JP2003174188A5 - - Google Patents

Description

ホトダイオードに介在するＩ型層が完全空乏化するような逆バイアス電圧が印加された場合、トランジスタのＰ型ベース領域とＮ型コレクタ領域との間にも同じ逆バイアスが印加されることになるが、この場合でもＮ型ウエル領域は全域においては空乏化しない。逆バイアス電圧、即ちコレクタ電圧を更に増加した場合、Ｎウェル領域内の空乏層が僅かずつ広がることによりベース電位の変動が微小になり、電流増幅率の変動が抑えられて安定したコレクタ電流、即ち出力電流となる。

Ｉ型層ＰＤ _Ｉ 、Ｎ型ウエル領域ＣＷ、主ベース領域Ｂ２及びＮ型エミッタ領域Ｅの表面側からＰ型不純物を添加することによって、エミッタの外側の領域の表面側に高濃度Ｐ型層Ｂ１（ＰＤ_P）を形成する。Ｉ型層ＰＤ_I、Ｎ型ウエル領域ＣＷ、主ベース領域Ｂ２及びＮ型エミッタ領域Ｅの表面上に、高濃度Ｐ型層ＰＤ_P形成予定領域が露出したマスクを作製する。このマスクはホトレジストによって形成される。マスクをした状態で、これらの表面側から高濃度Ｐ型層ＰＤ_P形成予定領域内にＰ型不純物を添加し高濃度Ｐ型層Ｂ１（ＰＤ_P）を形成する。不純物添加方法としては、拡散法やイオン注入法が挙げられる。最後に、アイソレーションやパッシベーション、金属電極を設けることにより、光半導体装置が完成する。本製造方法によれば、表面側からＮ型不純物を添加することによってＮ型ウエル領域ＣＷを作製することとしたので、これはコレクタ領域の一部として機能するが、この場合には、上述の効果に加えて、コレクタ領域の不純物濃度や分布を、これが埋め込み層である場合に比較して高精度に制御することができ、したがって、トランジスタＴＲの特性を向上させることができる。

比較例においては、Ｉ型層ＰＤ_Iによる抵抗Ｒｃが大きいため、ホトダイオードＰＤを一部分空乏化した場合においてはコレクタ抵抗が大きくトランジスタ飽和電圧が大きくなる。また、コレクタ抵抗Ｒｃをなくすために空乏層がＢＬ領域まで達した場合には、空乏層がそれ以上変化できないためコレクタ電圧の増加に伴なってベース電位が上がり、電流増幅率が大きくなってコレクタ電流が変動する。更に、ＰＤ _Ｉ を完全空乏化を想定すると、コレクタ抵抗の低下のために形成したＢＬ層が無い場合でもトランジスタのコレクタ抵抗Ｒｃは小さくなり、ＢＬ層の存在意義がなくなる。

実施形態においては、ホトダイオードＰＤを低電圧で完全空乏化でき、トランジスタＴＲ側の空乏層は、Ｎ型ウェル領域にベースとの接合部から２〜３μｍの深さしか広がらないため、トランジスタのコレクタ電圧依存性が小さいという利点がある。また、フォトダイオード部分のＰＤ _Ｉ が完全空乏化されることによって比較例に比して電子の平均ドリフト速度は大きくなり、高速応答が可能になる。