JP2002164566A - 光電素子アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の光電素子の直列接続を可能にし、人の
視感度のピーク値に比較的近い値を有する特性を得る。 【解決手段】 ｎ型のシリコン基板１に対して、不純物
の拡散で、下地としての当該シリコン基板１の一の面側
に形成されたｎ型の拡散層１１と、この拡散層１１と当
該シリコン基板１の一の面との間に形成されたｐ型のエ
ピタキシャル成長層１２と、シリコン基板１に対する不
純物の拡散で、エピタキシャル成長層１２と下地として
残る当該シリコン基板１の一の面との間に形成され、エ
ピタキシャル成長層１２より２桁以上濃度が高いｐ＋型
の埋込層１３と、複数の光電素子の各周囲を囲繞する枠
状に形成され、拡散層１１、エピタキシャル成長層１２
および埋込層１３を個々に分離するｎ型の分離用拡散領
域１６とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶シリコンを
用いて構成される光電素子アレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、単結晶シリコンを用いて製造され
た、エピタキシャル成長層を有する基板（以下エピ基
板）を用意し、このエピ基板に拡散層を形成することに
より、人の視感度のピーク値に比較的近い値を有する光
電素子が実現されている。この種の光電素子では、吸収
係数の小さな長波長領域の感度を低下させるために、エ
ピ基板が使用され、基板の活性領域が薄くされる。ま
た、短波長領域の感度を向上させるために、拡散層が若
干薄くされる。

【０００３】図１０（ａ）は従来の光電素子の構成例を
示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１０−Ａ１０’線にお
ける断面図である。この図１０に示す光電素子は、高濃
度の第１導電型（ｐ型およびｎ型の一方）のシリコン基
板２を備え、このシリコン基板２には、不純物の拡散
で、下地としての当該シリコン基板２の一の面側に形成
された第２導電型（ｐ型およびｎ型の他方）の拡散層２
１と、この拡散層２１と当該シリコン基板２の一の面と
の間に形成された第１導電型のエピタキシャル成長層２
２とが設けられている。従って、エピタキシャル成長層
２２での出力のみが表れるのため、長波長領域の感度を
低下させることが可能となる。なお、２０は絶縁膜、２
７ａは拡散層２１用のコンタクト、２７ｂはエピタキシ
ャル成長層２２用のコンタクト、２９はパッド、２８は
電極である。この構造では、シリコン基板２の高濃度領
域では光照射によって発生したキャリアが再結合により
消滅するため、その高濃度基板で発生したキャリアは出
力として表れない。

【０００４】図１１（ａ）は従来の光電素子アレイの構
成例を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１１−Ａ１１’
線における断面図である。この図１１に示す光電素子ア
レイは、第１導電型のシリコン基板３を備え、このシリ
コン基板３には、不純物の拡散で、下地としての当該シ
リコン基板３の一の面側に形成された第１導電型の拡散
層３１と、この拡散層３１と当該シリコン基板３の一の
面との間に形成された第２導電型のエピタキシャル成長
層３２とが設けられている。この構造では、シリコン基
板３およびエピタキシャル成長層３２のみの素子を同時
に形成することにより、長波長（近赤領域）の感度を有
する素子を同一基板に形成可能となる。そして、可視光
領域にピークを有する素子と近赤領域にピークを有する
素子を組み合わせて光を検出することが可能となる。な
お、３０は絶縁膜、３６は分離層、３７ａは拡散層３１
用のコンタクト、３７ｂはエピタキシャル成長層３２用
のコンタクト、３９はパッドである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
のものでは、基板に高濃度のシリコン基板が使用される
ので、複数の光電素子を直列に配列する構造にすること
は困難である。また、基板の種類に影響される、高濃度
の基板を入手できないと光電素子を製造することができ
ないなどの問題がある。

【０００６】一方、図１１のものでは、複数の光電素子
を直列に配列する構造が実現されているが、シリコン基
板およびエピタキシャル成長層でキャリアが発生するこ
とから、シリコン基板およびエピタキシャル成長層の濃
度の組合せによっては、シリコン基板の影響で長波長の
感度が若干大きくなることがある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、複数の光電素子の直列接続が可能となり、人の
視感度のピーク値に比較的近い値を有する特性を得るこ
とができる光電素子アレイを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１記載の発明は、シリコン基板に設けられた複
数の光電素子から成る光電素子アレイであって、前記シ
リコン基板には、不純物の拡散で、下地としての当該シ
リコン基板の一の面側に形成された第１導電型の拡散層
と、この拡散層と当該シリコン基板の一の面との間に形
成された第２導電型のエピタキシャル成長層と、不純物
の拡散で、前記エピタキシャル成長層と当該シリコン基
板の一の面との間に形成された埋込層と、前記複数の光
電素子の各周囲を囲繞する枠状に形成され、前記拡散層
およびエピタキシャル成長層を少なくとも個々に分離す
る分離用拡散領域とが設けられていることを特徴とす
る。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
電素子アレイにおいて、前記シリコン基板は第１導電型
であり、前記埋込層は、前記エピタキシャル成長層より
２桁以上濃度が高い第２導電型であり、前記分離用拡散
領域は第１導電型であることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の光
電素子アレイにおいて、前記シリコン基板には、前記拡
散層側から前記埋込層まで延びる第２導電型の高濃度領
域が前記各分離用拡散領域の枠内にさらに設けられてい
ることを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の光
電素子アレイにおいて、前記シリコン基板は第２導電型
であり、前記埋込層は第１導電型であり、前記分離用拡
散領域は第１導電型であることを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載の光電素子アレイにおいて、前記シリコン
基板は第１導電型であり、そのシリコン基板には、前記
エピタキシャル成長層と当該シリコン基板の一の面との
間に形成された別の第２導電型のエピタキシャル成長層
がさらに設けられ、この別の第２導電型のエピタキシャ
ル成長層にこれより２桁以上高濃度である第２導電型の
前記埋込層が設けられ、前記分離用拡散領域は第１導電
型であることを特徴とする。

【００１３】請求項６記載の発明は、請求項１記載の光
電素子アレイにおいて、前記シリコン基板は第２導電型
であり、そのシリコン基板には、前記エピタキシャル成
長層と当該シリコン基板の一の面との間に形成された別
の第１導電型のエピタキシャル成長層がさらに設けら
れ、この別の第１導電型のエピタキシャル成長層に高濃
度の第２導電型の前記埋込層が設けられ、前記分離用拡
散領域は第１導電型であることを特徴とする。

【００１４】請求項７記載の発明は、請求項１記載の光
電素子アレイにおいて、前記シリコン基板は第２導電型
であり、そのシリコン基板には、前記エピタキシャル成
長層と当該シリコン基板の一の面との間に形成された別
の第２導電型のエピタキシャル成長層と、このエピタキ
シャル成長層と前記シリコン基板の一の面との間に形成
された別の第１導電型のエピタキシャル成長層とがさら
に設けられ、前記第２導電型のエピタキシャル成長層に
高濃度の第２導電型の前記埋込層が設けられ、前記分離
用拡散領域は第１導電型であることを特徴とする。

【００１５】請求項８記載の発明は、請求項１〜７のい
ずれかに記載の光電素子アレイにおいて、前記複数の光
電素子は直列接続されていることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１（ａ）および（ｂ）はそれぞ
れ光電素子アレイの一構成例を示す正面図および（ａ）
のＡ１−Ａ１’線における断面図、図２（ａ）および
（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイの別の構成例を示す正
面図および（ａ）のＡ２−Ａ２’線における断面図であ
り、これらの図を用いて以下に本発明に係る第１実施形
態について説明する。

【００１７】図１，図２に示す第１実施形態の光電素子
アレイは、ｎ型のシリコン基板１に設けられた複数の光
電素子から成るものであり、シリコン基板１には、不純
物の拡散で、下地としての当該シリコン基板１の一の面
（図１（ｂ），図２（ｂ）では上面）側に形成されたｎ
型の拡散層１１と、この拡散層１１と当該シリコン基板
１の一の面との間に形成されたｐ型のエピタキシャル成
長層１２と、シリコン基板１に対する不純物の拡散で、
エピタキシャル成長層１２と下地として残る当該シリコ
ン基板１の一の面との間に形成され、エピタキシャル成
長層１２より２桁以上濃度が高いｐ＋型の埋込層１３
と、上記複数の光電素子の各周囲を囲繞する枠状に形成
され、拡散層１１およびエピタキシャル成長層１２を少
なくとも個々に分離（絶縁分離）するｎ型の分離用拡散
領域１６とが設けられている（高濃度埋込層を有するｎ
ｐｐ＋ｎ基板構造）。なお、埋込層１３はｐ型のエピタ
キシャル成長層でもよい。

【００１８】そして、拡散層１１などを覆う絶縁膜１０
と、拡散層１１用のコンタクト１７ａおよびこの上に形
成されたパッド１９と、エピタキシャル成長層１２用の
コンタクト１７ｂおよびこの上に形成されたパッド１９
とが設けられているほか、図２に示す光電素子アレイで
は、拡散層１１側から埋込層１３に延びる枠状で高濃度
のｐ＋型の拡散領域１８が、各分離用拡散領域１６の枠
内に設けられている。なお、コンタクト１７ａ，１７ｂ
については省略してもよく、また、拡散領域１８は少な
くとも一ヶ所に設けられる構造でもよい。

【００１９】また、図１に示す光電素子アレイでは、分
離用拡散領域１６は、拡散層１１、エピタキシャル成長
層１２および埋込層１３を個々に分離して、シリコン基
板１の部分にまで延びているのに対し、図２に示す光電
素子アレイでは、埋込層１３は個々に分割されており、
分離用拡散領域１６は、拡散層１１およびエピタキシャ
ル成長層１２を個々に分離して、埋込層１３が形成され
ていないシリコン基板１の部分にまで延びている。

【００２０】さらに、図１に示す光電素子アレイでは、
拡散層１１（コンタクト１７ａ）およびエピタキシャル
成長層１２（コンタクト１７ｂ）から出力がとられるの
に対し、図２に示す光電素子アレイでは、拡散層１１お
よび拡散領域１８（埋込層１３）から出力がとられる。

【００２１】次に、上記構成の光電素子アレイの製造手
順について述べる。まず、イオン注入装置によりボロン
をシリコン基板１に注入して埋込層１３を設け、アニー
ル処理をする。この後、埋込層１３上にエピタキシャル
成長層１２を堆積する。

【００２２】続いて、拡散炉によりコンタクト１７ａ用
のリンをエピタキシャル成長層１２上に堆積（デポジシ
ョン）し、アニール処理をし、コンタクト１７ｂ用のボ
ロンを堆積（デポジション）し、アニール処理をする。
このとき、図２に示す光電素子アレイの場合には、イオ
ン注入装置によりボロンを注入して拡散領域１８を設
け、アニール処理をする。

【００２３】続いて、イオン注入装置によりボロンを注
入して分離用拡散領域１６を設け、アニール処理をし、
イオン注入装置によりヒ素をエピタキシャル成長層１２
に注入して拡散層１１を設け、アニール処理をする。最
後に、拡散層１１を覆う全面に絶縁膜（酸化膜）１０を
形成した後、該当部分にコンタクト窓を形成し、パッド
１９としてのアルミ電極を形成する。

【００２４】次に、本光電素子アレイの数値例を挙げ
る。各部の濃度および厚みとしては、それぞれ、シリコ
ン基板１は１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および３０
０〜５２５μｍ、拡散層１１は１Ｅ１７〜１Ｅ２０（／
ｃｍ³ ）および０．２〜１．０μｍ（可視光ピークを狙
う場合には０．６μｍ以下）、エピタキシャル成長層１
２は１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および２〜１０μ
ｍ（可視光ピークを狙う場合には６μｍ以下）、埋込層
１３は１Ｅ１７〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）および２〜５μ
ｍ、分離用拡散領域１６は１Ｅ１８〜１Ｅ２１（／ｃｍ
³ ）およびシリコン基板１の部分にまで至る深さの厚
み、コンタクト１７ａは１Ｅ１８〜１Ｅ２１（／ｃ
ｍ³ ）および０．５〜２μｍ（ただし、エピタキシャル
成長層１２の下面より浅いこと）、拡散領域１８は１Ｅ
１８〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）および埋込層１３より深い
厚み（図２では埋込層１３の部分に至る深さの厚み）で
ある。

【００２５】以上、第１実施形態によれば、シリコン基
板１および分離用拡散領域１６による接合分離構造で、
各光電素子が互いに絶縁されるから、複数の光電素子の
直列接続が可能となる。また、その接合分離構造で分離
された光電素子毎に、高濃度の埋込層１３が設けられる
ので、光照射により発生したキャリアが再結合し、結果
的にエピタキシャル成長層１２が活性領域となって、長
波長（近赤領域）の感度が低減するから、人の視感度特
性に比較的近い、可視光領域に波長ピークを示す特性の
光電素子アレイを得ることができる。さらに、埋込層１
３により、直列抵抗が低減し、出力電流および電圧が増
加する。

【００２６】図３（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素
子アレイの別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ３
−Ａ３’線における断面図であり、この図を用いて以下
に本発明に係る第２実施形態について説明する。

【００２７】図３に示す光電素子アレイは、第１実施形
態とは異なるｐ型のシリコン基板１Ａに設けられた複数
の光電素子から成るものである。シリコン基板１Ａに
は、絶縁膜１０と、拡散層１１と、エピタキシャル成長
層１２と、コンタクト１７ａ，１７ｂと、パッド１９と
が図１の第１実施形態と同様に設けられているほか、こ
の第１実施形態との相違点として、シリコン基板１Ａに
対する不純物の拡散で、エピタキシャル成長層１２と下
地として残る当該シリコン基板１Ａの一の面との間に形
成されたｎ型の埋込層１３Ａと、上記複数の光電素子の
各周囲を囲繞する枠状に形成され、拡散層１１およびエ
ピタキシャル成長層１２を個々に分離するｎ＋型の分離
用拡散領域１６Ａとが設けられている（埋込層を有する
ｎｐｎｐ基板構造）。ここで、分離用拡散領域１６Ａ
は、拡散層１１およびエピタキシャル成長層１２を個々
に分離して、埋込層１３Ａの部分にまで延びている。

【００２８】次に、上記構成の光電素子アレイの製造手
順について述べる。まず、イオン注入装置によりリンを
シリコン基板１Ａに注入して埋込層１３Ａを設け、アニ
ール処理をする。この後、埋込層１３Ａ上にエピタキシ
ャル成長層１２を堆積する。

【００２９】続いて、拡散炉によりコンタクト１７ａ用
のリンをエピタキシャル成長層１２上に堆積し、アニー
ル処理をし、コンタクト１７ｂ用のボロンを堆積し、ア
ニール処理をする。

【００３０】続いて、イオン注入装置によりリンを注入
して分離用拡散領域１６Ａを設け、アニール処理をし、
イオン注入装置によりヒ素をエピタキシャル成長層１２
に注入して拡散層１１を設け、アニール処理をする。最
後に、拡散層１１を覆う全面に絶縁膜１０を形成した
後、該当部分にコンタクト窓を形成し、パッド１９とし
てのアルミ電極を形成する。

【００３１】次に、本光電素子アレイの数値例を挙げ
る。各部の濃度および厚みとしては、それぞれ、シリコ
ン基板１Ａは１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および３
００〜５２５μｍ、拡散層１１は１Ｅ１７〜１Ｅ２０
（／ｃｍ³ ）および０．２〜１．０μｍ（可視光ピーク
を狙う場合には０．６μｍ以下）、エピタキシャル成長
層１２は１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および２〜１
０μｍ（可視光ピークを狙う場合には６μｍ以下）、埋
込層１３Ａは１Ｅ１５〜１Ｅ１９（／ｃｍ³ ）および２
〜５μｍ、分離用拡散領域１６Ａは１Ｅ１８〜１Ｅ２１
（／ｃｍ³ ）およびエピタキシャル成長層１２より深く
なる厚み（図３では埋込層１３Ａの部分に至る深さの厚
み）、コンタクト層１７ａは１Ｅ１８〜１Ｅ２１（／ｃ
ｍ³ ）および０．５〜２μｍ（ただし、エピタキシャル
成長層１２の下面より浅いこと）である。

【００３２】以上、第２実施形態によれば、埋込層１３
Ａおよび分離用拡散領域１６Ａによる接合分離構造で、
各光電素子が互いに絶縁されるから、複数の光電素子の
直列接続が可能となる。また、その接合分離構造で分離
された光電素子毎に、埋込層１３Ａが設けられるので、
ｐ型のシリコン基板１Ａおよびｎ型の埋込層１３Ａ間の
ＰＮ接合層が接合分離層となって、シリコン基板１Ａで
発生したキャリアの影響を直接受けずに長波長の感度が
低減するから、人の視感度特性に比較的近い、可視光領
域に波長ピークを示す特性の光電素子アレイを得ること
ができる。

【００３３】図４（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素
子アレイの別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ４
−Ａ４’線における断面図、図５（ａ）および（ｂ）は
それぞれ光電素子アレイの別の構成例を示す正面図およ
び（ａ）のＡ５−Ａ５’線における断面図であり、これ
らの図を用いて以下に本発明に係る第３実施形態につい
て説明する。

【００３４】図４，図５に示す光電素子アレイは、第１
実施形態と同様のｎ型のシリコン基板１に設けられた複
数の光電素子から成るものである。シリコン基板１に
は、絶縁膜１０と、拡散層１１と、エピタキシャル成長
層１２と、埋込層１３と、分離用拡散領域１６と、コン
タクト１７ａ，１７ｂと、パッド１９とが第１実施形態
と同様に設けられているほか、第１実施形態との相違点
として、エピタキシャル成長層１２とシリコン基板１の
一の面との間に形成された別のｐ型のエピタキシャル成
長層１４がさらに設けられ、このエピタキシャル成長層
１４に埋込層１３が設けられている（高濃度埋込層を有
するｎｐｐ＋ｐｎ基板構造）。なお、エピタキシャル成
長層１４は埋込層でもよい（シリコン基板にボロンのイ
オン注入、アニール工程）。

【００３５】そして、図５に示す光電素子アレイでは、
拡散領域１８が図２の第１実施形態と同様に設けられて
いる。また、図４に示す光電素子アレイでは、分離用拡
散領域１６は、拡散層１１、エピタキシャル成長層１
２、埋込層１３およびエピタキシャル成長層１４を個々
に分離して、シリコン基板１の部分にまで延びているの
に対し、図５に示す光電素子アレイでは、埋込層１３は
個々に分割されており、分離用拡散領域１６は、拡散層
１１、エピタキシャル成長層１２、埋込層１３およびエ
ピタキシャル成長層１４を個々に分離して、シリコン基
板１の部分にまで延びている。

【００３６】次に、上記構成の光電素子アレイの製造手
順について述べる。まず、ｎ型のシリコン基板１にｐ型
のエピタキシャル成長層１４を形成する。この後、イオ
ン注入装置によりボロンをエピタキシャル成長層１４に
注入して埋込層１３を設け、アニール処理をする。この
後、埋込層１３上にエピタキシャル成長層１２を堆積す
る。

【００３７】続いて、拡散炉によりコンタクト１７ａ用
のリンをエピタキシャル成長層１２上に堆積し、アニー
ル処理をし、コンタクト１７ｂ用のボロンを堆積し、ア
ニール処理をする。このとき、図５に示す光電素子アレ
イの場合には、イオン注入装置によりボロンを注入して
拡散領域１８を設け、アニール処理をする。

【００３８】続いて、イオン注入装置によりリンを注入
して分離用拡散領域１６を設け、アニール処理をし、イ
オン注入装置によりヒ素をエピタキシャル成長層１２に
注入して拡散層１１を設け、アニール処理をする。最後
に、拡散層１１を覆う全面に絶縁膜１０を形成した後、
該当部分にコンタクト窓を形成し、パッド１９としての
アルミ電極を形成する。

【００３９】次に、本光電素子アレイの数値例を挙げ
る。各部の濃度および厚みとしては、それぞれ、シリコ
ン基板１は１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および３０
０〜５２５μｍ、拡散層１１は１Ｅ１７〜１Ｅ２０（／
ｃｍ³ ）および０．２〜１．０μｍ（可視光ピークを狙
う場合には０．６μｍ以下）、エピタキシャル成長層１
２は１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および２〜１０μ
ｍ（可視光ピークを狙う場合には６μｍ以下）、埋込層
１３は１Ｅ１７〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）および２〜５μ
ｍ、エピタキシャル成長層１４は１Ｅ１４〜１Ｅ１７
（／ｃｍ³ ）および２〜１０μｍ、分離用拡散領域１６
は１Ｅ１８〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）およびシリコン基板
１の部分にまで至る深さの厚み、コンタクト１７ａは１
Ｅ１８〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）および０．５〜２μｍ
（ただし、エピタキシャル成長層１２の下面より浅いこ
と）、拡散領域１８は１Ｅ１８〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）
および埋込層１３より深い厚み（図５では埋込層１３の
部分に至る深さの厚み）である。

【００４０】以上、第３実施形態によれば、シリコン基
板１および分離用拡散領域１６による接合分離構造で、
各光電素子が互いに絶縁されるから、複数の光電素子の
直列接続が可能となる。また、その接合分離構造で分離
された光電素子毎に、高濃度の埋込層１３が設けられる
ので、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【００４１】図６（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素
子アレイの別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ６
−Ａ６’線における断面図、図７（ａ）および（ｂ）は
それぞれ光電素子アレイの別の構成例を示す正面図およ
び（ａ）のＡ７−Ａ７’線における断面図であり、これ
らの図を用いて以下に本発明に係る第４実施形態につい
て説明する。

【００４２】図６，図７に示す光電素子アレイは、第１
実施形態とは異なるｐ型のシリコン基板１Ａに設けられ
た複数の光電素子から成るものである。シリコン基板１
Ａには、絶縁膜１０と、拡散層１１と、エピタキシャル
成長層１２と、埋込層１３と、分離用拡散領域１６と、
コンタクト１７ａ，１７ｂと、パッド１９とが第１実施
形態と同様に設けられているほか、第１実施形態との相
違点として、エピタキシャル成長層１２とシリコン基板
１の一の面との間に形成された別のｎ型のエピタキシャ
ル成長層１４Ａがさらに設けられ、このエピタキシャル
成長層１４Ａに高濃度のＰ＋型の埋込層１３が設けられ
ている（高濃度埋込層を有するｎｐｐ＋ｎｐ基板構
造）。なお、エピタキシャル成長層１４Ａは埋込層でも
よい（シリコン基板にリンのイオン注入、アニール工
程）。

【００４３】そして、図７に示す光電素子アレイでは、
拡散領域１８が図２の第１実施形態と同様に設けられて
いる。また、図６に示す光電素子アレイでは、分離用拡
散領域１６は、拡散層１１、エピタキシャル成長層１２
および埋込層１３を個々に分離して、埋込層１３が上層
となるエピタキシャル成長層１４Ａの下層にまで延びて
いるのに対し、図７に示す光電素子アレイでは、埋込層
１３は個々に分割されており、分離用拡散領域１６は、
拡散層１１およびエピタキシャル成長層１２を個々に分
離して、埋込層１３が形成されていないエピタキシャル
成長層１４Ａの部分にまで延びている。

【００４４】次に、上記構成の光電素子アレイの製造手
順について述べる。まず、ｐ型のシリコン基板１Ａにｎ
型のエピタキシャル成長層１４Ａを形成する。この後、
イオン注入装置によりボロンをエピタキシャル成長層１
４Ａに注入して埋込層１３を設け、アニール処理をす
る。この後、埋込層１３上にエピタキシャル成長層１２
を堆積する。

【００４５】続いて、拡散炉によりコンタクト１７ａ用
のリンをエピタキシャル成長層１２上に堆積し、アニー
ル処理をし、コンタクト１７ｂ用のボロンを堆積し、ア
ニール処理をする。このとき、図７に示す光電素子アレ
イの場合には、イオン注入装置によりボロンを注入して
拡散領域１８を設け、アニール処理をする。

【００４６】続いて、イオン注入装置によりリンを注入
して分離用拡散領域１６を設け、アニール処理をし、イ
オン注入装置によりヒ素をエピタキシャル成長層１２に
注入して拡散層１１を設け、アニール処理する。最後
に、拡散層１１を覆う全面に絶縁膜１０を形成した後、
該当部分にコンタクト窓を形成し、パッド１９としての
アルミ電極を形成する。

【００４７】次に、本光電素子アレイの数値例を挙げ
る。各部の濃度および厚みとしては、それぞれ、シリコ
ン基板１Ａは１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および３
００〜５２５μｍ、拡散層１１は１Ｅ１７〜１Ｅ２０
（／ｃｍ³ ）および０．２〜１．０μｍ（可視光ピーク
を狙う場合には０．６μｍ以下）、エピタキシャル成長
層１２は１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および２〜１
０μｍ（可視光ピークを狙う場合には６μｍ以下）、埋
込層１３は１Ｅ１７〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）および２〜
５μｍ、エピタキシャル成長層１４Ａは１Ｅ１４〜１Ｅ
１７（／ｃｍ³ ）および２〜１０μｍ、分離用拡散領域
１６は１Ｅ１８〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）およびエピタキ
シャル成長層１４Ａより深い厚み（図６，図７では埋込
層１３が形成されていないエピタキシャル成長層１４Ａ
の部分に至る深さの厚み）、コンタクト層１７ａは１Ｅ
１８〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）および０．５〜２μｍ（た
だし、エピタキシャル成長層１２の下面より浅いこ
と）、拡散領域１８は１Ｅ１８〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）
および埋込層１３より深い厚み（図７では埋込層１３の
部分に至る深さの厚み）である。

【００４８】以上、第４実施形態によれば、エピタキシ
ャル成長層１４Ａおよび分離用拡散領域１６による接合
分離構造で、各光電素子が互いに絶縁されるから、複数
の光電素子の直列接続が可能となる。また、その接合分
離構造で分離された光電素子毎に、高濃度の埋込層１３
が設けられるので、第１実施形態と同様の効果が得られ
る。

【００４９】図８（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素
子アレイの別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ８
−Ａ８’線における断面図、図９（ａ）および（ｂ）は
それぞれ光電素子アレイの別の構成例を示す正面図およ
び（ａ）のＡ９−Ａ９’線における断面図であり、これ
らの図を用いて以下に本発明に係る第５実施形態につい
て説明する。

【００５０】図８，図９に示す光電素子アレイは、第１
実施形態とは異なるｐ型のシリコン基板１Ａに設けられ
た複数の光電素子から成るものである。シリコン基板１
Ａには、絶縁膜１０と、拡散層１１と、エピタキシャル
成長層１２と、埋込層１３と、分離用拡散領域１６と、
コンタクト１７ａ，１７ｂと、パッド１９とが第１実施
形態と同様に設けられているほか、第１実施形態との相
違点として、エピタキシャル成長層１２とシリコン基板
１の一の面との間に形成された別のｐ型のエピタキシャ
ル成長層１４と、このエピタキシャル成長層１４と下地
として残るシリコン基板１の一の面との間に形成された
別のｎ型のエピタキシャル成長層１５とがさらに設けら
れ、エピタキシャル成長層１４に高濃度のＰ＋型の埋込
層１３が設けられている（高濃度埋込層を有するｎｐｐ
＋ｐｎｐ基板構造）。なお、エピタキシャル成長層１５
は埋込層でもよい（リンのイオン注入、アニール工
程）。

【００５１】そして、図９に示す光電素子アレイでは、
拡散領域１８が図２の第１実施形態と同様に設けられて
いる。また、図８に示す光電素子アレイでは、分離用拡
散領域１６は、拡散層１１、エピタキシャル成長層１
２、埋込層１３およびエピタキシャル成長層１４を個々
に分離して、エピタキシャル成長層１５の部分にまで延
びているのに対し、図９に示す光電素子アレイでは、埋
込層１３は個々に分割されており、分離用拡散領域１６
は、拡散層１１、エピタキシャル成長層１２、埋込層１
３およびエピタキシャル成長層１４を個々に分離して、
エピタキシャル成長層１５の部分にまで延びている。

【００５２】次に、上記構成の光電素子アレイの製造手
順について述べる。ｐ型のシリコン基板１Ａにｎ型のエ
ピタキシャル成長層１５を形成し、この上にエピタキシ
ャル成長層１４を形成する。この後、イオン注入装置に
よりボロンをエピタキシャル成長層１４に注入して埋込
層１３を設け、アニール処理をする。この後、埋込層１
３上にエピタキシャル成長層１２を堆積する。

【００５３】続いて、拡散炉によりコンタクト１７ａ用
のリンをエピタキシャル成長層１２上に堆積し、アニー
ル処理をし、コンタクト１７ｂ用のボロンを堆積し、ア
ニール処理する。このとき、図９に示す光電素子アレイ
の場合には、イオン注入装置によりボロンを注入して拡
散領域１８を設け、アニール処理をする。

【００５４】続いて、イオン注入装置によりリンを注入
して分離用拡散領域１６を設け、アニール処理をし、イ
オン注入装置によりヒ素をエピタキシャル成長層１２に
注入して拡散層１１を設け、アニール処理をする。最後
に、拡散層１１を覆う全面に絶縁膜１０を形成した後、
該当部分にコンタクト窓を形成し、パッド１９としての
アルミ電極を形成する。

【００５５】次に、本光電素子アレイの数値例を挙げ
る。各部の濃度および厚みとしては、それぞれ、シリコ
ン基板１Ａは１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および３
００〜５２５μｍ、拡散層１１は１Ｅ１７〜１Ｅ２０
（／ｃｍ³ ）および０．２〜１．０μｍ（可視光ピーク
を狙う場には０．６μｍ以下）、エピタキシャル成長層
１２は１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および２〜１０
μｍ（可視光ピークを狙う場合には６μｍ以下）、埋込
層１３は１Ｅ１７〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）および２〜５
μｍ、エピタキシャル成長層１４は１Ｅ１４〜１Ｅ１７
（／ｃｍ³ ）および２〜１０μｍ、エピタキシャル成長
層１５は１Ｅ１４〜１Ｅ１７（／ｃｍ³ ）および２〜１
０μｍ、分離用拡散領域１６は１Ｅ１８〜１Ｅ２０（／
ｃｍ³ ）およびエピタキシャル成長層１５より深い厚み
（図ではエピタキシャル成長層１５の部分に至る深さの
厚み）、コンタクト１７ａは１Ｅ１８〜１Ｅ２１（／ｃ
ｍ³ ）および０．５〜２μｍ（ただし、エピタキシャル
成長層１２の下面より浅いこと）、拡散領域１８は１Ｅ
１８〜１Ｅ２１（／ｃｍ³ ）および埋込層１３より深い
厚み（図９では埋込層１３の部分に至る深さの厚み）で
ある。

【００５６】以上、第５実施形態によれば、エピタキシ
ャル成長層１５および分離用拡散領域１６による接合分
離構造で、各光電素子が互いに絶縁されるから、複数の
光電素子の直列接続が可能となる。また、その接合分離
構造で分離された光電素子毎に、高濃度の埋込層１３が
設けられるので、第１実施形態と同様の効果が得られ
る。

【００５７】なお、上記各実施形態において、不純物の
導電型の全てを逆の導電型にする構造でも、同様の効果
が得られることは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１記載の発明は、シリコン基板に設けられた複数の光電
素子から成る光電素子アレイであって、前記シリコン基
板には、不純物の拡散で、下地としての当該シリコン基
板の一の面側に形成された第１導電型の拡散層と、この
拡散層と当該シリコン基板の一の面との間に形成された
第２導電型のエピタキシャル成長層と、不純物の拡散
で、前記エピタキシャル成長層と当該シリコン基板の一
の面との間に形成された埋込層と、前記複数の光電素子
の各周囲を囲繞する枠状に形成され、前記拡散層および
エピタキシャル成長層を少なくとも個々に分離する分離
用拡散領域とが設けられているので、シリコン基板およ
び分離用拡散領域による接合分離構造で、各光電素子が
互いに絶縁されるから、複数の光電素子の直列接続が可
能となる。また、その接合分離構造で分離された光電素
子毎に、埋込層が設けられるので、人の視感度特性に比
較的近い、可視光領域に波長ピークを示す特性の光電素
子アレイを得ることができる。

【００５９】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の光電素子アレイにおいて、前記シリコン基板は第１
導電型であり、前記埋込層は、前記エピタキシャル成長
層より２桁以上濃度が高い第２導電型であり、前記分離
用拡散領域は第１導電型であり、この構造でも、複数の
光電素子の直列接続が可能となり、人の視感度のピーク
値に比較的近い値を有する特性を得ることができる。

【００６０】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の光電素子アレイにおいて、前記シリコン基板には、
前記拡散層側から前記埋込層まで延びる第２導電型の高
濃度領域が前記各分離用拡散領域の枠内にさらに設けら
れ、この構造でも、複数の光電素子の直列接続が可能と
なり、人の視感度のピーク値に比較的近い値を有する特
性を得ることができる。

【００６１】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の光電素子アレイにおいて、前記シリコン基板は第２
導電型であり、前記埋込層は第１導電型であり、前記分
離用拡散領域は第１導電型であり、この構造でも、複数
の光電素子の直列接続が可能となり、人の視感度のピー
ク値に比較的近い値を有する特性を得ることができる。

【００６２】請求項５記載の発明によれば、請求項１〜
３のいずれかに記載の光電素子アレイにおいて、前記シ
リコン基板は第１導電型であり、そのシリコン基板に
は、前記エピタキシャル成長層と当該シリコン基板の一
の面との間に形成された別の第２導電型のエピタキシャ
ル成長層がさらに設けられ、この別の第２導電型のエピ
タキシャル成長層にこれより２桁以上高濃度である第２
導電型の前記埋込層が設けられ、前記分離用拡散領域は
第１導電型であるので、シリコン基板および分離用拡散
領域による接合分離構造で、各光電素子が互いに絶縁さ
れるから、複数の光電素子の直列接続が可能となる。ま
た、その接合分離構造で分離された光電素子毎に、高濃
度の埋込層が設けられるので、人の視感度のピーク値に
比較的近い値を有する特性を得ることができる。

【００６３】請求項６記載の発明によれば、請求項１記
載の光電素子アレイにおいて、前記シリコン基板は第２
導電型であり、そのシリコン基板には、前記エピタキシ
ャル成長層と当該シリコン基板の一の面との間に形成さ
れた別の第１導電型のエピタキシャル成長層がさらに設
けられ、この別の第１導電型のエピタキシャル成長層に
高濃度の第２導電型の前記埋込層が設けられ、前記分離
用拡散領域は第１導電型であるので、別の第１導電型の
エピタキシャル成長層および分離用拡散領域による接合
分離構造で、各光電素子が互いに絶縁されるから、複数
の光電素子の直列接続が可能となる。また、その接合分
離構造で分離された光電素子毎に、高濃度の埋込層が設
けられるので、人の視感度のピーク値に比較的近い値を
有する特性を得ることができる。

【００６４】請求項７記載の発明によれば、請求項１記
載の光電素子アレイにおいて、前記シリコン基板は第２
導電型であり、そのシリコン基板には、前記エピタキシ
ャル成長層と当該シリコン基板の一の面との間に形成さ
れた別の第２導電型のエピタキシャル成長層と、このエ
ピタキシャル成長層と前記シリコン基板の一の面との間
に形成された別の第１導電型のエピタキシャル成長層と
がさらに設けられ、前記第２導電型のエピタキシャル成
長層に高濃度の第２導電型の前記埋込層が設けられ、前
記分離用拡散領域は第１導電型であるので、別の第１導
電型のエピタキシャル成長層および分離用拡散領域によ
る接合分離構造で、各光電素子が互いに絶縁されるか
ら、複数の光電素子の直列接続が可能となる。また、そ
の接合分離構造で分離された光電素子毎に、高濃度の埋
込層が設けられるので、人の視感度のピーク値に比較的
近い値を有する特性を得ることができる。

【００６５】請求項８記載の発明によれば、請求項１〜
７のいずれかに記載の光電素子アレイにおいて、前記複
数の光電素子は直列接続され、人の視感度のピーク値に
比較的近い値を有する特性の、直列接続された光電素子
アレイを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイ
の一構成例を示す正面図および（ａ）のＡ１−Ａ１’線
における断面図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイ
の別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ２−Ａ２’
線における断面図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイ
の別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ３−Ａ３’
線における断面図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイ
の別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ４−Ａ４’
線における断面図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイ
の別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ５−Ａ５’
線における断面図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイ
の別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ６−Ａ６’
線における断面図である。

【図７】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイ
の別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ７−Ａ７’
線における断面図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイ
の別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ８−Ａ８’
線における断面図である。

【図９】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ光電素子アレイ
の別の構成例を示す正面図および（ａ）のＡ９−Ａ９’
線における断面図である。

【図１０】（ａ）は従来の光電素子の構成例を示す正面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ１０−Ａ１０’線における断面
図である。

【図１１】（ａ）は従来の光電素子アレイの構成例を示
す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１１−Ａ１１’線におけ
る断面図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板 １０ 絶縁膜 １１ 拡散層 １２ エピタキシャル成長層 １３ 埋込層 １４ エピタキシャル成長層 １５ エピタキシャル成長層 １６ 分離用拡散領域 １７ａ，１７ｂ コンタクト １８ 拡散領域 １９ パッド

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB10 BA06 CA03 CA18 CA19 CA23 CA40 5F049 MA01 MA02 MB03 NA10 NB10 PA09 PA10 QA03 QA14 QA15 RA02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板に設けられた複数の光電素
   子から成る光電素子アレイであって、前記シリコン基板
   には、 不純物の拡散で、下地としての当該シリコン基板の一の
   面側に形成された第１導電型の拡散層と、 この拡散層と当該シリコン基板の一の面との間に形成さ
   れた第２導電型のエピタキシャル成長層と、 不純物の拡散で、前記エピタキシャル成長層と当該シリ
   コン基板の一の面との間に形成された埋込層と、 前記複数の光電素子の各周囲を囲繞する枠状に形成さ
   れ、前記拡散層およびエピタキシャル成長層を少なくと
   も個々に分離する分離用拡散領域とが設けられているこ
   とを特徴とする光電素子アレイ。
2. 【請求項２】 前記シリコン基板は第１導電型であり、
   前記埋込層は、前記エピタキシャル成長層より２桁以上
   濃度が高い第２導電型であり、前記分離用拡散領域は第
   １導電型であることを特徴とする請求項１記載の光電素
   子アレイ。
3. 【請求項３】 前記シリコン基板には、前記拡散層側か
   ら前記埋込層まで延びる第２導電型の高濃度領域が前記
   各分離用拡散領域の枠内にさらに設けられていることを
   特徴とする請求項２記載の光電素子アレイ。
4. 【請求項４】 前記シリコン基板は第２導電型であり、
   前記埋込層は第１導電型であり、前記分離用拡散領域は
   第１導電型であることを特徴とする請求項１記載の光電
   素子アレイ。
5. 【請求項５】 前記シリコン基板は第１導電型であり、
   そのシリコン基板には、前記エピタキシャル成長層と当
   該シリコン基板の一の面との間に形成された別の第２導
   電型のエピタキシャル成長層がさらに設けられ、この別
   の第２導電型のエピタキシャル成長層にこれより２桁以
   上高濃度である第２導電型の前記埋込層が設けられ、前
   記分離用拡散領域は第１導電型であることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の光電素子アレイ。
6. 【請求項６】 前記シリコン基板は第２導電型であり、
   そのシリコン基板には、前記エピタキシャル成長層と当
   該シリコン基板の一の面との間に形成された別の第１導
   電型のエピタキシャル成長層がさらに設けられ、この別
   の第１導電型のエピタキシャル成長層に高濃度の第２導
   電型の前記埋込層が設けられ、前記分離用拡散領域は第
   １導電型であることを特徴とする請求項１記載の光電素
   子アレイ。
7. 【請求項７】 前記シリコン基板は第２導電型であり、
   そのシリコン基板には、前記エピタキシャル成長層と当
   該シリコン基板の一の面との間に形成された別の第２導
   電型のエピタキシャル成長層と、このエピタキシャル成
   長層と前記シリコン基板の一の面との間に形成された別
   の第１導電型のエピタキシャル成長層とがさらに設けら
   れ、前記第２導電型のエピタキシャル成長層に高濃度の
   第２導電型の前記埋込層が設けられ、前記分離用拡散領
   域は第１導電型であることを特徴とする請求項１記載の
   光電素子アレイ。
8. 【請求項８】 前記複数の光電素子は直列接続されてい
   ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光
   電素子アレイ。