JP2678400B2 - 回路内蔵受光素子 - Google Patents
回路内蔵受光素子Info
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- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は回路内蔵受光素子の光感度を増加させる反射
防止膜に関するものである。
防止膜に関するものである。
（従来の技術） 受光素子は、光センサ，ホトカプラ等に広く用いられ
ており、他の信号処理回路と共に半導体チップ上に集積
して形成されることが多い。
ており、他の信号処理回路と共に半導体チップ上に集積
して形成されることが多い。
第４図は、従来の受光素子の一例の略断面図である。
第１導電型例えば、Ｐ型半導体基板２の表面に第２導電
型例えば、Ｎ型エピタキシャル層１を形成し、その両側
に表面からＰ型半導体基板２に達するＰ型分離拡散層5,
5が形成されている。これらのＰ型分離拡散層5,5の内側
は、ホトダイオードのような受光素子を構成し、外側に
は適宜の回路が形成され、回路内蔵受光素子となる。こ
のような素子の表面は、SiO2のような酸化膜４で覆わ
れ、受光素子のカソードとなるＮ型エピタキシャル層１
の表面のＰ型分離拡散層5,5の内側の酸化膜を除去し、
反射防止膜としてSi3N4のような窒化膜３を素子の表面
に形成してある。その結果、Ｐ型分離拡散層5,5の表面
の酸化膜４の一端は、Ｎ型エピタキシャル層１の表面の
一部を覆っており、この部分には窒化膜が形成されてい
ない。
第１導電型例えば、Ｐ型半導体基板２の表面に第２導電
型例えば、Ｎ型エピタキシャル層１を形成し、その両側
に表面からＰ型半導体基板２に達するＰ型分離拡散層5,
5が形成されている。これらのＰ型分離拡散層5,5の内側
は、ホトダイオードのような受光素子を構成し、外側に
は適宜の回路が形成され、回路内蔵受光素子となる。こ
のような素子の表面は、SiO2のような酸化膜４で覆わ
れ、受光素子のカソードとなるＮ型エピタキシャル層１
の表面のＰ型分離拡散層5,5の内側の酸化膜を除去し、
反射防止膜としてSi3N4のような窒化膜３を素子の表面
に形成してある。その結果、Ｐ型分離拡散層5,5の表面
の酸化膜４の一端は、Ｎ型エピタキシャル層１の表面の
一部を覆っており、この部分には窒化膜が形成されてい
ない。
（発明が解決しようとする課題） 以上のような従来の構造では、反射防止膜の形成され
ていないＮ型エピタキシャル層１の表面の端部におい
て、反射が増加し光感度が低下するという問題があっ
た。特に光ピックアップ等に使用される分割ホトダイオ
ードにおいて問題であった。
ていないＮ型エピタキシャル層１の表面の端部におい
て、反射が増加し光感度が低下するという問題があっ
た。特に光ピックアップ等に使用される分割ホトダイオ
ードにおいて問題であった。
第５図は、２個のホトダイオードPD3,PD4を、Ｐ型半
導体基板２の表面に形成したＮ型エピタキシャル層１を
分割するＰ型分離拡散層5,5,5によって形成した受光素
子の略断面図である。各ホトダイオードの断面は第４図
と同様である。
導体基板２の表面に形成したＮ型エピタキシャル層１を
分割するＰ型分離拡散層5,5,5によって形成した受光素
子の略断面図である。各ホトダイオードの断面は第４図
と同様である。
第６図は、第５図の素子の特性を示すグラフであって
縦軸は光感度、横軸はチップ上の位置を示す。曲線ｃは
左方のホトダイオードPD3の特性、曲線ｄは右方のホト
ダイオードPD4の特性を示す。各ホトダイオードはその
周縁部の反射防止が不十分なため、両者の境界部は点線
ｃ＋ｄに示されるように、光感度が小さい。
縦軸は光感度、横軸はチップ上の位置を示す。曲線ｃは
左方のホトダイオードPD3の特性、曲線ｄは右方のホト
ダイオードPD4の特性を示す。各ホトダイオードはその
周縁部の反射防止が不十分なため、両者の境界部は点線
ｃ＋ｄに示されるように、光感度が小さい。
境界部の光感度低下を防止するためには、全面に反射
防止膜を形成すればよいのであるが、酸化膜、例えば、
SiO2膜を利用すると、反射率が約15％であるため、反射
防止の効果が小さい。一方、窒化膜、例えばSi3N4をホ
トダイオード全面に形成しようとすると、反射率に関し
ては約５％であるから問題はないが、Si3N4がホトダイ
オード表面のPN接合部に直接に接触するため、接合リー
クが大きくなるという問題が発生する。これはSi3N4の
方が、SiO2に比し、Siとの界面準位が大きいからであ
る。
防止膜を形成すればよいのであるが、酸化膜、例えば、
SiO2膜を利用すると、反射率が約15％であるため、反射
防止の効果が小さい。一方、窒化膜、例えばSi3N4をホ
トダイオード全面に形成しようとすると、反射率に関し
ては約５％であるから問題はないが、Si3N4がホトダイ
オード表面のPN接合部に直接に接触するため、接合リー
クが大きくなるという問題が発生する。これはSi3N4の
方が、SiO2に比し、Siとの界面準位が大きいからであ
る。
本発明の目的は、このような接合リークを防止し光感
度を増加することにある。
度を増加することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明においては、回路内蔵受光素子の受光面に半導
体層と異なる導電型の、接合部を含む表面を覆う拡散層
を形成し、その表面に窒化膜を形成した。
体層と異なる導電型の、接合部を含む表面を覆う拡散層
を形成し、その表面に窒化膜を形成した。
（作 用） 受光面の半導体層が、例えばＮ型であり、分離拡散層
がＰ型であるとすると、受光面の半導体層の表面にＰ型
の拡散層を形成することにより、受光面側にPN接合が存
在しなくなる。従って、その上に形成した窒化膜によっ
て、接合リークを生ずることはなく、反射防止すること
ができる。
がＰ型であるとすると、受光面の半導体層の表面にＰ型
の拡散層を形成することにより、受光面側にPN接合が存
在しなくなる。従って、その上に形成した窒化膜によっ
て、接合リークを生ずることはなく、反射防止すること
ができる。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例の略断面図である。Ｐ型半
導体基板２の表面には、Ｎ型エピタキシャル層１が形成
されており、Ｐ型分離拡散層5,5の内側のＮ型エピタキ
シャル層１は、その下方のＰ型半導体基板２とのPN接合
によって、ホトダイオードを構成する。Ｐ型分離拡散層
5,5の外側には、その他の回路又は素子が形成される。
両側のＰ型分離拡散層5,5の表面の一部から、ホトダイ
オード領域のＮ型エピタキシャル層１の表面全面にわた
って薄いＰ型拡散層６を形成する。その表面に酸化膜４
を形成し、Ｐ型拡散層６の表面の酸化膜を除去し、さら
にその表面に窒化膜３を形成する。従って、窒化膜３の
下にはPN接合が存在しない。
導体基板２の表面には、Ｎ型エピタキシャル層１が形成
されており、Ｐ型分離拡散層5,5の内側のＮ型エピタキ
シャル層１は、その下方のＰ型半導体基板２とのPN接合
によって、ホトダイオードを構成する。Ｐ型分離拡散層
5,5の外側には、その他の回路又は素子が形成される。
両側のＰ型分離拡散層5,5の表面の一部から、ホトダイ
オード領域のＮ型エピタキシャル層１の表面全面にわた
って薄いＰ型拡散層６を形成する。その表面に酸化膜４
を形成し、Ｐ型拡散層６の表面の酸化膜を除去し、さら
にその表面に窒化膜３を形成する。従って、窒化膜３の
下にはPN接合が存在しない。
第２図は、光ピックアップに使用するホトダイオード
に本発明を適用した他の実施例の略断面図である。Ｐ型
半導体基板２の表面にＮ型エピタキシャル層１を形成
し、その表面からＰ型半導体基板２に達するＰ型分離拡
散層5,5,5によって２個のホトダイオードPD1及びPD2が
形成されている。右端のＰ型分離拡散層５の表面から、
左端のＰ型分離拡散層５の表面に至る、Ｎ型エピタキシ
ャル層１の表面及び中央のＰ型分離拡散層５の表面に
は、Ｐ型拡散層６が形成されている。このＰ型拡散層６
の下方のPN接合も光電変換に寄与する。これらの表面
は、一旦酸化膜４で覆った後、Ｐ型拡散層６の表面の酸
化膜の大部分を除去して、その部分及び周辺に窒化膜３
を形成する。以上のように、ホトダイオードPD1及びPD2
の周縁部のPN接合は、Ｐ型拡散層６によって覆われてい
る。従って、窒化膜３の直下にPN接合がないため、リー
クの増加は抑えられる。
に本発明を適用した他の実施例の略断面図である。Ｐ型
半導体基板２の表面にＮ型エピタキシャル層１を形成
し、その表面からＰ型半導体基板２に達するＰ型分離拡
散層5,5,5によって２個のホトダイオードPD1及びPD2が
形成されている。右端のＰ型分離拡散層５の表面から、
左端のＰ型分離拡散層５の表面に至る、Ｎ型エピタキシ
ャル層１の表面及び中央のＰ型分離拡散層５の表面に
は、Ｐ型拡散層６が形成されている。このＰ型拡散層６
の下方のPN接合も光電変換に寄与する。これらの表面
は、一旦酸化膜４で覆った後、Ｐ型拡散層６の表面の酸
化膜の大部分を除去して、その部分及び周辺に窒化膜３
を形成する。以上のように、ホトダイオードPD1及びPD2
の周縁部のPN接合は、Ｐ型拡散層６によって覆われてい
る。従って、窒化膜３の直下にPN接合がないため、リー
クの増加は抑えられる。
第２図の装置の特性を示すグラフが第３図である。こ
れは第６図に対応するものであって、曲線ａは左方のホ
トダイオードPD1の特性、曲線ｂは右方のホトダイオー
ドPD2の特性を示す。この場合は、各ホトダイオードの
周縁部の反射防止が良好なため、両者の境界部は点線ａ
＋ｂに示されるように、光感度が向上する。ピックアッ
プ等に使用される分割ホトダイオードのような単体の受
光素子にも応用できる。
れは第６図に対応するものであって、曲線ａは左方のホ
トダイオードPD1の特性、曲線ｂは右方のホトダイオー
ドPD2の特性を示す。この場合は、各ホトダイオードの
周縁部の反射防止が良好なため、両者の境界部は点線ａ
＋ｂに示されるように、光感度が向上する。ピックアッ
プ等に使用される分割ホトダイオードのような単体の受
光素子にも応用できる。
（発明の効果） 本発明は以上のように受光素子表面の反射防止膜であ
る窒化膜の下方にPN接合が存在しないから、接合リーク
が増加せず、受光面全体に反射防止効果の大きい窒化膜
を形成し光感度を向上することができる。
る窒化膜の下方にPN接合が存在しないから、接合リーク
が増加せず、受光面全体に反射防止効果の大きい窒化膜
を形成し光感度を向上することができる。
第１図は本発明の一実施例の略断面図、第２図はその他
の例の略断面図、第３図は第２図の装置の特性のグラ
フ、第４図は従来の一例の略断面図、第５図はその他の
例の略断面図、第６図は第５図の装置の特性のグラフで
ある。 １……Ｎ型エピタキシャル層、２……Ｐ型半導体基板、
３……窒化膜、４……酸化膜、５……Ｐ型分離拡散層、
６……Ｐ型拡散層
の例の略断面図、第３図は第２図の装置の特性のグラ
フ、第４図は従来の一例の略断面図、第５図はその他の
例の略断面図、第６図は第５図の装置の特性のグラフで
ある。 １……Ｎ型エピタキシャル層、２……Ｐ型半導体基板、
３……窒化膜、４……酸化膜、５……Ｐ型分離拡散層、
６……Ｐ型拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−49282（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−88870（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−172338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−45065（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−12526（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−8155（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−92153（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型の半導体基板と、 第１導電型の半導体基板上に形成された第２導電型のエ
ピタキシャル層と、 第２導電型のエピタキシャル層の表面から第１導電型の
半導体基板に達し、第２導電型のエピタキシャル層を回
路部と受光素子部に分離する第１導電型の分離拡散層
と、 回路部の表面を覆うシリコン酸化膜と、 受光素子部の表面を覆うシリコン窒化膜よりなる反射防
止膜を有する回路内蔵受光素子において、 シリコン窒化膜の下方の受光素子の表面には、受光素子
部の表面を覆い回路部との境界の分離拡散層の表面に達
するように形成した第１導電型の拡散層を有することを
特徴とする回路内蔵受光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2309140A JP2678400B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 回路内蔵受光素子 |
| US07/789,848 US5177581A (en) | 1990-11-14 | 1991-11-12 | Light receiving PN junction semiconductor device with silicon nitride film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2309140A JP2678400B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 回路内蔵受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04180269A JPH04180269A (ja) | 1992-06-26 |
| JP2678400B2 true JP2678400B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=17989388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2309140A Expired - Fee Related JP2678400B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 回路内蔵受光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5177581A (ja) |
| JP (1) | JP2678400B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2791525B2 (ja) * | 1992-04-16 | 1998-08-27 | 三菱電機株式会社 | 反射防止膜の選定方法およびその方法により選定された反射防止膜 |
| JP3342164B2 (ja) * | 1993-04-16 | 2002-11-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2799540B2 (ja) * | 1993-04-19 | 1998-09-17 | シャープ株式会社 | 受光素子 |
| JP2731115B2 (ja) * | 1994-07-14 | 1998-03-25 | シャープ株式会社 | 分割型受光素子 |
| US5444270A (en) * | 1994-11-04 | 1995-08-22 | At&T Corp. | Surface-normal semiconductor optical cavity devices with antireflective layers |
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| JP2751910B2 (ja) * | 1996-02-28 | 1998-05-18 | 日本電気株式会社 | 半導体受光素子及びその製造方法 |
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| US6218719B1 (en) | 1998-09-18 | 2001-04-17 | Capella Microsystems, Inc. | Photodetector and device employing the photodetector for converting an optical signal into an electrical signal |
| JP3370298B2 (ja) | 1999-07-27 | 2003-01-27 | シャープ株式会社 | 回路内蔵受光素子 |
| JP3900233B2 (ja) | 1999-09-06 | 2007-04-04 | シャープ株式会社 | 受光素子および回路内蔵型受光素子 |
| JP3317942B2 (ja) | 1999-11-08 | 2002-08-26 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
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| US6743652B2 (en) * | 2002-02-01 | 2004-06-01 | Stmicroelectronics, Inc. | Method for making an integrated circuit device including photodiodes |
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| US7189957B2 (en) * | 2005-02-25 | 2007-03-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Methods to improve photonic performances of photo-sensitive integrated circuits |
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| IT1392502B1 (it) * | 2008-12-31 | 2012-03-09 | St Microelectronics Srl | Sensore comprendente almeno un fotodiodo a doppia giunzione verticale integrato su substrato semiconduttore e relativo processo di integrazione |
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| JP5942068B2 (ja) | 2010-01-25 | 2016-06-29 | アイアールスペック株式会社 | 化合物半導体受光素子アレイ |
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| JPS6097681A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-05-31 | Matsushita Electric Works Ltd | モノリシツク集積回路 |
| JPS6116580A (ja) * | 1984-07-03 | 1986-01-24 | Matsushita Electronics Corp | 光検知半導体装置 |
| JPS61154063A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Toshiba Corp | 光半導体装置およびその製造方法 |
| US4774557A (en) * | 1986-05-15 | 1988-09-27 | General Electric Company | Back-illuminated semiconductor imager with charge transfer devices in front surface well structure |
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| JPH028155U (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-19 |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP2309140A patent/JP2678400B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-11-12 US US07/789,848 patent/US5177581A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5177581A (en) | 1993-01-05 |
| JPH04180269A (ja) | 1992-06-26 |
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