JP2003318437A - 半導体受光装置およびそれを用いた電子機器装置 - Google Patents
半導体受光装置およびそれを用いた電子機器装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
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- H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 受光量を減少させずにＣＭＲ特性の向上を図
る。 【解決手段】 Ｐ型ベース層４とＮ型コレクタ層３との
接合部上のエミッタ電極１２と同電位に形成された金属
ガードリング配線９によって囲まれた受光領域であるＰ
型ベース層４上に酸化絶縁膜６を介して、エミッタ電極
１２と同電位に形成された複数の金属シールド配線８を
形成し、その金属シールド配線８は、入射する光が受光
領域であるＰ型ベース層４の表面に向かって反射される
傾斜面を有する。
る。 【解決手段】 Ｐ型ベース層４とＮ型コレクタ層３との
接合部上のエミッタ電極１２と同電位に形成された金属
ガードリング配線９によって囲まれた受光領域であるＰ
型ベース層４上に酸化絶縁膜６を介して、エミッタ電極
１２と同電位に形成された複数の金属シールド配線８を
形成し、その金属シールド配線８は、入射する光が受光
領域であるＰ型ベース層４の表面に向かって反射される
傾斜面を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトトランジス
タ等の半導体受光装置およびそれを用いた電子機器装置
に関し、特にフォトカプラの受光素子等に用いられる半
導体受光装置およびそれを用いた電子機器装置に関す
る。
タ等の半導体受光装置およびそれを用いた電子機器装置
に関し、特にフォトカプラの受光素子等に用いられる半
導体受光装置およびそれを用いた電子機器装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】フォトトランジスタは、光スイッチ等の
スイッチング素子として使用される。フォトトランジス
タは、受光領域に入射する光により生成される光キャリ
アの励起によって、ベース電極、コレクタ電極間に内蔵
されるフォトダイオードに光電流を発生させ、この光電
流によりスイッチング動作を行う。
スイッチング素子として使用される。フォトトランジス
タは、受光領域に入射する光により生成される光キャリ
アの励起によって、ベース電極、コレクタ電極間に内蔵
されるフォトダイオードに光電流を発生させ、この光電
流によりスイッチング動作を行う。
【０００３】フォトトランジスタが、例えば発光素子等
を有するフォトカプラに搭載されると、フォトトランジ
スタとフォトカプラのＬＥＤチップ（発光ダイオード：
以下ＬＥＤと記す）との間に浮遊容量Ｃｆが生じる。フ
ォトトランジスタのベース領域は、通常、受光領域であ
り、その表面が露出したオープン状態であるため、フォ
トトランジスタとフォトカプラのＬＥＤとの間に急激に
変化するパルス電圧が印加され場合、電磁ノイズによる
変位電流（ノイズ電流）が浮遊容量Ｃｆを介して、フォ
トトランジスタのベース領域に発生し、フォトトランジ
スタの誤動作が生じるおそれがある。
を有するフォトカプラに搭載されると、フォトトランジ
スタとフォトカプラのＬＥＤチップ（発光ダイオード：
以下ＬＥＤと記す）との間に浮遊容量Ｃｆが生じる。フ
ォトトランジスタのベース領域は、通常、受光領域であ
り、その表面が露出したオープン状態であるため、フォ
トトランジスタとフォトカプラのＬＥＤとの間に急激に
変化するパルス電圧が印加され場合、電磁ノイズによる
変位電流（ノイズ電流）が浮遊容量Ｃｆを介して、フォ
トトランジスタのベース領域に発生し、フォトトランジ
スタの誤動作が生じるおそれがある。
【０００４】一般に、フォトトランジスタは、コレクタ
（Ｃ）であるＮ型コレクタ層、ベース（Ｂ）であるＰ型
ベース層、エミッタ（Ｅ）であるＮ型エミッタ層から形
成されており、通常Ｐ型ベース層内に例えば微小な値で
あるベース電流Ｉｂが入力された場合でも、出力電流と
しては、ベース電流Ｉｂと増幅率ｈｆｅとの積である大
きな値のコレクタ電流Ｉｃ＝ｈｆｅ×Ｉｂが出力され
る。したがって、フォトトランジスタの電磁ノイズ等に
起因する誤動作を防止するには、Ｐ型ベース層の領域お
よびその周囲に対するノイズ電流の抑制が最も重要とな
る。
（Ｃ）であるＮ型コレクタ層、ベース（Ｂ）であるＰ型
ベース層、エミッタ（Ｅ）であるＮ型エミッタ層から形
成されており、通常Ｐ型ベース層内に例えば微小な値で
あるベース電流Ｉｂが入力された場合でも、出力電流と
しては、ベース電流Ｉｂと増幅率ｈｆｅとの積である大
きな値のコレクタ電流Ｉｃ＝ｈｆｅ×Ｉｂが出力され
る。したがって、フォトトランジスタの電磁ノイズ等に
起因する誤動作を防止するには、Ｐ型ベース層の領域お
よびその周囲に対するノイズ電流の抑制が最も重要とな
る。
【０００５】また、前述のようにフォトトランジスタを
フォトカプラに搭載した際には、フォトカプラのＬＥＤ
側と、フォトトランジスタ側との間に急激に変化するパ
ルス状の変位電圧が発生し、それらの間に生じる浮遊容
量Ｃｆを介して、その変位電圧によって生じる電磁ノイ
ズに起因するノイズ電流がフォトトランジスタのＰ型ベ
ース層に発生する。このようなノイズ電流がＰ型ベース
層に発生すると、フォトトランジスタのコレクタ（Ｃ）
であるＮ型コレクタ層より出力されるコレクタ電流Ｉｃ
は、 Ｉｃ＝ｈｆｅ×Ｉｂ＝ｈｆｅ×Ｃｆｂ×ｄ（ＶＣＭ）／ｄｔ・・・（１） にて表わされる。ここで、Ｉｃはコレクタ電流、ｈｆｅ
はトランジスタの増幅率、Ｉｂはベース電流、Ｃｆｂは
フォトカプラのＬＥＤとフォトトランジスタのＰ型ベー
ス層との間の浮遊容量、ＶＣＭはフォトカプラのＬＥＤ
とフォトトランジスタとの間の電圧、ｔは時間を示す。
フォトカプラに搭載した際には、フォトカプラのＬＥＤ
側と、フォトトランジスタ側との間に急激に変化するパ
ルス状の変位電圧が発生し、それらの間に生じる浮遊容
量Ｃｆを介して、その変位電圧によって生じる電磁ノイ
ズに起因するノイズ電流がフォトトランジスタのＰ型ベ
ース層に発生する。このようなノイズ電流がＰ型ベース
層に発生すると、フォトトランジスタのコレクタ（Ｃ）
であるＮ型コレクタ層より出力されるコレクタ電流Ｉｃ
は、 Ｉｃ＝ｈｆｅ×Ｉｂ＝ｈｆｅ×Ｃｆｂ×ｄ（ＶＣＭ）／ｄｔ・・・（１） にて表わされる。ここで、Ｉｃはコレクタ電流、ｈｆｅ
はトランジスタの増幅率、Ｉｂはベース電流、Ｃｆｂは
フォトカプラのＬＥＤとフォトトランジスタのＰ型ベー
ス層との間の浮遊容量、ＶＣＭはフォトカプラのＬＥＤ
とフォトトランジスタとの間の電圧、ｔは時間を示す。
【０００６】このように、フォトトランジスタに誤動作
が生じると、フォトトランジスタから上記の（１）式に
よって表わされる大きな値のコレクタ電流Ｉｃが出力さ
れ、外部回路の動作に悪影響をおよぼすおそれがある。
が生じると、フォトトランジスタから上記の（１）式に
よって表わされる大きな値のコレクタ電流Ｉｃが出力さ
れ、外部回路の動作に悪影響をおよぼすおそれがある。
【０００７】このような電磁ノイズ等による誤動作に対
するフォトトランジスタの性能を表わす指標として、同
相信号除去特性（ＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅ Ｒｅｊｅｃｔ
ｉｏｎ：ＣＭＲ、以下ＣＭＲ特性と記す）がある。
するフォトトランジスタの性能を表わす指標として、同
相信号除去特性（ＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅ Ｒｅｊｅｃｔ
ｉｏｎ：ＣＭＲ、以下ＣＭＲ特性と記す）がある。
【０００８】ＣＭＲ特性は、前述のようにノイズ信号の
ような急激に変化する電圧がフォトカプラのＬＥＤ側と
フォトトランジスタ側との間に印加された際に、浮遊容
量Ｃｆを介してフォトトランジスタに入力されるノイズ
電流をフォトトランジスタのＰ型ベース層の領域で発生
させずに、Ｎ型エミッタ層のように大きな電流の流れる
領域に発生（流入）させてノイズ信号によって生じた微
小なノイズ電流をフォトトランジスタの外部に短時間で
流出させるノイズ吸収能力である。Ｎ型エミッタ層のよ
うに大きな値の電流の流れる領域に微小なノイズ電流を
発生（流入）させるのは、Ｎ型エミッタ層を流れる電流
が微小なノイズ電流の影響をほとんど受けないからであ
る。
ような急激に変化する電圧がフォトカプラのＬＥＤ側と
フォトトランジスタ側との間に印加された際に、浮遊容
量Ｃｆを介してフォトトランジスタに入力されるノイズ
電流をフォトトランジスタのＰ型ベース層の領域で発生
させずに、Ｎ型エミッタ層のように大きな電流の流れる
領域に発生（流入）させてノイズ信号によって生じた微
小なノイズ電流をフォトトランジスタの外部に短時間で
流出させるノイズ吸収能力である。Ｎ型エミッタ層のよ
うに大きな値の電流の流れる領域に微小なノイズ電流を
発生（流入）させるのは、Ｎ型エミッタ層を流れる電流
が微小なノイズ電流の影響をほとんど受けないからであ
る。
【０００９】これにより、フォトトランジスタがフォト
カプラに搭載される場合、ＣＭＲ特性を向上させるため
には、フォトトランジスタの受光領域にＮ型エミッタ層
に接続されたＮ型エミッタ層と同電位の金属配線を形成
する必要がある。
カプラに搭載される場合、ＣＭＲ特性を向上させるため
には、フォトトランジスタの受光領域にＮ型エミッタ層
に接続されたＮ型エミッタ層と同電位の金属配線を形成
する必要がある。
【００１０】図９は、このような電磁ノイズによる誤動
作を抑制したフォトトランジスタがフォトカプラに搭載
された場合の構造断面図である。
作を抑制したフォトトランジスタがフォトカプラに搭載
された場合の構造断面図である。
【００１１】図９に示すフォトトランジスタ２００は、
Ｎ＋型コレクタ層２２およびＮ＋型コレクタ層２２上に
積層されたＮ型コレクタ層３０を有する平板状のＮ型半
導体基板に形成されている。Ｎ型コレクタ層３０の外周
側における周囲の各側縁部に沿って、Ｎ＋型チャンネル
ストッパー層１３０がＮ型コレクタ層３０の外周面から
それぞれの表面が露出するように埋設されている。Ｎ＋
型チャンネルストッパー層１３０にて囲まれたＮ型コレ
クタ層３０の中央部には、外周部のＮ＋型チャンネルス
トッパー層１３０から所定の間隔をあけて、Ｐ型ベース
層４０がＮ型コレクタ層３０の表面からその表面を露出
するように、所定の厚さで埋設されている。Ｐ型ベース
層４０の表面は、入射光の受光面になっており、Ｐ型ベ
ース層４０の側縁部近傍には、Ｎ＋型エミッタ層５０が
Ｐ型ベース層４０の表面からその表面を露出するよう
に、所定の厚さで埋設されている。
Ｎ＋型コレクタ層２２およびＮ＋型コレクタ層２２上に
積層されたＮ型コレクタ層３０を有する平板状のＮ型半
導体基板に形成されている。Ｎ型コレクタ層３０の外周
側における周囲の各側縁部に沿って、Ｎ＋型チャンネル
ストッパー層１３０がＮ型コレクタ層３０の外周面から
それぞれの表面が露出するように埋設されている。Ｎ＋
型チャンネルストッパー層１３０にて囲まれたＮ型コレ
クタ層３０の中央部には、外周部のＮ＋型チャンネルス
トッパー層１３０から所定の間隔をあけて、Ｐ型ベース
層４０がＮ型コレクタ層３０の表面からその表面を露出
するように、所定の厚さで埋設されている。Ｐ型ベース
層４０の表面は、入射光の受光面になっており、Ｐ型ベ
ース層４０の側縁部近傍には、Ｎ＋型エミッタ層５０が
Ｐ型ベース層４０の表面からその表面を露出するよう
に、所定の厚さで埋設されている。
【００１２】Ｎ＋型エミッタ層５０上の中央部には、エ
ミッタ下地電極７０が形成されており、エミッタ下地電
極７０の周囲には、Ｎ型コレクタ層３０、Ｐ型ベース層
４０、Ｎ＋型エミッタ層５０およびＮ＋型チャンネルス
トッパー層１３０の表面を被覆するように、酸化絶縁膜
６０が形成されている。エミッタ下地電極７０および酸
化絶縁膜６０上には、Ｎ＋型エミッタ層５０に対応する
ように、エミッタ電極１２０が形成されている。
ミッタ下地電極７０が形成されており、エミッタ下地電
極７０の周囲には、Ｎ型コレクタ層３０、Ｐ型ベース層
４０、Ｎ＋型エミッタ層５０およびＮ＋型チャンネルス
トッパー層１３０の表面を被覆するように、酸化絶縁膜
６０が形成されている。エミッタ下地電極７０および酸
化絶縁膜６０上には、Ｎ＋型エミッタ層５０に対応する
ように、エミッタ電極１２０が形成されている。
【００１３】酸化絶縁膜６０上におけるＮ＋型チャンネ
ルストッパー層１３０が埋設されている領域の内側の各
側縁部に沿って、エミッタ電極１２０と電気的に接続さ
れている金属ガードリング配線９０が形成されるととも
に、Ｐ型ベース層４０の表面を被覆する酸化絶縁膜６０
上には、エミッタ電極１２０と電気的に接続されている
金属シールド配線８０が形成されている（図９では、金
属シールド配線８０および金属ガードリング配線９０の
エミッタ電極１２０との接続状態は、図示していな
い）。Ｎ＋型コレクタ層２２の表面には、コレクタ電極
２１が設けられている。
ルストッパー層１３０が埋設されている領域の内側の各
側縁部に沿って、エミッタ電極１２０と電気的に接続さ
れている金属ガードリング配線９０が形成されるととも
に、Ｐ型ベース層４０の表面を被覆する酸化絶縁膜６０
上には、エミッタ電極１２０と電気的に接続されている
金属シールド配線８０が形成されている（図９では、金
属シールド配線８０および金属ガードリング配線９０の
エミッタ電極１２０との接続状態は、図示していな
い）。Ｎ＋型コレクタ層２２の表面には、コレクタ電極
２１が設けられている。
【００１４】フォトトランジスタ２００には、Ｎ＋型コ
レクタ層２２およびＮ型コレクタ層３０、Ｐ型ベース層
４０、Ｎ＋型エミッタ層５０をそれぞれコレクタ
（Ｃ）、ベース（Ｂ）、エミッタ（Ｅ）とするＮＰＮト
ランジスタが形成されているとともに、Ｎ＋型コレクタ
層２２およびＮ型コレクタ層３０をカソード、Ｐ型ベー
ス層４０をアノードとし、Ｐ型ベース層４０とＮ型コレ
クタ層３０との界面にＰＮ接合を有するフォトダイオー
ドが形成されている。
レクタ層２２およびＮ型コレクタ層３０、Ｐ型ベース層
４０、Ｎ＋型エミッタ層５０をそれぞれコレクタ
（Ｃ）、ベース（Ｂ）、エミッタ（Ｅ）とするＮＰＮト
ランジスタが形成されているとともに、Ｎ＋型コレクタ
層２２およびＮ型コレクタ層３０をカソード、Ｐ型ベー
ス層４０をアノードとし、Ｐ型ベース層４０とＮ型コレ
クタ層３０との界面にＰＮ接合を有するフォトダイオー
ドが形成されている。
【００１５】フォトトランジスタ２００が、ＬＥＤ等の
発光素子１８０が配置された基板１７０（基板の代わり
にリードフレームでも良い）を有するフォトカプラに対
向するように配置されると、フォトトランジスタ２００
のエミッタ電極１２０、エミッタ電極１２０と電気的に
接続されエミッタ電極１２０と同電位を有する金属シー
ルド配線８０および金属ガードリング配線９０からフォ
トカプラの発光素子１８０に向かって電気力線１９０が
発生する。そして、その電気力線１９０は、Ｐ型ベース
層４０を、発光素子１８０とフォトトランジスタ２００
との間に急激に変化するパルス電圧が印加された際に発
生する電磁ノイズから保護するためのシールドとして機
能する。また、電磁ノイズによるノイズ電流は、エミッ
タ電極１２０、金属シールド配線８０および金属ガード
リング配線９０に発生するが、短時間にてフォトトラン
ジスタ２００の外部に流出される。
発光素子１８０が配置された基板１７０（基板の代わり
にリードフレームでも良い）を有するフォトカプラに対
向するように配置されると、フォトトランジスタ２００
のエミッタ電極１２０、エミッタ電極１２０と電気的に
接続されエミッタ電極１２０と同電位を有する金属シー
ルド配線８０および金属ガードリング配線９０からフォ
トカプラの発光素子１８０に向かって電気力線１９０が
発生する。そして、その電気力線１９０は、Ｐ型ベース
層４０を、発光素子１８０とフォトトランジスタ２００
との間に急激に変化するパルス電圧が印加された際に発
生する電磁ノイズから保護するためのシールドとして機
能する。また、電磁ノイズによるノイズ電流は、エミッ
タ電極１２０、金属シールド配線８０および金属ガード
リング配線９０に発生するが、短時間にてフォトトラン
ジスタ２００の外部に流出される。
【００１６】このように、図９に示すフォトトランジス
タ２００は、Ｐ型ベース層４０上の所定の領域に配置さ
れたエミッタ電極と同電位の金属シールド配線８０と、
Ｐ型ベース層４０とＮ型コレクタ層３０との間のＰＮ接
合領域上の周囲に沿って配置されたエミッタ電極と同電
位の金属ガードリング配線９０とを設けることにより、
フォトカプラの発光素子１８０とフォトトランジスタ２
００との間の浮遊容量Ｃｆを介して、フォトトランジス
タ２００のベース（Ｂ）であるＰ型ベース層４０に発生
するノイズ電流が抑制されている。
タ２００は、Ｐ型ベース層４０上の所定の領域に配置さ
れたエミッタ電極と同電位の金属シールド配線８０と、
Ｐ型ベース層４０とＮ型コレクタ層３０との間のＰＮ接
合領域上の周囲に沿って配置されたエミッタ電極と同電
位の金属ガードリング配線９０とを設けることにより、
フォトカプラの発光素子１８０とフォトトランジスタ２
００との間の浮遊容量Ｃｆを介して、フォトトランジス
タ２００のベース（Ｂ）であるＰ型ベース層４０に発生
するノイズ電流が抑制されている。
【００１７】また、金属ガードリング配線としてＡｌを
用いて電磁ノイズによるノイズ電流を抑制するフォトト
ランジスタの例が、特開平５−１８３１８６号公報に開
示されており、さらに、金属シールド配線８０をメッシ
ュ状に形成して電磁ノイズによるノイズ電流を抑制する
フォトダイオードの構成が、特開平１１−１３５８２４
号公報に開示されている。特開平１１−１３５８２４号
公報に開示されているフォトダイオードの構成では、電
磁ノイズの吸収効果は増加するが、メッシュの配置間隔
を狭くすればするほど、受光領域における金属シールド
配線８０の占有面積が増大し、実質的な受光面積が減少
し入射光の受光量が低下する。これにより、フォトダイ
オードの十分な出力電流が得られない。
用いて電磁ノイズによるノイズ電流を抑制するフォトト
ランジスタの例が、特開平５−１８３１８６号公報に開
示されており、さらに、金属シールド配線８０をメッシ
ュ状に形成して電磁ノイズによるノイズ電流を抑制する
フォトダイオードの構成が、特開平１１−１３５８２４
号公報に開示されている。特開平１１−１３５８２４号
公報に開示されているフォトダイオードの構成では、電
磁ノイズの吸収効果は増加するが、メッシュの配置間隔
を狭くすればするほど、受光領域における金属シールド
配線８０の占有面積が増大し、実質的な受光面積が減少
し入射光の受光量が低下する。これにより、フォトダイ
オードの十分な出力電流が得られない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】近年、フォトトランジ
スタ等の受光素子は、機能の高性能化および形状の小型
化の要求に伴い、基板表面における素子の集積度を高め
る必要がある。このため、フォトトランジスタ２００
は、Ｐ型ベース層４０から成る受光領域に対して、所定
の受光量が得られるように、ある一定の受光面積を確保
しなければならない。
スタ等の受光素子は、機能の高性能化および形状の小型
化の要求に伴い、基板表面における素子の集積度を高め
る必要がある。このため、フォトトランジスタ２００
は、Ｐ型ベース層４０から成る受光領域に対して、所定
の受光量が得られるように、ある一定の受光面積を確保
しなければならない。
【００１９】また、フォトトランジスタ２００のＣＭＲ
特性を向上させるために、Ｐ型ベース層４０上の受光領
域に多数の金属シールド配線８０を設けると、ＣＭＲ特
性は向上するが、金属シールド配線８０の配線数が多く
なるほど、フォトトランジスタ２００の受光領域に対す
る受光面積の占有比率が低下し、所定の受光量が得られ
なくなる。
特性を向上させるために、Ｐ型ベース層４０上の受光領
域に多数の金属シールド配線８０を設けると、ＣＭＲ特
性は向上するが、金属シールド配線８０の配線数が多く
なるほど、フォトトランジスタ２００の受光領域に対す
る受光面積の占有比率が低下し、所定の受光量が得られ
なくなる。
【００２０】図１０は、図９に示すフォトトランジスタ
２００の金属シールド配線８０が配置されている近傍の
拡大断面図である。図１０に示すように、金属シールド
配線８０は、断面が矩形状の平板状態で形成されてい
る。このため、金属シールド配線８０に向かって上方よ
り入射する入射光１４０は、金属シールド配線８０の上
面が水平であるために、ほとんど反射光１５０として鉛
直上方に反射され、受光領域であるＰ型ベース層４０に
入射する成分は散乱成分程度となり、非常に僅かの量と
なる。この結果、ＣＭＲ特性の向上のために、金属シー
ルド配線８０の配線数を増やすとフォトトランジスタ２
００の受光領域において、入射光１４０の遮蔽領域の面
積が増加し、受光面積が減少することによって、所定の
受光量が得られないおそれがある。
２００の金属シールド配線８０が配置されている近傍の
拡大断面図である。図１０に示すように、金属シールド
配線８０は、断面が矩形状の平板状態で形成されてい
る。このため、金属シールド配線８０に向かって上方よ
り入射する入射光１４０は、金属シールド配線８０の上
面が水平であるために、ほとんど反射光１５０として鉛
直上方に反射され、受光領域であるＰ型ベース層４０に
入射する成分は散乱成分程度となり、非常に僅かの量と
なる。この結果、ＣＭＲ特性の向上のために、金属シー
ルド配線８０の配線数を増やすとフォトトランジスタ２
００の受光領域において、入射光１４０の遮蔽領域の面
積が増加し、受光面積が減少することによって、所定の
受光量が得られないおそれがある。
【００２１】したがって、図９に示すフォトトランジス
タ２００では、耐ノイズ性であるＣＭＲ特性の向上と、
所定の受光量の確保とを同時に実現することが難しい。
タ２００では、耐ノイズ性であるＣＭＲ特性の向上と、
所定の受光量の確保とを同時に実現することが難しい。
【００２２】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、その目的は、受光量を減少させずに、ＣＭＲ特
性の向上が図れる半導体受光装置およびそれを用いた電
子機器装置を提供することにある。
であり、その目的は、受光量を減少させずに、ＣＭＲ特
性の向上が図れる半導体受光装置およびそれを用いた電
子機器装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体受光装置
は、半導体基板に設けられたコレクタ領域と、該コレク
タ領域内に、該コレクタ領域の表面から露出するように
埋設された該ベース領域と、該ベース領域内に、該ベー
ス領域の表面から露出するように埋設されたエミッタ領
域とを具備し、該半導体基板上には、絶縁膜を介して、
受光領域である該ベース領域上に、該エミッタ領域と同
電位に形成された複数の第１金属配線と、該ベース領域
と該コレクタ領域との接合部上に、該エミッタ領域と同
電位に形成された第２金属配線とを有する半導体受光装
置であって、該第１金属配線は、該第１金属配線に入射
する光が該受光領域である該ベース領域の表面に向かっ
て反射される傾斜面を有することを特徴とする。
は、半導体基板に設けられたコレクタ領域と、該コレク
タ領域内に、該コレクタ領域の表面から露出するように
埋設された該ベース領域と、該ベース領域内に、該ベー
ス領域の表面から露出するように埋設されたエミッタ領
域とを具備し、該半導体基板上には、絶縁膜を介して、
受光領域である該ベース領域上に、該エミッタ領域と同
電位に形成された複数の第１金属配線と、該ベース領域
と該コレクタ領域との接合部上に、該エミッタ領域と同
電位に形成された第２金属配線とを有する半導体受光装
置であって、該第１金属配線は、該第１金属配線に入射
する光が該受光領域である該ベース領域の表面に向かっ
て反射される傾斜面を有することを特徴とする。
【００２４】前記第１金属配線の傾斜面は、前記ベース
領域の表面に対して４５°より大きい角度で傾斜してい
る。
領域の表面に対して４５°より大きい角度で傾斜してい
る。
【００２５】前記第１金属配線および前記第２金属配線
の材料は、ＡｌおよびＣｕを含有している。
の材料は、ＡｌおよびＣｕを含有している。
【００２６】前記第１金属配線および前記第２金属配線
の材料は、ＡｌおよびＡｇを含有している。
の材料は、ＡｌおよびＡｇを含有している。
【００２７】前記第１金属配線の表面が保護皮膜にて被
覆されている。
覆されている。
【００２８】前記保護皮膜が酸化膜から成る。
【００２９】前記保護皮膜が金属材膜から成る。
【００３０】前記金属材膜がＡｌから成る。
【００３１】前記エミッタ領域および前記ベース領域の
電極部分は、下層部分がＣｕから成り、上層部分がＡｌ
から成る積層構造にて形成されている。
電極部分は、下層部分がＣｕから成り、上層部分がＡｌ
から成る積層構造にて形成されている。
【００３２】前記第１金属配線が、メッシュ状にて形成
されている。
されている。
【００３３】本発明の電子機器装置は、請求項１〜１０
のいずれかに記載の半導体受光装置を用いたことを特徴
とする。
のいずれかに記載の半導体受光装置を用いたことを特徴
とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００３５】図１は、本発明の実施形態の半導体受光装
置であるフォトトランジスタの構造を示す断面図であ
る。
置であるフォトトランジスタの構造を示す断面図であ
る。
【００３６】図１に示すフォトトランジスタ２０は、Ｎ
＋型コレクタ層２およびＮ＋型コレクタ層２上に積層さ
れたＮ型コレクタ層３を有する平板状のＮ型半導体基板
に形成されている。Ｎ型コレクタ層３の外周側における
周囲の各側縁部に沿って、Ｎ＋型チャンネルストッパー
層１３がＮ型コレクタ層３の外周面からそれぞれの表面
が露出するように埋設されている。Ｎ＋型チャンネルス
トッパー層１３にて囲まれたＮ型コレクタ層３の中央部
には、外周部のＮ＋型チャンネルストッパー層１３から
所定の間隔をあけて、Ｐ型ベース層４がＮ型コレクタ層
３の表面からその表面を露出するように、所定の厚さで
埋設されている。Ｐ型ベース層４の表面は、入射光の受
光面になっており、Ｐ型ベース層４の側縁部近傍には、
Ｎ＋型エミッタ層５がＰ型ベース層４の表面からその表
面を露出するように、所定の厚さで埋設されている。
＋型コレクタ層２およびＮ＋型コレクタ層２上に積層さ
れたＮ型コレクタ層３を有する平板状のＮ型半導体基板
に形成されている。Ｎ型コレクタ層３の外周側における
周囲の各側縁部に沿って、Ｎ＋型チャンネルストッパー
層１３がＮ型コレクタ層３の外周面からそれぞれの表面
が露出するように埋設されている。Ｎ＋型チャンネルス
トッパー層１３にて囲まれたＮ型コレクタ層３の中央部
には、外周部のＮ＋型チャンネルストッパー層１３から
所定の間隔をあけて、Ｐ型ベース層４がＮ型コレクタ層
３の表面からその表面を露出するように、所定の厚さで
埋設されている。Ｐ型ベース層４の表面は、入射光の受
光面になっており、Ｐ型ベース層４の側縁部近傍には、
Ｎ＋型エミッタ層５がＰ型ベース層４の表面からその表
面を露出するように、所定の厚さで埋設されている。
【００３７】Ｎ＋型エミッタ層５上の中央部には、エミ
ッタ下地電極７が形成されており、エミッタ下地電極７
の周囲には、Ｎ型コレクタ層３、Ｐ型ベース層４、Ｎ＋
型エミッタ層５およびＮ＋型チャンネルストッパー層１
３の表面を被覆するように、ＳｉＯ2から成る酸化絶縁
膜６が形成されている。エミッタ下地電極７および酸化
絶縁膜６上には、Ｎ＋型エミッタ層５に対応するよう
に、エミッタ電極１２が形成されている。
ッタ下地電極７が形成されており、エミッタ下地電極７
の周囲には、Ｎ型コレクタ層３、Ｐ型ベース層４、Ｎ＋
型エミッタ層５およびＮ＋型チャンネルストッパー層１
３の表面を被覆するように、ＳｉＯ2から成る酸化絶縁
膜６が形成されている。エミッタ下地電極７および酸化
絶縁膜６上には、Ｎ＋型エミッタ層５に対応するよう
に、エミッタ電極１２が形成されている。
【００３８】酸化絶縁膜６上におけるＮ＋型チャンネル
ストッパー層１３が埋設されている領域の内側の各側縁
部に沿って、エミッタ電極１２と電気的に接続されてい
る第２金属配線である金属ガードリング配線９が形成さ
れるとともに、Ｐ型ベース層４の表面を被覆する酸化絶
縁膜６上には、エミッタ電極１２と電気的に接続されて
いる複数の第１金属配線である金属シールド配線８が形
成されている（図１では、金属シールド配線８および金
属ガードリング配線９のエミッタ電極１２との接続状態
は、図示していない）。ここで、金属シールド配線８お
よび金属ガードリング配線９の断面は、それぞれ上側に
なるにつれて、相互に接近する一対の斜辺を有する三角
形状になっている。尚、金属シールド配線８および金属
ガードリング配線９の断面は、上面が平坦になった台形
状であっても良い。
ストッパー層１３が埋設されている領域の内側の各側縁
部に沿って、エミッタ電極１２と電気的に接続されてい
る第２金属配線である金属ガードリング配線９が形成さ
れるとともに、Ｐ型ベース層４の表面を被覆する酸化絶
縁膜６上には、エミッタ電極１２と電気的に接続されて
いる複数の第１金属配線である金属シールド配線８が形
成されている（図１では、金属シールド配線８および金
属ガードリング配線９のエミッタ電極１２との接続状態
は、図示していない）。ここで、金属シールド配線８お
よび金属ガードリング配線９の断面は、それぞれ上側に
なるにつれて、相互に接近する一対の斜辺を有する三角
形状になっている。尚、金属シールド配線８および金属
ガードリング配線９の断面は、上面が平坦になった台形
状であっても良い。
【００３９】金属シールド配線８および金属ガードリン
グ配線９は、それぞれの表面が酸化膜等から成る配線保
護皮膜１０によって被覆されている。さらに、エミッタ
電極１２を除いた配線保護皮膜１０および酸化絶縁膜６
の表面全体は、ポリイミド膜１１によって被覆されてい
る。Ｎ＋型コレクタ層２の表面には、コレクタ電極１が
設けられている。
グ配線９は、それぞれの表面が酸化膜等から成る配線保
護皮膜１０によって被覆されている。さらに、エミッタ
電極１２を除いた配線保護皮膜１０および酸化絶縁膜６
の表面全体は、ポリイミド膜１１によって被覆されてい
る。Ｎ＋型コレクタ層２の表面には、コレクタ電極１が
設けられている。
【００４０】これにより、図１に示すフォトトランジス
タ２０には、Ｎ＋型コレクタ層２およびＮ型コレクタ層
３、Ｐ型ベース層４、Ｎ＋型エミッタ層５をそれぞれコ
レクタ（Ｃ）、ベース（Ｂ）、エミッタ（Ｅ）とするＮ
ＰＮトランジスタが形成されているとともに、Ｎ＋型コ
レクタ層２およびＮ型コレクタ層３をカソード、Ｐ型ベ
ース層４をアノードとし、Ｐ型ベース層４とＮ型コレク
タ層３との界面にＰＮ接合を有するフォトダイオードが
形成されている。
タ２０には、Ｎ＋型コレクタ層２およびＮ型コレクタ層
３、Ｐ型ベース層４、Ｎ＋型エミッタ層５をそれぞれコ
レクタ（Ｃ）、ベース（Ｂ）、エミッタ（Ｅ）とするＮ
ＰＮトランジスタが形成されているとともに、Ｎ＋型コ
レクタ層２およびＮ型コレクタ層３をカソード、Ｐ型ベ
ース層４をアノードとし、Ｐ型ベース層４とＮ型コレク
タ層３との界面にＰＮ接合を有するフォトダイオードが
形成されている。
【００４１】また、エミッタ電極領域（エミッタ下地電
極７およびエミッタ電極１２）、金属シールド配線８お
よび金属ガードリング配線９を形成する材料としては、
ＡｌにＡｇまたはＣｕを混合して使用される。Ａｇおよ
びＣｕは、共にＡｌと比較して電気伝導度、熱伝導度等
が高く、また延性および展性も大きく配線の細線化に対
して大きな利点がある。特に、Ｃｕは、電気伝導度がＡ
ｌの電気伝導度の１．６倍であり、価格面でもＡｇに比
べ格段に安価であることからＡｌに混合される配線材料
として最適である。ここで、金属シールド配線８および
金属ガードリング配線９の配線材料としてＣｕをＡｌに
混合して用いる場合、エミッタ電極領域では、下層のエ
ミッタ下地電極７の材料にＣｕが用いられ、上層のエミ
ッタ電極１２の材料にＡｌが用いられる。
極７およびエミッタ電極１２）、金属シールド配線８お
よび金属ガードリング配線９を形成する材料としては、
ＡｌにＡｇまたはＣｕを混合して使用される。Ａｇおよ
びＣｕは、共にＡｌと比較して電気伝導度、熱伝導度等
が高く、また延性および展性も大きく配線の細線化に対
して大きな利点がある。特に、Ｃｕは、電気伝導度がＡ
ｌの電気伝導度の１．６倍であり、価格面でもＡｇに比
べ格段に安価であることからＡｌに混合される配線材料
として最適である。ここで、金属シールド配線８および
金属ガードリング配線９の配線材料としてＣｕをＡｌに
混合して用いる場合、エミッタ電極領域では、下層のエ
ミッタ下地電極７の材料にＣｕが用いられ、上層のエミ
ッタ電極１２の材料にＡｌが用いられる。
【００４２】エミッタ電極領域の上層のエミッタ電極１
２の材料にＣｕを用いると、Ｃｕは、ＡｌおよびＡｇと
比較して酸化傾向が強いために、エミッタ電極１２であ
るＣｕの表面に形成される酸化膜によって、エミッタ電
極１２であるＣｕの表面と金属ワイヤ（主にＡｕまたは
Ａｕの合金が使用される）との溶着（例えばワイヤボン
ディング）が難しくなり、外部回路との接続状態が不安
定になる。このため、エミッタ下地電極７にＣｕを用
い、エミッタ電極１２にＡｌを用いることによって、外
部回路との安定な接続状態が得られる。尚、図示しない
がベース電極領域もエミッタ電極領域と同様の構成で形
成される。
２の材料にＣｕを用いると、Ｃｕは、ＡｌおよびＡｇと
比較して酸化傾向が強いために、エミッタ電極１２であ
るＣｕの表面に形成される酸化膜によって、エミッタ電
極１２であるＣｕの表面と金属ワイヤ（主にＡｕまたは
Ａｕの合金が使用される）との溶着（例えばワイヤボン
ディング）が難しくなり、外部回路との接続状態が不安
定になる。このため、エミッタ下地電極７にＣｕを用
い、エミッタ電極１２にＡｌを用いることによって、外
部回路との安定な接続状態が得られる。尚、図示しない
がベース電極領域もエミッタ電極領域と同様の構成で形
成される。
【００４３】配線保護皮膜１０は、金属シールド配線８
および金属ガードリング配線９の材料としてＡｌにＣｕ
が混合された場合、拡散性の高いＣｕ原子が金属シール
ド配線８および金属ガードリング配線９以外の他の領域
に拡散し悪影響をおよぼすことを防止するとともに、金
属シールド配線８および金属ガードリング配線９の酸化
の進行よる耐ノイズ性の経時変化を防止する。配線保護
皮膜１０には、加熱処理等によって金属シールド配線８
および金属ガードリング配線９の表面に意図的に形成さ
れたＣｕの酸化膜が用いられる。尚、配線保護皮膜１０
には、酸化膜の代わりに、金属シールド配線８および金
属ガードリング配線９の表面にＡｌ等の安定な金属層を
形成しても酸化膜と同様の効果が得られる。
および金属ガードリング配線９の材料としてＡｌにＣｕ
が混合された場合、拡散性の高いＣｕ原子が金属シール
ド配線８および金属ガードリング配線９以外の他の領域
に拡散し悪影響をおよぼすことを防止するとともに、金
属シールド配線８および金属ガードリング配線９の酸化
の進行よる耐ノイズ性の経時変化を防止する。配線保護
皮膜１０には、加熱処理等によって金属シールド配線８
および金属ガードリング配線９の表面に意図的に形成さ
れたＣｕの酸化膜が用いられる。尚、配線保護皮膜１０
には、酸化膜の代わりに、金属シールド配線８および金
属ガードリング配線９の表面にＡｌ等の安定な金属層を
形成しても酸化膜と同様の効果が得られる。
【００４４】図２は、このような構成の本発明のフォト
トランジスタ２０が、ＬＥＤ等の発光素子１８が配置さ
れた基板１７（尚、基板の代わりにリードフレームを用
いても良い）を有するフォトカプラに対向するように搭
載された断面図である。
トランジスタ２０が、ＬＥＤ等の発光素子１８が配置さ
れた基板１７（尚、基板の代わりにリードフレームを用
いても良い）を有するフォトカプラに対向するように搭
載された断面図である。
【００４５】フォトトランジスタ２０は、エミッタ電極
１２、エミッタ電極１２と電気的に接続されエミッタ電
極１２と同電位を有する、金属シールド配線８および金
属ガードリング配線９からフォトカプラの発光素子１８
に向かって電気力線１９を発生させる。そして、その電
気力線１９は、Ｐ型ベース層４を、発光素子１８とフォ
トトランジスタ２０との間に急激に変化するパルス電圧
が印加された際に発生する電磁ノイズから保護するため
のシールドとして機能する。また、電磁ノイズによるノ
イズ電流は、エミッタ電極１２、金属シールド配線８お
よび金属ガードリング配線９に発生するが、短時間にて
フォトトランジスタ２０の外部に流出される。また、金
属シールド配線８および金属ガードリング配線９に対し
て、上方より入射した光は、断面が上側になるにつれて
相互に接近する一対の斜辺を有する三角形状の金属シー
ルド配線８および金属ガードリング配線９のそれぞれの
傾斜面にて反射されて、受光領域であるＰ型ベース層４
に入射され光電流に変換されることが可能となる。これ
により、受光領域であるＰ型ベース層４では、所定の受
光量が得られる。尚、金属シールド配線８および金属ガ
ードリング配線９のそれぞれの傾斜面は、酸化絶縁膜６
に対して所定の傾斜角度が設定されている。
１２、エミッタ電極１２と電気的に接続されエミッタ電
極１２と同電位を有する、金属シールド配線８および金
属ガードリング配線９からフォトカプラの発光素子１８
に向かって電気力線１９を発生させる。そして、その電
気力線１９は、Ｐ型ベース層４を、発光素子１８とフォ
トトランジスタ２０との間に急激に変化するパルス電圧
が印加された際に発生する電磁ノイズから保護するため
のシールドとして機能する。また、電磁ノイズによるノ
イズ電流は、エミッタ電極１２、金属シールド配線８お
よび金属ガードリング配線９に発生するが、短時間にて
フォトトランジスタ２０の外部に流出される。また、金
属シールド配線８および金属ガードリング配線９に対し
て、上方より入射した光は、断面が上側になるにつれて
相互に接近する一対の斜辺を有する三角形状の金属シー
ルド配線８および金属ガードリング配線９のそれぞれの
傾斜面にて反射されて、受光領域であるＰ型ベース層４
に入射され光電流に変換されることが可能となる。これ
により、受光領域であるＰ型ベース層４では、所定の受
光量が得られる。尚、金属シールド配線８および金属ガ
ードリング配線９のそれぞれの傾斜面は、酸化絶縁膜６
に対して所定の傾斜角度が設定されている。
【００４６】このように、図１に示す本発明のフォトト
ランジスタ２０は、Ｐ型ベース層４上の所定の領域に配
置されたエミッタ電極と同電位の金属シールド配線８
と、Ｐ型ベース層４とＮ型コレクタ層３との間のＰＮ接
合領域上の近傍に沿って配置されたエミッタ電極と同電
位の金属ガードリング配線９とを設け、金属シールド配
線８および金属ガードリング配線９の断面が酸化絶縁膜
６に対して所定の傾斜角度に設定された斜辺を有する三
角形状になるように形成される。このため、ＣＭＲ特性
を向上させるために金属シールド配線８の配線数を増加
させ、受光領域であるＰ型ベース層４に対して受光面積
の比率が低下しても、フォトトランジスタ２０の機能に
影響しなように受光量の減少を極力抑制することができ
る。
ランジスタ２０は、Ｐ型ベース層４上の所定の領域に配
置されたエミッタ電極と同電位の金属シールド配線８
と、Ｐ型ベース層４とＮ型コレクタ層３との間のＰＮ接
合領域上の近傍に沿って配置されたエミッタ電極と同電
位の金属ガードリング配線９とを設け、金属シールド配
線８および金属ガードリング配線９の断面が酸化絶縁膜
６に対して所定の傾斜角度に設定された斜辺を有する三
角形状になるように形成される。このため、ＣＭＲ特性
を向上させるために金属シールド配線８の配線数を増加
させ、受光領域であるＰ型ベース層４に対して受光面積
の比率が低下しても、フォトトランジスタ２０の機能に
影響しなように受光量の減少を極力抑制することができ
る。
【００４７】したがって、本発明のフォトトランジスタ
２０は、フォトカプラに搭載されても、フォトカプラの
発光素子１８とフォトトランジスタ２０との間の浮遊容
量Ｃｆを介して、フォトトランジスタ２０のベース
（Ｂ）であるＰ型ベース層４に発生するノイズ電流が抑
制されてＣＭＲ特性が向上するとともに、Ｐ型ベース層
４にて所定の受光量が得られるために機能の高性能化が
図れる。
２０は、フォトカプラに搭載されても、フォトカプラの
発光素子１８とフォトトランジスタ２０との間の浮遊容
量Ｃｆを介して、フォトトランジスタ２０のベース
（Ｂ）であるＰ型ベース層４に発生するノイズ電流が抑
制されてＣＭＲ特性が向上するとともに、Ｐ型ベース層
４にて所定の受光量が得られるために機能の高性能化が
図れる。
【００４８】図３〜５は、図１に示すフォトトランジス
タ２０の複数の金属シールド配線８が配置されている近
傍の拡大断面図である。図３および４に示すように、金
属シールド配線８は、断面が酸化絶縁膜６に対して所定
の傾斜角度に設定された斜辺を有する三角形状に形成さ
れている。図３および４に示す金属シールド配線８は、
入射光１４が酸化絶縁膜６に対して所定の傾斜角度に設
定された傾斜面に入射するが、各傾斜面の傾斜が酸化絶
縁膜６すなわちＰ型ベース層４の表面に対して４５°よ
り大きい角度になるように設定されている。このよう
に、金属シールド配線８の各傾斜面の傾斜角度を設定す
ることにより、金属シールド配線８に入射した入射光１
４の傾斜面に対する入射角度が９０°よりも小さくな
り、その反射光１５は、上方に向かって反射されること
なく、Ｐ型ベース層４に向かって下方に反射される。こ
のため、金属シールド配線８の傾斜面に上方より入射す
る入射光１４は、金属シールド配線８の傾斜面にて反射
されて、入射光１４のすべてが反射光１５として受光領
域であるＰ型ベース層４に入射し、鉛直上方には殆ど反
射しない。これにより、ＣＭＲ特性の向上のために、金
属シールド配線８の配線数を増加させてもフォトトラン
ジスタ２０の受光領域において、入射光１４の受光面積
は大きく減少せず、所定の受光量が得られる。
タ２０の複数の金属シールド配線８が配置されている近
傍の拡大断面図である。図３および４に示すように、金
属シールド配線８は、断面が酸化絶縁膜６に対して所定
の傾斜角度に設定された斜辺を有する三角形状に形成さ
れている。図３および４に示す金属シールド配線８は、
入射光１４が酸化絶縁膜６に対して所定の傾斜角度に設
定された傾斜面に入射するが、各傾斜面の傾斜が酸化絶
縁膜６すなわちＰ型ベース層４の表面に対して４５°よ
り大きい角度になるように設定されている。このよう
に、金属シールド配線８の各傾斜面の傾斜角度を設定す
ることにより、金属シールド配線８に入射した入射光１
４の傾斜面に対する入射角度が９０°よりも小さくな
り、その反射光１５は、上方に向かって反射されること
なく、Ｐ型ベース層４に向かって下方に反射される。こ
のため、金属シールド配線８の傾斜面に上方より入射す
る入射光１４は、金属シールド配線８の傾斜面にて反射
されて、入射光１４のすべてが反射光１５として受光領
域であるＰ型ベース層４に入射し、鉛直上方には殆ど反
射しない。これにより、ＣＭＲ特性の向上のために、金
属シールド配線８の配線数を増加させてもフォトトラン
ジスタ２０の受光領域において、入射光１４の受光面積
は大きく減少せず、所定の受光量が得られる。
【００４９】図３および４にて説明した内容の具体例に
ついて図５を用いて説明する。図５に示すように、金属
シールド配線８の線幅をＷ、隣接する金属シールド配線
８同士の間隔ｗ（一つの金属シールド配線８の反射光１
５が隣接する金属シールド配線８に吸収されないために
必要な距離）、金属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベー
ス層４に対する傾斜の角度をθとすると、ｗ／Ｗ＝（１
−ｔａｎθｔａｎ２θ）／２の関係式が得られる。この
関係式より、隣接する金属シールド配線８の間隔ｗと金
属シールド配線８の線幅Ｗの比ｗ／Ｗ（以下、配線比ｗ
／Ｗと記す）は、金属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベ
ース層４に対する傾斜の角度θによって与えられる。
ついて図５を用いて説明する。図５に示すように、金属
シールド配線８の線幅をＷ、隣接する金属シールド配線
８同士の間隔ｗ（一つの金属シールド配線８の反射光１
５が隣接する金属シールド配線８に吸収されないために
必要な距離）、金属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベー
ス層４に対する傾斜の角度をθとすると、ｗ／Ｗ＝（１
−ｔａｎθｔａｎ２θ）／２の関係式が得られる。この
関係式より、隣接する金属シールド配線８の間隔ｗと金
属シールド配線８の線幅Ｗの比ｗ／Ｗ（以下、配線比ｗ
／Ｗと記す）は、金属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベ
ース層４に対する傾斜の角度θによって与えられる。
【００５０】図６は、隣接する金属シールド配線８の間
隔ｗと金属シールド配線８の線幅Ｗの比（ｗ／Ｗ）の金
属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベース層４に対する傾
斜の角度θに対する変化を示したグラフである。
隔ｗと金属シールド配線８の線幅Ｗの比（ｗ／Ｗ）の金
属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベース層４に対する傾
斜の角度θに対する変化を示したグラフである。
【００５１】図６のグラフより、金属シールド配線８の
傾斜面のＰ型ベース層４に対する傾斜の角度θが４５°
＜θ＜５５°の場合には、配線比ｗ／Ｗに対して傾斜の
角度θの変化の影響が大きく、各金属シールド配線８の
入射光１４に対する反射特性のバラツキが予想される。
金属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベース層４に対する
傾斜の角度θが５５°≦θの場合には、配線比ｗ／Ｗ≒
２となり、配線比ｗ／Ｗに対して傾斜の角度θの変化の
影響は小さくなり、各金属シールド配線８の入射光１４
に対する反射特性が安定している。これにより、金属シ
ールド配線８または配線保護皮膜１０のプロセス条件に
おいて、金属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベース層４
に対する傾斜の角度θ、隣接する金属シールド配線８の
間隔ｗおよび金属シールド配線８の線幅Ｗの調整を行
い、可能な範囲にて傾斜の角度θを大きくするととも
に、配線比ｗ／Ｗを小さくし、それらの最適値を設定す
れば良い。この結果、受光領域であるＰ型ベース層４を
被覆する酸化絶縁膜６上に多くの金属シールド配線８が
形成できることによって、ＣＭＲ特性が向上するととも
に、所定の受光量も確保した高性能なフォトトランジス
タ２０が得られる。
傾斜面のＰ型ベース層４に対する傾斜の角度θが４５°
＜θ＜５５°の場合には、配線比ｗ／Ｗに対して傾斜の
角度θの変化の影響が大きく、各金属シールド配線８の
入射光１４に対する反射特性のバラツキが予想される。
金属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベース層４に対する
傾斜の角度θが５５°≦θの場合には、配線比ｗ／Ｗ≒
２となり、配線比ｗ／Ｗに対して傾斜の角度θの変化の
影響は小さくなり、各金属シールド配線８の入射光１４
に対する反射特性が安定している。これにより、金属シ
ールド配線８または配線保護皮膜１０のプロセス条件に
おいて、金属シールド配線８の傾斜面のＰ型ベース層４
に対する傾斜の角度θ、隣接する金属シールド配線８の
間隔ｗおよび金属シールド配線８の線幅Ｗの調整を行
い、可能な範囲にて傾斜の角度θを大きくするととも
に、配線比ｗ／Ｗを小さくし、それらの最適値を設定す
れば良い。この結果、受光領域であるＰ型ベース層４を
被覆する酸化絶縁膜６上に多くの金属シールド配線８が
形成できることによって、ＣＭＲ特性が向上するととも
に、所定の受光量も確保した高性能なフォトトランジス
タ２０が得られる。
【００５２】図７（ａ）および（ｂ）は、それぞれの金
属シールド配線８の断面が上側になるにつれて相互に接
近する一対の斜辺を有する、三角形状および台形状以外
の例を示す断面図である。図７（ａ）に示す金属シール
ド配線８は、図３に示す金属シールド配線８の傾斜面が
上側に湾曲した半円筒状となり、図７（ｂ）に示す金属
シールド配線８は、図４に示す金属シールド配線８の傾
斜面が下側に湾曲した形状となる。図７（ａ）および
（ｂ）のそれぞれの金属シールド配線８の湾曲した傾斜
面は、両方とも任意の曲率を有しており、湾曲した傾斜
面における接線の傾斜の角度が４５°より大きい領域が
存在するため、図３および４に示す金属シールド配線８
と同様の効果が得られる。
属シールド配線８の断面が上側になるにつれて相互に接
近する一対の斜辺を有する、三角形状および台形状以外
の例を示す断面図である。図７（ａ）に示す金属シール
ド配線８は、図３に示す金属シールド配線８の傾斜面が
上側に湾曲した半円筒状となり、図７（ｂ）に示す金属
シールド配線８は、図４に示す金属シールド配線８の傾
斜面が下側に湾曲した形状となる。図７（ａ）および
（ｂ）のそれぞれの金属シールド配線８の湾曲した傾斜
面は、両方とも任意の曲率を有しており、湾曲した傾斜
面における接線の傾斜の角度が４５°より大きい領域が
存在するため、図３および４に示す金属シールド配線８
と同様の効果が得られる。
【００５３】図８（ａ）は、図１に示す本発明のフォト
トランジスタ２０の金属シールド配線８および金属ガー
ドリング配線９の配線パターン図の一例であり、図８
（ｂ）は、図９に示す従来のフォトトランジスタ２００
の金属シールド配線８０および金属ガードリング配線９
０の配線パターン図である。
トランジスタ２０の金属シールド配線８および金属ガー
ドリング配線９の配線パターン図の一例であり、図８
（ｂ）は、図９に示す従来のフォトトランジスタ２００
の金属シールド配線８０および金属ガードリング配線９
０の配線パターン図である。
【００５４】図８（ａ）の配線パターン図は、金属シー
ルド配線８の材料および配線比ｗ／Ｗが最適化されて、
金属シールド配線８の線幅の細線化等が図れているため
に、金属ガードリング配線９に囲まれた受光領域（Ｐ型
ベース層４上）に、多数の金属シールド配線８が細かい
メッシュ状態にて形成され、それらに囲まれるように多
数の受光露出面１６が形成されている。これにより、フ
ォトトランジスタ２０は、ＣＭＲ特性が向上し、所定の
受光量も確保した高性能な特性が得られる。
ルド配線８の材料および配線比ｗ／Ｗが最適化されて、
金属シールド配線８の線幅の細線化等が図れているため
に、金属ガードリング配線９に囲まれた受光領域（Ｐ型
ベース層４上）に、多数の金属シールド配線８が細かい
メッシュ状態にて形成され、それらに囲まれるように多
数の受光露出面１６が形成されている。これにより、フ
ォトトランジスタ２０は、ＣＭＲ特性が向上し、所定の
受光量も確保した高性能な特性が得られる。
【００５５】これに対して、図８（ｂ）の配線パターン
図は、金属シールド配線８０の材料および配線比ｗ／Ｗ
が最適化されていないために、金属ガードリング配線９
０に囲まれた受光領域（Ｐ型ベース層４０上）に、複数
の金属シールド配線８が荒いメッシュ状態にて形成され
ており、それらに囲まれるように複数の受光露出面１６
０が形成されている。このため、フォトトランジスタ２
００は、フォトトランジスタ２０と同等のＣＭＲ特性が
得られない。
図は、金属シールド配線８０の材料および配線比ｗ／Ｗ
が最適化されていないために、金属ガードリング配線９
０に囲まれた受光領域（Ｐ型ベース層４０上）に、複数
の金属シールド配線８が荒いメッシュ状態にて形成され
ており、それらに囲まれるように複数の受光露出面１６
０が形成されている。このため、フォトトランジスタ２
００は、フォトトランジスタ２０と同等のＣＭＲ特性が
得られない。
【００５６】ここで、図８（ａ）における受光露出面１
６の総面積は、金属シールド配線８と金属シールド配線
８０との線幅が同一の場合、図８（ｂ）における受光露
出面１６０の総面積より小さくなるが、そのような場合
でも受光量の差は殆どなく、フォトトランジスタ２０の
特性には全く影響が無い。
６の総面積は、金属シールド配線８と金属シールド配線
８０との線幅が同一の場合、図８（ｂ）における受光露
出面１６０の総面積より小さくなるが、そのような場合
でも受光量の差は殆どなく、フォトトランジスタ２０の
特性には全く影響が無い。
【００５７】以上、説明した本発明の半導体受光装置で
あるフォトトランジスタ２０は、電源機器、通信機器等
の電子機器装置に用いられ電磁波ノイズによる誤動作を
防止する。特に、高速応答が必要なプログラマブルコン
トローラ等のＦＡ機器間のフィールドバスネットワーク
において、フォトトランジスタ２０は、動作電圧が異な
る機器間の通信インターフェイス部に、フォトカプラに
搭載された状態で使用される。
あるフォトトランジスタ２０は、電源機器、通信機器等
の電子機器装置に用いられ電磁波ノイズによる誤動作を
防止する。特に、高速応答が必要なプログラマブルコン
トローラ等のＦＡ機器間のフィールドバスネットワーク
において、フォトトランジスタ２０は、動作電圧が異な
る機器間の通信インターフェイス部に、フォトカプラに
搭載された状態で使用される。
【００５８】
【発明の効果】本発明の半導体発光装置は、ベース領域
とコレクタ領域との接合部上のエミッタ領域と同電位に
形成された第２金属配線によって囲まれた受光領域であ
るベース領域上に絶縁膜を介して、エミッタ領域と同電
位に形成された複数の第１金属配線を形成し、その第１
金属配線は、入射する光が受光領域であるベース領域の
表面に向かって反射される傾斜面を有することにより、
受光量を減少させずにＣＭＲ特性の向上が図れる。
とコレクタ領域との接合部上のエミッタ領域と同電位に
形成された第２金属配線によって囲まれた受光領域であ
るベース領域上に絶縁膜を介して、エミッタ領域と同電
位に形成された複数の第１金属配線を形成し、その第１
金属配線は、入射する光が受光領域であるベース領域の
表面に向かって反射される傾斜面を有することにより、
受光量を減少させずにＣＭＲ特性の向上が図れる。
【図１】本発明の実施形態の半導体受光装置であるフォ
トトランジスタの構造を示す断面図である。
トトランジスタの構造を示す断面図である。
【図２】図１に示すフォトトランジスタがフォトカプラ
に搭載された断面図である。
に搭載された断面図である。
【図３】図１に示すフォトトランジスタに形成された金
属シールド配線の断面図である。
属シールド配線の断面図である。
【図４】図１に示すフォトトランジスタに形成された他
の金属シールド配線の断面図である。
の金属シールド配線の断面図である。
【図５】金属シールド配線の傾斜面の傾斜の角度と配線
比との関係を説明する金属シールド配線の断面図であ
る。
比との関係を説明する金属シールド配線の断面図であ
る。
【図６】金属シールド配線の傾斜面の傾斜の角度と配線
比との関係を示すグラフである。
比との関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図３および４
以外の例を示す金属シールド配線の断面図である。
以外の例を示す金属シールド配線の断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明のフォトトランジスタの金属
シールド配線および金属ガードリング配線の配線パター
ン図、（ｂ）は、従来のフォトトランジスタの金属シー
ルド配線および金属ガードリング配線の配線パターン図
である。
シールド配線および金属ガードリング配線の配線パター
ン図、（ｂ）は、従来のフォトトランジスタの金属シー
ルド配線および金属ガードリング配線の配線パターン図
である。
【図９】従来のフォトトランジスタがフォトカプラに搭
載された断面図である。
載された断面図である。
【図１０】従来のフォトトランジスタに形成された金属
シールド配線の断面図である。
シールド配線の断面図である。
１ コレクタ電極
２ Ｎ＋型コレクタ層
３ Ｎ型コレクタ層
４ Ｐ型ベース層
５ Ｎ＋型エミッタ層
６ 酸化絶縁膜
７ エミッタ下地電極
８ 金属シールド配線
９ 金属ガードリング配線
１０ 配線保護皮膜
１１ ポリイミド膜
１２ エミッタ電極
１３ Ｎ＋型チャンネルストッパー層
１４ 入射光
１５ 反射光
１６ 受光露出面
１７ 基板
１８ 発光素子
１９ 電気力線
２０ フォトトランジスタ
２１ コレクタ電極
２２ Ｎ＋型コレクタ層
３０ Ｎ型コレクタ層
４０ Ｐ型ベース層
５０ Ｎ＋型エミッタ層
６０ 酸化絶縁膜
７０ エミッタ下地電極
８０ 金属シールド配線
９０ 金属ガードリング配線
１２０ エミッタ電極
１３０ Ｎ＋型チャンネルストッパー層
１４０ 入射光
１５０ 反射光
１６０ 受光露出面
１７０ 基板
１８０ 発光素子
１９０ 電気力線
２００ フォトトランジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F049 MA12 NA17 NA19 NB10 PA15
QA03 QA10 QA14 RA07 SE05
SE09 SE11 SE14 SE16 SE20
SZ11
5F089 AA06 AB03 AC02 AC08 AC09
AC26 CA11 CA17
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体基板に設けられたコレクタ領域
と、該コレクタ領域内に、該コレクタ領域の表面から露
出するように埋設された該ベース領域と、該ベース領域
内に、該ベース領域の表面から露出するように埋設され
たエミッタ領域とを具備し、該半導体基板上には、絶縁
膜を介して、受光領域である該ベース領域上に、該エミ
ッタ領域と同電位に形成された複数の第１金属配線と、
該ベース領域と該コレクタ領域との接合部上に、該エミ
ッタ領域と同電位に形成された第２金属配線とを有する
半導体受光装置であって、 該第１金属配線は、該第１金属配線に入射する光が該受
光領域である該ベース領域の表面に向かって反射される
傾斜面を有することを特徴とする半導体受光装置。 - 【請求項２】 前記第１金属配線の傾斜面は、前記ベー
ス領域の表面に対して４５°より大きい角度で傾斜して
いる請求項１に記載の半導体受光装置。 - 【請求項３】 前記第１金属配線および前記第２金属配
線の材料は、ＡｌおよびＣｕを含有している請求項１に
記載の半導体受光装置。 - 【請求項４】 前記第１金属配線および前記第２金属配
線の材料は、ＡｌおよびＡｇを含有している請求項１に
記載の半導体受光装置。 - 【請求項５】 前記第１金属配線の表面が保護皮膜にて
被覆されている請求項３または４に記載の半導体受光装
置。 - 【請求項６】 前記保護皮膜が酸化膜から成る請求項５
に記載の半導体受光装置。 - 【請求項７】 前記保護皮膜が金属材膜から成る請求項
５に記載の半導体受光装置。 - 【請求項８】 前記金属材膜がＡｌから成る請求項７に
記載の半導体受光装置。 - 【請求項９】 前記エミッタ領域および前記ベース領域
の電極部分は、下層部分がＣｕから成り、上層部分がＡ
ｌから成る積層構造にて形成されている請求項３に記載
の半導体受光装置。 - 【請求項１０】 前記第１金属配線が、メッシュ状にて
形成されている請求項１〜９のいずれかに記載の半導体
受光装置。 - 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載の半
導体受光装置を用いたことを特徴とする電子機器装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002125051A JP2003318437A (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | 半導体受光装置およびそれを用いた電子機器装置 |
| US10/421,866 US6784513B2 (en) | 2002-04-25 | 2003-04-24 | Semiconductor light receiving device and electronic apparatus incorporating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002125051A JP2003318437A (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | 半導体受光装置およびそれを用いた電子機器装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003318437A true JP2003318437A (ja) | 2003-11-07 |
Family
ID=29243761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002125051A Pending JP2003318437A (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | 半導体受光装置およびそれを用いた電子機器装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6784513B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003318437A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011124436A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Oki Semiconductor Co Ltd | 光検出装置及び光検出装置の製造方法 |
| JP2014517526A (ja) * | 2011-06-01 | 2014-07-17 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 改良したレイアウトおよび形状を有する電極を備える有機構成部品 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006125330A1 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Abb Schweiz Ag | Cathode cell design |
| DE102021110886A1 (de) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Vishay Semiconductor Gmbh | Verfahren zum Trimmen der Lichtempfindlichkeit eines Fototransistors |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3088815B2 (ja) | 1992-01-07 | 2000-09-18 | シャープ株式会社 | フォトトランジスタ |
| JP3497977B2 (ja) * | 1997-10-27 | 2004-02-16 | シャープ株式会社 | 受光素子およびこれを用いた光結合装置 |
-
2002
- 2002-04-25 JP JP2002125051A patent/JP2003318437A/ja active Pending
-
2003
- 2003-04-24 US US10/421,866 patent/US6784513B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011124436A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Oki Semiconductor Co Ltd | 光検出装置及び光検出装置の製造方法 |
| JP2014517526A (ja) * | 2011-06-01 | 2014-07-17 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 改良したレイアウトおよび形状を有する電極を備える有機構成部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6784513B2 (en) | 2004-08-31 |
| US20030201433A1 (en) | 2003-10-30 |
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