JPH03101173A - フオトカプラー - Google Patents
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- JPH03101173A JPH03101173A JP2236915A JP23691590A JPH03101173A JP H03101173 A JPH03101173 A JP H03101173A JP 2236915 A JP2236915 A JP 2236915A JP 23691590 A JP23691590 A JP 23691590A JP H03101173 A JPH03101173 A JP H03101173A
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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- H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (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。
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、発光半導体デバイスと受光半導体デバイスと
を備え、これらが電気絶縁性かつ光透過性の結合媒体を
介して相互に結合されるフォトカプラーに関する。
を備え、これらが電気絶縁性かつ光透過性の結合媒体を
介して相互に結合されるフォトカプラーに関する。
この種のフォトカプラーは知られている。このフォトカ
プラーは一次回路と二次回路とに電気的に分離された２
つのスイッチング回路間で帰還のない信号伝送を行うた
めに使われている。このフォトカプラーは一次側が発光
半導体デバイス、例えば発光半導体ダイオード（ＬＥＤ
）から構成され、二次側が受光半導体デバイス、例えば
フォトダイオードまたはフォトトランジスタから構成さ
れている。これらのデバイスは相互に光学的に結合され
ている。結合媒体としては例えば透明プラスチックが使
用されている。
プラーは一次回路と二次回路とに電気的に分離された２
つのスイッチング回路間で帰還のない信号伝送を行うた
めに使われている。このフォトカプラーは一次側が発光
半導体デバイス、例えば発光半導体ダイオード（ＬＥＤ
）から構成され、二次側が受光半導体デバイス、例えば
フォトダイオードまたはフォトトランジスタから構成さ
れている。これらのデバイスは相互に光学的に結合され
ている。結合媒体としては例えば透明プラスチックが使
用されている。
今日最も多く普及しているフォトカプラーは一次側にバ
イポーラフォトトランジスタを有している。従って、フ
ォトカプラーの出力端はトランジスタ特性を有する可変
抵抗となっている。
イポーラフォトトランジスタを有している。従って、フ
ォトカプラーの出力端はトランジスタ特性を有する可変
抵抗となっている。
補助電圧源を有することなく電界効果トランジスタ、特
にＭＯＳトランジスタを駆動するためには、何れにせよ
、二次側に５ボルト程度の電圧を発するフォトカプラー
が必要とされる。この種のフォトカプラーは特にコンピ
ュータ制御される電話交換システムにおいて電話加入者
線毎にテストアクセスを行うために多数必要である。
にＭＯＳトランジスタを駆動するためには、何れにせよ
、二次側に５ボルト程度の電圧を発するフォトカプラー
が必要とされる。この種のフォトカプラーは特にコンピ
ュータ制御される電話交換システムにおいて電話加入者
線毎にテストアクセスを行うために多数必要である。
電圧出力を有するこの種のフォトカプラーは複数のフォ
トエレメントつまり比較的僅かな内部抵抗を有するｐｎ
接合を備えた能動二極の直列接続を必要とする。このフ
ォトカプラーはディスクリートに一構成され得るかまた
は複数のチップに纏めるハイブリッド技術によって構成
され得る。フォトエレメントをモノリシックに集積した
い場合には、個々のフォトエレメントを誘電体絶縁によ
って互いに分離しなければならない。同様に、絶縁体上
に設けられたアモルファスまたは結晶質半導体膜のフォ
トエレメント、例えば酸化シリコン膜上に設けられたア
モルスアスシリコンが使用可能である。
トエレメントつまり比較的僅かな内部抵抗を有するｐｎ
接合を備えた能動二極の直列接続を必要とする。このフ
ォトカプラーはディスクリートに一構成され得るかまた
は複数のチップに纏めるハイブリッド技術によって構成
され得る。フォトエレメントをモノリシックに集積した
い場合には、個々のフォトエレメントを誘電体絶縁によ
って互いに分離しなければならない。同様に、絶縁体上
に設けられたアモルファスまたは結晶質半導体膜のフォ
トエレメント、例えば酸化シリコン膜上に設けられたア
モルスアスシリコンが使用可能である。
しかしながら、これらは何れにせよ複合構成のために複
雑であり、しかも製作に時間と費用が掛かる。
雑であり、しかも製作に時間と費用が掛かる。
そこで、本発明は、比較的簡単で価格的にも手頃に実現
でき、他の構成要素と共に集積可能であり、とりわけ補
助電源を有することなく電界効果トランジスタを駆動す
るのに適し、従って特に最新の電話交換システムのテス
トアクセスを行うのに使用可能である電圧出力形フォト
カプラーを提供することを課題とする。
でき、他の構成要素と共に集積可能であり、とりわけ補
助電源を有することなく電界効果トランジスタを駆動す
るのに適し、従って特に最新の電話交換システムのテス
トアクセスを行うのに使用可能である電圧出力形フォト
カプラーを提供することを課題とする。
このような課題を解決するために、本発明は、冒頭で述
べた種類のフォトカプラーにおいて、受光半導体デバイ
スは複数のフォトエレメントが直副接続されて集積され
ている半導体チップであるものである。
べた種類のフォトカプラーにおいて、受光半導体デバイ
スは複数のフォトエレメントが直副接続されて集積され
ている半導体チップであるものである。
半導体チップは特に一部分が薄くエツチングされたシリ
コン基板によって構成され、この基板には個々のフォト
エレメントが薄いエッング部分にアイソレーション拡散
によって実現される。アイソレーション拡散によって形
成されたｐｎ接合は接触金属膜によって入射光から有利
に保護される。
コン基板によって構成され、この基板には個々のフォト
エレメントが薄いエッング部分にアイソレーション拡散
によって実現される。アイソレーション拡散によって形
成されたｐｎ接合は接触金属膜によって入射光から有利
に保護される。
半導体チップ、特にシリコンチップの膜厚はフォトエレ
メントの領域が好ましくは約１５μｍの大きさである。
メントの領域が好ましくは約１５μｍの大きさである。
本発明によって得られる利点は、特に、フォトカプラー
の受光器として使われる半導体デバイスがフォトエレメ
ントの直列接続として特にシリコンから成る半導体チッ
プ内に集積される点にある。
の受光器として使われる半導体デバイスがフォトエレメ
ントの直列接続として特にシリコンから成る半導体チッ
プ内に集積される点にある。
フォトエレメントの領域ではシリコンウェハが圧力セン
サにおいて行われているのと同じ方法で好ましくは約１
５μｍの厚さの薄いシリコン膜となるまでエツチングさ
れる。このシリコン腹内には個々のフォトエレメントが
アイソレーション拡散によって製作される。このアイソ
レーション拡散のｐｎ接合は例えばとにかく必要な金属
膜によって入射光から完全に保護される０本発明による
フォトカプラーの特に有利な利点は、−船釣なチップと
同じようにテストされバラバラに分割されてボンディン
グされ一部分が薄くエツチングされたシリコン基板は誘
電体絶縁を備えた基板をそれぞれ溶解するよりも著しく
安価であるという点にある。本発明の他の利点は、この
テクノロジーにてフォトエレメントの直列接続の他に、
同様に抵抗またはＭＯＳ）ランジスタの如き横形デバイ
ス、および薄膜作成のために必要なエピタキシーの枠内
でパワーＭＯＳ）ランジスタの如き縦形スイッチング要
素も製作できる点にある。
サにおいて行われているのと同じ方法で好ましくは約１
５μｍの厚さの薄いシリコン膜となるまでエツチングさ
れる。このシリコン腹内には個々のフォトエレメントが
アイソレーション拡散によって製作される。このアイソ
レーション拡散のｐｎ接合は例えばとにかく必要な金属
膜によって入射光から完全に保護される０本発明による
フォトカプラーの特に有利な利点は、−船釣なチップと
同じようにテストされバラバラに分割されてボンディン
グされ一部分が薄くエツチングされたシリコン基板は誘
電体絶縁を備えた基板をそれぞれ溶解するよりも著しく
安価であるという点にある。本発明の他の利点は、この
テクノロジーにてフォトエレメントの直列接続の他に、
同様に抵抗またはＭＯＳ）ランジスタの如き横形デバイ
ス、および薄膜作成のために必要なエピタキシーの枠内
でパワーＭＯＳ）ランジスタの如き縦形スイッチング要
素も製作できる点にある。
１つまたは複数の電圧出力を有するフォトカプラーのた
めに、フォトエレメントの１つまたは複数の直列接続が
、必要な場合には他のスイッチング要素と共に、受光器
チップ内にモノリシックに纏められる。このフォトカプ
ラーは従って駆動用フォトカプラーのための公知の回路
を含む。二の受光器チップは発光器としてのＬＥＤを含
めてよく行われているようにフォトカプラー内に纏めら
れる。
めに、フォトエレメントの１つまたは複数の直列接続が
、必要な場合には他のスイッチング要素と共に、受光器
チップ内にモノリシックに纏められる。このフォトカプ
ラーは従って駆動用フォトカプラーのための公知の回路
を含む。二の受光器チップは発光器としてのＬＥＤを含
めてよく行われているようにフォトカプラー内に纏めら
れる。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第１図および第２図に一部が図示されている受光半導体
デバイス１は電圧出力を有する本発明によるフォトカプ
ラーの一部分を形成している。この受光器部分はこの例
ではシリコンチップ１である。図示されている薄い領域
はｎドーピングされたシリコン基板１の一部分であり、
このｎドーピングされたシリコン基板１はフォトエレメ
ント２のＮ域が圧力センサに適用されているような方法
で約１５μｍの厚さのｎドーピングされたシリコン膜に
エツチングされる。このｎドーピングされたシリコン基
板内にはフォトエレメント２を形成するためにｐ導電性
領域が拡散される。ｐ導電性の島を有するｎドーピング
されたシリコン基板はアイソレーション拡散、この例で
はｐ拡散により７− 分割されて、その際に形成されたｐｎ接合つまり分離壁
５が多数のフォトエレメント２を画成する。
デバイス１は電圧出力を有する本発明によるフォトカプ
ラーの一部分を形成している。この受光器部分はこの例
ではシリコンチップ１である。図示されている薄い領域
はｎドーピングされたシリコン基板１の一部分であり、
このｎドーピングされたシリコン基板１はフォトエレメ
ント２のＮ域が圧力センサに適用されているような方法
で約１５μｍの厚さのｎドーピングされたシリコン膜に
エツチングされる。このｎドーピングされたシリコン基
板内にはフォトエレメント２を形成するためにｐ導電性
領域が拡散される。ｐ導電性の島を有するｎドーピング
されたシリコン基板はアイソレーション拡散、この例で
はｐ拡散により７− 分割されて、その際に形成されたｐｎ接合つまり分離壁
５が多数のフォトエレメント２を画成する。
ｎ形シリコン基板１の表面は表面バッジベージジンとし
て作用するシリコン酸化膜７によって被覆されている。
て作用するシリコン酸化膜７によって被覆されている。
このシリコン酸化膜７はフォトエレメント２を適宜の個
所に電気的に結合するために空所を有しており、それゆ
え好ましくはアルミニウムから成る金属膜つまり接触膜
６がそれぞれのｐＩＩ域に直接接続されかつｎｅＪｌ域
にそれぞれｎ４形接触拡散領域を介して接続され得るこ
とにより、得ようとする直列接続が形成される。接触金
属膜６は、フォトエレメント２の被照射面を発光半導体
デバイスから発せられた光に対して隠蔽することなく、
アイソレーション拡散によりチップ１内に作成されたｐ
ｎ接合つまり分離壁５を擾乱入射光に対して完全に保護
するように受光器チップ１上に設置されることよって、
さらに他の目的を果たす。
所に電気的に結合するために空所を有しており、それゆ
え好ましくはアルミニウムから成る金属膜つまり接触膜
６がそれぞれのｐＩＩ域に直接接続されかつｎｅＪｌ域
にそれぞれｎ４形接触拡散領域を介して接続され得るこ
とにより、得ようとする直列接続が形成される。接触金
属膜６は、フォトエレメント２の被照射面を発光半導体
デバイスから発せられた光に対して隠蔽することなく、
アイソレーション拡散によりチップ１内に作成されたｐ
ｎ接合つまり分離壁５を擾乱入射光に対して完全に保護
するように受光器チップ１上に設置されることよって、
さらに他の目的を果たす。
第３図に概略的に図示されたフォトカプラーは特にフォ
トエレメント２の直列接続を備えた受光器チップ１の断
面を明確に示している。受光器チップ１は適宜の結合媒
体４、例えば光透過性、電気絶縁性プラスチックを介し
て発光器チップ３、例えばＬＥＤに光学的に結合されて
いる。フォトエレメント２は受光器チップｌの薄く橋絡
部分内へ直列接続されて集積されている。両電気的接続
部８はフォトカプラーの電圧出力端を示し、フォトエレ
メント２を直列接続するために使用される接触金属膜の
一部分である。フォトエレメント２の他には、特に薄く
されていない半導体チップ１の領域に他の集積スイッチ
ング要素が特にフォトエレメント２に対すると同じプロ
セスステップにて製作される。このスイッチング要素は
通信技術へフォトカプラーを適用するために特にＭＯＳ
）ランジスタによって構成されている。これらのトラン
ジスタはエンハンスメント形またはデプレッシッン形の
横形または縦形トランジスタとして形成され得る。
トエレメント２の直列接続を備えた受光器チップ１の断
面を明確に示している。受光器チップ１は適宜の結合媒
体４、例えば光透過性、電気絶縁性プラスチックを介し
て発光器チップ３、例えばＬＥＤに光学的に結合されて
いる。フォトエレメント２は受光器チップｌの薄く橋絡
部分内へ直列接続されて集積されている。両電気的接続
部８はフォトカプラーの電圧出力端を示し、フォトエレ
メント２を直列接続するために使用される接触金属膜の
一部分である。フォトエレメント２の他には、特に薄く
されていない半導体チップ１の領域に他の集積スイッチ
ング要素が特にフォトエレメント２に対すると同じプロ
セスステップにて製作される。このスイッチング要素は
通信技術へフォトカプラーを適用するために特にＭＯＳ
）ランジスタによって構成されている。これらのトラン
ジスタはエンハンスメント形またはデプレッシッン形の
横形または縦形トランジスタとして形成され得る。
例えばフォトエレメント２の他に受光器チップ１内にモ
ノリシックに集積可能な回路は第４図に図示されている
。電話加入者のテストアクセスを行うための駆動用フォ
トカプラーのこの回路は一点鎖線で示されている２つの
可能なインターフェース（Ａ、Ｂ）を有している。Ａは
外付はプル・ダウン・デプレッション形トランジスタＤ
Ｔのインターフェースであり、Ｂは集積デプレッション
形トラ・ンジスタＤＴのインターフェースである。
ノリシックに集積可能な回路は第４図に図示されている
。電話加入者のテストアクセスを行うための駆動用フォ
トカプラーのこの回路は一点鎖線で示されている２つの
可能なインターフェース（Ａ、Ｂ）を有している。Ａは
外付はプル・ダウン・デプレッション形トランジスタＤ
Ｔのインターフェースであり、Ｂは集積デプレッション
形トラ・ンジスタＤＴのインターフェースである。
矢印によって、発光器チップ（ＬＥＤ）３から受光器チ
ップのフォトエレメント２の方向へ放出された光線が示
されている。
ップのフォトエレメント２の方向へ放出された光線が示
されている。
第１図はシリコン受光器チップの薄い領域に設けられた
フォトエレメントの直列接続を示す断面図、第２図は第
１図に示されたフォトエレメントを示す平面図、第３図
はフォトカプラーの概略断面図、第４図は電話加入者の
テストを行うための駆動用フォトカプラーの回路図であ
る。 １・・・半導体チップ ２・・・フォトエレメント ５・・・ｐｎ接合 ６・・・金属膜 １
フォトエレメントの直列接続を示す断面図、第２図は第
１図に示されたフォトエレメントを示す平面図、第３図
はフォトカプラーの概略断面図、第４図は電話加入者の
テストを行うための駆動用フォトカプラーの回路図であ
る。 １・・・半導体チップ ２・・・フォトエレメント ５・・・ｐｎ接合 ６・・・金属膜 １
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）発光半導体デバイスと受光半導体デバイスとを備え
、これらが電気絶縁性かつ光透過性の結合媒体を介して
相互に結合されるフォトカプラーにおいて、前記受光半
導体デバイスは複数のフォトエレメント（２）が直列接
続されて集積されている半導体チップ（１）であること
を特徴とするフォトカプラー。 ２）前記半導体チップ（１）は一部分が薄くエッチング
されたシリコン基板から構成され、この基板には個々の
フォトエレメント（２）が薄くエッチングされた部分に
アイソレーション拡散によって形成されていることを特
徴とする請求項１記載のフォトカプラー。 ３）アイソレーション拡散によって形成されたｐｎ接合
（５）は金属膜（６）によって光入射に対して保護され
ていることを特徴とする請求項１または２記載のフォト
カプラー。 ４）前記半導体チップ（１）の膜厚は前記フォトエレメ
ント（２）の領域が約１５μｍの大きさであることを特
徴とする請求項１ないし３の１つに記載のフォトカプラ
ー。 ５）前記受光半導体チップは複数のフォトエレメント（
２）の直列接続が集積されている半導体チップ（１）で
あることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の
フォトカプラー。 ６）前記フォトカプラーは電界効果トランジスタを駆動
するために使用されることを特徴とする請求項１ないし
５の１つに記載のフォトカプラー。 ７）同一半導体チップ（１）内に他の半導体スイッチン
グ要素が集積されていることを特徴とする請求項１ない
し５の１つに記載のフォトカプラー。 ８）前記スイッチング要素は電界効果トランジスタであ
ることを特徴とする請求項７記載のフォトカプラー。 ９）前記フォトカプラーは出力端に集積形電界効果トラ
ンジスタ（ＤＴ）を有することを特徴とする請求項８記
載のフォトカプラー。
Applications Claiming Priority (2)
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| DE3929795 | 1989-09-07 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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