JP2001352093A - Semiconductor light-receiving device - Google Patents

Semiconductor light-receiving device

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JP2001352093A
JP2001352093A JP2000170914A JP2000170914A JP2001352093A JP 2001352093 A JP2001352093 A JP 2001352093A JP 2000170914 A JP2000170914 A JP 2000170914A JP 2000170914 A JP2000170914 A JP 2000170914A JP 2001352093 A JP2001352093 A JP 2001352093A
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silicon
photodiode
receiving device
light receiving
mixed crystal
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JP2000170914A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Wada
秀夫 和田
Toshihiko Fukushima
稔彦 福島
Naoki Fukunaga
直樹 福永
Takahiro Takimoto
貴博 瀧本
Kazuhiro Kashu
和弘 夏秋
Yoshihei Tani
善平 谷
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the characteristics of a photodiode and a semiconductor light-receiving device, comprising a photodiode and a signal-processing circuit formed on the same semiconductor substrate. SOLUTION: The semiconductor light-receiving device comprises a first conductivity-type substrate (1) and second conductivity-type semiconductor epitaxial growth layers (2, 30) formed thereon. The second conductivity-type semiconductor epitaxial growth layers (2, 30) are isolated into a plurality of second conductivity-type islands (2) by first conductivity-type isolation regions (6, 7). A first conductivity-type silicon germanium mixed crystal layer (8) is formed on at least one second conductivity-type island and a photodiode is formed by the first conductivity-type silicon germanium mixed crystal layer (8) and the second conductivity-type island (2).

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】本発明は半導体受光装置に関
し、特に、半導体基板上にフォトダイオードを含む受光
装置、さらには同一基板上にフォトダイオードと信号処
理回路部とを含む受光装置における特性改善に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light receiving device, and more particularly to a light receiving device including a photodiode on a semiconductor substrate and a characteristic improvement in a light receiving device including a photodiode and a signal processing circuit on the same substrate. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】光信号を電気信号に変換するフォトダイ
オードとその光電変換信号の波形整形や増幅などを行な
う信号処理回路とが同一の半導体基板上に形成されたO
EIC(光電子集積回路)は、たとえば光ディスク装置
の光ピックアップ、さらには光空間伝送や光ファイバデ
ータリンクにおける受光装置やフォトカプラなどに幅広
く用いられている。フォトダイオードと信号処理回路を
同一基板上に形成することによって、それぞれの素子を
個別に形成する場合に比べて、素子間配線からの電磁ノ
イズの影響による誤動作の低減、実装面積の縮小、回路
設計の簡素化、コスト低減などのさまざまな利点が生じ
る。
2. Description of the Related Art A photodiode for converting an optical signal into an electric signal and a signal processing circuit for shaping and amplifying the waveform of the photoelectrically converted signal are formed on the same semiconductor substrate.
EICs (optoelectronic integrated circuits) are widely used, for example, in optical pickups of optical disk devices, and in light receiving devices and photocouplers in optical space transmission and optical fiber data links. Forming a photodiode and a signal processing circuit on the same substrate reduces malfunctions due to the effects of electromagnetic noise from element-to-element wiring, reduces the mounting area, and reduces circuit design compared to the case where each element is formed individually. There are various advantages such as simplification and cost reduction.

【0003】図14において、このような特徴を有する
従来の信号処理回路内蔵受光装置の典型的な一例が、模
式的な断面図で図解されている。なお本願の各図におい
て、同一符号は同一部分または相当部分を表わし、ま
た、各部分の厚さや長さなどの寸法関係は図面の明瞭化
と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関
係を表わしてはいない。
In FIG. 14, a typical example of a conventional light receiving device with a built-in signal processing circuit having such features is illustrated in a schematic cross-sectional view. In the drawings of the present application, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and dimensional relationships such as thickness and length of each part are appropriately changed for clarity and simplification of the drawings. Does not represent the dimensional relationship of

【0004】図14の信号処理回路内蔵受光装置におい
ては、p型シリコン基板1上にn型シリコン結晶成長層
2が形成されており、このn型シリコン結晶成長層2は
p型分離拡散領域6,7によって複数のアイランドに分
割されている。アイランド100はフォトダイオード部
であり、それに隣接するアイランド200は信号処理回
路部(npnトランジスタ)である。信号光はフォトダ
イオード部100の上方から入射し、p型シリコン基板
1とn型シリコン結晶成長層2とによるpn接合を含む
フォトダイオードによって光電変換される。その光電変
換信号を処理する回路部200においては、n型シリコ
ン結晶成長層2の表面にp型ベース領域3とn型エミッ
タ領域4が形成されている。n型シリコン結晶成長層2
の表面上には、反射防止層および保護層として働くシリ
コン酸化膜16およびシリコン窒化膜17が形成されて
いる。
In the light receiving device with a built-in signal processing circuit shown in FIG. 14, an n-type silicon crystal growth layer 2 is formed on a p-type silicon substrate 1, and this n-type silicon crystal growth layer 2 , 7 into a plurality of islands. The island 100 is a photodiode unit, and the island 200 adjacent thereto is a signal processing circuit unit (npn transistor). The signal light enters from above the photodiode unit 100 and is photoelectrically converted by a photodiode including a pn junction by the p-type silicon substrate 1 and the n-type silicon crystal growth layer 2. In the circuit section 200 for processing the photoelectric conversion signal, a p-type base region 3 and an n-type emitter region 4 are formed on the surface of the n-type silicon crystal growth layer 2. n-type silicon crystal growth layer 2
A silicon oxide film 16 and a silicon nitride film 17 functioning as an anti-reflection layer and a protective layer are formed on the surface of the substrate.

【0005】フォトダイオード部100においては、n
型コンタクト領域10を介してカソード電極21がn型
シリコン結晶成長層2へ電気的に接続されており、アノ
ード電極22はp型分離領域6,7を介してp型シリコ
ン基板1へ電気的に接続されている。信号処理回路部2
00においては、ベース電極23とエミッタ電極24
が、それぞれp型ベース領域3とn型エミッタ領域4に
接続されている。また、コレクタとして働くn型シリコ
ン結晶成長層2の底部には高不純物濃度のn型埋込拡散
層11が形成されていて、これは高不純物濃度のn型補
償拡散領域12を介してコレクタ電極25に接続されて
いて、これによってコレクタの直列抵抗を低減させてい
る。
In the photodiode section 100, n
Cathode electrode 21 is electrically connected to n-type silicon crystal growth layer 2 via type contact region 10, and anode electrode 22 is electrically connected to p-type silicon substrate 1 via p-type isolation regions 6 and 7. It is connected. Signal processing circuit 2
00, the base electrode 23 and the emitter electrode 24
Are connected to the p-type base region 3 and the n-type emitter region 4, respectively. An n-type buried diffusion layer 11 having a high impurity concentration is formed at the bottom of the n-type silicon crystal growth layer 2 serving as a collector. 25, which reduces the series resistance of the collector.

【0006】ところで、CD−ROMやDVDなどの光
ディスク装置は近年において高速化が急激に進んでお
り、また、動画などに適用される光ピックアップ装置の
高速化への要求が非常に強くなっている。さらに、光通
信モジュールや光空間伝送システムにおいても同様に多
量のデータを高速で処理する必要性が生じてきており、
半導体受光装置に対する高速化への要求が益々高くなっ
ている。このような要求に対して、シリコンを材料とす
る半導体装置の製造技術は高度に確立されており、図1
4に示されているような受光装置を非常に安価に製造で
きるので、その構造を巧みに工夫することによって受光
装置の高速化が実現されてきた。
In recent years, the speed of optical disc devices such as CD-ROMs and DVDs has been rapidly increasing, and the demand for higher speed of optical pickup devices applied to moving images and the like has become extremely strong. . Furthermore, in optical communication modules and optical space transmission systems, it is necessary to process a large amount of data at a high speed.
There is an increasing demand for higher speed semiconductor light receiving devices. In response to such demands, the manufacturing technology of a semiconductor device using silicon as a material is highly established.
Since the light receiving device as shown in FIG. 4 can be manufactured very inexpensively, a high-speed light receiving device has been realized by devising its structure skillfully.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ンを材料とする受光装置は安価に製造することができる
が、他方においてシリコンの物性からさまざまな制限が
存在する。たとえば、フォトカプラには、通常は950
nmの波長の光が用いられるが、この光に対するシリコ
ンの吸収係数は約400cm-1であり、入射光の90%
を吸収するためには60μm弱のシリコン厚が必要とさ
れる。ところが、図14に示されているような受光装置
において、n型シリコン結晶成長層2は通常は数μm程
度の厚さを有し、すなわち表面から数μmの深さの位置
にpn接合が存在する。このような場合、基板1の内部
へ侵入した大部分の信号光は基板内部でキャリアを生成
し、それらのキャリアがpn接合近傍の空乏層端まで拡
散して来て電流成分となる。したがって、基板内部から
この空乏層端へキャリアが拡散するまでの走行時間が長
くなって、フォトダイオードの応答速度が遅くなるとい
う問題がある。
However, a light-receiving device made of silicon can be manufactured at low cost, but there are various restrictions due to the physical properties of silicon. For example, photocouplers typically have 950
A light having a wavelength of nm is used, and the absorption coefficient of silicon for this light is about 400 cm −1 , and 90% of the incident light.
Requires a silicon thickness of less than 60 μm. However, in the light receiving device as shown in FIG. 14, the n-type silicon crystal growth layer 2 usually has a thickness of about several μm, that is, a pn junction exists at a depth of several μm from the surface. I do. In such a case, most of the signal light that has entered the inside of the substrate 1 generates carriers inside the substrate, and these carriers diffuse to the depletion layer end near the pn junction to become current components. Therefore, there is a problem that the transit time until the carriers diffuse from the inside of the substrate to the end of the depletion layer becomes longer, and the response speed of the photodiode becomes slower.

【0008】また、CD−R装置などのような光ディス
ク装置における書込対応用フォトダイオードには大量光
が入射されるので、基板内部へ侵入する光の絶対量が多
くなる。そして、書込速度の増大に伴って、基板内部か
ら遅れて移動してくるキャリアがフォトダイオードの応
答特性に影響を与えるので、そのような影響を受けない
高感度かつ高速の受光装置の開発が望まれている。
In addition, since a large amount of light is incident on the write-ready photodiode in an optical disk device such as a CD-R device, the absolute amount of light entering the substrate increases. As the writing speed increases, carriers that move with a delay from the inside of the substrate affect the response characteristics of the photodiode. Therefore, the development of a high-sensitivity and high-speed light-receiving device that is not affected by such carriers has been developed. Is desired.

【0009】他方、III−V族系化合物半導体などは
シリコンに比べて物性面から高速性に優れており、この
ような化合物半導体材料を用いることによって、望まれ
るデバイス特性の実現が可能ではある。しかし、化合物
半導体材料は材料そのものがシリコンに比べて高価であ
り、またその製造プロセスにかかるコストもシリコンに
比べて高価であるので、得られる化合物半導体デバイス
はシリコンデバイスに比べてかなり高価なものになって
しまう。
On the other hand, III-V group compound semiconductors and the like are superior in speed in terms of physical properties as compared with silicon, and the use of such compound semiconductor materials makes it possible to realize desired device characteristics. However, compound semiconductor materials themselves are more expensive than silicon, and the cost of the manufacturing process is more expensive than silicon, so the resulting compound semiconductor devices are considerably more expensive than silicon devices. turn into.

【0010】上述のような先行技術における課題に鑑
み、本発明は、ほとんどプロセスの複雑化やコストの増
大を伴うことなく高感度かつ高速の半導体受光装置を提
供することを目的としており、とくにOEICの特性改
善を目的としている。
In view of the above-mentioned problems in the prior art, an object of the present invention is to provide a high-sensitivity and high-speed semiconductor light-receiving device with almost no complicated process and no increase in cost. The purpose is to improve the characteristics of.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体受光
装置は、第1導電型半導体基板とその上の第2導電型半
導体結晶成長層とを含み、第2導電型半導体結晶成長層
は第1導電型分離領域によって複数の第2導電型アイラ
ンドに分離されており、第2導電型アイランドの少なく
とも1つ上に第1導電型シリコンゲルマニウム混晶層が
形成されており、第1導電型シリコンゲルマニウム混晶
層と第2導電型アイランドとの間の半導体接合を含むフ
ォトダイオードが形成されていることを特徴としてい
る。
A semiconductor light receiving device according to the present invention includes a first conductive type semiconductor substrate and a second conductive type semiconductor crystal growth layer thereon, wherein the second conductive type semiconductor crystal growth layer comprises a first conductive type semiconductor crystal growth layer. A first conductivity type silicon-germanium mixed crystal layer formed on at least one of the second conductivity type islands by a first conductivity type silicon germanium A photodiode including a semiconductor junction between the mixed crystal layer and the island of the second conductivity type is formed.

【0012】このような半導体受光装置において、フォ
トダイオードが形成されているアイランドと異なる少な
くとも1つのアイランドにおいて、フォトダイオードか
らの光電変換信号を処理するための信号処理回路部が形
成されていることが好ましい。
In such a semiconductor light receiving device, a signal processing circuit for processing a photoelectric conversion signal from the photodiode may be formed on at least one island different from the island on which the photodiode is formed. preferable.

【0013】信号処理回路部が形成されている第2導電
型アイランド上にも第1導電型シリコンゲルマニウム混
晶層が形成されてトランジスタのベースとして利用され
得るとともに、フォトダイオードが形成されている第2
導電型アイランド上の第1導電型シリコンゲルマニウム
混晶層はフォトダイオードの受光層として利用され得
る。
A first conductivity type silicon-germanium mixed crystal layer is also formed on the second conductivity type island on which the signal processing circuit portion is formed, and can be used as a base of a transistor, and a photodiode is formed thereon. 2
The first conductive type silicon germanium mixed crystal layer on the conductive type island can be used as a light receiving layer of a photodiode.

【0014】第1導電型シリコンゲルマニウム混晶層に
おいて、第2導電型半導体結晶成長層との界面側から表
面側に向かうに従ってゲルマニウム濃度が減少させられ
ていることが好ましい。
In the first-conductivity-type silicon-germanium mixed crystal layer, the germanium concentration is preferably reduced from the interface side to the second-conductivity-type semiconductor crystal growth layer toward the surface side.

【0015】第2導電型半導体結晶成長層として、第2
導電型シリコンゲルマニウム混晶層を好ましく用いるこ
とができる。その第2導電型シリコンゲルマニウム混晶
層内において、その厚さ方向の所定の位置でゲルマニウ
ム濃度が最小にされて、そのゲルマニウム濃度の最小位
置から厚さ方向に離れるに従ってゲルマニウム濃度が増
大させられていることが好ましい。
As the second conductive type semiconductor crystal growth layer,
A conductive silicon germanium mixed crystal layer can be preferably used. In the second conductivity type silicon-germanium mixed crystal layer, the germanium concentration is minimized at a predetermined position in the thickness direction, and the germanium concentration is increased as the distance from the minimum position of the germanium concentration in the thickness direction increases. Is preferred.

【0016】ダイオードを構成する第2半導体結晶成長
層の底部にはそのダイオードの引出電極として作用する
高不純物濃度の第2導電型埋込層が形成されてもよい。
A second conductivity type buried layer having a high impurity concentration and acting as an extraction electrode of the diode may be formed at the bottom of the second semiconductor crystal growth layer constituting the diode.

【0017】フォトダイオードの表面上の反射防止膜と
して、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはそれら
の積層構造を利用することができる。また、反射防止膜
として非晶質炭素膜が用いられてもよい。
As an antireflection film on the surface of the photodiode, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated structure thereof can be used. Further, an amorphous carbon film may be used as the antireflection film.

【0018】受光装置における第1導電型シリコンゲル
マニウム混晶層と第2導電型シリコンゲルマニウム混晶
層の少なくとも一方は、炭素を含んで形成されていても
よい。
At least one of the first-conductivity-type silicon-germanium mixed crystal layer and the second-conductivity-type silicon-germanium mixed crystal layer in the light receiving device may be formed to contain carbon.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】ゲルマニウムとシリコンの混合物
の結晶であるシリコンゲルマニウム混晶は、ゲルマニウ
ムがシリコンと同じIV族半導体であるのでシリコンと
の相性がよく、シリコン半導体製造プロセスの適用も可
能であり、化合物半導体製造プロセスに比べてデバイス
の製造コストを安価にし得るという特徴を有している。
また、シリコンゲルマニウム混晶はシリコンに比べて高
いキャリアの移動度を有しているので、それを用いて作
製されるデバイスは高速性に優れている。さらに、シリ
コンゲルマニウム混晶のエネルギ禁止帯幅は、ゲルマニ
ウムの禁止帯幅(約0.67eV)とシリコンの禁止帯
幅(約1.11eV)との間で自由に制御され得る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Silicon germanium mixed crystal, which is a crystal of a mixture of germanium and silicon, has good compatibility with silicon because germanium is the same group IV semiconductor as silicon, and the silicon semiconductor manufacturing process can be applied. The feature is that the device manufacturing cost can be reduced as compared with the compound semiconductor manufacturing process.
In addition, since silicon-germanium mixed crystal has higher carrier mobility than silicon, a device manufactured using the same is excellent in high-speed operation. Further, the energy band gap of silicon-germanium mixed crystal can be freely controlled between the band gap of germanium (about 0.67 eV) and the band gap of silicon (about 1.11 eV).

【0020】このように、シリコンゲルマニウム混晶は
シリコンに比べて禁止帯幅を小さくすることができ、長
波長光に対して高感度を有することができる。したがっ
て、たとえば光ファイバに一般に用いられる波長1.3
μmの光に対してシリコンでは感度を有しないが、シリ
コンゲルマニウム混晶では感度を持たせることができ、
光ファイバ用受光装置を従来の化合物半導体を用いた場
合に比べて安価に提供することができる。これらの特徴
に加えて、シリコンゲルマニウム半導体装置では、シリ
コン半導体装置に比べて消費電力を低減することができ
るという利点をも備えている。したがって、以下に述べ
られる本発明の実施形態による半導体受光装置において
は、シリコンゲルマニウム混晶が有する種々の利点が利
用されている。
As described above, the silicon-germanium mixed crystal can reduce the forbidden band width as compared with silicon, and can have high sensitivity to long-wavelength light. Therefore, for example, the wavelength 1.3 generally used for optical fibers
Silicon has no sensitivity to light of μm, but silicon germanium mixed crystal can have sensitivity,
An optical fiber light receiving device can be provided at a lower cost than when a conventional compound semiconductor is used. In addition to these features, the silicon germanium semiconductor device has an advantage that power consumption can be reduced as compared with a silicon semiconductor device. Therefore, in the semiconductor light receiving device according to the embodiment of the present invention described below, various advantages of the silicon-germanium mixed crystal are utilized.

【0021】(実施形態1)図1において、本発明の実
施形態1による回路内蔵受光装置の構造が模式的な断面
図で図解されている。この回路内蔵受光装置は、互いに
隣接して形成された受光素子部100と信号処理回路部
200とを含んでいる。なお、メタル配線の処理工程の
後に形成されるたとえば多層配線や保護膜などは、図1
において省略されていて示されていない。
(Embodiment 1) In FIG. 1, the structure of a light receiving device with a built-in circuit according to Embodiment 1 of the present invention is illustrated in a schematic sectional view. This light receiving device with a built-in circuit includes a light receiving element unit 100 and a signal processing circuit unit 200 formed adjacent to each other. Note that, for example, a multilayer wiring and a protective film formed after the metal wiring processing step are shown in FIG.
Are omitted and not shown.

【0022】図1の回路内蔵受光装置においては、p型
シリコン基板1上にn型シリコン結晶成長層2が形成さ
れている。このn型シリコン結晶成長層2は、その表面
からp型シリコン基板1の表面に達するように形成され
たp型分離領域6,7によって、複数のアイランドに分
離されている。これらの複数のアイランドのうちのフォ
トダイオード部100においては、n型シリコン結晶成
長層2上にp型シリコンゲルマニウム混晶層8が成長さ
せられている。また、n型シリコン結晶成長層2の表面
は、順に積層されたシリコン酸化膜16、シリコン窒化
膜17、およびシリコン酸化膜などの絶縁物層15によ
って覆われている。p型シリコンゲルマニウム混晶層8
の表面にはp型コンタクト領域9が形成されており、こ
れはアノード電極22に接続されている。アノード電極
22は、図1の断面以外の領域においてp型分離領域
6,7にも接続される場合もある。その場合には、p型
分離領域6,7も、n型シリコン結晶成長層2とp型シ
リコン基板1との接合を含むフォトダイオードのアノー
ドとして作用する。また、n型シリコン結晶成長層2の
表面にはn型コンタクト領域10が形成されおり、これ
はカソード電極21に接続されている。
In the light receiving device with a built-in circuit of FIG. 1, an n-type silicon crystal growth layer 2 is formed on a p-type silicon substrate 1. The n-type silicon crystal growth layer 2 is separated into a plurality of islands by p-type separation regions 6 and 7 formed so as to reach the surface of the p-type silicon substrate 1 from the surface. In the photodiode portion 100 of the plurality of islands, the p-type silicon germanium mixed crystal layer 8 is grown on the n-type silicon crystal growth layer 2. The surface of the n-type silicon crystal growth layer 2 is covered with an insulator layer 15 such as a silicon oxide film 16, a silicon nitride film 17, and a silicon oxide film which are sequentially stacked. p-type silicon germanium mixed crystal layer 8
A p-type contact region 9 is formed on the surface of the substrate, and is connected to the anode electrode 22. The anode electrode 22 may be connected to the p-type isolation regions 6 and 7 in a region other than the cross section of FIG. In that case, the p-type isolation regions 6 and 7 also function as the anode of the photodiode including the junction between the n-type silicon crystal growth layer 2 and the p-type silicon substrate 1. An n-type contact region 10 is formed on the surface of the n-type silicon crystal growth layer 2, and is connected to a cathode electrode 21.

【0023】上述のようなフォトダイオード部100に
隣接するアイランドは、信号処理回路部200である。
この信号処理回路部200においては、コレクタ抵抗を
低減するために設けられている高不純物濃度のn型埋込
領域11、n型補償拡散領域12、コレクタとして作用
するn型シリコン結晶成長層2、p型ベース領域13、
およびn型エミッタ領域14によって、npnトランジ
スタが構成されている。ベース領域13は、ポリシリコ
ンベース電極20を介して金属ベース電極23に接続さ
れている。エミッタ領域14は、ポリシリコンエミッタ
電極19を介して金属エミッタ電極24に接続されてい
る。そして、低抵抗のコレクタ領域として作用するn型
埋込領域11は、n型補償領域12を介して金属コレク
タ電極25に接続されている。
The island adjacent to the photodiode section 100 as described above is the signal processing circuit section 200.
In the signal processing circuit section 200, a high impurity concentration n-type buried region 11, an n-type compensation diffusion region 12, and an n-type silicon crystal growth layer 2 acting as a collector provided to reduce the collector resistance. a p-type base region 13,
And n-type emitter region 14 constitute an npn transistor. Base region 13 is connected to metal base electrode 23 via polysilicon base electrode 20. Emitter region 14 is connected to metal emitter electrode 24 via polysilicon emitter electrode 19. The n-type buried region 11 acting as a low-resistance collector region is connected to the metal collector electrode 25 via the n-type compensation region 12.

【0024】以上のように構成されている図2の回路内
蔵受光装置において最も重要な特徴は、フォトダイオー
ド部100のn型シリコン結晶成長層2上にp型シリコ
ンゲルマニウム混晶層8が形成されていることである。
The most important feature of the light receiving device with a built-in circuit of FIG. 2 configured as described above is that the p-type silicon germanium mixed crystal layer 8 is formed on the n-type silicon crystal growth layer 2 of the photodiode section 100. That is.

【0025】図2は、シリコン(Si)とゲルマニウム
(Ge)における光吸収係数の波長依存性を示すグラフ
である。すなわち、このグラフにおいて横軸は光の波長
(μm)を表わし、縦軸は吸収係数(cm-1)を表わし
ている。また、破線の曲線はシリコンを表わし、実線の
曲線はゲルマニウムを表わしている。図2からわかるよ
うに、ゲルマニウムの光吸収係数はシリコンに比べて大
きく、これらの混晶であるシリコンゲルマニウム混晶の
光吸収係数はシリコンとゲルマニウムの光吸収係数の間
で制御され得る。すなわち、シリコンゲルマニウム混晶
の光吸収係数α SiGeは、常にシリコンの光吸収係数αSi
より大きく(αSiGe>αSi)なる。
FIG. 2 shows silicon (Si) and germanium.
Graph showing the wavelength dependence of the light absorption coefficient in (Ge)
It is. That is, in this graph, the horizontal axis is the wavelength of light
(Μm), and the vertical axis indicates the absorption coefficient (cm-1)
ing. The dashed curve represents silicon and the solid curve
The curve represents germanium. You can see from Figure 2
The light absorption coefficient of germanium is larger than that of silicon.
The mixed crystal silicon-germanium mixed crystal
The light absorption coefficient is between that of silicon and germanium
Can be controlled by In other words, silicon-germanium mixed crystal
Light absorption coefficient α SiGeIs always the light absorption coefficient α of siliconSi
Greater (αSiGe> ΑSi)Become.

【0026】したがって、図1に示された実施形態1に
おけるフォトダイオード100においては、表面層がシ
リコンである図14の従来例に比べて、表面層としての
p型シリコンゲルマニウム混晶層8による光吸収量の増
大が生じる。すなわち、表面層におけるキャリアの発生
を増大させて基板内部におけるキャリアの発生を抑制す
ることができるので、長波長の光や大光量の光が入射さ
れた場合においても、基板内部から遅れて拡散してくる
キャリアを低減させることができる。このことによっ
て、図1の受光装置に含まれるフォトダイオード100
を高速化することができる。たとえば、フォトカプラな
どに一般に使用される波長λ=950nmの光に対して
吸収係数αSiGeが約4000cm-1のp型シリコンゲル
マニウム混晶層8が約1μmの厚さに形成されれば、9
0%の光が吸収されるために必要な表面からの距離は約
58μmから約48μmになり、10μm程度短縮する
ことができる。
Therefore, in the photodiode 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the light by the p-type silicon germanium mixed crystal layer 8 as the surface layer is different from that of the conventional example of FIG. 14 in which the surface layer is silicon. An increase in absorption occurs. That is, since the generation of carriers in the surface layer can be increased to suppress the generation of carriers inside the substrate, even when long-wavelength light or a large amount of light is incident, the light diffuses from the inside of the substrate with a delay. Coming carriers can be reduced. As a result, the photodiode 100 included in the light receiving device of FIG.
Can be speeded up. For example, if a p-type silicon germanium mixed crystal layer 8 having an absorption coefficient α SiGe of about 4000 cm −1 and a thickness of about 1 μm is formed for light of wavelength λ = 950 nm generally used for a photocoupler,
The distance from the surface required to absorb 0% of light is from about 58 μm to about 48 μm, which can be reduced by about 10 μm.

【0027】このように、図1に示されてるような回路
内蔵受光装置においては、p型シリコンゲルマニウム混
晶層8のゲルマニウム濃度や膜厚などを適切に設定する
ことによって、所望の高感度と高速応答性を満たす回路
内蔵受光装置を得ることができる。
As described above, in the light receiving device with a built-in circuit as shown in FIG. 1, by setting the germanium concentration and the film thickness of the p-type silicon-germanium mixed crystal layer 8 appropriately, a desired high sensitivity and high sensitivity can be obtained. A light receiving device with a built-in circuit that satisfies high-speed response can be obtained.

【0028】図3と図4の断面図は、図1に示されてい
るような回路内蔵受光装置の製造方法の一例を図解して
いる。
The cross-sectional views of FIGS. 3 and 4 illustrate an example of a method of manufacturing the photodetector with a built-in circuit as shown in FIG.

【0029】まず、図3(a)に示されているように、
p型半導体基板1の表面にp型分離拡散領域6とn型埋
込拡散層11が所定の位置に形成される。
First, as shown in FIG.
On the surface of p-type semiconductor substrate 1, p-type isolation diffusion region 6 and n-type buried diffusion layer 11 are formed at predetermined positions.

【0030】図3(b)においては、p型半導体基板1
上にn型半導体結晶成長層2が形成される。このn型半
導体結晶成長装置2の表面からp型分離領域6に接続す
るようにp型分離拡散領域7が形成され、これによって
n型半導体結晶成長層2が複数のアイランドに分離され
る。また、n型半導体結晶成長層2の表面からn型埋込
層11に至るように、n型補償拡散領域12が形成され
る。
In FIG. 3B, the p-type semiconductor substrate 1
An n-type semiconductor crystal growth layer 2 is formed thereon. A p-type isolation diffusion region 7 is formed so as to connect from the surface of the n-type semiconductor crystal growth device 2 to the p-type isolation region 6, whereby the n-type semiconductor crystal growth layer 2 is separated into a plurality of islands. An n-type compensation diffusion region 12 is formed from the surface of n-type semiconductor crystal growth layer 2 to n-type buried layer 11.

【0031】図3(c)においては、半導体結晶成長層
2の表面全域を覆うようにシリコン酸化膜16が形成さ
れ、pnpトランジスタのベースを形成する領域におい
てそのシリコン酸化膜16が部分的に除去され、p型ベ
ース拡散領域13が形成される。その後、フォトダイオ
ード部のシリコン酸化膜16の一部が除去され、その除
去領域にp型シリコンゲルマニウム混晶層8が形成され
る。そして、このp型シリコンゲルマニウム混晶層8の
表面の一部にp型コンタクト領域9が形成されるととも
に、n型半導体結晶成長層2の表面の一部にn型コンタ
クト領域10が形成される。
In FIG. 3C, a silicon oxide film 16 is formed so as to cover the entire surface of the semiconductor crystal growth layer 2, and the silicon oxide film 16 is partially removed in a region where the base of the pnp transistor is formed. Thus, p-type base diffusion region 13 is formed. Thereafter, a part of the silicon oxide film 16 in the photodiode portion is removed, and a p-type silicon germanium mixed crystal layer 8 is formed in the removed region. A p-type contact region 9 is formed on a part of the surface of the p-type silicon-germanium mixed crystal layer 8, and an n-type contact region 10 is formed on a part of the surface of the n-type semiconductor crystal growth layer 2. .

【0032】図4(a)において、ポリシリコンベース
電極20とシリコン窒化膜17を順次形成するととも
に、ベース電極とエミッタ電極とを電気的に絶縁するた
めのサイドウォール18が形成される。
In FIG. 4A, a polysilicon base electrode 20 and a silicon nitride film 17 are sequentially formed, and a sidewall 18 for electrically insulating the base electrode and the emitter electrode is formed.

【0033】図4(b)において、サイドウォール18
に囲まれた領域とそのサイドウォールを覆うようにn型
ポリシリコンエミッタ電極19が形成され、このポリシ
リコンエミッタ電極からの不純物の拡散によってn型エ
ミッタ拡散領域14が形成される。
In FIG. 4B, the side wall 18
An n-type polysilicon emitter electrode 19 is formed so as to cover the region surrounded by and the sidewalls thereof, and an n-type emitter diffusion region 14 is formed by diffusion of impurities from the polysilicon emitter electrode.

【0034】図4(c)においては、基板上の全表面を
覆うようにシリコン酸化膜などからなる絶縁層15が形
成され、所定の箇所にコンタクトホールが形成されると
ともに、シリコンゲルマニウム混晶層8の所定領域が露
出させられる。そして、フォトダイオードのn型コンタ
クト領域10に接続される金属カソード電極21と、p
型コンタクト領域9に接続される金属アノード電極22
が、たとえばシリコンを含むアルミ合金を用いて形成さ
れる。このとき、図4(c)の断面には表われていない
が、金属アノード電極22は他の領域においてp型分離
領域7と接続させられる場合もある。また、信号処理回
路部においては、形成されたnpnトランジスタへの電
気的接続のために、所定のコンタクトホールを介して金
属ベース電極23、金属エミッタ電極24、金属コレク
タ電極25がアルミニウムを用いて形成される。この後
に、前述のように図示されていない多層配線や保護膜の
形成工程が、半導体技術分野において一般的に行なわれ
ているプロセスを適宜に採用して行なわれることによっ
て、回路内蔵受光装置が完成する。
In FIG. 4C, an insulating layer 15 made of a silicon oxide film or the like is formed so as to cover the entire surface of the substrate, a contact hole is formed at a predetermined position, and a silicon germanium mixed crystal layer is formed. 8 are exposed. And a metal cathode electrode 21 connected to the n-type contact region 10 of the photodiode;
Anode electrode 22 connected to mold contact region 9
Is formed using, for example, an aluminum alloy containing silicon. At this time, although not shown in the cross section of FIG. 4C, the metal anode electrode 22 may be connected to the p-type isolation region 7 in another region. In the signal processing circuit section, a metal base electrode 23, a metal emitter electrode 24, and a metal collector electrode 25 are formed using aluminum through predetermined contact holes for electrical connection to the formed npn transistor. Is done. Thereafter, as described above, a step of forming a multilayer wiring and a protective film (not shown) is performed by appropriately employing a process generally performed in the field of semiconductor technology, thereby completing the photodetector with a built-in circuit. I do.

【0035】(実施形態2)図5において、本発明の実
施形態2による回路内蔵受光装置の構造が模式的な断面
図で図解されている。この図5の回路内蔵受光装置は図
1のものに類似しているが、p型ベース領域26がp型
シリコンゲルマニウム混晶層で形成されていることにお
いて異なっている。このp型シリコンゲルマニウム混晶
層26は、フォトダイオード部100におけるp型シリ
コンゲルマニウム混晶層8と同時に形成される。p型ベ
ース層26上には、n型ポリシリコンエミッタ電極19
の底面層と一体化されたエミッタ領域27が形成され、
ベース/エミッタ間のpn接合のごく近傍にヘテロ接合
が形成されている。すなわち、信号処理回路部200に
おいてnpnヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HB
T)が形成されている。また、フォトダイオード部10
0における金属アノード電極22は多結晶シリコンアノ
ード電極28を介してp型コンタクト領域9に接続され
ており、HBT部200における金属ベース電極23は
多結晶シリコンベース電極29を介してp型ベース領域
26に接続されている。
(Embodiment 2) In FIG. 5, the structure of a light receiving device with a built-in circuit according to Embodiment 2 of the present invention is illustrated in a schematic sectional view. The light receiving device with a built-in circuit in FIG. 5 is similar to that in FIG. 1 except that the p-type base region 26 is formed of a p-type silicon germanium mixed crystal layer. The p-type silicon germanium mixed crystal layer 26 is formed simultaneously with the p-type silicon germanium mixed crystal layer 8 in the photodiode unit 100. On the p-type base layer 26, an n-type polysilicon emitter electrode 19 is formed.
The emitter region 27 integrated with the bottom layer of
A hetero junction is formed very close to the pn junction between the base and the emitter. That is, in the signal processing circuit unit 200, the npn heterojunction bipolar transistor (HB
T) is formed. Also, the photodiode section 10
0 is connected to the p-type contact region 9 via the polysilicon electrode 28, and the metal base electrode 23 in the HBT section 200 is connected to the p-type base region 26 via the polysilicon base electrode 29. It is connected to the.

【0036】図5に示されているようなHBTにおいて
は、エミッタ/ベース間のpn接合近傍におけるヘテロ
接合によるポテンシャル障壁によって、エミッタ/ベー
ス間が順バイアスされたときにベースからエミッタへの
キャリア(正孔)の注入が阻止されるので、エミッタ注
入効率が増大して電流増幅率(hFE)を増大させること
ができる。また、このようなキャリア(正孔)の注入阻
止の効果があるので、キャリアのベース走行時間を低減
するためにベース幅を薄くしたりベース抵抗を低減する
ためにベース不純物濃度を高くしても、ホモ接合トラン
ジスタに見られるような耐圧およびhFEの低下などの素
子特性の劣化が見られず、トランジスタの高速化などの
特性向上を図ることができる。
In an HBT as shown in FIG. 5, carriers from the base to the emitter when a forward bias is applied between the emitter and the base due to a potential barrier due to a heterojunction near the pn junction between the emitter and the base. Since the injection of holes is prevented, the emitter injection efficiency is increased, and the current amplification factor (h FE ) can be increased. In addition, since such an effect of preventing injection of carriers (holes) is obtained, even if the base width is reduced to reduce the base transit time of the carrier or the base impurity concentration is increased to reduce the base resistance. In addition, deterioration of device characteristics such as reduction in breakdown voltage and hFE as seen in a homojunction transistor is not observed, and characteristics such as speeding up of the transistor can be improved.

【0037】上述のように、図5に示されているような
回路内蔵受光装置においてはフォトダイオード部100
のシリコンゲルマニウム混晶層8とトランジスタ部20
0のシリコンゲルマニウム混晶層26とが同時に形成さ
れるので、装置の製造プロセスをほとんど複雑化させる
ことなくフォトダイオードとトランジスタの両方の素子
特性を向上させることができる。たとえば、λ=950
nmの光に対してα=104cm-1の吸収係数を有する
p型シリコンゲルマニウム混晶層8と26を約500n
mの厚さに形成した場合、フォトダイオード部にλ=9
50nmの信号光を入射させるときに90%の光を吸収
するために必要な表面からの距離は約58μmから約4
6μmに短縮することができ、すなわちキャリアの走行
距離の短縮によってフォトダイオード100を高速化す
ることができる。また、トランジスタ部200におい
て、p型シリコンゲルマニウム混晶層26(8も同様
に)を高不純物濃度に設定すれば、ベース幅を100n
m程度まで減少させることができ、そのトランジスタの
高速化を図ることができる。
As described above, in the photodetector with a built-in circuit as shown in FIG.
Silicon germanium mixed crystal layer 8 and transistor section 20
Since the zero-silicon-germanium mixed crystal layer 26 is formed at the same time, the device characteristics of both the photodiode and the transistor can be improved without substantially complicating the device manufacturing process. For example, λ = 950
The p-type silicon-germanium mixed crystal layers 8 and 26 having an absorption coefficient of α = 10 4 cm −1 for light of nm
m, the photodiode section has λ = 9
The distance from the surface required to absorb 90% of the light when 50 nm signal light is incident is about 58 μm to about 4 μm.
The speed can be reduced to 6 μm, that is, the speed of the photodiode 100 can be increased by shortening the traveling distance of the carrier. In the transistor section 200, if the p-type silicon germanium mixed crystal layer 26 (similarly for 8) is set to a high impurity concentration, the base width becomes 100 n.
m, and the speed of the transistor can be increased.

【0038】このように、p型シリコンゲルマニウム混
晶層8,26におけるゲルマニウム濃度、不純物濃度、
および厚さを適宜に設定することにより、フォトダイオ
ード100とトランジスタ200の両素子を高速化させ
た回路内蔵受光装置を得ることができる。さらに、シリ
コンゲルマニウム混晶をベース領域に用いたトランジス
タは、VBE(ベース・エミッタ順方向電圧)が低くても
動作し、低電流域における周波数特性も優れていること
から、低消費電力の回路内蔵受光装置を得ることが可能
になる。
As described above, the germanium concentration, the impurity concentration, and the p-type silicon germanium mixed crystal layers 8 and 26
By appropriately setting the thickness and the thickness, it is possible to obtain a light receiving device with a built-in circuit in which the speed of both the photodiode 100 and the transistor 200 is increased. Furthermore, a transistor using a silicon-germanium mixed crystal in the base region operates even at a low V BE (base-emitter forward voltage) and has excellent frequency characteristics in a low current region, so that a low power consumption circuit is used. It is possible to obtain a built-in light receiving device.

【0039】なお、フォトダイオード100とHBT2
00におけるp型シリコンゲルマニウム混晶層8,26
は、ゲルマニウム濃度を減少させながら成長させること
ができる。ここで、図6(a)と(b)はそれぞれ、フ
ォトダイオード部100とトランジスタ部200とにお
けるエネルギバンド構造とゲルマニウム濃度勾配を示す
グラフである。このグラフにおいて、xは半導体層の深
さ方向を表わし、EcとEvはそれぞれ導電帯の下限と
価電子帯の上限を表わしている。図6に示されているよ
うに、シリコンゲルマニウム混晶層8,26内におい
て、ゲルマニウム濃度勾配によって表面側に向かうに従
ってバンドギャップを広げることができ、これによって
電位勾配を生じさせることができる。このようなシリコ
ンゲルマニウム混晶層内の電位勾配によって、フォトダ
イオード内およびトランジスタのベース内を走行する電
子がドリフトによってさらに加速され、フォトダイオー
ドとトランジスタの両素子を高速化させることができ
る。
The photodiode 100 and the HBT 2
00, p-type silicon germanium mixed crystal layer 8, 26
Can be grown with decreasing germanium concentration. Here, FIGS. 6A and 6B are graphs showing an energy band structure and a germanium concentration gradient in the photodiode unit 100 and the transistor unit 200, respectively. In this graph, x represents the depth direction of the semiconductor layer, and Ec and Ev represent the lower limit of the conduction band and the upper limit of the valence band, respectively. As shown in FIG. 6, in the silicon-germanium mixed crystal layers 8 and 26, the band gap can be widened toward the surface side by the germanium concentration gradient, whereby a potential gradient can be generated. Due to such a potential gradient in the silicon-germanium mixed crystal layer, electrons traveling in the photodiode and in the base of the transistor are further accelerated by the drift, so that both the photodiode and the transistor can be operated at high speed.

【0040】また、フォトダイオード部100におい
て、図7に示されているように長波長の信号光を使用す
るときに表面層に感度がないようにゲルマニウム混晶層
8のゲルマニウム濃度を設定することによって、エネル
ギバンドギャップが光エネルギより小さくなる素子内部
において信号光が光電変換される。その場合、ゲルマニ
ウム濃度勾配を有するp型シリコンゲルマニウム混晶層
8内で生成された少数キャリア(電子)は内蔵電界によ
って素子内部へ加速されるので、表面準位が介在する再
結合によるキャリアの損失を無視することができるよう
になる。このことによって、フォトダイオード100を
高感度化することも可能になる。
In the photodiode section 100, as shown in FIG. 7, the germanium concentration of the germanium mixed crystal layer 8 is set so that the surface layer has no sensitivity when a long wavelength signal light is used. Thereby, the signal light is photoelectrically converted inside the element where the energy band gap is smaller than the light energy. In this case, minority carriers (electrons) generated in the p-type silicon-germanium mixed crystal layer 8 having a germanium concentration gradient are accelerated into the device by the built-in electric field, and thus carrier loss due to recombination mediated by surface levels. Can be ignored. This also makes it possible to increase the sensitivity of the photodiode 100.

【0041】さらに、図5に示された回路内蔵受光装置
において、p型シリコン基板1上のn型シリコン結晶成
長層2の代わりに、n型シリコンゲルマニウム混晶層3
0を用いることもできる。この場合、p型シリコン基板
1とn型シリコンゲルマニウム混晶層30との間のヘテ
ロ接合によって、価電子帯に不連続が生じる。しかし、
n型シリコンゲルマニウム混晶層30は通常は低不純物
濃度にされ、p型半導体基板1からn型シリコンゲルマ
ニウム混晶層30内へp型不純物が拡散するので、pn
接合中心はヘテロ接合中心より少し表面側に変位して形
成される。そのために、フォトダイオードから光検知電
流を引出すために逆バイアス電圧が印加されるときに、
図8に示されたエネルギバンド図におけるように価電子
帯の不連続による正孔に対するポテンシャル障壁を無視
し得る程度に設定することができる。
Further, in the light receiving device with a built-in circuit shown in FIG. 5, instead of the n-type silicon crystal growth layer 2 on the p-type silicon substrate 1, an n-type silicon germanium mixed crystal layer 3 is formed.
0 can also be used. In this case, discontinuity occurs in the valence band due to the heterojunction between the p-type silicon substrate 1 and the n-type silicon-germanium mixed crystal layer 30. But,
The n-type silicon-germanium mixed crystal layer 30 is usually made to have a low impurity concentration, and p-type impurities diffuse from the p-type semiconductor substrate 1 into the n-type silicon germanium mixed crystal layer 30.
The junction center is formed displaced slightly toward the surface side from the hetero junction center. Therefore, when a reverse bias voltage is applied to draw a light detection current from the photodiode,
As in the energy band diagram shown in FIG. 8, the potential barrier against holes due to the discontinuity of the valence band can be set to a negligible level.

【0042】前述の図2に示されているようにシリコン
ゲルマニウム混晶はシリコンに比べて大きな光吸収係数
を有するので、n型シリコンゲルマニウム混晶成長層3
0の厚さは、シリコン結晶成長層1に比べて薄く設定す
ることができる。たとえば、フォトカプラなどに通常使
用される波長950nmの光に関して、1000cm -1
の吸収係数を有するシリコンゲルマニウム混晶を用いれ
ば、90%の光を吸収するために必要な表面からの距離
は約58μmから約22μmに短縮され得る。このこと
によって、キャリア走行距離を短縮させることができ、
フォトダイオード100とトランジスタ200が高速化
され得る。また、フォトダイオード部100にはシリコ
ンゲルマニウム混晶層8,30同士の接合が形成される
ので、シリコンが感度を有しない長波長光、たとえば波
長1.3μmの光が用いられる光ファイバ用の受光装置
としても適用可能である。
As shown in FIG.
Germanium mixed crystal has larger light absorption coefficient than silicon
The n-type silicon germanium mixed crystal growth layer 3
0 is set to be thinner than the silicon crystal growth layer 1.
Can be For example, normally used for photocouplers, etc.
For light of wavelength 950 nm used, 1000 cm -1
Using silicon-germanium mixed crystal with absorption coefficient of
The distance from the surface needed to absorb 90% of the light
Can be reduced from about 58 μm to about 22 μm. this thing
Can shorten the carrier mileage,
Speed up of photodiode 100 and transistor 200
Can be done. In addition, the photodiode section 100 has a silicon
A bond between the germanium mixed crystal layers 8, 30 is formed.
So that silicon has no sensitivity for long wavelength light, e.g.
Light receiving device for optical fiber using 1.3 μm long light
It is also applicable as.

【0043】さらに、上述のn型シリコンゲルマニウム
混晶層30は、p型半導体基板1上からの成長するに従
ってゲルマニウム濃度を徐々に減少させ、ある厚さ以後
の成長では徐々にゲルマニウム濃度を増大させて形成し
てもよい。すなわち、図9に示されているように、n型
シリコンゲルマニウム混晶層30内において最小のゲル
マニウム濃度を有する位置は、p型半導体基板1とn型
シリコンゲルマニウム混晶層30、およびそのn型シリ
コンゲルマニウム混晶層30とp型シリコンゲルマニウ
ム混晶層8による両pn接合近傍の空乏化された領域以
外であって電界の向きが反転する位置に設定される。こ
のようにゲルマニウム濃度を設定することによって、フ
ォトダイオード部100ではn型シリコンゲルマニウム
混晶層30内で生成された少数キャリア(正孔)が内蔵
電界によって両方のpn接合界面へ向けて加速されるの
で、そのフォトダイオードが高速化され得る。
Further, the n-type silicon-germanium mixed crystal layer 30 gradually decreases the germanium concentration as it grows from the p-type semiconductor substrate 1 and gradually increases the germanium concentration after a certain thickness. May be formed. That is, as shown in FIG. 9, the position having the minimum germanium concentration in the n-type silicon-germanium mixed crystal layer 30 is the position where the p-type semiconductor substrate 1 and the n-type silicon-germanium mixed crystal layer 30 and their n-type The region is set at a position other than the depleted region near both pn junctions by the silicon germanium mixed crystal layer 30 and the p-type silicon germanium mixed crystal layer 8 and at a position where the direction of the electric field is reversed. By setting the germanium concentration in this way, the minority carriers (holes) generated in the n-type silicon-germanium mixed crystal layer 30 in the photodiode unit 100 are accelerated toward both pn junction interfaces by the built-in electric field. Therefore, the speed of the photodiode can be increased.

【0044】(実施形態3)図10において、本発明の
実施形態3による回路内蔵受光装置の構造が模式的な断
面図で図解されている。この図10の回路内蔵受光装置
は図5のものに類似しているが、フォトダイオード部1
00においてn型半導体結晶成長層2,30の底部に高
不純物濃度のn型埋込拡散層31が形成されていること
において異なっている。このn型埋込拡散層31は、n
型不純物領域32を介して金属カソード電極21に接続
されている。すなわち、高不純物濃度のn型埋込拡散層
31は、フォトダイオードにおける低抵抗のカソード領
域として作用する。また、この埋込拡散層31からのn
型不純物の拡散により、p型シリコン基板1とのpn接
合中心が基板内部へ変位するので、p型基板内部で生成
された少数キャリア(電子)がそのpn接合まで走行す
る距離が減少する。このことも、フォトダイオードを高
速化することに寄与し得る。
(Embodiment 3) In FIG. 10, the structure of a light receiving device with a built-in circuit according to Embodiment 3 of the present invention is illustrated in a schematic sectional view. The light receiving device with a built-in circuit in FIG. 10 is similar to that in FIG.
In FIG. 00, an n-type buried diffusion layer 31 having a high impurity concentration is formed at the bottom of the n-type semiconductor crystal growth layers 2 and 30. This n-type buried diffusion layer 31 has n
It is connected to the metal cathode electrode 21 via the mold impurity region 32. That is, the n-type buried diffusion layer 31 having a high impurity concentration acts as a low-resistance cathode region in the photodiode. Also, n from the buried diffusion layer 31
Since the center of the pn junction with the p-type silicon substrate 1 is displaced into the substrate due to diffusion of the p-type impurity, the distance that minority carriers (electrons) generated inside the p-type substrate travel to the pn junction decreases. This can also contribute to speeding up the photodiode.

【0045】(実施形態4)図11において、本発明の
実施形態4による回路内蔵受光装置の構造が模式的な断
面図で図解されている。図11の回路内蔵受光装置は図
5のものに類似してるが、フォトダイオード部100に
おけるシリコンゲルマニウム混晶層8上の反射防止膜3
3が形成されていることにおいて異なっている。
(Embodiment 4) In FIG. 11, the structure of a light receiving device with a built-in circuit according to Embodiment 4 of the present invention is illustrated in a schematic sectional view. 11 is similar to that of FIG. 5 except that the antireflection film 3 on the silicon-germanium mixed crystal layer 8 in the photodiode portion 100 is formed.
3 in that they are formed.

【0046】反射防止膜33としてシリコン酸化膜が形
成される場合、シリコンゲルマニウム混晶層8の表面側
におけるゲルマニウム濃度を減少させることは、安定な
シリコン酸化膜を形成することをも可能にする。シリコ
ンゲルマニウム混晶層8においてゲルマニウム濃度の小
さな表面上にシリコン酸化膜を形成する場合には良好な
界面が得られるので、その界面におけるキャリアの再結
合による損失を低減させることができる。なお、シリコ
ン酸化膜33の膜厚は、使用される信号光の波長とフォ
トダイオード100の表面層における半導体材料に適合
して最も反射率が低減される厚さを選ぶ必要がある。た
とえば、フォトダイオード100の半導体層の最外表面
がシリコンである場合、入射する信号光の波長が950
nmの場合に、図12に示されさているように、シリコ
ン酸化膜33の厚さが約160nmのときに反射率が6
%程度に低減され得る。
When a silicon oxide film is formed as the antireflection film 33, reducing the germanium concentration on the surface side of the silicon-germanium mixed crystal layer 8 makes it possible to form a stable silicon oxide film. When a silicon oxide film is formed on the surface of the silicon-germanium mixed crystal layer 8 having a low germanium concentration, a good interface is obtained, so that loss due to carrier recombination at the interface can be reduced. The thickness of the silicon oxide film 33 needs to be selected so as to minimize the reflectance in accordance with the wavelength of the signal light to be used and the semiconductor material in the surface layer of the photodiode 100. For example, when the outermost surface of the semiconductor layer of the photodiode 100 is silicon, the wavelength of the incident signal light is 950.
12, the reflectance is 6 when the thickness of the silicon oxide film 33 is about 160 nm, as shown in FIG.
%.

【0047】反射防止膜33としてシリコン窒化膜が用
いられる場合には、使用される信号光の波長とフォトダ
イオード100における半導体材料の最外表面に適合し
て最も反射率が低減される膜厚を選択する必要がある。
たとえば、フォトダイオード100の半導体材料の最外
表面がシリコンである場合、入射する信号光の波長が9
50nmであれば、図13に示されているように膜厚が
約120nmのときに反射率が約1%程度まで低減され
得る。
When a silicon nitride film is used as the anti-reflection film 33, the wavelength of the signal light to be used and the film thickness that minimizes the reflectance in conformity with the outermost surface of the semiconductor material in the photodiode 100 are determined. You have to choose.
For example, when the outermost surface of the semiconductor material of the photodiode 100 is silicon, the wavelength of the incident signal light is 9
If it is 50 nm, the reflectivity can be reduced to about 1% when the film thickness is about 120 nm as shown in FIG.

【0048】反射防止膜33がシリコン酸化膜とシリコ
ン窒化膜の積層膜として形成される場合、シリコンゲル
マニウム混晶層8は表面側におけるゲルマニウム濃度を
減少させて形成されており、その表面にシリコン酸化膜
が形成され、その上にシリコン窒化膜を形成することが
好ましい。この場合にも、使用される信号光の波長とフ
ォトダイオード100の最外表面における半導体材料に
合わせて、最も反射率が低減されるシリコン酸化膜厚と
シリコン窒化膜厚を選ぶ必要がある。たとえば、フォト
ダイオードの最外表面がシリコンであって入射光の波長
が780nmであれば、酸化膜厚が65nmで窒化膜厚
が50nmのときに反射率が1%以下に低減され得る。
前述のように、フォトダイオード100の半導体の最外
表面にシリコン酸化膜が形成されていれば良好な界面状
態が得られるので、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が
この順序に形成された積層膜は界面におけるキャリアの
再結合による損失を低減するためにも好ましい。
When the antireflection film 33 is formed as a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, the silicon-germanium mixed crystal layer 8 is formed with a reduced germanium concentration on the surface side, and the silicon oxide film is formed on the surface. Preferably, a film is formed, and a silicon nitride film is formed thereon. Also in this case, it is necessary to select a silicon oxide film thickness and a silicon nitride film thickness that minimize the reflectance in accordance with the wavelength of the signal light to be used and the semiconductor material on the outermost surface of the photodiode 100. For example, if the outermost surface of the photodiode is silicon and the wavelength of incident light is 780 nm, the reflectance can be reduced to 1% or less when the oxide film thickness is 65 nm and the nitride film thickness is 50 nm.
As described above, if a silicon oxide film is formed on the outermost surface of the semiconductor of the photodiode 100, a favorable interface state can be obtained. Therefore, a stacked film in which a silicon oxide film and a silicon nitride film are formed in this order is It is also preferable to reduce loss due to recombination of carriers at the interface.

【0049】反射防止膜33として、非晶質炭素膜を形
成してもよい。この場合、プロセス温度の高いシリコン
酸化膜(約900℃)やシリコン窒化膜(約750℃)
に比べて、非晶質炭素膜は低温成長が可能である。した
がって、反射防止膜33の形成プロセス以前に形成され
た拡散領域などのデバイス構造に影響を与えることがな
く、高速応答性の劣化などを起こすことなく反射防止膜
33を形成することができる。
As the antireflection film 33, an amorphous carbon film may be formed. In this case, a silicon oxide film (about 900 ° C.) or a silicon nitride film (about 750 ° C.) having a high process temperature is used.
In comparison, the amorphous carbon film can be grown at a low temperature. Therefore, the anti-reflection film 33 can be formed without affecting the device structure such as the diffusion region formed before the formation process of the anti-reflection film 33 and without deteriorating the high-speed response.

【0050】なお、以上のような実施形態1〜4のすべ
てにおいて、シリコンゲルマニウム混晶層を成長させる
ときに数%の炭素原子を混合しながら成長させてもよ
い。炭素原子を混合しながらシリコンゲルマニウム混晶
層を成長させることが好ましい理由は以下のようであ
る。すなわち、ゲルマニウム原子はシリコン原子よりも
大きいので、シリコン結晶とシリコンゲルマニウム混晶
との間のヘテロ接合を形成すればその接合界面に多数の
界面準位が存在する傾向になる。このような界面準位を
低減させるために界面における格子整合を維持するよう
にシリコン結晶上にシリコンゲルマニウム混晶を極めて
遅い成長速度で形成させることが可能であるが、界面に
おいて弾性歪が存在するために熱的に不安定であり、さ
らに界面の格子整合を維持しながら混晶層を厚く成長さ
せることは容易ではない。このような状況において、シ
リコンに比べて小さな炭素原子を混合しながらシリコン
ゲルマニウム混晶層を成長させることによって、下地の
シリコン結晶との格子定数を容易に整合させることが可
能となる。その結果として、熱的にも安定な装置を得る
ことができるとともに、界面準位を増大させることなく
混晶層を厚く成長させることが可能となるので、回路内
蔵受光装置の性能を向上させるためにも好ましい。
In all of the first to fourth embodiments as described above, the silicon-germanium mixed crystal layer may be grown while mixing several percent of carbon atoms. The reason why it is preferable to grow the silicon-germanium mixed crystal layer while mixing carbon atoms is as follows. That is, since germanium atoms are larger than silicon atoms, if a heterojunction between a silicon crystal and a silicon-germanium mixed crystal is formed, a large number of interface states tend to exist at the junction interface. In order to reduce such interface states, it is possible to form a silicon-germanium mixed crystal at a very low growth rate on a silicon crystal so as to maintain lattice matching at the interface, but elastic strain exists at the interface. Therefore, it is not easy to grow the mixed crystal layer thick while maintaining lattice matching at the interface. In such a situation, by growing the silicon-germanium mixed crystal layer while mixing carbon atoms smaller than that of silicon, the lattice constant with the underlying silicon crystal can be easily matched. As a result, a thermally stable device can be obtained, and the mixed crystal layer can be grown thick without increasing the interface state. Also preferred.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フォト
ダイオード部におけるシリコンゲルマニウム混晶層はシ
リコンに比べて大きなキャリア移動度を有していてキャ
リアの走行速度が増大するので、従来に比べて高速化さ
れた半導体受光装置を提供することができる。また、シ
リコンゲルマニウム混晶層の光の吸収係数はシリコンに
比べて大きいので、光の侵入長が短くなって、従来に比
べてフォトダイオードの受光層を薄くすることができ
る。すなわち、要求される応答速度を満足するようにシ
リコンゲルマニウム混晶層の厚さを設定することによっ
て、所望の仕様を満足する高速の受光装置を提供するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the silicon-germanium mixed crystal layer in the photodiode portion has a higher carrier mobility than silicon and the carrier traveling speed is increased. It is possible to provide a semiconductor light receiving device with a higher speed. In addition, since the light absorption coefficient of the silicon-germanium mixed crystal layer is larger than that of silicon, the light penetration length is shortened, and the light-receiving layer of the photodiode can be made thinner than before. That is, by setting the thickness of the silicon-germanium mixed crystal layer so as to satisfy the required response speed, a high-speed light receiving device that satisfies desired specifications can be provided.

【0052】さらに、フォトダイオードのシリコンゲル
マニウム混晶層を形成すると同時に信号処理回路に含ま
れるトランジスタのベース層としてシリコンゲルマニウ
ム混晶層を形成すれば、製造プロセスをほとんど複雑化
することなくトランジスタの遮断周波数や電流増幅率を
増大させることができる。これによって、フォトダイオ
ードを高速化できるとともに、トランジスタの性能をも
向上させた回路内蔵受光装置を提供することができる。
Further, by forming a silicon germanium mixed crystal layer as a base layer of a transistor included in a signal processing circuit at the same time as forming a silicon germanium mixed crystal layer of a photodiode, the transistor can be cut off without complicating the manufacturing process. The frequency and the current amplification factor can be increased. This makes it possible to provide a light receiving device with a built-in circuit in which the speed of the photodiode can be increased and the performance of the transistor is also improved.

【0053】さらに、シリコンゲルマニウム混晶層内の
ゲルマニウム勾配を適切に設定することによって内部電
界を生じさせることができるので、キャリアの移動速度
をさらに加速させることができる。このことを利用する
ことによって、要求される応答速度を満足するようにさ
らに高速化された受光装置を提供することができる。
Further, since an internal electric field can be generated by appropriately setting the germanium gradient in the silicon-germanium mixed crystal layer, the moving speed of carriers can be further increased. By utilizing this, it is possible to provide a light receiving device that is further speeded up to satisfy the required response speed.

【0054】さらに、フォトダイオードの内部に高濃度
の埋込カソード領域を設けることによって、pn接合が
基板内部に形成されるので、応答速度の遅延の要因とな
っているところの基板内部で生成されたキャリアが接合
端まで走行する距離が減少する。この効果によって、フ
ォトダイオードの応答速度をさらに高速化させることが
できる。
Further, by providing a high-concentration buried cathode region inside the photodiode, a pn junction is formed inside the substrate, so that the pn junction is generated inside the substrate, which causes a delay in response speed. The distance that the carrier travels to the joining end is reduced. With this effect, the response speed of the photodiode can be further increased.

【0055】さらに、フォトダイオードの表面半導体材
料に適合する反射防止膜を形成することによって、信号
光の反射による損失を低減することができるので、フォ
トダイオードの感度を向上させることができる。
Further, by forming an antireflection film conforming to the surface semiconductor material of the photodiode, the loss due to the reflection of signal light can be reduced, and the sensitivity of the photodiode can be improved.

【0056】さらに、シリコンゲルマニウム混晶に炭素
原子を混入させることにより、シリコンとの格子整合の
実現が容易になり、より安定した回路内蔵受光装置が提
供され得る。
Further, by mixing carbon atoms in the silicon-germanium mixed crystal, it is easy to realize lattice matching with silicon, and a more stable photodetector with a built-in circuit can be provided.

【0057】以上のように、本発明によれば、シリコン
ゲルマニウム混晶層を利用することによって、高感度化
されかつ高速化されたフォトダイオードが得られるとと
もに、同一半導体基板上に形成されたトランジスタをさ
らに含む高感度かつ高速の回路内蔵受光装置を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, by using a silicon-germanium mixed crystal layer, a photodiode with high sensitivity and high speed can be obtained, and a transistor formed on the same semiconductor substrate can be obtained. And a high-sensitivity and high-speed light receiving device with a built-in circuit that further includes:

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

【図1】 本発明の実施形態1による回路内蔵受光装置
を示す模式的な断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a light-receiving device with a built-in circuit according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 シリコンとゲルマニウムにおける光吸収係数
と光波長との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a light absorption coefficient and a light wavelength in silicon and germanium.

【図3】 図1の回路内蔵受光装置の製造プロセスを図
解する模式的な断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the light receiving device with a built-in circuit in FIG. 1;

【図4】 図3の製造プロセスにおける工程に続く工程
を図解する模式的な断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a step that follows the step of the manufacturing process in FIG.

【図5】 本発明の実施形態2による回路内蔵受光装置
を示す模式的な断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a light receiving device with a built-in circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 (a)は図5の回路内蔵受光装置に含まれる
フォトダイオード部のシリコンゲルマニウム混晶層中の
ゲルマニウム濃度勾配とエネルギバンド構造との関係を
示すグラフであり、(b)は信号処理回路部のシリコン
ゲルマニウム混晶層中のゲルマニウム濃度勾配とエネル
ギバンド構造との関係を示すグラフである。
6A is a graph showing a relationship between a germanium concentration gradient in a silicon germanium mixed crystal layer of a photodiode portion included in the photodetector with a built-in circuit in FIG. 5 and an energy band structure, and FIG. 4 is a graph showing a relationship between a germanium concentration gradient in a silicon germanium mixed crystal layer of a processing circuit unit and an energy band structure.

【図7】 長波長光が入射する場合に好ましいフォトダ
イオード表面層におけるゲルマニウム濃度勾配とエネル
ギバンド構造を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a preferable germanium concentration gradient and an energy band structure in a photodiode surface layer when long-wavelength light is incident.

【図8】 図5の回路内蔵受光装置においてフォトダイ
オード部に適用され得るエネルギバンド構造を示すグラ
フである。
8 is a graph showing an energy band structure that can be applied to a photodiode part in the circuit built-in light receiving device of FIG.

【図9】 図5に示されているような回路内蔵受光装置
のフォトダイオード部において採用され得るゲルマニウ
ム濃度分布とエネルギバンド構造との関係を示すグラフ
である。
9 is a graph showing a relationship between a germanium concentration distribution and an energy band structure that can be employed in a photodiode portion of the light receiving device with a built-in circuit as shown in FIG.

【図10】 本発明の実施形態3による回路内蔵受光装
置を示す模式的な断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a light receiving device with a built-in circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施形態4による回路内蔵受光装
置を示す模式的な断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a light receiving device with a built-in circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】 光の波長が950nmの場合におけるシリ
コン酸化膜厚と反射率との関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the silicon oxide film thickness and the reflectance when the wavelength of light is 950 nm.

【図13】 光の波長が950nmの場合におけるシリ
コン窒化膜厚と反射率との関係を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the silicon nitride film thickness and the reflectance when the light wavelength is 950 nm.

【図14】 従来技術による回路内蔵受光装置の一例を
示す模式的な断面図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a conventional photodetector with a built-in circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1導電型半導体基板、2 第2導電型半導体結晶
成長層、3 ベース領域、4 エミッタ領域、6,7
第1導電型分離領域、8 第1導電型シリコンゲルマニ
ウム混晶層、9 第1導電型コンタクト領域、10 第
2導電型コンタクト領域、11 第2導電型埋込層、1
2 第2導電型補償領域、13 ベース領域、14 エ
ミッタ領域、15 絶縁層、16 シリコン酸化膜、1
7 シリコン窒化膜、18 サイドウォール、19 ポ
リシリコンエミッタ電極、20ポリシリコンベース電
極、21 金属カソード電極、22 金属アノード電
極、23 金属ベース電極、24 金属エミッタ電極、
25 金属コレクタ電極、26 第1導電型シリコンゲ
ルマニウムベース領域、27 エミッタ領域、28第1
導電型ポリシリコンアノード電極、29 第1導電型ポ
リシリコンベース電極、30 第2導電型シリコンゲル
マニウム混晶成長層、31 第2導電型埋込層、32
第2導電型不純物領域、33 反射防止膜、100 フ
ォトダイオード部、200 信号処理回路部。
REFERENCE SIGNS LIST 1 First conductivity type semiconductor substrate, 2 Second conductivity type semiconductor crystal growth layer, 3 Base region, 4 Emitter region, 6, 7
1st conductivity type isolation region, 8 1st conductivity type silicon germanium mixed crystal layer, 9 1st conductivity type contact region, 10 2nd conductivity type contact region, 11 2nd conductivity type buried layer, 1
2 second conductivity type compensation region, 13 base region, 14 emitter region, 15 insulating layer, 16 silicon oxide film, 1
7 silicon nitride film, 18 side wall, 19 polysilicon emitter electrode, 20 polysilicon base electrode, 21 metal cathode electrode, 22 metal anode electrode, 23 metal base electrode, 24 metal emitter electrode,
25 metal collector electrode, 26 first conductivity type silicon germanium base region, 27 emitter region, 28 first
Conductive type polysilicon anode electrode, 29 first conductive type polysilicon base electrode, 30 second conductive type silicon germanium mixed crystal growth layer, 31 second conductive type buried layer, 32
Second conductivity type impurity region, 33 anti-reflection film, 100 photodiode unit, 200 signal processing circuit unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 直樹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 瀧本 貴博 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 夏秋 和弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 谷 善平 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 5F049 MA03 MB03 NA03 NB01 NB08 QA15 QA19 RA06 RA10 SS03 SZ02 WA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Naoki Fukunaga 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Inside (72) Inventor Takahiro Takimoto 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Sharp Inside (72) Inventor Kazuhiro Natsuaki 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Zenpei 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation F Term (reference) 5F049 MA03 MB03 NA03 NB01 NB08 QA15 QA19 RA06 RA10 SS03 SZ02 WA01

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板とその上の第2導
電型半導体結晶成長層とを含み、 前記第2導電型半導体結晶成長層は第1導電型分離領域
によって複数の第2導電型アイランドに分離されてお
り、 少なくとも1つの前記第2導電型アイランド上に第1導
電型シリコンゲルマニウム混晶層が形成されており、 前記第1導電型シリコンゲルマニウム混晶層と前記第2
導電型アイランドとの間の半導体接合を含むフォトダイ
オードが形成されていることを特徴とする半導体受光装
置。
A first conductivity type semiconductor substrate and a second conductivity type semiconductor crystal growth layer on the first conductivity type semiconductor substrate, wherein the second conductivity type semiconductor crystal growth layer is formed by a plurality of second conductivity type isolation regions by a first conductivity type isolation region. A first conductivity-type silicon-germanium mixed crystal layer formed on at least one of the second conductivity-type islands; the first conductivity-type silicon-germanium mixed crystal layer;
A semiconductor light receiving device, wherein a photodiode including a semiconductor junction between the conductive island and the conductive island is formed.
【請求項2】 前記フォトダイオードが形成されている
前記アイランドと異なる少なくとも1つのアイランドに
おいて、前記フォトダイオードからの光電変換信号を処
理するための信号処理回路部が形成されていることを特
徴とする請求項1に記載の半導体受光装置。
2. A signal processing circuit for processing a photoelectric conversion signal from the photodiode is formed on at least one island different from the island on which the photodiode is formed. The semiconductor light receiving device according to claim 1.
【請求項3】 前記信号処理回路部が形成されている前
記第2導電型アイランド上にも前記第1導電型シリコン
ゲルマニウム混晶層が形成されていてこれがトランジス
タのベースとして利用されるとともに、前記フォトダイ
オードが形成されている前記第2導電型アイランド上の
前記第1導電型シリコンゲルマニウム混晶層は前記フォ
トダイオードの受光層として利用されることを特徴とす
る請求項2に記載の半導体受光装置。
3. The first conductive type silicon-germanium mixed crystal layer is also formed on the second conductive type island where the signal processing circuit portion is formed, and is used as a base of a transistor. 3. The semiconductor light receiving device according to claim 2, wherein the first conductivity type silicon germanium mixed crystal layer on the second conductivity type island on which a photodiode is formed is used as a light receiving layer of the photodiode. .
【請求項4】 前記第1導電型シリコンゲルマニウム混
晶層において、前記第2導電型半導体結晶成長層との界
面側から表面側に向かうに従ってゲルマニウム濃度が減
少させられていることを特徴とする請求項1から3のい
ずれかの項に記載の半導体受光装置。
4. The silicon germanium mixed crystal layer of the first conductivity type, wherein the germanium concentration is reduced from the interface side with the second conductivity type semiconductor crystal growth layer toward the surface side. Item 4. The semiconductor light receiving device according to any one of Items 1 to 3.
【請求項5】 前記第2導電型半導体結晶成長層が第2
導電型シリコンゲルマニウム混晶層からなることを特徴
とする請求項1から4のいずれかの項に記載の半導体受
光装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductive type semiconductor crystal growth layer is a
The semiconductor light receiving device according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor light receiving device is made of a conductive silicon germanium mixed crystal layer.
【請求項6】 前記第2導電型シリコンゲルマニウム混
晶層内において、その厚さ方向の所定の位置でゲルマニ
ウム濃度が最小にされており、そのゲルマニウム濃度の
最小位置から厚さ方向に離れるに従ってゲルマニウム濃
度が増大させられていることを特徴とする請求項5に記
載の半導体受光装置。
6. In the second conductivity type silicon-germanium mixed crystal layer, the germanium concentration is minimized at a predetermined position in the thickness direction, and the germanium concentration increases in the thickness direction from the minimum position of the germanium concentration. 6. The semiconductor light receiving device according to claim 5, wherein the concentration is increased.
【請求項7】 前記フォトダイオードの前記第2半導体
結晶成長層の底部にはそのフォトダイオードの引出電極
として作用する高不純物濃度の第2導電型埋込層が形成
されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか
の項に記載の半導体受光装置。
7. A buried layer having a high impurity concentration and acting as an extraction electrode of the photodiode is formed at the bottom of the second semiconductor crystal growth layer of the photodiode. The semiconductor light receiving device according to claim 1.
【請求項8】 前記フォトダイオードの表面の反射防止
膜として、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、および非
晶質炭素膜から選択された1つを含むことを特徴とする
請求項1から7のいずれかの項に記載の半導体受光装
置。
8. The photodiode according to claim 1, wherein the anti-reflection film on the surface of the photodiode includes one selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an amorphous carbon film. A semiconductor light receiving device according to any one of the above.
【請求項9】 前記フォトダイオードの表面上の反射防
止膜として、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層構
造が形成されていることを特徴とする請求項1から7の
いずれかの項に記載の半導体受光装置。
9. The photodiode according to claim 1, wherein a laminated structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed as an antireflection film on the surface of the photodiode. Semiconductor light receiving device.
【請求項10】 前記第1導電型シリコンゲルマニウム
混晶層は炭素を含むことを特徴とする請求項1から9の
いずれかの項に記載の半導体受光装置。
10. The semiconductor light receiving device according to claim 1, wherein the first conductivity type silicon-germanium mixed crystal layer contains carbon.
【請求項11】 前記第1導電型シリコンゲルマニウム
混晶層と前記第2導電型シリコンゲルマニウム混晶層の
少なくとも一方は炭素を含むことを特徴とする請求項5
から9のいずれかの項に記載の半導体受光装置。
11. The semiconductor device according to claim 5, wherein at least one of the first conductivity type silicon-germanium mixed crystal layer and the second conductivity type silicon-germanium mixed crystal layer contains carbon.
10. The semiconductor light receiving device according to any one of items 1 to 9.
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