JP2002164567A - 光電素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人間の視感度に比較的近い値を有し、同一チ
ップ上形成された複数の素子を直列に接続することがで
きる光電素子を提供する。 【解決手段】 ｎ型のシリコン基板１０に不純物を拡散
したｐ＋型の高濃度の埋込層３を形成し、埋込層３上に
ｐ型の第１のエピタキシャル成長層２を形成し、第１の
エピタキシャル成長層２にｎ型の不純物を拡散した拡散
層１を形成する。そして、拡散層用のコンタクト層４と
エピタキシャル成長層用のコンタクト層５とが形成さ
れ、コンタクト層４，５上に各々パッド用のアルミ電極
１２が形成され、拡散層１と第１のエピタキシャル成長
層２とから出力を得ることができる。さらに、素子を分
離するための堀込み部７を設け、下地のシリコン基板１
０の領域までエッチングさせることにより各素子間が絶
縁されている。なお、堀込み部７は、各素子の領域を囲
む必要がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電素子に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、単結晶シリコンを用いて人間の視
感度のピーク値に比較的近い値を有する光電素子は、エ
ピ基板（エピタキシャル層基板）に、拡散層を形成する
ことにより実現されてきた。エピ基板を用いることによ
り、基板の活性領域を薄くして、吸収係数の小さな長波
長領域の感度を低下させている。また、拡散層を若干薄
くすることにより、短波長領域の感度を向上させてい
る。

【０００３】第１の従来例の構成を図１０に示す。高濃
度の基板２０にエピタキシャル成長層２２を形成し、エ
ピタキシャル成長層２２上に拡散層２１を形成してい
る。基板２０とエピタキシャル成長層２２とは同型であ
り、拡散層２１はエピタキシャル成長層２２と異なる型
である。また、拡散層用のコンタクト層２４とエピタキ
シャル成長層用のコンタクト層２５とが形成され、コン
タクト層２４，２５上に各々パッド用のアルミ電極２７
が形成される。そして、光照射面側には、絶縁膜２８が
形成され、光照射面の反対面には裏面電極２９が形成さ
れる。この第１の従来例では、基板２０の高濃度領域で
は、光照射によって発生したキャリアは再結合によって
消滅するため、高濃度基板で発生したキャリアは出力と
して表れず、エピタキシャル成長領域での出力のみが表
れるため、長波長領域の感度を低下させることができ
る。

【０００４】次に、第２の従来例の構成を図１１に示
す。基板３０にエピタキシャル成長層３２を形成し、エ
ピタキシャル成長層３２上に拡散層３１を形成してい
る。基板３０とエピタキシャル成長層３２とは異なる型
であり、拡散層３１はエピタキシャル成長層３２も異な
る型である。また、拡散層用のコンタクト層３４とエピ
タキシャル成長層用のコンタクト層３５とが形成され、
コンタクト層３４，３５上に各々パッド用のアルミ電極
３７が形成される。そして、光照射面側には、絶縁膜３
８が形成される。前記のように構成された２つの素子を
アルミ電極３７によって直列に接続している。この第２
の従来例では、基板３０及びエピタキシャル成長層３２
のみの素子（図示なし）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
成することができる。この場合、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とを組合せ
て光を検出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
１の従来例では、基板に高濃度の基板２０を用いている
ため、素子を直列に接続することが困難である。また、
基板の種類にも影響されやすく、高濃度基板２０が入手
できないと、素子を作成することができない等の問題が
ある。また、前記第２の従来例では、基板３０とエピタ
キシャル成長層３２とにおいてもキャリアが発生する。
その影響により基板３０及びエピタキシャル成長層３２
の濃度の組合せによっては、基板３０の影響で長波長の
感度が若干大きくなるという問題がある。

【０００６】本発明は、上記事由に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、人間の視感度に比較的近い値を有
し、同一チップ上形成された複数の素子を直列に接続す
ることができる光電素子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光照
射面側のシリコン基板上に形成された第１のエピタキシ
ャル成長層と、前記シリコン基板上に形成され不純物を
拡散した埋込層と、前記第１のエピタキシャル成長層と
異なる型の不純物を拡散された拡散層とから形成される
素子と、前記素子を分離するためにエッチングされた堀
込み部とから形成され、前記堀込み部によって分離され
た複数の素子から構成されることを特徴とし、素子を囲
むようにエッチングを行った堀込み構造を形成すること
と、埋込層とエピタキシャル成長層等の接合分離構造と
を組合せることによって、各素子間を絶縁して、各素子
を直列接続することが可能となり、また素子間の水平方
向の微小なリーク電流は完全に抑えることができる。従
来、エピタキシャル成長層の厚さが厚くなってくると、
深い拡散層による分離が困難となるが、本発明では、エ
ッチングを行った堀込み構造を形成しているので、エピ
タキシャル成長層が厚くなった場合においても、ＫＯＨ
等の異方性エッチング及びＲＩＥ（リアクティブイオン
エッチング）等により、容易に基板領域でのエッチング
を行うことができ、エピタキシャル成長層が厚く、近赤
領域まで出力可能な分光感度特性を有する光電素子を提
供することができる。また、埋込層を形成することによ
って、近赤領域での感度が低減され、可視光領域にピー
クを有した、人間の視感度特性に比較的近い光電素子を
提供することができる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、埋込層は、第１のエピタキシャル成長層より２桁以
上大きい濃度であり、前記第１のエピタキシャル成長層
と同型であり、且つシリコン基板と異なる型であり、堀
込み部は、下地の前記シリコン基板の領域までエッチン
グされていることを特徴とし、素子を囲むように形成さ
れた堀込み部によって、素子分離構造を形成することが
できる。そして、埋込層が高濃度であるため、光照射に
より発生したキャリアが再結合し、結果として第１のエ
ピタキシャル成長層が活性領域となり、長波長の感度が
低減され、且つ、直列抵抗が低減されて、出力電流及び
電圧を増加させることができる。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、第１のエピタキシャル成長層及び埋込層と同型であ
る高濃度層が、少なくとも１ヶ所、前記埋込層まで拡散
されていることを特徴とし、埋込層まで拡散された高濃
度層によって接合分離構造を形成することができる。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、埋込層は、第１のエピタキシャル成長層とシリコン
基板と異なる型であり、堀込み部は、前記埋込層の領域
までエッチングされていることを特徴とし、素子を囲む
ように形成された堀込み部によって、素子分離構造を形
成することができ、また、互いに型の異なるシリコン基
板と埋込層とによってＰＮ接合を形成して接合分離層を
形成しているので、シリコン基板で発生したキャリアの
影響を直接受けず、長波長の感度を低減することができ
る。

【００１１】請求項５の発明は、請求項２または３の発
明において、シリコン基板上に前記シリコン基板と異な
る型の第２のエピタキシャル成長層が形成され、埋込層
は、第１のエピタキシャル成長層及び第２のエピタキシ
ャル成長層より２桁以上大きい濃度で前記第２のエピタ
キシャル成長層上に形成され、第１のエピタキシャル成
長層は、前記埋込層上に前記シリコン基板と異なる型で
形成され、堀込み部は、下地の前記シリコン基板の領域
までエッチングされていることを特徴とし、素子を囲む
ように形成された堀込み部によって、素子分離構造を形
成することができ、また、互いに型の異なるシリコン基
板と埋込層とによってＰＮ接合を形成して接合分離層を
形成することができる。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、シリコン基板上に前記シリコン基板と異なる型の第
２のエピタキシャル成長層が形成され、埋込層は、前記
シリコン基板と同型で、前記第２のエピタキシャル成長
層上に前記第２のエピタキシャル成長層より２桁以上大
きい濃度で形成され、第１のエピタキシャル成長層は、
前記埋込層上に前記第２のエピタキシャル成長層と異な
る型で形成され、堀込み部は、前記第２のエピタキシャ
ル成長層の領域以上にエッチングされていることを特徴
とし、素子を囲むように形成された堀込み部によって、
素子分離構造を形成することができ、また、互いに型の
異なる第２のエピタキシャル成長層と埋込層とによって
ＰＮ接合を形成して接合分離層を形成することができ
る。

【００１３】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、シリコン基板上に前記シリコン基板と異なる型の第
３のエピタキシャル成長層が形成され、前記第３のエピ
タキシャル成長層上に前記シリコン基板と同型の第２の
エピタキシャル成長層が形成され、埋込層は、前記シリ
コン基板と同型で、前記第２のエピタキシャル成長層上
に第１のエピタキシャル成長層及び第２のエピタキシャ
ル成長層より２桁以上大きい濃度で形成され、第１のエ
ピタキシャル成長層は、前記埋込層上に前記シリコン基
板と同型で形成され、堀込み部は、前記埋込層の領域以
上にエッチングされていることを特徴とし、素子を囲む
ように形成された堀込み部によって、素子分離構造を形
成することができ、また、互いに型の異なる第３のエピ
タキシャル成長層と埋込層とによってＰＮ接合を形成し
て接合分離層を形成することができる。

【００１４】請求項８の発明は、請求項５乃至７いずれ
かの発明において、第１のエピタキシャル成長層及び埋
込層と同型である高濃度層が、少なくとも１ヶ所、前記
埋込層にまで拡散されていることを特徴とし、埋込層ま
で拡散された高濃度層によって接合分離構造を形成する
ことができる。

【００１５】請求項９の発明は、光照射面側のシリコン
基板上に形成された第１のエピタキシャル成長層と、前
記シリコン基板上に形成された第４のエピタキシャル成
長層と、前記第１のエピタキシャル成長層と異なる型の
不純物を拡散された拡散層とから形成される素子と、前
記素子を分離するためにエッチングされた堀込み部とか
ら形成され、前記堀込み部によって分離された複数の素
子から構成されることを特徴とし、素子を囲むようにエ
ッチングを行った堀込み構造を形成することと、エピタ
キシャル成長層等の接合分離構造とを組合せることによ
って、各素子間を絶縁して、各素子を直列接続すること
が可能となり、また素子間の水平方向の微小なリーク電
流は完全に抑えることができる。従来、エピタキシャル
成長層の厚さが厚くなってくると、深い拡散層による分
離が困難となるが、本発明では、エッチングを行った堀
込み構造を形成しているので、エピタキシャル成長層が
厚くなった場合においても、ＫＯＨ等の異方性エッチン
グ及びＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）等によ
り、容易に基板領域でのエッチングを行うことができ、
エピタキシャル成長層が厚く、近赤領域まで出力可能な
分光感度特性を有する光電素子を提供することができ
る。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項１乃至８いず
れかの発明において、エッチングされた堀込み部によっ
て分離された複数の素子は、直列に接続されていること
を特徴とし、出力を増加させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】（実施形態１）本実施形態１の上面外形図
を図１（ａ）に示し、Ａ−Ａ´断面図を図１（ｂ）に示
す。

【００１９】ｎ型のシリコン基板１０に不純物を拡散し
たｐ＋型の高濃度の埋込層３が形成され、埋込層３上に
ｐ型の第１のエピタキシャル成長層２が形成され、第１
のエピタキシャル成長層２にｎ型の不純物を拡散した拡
散層１が形成されている。そして、拡散層１に設けられ
た拡散層用のコンタクト層４と第１のエピタキシャル成
長層２に設けられたエピタキシャル成長層用のコンタク
ト層５とが形成され、コンタクト層４，５上に各々パッ
ド用のアルミ電極１２が形成され、拡散層１と第１のエ
ピタキシャル成長層２とから出力を得ることができる。
なお、コンタクト層４，５は省略してもよい。また、光
照射面側には、絶縁膜１１が形成される。さらに、素子
を分離するための堀込み部７を設け、下地のシリコン基
板１０の領域までエッチングさせることにより各素子間
が絶縁されている。なお、堀込み部７は、各素子の領域
を囲む必要がある。

【００２０】図１（ａ），（ｂ）に示す構成に、埋込層
まで拡散されたｐ＋型の深い高濃度拡散層６を形成した
構成を図２（ａ），（ｂ）に示す。深い高濃度拡散層６
以外の構成は図１（ａ），（ｂ）と同様なので、同一の
要素には同一の符号を付して説明は省略する。なお、深
い高濃度拡散層６は、少なくとも１ヶ所あればよく、拡
散層１と高濃度の埋込層３とから出力を得ることができ
る。

【００２１】次に、前記構成の製造方法について説明す
る。まず、イオン注入装置によってｎ型のシリコン基板
１０にボロンを注入し、ｐ＋型の高濃度の埋込層３を形
成し、アニールを行う。次に、ｐ型の第１のエピタキシ
ャル成長層２を堆積させる。続いて、拡散炉によってコ
ンタクト層４用のリンをデポ、アニールし、コンタクト
層５用のボロンをデポ、アニールする。続いて、イオン
注入装置によってボロンを注入し、ｐ型の深い高濃度拡
散層６を形成し、アニールする（この工程は、図２
（ａ），（ｂ）に示す構成のみ行う）。続いて、イオン
注入装置によって第１のエピタキシャル成長層２にヒ素
を注入し、ｎ型の拡散層１を形成して、アニールする。
最後に、ＫＯＨによる異方性エッチングによって堀込み
部７を設けて、酸化膜からなる絶縁膜１１を形成した後
に、コンタクト窓を形成してパッド用にアルミ電極１２
を形成する。

【００２２】また、各層の濃度、厚の一例としては、シ
リコン基板１０は、濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃ
ｍ³）、厚３００〜５２５（μｍ）、拡散層１は、濃度
１×１０¹⁷〜１×１０²⁰（／ｃｍ³）、厚０．２〜１．
０（μｍ）（可視光ピークを狙う場合は０．６μｍ以
下）、第１のエピタキシャル成長層２は、濃度１×１０
¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃｍ³）、厚２〜１０（μｍ）（可
視光ピークを狙う場合は６μｍ以下）、埋込層３は、濃
度１×１０¹⁷〜１×１０²¹（／ｃｍ³）、厚２〜５（μ
ｍ）、コンタクト層４は、濃度１×１０¹⁸〜１×１０²¹
（／ｃｍ³）、厚０．５〜２．０（μｍ）（但し第１の
エピタキシャル成長層２よりは薄いこと）、深い高濃度
拡散層６は、濃度１×１０¹⁸〜１×１０²¹（／ｃ
ｍ³）、深さは埋込層３より深いことである。掘込み部
７の堀込み深さは、第１のエピタキシャル成長層２より
深く、下地のシリコン基板１０の領域まで設けてよい。
前記の各値は一例であり、若干値が異なっても本発明に
含まれる。

【００２３】なお、埋込層３を、ｐ型の第４のエピタキ
シャル成長層としてもよい。また、本実施形態１の不純
物の型を全て逆にした場合も本発明に含まれる。

【００２４】（実施形態２）本実施形態２の上面外形図
を図３（ａ）に示し、Ａ−Ａ´断面図を図３（ｂ）に示
す。

【００２５】ｐ型のシリコン基板１０に不純物を拡散し
たｎ型の埋込層３が形成され、埋込層３上にｐ型の第１
のエピタキシャル成長層２が形成され、第１のエピタキ
シャル成長層２にｎ型の不純物を拡散した拡散層１が形
成されている。そして、拡散層１に設けられた拡散層用
のコンタクト層４と第１のエピタキシャル成長層２に設
けられたエピタキシャル成長層用のコンタクト層５とが
形成され、コンタクト層４，５上に各々パッド用のアル
ミ電極１２が形成され、拡散層１と第１のエピタキシャ
ル成長層２とから出力を得ることができる。なお、コン
タクト層４，５は省略してもよい。また、光照射面側に
は、絶縁膜１１が形成される。さらに、素子を分離する
ための堀込み部７を設け、埋込層３の領域までエッチン
グさせることにより各素子間が絶縁されている。なお、
堀込み部７は、各素子の領域を囲む必要がある。

【００２６】次に、前記構成の製造方法について説明す
る。まず、イオン注入装置によってｐ型のシリコン基板
１０にリンを注入し、ｎ型の埋込層３を形成し、アニー
ルを行う。次に、ｐ型の第１のエピタキシャル成長層２
を堆積させる。続いて、拡散炉によってコンタクト層４
用のリンをデポ、アニールし、コンタクト層５用のボロ
ンをデポ、アニールする。続いて、イオン注入装置によ
って第１のエピタキシャル成長層２にヒ素を注入し、ｎ
型の拡散層１を形成して、アニールする。最後に、ＫＯ
Ｈによる異方性エッチングによって堀込み部７を設け
て、酸化膜からなる絶縁膜１１を形成した後に、コンタ
クト窓を形成してパッド用にアルミ電極１２を形成す
る。

【００２７】また、各層の濃度、厚の一例としては、シ
リコン基板１０は、濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃ
ｍ³）、厚３００〜５２５（μｍ）、拡散層１は、濃度
１×１０¹⁷〜１×１０²⁰（／ｃｍ³）、厚０．２〜１．
０（μｍ）（可視光ピークを狙う場合は０．６μｍ以
下）、第１のエピタキシャル成長層２は、濃度１×１０
¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃｍ³）、厚２〜１０（μｍ）（可
視光ピークを狙う場合は６μｍ以下）、埋込層３は、濃
度１×１０¹⁵〜１×１０¹⁹（／ｃｍ³）、厚２〜５（μ
ｍ）、コンタクト層４は、濃度１×１０¹⁸〜１×１０²¹
（／ｃｍ³）、厚０．５〜２．０（μｍ）（但し第１の
エピタキシャル成長層２よりは薄いこと）、掘込み部７
の堀込み深さは、第１のエピタキシャル成長層２より深
く、下地のシリコン基板１０の領域まで設けてよい。前
記の各値は一例であり、若干値が異なっても本発明に含
まれる。

【００２８】なお、埋込層３を、ｎ型の第４のエピタキ
シャル成長層としてもよい。また、本実施形態２の不純
物の型を全て逆にした場合も本発明に含まれる。

【００２９】（実施形態３）本実施形態３の上面外形図
を図４（ａ）に示し、Ａ−Ａ´断面図を図４（ｂ）に示
す。

【００３０】ｎ型のシリコン基板１０上に、ｐ型の第２
のエピタキシャル成長層８が形成され、第２のエピタキ
シャル成長層８に不純物を拡散したｐ＋型の高濃度の埋
込層３が形成され、埋込層３上にｐ型の第１のエピタキ
シャル成長層２が形成され、第１のエピタキシャル成長
層２にｎ型の不純物を拡散した拡散層１が形成されてい
る。そして、拡散層１に設けられた拡散層用のコンタク
ト層４と第１のエピタキシャル成長層２に設けられたエ
ピタキシャル成長層用のコンタクト層５とが形成され、
コンタクト層４，５上に各々パッド用のアルミ電極１２
が形成され、拡散層１と第１のエピタキシャル成長層２
とから出力を得ることができる。なお、コンタクト層
４，５は省略してもよい。また、光照射面側には、絶縁
膜１１が形成される。さらに、素子を分離するための堀
込み部７を設け、下地のシリコン基板１０の領域までエ
ッチングさせることにより各素子間が絶縁されている。
なお、堀込み部７は、各素子の領域を囲む必要がある。

【００３１】図４（ａ），（ｂ）に示す構成に、埋込層
まで拡散されたｐ＋型の深い高濃度拡散層６を形成した
構成を図５（ａ），（ｂ）に示す。深い高濃度拡散層６
以外の構成は図４（ａ），（ｂ）と同様なので、同一の
要素には同一の符号を付して説明は省略する。なお、深
い高濃度拡散層６は、少なくとも１ヶ所あればよく、拡
散層１と深い高濃度拡散層６とから出力を得ることがで
きる。

【００３２】次に、前記構成の製造方法について説明す
る。まず、ｎ型のシリコン基板１０にｐ型の第２のエピ
タキシャル成長層８を堆積させる。次に、イオン注入装
置によってボロンを注入し、ｐ＋型の高濃度の埋込層３
を形成し、アニールを行う。次に、ｐ型の第１のエピタ
キシャル成長層２を堆積させる。続いて、拡散炉によっ
てコンタクト層４用のリンをデポ、アニールし、コンタ
クト層５用のボロンをデポ、アニールする。続いて、イ
オン注入装置によってボロンを注入し、ｐ＋型の深い高
濃度拡散層６を形成し、アニールする（この工程は、図
５（ａ），（ｂ）に示す構成のみ行う）。続いて、イオ
ン注入装置によって第１のエピタキシャル成長層２にヒ
素を注入し、ｎ型の拡散層１を形成して、アニールす
る。最後に、ＫＯＨによる異方性エッチングによって堀
込み部７を設けて、酸化膜からなる絶縁膜１１を形成し
た後に、コンタクト窓を形成してパッド用にアルミ電極
１２を形成する。

【００３３】また、各層の濃度、厚の一例としては、シ
リコン基板１０は、濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃ
ｍ³）、厚３００〜５２５（μｍ）、拡散層１は、濃度
１×１０¹⁷〜１×１０²⁰（／ｃｍ³）、厚０．２〜１．
０（μｍ）（可視光ピークを狙う場合は０．６μｍ以
下）、第１のエピタキシャル成長層２は、濃度１×１０
¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃｍ³）、厚２〜１０（μｍ）（可
視光ピークを狙う場合は６μｍ以下）、第２のエピタキ
シャル成長層８は、濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃ
ｍ³）、厚２〜１０（μｍ）、埋込層３は、濃度１×１
０¹⁷〜１×１０²¹（／ｃｍ³）、厚２〜５（μｍ）、コ
ンタクト層４は、濃度１×１０¹⁸〜１×１０²¹（／ｃｍ
³）、厚０．５〜２．０（μｍ）（但し第２のエピタキ
シャル成長層８よりは薄いこと）、深い高濃度拡散層６
は、濃度１×１０¹⁸〜１×１０²¹（／ｃｍ³）、深さは
埋込層３より深いことであり、堀込み部７は下地のシリ
コン基板１０の領域より深いことである。前記の各値は
一例であり、若干値が異なっても本発明に含まれる。

【００３４】なお、埋込層３を、ｐ型の第４のエピタキ
シャル成長層としてもよいし、第２のエピタキシャル成
長層８を埋込層としてもよい。また、本実施形態３の不
純物の型を全て逆にした場合も本発明に含まれる。

【００３５】（実施形態４）本実施形態４の上面外形図
を図６（ａ）に示し、Ａ−Ａ´断面図を図６（ｂ）に示
す。

【００３６】ｐ型のシリコン基板１０上に、ｎ型の第２
のエピタキシャル成長層８が形成され、第２のエピタキ
シャル成長層８に不純物を拡散したｐ＋型の高濃度の埋
込層３が形成され、埋込層３上にｐ型の第１のエピタキ
シャル成長層２が形成され、第１のエピタキシャル成長
層２にｎ型の不純物を拡散した拡散層１が形成されてい
る。そして、拡散層１に設けられた拡散層用のコンタク
ト層４と第１のエピタキシャル成長層２に設けられたエ
ピタキシャル成長層用のコンタクト層５とが形成され、
コンタクト層４，５上に各々パッド用のアルミ電極１２
が形成され、拡散層１と第１のエピタキシャル成長層２
とから出力を得ることができる。なお、コンタクト層
４，５は省略してもよい。また、光照射面側には、絶縁
膜１１が形成される。さらに、素子を分離するための堀
込み部７を設け、第２のエピタキシャル成長層８の領域
までエッチングさせることにより各素子間が絶縁されて
いる。なお、堀込み部７は、各素子の領域を囲む必要が
ある。

【００３７】図６（ａ），（ｂ）に示す構成に、埋込層
まで拡散されたｐ＋型の深い高濃度拡散層６を形成した
構成を図７（ａ），（ｂ）に示す。深い高濃度拡散層６
以外の構成は図６（ａ），（ｂ）と同様なので、同一の
要素には同一の符号を付して説明は省略する。なお、深
い高濃度拡散層６は、少なくとも１ヶ所あればよく、拡
散層１と高濃度拡散層６とから出力を得ることができ
る。

【００３８】次に、前記構成の製造方法について説明す
る。まず、ｐ型のシリコン基板１０にｎ型の第２のエピ
タキシャル成長層８を堆積させる。次に、イオン注入装
置によってボロンを注入し、ｐ＋型の高濃度の埋込層３
を形成し、アニールを行う。次に、ｐ型の第１のエピタ
キシャル成長層２を堆積させる。続いて、拡散炉によっ
てコンタクト層４用のリンをデポ、アニールし、コンタ
クト層５用のボロンをデポ、アニールする。続いて、イ
オン注入装置によってボロンを注入し、ｐ＋型の深い高
濃度拡散層６を形成し、アニールする（この工程は、図
７（ａ），（ｂ）に示す構成のみ行う）。続いて、イオ
ン注入装置によって第１のエピタキシャル成長層２にヒ
素を注入し、ｎ型の拡散層１を形成して、アニールす
る。最後に、ＫＯＨによる異方性エッチングによって堀
込み部７を設けて、酸化膜からなる絶縁膜１１を形成し
た後に、コンタクト窓を形成してパッド用にアルミ電極
１２を形成する。

【００３９】また、各層の濃度、厚の一例としては、シ
リコン基板１０は、濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃ
ｍ³）、厚３００〜５２５（μｍ）、拡散層１は、濃度
１×１０¹⁷〜１×１０²⁰（／ｃｍ³）、厚０．２〜１．
０（μｍ）（可視光ピークを狙う場合は０．６μｍ以
下）、第１のエピタキシャル成長層２は、濃度１×１０
¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃｍ³）、厚２〜１０（μｍ）（可
視光ピークを狙う場合は６μｍ以下）、第２のエピタキ
シャル成長層８は、濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃ
ｍ³）、厚２〜１０（μｍ）、埋込層３は、濃度１×１
０¹⁷〜１×１０²¹（／ｃｍ³）、厚２〜５（μｍ）、コ
ンタクト層４は、濃度１×１０¹⁸〜１×１０²¹（／ｃｍ
³）、厚０．５〜２．０（μｍ）（但し第２のエピタキ
シャル成長層８よりは薄いこと）、深い高濃度拡散層６
は、濃度１×１０¹⁸〜１×１０²¹（／ｃｍ³）、深さは
埋込層３より深いことである。掘込み部７の深さは、第
２のエピタキシャル成長層８の領域より深く、下地のシ
リコン基板１０の領域まで設けてよい。前記の各値は一
例であり、若干値が異なっても本発明に含まれる。

【００４０】なお、埋込層３を、ｐ型の第４のエピタキ
シャル成長層としてもよいし、第２のエピタキシャル成
長層８を埋込層としてもよい。また、本実施形態４の不
純物の型を全て逆にした場合も本発明に含まれる。

【００４１】（実施形態５）本実施形態５の上面外形図
を図８（ａ）に示し、Ａ−Ａ´断面図を図８（ｂ）に示
す。

【００４２】ｐ型のシリコン基板１０上に、ｎ型の第３
のエピタキシャル成長層９が形成され、第３のエピタキ
シャル成長層９上にｐ型の第２のエピタキシャル成長層
８が形成され、第２のエピタキシャル成長層８に不純物
を拡散したｐ＋型の高濃度の埋込層３が形成され、埋込
層３上にｐ型の第１のエピタキシャル成長層２が形成さ
れ、第１のエピタキシャル成長層２にｎ型の不純物を拡
散した拡散層１が形成されている。そして、拡散層１に
設けられた拡散層用のコンタクト層４と第１のエピタキ
シャル成長層２に設けられたエピタキシャル成長層用の
コンタクト層５とが形成され、コンタクト層４，５上に
各々パッド用のアルミ電極１２が形成され、拡散層１と
第１のエピタキシャル成長層２とから出力を得ることが
できる。なお、コンタクト層４，５は省略してもよい。
また、光照射面側には、絶縁膜１１が形成される。さら
に、素子を分離するための堀込み部７を設け、第３のエ
ピタキシャル成長層９の領域までエッチングさせること
により各素子間が絶縁されている。なお、堀込み部７
は、各素子の領域を囲む必要がある。

【００４３】図８（ａ），（ｂ）に示す構成に、埋込層
まで拡散されたｐ＋型の深い高濃度拡散層６を形成した
構成を図９（ａ），（ｂ）に示す。深い高濃度拡散層６
以外の構成は図８（ａ），（ｂ）と同様なので、同一の
要素には同一の符号を付して説明は省略する。なお、深
い高濃度拡散層６は、少なくとも１ヶ所あればよく、拡
散層１と高濃度の埋込層３とから出力を得ることができ
る。

【００４４】次に、前記構成の製造方法について説明す
る。まず、ｐ型のシリコン基板１０にｎ型の第３のエピ
タキシャル成長層９を堆積させ、第３のエピタキシャル
成長層９にｐ型の第２のエピタキシャル成長層８を堆積
させる。次に、イオン注入装置によってボロンを注入
し、ｐ＋型の高濃度の埋込層３を形成し、アニールを行
う。次に、ｐ型の第１のエピタキシャル成長層２を堆積
させる。続いて、拡散炉によってコンタクト層４用のリ
ンをデポ、アニールし、コンタクト層５用のボロンをデ
ポ、アニールする。続いて、イオン注入装置によってボ
ロンを注入し、ｐ＋型の深い高濃度拡散層６を形成し、
アニールする（この工程は、図９（ａ），（ｂ）に示す
構成のみ行う）。続いて、イオン注入装置によって第１
のエピタキシャル成長層２にヒ素を注入し、ｎ型の拡散
層１を形成して、アニールする。最後に、ＫＯＨによる
異方性エッチングによって堀込み部７を設けて、酸化膜
からなる絶縁膜１１を形成した後に、コンタクト窓を形
成してパッド用にアルミ電極１２を形成する。

【００４５】また、各層の濃度、厚の一例としては、シ
リコン基板１０は、濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃ
ｍ³）、厚３００〜５２５（μｍ）、拡散層１は、濃度
１×１０¹⁷〜１×１０²⁰（／ｃｍ³）、厚０．２〜１．
０（μｍ）（可視光ピークを狙う場合は０．６μｍ以
下）、第１のエピタキシャル成長層２は、濃度１×１０
¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃｍ³）、厚２〜１０（μｍ）（可
視光ピークを狙う場合は６μｍ以下）、第２のエピタキ
シャル成長層８は、濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃ
ｍ³）、厚２〜１０（μｍ）、第３のエピタキシャル成
長層９は、濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷（／ｃｍ³）、
厚２〜１０（μｍ）、埋込層３は、濃度１×１０¹⁷〜１
×１０²¹（／ｃｍ³）、厚２〜５（μｍ）、コンタクト
層４は、濃度１×１０¹⁸〜１×１０²¹（／ｃｍ³）、厚
０．５〜２．０（μｍ）（但し第２のエピタキシャル成
長層８よりは薄いこと）、深い高濃度拡散層６は、濃度
１×１０¹⁸〜１×１０²¹（／ｃｍ³）、深さは埋込層３
より深いことである。掘込み部７の深さは、第３のエピ
タキシャル成長層９の領域より深く、下地のシリコン基
板１０の領域まで設けてよい。前記の各値は一例であ
り、若干値が異なっても本発明に含まれる。

【００４６】なお、埋込層３を、ｐ型の第４のエピタキ
シャル成長層としてもよいし、第３のエピタキシャル成
長層９を埋込層としてもよい。また、本実施形態５の不
純物の型を全て逆にした場合も本発明に含まれる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の発明は、光照射面側のシリコ
ン基板上に形成された第１のエピタキシャル成長層と、
前記シリコン基板上に形成され不純物を拡散した埋込層
と、前記第１のエピタキシャル成長層と異なる型の不純
物を拡散された拡散層とから形成される素子と、前記素
子を分離するためにエッチングされた堀込み部とから形
成され、前記堀込み部によって分離された複数の素子か
ら構成されるので、素子を囲むようにエッチングを行っ
た堀込み構造を形成することと、埋込層とエピタキシャ
ル成長層等の接合分離構造とを組合せることによって、
各素子間を絶縁して、各素子を直列接続することが可能
となり、また素子間の水平方向の微小なリーク電流は完
全に抑えることができるという効果がある。従来、エピ
タキシャル成長層の厚さが厚くなってくると、深い拡散
層による分離が困難となるが、本発明では、エッチング
を行った堀込み構造を形成しているので、エピタキシャ
ル成長層が厚くなった場合においても、ＫＯＨ等の異方
性エッチング及びＲＩＥ（リアクティブイオンエッチン
グ）等により、容易に基板領域でのエッチングを行うこ
とができ、エピタキシャル成長層が厚く、近赤領域まで
出力可能な分光感度特性を有する光電素子を提供するこ
とができるという効果がある。また、埋込層を形成する
ことによって、近赤領域での感度が低減され、可視光領
域にピークを有した、人間の視感度特性に比較的近い光
電素子を提供することができるという効果がある。

【００４８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、埋込層は、第１のエピタキシャル成長層より２桁以
上大きい濃度であり、前記第１のエピタキシャル成長層
と同型であり、且つシリコン基板と異なる型であり、堀
込み部は、下地の前記シリコン基板の領域までエッチン
グされているので、素子を囲むように形成された堀込み
部によって、素子分離構造を形成することができるとい
う効果がある。そして、埋込層が高濃度であるため、光
照射により発生したキャリアが再結合し、結果として第
１のエピタキシャル成長層が活性領域となり、長波長の
感度が低減され、且つ、直列抵抗が低減されて、出力電
流及び電圧を増加させることができるという効果があ
る。

【００４９】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、第１のエピタキシャル成長層及び埋込層と同型であ
る高濃度層が、少なくとも１ヶ所、前記埋込層まで拡散
されているので、埋込層まで拡散された高濃度層によっ
て接合分離構造を形成することができるという効果があ
る。

【００５０】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、埋込層は、第１のエピタキシャル成長層とシリコン
基板と異なる型であり、堀込み部は、前記埋込層の領域
までエッチングされているので、素子を囲むように形成
された堀込み部によって、素子分離構造を形成すること
ができ、また、互いに型の異なるシリコン基板と埋込層
とによってＰＮ接合を形成して接合分離層を形成してい
るので、シリコン基板で発生したキャリアの影響を直接
受けず、長波長の感度を低減することができるという効
果がある。

【００５１】請求項５の発明は、請求項２または３の発
明において、シリコン基板上に前記シリコン基板と異な
る型の第２のエピタキシャル成長層が形成され、埋込層
は、第１のエピタキシャル成長層及び第２のエピタキシ
ャル成長層より２桁以上大きい濃度で前記第２のエピタ
キシャル成長層上に形成され、第１のエピタキシャル成
長層は、前記埋込層上に前記シリコン基板と異なる型で
形成され、堀込み部は、下地の前記シリコン基板の領域
までエッチングされているので、素子を囲むように形成
された堀込み部によって、素子分離構造を形成すること
ができ、また、互いに型の異なるシリコン基板と埋込層
とによってＰＮ接合を形成して接合分離層を形成するこ
とができるという効果がある。

【００５２】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、シリコン基板上に前記シリコン基板と異なる型の第
２のエピタキシャル成長層が形成され、埋込層は、前記
シリコン基板と同型で、前記第２のエピタキシャル成長
層上に前記第２のエピタキシャル成長層より２桁以上大
きい濃度で形成され、第１のエピタキシャル成長層は、
前記埋込層上に前記第２のエピタキシャル成長層と異な
る型で形成され、堀込み部は、前記第２のエピタキシャ
ル成長層の領域以上にエッチングされているので、素子
を囲むように形成された堀込み部によって、素子分離構
造を形成することができ、また、互いに型の異なる第２
のエピタキシャル成長層と埋込層とによってＰＮ接合を
形成して接合分離層を形成することができるという効果
がある。

【００５３】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、シリコン基板上に前記シリコン基板と異なる型の第
３のエピタキシャル成長層が形成され、前記第３のエピ
タキシャル成長層上に前記シリコン基板と同型の第２の
エピタキシャル成長層が形成され、埋込層は、前記シリ
コン基板と同型で、前記第２のエピタキシャル成長層上
に第１のエピタキシャル成長層及び第２のエピタキシャ
ル成長層より２桁以上大きい濃度で形成され、第１のエ
ピタキシャル成長層は、前記埋込層上に前記シリコン基
板と同型で形成され、堀込み部は、前記埋込層の領域以
上にエッチングされているので、素子を囲むように形成
された堀込み部によって、素子分離構造を形成すること
ができ、また、互いに型の異なる第３のエピタキシャル
成長層と埋込層とによってＰＮ接合を形成して接合分離
層を形成することができるという効果がある。

【００５４】請求項８の発明は、請求項５乃至７いずれ
かの発明において、第１のエピタキシャル成長層及び埋
込層と同型である高濃度層が、少なくとも１ヶ所、前記
埋込層にまで拡散されているので、埋込層まで拡散され
た高濃度層によって接合分離構造を形成することができ
るという効果がある。

【００５５】請求項９の発明は、光照射面側のシリコン
基板上に形成された第１のエピタキシャル成長層と、前
記シリコン基板上に形成された第４のエピタキシャル成
長層と、前記第１のエピタキシャル成長層と異なる型の
不純物を拡散された拡散層とから形成される素子と、前
記素子を分離するためにエッチングされた堀込み部とか
ら形成され、前記堀込み部によって分離された複数の素
子から構成されるので、素子を囲むようにエッチングを
行った堀込み構造を形成することと、エピタキシャル成
長層等の接合分離構造とを組合せることによって、各素
子間を絶縁して、各素子を直列接続することが可能とな
り、また素子間の水平方向の微小なリーク電流は完全に
抑えることができるという効果がある。従来、エピタキ
シャル成長層の厚さが厚くなってくると、深い拡散層に
よる分離が困難となるが、本発明では、エッチングを行
った堀込み構造を形成しているので、エピタキシャル成
長層が厚くなった場合においても、ＫＯＨ等の異方性エ
ッチング及びＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）
等により、容易に基板領域でのエッチングを行うことが
でき、エピタキシャル成長層が厚く、近赤領域まで出力
可能な分光感度特性を有する光電素子を提供することが
できるという効果がある。

【００５６】請求項１０の発明は、請求項１乃至９いず
れかの発明において、エッチングされた堀込み部によっ
て分離された複数の素子は、直列に接続されているの
で、出力を増加させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の構成１を示す図である。

【図２】本発明の実施形態１の構成２を示す図である。

【図３】本発明の実施形態２の構成を示す図である。

【図４】本発明の実施形態３の構成１を示す図である。

【図５】本発明の実施形態３の構成２を示す図である。

【図６】本発明の実施形態４の構成１を示す図である。

【図７】本発明の実施形態４の構成２を示す図である。

【図８】本発明の実施形態５の構成１を示す図である。

【図９】本発明の実施形態５の構成２を示す図である。

【図１０】従来例の構成１を示す図である。

【図１１】従来例の構成２を示す図である。

【符号の説明】

１ 拡散層 ２ 第１のエピタキシャル成長層 ３ 埋込層 ４ 拡散層用のコンタクト層 ５ エピタキシャル成長層用のコンタクト層 ７ 堀込み部 １０ シリコン基板 １１ 絶縁膜 １２ アルミ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB10 BA06 CA03 5F032 AA35 AA44 CA15 DA12 DA23 DA25 DA43 5F049 MA02 MB03 MB12 NA10 PA09 PA10 PA11 PA14 QA03 QA15 RA04 SE05 SS03 WA01 WA03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光照射面側のシリコン基板上に形成され
   た第１のエピタキシャル成長層と、前記シリコン基板上
   に形成され不純物を拡散した埋込層と、前記第１のエピ
   タキシャル成長層と異なる型の不純物を拡散された拡散
   層とから形成される素子と、前記素子を分離するために
   エッチングされた堀込み部とから形成され、前記堀込み
   部によって分離された複数の素子から構成されることを
   特徴とする光電素子。
2. 【請求項２】 埋込層は、第１のエピタキシャル成長層
   より２桁以上大きい濃度であり、前記第１のエピタキシ
   ャル成長層と同型であり、且つシリコン基板と異なる型
   であり、堀込み部は、下地の前記シリコン基板の領域ま
   でエッチングされていることを特徴とする請求項１記載
   の光電素子。
3. 【請求項３】 第１のエピタキシャル成長層及び埋込層
   と同型である高濃度層が、少なくとも１ヶ所、前記埋込
   層まで拡散されていることを特徴とする請求項２記載の
   光電素子。
4. 【請求項４】 埋込層は、第１のエピタキシャル成長層
   とシリコン基板と異なる型であり、堀込み部は、前記埋
   込層の領域までエッチングされていることを特徴とする
   請求項１記載の光電素子。
5. 【請求項５】 シリコン基板上に前記シリコン基板と異
   なる型の第２のエピタキシャル成長層が形成され、埋込
   層は、第１のエピタキシャル成長層及び第２のエピタキ
   シャル成長層より２桁以上大きい濃度で前記第２のエピ
   タキシャル成長層上に形成され、第１のエピタキシャル
   成長層は、前記埋込層上に前記シリコン基板と異なる型
   で形成され、堀込み部は、下地の前記シリコン基板の領
   域までエッチングされていることを特徴とする請求項２
   または３記載の光電素子。
6. 【請求項６】 シリコン基板上に前記シリコン基板と異
   なる型の第２のエピタキシャル成長層が形成され、埋込
   層は、前記シリコン基板と同型で、前記第２のエピタキ
   シャル成長層上に前記第２のエピタキシャル成長層より
   ２桁以上大きい濃度で形成され、第１のエピタキシャル
   成長層は、前記埋込層上に前記第２のエピタキシャル成
   長層と異なる型で形成され、堀込み部は、前記第２のエ
   ピタキシャル成長層の領域以上にエッチングされている
   ことを特徴とする請求項１記載の光電素子。
7. 【請求項７】 シリコン基板上に前記シリコン基板と異
   なる型の第３のエピタキシャル成長層が形成され、前記
   第３のエピタキシャル成長層上に前記シリコン基板と同
   型の第２のエピタキシャル成長層が形成され、埋込層
   は、前記シリコン基板と同型で、前記第２のエピタキシ
   ャル成長層上に第１のエピタキシャル成長層及び第２の
   エピタキシャル成長層より２桁以上大きい濃度で形成さ
   れ、第１のエピタキシャル成長層は、前記埋込層上に前
   記シリコン基板と同型で形成され、堀込み部は、前記埋
   込層の領域以上にエッチングされていることを特徴とす
   る請求項１記載の光電素子。
8. 【請求項８】 第１のエピタキシャル成長層及び埋込層
   と同型である高濃度層が、少なくとも１ヶ所、前記埋込
   層にまで拡散されていることを特徴とする請求項５乃至
   ７いずれか記載の光電素子。
9. 【請求項９】 光照射面側のシリコン基板上に形成され
   た第１のエピタキシャル成長層と、前記シリコン基板上
   に形成された第４のエピタキシャル成長層と、前記第１
   のエピタキシャル成長層と異なる型の不純物を拡散され
   た拡散層とから形成される素子と、前記素子を分離する
   ためにエッチングされた堀込み部とから形成され、前記
   堀込み部によって分離された複数の素子から構成される
   ことを特徴とする光電素子。
10. 【請求項１０】 エッチングされた堀込み部によって分
    離された複数の素子は、直列に接続されていることを特
    徴とする請求項１乃至９いずれか記載の光電素子。