JP2000174245A - Semiconductor device with built-in photo detector - Google Patents

Semiconductor device with built-in photo detector

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JP2000174245A
JP2000174245A JP10348102A JP34810298A JP2000174245A JP 2000174245 A JP2000174245 A JP 2000174245A JP 10348102 A JP10348102 A JP 10348102A JP 34810298 A JP34810298 A JP 34810298A JP 2000174245 A JP2000174245 A JP 2000174245A
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JP
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film
diamond
light
receiving element
carbon film
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Inventor
Toshihiko Fukushima
稔彦 福島
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Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily form a high-reliability light shielding structure without great increase in the process by providing a diamond-like C film least above a light shield requiring region. SOLUTION: After forming photo diode elements and NPN transistor elements, a first silicon oxide insulating film 90 is formed on the entire surface, metal electrodes 100 of the photo diode elements and NPN transistor elements are made from a first metal layer, a diamond-like C film 140 of about 1 μm is formed on the entire wafer surface by the CVD, regions on photo detectors are removed by the RIE method, a wiring is formed from a second metal layer 120, and a silicon oxide protective film 130 is formed, thereby obtaining a desired structure. Since the diamond-like C film 140 serves also as a layer insulation film and a light shielding film, it has a high reliability light shielding structure allowing a double layer wiring to be laid, without augmenting the manufacturing process.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は受光素子を内蔵する
半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a light receiving element.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置においてフォトダイオード等
の受光素子を含む集積回路は、光透過窓を持ったパッケ
ージに組み込まれる。入射光は該窓を通過した後半導体
基板上のフォトダイオード等の受光素子に到達して検出
され、そのとき発生した検出信号は同一基板上のトラン
ジスタや抵抗等で構成された回路により処理されたうえ
出力される。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device, an integrated circuit including a light receiving element such as a photodiode is incorporated in a package having a light transmitting window. After passing through the window, the incident light reaches a light receiving element such as a photodiode on a semiconductor substrate and is detected, and a detection signal generated at that time is processed by a circuit including transistors and resistors on the same substrate. Output.

【0003】このとき入射した光が受光素子以外の能動
素子や受動素子に照射されると、光の励起によるキャリ
ア濃度の変化等によって、その素子本来の特性変動、例
えばNPNトランジスタのhFE変動や拡散抵抗の抵抗
値変動等が発生して回路が誤動作する可能性がある。ま
た受光素子の周辺領域から、必要とする入射光以外の光
が侵入すると、出力信号の雑音が増加する原因となり、
信頼性が低下する。
At this time, when the incident light irradiates an active element or a passive element other than the light receiving element, a change in the carrier concentration due to the excitation of the light causes a change in the intrinsic characteristics of the element, for example, a hFE change or diffusion of the NPN transistor. The circuit may malfunction due to a change in the resistance value of the resistor. Also, if light other than the required incident light enters from the peripheral area of the light receiving element, it causes an increase in noise of the output signal,
Reliability decreases.

【0004】このため、チップ内の受光素子周辺全体に
遮光層を設ける必要があるが、通常の半導体プロセスで
用いられる層間絶縁層や保護層である酸化珪素や窒化珪
素は可視光を透過するため、これらを本目的のために利
用することはできない。そこで一般に受光素子を搭載し
た半導体装置では、入射光から下部の素子を保護するた
め、受光素子以外の領域上部に電気配線材料に用いるA
lSi等の金属膜を形成して遮光効果をもたせている。
For this reason, it is necessary to provide a light-shielding layer all around the light-receiving element in the chip. Silicon oxide and silicon nitride, which are an interlayer insulating layer and a protective layer used in a normal semiconductor process, transmit visible light. Cannot be used for this purpose. Therefore, in general, in a semiconductor device equipped with a light receiving element, in order to protect the lower element from incident light, an A used for an electric wiring material is formed above a region other than the light receiving element.
A light shielding effect is provided by forming a metal film such as lSi.

【0005】このようなデバイスの一般的な例である受
光素子を内蔵した半導体装置の構造と製造プロセスの概
略を、フォトダイオード素子とNPNトランジスタ素子
の断面図を用いて以下に説明する。
An outline of the structure and manufacturing process of a semiconductor device incorporating a light receiving element, which is a general example of such a device, will be described below with reference to sectional views of a photodiode element and an NPN transistor element.

【0006】まず、図6(a)に示されるように、P型
半導体基板10にパターニングを行なった後、イオン注
入法あるいは熱拡散法によって、アンチモンによるN型
埋め込み層20と硼素による下部P型素子分離層30を
形成する。
First, as shown in FIG. 6A, after patterning a P-type semiconductor substrate 10, an N-type buried layer 20 of antimony and a lower P-type of boron are formed by ion implantation or thermal diffusion. An element isolation layer 30 is formed.

【0007】その上に、図6(b)に示すように、N型
エピタキシャル層40を約3μm成長させた後、NPN
トランジスタのコレクタ補償拡散層50を燐で、上部P
型素子分離層60を硼素で、イオン注入法あるいは熱拡
散法を用いて形成する。
As shown in FIG. 6B, an N-type epitaxial layer 40 is grown to a thickness of about 3 μm,
The collector compensation diffusion layer 50 of the transistor is phosphorus
The mold isolation layer 60 is formed of boron by an ion implantation method or a thermal diffusion method.

【0008】さらに、図6(c)に示すように、硼素に
よりフォトダイオードのP型拡散層70とNPNトラン
ジスタのベース拡散層71とを、また、砒素によりNP
Nトランジスタのエミッタ拡散層80を形成したあと、
酸化珪素よりなる第1の絶縁層90を全面に形成する。
Further, as shown in FIG. 6C, the P-type diffusion layer 70 of the photodiode and the base diffusion layer 71 of the NPN transistor are formed of boron, and the NP
After forming the emitter diffusion layer 80 of the N transistor,
A first insulating layer 90 made of silicon oxide is formed on the entire surface.

【0009】その後、図6(d)に示すように、厚さ約
1.1μmの第1の金属層でフォトダイオード素子とN
PNトランジスタ素子の両素子の金属電極100を形成
し、さらに厚さ約1μmの窒化珪素よりなる第2の絶縁
層110を堆積する。
Then, as shown in FIG. 6D, the photodiode element and the N-type are formed with a first metal layer having a thickness of about 1.1 μm.
Metal electrodes 100 of both elements of the PN transistor element are formed, and a second insulating layer 110 made of silicon nitride having a thickness of about 1 μm is deposited.

【0010】最後に、図6(e)に示すように、厚さ約
0.9μmの第2の配線層を利用して、遮光のための領
域120を受光素子上部以外の領域に形成した後、厚さ
約1.2μmの酸化珪素よりなる保護膜130を堆積し
て素子構造を形成する。
Finally, as shown in FIG. 6 (e), a light-shielding region 120 is formed in a region other than the upper portion of the light receiving element by using a second wiring layer having a thickness of about 0.9 μm. Then, a protective film 130 made of silicon oxide having a thickness of about 1.2 μm is deposited to form an element structure.

【0011】上記の従来例において注意するべき点は、
遮光層を作成した場所には第2の金属層を用いた配線を
作成することができなくなることである。
The points to be noted in the above conventional example are as follows.
This means that it is not possible to form a wiring using the second metal layer at the place where the light shielding layer is formed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】一般に上記に示したよ
うな素子構造では、受光素子面積に対する遮光領域の比
が大きいため、その遮光領域面積は膨大なものとなり以
下に示す問題を発生させる。
Generally, in the element structure as described above, since the ratio of the light-shielding region to the light-receiving element area is large, the area of the light-shielding region becomes enormous, causing the following problems.

【0013】(1)遮光用金属膜は製造工程の増加を防
ぐため第2の配線層と兼用して作成されるが、大きな面
積を占める領域が配線層に存在するため、レイアウトの
自由度が減少し、ICのチップサイズの増加をもたらし
コストアップにつながる。もちろん配線に用いる金属層
を追加することによってレイアウトの問題は回避できる
が、これに伴うコストアップはチップサイズに起因する
効果より遥かに大きい。
(1) The light-shielding metal film is formed also as the second wiring layer in order to prevent an increase in the number of manufacturing steps. However, since a region occupying a large area exists in the wiring layer, the degree of freedom in layout is low. This leads to an increase in the IC chip size, leading to an increase in cost. Of course, the layout problem can be avoided by adding a metal layer used for wiring, but the cost increase associated therewith is far greater than the effect due to the chip size.

【0014】(2)大面積の薄膜金属層は応力発生の原
因となり、素子の特性に予期せぬ悪影響を及ぼす可能性
があるため、レイアウトに制限が生じる。
(2) A thin-film metal layer having a large area causes a stress and may have an unexpected adverse effect on the characteristics of the device, so that the layout is limited.

【0015】(3)配線金属として一般に用いられるA
lSiを大面積で形成すると、シンター等の熱処理時に
内部に吸収していたガスが発生する際、それらすべてを
パターンエッジ部から排出できず、金属膜と下部絶縁層
の間にガスが溜まって膨れ、それが破裂,飛散した場合
ICの信頼性上大きな問題となる可能性があるため、形
状にあわせて最適なスリットを余分に形成しなければな
らない。
(3) A commonly used as a wiring metal
When lSi is formed in a large area, when gas absorbed inside during heat treatment of a sinter or the like is generated, all of the gas cannot be exhausted from the pattern edge portion, and the gas accumulates and swells between the metal film and the lower insulating layer. If it ruptures or scatters, it may cause a serious problem in the reliability of the IC. Therefore, an extra optimal slit must be formed according to the shape.

【0016】このような事態を踏まえて、より低コスト
な受光素子を内蔵する半導体装置を提供するために、薄
い遮光金属膜を使用するという技術が、例えば特開平9
−331053号公報に開示されている。この従来例で
は3層配線を想定しているため若干の効果があるように
見えるが、コストの関係上現実には2層配線を用いて製
造する必要があるため、有効な解決方法とは言い難い。
In view of such a situation, in order to provide a semiconductor device having a light-receiving element at a lower cost, a technique of using a thin light-shielding metal film is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 3,310,053. In this conventional example, it seems that there is a slight effect because three-layer wiring is assumed. However, due to cost considerations, it is actually necessary to manufacture using two-layer wiring. hard.

【0017】そのため大幅な工程の増加を必要とせず、
かつ信頼性の高い遮光構造を容易に製造できる、受光素
子を内蔵する半導体装置およびその製造方法が望まれて
いる。
Therefore, a large increase in the number of steps is not required,
There is a demand for a semiconductor device having a built-in light receiving element and a method of manufacturing the same, which can easily manufacture a highly reliable light shielding structure.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の受光素子を内蔵する半導体装置において
は、 少なくとも遮光必要領域上部にダイヤモンド状炭
素膜を設けたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a semiconductor device incorporating a light receiving element according to the present invention is characterized in that a diamond-like carbon film is provided at least above a light-shielding required area.

【0019】また、前記ダイヤモンド状炭素膜は層間絶
縁膜もしくは保護膜を兼ねることを特徴としている。
Further, the diamond-like carbon film is characterized in that it also serves as an interlayer insulating film or a protective film.

【0020】また、前記遮光必要領域上部のダイヤモン
ド状炭素膜に比して十分薄いダイヤモンド状炭素膜を、
受光素子領域上部に設けたことを特徴としている。
Further, a diamond-like carbon film which is sufficiently thinner than the diamond-like carbon film above the light-shielding necessary area,
It is characterized in that it is provided above the light receiving element region.

【0021】さらにまた、前記受光素子領域上部のダイ
ヤモンド状炭素膜の厚さが入射光の波長の略1/4であ
り、かつ該ダイヤモンド状炭素膜の屈折率が下部珪素層
の屈折率の平方根に略等しいことを特徴としている。
Furthermore, the thickness of the diamond-like carbon film above the light-receiving element region is approximately の of the wavelength of the incident light, and the refractive index of the diamond-like carbon film is the square root of the refractive index of the lower silicon layer. It is characterized by being substantially equal to

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図をもとに本発明の実施の
形態について説明する。図1、図2、図4、図5、図6
において、10は半導体基板であり、20はN型埋め込
み層であり、30は下部P型素子分離層であり、40は
N型エピタキシャル層であり、50はコレクタ補償拡散
層であり、60は上部P型素子分離層であり、70はフ
ォトダイオードのP型拡散層であり、71はNPNトラ
ンジスタのベース拡散層であり、80はNPNトランジ
スタのエミッタ拡散層である。また、90は第1の絶縁
層であり、100は第1の金属層であり、110は第2
の絶縁層であり、120は、第2の金属層であり、13
0は保護膜であり、140はダイアモンド状炭素膜であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1, 2, 4, 5, and 6
In the above, 10 is a semiconductor substrate, 20 is an N-type buried layer, 30 is a lower P-type element isolation layer, 40 is an N-type epitaxial layer, 50 is a collector compensation diffusion layer, and 60 is an upper part. A P-type element isolation layer, 70 is a P-type diffusion layer of the photodiode, 71 is a base diffusion layer of the NPN transistor, and 80 is an emitter diffusion layer of the NPN transistor. Further, 90 is a first insulating layer, 100 is a first metal layer, and 110 is a second metal layer.
120 is a second metal layer, and 13 is a second metal layer.
0 is a protective film, and 140 is a diamond-like carbon film.

【0023】(第1の実施例)本発明の第1の実施例に
ついて図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の第
1の実施例を示す受光素子を内蔵した半導体装置の断面
図であり、図2はその製造工程の一例を示す図である。
本実施例においては、図6に示す従来例の第2の絶縁膜
の代わりにダイアモンド状炭素膜を用いることによって
本特許構造を実現している。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a built-in light receiving element according to the first embodiment, and FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process thereof.
In this embodiment, the present patent structure is realized by using a diamond-like carbon film instead of the second insulating film of the conventional example shown in FIG.

【0024】以下にその製造プロセスを図2を用いて詳
細に説明する。図6(c)に示す構造までは従来例と同
じであり、フォトダイオード素子とNPNトランジスタ
素子の両素子を作成した後、酸化珪素よりなる第1の絶
縁層90を全面に形成するまでは従来例と同様に作成す
る。このあと、図2(a)に示すように、第1の金属層
でフォトダイオード素子とNPNトランジスタ素子の両
素子の金属電極100を形成する。
Hereinafter, the manufacturing process will be described in detail with reference to FIG. The structure up to the structure shown in FIG. 6C is the same as that of the conventional example. After forming both the photodiode element and the NPN transistor element, the conventional method until the first insulating layer 90 made of silicon oxide is formed on the entire surface. Create it as in the example. Thereafter, as shown in FIG. 2A, metal electrodes 100 of both the photodiode element and the NPN transistor element are formed on the first metal layer.

【0025】さらに、図2(b)に示すように、ウエハ
全面にCVD法によってダイアモンド状炭素膜140を
1μm程度形成したあと、受光素子上の領域をRIE法
によって除去する。
Further, as shown in FIG. 2B, after a diamond-like carbon film 140 is formed to a thickness of about 1 μm on the entire surface of the wafer by CVD, the region on the light receiving element is removed by RIE.

【0026】最後に、図2(c)に示すように、第2の
金属層120で配線を作成した後、保護層となる酸化珪
素膜130を成膜して所望の構造を得る。
Finally, as shown in FIG. 2C, after forming a wiring with the second metal layer 120, a silicon oxide film 130 serving as a protective layer is formed to obtain a desired structure.

【0027】本実施例で使用したダイヤモンド状炭素膜
140は主に炭素を主成分とし、多量の水素を含み、S
P2およびSP3結合をもつ高硬度の物質である。その
電気的性質は絶縁体であり誘電率も酸化珪素や窒化珪素
に遜色ないほど低く、かつ化学的侵食に対する保護性が
非常に優れている。またSi系材質との密着性は良く、
CVD法によってnmからμmのオーダーの厚さまでウ
エハ面内に均一に成膜することができ、RIE技術で加
工することが可能である。水素の含有量や成膜温度,ガ
ス圧,成膜時の印加電圧等を変更することによってその
物理的諸性質のコントロールが可能である。
The diamond-like carbon film 140 used in this embodiment mainly contains carbon as a main component, contains a large amount of hydrogen,
It is a high hardness substance having P2 and SP3 bonds. Its electrical properties are an insulator, its dielectric constant is as low as silicon oxide and silicon nitride, and it has very good protection against chemical erosion. It has good adhesion to Si-based materials,
A film can be uniformly formed on a wafer surface to a thickness on the order of nm to μm by the CVD method, and can be processed by RIE technology. The physical properties can be controlled by changing the hydrogen content, the film formation temperature, the gas pressure, the applied voltage during the film formation, and the like.

【0028】また、ダイヤモンド状炭素膜は遠赤外光に
対してはよい透過性を持っているが紫外から可視光に対
してはその吸収が大きく遮光効果をもつ。図3に示すよ
うに成膜条件をコントロールすることで可視光領域の吸
収係数を10000cm−1以上にすることが可能であ
り、一般に絶縁膜として用いられる1μm程度の膜厚で
その透過率を3%以下にすることができる。またその屈
折率も1.5から2.5の範囲で制御できる。
The diamond-like carbon film has a good transmittance for far-infrared light, but has a large absorption from ultraviolet to visible light and has a light shielding effect. As shown in FIG. 3, by controlling the film forming conditions, the absorption coefficient in the visible light region can be increased to 10000 cm −1 or more, and the transmittance is 3 μm at a film thickness of about 1 μm generally used as an insulating film. % Or less. Also, the refractive index can be controlled in the range of 1.5 to 2.5.

【0029】本実施例では、受光素子上にはダイアモン
ド状炭素膜140が存在しないため、可視光が表面から
受光素子部に到達して検出することが可能であるが、他
の領域では厚いダイアモンド状炭素膜140に阻まれて
可視光がトランジスタ等の素子に到達することができな
い。また、本実施例においては、ダイヤモンド状炭素膜
140が層間絶縁膜と遮光膜を兼ねていることから、製
造工程の増加を招くこと無く、2層配線が可能となる。
In this embodiment, since the diamond-like carbon film 140 does not exist on the light receiving element, visible light can reach the light receiving element from the surface and can be detected. Visible light cannot reach an element such as a transistor because of being blocked by the carbon-like carbon film 140. Further, in this embodiment, since the diamond-like carbon film 140 also serves as an interlayer insulating film and a light-shielding film, a two-layer wiring can be realized without increasing the number of manufacturing steps.

【0030】(第2の実施例)本発明の第2の実施例を
図4に示す。図6(d)までは従来の方法と同様に作成
する。次に図4に示すように、ウエハ全面にCVD法に
よってダイアモンド状炭素膜140を保護膜として1μ
m程度形成したあと、受光素子上の領域をRIE法によ
って除去して所望の構造を得る。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. Up to FIG. 6D, it is created in the same manner as in the conventional method. Next, as shown in FIG. 4, a diamond-like carbon film 140 is formed on the entire surface of the wafer by CVD to form a 1 μm
After forming about m, the region on the light receiving element is removed by RIE to obtain a desired structure.

【0031】本実施例では、第1の実施例と同様、受光
素子上にはダイアモンド状炭素膜140が存在しないた
め、可視光が表面から受光素子部に到達して検出するこ
とが可能であるが、他の領域では厚いダイアモンド状炭
素膜140に阻まれて可視光がトランジスタ等の素子に
到達することができない。また、本実施例においては、
ダイヤモンド状炭素膜140が保護膜と遮光膜を兼ねて
いることから、製造工程の増加を招くこと無く、2層配
線が可能となる。
In this embodiment, as in the first embodiment, since the diamond-like carbon film 140 does not exist on the light receiving element, visible light can reach the light receiving element from the surface and be detected. However, in other regions, the visible light cannot reach elements such as transistors due to being blocked by the thick diamond-like carbon film 140. In the present embodiment,
Since the diamond-like carbon film 140 also serves as a protective film and a light-shielding film, a two-layer wiring can be realized without increasing the number of manufacturing steps.

【0032】(第3の実施例)本発明の第3の実施例を
図5に示す。図6(d)までは従来の方法と同様に作成
する。次に図5(a)に示すように、受光素子上の第1
の絶縁層90および第2の絶縁層110をエッチング法
によって除去する。
(Third Embodiment) FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. Up to FIG. 6D, it is created in the same manner as in the conventional method. Next, as shown in FIG.
The insulating layer 90 and the second insulating layer 110 are removed by an etching method.

【0033】次に図5(b)に示すように、ウエハ全面
にCVD法によってダイアモンド状炭素膜140を保護
膜として2μm程度形成したあと、前記の受光素子上の
第1の絶縁層90および第2の絶縁層110を除去した
ときに用いたものと同じマスクパターンで受光素子領域
上のダイアモンド状炭素膜140を所望の入射光が十分
透過する膜厚となるようにエッチングする。
Next, as shown in FIG. 5B, after a diamond-like carbon film 140 is formed on the entire surface of the wafer by a CVD method to a thickness of about 2 μm as a protective film, the first insulating layer 90 and the first insulating layer 90 on the light receiving element are formed. The diamond-like carbon film 140 on the light-receiving element region is etched with the same mask pattern as that used when the second insulating layer 110 was removed so that the film thickness becomes sufficient to transmit desired incident light.

【0034】本実施例によれば、受光素子以外の領域の
ダイアモンド状炭素膜140は十分に厚いため、可視光
が阻まれてトランジスタ等の素子に到達することができ
ないが、受光素子上のダイアモンド状炭素膜140は十
分薄いため、可視光が受光素子部に到達して検出するこ
とが可能である。また受光素子に入射した光の散乱光も
ダイアモンド状炭素膜140に吸収され横方向に進むこ
とができなくなるという利点がある。また、本実施例に
おいては、薄いダイヤモンド状炭素膜140が受光素子
の保護膜を兼ねていることから、信頼性の向上が期待で
きる。
According to the present embodiment, since the diamond-like carbon film 140 in the region other than the light receiving element is sufficiently thick, visible light is blocked so that it cannot reach a device such as a transistor. Since the carbon-like carbon film 140 is sufficiently thin, visible light can reach the light receiving element and be detected. Further, there is an advantage that scattered light of light incident on the light receiving element is also absorbed by the diamond-like carbon film 140 and cannot travel in the lateral direction. Further, in this embodiment, since the thin diamond-like carbon film 140 also functions as a protective film of the light receiving element, an improvement in reliability can be expected.

【0035】さらに、本実施例において、受光素子上の
ダイヤモンド状炭素膜140の膜厚を、所望の入射光の
ダイヤモンド状炭素膜140中での波長の略1/4に設
定すると共に、ダイヤモンド状炭素膜140の成膜条件
を制御して、ダイヤモンド状炭素膜140の屈折率を半
導体基板10の屈折率の平方根に略等しくなるようにす
ることにより、受光素子上のダイヤモンド状炭素膜14
0に反射防止膜の機能を付与することが可能となり、受
光素子への入射光を有効利用することが可能となる。
Further, in the present embodiment, the thickness of the diamond-like carbon film 140 on the light receiving element is set to be approximately の of the wavelength of the desired incident light in the diamond-like carbon film 140, and By controlling the film-forming conditions of the carbon film 140 so that the refractive index of the diamond-like carbon film 140 is substantially equal to the square root of the refractive index of the semiconductor substrate 10, the diamond-like carbon film 14 on the light receiving element is formed.
0 can be provided with the function of an antireflection film, and the light incident on the light receiving element can be effectively used.

【0036】例えば、半導体基板10として珪素を使用
すると、その屈折率は約3.42であるため、ダイヤモ
ンド状炭素膜140の屈折率を約1.85にする条件で
成膜を行ない、空気中の可視光波長780nmに対する
ダイアモンド状炭素膜140中での波長の1/4の厚さ
である約100nm残すようにエッチングを行なえば、
入射光の90%近くを有効利用することが可能となる。
For example, when silicon is used as the semiconductor substrate 10, its refractive index is about 3.42, so that the film is formed under the condition that the refractive index of the diamond-like carbon film 140 is about 1.85, If etching is performed to leave about 100 nm, which is a quarter of the wavelength in the diamond-like carbon film 140 with respect to the visible light wavelength of 780 nm,
Nearly 90% of the incident light can be used effectively.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明の構造を用い
ると、大幅な工程の増加を伴うことなく信頼性の高い遮
光構造をもつ受光素子を内蔵した半導体装置を容易に実
現することが可能となる。さらにまた、受光素子上のダ
イアモンド状炭素膜を所定の厚さとすることにより、入
射光を有効に利用することができる。
As described above, by using the structure of the present invention, it is possible to easily realize a semiconductor device incorporating a light receiving element having a highly reliable light-shielding structure without a significant increase in the number of steps. Becomes Furthermore, by making the diamond-like carbon film on the light receiving element a predetermined thickness, incident light can be used effectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す受光素子を内蔵し
た半導体装置の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a built-in light receiving element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の製造工程の一例を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

【図3】ダイアモンド状炭素膜の光吸収係数の一例を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a light absorption coefficient of a diamond-like carbon film.

【図4】本発明の第2の実施例を示す受光素子を内蔵し
た半導体装置の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device having a built-in light receiving element according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例を示す受光素子を内蔵し
た半導体装置の製造工程の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device having a built-in light receiving element according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来の受光素子を内蔵した半導体装置の製造工
程の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of a conventional semiconductor device having a built-in light receiving element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 20 N型埋め込み層 30 下部P型素子分離層 40 N型エピタキシャル層 50 コレクタ補償拡散層 60 上部P型素子分離層 70 フォトダイオードのP型拡散層 71 NPNトランジスタのベース拡散層 80 NPNトランジスタのエミッタ拡散層 90 第1の絶縁層 100 第1の金属層 110 第2の絶縁層 120 第2の金属層 130 保護膜 140 ダイアモンド状炭素膜 Reference Signs List 10 semiconductor substrate 20 N-type buried layer 30 Lower P-type element isolation layer 40 N-type epitaxial layer 50 Collector compensation diffusion layer 60 Upper P-type element isolation layer 70 P-type diffusion layer of photodiode 71 Base diffusion layer of NPN transistor 80 NPN transistor Emitter diffusion layer 90 First insulating layer 100 First metal layer 110 Second insulating layer 120 Second metal layer 130 Protective film 140 Diamond-like carbon film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光素子を内蔵する半導体装置におい
て、少なくとも遮光必要領域上部にダイヤモンド状炭素
膜を設けたことを特徴とする受光素子を内蔵する半導体
装置。
1. A semiconductor device having a built-in light receiving element, wherein a diamond-like carbon film is provided at least above a light-shielding required area.
【請求項2】 請求項1に記載の受光素子を内蔵する半
導体装置において、前記ダイヤモンド状炭素膜が層間絶
縁膜もしくは保護膜を兼ねることを特徴とする受光素子
を内蔵する半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the diamond-like carbon film also functions as an interlayer insulating film or a protective film.
【請求項3】 請求項1または2に記載の受光素子を内
蔵する半導体装置において、前記遮光必要領域上部のダ
イヤモンド状炭素膜に比して十分薄いダイヤモンド状炭
素膜を、受光素子領域上部に設けたことを特徴とする受
光素子を内蔵する半導体装置。
3. A semiconductor device incorporating the light receiving element according to claim 1 or 2, wherein a diamond-like carbon film, which is sufficiently thinner than the diamond-like carbon film above the light-shielding necessary area, is provided above the light-receiving element area. A semiconductor device having a light receiving element built therein.
【請求項4】 請求項3に記載の受光素子を内蔵する半
導体装置において、前記受光素子領域上部の前記ダイヤ
モンド状炭素膜の厚さが入射光の波長の略1/4であ
り、かつ該ダイヤモンド状炭素膜の屈折率が下部珪素層
の屈折率の平方根に略等しいことを特徴とする受光素子
を内蔵する半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the diamond-like carbon film on the light-receiving element region has a thickness of about 1 / of the wavelength of incident light, and A semiconductor device having a built-in light receiving element, wherein the refractive index of the carbon film is substantially equal to the square root of the refractive index of the lower silicon layer.
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