JP2933870B2 - 光検出装置及びその製造方法 - Google Patents
光検出装置及びその製造方法Info
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- JP2933870B2 JP2933870B2 JP8057209A JP5720996A JP2933870B2 JP 2933870 B2 JP2933870 B2 JP 2933870B2 JP 8057209 A JP8057209 A JP 8057209A JP 5720996 A JP5720996 A JP 5720996A JP 2933870 B2 JP2933870 B2 JP 2933870B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光検出装置及びそ
の製造方法に関するものであり、特に、波長帯域が４０
０ｎｍ〜８００ｎｍの人間の比視感度に近い光を検出す
るために用いられる光検出装置及びその製造方法に関す
るものである。
の製造方法に関するものであり、特に、波長帯域が４０
０ｎｍ〜８００ｎｍの人間の比視感度に近い光を検出す
るために用いられる光検出装置及びその製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光を検出するには、一般的にシリ
コンフォトダイオード等の受光部の前面に検出したい波
長帯域の光学フィルタや分光器を配置した光検出装置が
用いられていた。
コンフォトダイオード等の受光部の前面に検出したい波
長帯域の光学フィルタや分光器を配置した光検出装置が
用いられていた。
【０００３】しかし、光検出装置の形状が大きくなりコ
ストがかかるという欠点があった。これを解決するため
の光検出装置（例えば、特開昭６３−６５３２５号公
報，特開平２−２９１１８２号公報）が提案されてい
る。
ストがかかるという欠点があった。これを解決するため
の光検出装置（例えば、特開昭６３−６５３２５号公
報，特開平２−２９１１８２号公報）が提案されてい
る。
【０００４】図１０は、従来例として、特開平２−２９
１１８２号公報に開示された光検出装置の構成を示す。
図１０において、４１はセンサ複合体、４２はオペアン
プ等からなる増幅器、４３は抵抗、４４，４５は配線、
４６はＰ型半導体基板、４７，４８はＮ型不純物領域、
４９はＰ型不純物領域である。
１１８２号公報に開示された光検出装置の構成を示す。
図１０において、４１はセンサ複合体、４２はオペアン
プ等からなる増幅器、４３は抵抗、４４，４５は配線、
４６はＰ型半導体基板、４７，４８はＮ型不純物領域、
４９はＰ型不純物領域である。
【０００５】図１０に示す光検出装置は、センサ複合体
４１及び増幅器４２を主たる構成要素とする。センサ複
合体４１は、互いに異なる光検出特性を有する第１の受
光部ＰＤ1 ′及び第２の受光部ＰＤ2 ′と、第１の受光
部ＰＤ1 ′と第２の受光部ＰＤ2 ′とを逆並列に接続す
る配線４４，４５とを備えている。なお、第１の受光部
ＰＤ1 ′はＰ型半導体基板４６及びＮ型不純物領域４７
からなるフォトダイオードであり、第２の受光部Ｐ
Ｄ2 ′はＮ型不純物領域４８及びＰ型不純物領域４９か
らなるフォトダイオードである。ここで、逆並列に接続
するとは、受光部であるフォトダイオードの極性を反対
にして並列に接続することをいう。増幅器４２は、第１
の受光部ＰＤ1 ′と第２の受光部ＰＤ2 ′の出力電流の
差を増幅する。
４１及び増幅器４２を主たる構成要素とする。センサ複
合体４１は、互いに異なる光検出特性を有する第１の受
光部ＰＤ1 ′及び第２の受光部ＰＤ2 ′と、第１の受光
部ＰＤ1 ′と第２の受光部ＰＤ2 ′とを逆並列に接続す
る配線４４，４５とを備えている。なお、第１の受光部
ＰＤ1 ′はＰ型半導体基板４６及びＮ型不純物領域４７
からなるフォトダイオードであり、第２の受光部Ｐ
Ｄ2 ′はＮ型不純物領域４８及びＰ型不純物領域４９か
らなるフォトダイオードである。ここで、逆並列に接続
するとは、受光部であるフォトダイオードの極性を反対
にして並列に接続することをいう。増幅器４２は、第１
の受光部ＰＤ1 ′と第２の受光部ＰＤ2 ′の出力電流の
差を増幅する。
【０００６】この光検出装置では、第１の受光部Ｐ
Ｄ1 ′及び第２の受光部ＰＤ2 ′に光が照射されると、
各受光部にはそれぞれの光検出特性に応じた光電流が発
生し、これらの光電流の差が配線４４を介して増幅器４
２に出力される。発生する光電流量は、各受光部が感度
を有する波長帯域の光量に比例する。
Ｄ1 ′及び第２の受光部ＰＤ2 ′に光が照射されると、
各受光部にはそれぞれの光検出特性に応じた光電流が発
生し、これらの光電流の差が配線４４を介して増幅器４
２に出力される。発生する光電流量は、各受光部が感度
を有する波長帯域の光量に比例する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光検出装置には以下のような課題がある。
光検出装置には以下のような課題がある。
【０００８】前記の光検出装置では、第１の受光部ＰＤ
1 ′及び第２の受光部ＰＤ2 ′は配線４４，４５により
逆並列に接続されている。ところが、逆並列に接続され
た場合、一方の受光部に逆バイアス電圧を印加すると他
方の受光部には過大な順方向電流が流れてしまうため、
逆バイアス電圧を印加できないことになる。このため、
光電流の差を増幅する増幅器４２は入力バイアス電圧が
０Ｖである正負２電源型の増幅器に限定されてしまう。
これにより、光検出装置の回路規模が大きくなるという
問題がある。
1 ′及び第２の受光部ＰＤ2 ′は配線４４，４５により
逆並列に接続されている。ところが、逆並列に接続され
た場合、一方の受光部に逆バイアス電圧を印加すると他
方の受光部には過大な順方向電流が流れてしまうため、
逆バイアス電圧を印加できないことになる。このため、
光電流の差を増幅する増幅器４２は入力バイアス電圧が
０Ｖである正負２電源型の増幅器に限定されてしまう。
これにより、光検出装置の回路規模が大きくなるという
問題がある。
【０００９】また、逆バイアス電圧を印加できないため
Ｐ型不純物領域とＮ型不純物領域との接合面に空乏層が
拡がらないので、各受光部の光感度が悪くなるという問
題があり、光感度を向上するためには受光部の面積を大
きくする必要が出てくる。
Ｐ型不純物領域とＮ型不純物領域との接合面に空乏層が
拡がらないので、各受光部の光感度が悪くなるという問
題があり、光感度を向上するためには受光部の面積を大
きくする必要が出てくる。
【００１０】また、各受光部面積より小さいスポット光
などが照射された場合には、検出したい波長帯域の光量
が検出できないという問題がある。
などが照射された場合には、検出したい波長帯域の光量
が検出できないという問題がある。
【００１１】前記の問題に鑑み、本発明は、様々な増幅
器が使用可能であり回路規模の小さい光検出装置及びそ
の製造方法を提供すること、また、受光部の光感度が高
い光検出装置及びその製造方法を提供すること、さら
に、各受光部面積より小さいスポット光等が照射された
場合でも検出したい波長帯域の光量が検出可能である光
検出装置及びその製造方法を提供することを課題とす
る。
器が使用可能であり回路規模の小さい光検出装置及びそ
の製造方法を提供すること、また、受光部の光感度が高
い光検出装置及びその製造方法を提供すること、さら
に、各受光部面積より小さいスポット光等が照射された
場合でも検出したい波長帯域の光量が検出可能である光
検出装置及びその製造方法を提供することを課題とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、請求項１の発明が講じた解決手段は、光検出装置と
して、第１導電型の半導体基板上に形成された第２導電
型の第１の不純物領域と該第１の不純物領域上に形成さ
れた第１導電型の第２の不純物領域とからなる第１の受
光部と、前記第１導電型の半導体基板と該半導体基板上
に形成された第２導電型の第３の不純物領域とからな
り、前記第１の受光部と異なる分光感度特性を有し前記
第１の受光部と直列に接続された第２の受光部と、前記
第１の受光部と前記第２の受光部との接続部から前記第
１及び第２の受光部に発生した光電流の差電流を入力し
て増幅する増幅手段とを備え、前記半導体基板の、主面
のうち前記第１の不純物領域が形成された部分と、裏面
との間に電圧を印加することによって、前記第１及び第
２の受光部に逆バイアス電圧が印加されるよう構成され
たものである。
め、請求項１の発明が講じた解決手段は、光検出装置と
して、第１導電型の半導体基板上に形成された第２導電
型の第１の不純物領域と該第１の不純物領域上に形成さ
れた第１導電型の第２の不純物領域とからなる第１の受
光部と、前記第１導電型の半導体基板と該半導体基板上
に形成された第２導電型の第３の不純物領域とからな
り、前記第１の受光部と異なる分光感度特性を有し前記
第１の受光部と直列に接続された第２の受光部と、前記
第１の受光部と前記第２の受光部との接続部から前記第
１及び第２の受光部に発生した光電流の差電流を入力し
て増幅する増幅手段とを備え、前記半導体基板の、主面
のうち前記第１の不純物領域が形成された部分と、裏面
との間に電圧を印加することによって、前記第１及び第
２の受光部に逆バイアス電圧が印加されるよう構成され
たものである。
【００１３】請求項１の発明によると、第１の受光部及
び第２の受光部に同一の光が照射されると、それぞれの
光検出特性に応じて光電流が発生する。この光電流の差
電流が増幅手段によって増幅されるので、増幅手段の出
力電流は検出したい波長帯域の光量に比例する。ここ
で、第１及び第２の受光部は直列接続されているので様
々な増幅手段を用いることができ、例えばバイポーラト
ランジスタを用いることによって、光検出装置の回路規
模を小さくできると共にコストを低減することができ
る。また、第１及び第２受光部には逆バイアスが印加さ
れるので、各受光部の空乏層領域が広がり光感度が高感
度となる。また、接合容量が低減し周波数特性も改善さ
れる。
び第２の受光部に同一の光が照射されると、それぞれの
光検出特性に応じて光電流が発生する。この光電流の差
電流が増幅手段によって増幅されるので、増幅手段の出
力電流は検出したい波長帯域の光量に比例する。ここ
で、第１及び第２の受光部は直列接続されているので様
々な増幅手段を用いることができ、例えばバイポーラト
ランジスタを用いることによって、光検出装置の回路規
模を小さくできると共にコストを低減することができ
る。また、第１及び第２受光部には逆バイアスが印加さ
れるので、各受光部の空乏層領域が広がり光感度が高感
度となる。また、接合容量が低減し周波数特性も改善さ
れる。
【００１４】また、請求項２の発明では、前記請求項１
の光検出装置における増幅手段は、第１導電型の半導体
基板に形成された複数の不純物領域からなる増幅器を備
えたものとする。
の光検出装置における増幅手段は、第１導電型の半導体
基板に形成された複数の不純物領域からなる増幅器を備
えたものとする。
【００１５】さらに、請求項３の発明では、前記請求項
２の光検出装置において、前記増幅器を構成する複数の
不純物領域のうち少なくとも１つの不純物領域の深さ
は、前記第１，第２及び第３の不純物領域のうち少なく
とも１つの不純物領域深さと等しいものとする。
２の光検出装置において、前記増幅器を構成する複数の
不純物領域のうち少なくとも１つの不純物領域の深さ
は、前記第１，第２及び第３の不純物領域のうち少なく
とも１つの不純物領域深さと等しいものとする。
【００１６】請求項３の発明によると、第１及び第２の
各受光部と増幅器とを集積化するための拡散工程が容易
になる。
各受光部と増幅器とを集積化するための拡散工程が容易
になる。
【００１７】ここで、請求項４の発明が講じた解決手段
は、光検出装置として、第１導電型の半導体基板上に形
成されたエピタキシャル層によって構成された第２導電
型の第１の不純物領域と該第１の不純物領域上に形成さ
れた第１導電型の第２の不純物領域とからなる第１の受
光部と、前記第１導電型の半導体基板と該半導体基板上
に形成された前記エピタキシャル層によって構成された
第２導電型の第３の不純物領域とからなり、前記第１の
受光部と異なる光検出特性を有し前記第１の受光部と直
列に接続された第２の受光部と、前記エピタキシャル層
を前記第１の不純物領域と前記第３の不純物領域とに分
離する分離領域と、前記第１の受光部と前記第２の受光
部との接続部から前記第１及び第２の受光部に発生した
光電流の差電流を入力して増幅する増幅手段とを備えた
ものとする。
は、光検出装置として、第１導電型の半導体基板上に形
成されたエピタキシャル層によって構成された第２導電
型の第１の不純物領域と該第１の不純物領域上に形成さ
れた第１導電型の第２の不純物領域とからなる第１の受
光部と、前記第１導電型の半導体基板と該半導体基板上
に形成された前記エピタキシャル層によって構成された
第２導電型の第３の不純物領域とからなり、前記第１の
受光部と異なる光検出特性を有し前記第１の受光部と直
列に接続された第２の受光部と、前記エピタキシャル層
を前記第１の不純物領域と前記第３の不純物領域とに分
離する分離領域と、前記第１の受光部と前記第２の受光
部との接続部から前記第１及び第２の受光部に発生した
光電流の差電流を入力して増幅する増幅手段とを備えた
ものとする。
【００１８】請求項４の発明によると、前記請求項１の
発明による作用に加え、エピタキシャル層を用いること
によって第１の不純物領域と第３の不純物領域を低濃度
で且つ均一に形成できるので、光の照射によって生成さ
れるキャリアのライフタイムが伸びる。この結果、光の
吸収率が高くなり光感度は高感度となる。
発明による作用に加え、エピタキシャル層を用いること
によって第１の不純物領域と第３の不純物領域を低濃度
で且つ均一に形成できるので、光の照射によって生成さ
れるキャリアのライフタイムが伸びる。この結果、光の
吸収率が高くなり光感度は高感度となる。
【００１９】また、請求項５の発明では、前記請求項４
の光検出装置において、前記エピタキシャル層によって
構成され、且つ分離領域によって前記第１及び第３の不
純物領域と分離された増幅器形成領域をさらに備え、前
記増幅手段は前記増幅器形成領域に形成された複数の不
純物領域からなる増幅器を備えたものとする。
の光検出装置において、前記エピタキシャル層によって
構成され、且つ分離領域によって前記第１及び第３の不
純物領域と分離された増幅器形成領域をさらに備え、前
記増幅手段は前記増幅器形成領域に形成された複数の不
純物領域からなる増幅器を備えたものとする。
【００２０】請求項５の発明によると、エピタキシャル
層を分離領域で分離して増幅器形成領域を設け、この増
幅器形成領域に複数の不純物領域からなる増幅器を形成
するので、集積化が容易になり、低ノイズ，低コスト化
を実現できる。
層を分離領域で分離して増幅器形成領域を設け、この増
幅器形成領域に複数の不純物領域からなる増幅器を形成
するので、集積化が容易になり、低ノイズ，低コスト化
を実現できる。
【００２１】さらに、請求項６の発明では、前記請求項
５の光検出装置における増幅器は、前記第１の受光部と
前記第２の受光部との接続部にベース領域が接続された
バイポーラトランジスタであり、前記ベース領域の深さ
は前記第２の不純物領域の深さと等しいものとする。
５の光検出装置における増幅器は、前記第１の受光部と
前記第２の受光部との接続部にベース領域が接続された
バイポーラトランジスタであり、前記ベース領域の深さ
は前記第２の不純物領域の深さと等しいものとする。
【００２２】請求項６の発明によると、各受光部と増幅
器を集積化するための工程が容易になる。
器を集積化するための工程が容易になる。
【００２３】また、請求項７の発明では、前記請求項４
の光検出装置において、第１及び第２の受光部に逆バイ
アス電圧が印加されるものとする。
の光検出装置において、第１及び第２の受光部に逆バイ
アス電圧が印加されるものとする。
【００２４】請求項７の発明によると、第１及び第２受
光部には逆バイアスが印加されるので、各受光部の空乏
層領域が広がり光感度が高感度となる。また、接合容量
が低減し周波数特性も改善される。
光部には逆バイアスが印加されるので、各受光部の空乏
層領域が広がり光感度が高感度となる。また、接合容量
が低減し周波数特性も改善される。
【００２５】また、請求項８の発明では、前記請求項１
又は４の光検出装置において、光検出を行う波長帯域を
第１の受光部と第２の受光部との面積比によって設定す
るものとする。
又は４の光検出装置において、光検出を行う波長帯域を
第１の受光部と第２の受光部との面積比によって設定す
るものとする。
【００２６】請求項８の発明によると、光検出を行う波
長帯域を設定するために第１〜第３の不純物領域の濃度
及び深さを変更する必要がなく、第１受光部と第２受光
部との面積比によって波長帯域を容易に設定することが
できる。例えば、第１の受光部と第２の受光部との面積
比を８００ｎｍ以上の光感度が０以下になるように設定
すると、検出される光量は４００ｎｍ〜８００ｎｍの波
長帯域の光量であり、人間の比視感度に近い明るさを検
出することができる。
長帯域を設定するために第１〜第３の不純物領域の濃度
及び深さを変更する必要がなく、第１受光部と第２受光
部との面積比によって波長帯域を容易に設定することが
できる。例えば、第１の受光部と第２の受光部との面積
比を８００ｎｍ以上の光感度が０以下になるように設定
すると、検出される光量は４００ｎｍ〜８００ｎｍの波
長帯域の光量であり、人間の比視感度に近い明るさを検
出することができる。
【００２７】また、請求項９の発明では、前記請求項１
又は４の光検出装置において、第１及び第２の受光部の
表面形状は相互に入り組んでいるものとする。
又は４の光検出装置において、第１及び第２の受光部の
表面形状は相互に入り組んでいるものとする。
【００２８】請求項９の発明によると、各受光部の面積
よりも小さいスポット光等が照射されたときでも、検出
したい波長帯域の光量を検出することが可能となる。
よりも小さいスポット光等が照射されたときでも、検出
したい波長帯域の光量を検出することが可能となる。
【００２９】ここで、請求項１０の発明が講じた解決手
段は、光検出装置として、直列に接続された第１の受光
部及び第２の受光部と、前記第２の受光部に並列に接続
され前記第１の受光部と同等の暗電流特性を有し且つ遮
光された第３の受光部と、前記第１の受光部に並列に接
続され前記第２の受光部と同等の暗電流特性を有し且つ
遮光された第４の受光部と、前記第１の受光部と前記第
２の受光部との接続部から前記第１及び第２の受光部に
発生した光電流の差電流を入力して増幅する増幅手段と
を備えたものとする。
段は、光検出装置として、直列に接続された第１の受光
部及び第２の受光部と、前記第２の受光部に並列に接続
され前記第１の受光部と同等の暗電流特性を有し且つ遮
光された第３の受光部と、前記第１の受光部に並列に接
続され前記第２の受光部と同等の暗電流特性を有し且つ
遮光された第４の受光部と、前記第１の受光部と前記第
２の受光部との接続部から前記第１及び第２の受光部に
発生した光電流の差電流を入力して増幅する増幅手段と
を備えたものとする。
【００３０】請求項１０の発明により、第１の受光部か
ら発生した暗電流は第３の受光部から発生した暗電流に
よって相殺され、第２の受光部から発生した暗電流は第
４の受光部から発生した暗電流によって相殺される。し
かも、第３及び第４の受光部は遮光されているので、光
検出装置全体の光検出特性には影響を与えない。したが
って、各受光部を流れる暗電流に起因するオフセット電
位の発生を防止することができる。
ら発生した暗電流は第３の受光部から発生した暗電流に
よって相殺され、第２の受光部から発生した暗電流は第
４の受光部から発生した暗電流によって相殺される。し
かも、第３及び第４の受光部は遮光されているので、光
検出装置全体の光検出特性には影響を与えない。したが
って、各受光部を流れる暗電流に起因するオフセット電
位の発生を防止することができる。
【００３１】そして、請求項１１の発明では、前記請求
項１０の光検出装置において、第１〜第４の受光部に同
等の逆バイアス電圧が印加されるものとする。
項１０の光検出装置において、第１〜第４の受光部に同
等の逆バイアス電圧が印加されるものとする。
【００３２】
【００３３】
【００３４】また、請求項１２の発明が講じた解決手段
は、第１導電型の半導体基板上に形成されたエピタキシ
ャル層によって構成された第２導電型の第１の不純物領
域と該前記第１の不純物領域上に形成された第１導電型
の第２の不純物領域とからなる第１の受光部と、前記第
１導電型の半導体基板と該半導体基板上に形成された前
記エピタキシャル層によって構成された第２導電型の第
３の不純物領域とからなり，前記第１の受光部と異なる
光検出特性を有し前記第１の受光部と直列に接続された
第２の受光部と、前記第１及び第３の不純物領域と分離
領域によって分離されたエピタキシャル層にベース領域
が形成され，前記第１の受光部と前記第２の受光部との
接続部に前記ベース領域が接続されたバイポーラトラン
ジスタとを備えた光検出装置を製造する光検出装置の製
造方法として、前記バイポーラトランジスタのベース領
域と前記第２の不純物領域とを同一の拡散工程において
同時に形成する工程を備えているものである。
は、第１導電型の半導体基板上に形成されたエピタキシ
ャル層によって構成された第２導電型の第１の不純物領
域と該前記第１の不純物領域上に形成された第１導電型
の第２の不純物領域とからなる第１の受光部と、前記第
１導電型の半導体基板と該半導体基板上に形成された前
記エピタキシャル層によって構成された第２導電型の第
３の不純物領域とからなり，前記第１の受光部と異なる
光検出特性を有し前記第１の受光部と直列に接続された
第２の受光部と、前記第１及び第３の不純物領域と分離
領域によって分離されたエピタキシャル層にベース領域
が形成され，前記第１の受光部と前記第２の受光部との
接続部に前記ベース領域が接続されたバイポーラトラン
ジスタとを備えた光検出装置を製造する光検出装置の製
造方法として、前記バイポーラトランジスタのベース領
域と前記第２の不純物領域とを同一の拡散工程において
同時に形成する工程を備えているものである。
【００３５】請求項１２の発明によると、各受光部及び
バイポーラトランジスタを集積化するとき、拡散工程を
容易にすることができ、拡散工程の増加も抑えられる。
バイポーラトランジスタを集積化するとき、拡散工程を
容易にすることができ、拡散工程の増加も抑えられる。
【００３６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図面
を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、
第１導電型をＰ型とし、第２導電型をＮ型として説明す
る。
を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、
第１導電型をＰ型とし、第２導電型をＮ型として説明す
る。
【００３７】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係る光検出装置の構成を示す図である。図
１において、ＰＤ1 は第１の受光部，ＰＤ2 は第２の受
光部，１，２，９は配線、３はＰ型の半導体基板、４は
Ｎ型の第１の不純物領域、５はＰ型の第２の不純物領
域、６はＮ型の第３の不純物領域、７はＰ型の分離領
域、８は増幅手段である。
の実施形態に係る光検出装置の構成を示す図である。図
１において、ＰＤ1 は第１の受光部，ＰＤ2 は第２の受
光部，１，２，９は配線、３はＰ型の半導体基板、４は
Ｎ型の第１の不純物領域、５はＰ型の第２の不純物領
域、６はＮ型の第３の不純物領域、７はＰ型の分離領
域、８は増幅手段である。
【００３８】本実施形態に係る光検出装置は、第１の受
光部ＰＤ1 ，第２の受光部ＰＤ2 及び増幅手段８を主た
る構成要素とする。第１の受光部ＰＤ1 は、Ｐ型の半導
体基板３に低濃度のリンを含んで深く形成されたＮ型の
第１の不純物領域４（表面濃度＝１０-16 ｃｍ-2以下，
不純物領域の深さ＝３μｍ以上）と、Ｎ型の第１の不純
物領域４の表面にボロンを含んで浅く形成されたＰ型の
第２の不純物領域５（表面濃度＝１０-18 ｃｍ-2以上，
不純物領域の深さ＝２μｍ以下）とからなる短波長検出
用のフォトダイオードであり、ピーク感度波長は５６０
ｎｍである。
光部ＰＤ1 ，第２の受光部ＰＤ2 及び増幅手段８を主た
る構成要素とする。第１の受光部ＰＤ1 は、Ｐ型の半導
体基板３に低濃度のリンを含んで深く形成されたＮ型の
第１の不純物領域４（表面濃度＝１０-16 ｃｍ-2以下，
不純物領域の深さ＝３μｍ以上）と、Ｎ型の第１の不純
物領域４の表面にボロンを含んで浅く形成されたＰ型の
第２の不純物領域５（表面濃度＝１０-18 ｃｍ-2以上，
不純物領域の深さ＝２μｍ以下）とからなる短波長検出
用のフォトダイオードであり、ピーク感度波長は５６０
ｎｍである。
【００３９】第２の受光部ＰＤ2 は、Ｐ型の半導体基板
３と、Ｐ型の半導体基板３に低濃度のリンを含んで深く
形成されたＮ型の第３の不純物領域６（表面濃度＝１０
-16ｃｍ-2以下，不純物領域の深さ＝３μｍ以上）とか
らなる長波長検出用のフォトダイオードであり、ピーク
感度波長は８８０ｎｍである。
３と、Ｐ型の半導体基板３に低濃度のリンを含んで深く
形成されたＮ型の第３の不純物領域６（表面濃度＝１０
-16ｃｍ-2以下，不純物領域の深さ＝３μｍ以上）とか
らなる長波長検出用のフォトダイオードであり、ピーク
感度波長は８８０ｎｍである。
【００４０】そして、第１の受光部ＰＤ1 のＰ型の第２
の不純物領域５と第２の受光部ＰＤ2 のＮ型の第３の不
純物領域６とを配線９によって接続することによって、
２つのフォトダイオード（受光部ＰＤ1 ，受光部Ｐ
Ｄ2 ）を直列に接続し、その接続部を増幅手段８に接続
している。なお、第２の実施形態で説明するが、増幅手
段８をバイポーラトランジスタで構成すると、図７に示
すような回路になる。
の不純物領域５と第２の受光部ＰＤ2 のＮ型の第３の不
純物領域６とを配線９によって接続することによって、
２つのフォトダイオード（受光部ＰＤ1 ，受光部Ｐ
Ｄ2 ）を直列に接続し、その接続部を増幅手段８に接続
している。なお、第２の実施形態で説明するが、増幅手
段８をバイポーラトランジスタで構成すると、図７に示
すような回路になる。
【００４１】図２は、図１に示す本実施形態に係る光検
出装置の光検出特性を示す図である。図２において、縦
軸は光電流（ｎＡ）、横軸は光波長λ（ｎｍ）であり、
１０は第１の受光部ＰＤ1 の光検出特性、１１は第２の
受光部ＰＤ2 の光検出特性、１２は図１に示す光検出装
置全体の光検出特性である。また、１３は第２の受光部
ＰＤ2 の面積を２倍にしたときに推定される光検出特性
である。なお、縦軸の光電流と光感度との間には（光電
流＝光感度×光パワー×受光部の面積）という関係があ
る。また、本実施形態では、（第１の受光部ＰＤ1 の面
積）：（第２の受光部ＰＤ2 の面積）＝５：１とする。
出装置の光検出特性を示す図である。図２において、縦
軸は光電流（ｎＡ）、横軸は光波長λ（ｎｍ）であり、
１０は第１の受光部ＰＤ1 の光検出特性、１１は第２の
受光部ＰＤ2 の光検出特性、１２は図１に示す光検出装
置全体の光検出特性である。また、１３は第２の受光部
ＰＤ2 の面積を２倍にしたときに推定される光検出特性
である。なお、縦軸の光電流と光感度との間には（光電
流＝光感度×光パワー×受光部の面積）という関係があ
る。また、本実施形態では、（第１の受光部ＰＤ1 の面
積）：（第２の受光部ＰＤ2 の面積）＝５：１とする。
【００４２】以下、図１及び図２を用いて本実施形態に
係る光検出装置の動作について説明する。
係る光検出装置の動作について説明する。
【００４３】この光検出装置は、配線１を正電源（正極
性の基準電圧）Ｖccに接続すると共に配線２をグラウン
ドＧＮＤに接続し、配線９の電位をＶccとＧＮＤとの間
の電位とし、第１の受光部ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ
2 に各々逆バイアスを印加しておく。光が第１の受光部
ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ2 に照射されると、第１の
受光部ＰＤ1 にはλ＝５６０ｎｍをピークとする光検出
特性１０に応じた光電流Ｉ1 が発生し、第２の受光部Ｐ
Ｄ2 にはλ＝８８０ｎｍをピークとする光検出特性１１
に応じた光電流Ｉ2 が発生する。第１の受光部ＰＤ1 と
第２の受光部ＰＤ2 との接続部から光電流Ｉ1 ，Ｉ2 の
差電流Ｉ3 が出力され、増幅手段８によって増幅され
る。
性の基準電圧）Ｖccに接続すると共に配線２をグラウン
ドＧＮＤに接続し、配線９の電位をＶccとＧＮＤとの間
の電位とし、第１の受光部ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ
2 に各々逆バイアスを印加しておく。光が第１の受光部
ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ2 に照射されると、第１の
受光部ＰＤ1 にはλ＝５６０ｎｍをピークとする光検出
特性１０に応じた光電流Ｉ1 が発生し、第２の受光部Ｐ
Ｄ2 にはλ＝８８０ｎｍをピークとする光検出特性１１
に応じた光電流Ｉ2 が発生する。第１の受光部ＰＤ1 と
第２の受光部ＰＤ2 との接続部から光電流Ｉ1 ，Ｉ2 の
差電流Ｉ3 が出力され、増幅手段８によって増幅され
る。
【００４４】第１の受光部ＰＤ1 の光検出特性１０と第
２の受光部ＰＤ2 の光検出特性１１との交点における光
波長は８８０ｎｍである。このため、第１の受光部ＰＤ
1 で発生した光電流のうちλ＝８８０ｎｍ以上の光成分
による光電流は、第２の受光部ＰＤ2 で発生した光電流
のうちのλ＝８８０ｎｍ以上の光成分による光電流によ
って相殺される。したがって、差電流Ｉ3 として、照射
された光のうち光検出装置全体の光検出特性１２に応じ
た波長帯域の光量に比例した電流を得ることができる。
２の受光部ＰＤ2 の光検出特性１１との交点における光
波長は８８０ｎｍである。このため、第１の受光部ＰＤ
1 で発生した光電流のうちλ＝８８０ｎｍ以上の光成分
による光電流は、第２の受光部ＰＤ2 で発生した光電流
のうちのλ＝８８０ｎｍ以上の光成分による光電流によ
って相殺される。したがって、差電流Ｉ3 として、照射
された光のうち光検出装置全体の光検出特性１２に応じ
た波長帯域の光量に比例した電流を得ることができる。
【００４５】本実施形態によると、第１，第２の受光部
ＰＤ1 ，ＰＤ2 を直列接続し、その接続部に増幅手段８
を接続する構成としているので、増幅手段８として、バ
イポーラトランジスタ，トランジスタ２個で構成される
トランスインピーダンス型アンプ（特開昭５７−１４０
０５３号公報の第１図及び特開昭５７−１４２０３１号
公報の第１図等参照），ＦＥＴによるトランスインピー
ダンス型アンプ（National Technical Report Vol.34 N
o.1 Feb.1988,p36等参照），単電源型オペアンプ（ＡＮ
１３５８，ＡＮ６５００等）等の様々な簡易な増幅器を
用いることができ、光検出装置の回路規模を小さくする
ことができる。
ＰＤ1 ，ＰＤ2 を直列接続し、その接続部に増幅手段８
を接続する構成としているので、増幅手段８として、バ
イポーラトランジスタ，トランジスタ２個で構成される
トランスインピーダンス型アンプ（特開昭５７−１４０
０５３号公報の第１図及び特開昭５７−１４２０３１号
公報の第１図等参照），ＦＥＴによるトランスインピー
ダンス型アンプ（National Technical Report Vol.34 N
o.1 Feb.1988,p36等参照），単電源型オペアンプ（ＡＮ
１３５８，ＡＮ６５００等）等の様々な簡易な増幅器を
用いることができ、光検出装置の回路規模を小さくする
ことができる。
【００４６】さらに、本実施形態では、直列接続された
フォトダイオードからなる第１の受光部ＰＤ1 及び第２
の受光部ＰＤ2 には各々逆バイアスが印加されるので、
０バイアス状態より各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 の光感度が
高感度になると共に、接合容量も低減し周波数特性も改
善される。
フォトダイオードからなる第１の受光部ＰＤ1 及び第２
の受光部ＰＤ2 には各々逆バイアスが印加されるので、
０バイアス状態より各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 の光感度が
高感度になると共に、接合容量も低減し周波数特性も改
善される。
【００４７】また、第１の受光部ＰＤ1 と第２の受光部
ＰＤ2 との面積比を変えることにより、検出する光の波
長帯域を容易に変えることができる。例えば、第２の受
光部ＰＤ2 の面積を２倍にして第１の受光部ＰＤ1 と第
２の受光部ＰＤ2 の面積比が５：２に設定したとする。
このとき、図２において、第２の受光部ＰＤ2 の光検出
特性は１３のようになり、第１の受光部ＰＤ1 の光検出
特性１０との交点における光波長が８８０ｎｍから８０
０ｎｍに変化する。このため、検出する光の波長帯域を
４００ｎｍ〜８００ｎｍと設定でき、赤外光に対する感
度が十分低くなり、人間の比視感度に近い明るさを検出
可能になる。
ＰＤ2 との面積比を変えることにより、検出する光の波
長帯域を容易に変えることができる。例えば、第２の受
光部ＰＤ2 の面積を２倍にして第１の受光部ＰＤ1 と第
２の受光部ＰＤ2 の面積比が５：２に設定したとする。
このとき、図２において、第２の受光部ＰＤ2 の光検出
特性は１３のようになり、第１の受光部ＰＤ1 の光検出
特性１０との交点における光波長が８８０ｎｍから８０
０ｎｍに変化する。このため、検出する光の波長帯域を
４００ｎｍ〜８００ｎｍと設定でき、赤外光に対する感
度が十分低くなり、人間の比視感度に近い明るさを検出
可能になる。
【００４８】図３は、本実施形態における第１の受光部
ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ2 の配置構成の一例を示す
平面図である。図３に示すように、第１の受光部ＰＤ1
と第２の受光部ＰＤ2 とは櫛形の形状で互いに入り組ん
で配置されている。このため、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2
の面積より小さいスポット光等が照射された場合でも検
出したい波長帯域の光量を検出することができる。
ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ2 の配置構成の一例を示す
平面図である。図３に示すように、第１の受光部ＰＤ1
と第２の受光部ＰＤ2 とは櫛形の形状で互いに入り組ん
で配置されている。このため、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2
の面積より小さいスポット光等が照射された場合でも検
出したい波長帯域の光量を検出することができる。
【００４９】図４は、本実施形態における第１の受光部
ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ2 の配置構成の他の例を示
す平面図である。図４に示すように、第１の受光部ＰＤ
1 と第２の受光部ＰＤ2 とが湾曲した形状で互いに入り
組んで配置されていても、図３に示した配置構成と同様
の効果が得られる。なお、図３，図４に示した配置構成
は一例であり、第１の受光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ
2 とが互いに入り組んで配置されていれば、これ以外の
配置構成であっても同様の効果が得られる。
ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ2 の配置構成の他の例を示
す平面図である。図４に示すように、第１の受光部ＰＤ
1 と第２の受光部ＰＤ2 とが湾曲した形状で互いに入り
組んで配置されていても、図３に示した配置構成と同様
の効果が得られる。なお、図３，図４に示した配置構成
は一例であり、第１の受光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ
2 とが互いに入り組んで配置されていれば、これ以外の
配置構成であっても同様の効果が得られる。
【００５０】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。本実施形態に係る光検出装
置は、図１に示した第１の実施形態に係る光検出装置に
おける増幅手段８をバイポーラトランジスタで構成した
ものである。
実施形態について説明する。本実施形態に係る光検出装
置は、図１に示した第１の実施形態に係る光検出装置に
おける増幅手段８をバイポーラトランジスタで構成した
ものである。
【００５１】図５は、本発明の第２の実施形態に係る光
検出装置の構成を示す断面図である。図５において、Ｐ
Ｄ1 は第１の受光部、ＰＤ2 は第２の受光部、２７はバ
イポーラトランジスタであり、配線は省略している。ま
た、２０はＰ型の半導体基板、２１はＮ型の第１の不純
物領域、２２はＰ型の第２の不純物領域、２３はＮ型の
第３の不純物領域、２４はバイポーラトランジスタ２７
のコレクタ領域（Ｎ型）、２５はバイポーラトランジス
タ２７のベース領域（Ｐ型）である。第１の受光部ＰＤ
1 は、Ｎ型の第１の不純物領域２１とＰ型の第２の不純
物領域２２とからなるフォトダイオードであり、第２の
受光部ＰＤ2 は、Ｐ型の半導体基板２０とＮ型の第３の
不純物領域２３とからなるフォトダイオードである。
検出装置の構成を示す断面図である。図５において、Ｐ
Ｄ1 は第１の受光部、ＰＤ2 は第２の受光部、２７はバ
イポーラトランジスタであり、配線は省略している。ま
た、２０はＰ型の半導体基板、２１はＮ型の第１の不純
物領域、２２はＰ型の第２の不純物領域、２３はＮ型の
第３の不純物領域、２４はバイポーラトランジスタ２７
のコレクタ領域（Ｎ型）、２５はバイポーラトランジス
タ２７のベース領域（Ｐ型）である。第１の受光部ＰＤ
1 は、Ｎ型の第１の不純物領域２１とＰ型の第２の不純
物領域２２とからなるフォトダイオードであり、第２の
受光部ＰＤ2 は、Ｐ型の半導体基板２０とＮ型の第３の
不純物領域２３とからなるフォトダイオードである。
【００５２】また、図７は図５に示す光検出装置の回路
構成を示す回路図である。図７に示すように、第１の受
光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは直列接続されてお
り、それぞれ逆バイアスが印加されている。第１の受光
部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 との接続部はトランジス
タＴr1のベースに接続されている。この光検出装置に光
が照射されると、第１の受光部ＰＤ1 には光電流Ｉ1 が
流れ、第２の受光部ＰＤ2 には光電流Ｉ2 が流れ、その
差電流Ｉ3 がトランジスタＴr1のベースに流れ、検出し
たい波長帯域の光量に比例した電流を得ることができ
る。
構成を示す回路図である。図７に示すように、第１の受
光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは直列接続されてお
り、それぞれ逆バイアスが印加されている。第１の受光
部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 との接続部はトランジス
タＴr1のベースに接続されている。この光検出装置に光
が照射されると、第１の受光部ＰＤ1 には光電流Ｉ1 が
流れ、第２の受光部ＰＤ2 には光電流Ｉ2 が流れ、その
差電流Ｉ3 がトランジスタＴr1のベースに流れ、検出し
たい波長帯域の光量に比例した電流を得ることができ
る。
【００５３】本実施形態によれば、増幅器をバイポーラ
トランジスタ２７で構成することにより各受光部及び増
幅器の集積化が可能になり、光検出装置の回路規模を小
さくすることができる。
トランジスタ２７で構成することにより各受光部及び増
幅器の集積化が可能になり、光検出装置の回路規模を小
さくすることができる。
【００５４】また、本実施形態において、第１の受光部
ＰＤ1 のＰ型の第２の不純物領域２２の深さをバイポー
ラトランジスタ２７のベース領域２５の深さと等しくす
ることによって、拡散工程を容易にすることができる。
さらに、第１の不純物領域２１及び第３の不純物領域２
３の深さをバイポーラトランジスタ２７のコレクタ領域
２４の深さと等しくすることによって、拡散工程を容易
にすることができる。これにより、各受光部ＰＤ1 ，Ｐ
Ｄ2 と増幅器であるバイポーラトランジスタ２７の集積
化が容易になる。
ＰＤ1 のＰ型の第２の不純物領域２２の深さをバイポー
ラトランジスタ２７のベース領域２５の深さと等しくす
ることによって、拡散工程を容易にすることができる。
さらに、第１の不純物領域２１及び第３の不純物領域２
３の深さをバイポーラトランジスタ２７のコレクタ領域
２４の深さと等しくすることによって、拡散工程を容易
にすることができる。これにより、各受光部ＰＤ1 ，Ｐ
Ｄ2 と増幅器であるバイポーラトランジスタ２７の集積
化が容易になる。
【００５５】次に、本実施形態に係る光検出装置の製造
方法について説明する。第１の不純物領域２１及び第３
の不純物領域２３をバイポーラトランジスタ２７のコレ
クタ領域２４を形成する拡散工程において同時に形成
し、第２の不純物領域２２をバイポーラトランジスタ２
７のベース領域２５を形成する拡散工程において同時に
形成する。これにより、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 は増幅
器（バイポーラトランジスタ２７）を形成する際に同時
に形成され、集積化に伴う拡散工程の増加を抑えること
ができる。なお、バイポーラトランジスタ２７は、Ｐ型
の半導体基板２０にＮ型不純物をドープしてコレクタ領
域２４を形成し、コレクタ領域２４にＰ型不純物をドー
プしてベース領域２５を形成し、ベース領域２５にＮ型
不純物をドープしてエミッタ領域（図示せず）を形成す
ることによって作られる。
方法について説明する。第１の不純物領域２１及び第３
の不純物領域２３をバイポーラトランジスタ２７のコレ
クタ領域２４を形成する拡散工程において同時に形成
し、第２の不純物領域２２をバイポーラトランジスタ２
７のベース領域２５を形成する拡散工程において同時に
形成する。これにより、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 は増幅
器（バイポーラトランジスタ２７）を形成する際に同時
に形成され、集積化に伴う拡散工程の増加を抑えること
ができる。なお、バイポーラトランジスタ２７は、Ｐ型
の半導体基板２０にＮ型不純物をドープしてコレクタ領
域２４を形成し、コレクタ領域２４にＰ型不純物をドー
プしてベース領域２５を形成し、ベース領域２５にＮ型
不純物をドープしてエミッタ領域（図示せず）を形成す
ることによって作られる。
【００５６】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００５７】図６は本発明の第３の実施形態に係る光検
出装置の構成を示す断面図である。図６において、ＰＤ
1 は第１の受光部、ＰＤ2 は第２の受光部、４０は増幅
手段としてのバイポーラトランジスタである。また、３
０はＰ型の分離領域、３１はＰ型の半導体基板、３２は
エピタキシャル層からなるＮ型の第１の不純物領域、３
３はＰ型の第２の不純物領域、３４はエピタキシャル層
からなるＮ型の第３の不純物領域、３５，３６，３７は
配線、３８はＰ型の不純物領域、３９はエピタキシャル
層からなる増幅器形成領域としてのＮ型の不純物領域で
ある。Ｐ型の不純物領域３８はバイポーラトランジスタ
４０のベース領域になり、Ｎ型の不純物領域３９はバイ
ポーラトランジスタ４０のコレクタ領域になる。
出装置の構成を示す断面図である。図６において、ＰＤ
1 は第１の受光部、ＰＤ2 は第２の受光部、４０は増幅
手段としてのバイポーラトランジスタである。また、３
０はＰ型の分離領域、３１はＰ型の半導体基板、３２は
エピタキシャル層からなるＮ型の第１の不純物領域、３
３はＰ型の第２の不純物領域、３４はエピタキシャル層
からなるＮ型の第３の不純物領域、３５，３６，３７は
配線、３８はＰ型の不純物領域、３９はエピタキシャル
層からなる増幅器形成領域としてのＮ型の不純物領域で
ある。Ｐ型の不純物領域３８はバイポーラトランジスタ
４０のベース領域になり、Ｎ型の不純物領域３９はバイ
ポーラトランジスタ４０のコレクタ領域になる。
【００５８】本実施形態に係る光検出装置は、第１の受
光部ＰＤ1 ，第２の受光部ＰＤ2 及びバイポーラトラン
ジスタ４０を主たる構成要素とし、第１の受光部ＰＤ1
と第２の受光部ＰＤ2 、第１，第２の受光部ＰＤ1 ，Ｐ
Ｄ2 とバイポーラトランジスタ４０とは分離領域３０に
より分離されている。
光部ＰＤ1 ，第２の受光部ＰＤ2 及びバイポーラトラン
ジスタ４０を主たる構成要素とし、第１の受光部ＰＤ1
と第２の受光部ＰＤ2 、第１，第２の受光部ＰＤ1 ，Ｐ
Ｄ2 とバイポーラトランジスタ４０とは分離領域３０に
より分離されている。
【００５９】第１の受光部ＰＤ1 は、エピタキシャル工
程を利用してＰ型の半導体基板３１に形成され，低濃度
のリンを含んで深く形成されたＮ型の第１の不純物領域
３２（表面濃度＝１０-16 ｃｍ-2，不純物領域の深さ＝
５μｍ）と、Ｎ型の第１の不純物領域３２の表面にボロ
ンを含んで浅く形成されたＰ型の第２の不純物領域３３
（表面濃度＝１０-18 ｃｍ-2，不純物領域の深さ＝２μ
ｍ）とからなる短波長検出用のフォトダイオードであ
り、ピーク感度波長＝５６０ｎｍである。
程を利用してＰ型の半導体基板３１に形成され，低濃度
のリンを含んで深く形成されたＮ型の第１の不純物領域
３２（表面濃度＝１０-16 ｃｍ-2，不純物領域の深さ＝
５μｍ）と、Ｎ型の第１の不純物領域３２の表面にボロ
ンを含んで浅く形成されたＰ型の第２の不純物領域３３
（表面濃度＝１０-18 ｃｍ-2，不純物領域の深さ＝２μ
ｍ）とからなる短波長検出用のフォトダイオードであ
り、ピーク感度波長＝５６０ｎｍである。
【００６０】第２の受光部ＰＤ2 は、Ｐ型の半導体基板
３１と、これにエピタキシャル工程を利用して形成さ
れ，低濃度のリンを含んで深く形成されたＮ型の第３の
不純物領域３４（表面濃度＝１０-16 ｃｍ-2，不純物領
域の深さ＝５μｍ）とからなる長波長検出用のフォトダ
イオードであり、ピーク感度波長＝８８０ｎｍである。
３１と、これにエピタキシャル工程を利用して形成さ
れ，低濃度のリンを含んで深く形成されたＮ型の第３の
不純物領域３４（表面濃度＝１０-16 ｃｍ-2，不純物領
域の深さ＝５μｍ）とからなる長波長検出用のフォトダ
イオードであり、ピーク感度波長＝８８０ｎｍである。
【００６１】そして、第１の受光部ＰＤ1 の第２の不純
物領域３３と第２の受光部ＰＤ2 の第３の不純物領域３
４とをアルミの配線３５によって接続することによっ
て、第１，第２の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 を直列に接続
し、その接続部をバイポーラトランジスタ４０のベース
領域３８に接続している。なお、図６に示す光検出装置
の回路構成は、第２の実施形態に係る光検出装置と同様
に、図７のようになる。
物領域３３と第２の受光部ＰＤ2 の第３の不純物領域３
４とをアルミの配線３５によって接続することによっ
て、第１，第２の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 を直列に接続
し、その接続部をバイポーラトランジスタ４０のベース
領域３８に接続している。なお、図６に示す光検出装置
の回路構成は、第２の実施形態に係る光検出装置と同様
に、図７のようになる。
【００６２】また、本実施形態における第１の受光部Ｐ
Ｄ1 と第２の受光部ＰＤ2 の配置構成は、第１の実施形
態と同様に、図３又は図４に示すように、第１の受光部
ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは互いに入り組んだ形状
に配置されている。
Ｄ1 と第２の受光部ＰＤ2 の配置構成は、第１の実施形
態と同様に、図３又は図４に示すように、第１の受光部
ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは互いに入り組んだ形状
に配置されている。
【００６３】第１の実施形態との主な違いは、Ｎ型の第
１の不純物領域３２，Ｎ型の第３の不純物領域３４及び
Ｎ型第４不純物領域４０をエピタキシャル層で形成し、
分離領域３０によって分離していることである。分離領
域３０はＰ型の不純物領域であり、Ｎ型のエピタキシャ
ル層（３２，３４，３９）から半導体基板３１に達する
ように形成されている。
１の不純物領域３２，Ｎ型の第３の不純物領域３４及び
Ｎ型第４不純物領域４０をエピタキシャル層で形成し、
分離領域３０によって分離していることである。分離領
域３０はＰ型の不純物領域であり、Ｎ型のエピタキシャ
ル層（３２，３４，３９）から半導体基板３１に達する
ように形成されている。
【００６４】図６に示す光検出装置の動作は第１の実施
形態と同様である。配線３６を正電源Ｖccに接続すると
共に配線３７をグラウンドＧＮＤに接続して、第１の受
光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とに各々逆バイアスを
印加する。第１の受光部ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ2
に光が照射されると、第１の受光部ＰＤ1 にはλ＝５６
０ｎｍをピークとする光検出特性に応じた光電流Ｉ1 が
発生し、第２の受光部ＰＤ2 にはλ＝８８０ｎｍをピー
クとする光検出特性に応じた光電流Ｉ2 が発生し、光電
流Ｉ1 とＩ2 との差電流Ｉ3 がバイポーラトランジスタ
４０によって増幅される。したがって、本実施形態にお
いても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
形態と同様である。配線３６を正電源Ｖccに接続すると
共に配線３７をグラウンドＧＮＤに接続して、第１の受
光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とに各々逆バイアスを
印加する。第１の受光部ＰＤ1 及び第２の受光部ＰＤ2
に光が照射されると、第１の受光部ＰＤ1 にはλ＝５６
０ｎｍをピークとする光検出特性に応じた光電流Ｉ1 が
発生し、第２の受光部ＰＤ2 にはλ＝８８０ｎｍをピー
クとする光検出特性に応じた光電流Ｉ2 が発生し、光電
流Ｉ1 とＩ2 との差電流Ｉ3 がバイポーラトランジスタ
４０によって増幅される。したがって、本実施形態にお
いても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６５】さらに、本実施形態では、第１の受光部Ｐ
Ｄ1 のＮ型の第１の不純物領域３２及び第２の受光部Ｐ
Ｄ2 のＮ型の第３の不純物領域３４を、エピタキシャル
層を用いることによって同時に低濃度に均一に形成でき
るため、光の照射によって生成されるキャリアのライフ
タイムを伸ばすことができ、光の吸収率が高くなり、光
感度はより高感度になる。
Ｄ1 のＮ型の第１の不純物領域３２及び第２の受光部Ｐ
Ｄ2 のＮ型の第３の不純物領域３４を、エピタキシャル
層を用いることによって同時に低濃度に均一に形成でき
るため、光の照射によって生成されるキャリアのライフ
タイムを伸ばすことができ、光の吸収率が高くなり、光
感度はより高感度になる。
【００６６】また、分離領域３０により分離されたエピ
タキシャル層からなるＮ型の不純物領域３９にバイポー
ラトランジスタ４０が増幅器として形成されているの
で、光検出装置の集積化が容易になり、回路規模を小さ
くできると共にノイズの低減及びコストの低減が実現で
きる。
タキシャル層からなるＮ型の不純物領域３９にバイポー
ラトランジスタ４０が増幅器として形成されているの
で、光検出装置の集積化が容易になり、回路規模を小さ
くできると共にノイズの低減及びコストの低減が実現で
きる。
【００６７】さらに、第１の受光部ＰＤ1 のＰ型の第２
の不純物領域３３の深さをバイポーラトランジスタ４０
のベース領域となるＰ型の不純物領域３８の深さと等し
くすることによって、拡散工程を容易にすることができ
る。さらに、第１の不純物領域３２，第３の不純物領域
３４の深さをバイポーラトランジスタ４０のコレクタ領
域となるＮ型の不純物領域３９の深さと等しくすること
によって、拡散工程を容易にすることができる。これに
より、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 と増幅器であるバイポー
ラトランジスタの集積化が容易になる。
の不純物領域３３の深さをバイポーラトランジスタ４０
のベース領域となるＰ型の不純物領域３８の深さと等し
くすることによって、拡散工程を容易にすることができ
る。さらに、第１の不純物領域３２，第３の不純物領域
３４の深さをバイポーラトランジスタ４０のコレクタ領
域となるＮ型の不純物領域３９の深さと等しくすること
によって、拡散工程を容易にすることができる。これに
より、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 と増幅器であるバイポー
ラトランジスタの集積化が容易になる。
【００６８】図６に示す光検出装置の製造方法は、次の
ようになる。第１の受光部ＰＤ1 のＮ型の第１の不純物
領域３２及び第２の受光部ＰＤ2 のＮ型の第３の不純物
領域３４を、バイポーラトランジスタ４０のコレクタ領
域となるＮ型の不純物領域３９を形成するエピタキシャ
ル層形成工程において同時に形成する。次に、第１の受
光部ＰＤ1 のＰ型の第２の不純物領域３３をバイポーラ
トランジスタ４０のベース領域となるＰ型の不純物領域
３８を形成する工程において同時に形成する。これによ
り、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 は、増幅器（バイポーラト
ランジスタ）を形成する際に同時に形成されるので、集
積化に伴う拡散工程の増加を抑えることができる。
ようになる。第１の受光部ＰＤ1 のＮ型の第１の不純物
領域３２及び第２の受光部ＰＤ2 のＮ型の第３の不純物
領域３４を、バイポーラトランジスタ４０のコレクタ領
域となるＮ型の不純物領域３９を形成するエピタキシャ
ル層形成工程において同時に形成する。次に、第１の受
光部ＰＤ1 のＰ型の第２の不純物領域３３をバイポーラ
トランジスタ４０のベース領域となるＰ型の不純物領域
３８を形成する工程において同時に形成する。これによ
り、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 は、増幅器（バイポーラト
ランジスタ）を形成する際に同時に形成されるので、集
積化に伴う拡散工程の増加を抑えることができる。
【００６９】なお、第１〜第３の実施形態では、第１導
電型をＰ型とし、第２導電型をＮ型として説明したが、
第１導電型をＮ型とし、第２導電型をＰ型としても同様
の効果が得られる。
電型をＰ型とし、第２導電型をＮ型として説明したが、
第１導電型をＮ型とし、第２導電型をＰ型としても同様
の効果が得られる。
【００７０】ここで、図７に示す回路の動作について説
明しておく。
明しておく。
【００７１】第１の受光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2
とは直列接続され、第１の受光部ＰＤ1 のカソードは電
源Ｖccに接続されると共に第２の受光部ＰＤ2 のアノー
ドは接地されており、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 には逆バ
イアスが印加されている。また、ＮＰＮ型トランジスタ
Ｔr1のコレクタは出力端子Ｉout に接続され、エミッタ
は接地され、ベースは第１の受光部ＰＤ1 のアノード及
び第２の受光部ＰＤ2のカソードに接続されている。Ｎ
ＰＮ型トランジスタＴr1のベース−エミッタ間の電圧を
ＶBEとすると、第１，第２の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 には
各々（Ｖcc−ＶBE），ＶBEの逆バイアスが印加され、光
感度は共に高感度になっている。
とは直列接続され、第１の受光部ＰＤ1 のカソードは電
源Ｖccに接続されると共に第２の受光部ＰＤ2 のアノー
ドは接地されており、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 には逆バ
イアスが印加されている。また、ＮＰＮ型トランジスタ
Ｔr1のコレクタは出力端子Ｉout に接続され、エミッタ
は接地され、ベースは第１の受光部ＰＤ1 のアノード及
び第２の受光部ＰＤ2のカソードに接続されている。Ｎ
ＰＮ型トランジスタＴr1のベース−エミッタ間の電圧を
ＶBEとすると、第１，第２の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 には
各々（Ｖcc−ＶBE），ＶBEの逆バイアスが印加され、光
感度は共に高感度になっている。
【００７２】光が照射されると、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ
2 には各々の光検出特性に応じて光電流Ｉ1 ，Ｉ2 が流
れ、ＮＰＮ型トランジスタＴr1のベースには差電流Ｉ3
（＝Ｉ1 −Ｉ2 ）が流れ込む。この結果、出力端子Ｉ
out からｈFE1 ×Ｉ3 の電流（ｈFE1 はＮＰＮ型トラン
ジスタＴr1の電流増幅率）が流れ出す。この電流の大き
さは、受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 によって設定された波長帯
域の光量に比例する。
2 には各々の光検出特性に応じて光電流Ｉ1 ，Ｉ2 が流
れ、ＮＰＮ型トランジスタＴr1のベースには差電流Ｉ3
（＝Ｉ1 −Ｉ2 ）が流れ込む。この結果、出力端子Ｉ
out からｈFE1 ×Ｉ3 の電流（ｈFE1 はＮＰＮ型トラン
ジスタＴr1の電流増幅率）が流れ出す。この電流の大き
さは、受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 によって設定された波長帯
域の光量に比例する。
【００７３】また、第１〜第３の実施形態に係る光検出
装置の回路構成は、図７に限るものではない。図８は他
の回路構成を示す回路図である。
装置の回路構成は、図７に限るものではない。図８は他
の回路構成を示す回路図である。
【００７４】図８（ａ）は、ＮＰＮ型トランジスタＴr1
の代わりにＰＮＰ型トランジスタＴr2を用いたものであ
る。第１の受光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは直列
接続され、第２の受光部ＰＤ2 のカソードは電源Ｖccに
接続されると共に第１の受光部ＰＤ1 のアノードは接地
されており、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 には逆バイアスが
印加されている。また、ＰＮＰ型トランジスタＴr2のコ
レクタは出力端子Ｉou t に接続され、エミッタは電源Ｖ
ccに接続され、ベースは第１の受光部ＰＤ1 のカソード
及び第２の受光部ＰＤ2 のアノードに接続されている。
ＰＮＰ型トランジスタＴr2のベース−エミッタ間の電圧
をＶBEとすると、第１，第２の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 に
は各々（Ｖcc−ＶBE），ＶBEの逆バイアスが印加され、
光感度は共に高感度になっている。
の代わりにＰＮＰ型トランジスタＴr2を用いたものであ
る。第１の受光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは直列
接続され、第２の受光部ＰＤ2 のカソードは電源Ｖccに
接続されると共に第１の受光部ＰＤ1 のアノードは接地
されており、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 には逆バイアスが
印加されている。また、ＰＮＰ型トランジスタＴr2のコ
レクタは出力端子Ｉou t に接続され、エミッタは電源Ｖ
ccに接続され、ベースは第１の受光部ＰＤ1 のカソード
及び第２の受光部ＰＤ2 のアノードに接続されている。
ＰＮＰ型トランジスタＴr2のベース−エミッタ間の電圧
をＶBEとすると、第１，第２の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 に
は各々（Ｖcc−ＶBE），ＶBEの逆バイアスが印加され、
光感度は共に高感度になっている。
【００７５】光が照射されると、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ
2 には各々の光検出特性に応じて光電流Ｉ1 ，Ｉ2 が流
れ、ＰＮＰ型トランジスタのベースから差電流Ｉ3 （＝
Ｉ1−Ｉ2 ）が流れ出す。この結果、出力端子Ｉout か
らｈFE2 ×Ｉ3 の電流（ｈFE 2 はＰＮＰ型トランジスタ
Ｔr2の電流増幅率）が流れ込む。この電流は、受光部Ｐ
Ｄ1 ，ＰＤ2 によって設定された波長帯域の光量に比例
する。
2 には各々の光検出特性に応じて光電流Ｉ1 ，Ｉ2 が流
れ、ＰＮＰ型トランジスタのベースから差電流Ｉ3 （＝
Ｉ1−Ｉ2 ）が流れ出す。この結果、出力端子Ｉout か
らｈFE2 ×Ｉ3 の電流（ｈFE 2 はＰＮＰ型トランジスタ
Ｔr2の電流増幅率）が流れ込む。この電流は、受光部Ｐ
Ｄ1 ，ＰＤ2 によって設定された波長帯域の光量に比例
する。
【００７６】また、図７に示す回路と同様に、各受光部
ＰＤ1 ，ＰＤ2 を直列に接続して逆バイアスを印加して
いるので０バイアス状態よりも光感度が向上し、受光部
面積を小さくできると共に、様々な増幅器を接続できる
ので回路規模を小さくすることができる。
ＰＤ1 ，ＰＤ2 を直列に接続して逆バイアスを印加して
いるので０バイアス状態よりも光感度が向上し、受光部
面積を小さくできると共に、様々な増幅器を接続できる
ので回路規模を小さくすることができる。
【００７７】図８（ｂ）は、ＮＰＮ型トランジスタＴr1
と抵抗Ｒ1 及びＲ2 とを用いたものである。第１の受光
部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは直列接続され、第２
の受光部ＰＤ2 のカソードは電源Ｖccに接続される一
方、第１の受光部ＰＤ1 のアノードは接地されており、
各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 には逆バイアスが印加されてい
る。また、ＮＰＮトランジスタＴr1のコレクタは出力端
子Ｖout に接続され、エミッタは接地され、ベースは第
１の受光部ＰＤ1 のカソード及び第２の受光部ＰＤ2 の
アノードに接続されている。抵抗Ｒ1 はＮＰＮ型トラン
ジスタＴr1のベース−コレクタ間に配され、抵抗Ｒ2 は
ＮＰＮ型トランジスタＴr1のコレクタと電源Ｖccとの間
に配されている。第１，第２の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 に
は各々ＶBE，（Ｖcc−ＶBE）の逆バイアスが印加され、
光感度は共に高感度になっている。
と抵抗Ｒ1 及びＲ2 とを用いたものである。第１の受光
部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは直列接続され、第２
の受光部ＰＤ2 のカソードは電源Ｖccに接続される一
方、第１の受光部ＰＤ1 のアノードは接地されており、
各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 には逆バイアスが印加されてい
る。また、ＮＰＮトランジスタＴr1のコレクタは出力端
子Ｖout に接続され、エミッタは接地され、ベースは第
１の受光部ＰＤ1 のカソード及び第２の受光部ＰＤ2 の
アノードに接続されている。抵抗Ｒ1 はＮＰＮ型トラン
ジスタＴr1のベース−コレクタ間に配され、抵抗Ｒ2 は
ＮＰＮ型トランジスタＴr1のコレクタと電源Ｖccとの間
に配されている。第１，第２の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ2 に
は各々ＶBE，（Ｖcc−ＶBE）の逆バイアスが印加され、
光感度は共に高感度になっている。
【００７８】光が照射されると、各受光部ＰＤ1 ，ＰＤ
2 には各々の光検出特性に応じて光電流Ｉ1 ，Ｉ2 が流
れ、出力端子Ｖout には、次式で表される電圧が出力さ
れる。 Ｖout ＝Ａ＋Ｂ×（Ｉ1 −Ｉ2 ） ただし、 Ａ＝（Ｒ1 Ｖcc＋（Ｒ2 ＋Ｒ2 ｈFE）ＶBE）／（Ｒ2 ＋
Ｒ2 ｈFE＋Ｒ1 ） Ｂ＝Ｒ1 Ｒ2 ｈFE／（Ｒ2 ＋Ｒ2 ｈFE＋Ｒ1 ） ここで、Ｒ1 ，Ｒ2 ，ｈFE，ＶBE，Ｖccは定数であるた
め、Ａ及びＢは定数となるので、電圧Ｖout は受光部Ｐ
Ｄ1 ，ＰＤ2 によって設定された波長帯域の光量に比例
する。
2 には各々の光検出特性に応じて光電流Ｉ1 ，Ｉ2 が流
れ、出力端子Ｖout には、次式で表される電圧が出力さ
れる。 Ｖout ＝Ａ＋Ｂ×（Ｉ1 −Ｉ2 ） ただし、 Ａ＝（Ｒ1 Ｖcc＋（Ｒ2 ＋Ｒ2 ｈFE）ＶBE）／（Ｒ2 ＋
Ｒ2 ｈFE＋Ｒ1 ） Ｂ＝Ｒ1 Ｒ2 ｈFE／（Ｒ2 ＋Ｒ2 ｈFE＋Ｒ1 ） ここで、Ｒ1 ，Ｒ2 ，ｈFE，ＶBE，Ｖccは定数であるた
め、Ａ及びＢは定数となるので、電圧Ｖout は受光部Ｐ
Ｄ1 ，ＰＤ2 によって設定された波長帯域の光量に比例
する。
【００７９】また、図７に示す回路と同様に、各受光部
ＰＤ1 ，ＰＤ2 を直列に接続して逆バイアスを印加して
いるので、０バイアス状態よりも光感度が向上し、受光
部面積を小さくできると共に、様々な増幅器を接続でき
るので回路規模を小さくすることができ、マイコン等に
直結可能になる。
ＰＤ1 ，ＰＤ2 を直列に接続して逆バイアスを印加して
いるので、０バイアス状態よりも光感度が向上し、受光
部面積を小さくできると共に、様々な増幅器を接続でき
るので回路規模を小さくすることができ、マイコン等に
直結可能になる。
【００８０】（第４の実施形態）図９は、本発明の第４
の実施形態に係る光検出装置の回路図である。図９にお
いて、第１の受光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは直
列に接続され、第３の受光部ＰＤ3 と第４の受光部ＰＤ
4 ともまた直列に接続されている。第１の受光部ＰＤ1
のアノード及び第４の受光部ＰＤ4 のアノードは共に接
地され、第２の受光部ＰＤ2 のカソード及び第３の受光
部ＰＤ3 のカソードは共に電源Ｖccに接続されている。
また、第１及び第４の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ4 のカソード
と第２及び第３の受光部ＰＤ2 ，ＰＤ3 のアノードと
が、ＮＰＮ型トランジスタＴr1のベースに共に接続され
ている。
の実施形態に係る光検出装置の回路図である。図９にお
いて、第１の受光部ＰＤ1 と第２の受光部ＰＤ2 とは直
列に接続され、第３の受光部ＰＤ3 と第４の受光部ＰＤ
4 ともまた直列に接続されている。第１の受光部ＰＤ1
のアノード及び第４の受光部ＰＤ4 のアノードは共に接
地され、第２の受光部ＰＤ2 のカソード及び第３の受光
部ＰＤ3 のカソードは共に電源Ｖccに接続されている。
また、第１及び第４の受光部ＰＤ1 ，ＰＤ4 のカソード
と第２及び第３の受光部ＰＤ2 ，ＰＤ3 のアノードと
が、ＮＰＮ型トランジスタＴr1のベースに共に接続され
ている。
【００８１】また、抵抗Ｒ1 はＮＰＮ型トランジスタＴ
r1のコレクタ−ベース間に配され、抵抗Ｒ2 はＮＰＮ型
トランジスタＴr1のコレクタと電源Ｖccとの間に、抵抗
Ｒ3はＮＰＮ型トランジスタＴr1のエミッタとＧＮＤと
の間に、それぞれ配されている。抵抗Ｒ3 の値は、第１
〜第４の受光部ＰＤ1 〜ＰＤ4 に各々逆バイアスＶcc／
２が印加されるように調整される。
r1のコレクタ−ベース間に配され、抵抗Ｒ2 はＮＰＮ型
トランジスタＴr1のコレクタと電源Ｖccとの間に、抵抗
Ｒ3はＮＰＮ型トランジスタＴr1のエミッタとＧＮＤと
の間に、それぞれ配されている。抵抗Ｒ3 の値は、第１
〜第４の受光部ＰＤ1 〜ＰＤ4 に各々逆バイアスＶcc／
２が印加されるように調整される。
【００８２】第１の受光部ＰＤ1 と第３の受光部ＰＤ3
とは受光特性が等しく、第２の受光部ＰＤ2 と第４の受
光部ＰＤ4 ともまた受光特性が等しい。ここで、受光特
性が等しいとは、不純物領域の深さと受光面積とが等し
く、受光感度の波長特性や暗電流等の温度依存性が同等
であることをいう。また、第３及び第４の受光部Ｐ
Ｄ3 ，ＰＤ4 は、その表面を遮光されている。
とは受光特性が等しく、第２の受光部ＰＤ2 と第４の受
光部ＰＤ4 ともまた受光特性が等しい。ここで、受光特
性が等しいとは、不純物領域の深さと受光面積とが等し
く、受光感度の波長特性や暗電流等の温度依存性が同等
であることをいう。また、第３及び第４の受光部Ｐ
Ｄ3 ，ＰＤ4 は、その表面を遮光されている。
【００８３】図９に示した回路は、各受光部を流れる暗
電流に起因するオフセット電位の発生を防止できること
を特徴とする。
電流に起因するオフセット電位の発生を防止できること
を特徴とする。
【００８４】図７又は図８に示す回路からなる光検出装
置では、光が照射されない場合でも第１，第２の受光部
ＰＤ1 ，ＰＤ2 には常に暗電流が流れているので、オフ
セット電位Ｖoff が発生する。また、暗電流は温度によ
って指数関数的に増加するため、特に高温では高いオフ
セット電位Ｖoff が発生する。
置では、光が照射されない場合でも第１，第２の受光部
ＰＤ1 ，ＰＤ2 には常に暗電流が流れているので、オフ
セット電位Ｖoff が発生する。また、暗電流は温度によ
って指数関数的に増加するため、特に高温では高いオフ
セット電位Ｖoff が発生する。
【００８５】例えば、図８（ｂ）に示す回路によると、
第１の受光部ＰＤ1 の暗電流をＩd1、第２の受光部ＰＤ
2 の暗電流をＩd2とすると、オフセット電位Ｖoff はＲ
1 ・（Ｉd1−Ｉd2）となる。（Ｉd1−Ｉd2）は常温２５
℃において数ｎＡ、７５℃において数十Ａとなり、Ｒ1
を数百ＭΩとすると、オフセット電位Ｖoff は常温では
約５００ｍＶであるが、７５℃では約５Ｖとなるので、
回路は正常な動作ができない。
第１の受光部ＰＤ1 の暗電流をＩd1、第２の受光部ＰＤ
2 の暗電流をＩd2とすると、オフセット電位Ｖoff はＲ
1 ・（Ｉd1−Ｉd2）となる。（Ｉd1−Ｉd2）は常温２５
℃において数ｎＡ、７５℃において数十Ａとなり、Ｒ1
を数百ＭΩとすると、オフセット電位Ｖoff は常温では
約５００ｍＶであるが、７５℃では約５Ｖとなるので、
回路は正常な動作ができない。
【００８６】これに対し、図９に示す回路によると、第
１〜第４の受光部ＰＤ1 〜ＰＤ4 の暗電流をそれぞれＩ
d1，Ｉd2，Ｉd3，Ｉd4としたとき、オフセット電位Ｖ
off はＲ1 ・｛（Ｉd1−Ｉd2）−（Ｉd3−Ｉd4）｝とな
る。ここで、第１の受光部ＰＤ1 と第３の受光部ＰＤ3
の暗電流特性は等しく、第２の受光部ＰＤ2 と第４の受
光部ＰＤ4 の暗電流特性は等しく、しかも各受光部に印
加された逆バイアスはそれぞれ等しいので、Ｉd1とＩd3
は等しくなり、Ｉd2とＩd4は等しくなる。したがって、
理論上はオフセット電位Ｖoff は０Ｖとなる。実際には
各受光部の特性のばらつきもあるので、オフセット電位
Ｖoff は、常温２５℃において１０ｍＶ、７５℃では１
００ｍＶ程度となる。
１〜第４の受光部ＰＤ1 〜ＰＤ4 の暗電流をそれぞれＩ
d1，Ｉd2，Ｉd3，Ｉd4としたとき、オフセット電位Ｖ
off はＲ1 ・｛（Ｉd1−Ｉd2）−（Ｉd3−Ｉd4）｝とな
る。ここで、第１の受光部ＰＤ1 と第３の受光部ＰＤ3
の暗電流特性は等しく、第２の受光部ＰＤ2 と第４の受
光部ＰＤ4 の暗電流特性は等しく、しかも各受光部に印
加された逆バイアスはそれぞれ等しいので、Ｉd1とＩd3
は等しくなり、Ｉd2とＩd4は等しくなる。したがって、
理論上はオフセット電位Ｖoff は０Ｖとなる。実際には
各受光部の特性のばらつきもあるので、オフセット電位
Ｖoff は、常温２５℃において１０ｍＶ、７５℃では１
００ｍＶ程度となる。
【００８７】このように、第４の実施形態に係る光検出
装置によると、各受光部を流れる暗電流に起因するオフ
セット電位の発生を防止することができる。
装置によると、各受光部を流れる暗電流に起因するオフ
セット電位の発生を防止することができる。
【００８８】
【発明の効果】以上のように本発明によると、直列接続
された第１及び第２の受光部に様々な増幅器を接続でき
るので、回路規模が小さくなると共にコストを低減でき
る。また、各受光部と増幅器とを集積化する拡散工程が
容易になる。
された第１及び第２の受光部に様々な増幅器を接続でき
るので、回路規模が小さくなると共にコストを低減でき
る。また、各受光部と増幅器とを集積化する拡散工程が
容易になる。
【００８９】また、光感度が高感度になり、さらに、検
出したい波長帯域を容易に設定変更することができる。
出したい波長帯域を容易に設定変更することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光検出装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光検出装置の光
検出特性を示す図である。
検出特性を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光検出装置の第
１の受光部及び第２の受光部の表面形状を示す平面図で
ある。
１の受光部及び第２の受光部の表面形状を示す平面図で
ある。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光検出装置の第
１の受光部及び第２の受光部の表面形状を示す平面図で
ある。
１の受光部及び第２の受光部の表面形状を示す平面図で
ある。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る光検出装置の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る光検出装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光検出装置において、
増幅器をバイポーラトランジスタで構成した場合の回路
構成を示す回路図である。
増幅器をバイポーラトランジスタで構成した場合の回路
構成を示す回路図である。
【図８】本発明の実施形態に係る光検出装置による他の
回路構成の例を示す回路図である。
回路構成の例を示す回路図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る光検出装置の構
成を示す回路図である。
成を示す回路図である。
【図１０】従来の光検出装置の構成を示す図である。
ＰＤ1 第１の受光部 ＰＤ2 第２の受光部 ＰＤ3 第３の受光部 ＰＤ4 第４の受光部 １，２，９，３５，３６，３７ 配線 ３，２０，３１ 半導体基板 ４，２１，３２ 第１の不純物領域 ５，２２，３３ 第２の不純物領域 ６，２３，３４ 第３の不純物領域 ７，２６ 分離領域 ８ 増幅器 ２４ バイポーラトランジスタのコレクタ領域 ２５ バイポーラトランジスタのベース領域 ２７ バイポーラトランジスタ ３０ 分離領域 ３８ Ｐ型の不純物領域 ３９ Ｎ型不純物領域（増幅器形成領域） ４０ バイポーラトランジスタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−291182（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−133128（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−55621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−22871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−254736（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−55538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−88871（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−156575（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−122158（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/10 G02F 3/00
Claims (12)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板上に形成された
第２導電型の第１の不純物領域と、該第１の不純物領域
上に形成された第１導電型の第２の不純物領域とからな
る第１の受光部と、 前記第１導電型の半導体基板と、該半導体基板上に形成
された第２導電型の第３の不純物領域とからなり、前記
第１の受光部と異なる分光感度特性を有し、前記第１の
受光部と直列に接続された第２の受光部と、 前記第１の受光部と前記第２の受光部との接続部から前
記第１及び第２の受光部に発生した光電流の差電流を入
力して増幅する増幅手段とを備え、 前記半導体基板の、主面のうち前記第１の不純物領域が
形成された部分と、裏面との間に電圧を印加することに
よって、前記第１及び第２の受光部に逆バイアス電圧が
印加されるよう構成された光検出装置。 - 【請求項２】 増幅手段は、第１導電型の半導体基板に
形成された複数の不純物領域からなる増幅器を備えたこ
とを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光検出装置において、 前記増幅器を構成する複数の不純物領域のうち少なくと
も１つの不純物領域の深さは、前記第１，第２及び第３
の不純物領域のうち少なくとも１つの不純物領域深さと
等しいことを特徴とする光検出装置。 - 【請求項４】 第１導電型の半導体基板上に形成された
エピタキシャル層によって構成された第２導電型の第１
の不純物領域と、該第１の不純物領域上に形成された第
１導電型の第２の不純物領域とからなる第１の受光部
と、 前記第１導電型の半導体基板と、該半導体基板上に形成
された前記エピタキシャル層によって構成された第２導
電型の第３の不純物領域とからなり、前記第１の受光部
と異なる光検出特性を有し、前記第１の受光部と直列に
接続された第２の受光部と、 前記エピタキシャル層を前記第１の不純物領域と前記第
３の不純物領域とに分離する分離領域と、 前記第１の受光部と前記第２の受光部との接続部から前
記第１及び第２の受光部に発生した光電流の差電流を入
力して増幅する増幅手段とを備えた光検出装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の光検出装置において、 前記エピタキシャル層によって構成され、且つ分離領域
によって前記第１及び第３の不純物領域と分離された増
幅器形成領域をさらに備え、 前記増幅手段は、前記増幅器形成領域に形成された複数
の不純物領域からなる増幅器を備えたことを特徴とする
光検出装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の光検出装置において、 前記増幅器は、前記第１の受光部と前記第２の受光部と
の接続部にベース領域が接続されたバイポーラトランジ
スタであり、前記ベース領域の深さは前記第２の不純物
領域の深さと等しいことを特徴とする光検出装置。 - 【請求項７】 第１及び第２の受光部に逆バイアス電圧
が印加されるよう構成されたことを特徴とする請求項４
に記載の光検出装置。 - 【請求項８】 光検出を行う波長帯域を第１の受光部と
第２の受光部との面積比によって設定するよう構成され
たことを特徴とする請求項１又は４に記載の光検出装
置。 - 【請求項９】 第１及び第２の受光部の表面形状は相互
に入り組んでいることを特徴とする請求項１又は４に記
載の光検出装置。 - 【請求項１０】 直列に接続された第１の受光部及び第
２の受光部と、 前記第２の受光部に並列に接続され前記第１の受光部と
同等の暗電流特性を有し且つ遮光された第３の受光部
と、 前記第１の受光部に並列に接続され前記第２の受光部と
同等の暗電流特性を有し且つ遮光された第４の受光部
と、 前記第１の受光部と前記第２の受光部との接続部から前
記第１及び第２の受光部に発生した光電流の差電流を入
力して増幅する増幅手段とを備えた光検出装置。 - 【請求項１１】 第１〜第４の受光部に同等の逆バイア
ス電圧が印加されるよう構成されたことを特徴とする請
求項１０に記載の光検出装置。 - 【請求項１２】 第１導電型の半導体基板上に形成され
たエピタキシャル層によって構成された第２導電型の第
１の不純物領域と該第１の不純物領域上に形成された第
１導電型の第２の不純物領域とからなる第１の受光部
と、前記第１導電型の半導体基板と該半導体基板上に形
成された前記エピタキシャル層によって構成された第２
導電型の第３の不純物領域とからなり，前記第１の受光
部と異なる光検出特性を有し前記第１の受光部と直列に
接続された第２の受光部と、前記第１及び第３の不純物
領域と分離領域によって分離されたエピタキシャル層に
ベース領域が形成され，前記第１の受光部と前記第２の
受光部との接続部に前記ベース領域が接続されたバイポ
ーラトランジスタとを備えた光検出装置を製造する光検
出装置の製造方法であって、 前記バイポーラトランジスタのベース領域及び前記第２
の不純物領域を同一の拡散工程において同時に形成する
工程を備えている光検出装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
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