイオードのうち、前
記第１導電型半導体基板表面側に形成された第１のフォ
トダイオードは可視光領域の波長感度を有し、前記第１
導電型半導体基板内部側に形成された第２のフォトダイ
オードは赤外光領域の波長感度を有することを特徴とす
るものである。
【００１４】さらに、本発明の光半導体装置において
は、前記第１のフォトダイオードの上面には、前記可視
光を透過し、前記赤外光を反射するフィルタが被着され
ていることを特徴とするものである。
は、前記第１のフォトダイオードの上面には、前記可視
光を透過し、前記赤外光を反射するフィルタが被着され
ていることを特徴とするものである。
【００１５】さらに、本発明の光半導体装置において
は、前記フィルタは、高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを
交互に積層してなる多層膜からなることを特徴とするも
のである。
は、前記フィルタは、高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを
交互に積層してなる多層膜からなることを特徴とするも
のである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について、
図面を参照して説明する。図１は本発明の光半導体装置
に用いられる２個のセンサＰＤａ１およびＰＤｂ２の素
子構造を示す断面図、図２は本発明の光半導体装置に用
いられる増幅・演算回路子の回路図である。また、図３
は上記ＰＤａ、ＰＤｂの分光感度特性を示す図である。
図面を参照して説明する。図１は本発明の光半導体装置
に用いられる２個のセンサＰＤａ１およびＰＤｂ２の素
子構造を示す断面図、図２は本発明の光半導体装置に用
いられる増幅・演算回路子の回路図である。また、図３
は上記ＰＤａ、ＰＤｂの分光感度特性を示す図である。
【００１７】センサＰＤａ１はｐ型シリコン基板９の表
面部分に形成されたＮウェル内のＰＮ接合により構成さ
れ、ＰＤｂ２は、このＰＮ接合より深い部分における基
板とNウェルの境界部のＰＮ接合により構成されてい
る。これらのセンサＰＤａおよびＰＤｂの出力が供給さ
れる増幅・演算回路は、図２（ａ）に示すように、２個
のセンサＰＤａおよびＰＤｂの出力が供給され、両出力
の差の出力を演算・増幅する回路である。この増幅・演
算回路は図２（ｂ）のブロック図に示すように、受光部
であるＰＤａ、ＰＤｂが光信号を電気信号に変換し、こ
れを初段増幅回路４、差動回路５、演算回路６、増幅回
路７を経て出力するものである。尚、ＰＤａ、ＰＤｂの
分光感度特性は図３に示すように、ともに赤外域にも感
度を有している。
面部分に形成されたＮウェル内のＰＮ接合により構成さ
れ、ＰＤｂ２は、このＰＮ接合より深い部分における基
板とNウェルの境界部のＰＮ接合により構成されてい
る。これらのセンサＰＤａおよびＰＤｂの出力が供給さ
れる増幅・演算回路は、図２（ａ）に示すように、２個
のセンサＰＤａおよびＰＤｂの出力が供給され、両出力
の差の出力を演算・増幅する回路である。この増幅・演
算回路は図２（ｂ）のブロック図に示すように、受光部
であるＰＤａ、ＰＤｂが光信号を電気信号に変換し、こ
れを初段増幅回路４、差動回路５、演算回路６、増幅回
路７を経て出力するものである。尚、ＰＤａ、ＰＤｂの
分光感度特性は図３に示すように、ともに赤外域にも感
度を有している。
【００１８】図４は、このような構成の光半導体装置が
形成された半導体集積回路装置の一断面図である。基板
９中にスクライブ端面１０に接して、高濃度層（Ｎ＋）
であるNエピ 島１１が形成されており、ｎ層１６を介し
てコンタクト１７に接続されている。このNエピ 島１１
近傍の基板９内には、ｐ型高濃度層（Ｐ＋）であるｓｕ
ｂ抜き層１２が形成され、このｓｕｂ抜き層１２は高濃
度層（Ｐ＋）を介して基板９の表面のコンタクト２０に
接続されている。これらのコンタクト１７、２０にはそ
れぞれ接地電位ＶＳＳおよび電源電位ＶＣＣがそれぞれ
供給され、基板９内に形成されたNエピ 島１１およびｓ
ｕｂ抜き層１２間に逆バイアス電位を与え、この近傍に
空乏層２３を形成する。
形成された半導体集積回路装置の一断面図である。基板
９中にスクライブ端面１０に接して、高濃度層（Ｎ＋）
であるNエピ 島１１が形成されており、ｎ層１６を介し
てコンタクト１７に接続されている。このNエピ 島１１
近傍の基板９内には、ｐ型高濃度層（Ｐ＋）であるｓｕ
ｂ抜き層１２が形成され、このｓｕｂ抜き層１２は高濃
度層（Ｐ＋）を介して基板９の表面のコンタクト２０に
接続されている。これらのコンタクト１７、２０にはそ
れぞれ接地電位ＶＳＳおよび電源電位ＶＣＣがそれぞれ
供給され、基板９内に形成されたNエピ 島１１およびｓ
ｕｂ抜き層１２間に逆バイアス電位を与え、この近傍に
空乏層２３を形成する。
【００１９】ｓｕｂ抜き層１２は、基板９のスクライブ
端面１０から水平方向内部に配置されるＮＰＮトランジ
スタ１３周囲を取り囲むように配置形成されている。こ
のＮＰＮトランジスタ１３は、光半導体装置を構成する
増幅回路に含まれる素子の一つである。また、基板９の
スクライブ端面１０からさらに水平方向内部に入った部
分には、同じく増幅回路に含まれる素子の一つである横
型ＰＮＰトランジスタ（以下ＰＮＰ−Ｔｒ）１３´の周
囲には、ｐ型ｓｕｂ抜き層１４が配置され、さらにその
外側には高濃度層（Ｎ＋）であるＮエピ島１５が配置さ
れている。Ｎエピ島１５はｎ層１６を介してコンタクト
１７に接続され、ｓｕｂ抜き層１４は高濃度層（Ｐ＋）
を介して基板９の表面のコンタクト２０に接続されてい
る。これらのコンタクト１７、２０にはそれぞれ接地電
位ＶＳＳおよび電源電位ＶＣＣがそれぞれ供給され、基
板９内に形成されたNエピ 島１５およびｓｕｂ抜き層１
４間に逆バイアス電位を与え、この近傍に空乏層２３を
形成する。なお、ＰＮＰ−Ｔｒ１３´の下層にはベース
領域となるNエピ島１８が形成されている。
端面１０から水平方向内部に配置されるＮＰＮトランジ
スタ１３周囲を取り囲むように配置形成されている。こ
のＮＰＮトランジスタ１３は、光半導体装置を構成する
増幅回路に含まれる素子の一つである。また、基板９の
スクライブ端面１０からさらに水平方向内部に入った部
分には、同じく増幅回路に含まれる素子の一つである横
型ＰＮＰトランジスタ（以下ＰＮＰ−Ｔｒ）１３´の周
囲には、ｐ型ｓｕｂ抜き層１４が配置され、さらにその
外側には高濃度層（Ｎ＋）であるＮエピ島１５が配置さ
れている。Ｎエピ島１５はｎ層１６を介してコンタクト
１７に接続され、ｓｕｂ抜き層１４は高濃度層（Ｐ＋）
を介して基板９の表面のコンタクト２０に接続されてい
る。これらのコンタクト１７、２０にはそれぞれ接地電
位ＶＳＳおよび電源電位ＶＣＣがそれぞれ供給され、基
板９内に形成されたNエピ 島１５およびｓｕｂ抜き層１
４間に逆バイアス電位を与え、この近傍に空乏層２３を
形成する。なお、ＰＮＰ−Ｔｒ１３´の下層にはベース
領域となるNエピ島１８が形成されている。
【００２０】図５は同じく光半導体装置が形成された半
導体集積回路装置における他の部分の断面図である。す
なわち、この断面図には、受光部となるＰＤ部１９が示さ
れている。ＰＤ部１９の下層には高濃度層（Ｎ＋）とな
るNエピ島１８が形成されている。
導体集積回路装置における他の部分の断面図である。す
なわち、この断面図には、受光部となるＰＤ部１９が示さ
れている。ＰＤ部１９の下層には高濃度層（Ｎ＋）とな
るNエピ島１８が形成されている。
【００２１】このように構成された光半導体装置におけ
る赤外光による影響を防止する動作について説明する。
る赤外光による影響を防止する動作について説明する。
【００２２】スクライブ端面１０及びスクライブライン
２１から入射した赤外光により発生した例えばエレクト
ロンからなる少数キャリア２２の一部は、拡散電流とし
てＮエピ島１１とｓｕｂ抜き層１２間の空乏層２３に到
達し、ｓｕｂ抜き層１２に吸収され、コンタクト層２０
から基板９に抜ける電流となり、ＮＰＮトランジスタ１
３には拡散電流の影響は及ぼさない。
２１から入射した赤外光により発生した例えばエレクト
ロンからなる少数キャリア２２の一部は、拡散電流とし
てＮエピ島１１とｓｕｂ抜き層１２間の空乏層２３に到
達し、ｓｕｂ抜き層１２に吸収され、コンタクト層２０
から基板９に抜ける電流となり、ＮＰＮトランジスタ１
３には拡散電流の影響は及ぼさない。
【００２３】ところで、波長１０００ｎｍの赤外光がス
クライブ端面１０あるいはスクライブライン２１からシ
リコン基板に照射されたとき、図６のシリコンの光吸収
特性図に示すように、９０％の光が吸収されるには照射
表面から約５０μｍの距離が必要となり、ほぼ１００％
吸収されるには約１００μｍの距離が必要となる。しか
しながら、拡散電流はこれよりさらに深くまで到達する
ため、増幅・演算回路を構成するトランジスタあるいは
ＰＤ素子をスクライブ端面１０からの拡散電流が到達し
ない距離に形成することは設計上難しい。従って、この
距離が十分でない場合には、拡散電流は例えば、図４に
おけるＮＰN−Ｔｒ１３のコレクタ領域となるＮエピ島
１８´あるいは横型ＰＮＰ−Ｔｒ１３´のベース領域と
なるＮエピ島１８に流れ込み、それぞれの回路動作に影
響を及ぼす。特に後者の場合、Ｔｒ１３´のベース電流
となり、これが増幅されるため回路動作への影響は著し
い。
クライブ端面１０あるいはスクライブライン２１からシ
リコン基板に照射されたとき、図６のシリコンの光吸収
特性図に示すように、９０％の光が吸収されるには照射
表面から約５０μｍの距離が必要となり、ほぼ１００％
吸収されるには約１００μｍの距離が必要となる。しか
しながら、拡散電流はこれよりさらに深くまで到達する
ため、増幅・演算回路を構成するトランジスタあるいは
ＰＤ素子をスクライブ端面１０からの拡散電流が到達し
ない距離に形成することは設計上難しい。従って、この
距離が十分でない場合には、拡散電流は例えば、図４に
おけるＮＰN−Ｔｒ１３のコレクタ領域となるＮエピ島
１８´あるいは横型ＰＮＰ−Ｔｒ１３´のベース領域と
なるＮエピ島１８に流れ込み、それぞれの回路動作に影
響を及ぼす。特に後者の場合、Ｔｒ１３´のベース電流
となり、これが増幅されるため回路動作への影響は著し
い。
【００２４】この拡散電流を吸収するために、ＮＰＮ−
Ｔｒ１３の周囲にｐ型ｓｕｂ抜き層１２を、さらにその
周囲に高濃度（Ｎ＋）層であるＮエピ島１５を形成す
る。そして、Ｎエピ島１５は、ｎベース層１６、コンタ
クト１７を介して接地電位ＶＳＳに接続するとともに、
ｐ型ｓｕｂ抜き層１２はコンタクト２０を介して電源電
位ＶＣＣに接続する。これにより、Nエピ島１５および
ｐ型ｓｕｂ抜き層１２間の基板９内に空乏層２３が形成
される。また、横型ＰＮＰ−Ｔｒ１３´の周囲にも同様
に、ｐ型ｓｕｂ抜き層１４を、さらにその周囲に高濃度
（Ｎ＋）層であるＮエピ島１５を形成する。そして、Ｎ
エピ島１５は、ｎベース層１６、コンタクト１７を介し
て接地電位ＶＳＳに接続するとともに、ｐ型ｓｕｂ抜き
層１４は電源電位ＶＣＣに接続する。これにより、Nエ
ピ島１５およびｐ型ｓｕｂ抜き層１４間の基板９内に空
乏層２３が形成される。
Ｔｒ１３の周囲にｐ型ｓｕｂ抜き層１２を、さらにその
周囲に高濃度（Ｎ＋）層であるＮエピ島１５を形成す
る。そして、Ｎエピ島１５は、ｎベース層１６、コンタ
クト１７を介して接地電位ＶＳＳに接続するとともに、
ｐ型ｓｕｂ抜き層１２はコンタクト２０を介して電源電
位ＶＣＣに接続する。これにより、Nエピ島１５および
ｐ型ｓｕｂ抜き層１２間の基板９内に空乏層２３が形成
される。また、横型ＰＮＰ−Ｔｒ１３´の周囲にも同様
に、ｐ型ｓｕｂ抜き層１４を、さらにその周囲に高濃度
（Ｎ＋）層であるＮエピ島１５を形成する。そして、Ｎ
エピ島１５は、ｎベース層１６、コンタクト１７を介し
て接地電位ＶＳＳに接続するとともに、ｐ型ｓｕｂ抜き
層１４は電源電位ＶＣＣに接続する。これにより、Nエ
ピ島１５およびｐ型ｓｕｂ抜き層１４間の基板９内に空
乏層２３が形成される。
【００２５】したがって、スクライブ端面１０から基板
９内の深い位置に到達した少数キャリア２２は、この空
乏層２３内に生ずる電界によりｐ型ｓｕｂ抜き層１２、
１４にトラップされ、コンタクト２０から基板９中に流
れこむ電流として消費され、ＰＮＰ−Ｔｒ１３あるいは
横型ＰＮＰ−Ｔｒ１３´への影響が防止される。
９内の深い位置に到達した少数キャリア２２は、この空
乏層２３内に生ずる電界によりｐ型ｓｕｂ抜き層１２、
１４にトラップされ、コンタクト２０から基板９中に流
れこむ電流として消費され、ＰＮＰ−Ｔｒ１３あるいは
横型ＰＮＰ−Ｔｒ１３´への影響が防止される。
【００２６】以上のような構成および動作は、図５に示
す、ＰＤ部１９を含む回路部分においても同様であり、
ＰＤ部１９の周囲には、ｐ型ｓｕｂ抜き層１４が、さら
にその周囲には高濃度（Ｎ＋）層であるＮエピ島１５が
形成される。そして、Ｎエピ島１５は、ｎベース層１
６、コンタクト１７を介して接地電位ＶＳＳに接続され
るとともに、ｐ型ｓｕｂ抜き層１４はコンタクト２０を
介して電源電位ＶＣＣに接続される。これにより、Nエ
ピ島１５およびｐ型ｓｕｂ抜き層１４間の基板９内に空
乏層２３が形成される。したがってこの部分に到達した
少数キャリアは、同様にｓｕｂ抜き層１４に吸収され、
コンタクト２０から基板９中に流れこむ電流として消費
される。
す、ＰＤ部１９を含む回路部分においても同様であり、
ＰＤ部１９の周囲には、ｐ型ｓｕｂ抜き層１４が、さら
にその周囲には高濃度（Ｎ＋）層であるＮエピ島１５が
形成される。そして、Ｎエピ島１５は、ｎベース層１
６、コンタクト１７を介して接地電位ＶＳＳに接続され
るとともに、ｐ型ｓｕｂ抜き層１４はコンタクト２０を
介して電源電位ＶＣＣに接続される。これにより、Nエ
ピ島１５およびｐ型ｓｕｂ抜き層１４間の基板９内に空
乏層２３が形成される。したがってこの部分に到達した
少数キャリアは、同様にｓｕｂ抜き層１４に吸収され、
コンタクト２０から基板９中に流れこむ電流として消費
される。
【００２７】このように半導体基板上に形成された光半
導体装置は、ダイシングされ、従来と同様にリードフレ
ームにマウント、ボンディングした後、透明エポキシ樹
脂でモールドされ、あるいは基板実装型装置として、基
板上に直接実装される。このようにして形成された光半
導体装置の分光感度特性を図７に示す。赤外域に若干の
感度が残るものの、可視光領域に良好な分光感度特性が
得られていることが分かる。
導体装置は、ダイシングされ、従来と同様にリードフレ
ームにマウント、ボンディングした後、透明エポキシ樹
脂でモールドされ、あるいは基板実装型装置として、基
板上に直接実装される。このようにして形成された光半
導体装置の分光感度特性を図７に示す。赤外域に若干の
感度が残るものの、可視光領域に良好な分光感度特性が
得られていることが分かる。
【００２８】図８は図１に示した受光部ＰＤａ１、ＰＤ
ｂ２の表面に赤外フィルタ２４を形成した実施形態を示
す断面図であり、図９はこれらのＰＤａ、ＰＤｂの分光
感度特性を示す図である。
ｂ２の表面に赤外フィルタ２４を形成した実施形態を示
す断面図であり、図９はこれらのＰＤａ、ＰＤｂの分光
感度特性を示す図である。
【００２９】図８に示すように、受光部であるＰＤ上
に、所定波長域の光を透過し、前記所定波長外域の光を
反射するフィルタ２４を形成する。フィルタは各０．２
４μｍ厚の二酸化チタン薄膜２４Hと二酸化シリコン薄
膜２４Lを交互に７５層づつ積層したものである。この
ようなフィルタを用いたときのＰＤａ、ＰＤｂ各々の分
光感度特性を図９に示す。フィルタにより赤外域の光が
カットされていることが分かる。
に、所定波長域の光を透過し、前記所定波長外域の光を
反射するフィルタ２４を形成する。フィルタは各０．２
４μｍ厚の二酸化チタン薄膜２４Hと二酸化シリコン薄
膜２４Lを交互に７５層づつ積層したものである。この
ようなフィルタを用いたときのＰＤａ、ＰＤｂ各々の分
光感度特性を図９に示す。フィルタにより赤外域の光が
カットされていることが分かる。
【００３０】このように構成された受光素子部を用いる
とともに、前述と同様に形成された増幅・演算回路を用
いた光半導体装置の分光感度特性を図１０に示す。図に
示すように、良好な分光感度特性が得られていることが
分かる。
とともに、前述と同様に形成された増幅・演算回路を用
いた光半導体装置の分光感度特性を図１０に示す。図に
示すように、良好な分光感度特性が得られていることが
分かる。
【００３１】尚、本実施形態において用いたフィルタ
は、ＰＤ上に直接蒸着により被着された高屈折率薄膜の
二酸化チタン膜と低屈折率薄膜の二酸化シリコン膜とを
交互に積層した多層膜フィルタであり、このように多層
膜としたことにより、光の入射角に因らないフィルタ特
性が得られる。また、その際、２つの膜の界面がフィル
タ機能を有するため、各層の積層数は等しいことが必要
である。その分光感度特性は積層数、各膜厚、及びその
組成に依存し、例えばＡｌ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｔａ２
Ｏ３及びこれらの混合物等、適当な屈折率差を有する材
料も用いることにより、所定の特性を得ることができ
る。
は、ＰＤ上に直接蒸着により被着された高屈折率薄膜の
二酸化チタン膜と低屈折率薄膜の二酸化シリコン膜とを
交互に積層した多層膜フィルタであり、このように多層
膜としたことにより、光の入射角に因らないフィルタ特
性が得られる。また、その際、２つの膜の界面がフィル
タ機能を有するため、各層の積層数は等しいことが必要
である。その分光感度特性は積層数、各膜厚、及びその
組成に依存し、例えばＡｌ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｔａ２
Ｏ３及びこれらの混合物等、適当な屈折率差を有する材
料も用いることにより、所定の特性を得ることができ
る。
【００３２】尚、２つの実施形態においては、２つの異
なる波長感度特性を有するＰＤを用いているが、感知の
要求される波長域に応じて単独、或いは３種類以上のＰ
Ｄを用いても良い。また、キャリアをトラップ、ブロッ
クするＮエピ島を、スクライブ端面に接した領域、ＰＮ
Ｐ−Ｔｒ、ＮＰＮ−Ｔｒの下層、及びＰＤの下層に設け
たが、いずれか１箇所でも、トラップ、ブロックの効果
は得られる。
なる波長感度特性を有するＰＤを用いているが、感知の
要求される波長域に応じて単独、或いは３種類以上のＰ
Ｄを用いても良い。また、キャリアをトラップ、ブロッ
クするＮエピ島を、スクライブ端面に接した領域、ＰＮ
Ｐ−Ｔｒ、ＮＰＮ−Ｔｒの下層、及びＰＤの下層に設け
たが、いずれか１箇所でも、トラップ、ブロックの効果
は得られる。
【００３３】尚、実装方法は特に限定されるものではな
く、実施形態１、２のように、図１１（ａ）に示すリー
ドフレームにマウントし、ボンディングした後、透明エ
ポキシ樹脂２５でモールドしたものの他、例えば図１１
（ｂ）に示すように、受光素子８の多数配列されたスル
ーホールと直線パターンを所定の配列で形成したプリン
ト基板２６上にマウント、ボンディングし、電気的な接
続を行ない、透明エポキシ樹脂２７でモールドした後、
ダイシング等で個々の素子に分離したもの等が挙げられ
る。このとき、プリント基板はＢＴレジン等で、黒、灰
色等光反射性の小さい色や材質のものが好ましい。
く、実施形態１、２のように、図１１（ａ）に示すリー
ドフレームにマウントし、ボンディングした後、透明エ
ポキシ樹脂２５でモールドしたものの他、例えば図１１
（ｂ）に示すように、受光素子８の多数配列されたスル
ーホールと直線パターンを所定の配列で形成したプリン
ト基板２６上にマウント、ボンディングし、電気的な接
続を行ない、透明エポキシ樹脂２７でモールドした後、
ダイシング等で個々の素子に分離したもの等が挙げられ
る。このとき、プリント基板はＢＴレジン等で、黒、灰
色等光反射性の小さい色や材質のものが好ましい。
【００３４】さらに、照度検知用センサとして用いるた
めに、可視光全域に分光感度特性を制御しているが、こ
の他にも、所定の物体の持つ青、緑、赤といった単色光
域に制御することにより、物体検出用センサとしても用
いることができる。
めに、可視光全域に分光感度特性を制御しているが、こ
の他にも、所定の物体の持つ青、緑、赤といった単色光
域に制御することにより、物体検出用センサとしても用
いることができる。
【００３５】また、受光素子内において、回路の配置に
ついては特に言及しなかったが、キャリアの影響を特に
受けやすい初段増幅回路については、スクライブ端面か
ら殆どの光が吸収される１００μｍ以上内部に形成され
ることが好ましい。
ついては特に言及しなかったが、キャリアの影響を特に
受けやすい初段増幅回路については、スクライブ端面か
ら殆どの光が吸収される１００μｍ以上内部に形成され
ることが好ましい。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、赤外域に感度を持つこ
となく、より高精度に分光感度特性の制御された光半導
体装置を提供することができる。
となく、より高精度に分光感度特性の制御された光半導
体装置を提供することができる。
【図１】実施形態１に用いられるＰＤａ、ＰＤｂを示す
断面図。
断面図。
【図２】受光素子の回路図。
【図３】実施形態１におけるＰＤａ、ＰＤｂの分光感度
特性を示す図。
特性を示す図。
【図４】実施形態１、２の受光素子の一部を示す断面
図。
図。
【図５】実施形態１、２の受光素子の一部を示す断面
図。
図。
【図６】シリコンの光吸収特性を示す図。
【図７】実施形態１における光半導体装置の分光感度特
性を示す図。
性を示す図。
【図８】実施形態２に用いられるＰＤａ、ＰＤｂを示す
断面図。
断面図。
【図９】実施形態２におけるＰＤａ、ＰＤｂの分光感度
特性を示す図。
特性を示す図。
【図１０】実施形態２における光半導体装置の分光感度
特性を示す図。
特性を示す図。
【図１１】光半導体装置の構造を示す図。
【図１２】従来の受光素子の一部を示す断面図。
１ ＰＤａ ２ ＰＤｂ ３ 増幅・演算回路 ４ 初段増幅回路 ５ 差動回路 ６ 演算回路 ７ 増幅回路 ８ 受光素子 ９ ｐ型シリコン基板（基板） １０ スクライブ端面 １１、１５、１８、１８´ Nエピ島 １２、１４ ｐ型ｓｕｂ抜き層 １３ ＮＰＮトランジスタ １３´ 横型ＰＮＰトランジスタ １６ ｎベース層 １７、２０ コンタクト １９ ＰＤ部 ２１ スクライブライン ２２ キャリア ２３ 空乏層 ２４ フィルタ ２４H 二酸化チタン薄膜 ２４L 二酸化シリコン薄膜 ２５ 透明エポキシ樹脂 ２６ プリント基板 ２７ リードフレームのアウターリード部 ２８ メタライズ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴永 浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Ｆターム(参考） 2G065 AA03 AB04 BA09 BB27 BC03 BC13 CA08 DA20 4M118 AA10 AB10 BA02 CA03 CA40 GC11 5F049 MA02 NA05 NA10 NB10 PA17 RA06 SS03 SZ07 SZ08 UA13 UA17 UA20 WA03 5F082 AA08 AA24 BA02 BA12 BC04 BC11 BC20
Claims (8)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板上に形成された
フォトダイオードと、前記フォトダイオードからの信号
を増幅・演算処理する増幅・演算回路と、この増幅・演
算回路を構成するトランジスタ素子あるいは前記フォト
ダイオードの少なくとも一つの周囲における前記第１導
電型半導体基板内に形成され、前記第１導電型の半導体
基板との間に逆バイアス電位が付与された第2導電型の
島状高濃度層とを具備することを特徴とする光半導体装
置。 - 【請求項２】 前記第2導電型の島状高濃度層は、少な
くとも前記第１導電型の半導体基板におけるスクライブ
端面に接する位置に形成されていることを特徴とする請
求項１記載の光半導体装置。 - 【請求項３】 前記第2導電型の島状高濃度層は、前記
第１導電型の半導体基板表面から前記増幅・演算回路を
構成するトランジスタ素子あるいは前記フォトダイオー
ドが形成されている素子形成領域の底部に相当する深さ
位置に形成され、前記半導体基板表面に形成されたバイ
アス端子に接続されていることを特徴とする請求項２記
載の光半導体装置。 - 【請求項４】 前記基板には、前記島状高濃度層と前記
トランジスタ素子あるいは前記フォトダイオードの一つ
との間に形成された第１導電型の高濃度層であるsub抜
層を介してバイアス電位が付与されていることを特徴と
する請求項３記載の光半導体装置。 - 【請求項５】 前記フォトダイオードは、前記第１導電
型半導体基板内に基板表面から内部に向かって積層形成
され、異なる波長感度を有する第１および第２のフォト
ダイオードにより構成されていることを特徴とする請求
項１記載の光半導体装置。 - 【請求項６】 前記第１および第２のフォトダイオード
のうち、前記第１導電型半導体基板表面側に形成された
第１のフォトダイオードは可視光領域の波長感度を有
し、前記第１導電型半導体基板内部側に形成された第２
のフォトダイオードは赤外光領域の波長感度を有するこ
とを特徴とする請求項５記載の光半導体装置。 - 【請求項７】 前記第１のフォトダイオードの上面に
は、前記可視光を透過し、前記赤外光を反射するフィル
タが被着されていることを特徴とする請求項６記載の光
半導体装置。 - 【請求項８】 前記フィルタは、高屈折率薄膜と低屈折
率薄膜とを交互に積層してなる多層膜からなることを特
徴とする請求項７記載の光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001128163A JP2002324910A (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001128163A JP2002324910A (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002324910A true JP2002324910A (ja) | 2002-11-08 |
Family
ID=18976909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001128163A Pending JP2002324910A (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002324910A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232511A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Mitsumi Electric Co Ltd | 光検出装置 |
| JP2011222766A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザダイオードの測定装置 |
| JP2012520559A (ja) * | 2009-03-12 | 2012-09-06 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 半導体受光素子及びオプトエレクトロニクス装置 |
| JP2015087181A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | アルプス電気株式会社 | 受光装置 |
| WO2017094672A1 (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | Jsr株式会社 | 光学フィルター、環境光センサーおよびセンサーモジュール |
-
2001
- 2001-04-25 JP JP2001128163A patent/JP2002324910A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232511A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Mitsumi Electric Co Ltd | 光検出装置 |
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| JP2011222766A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザダイオードの測定装置 |
| JP2015087181A (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | アルプス電気株式会社 | 受光装置 |
| WO2017094672A1 (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | Jsr株式会社 | 光学フィルター、環境光センサーおよびセンサーモジュール |
| JPWO2017094672A1 (ja) * | 2015-11-30 | 2018-09-13 | Jsr株式会社 | 光学フィルター、環境光センサーおよびセンサーモジュール |
| JP2021015298A (ja) * | 2015-11-30 | 2021-02-12 | Jsr株式会社 | 光学フィルター、環境光センサーおよびセンサーモジュール |
| US10996105B2 (en) | 2015-11-30 | 2021-05-04 | Jsr Corporation | Optical filter having low incident angle dependence of incident light, ambient light sensor, sensor module and electronic device |
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