JP2004103704A

JP2004103704A - 半導体受光装置およびこれを備えた光学装置

Info

Publication number: JP2004103704A
Application number: JP2002261313A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hosokawa; 細川　誠; Toshihiko Fukushima; 福島　稔彦
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】受光感度の向上を図りつつ、静電気による静電破壊や素子分離領域の表面反転の生じない半導体受光装置を提供する。
【解決手段】ｐ型シリコン基板１の主表面に形成された受光面を有する受光部と、受光面を覆うように形成され、入射する光の反射を防止する反射防止膜３０とを備え、反射防止膜３０は、受光面を覆うように形成された第１の酸化膜８と、この第１の酸化膜８を覆うように形成された第２の酸化膜１３と、この第２の酸化膜１３を覆うように形成された窒化膜１４とを含む。第１の酸化膜８は熱酸化法によって形成された酸化膜であり、第２の酸化膜１３はＣＶＤ法によって形成された酸化膜である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光部を有する半導体受光装置およびこれを備えた光学装置に関するものであり、特に、青色ＤＶＤ用のフォトダイオードを有する半導体受光装置およびこれを備えた光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体受光装置においては、受光素子としてフォトダイオードが利用されている。フォトダイオードは、光学信号を電気信号に変換するための素子であり、各種の光−電気変換器に広く用いられている。このフォトダイオードを備えた光−電気変換器の一例として、光ディスク装置に搭載される光ピックアップがある。
【０００３】
光ピックアップは、半導体レーザの出射光を微小なスポットとして光ディスクの情報記録トラック上に集光し、情報記録トラックに照射された光の反射光をフォトダイオードを用いて受光することにより、情報を再生する装置である。このフォトダイオードは、光ディスク上に書き込まれているデータを検出するのみならず、ディスク上にて反射された複数の反射光を読み取ることにより、フォーカス信号やサーボ信号を同時に検出している。光ディスク装置においては、検出されたフォーカス信号やサーボ信号に基づいてフォーカス制御およびサーボ制御が行なわれ、常にレーザ光が適切に光ディスクの情報記録トラックに照射されるように制御されている。
【０００４】
近年においては、光ディスク装置に用いられるレーザ光の波長は、光ディスクの高密度化に伴ってますます短波長化してきている。ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｋ）やＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｋ）においては、波長７８０ｎｍのレーザ光が用いられ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）においては、波長６５０ｎｍのレーザ光が用いられている。さらに、近年開発が進んでいる青色ＤＶＤにおいては、波長４０５ｎｍのレーザ光が採用されている。
【０００５】
フォトダイオードの感度を向上させるための方策としては、フォトダイオードが受光する光量を増大させることが考えられる。受光量を増大させるためには、受光素子の受光面において反射する反射光の光量を可能な限り低く抑えることが有効である。このため、フォトダイオードの受光部は、入射する光が反射することを防止するための反射防止膜によって覆われる。
【０００６】
反射防止膜を設けた場合の反射率は、反射防止膜自体の膜質および膜厚に大きく依存する。また、反射防止膜を積層膜とした場合には、各層の膜構成および膜厚に大きく依存する。このため、反射率を低減するためには、反射防止膜の膜構成および膜厚を十分に検討する必要がある。
【０００７】
従来の青色ＤＶＤ用の光ディスク装置に用いられるフォトダイオードを内蔵した半導体受光装置の一例を図９に示す。図に示す半導体受光装置は、フォトダイオードと信号処理回路とを内蔵した回路内蔵型受光素子であり、半導体層には、ｎｐｎトランジスタが形成される領域Ｔと、フォトダイオードが形成される領域ＰＤとが設けられている。なお、ここにいう半導体層という概念は、半導体として機能する層のことを意味し、半導体基板のみならず半導体基板上に形成されたエピタキシャル層等をも含む概念である。
【０００８】
フォトダイオードが形成される領域ＰＤは、光を受光する受光部である領域Ｓを含んでいる。領域Ｓの中央には、素子分離のためのｐ^＋型拡散領域１１２が位置しており、このｐ^＋型拡散領域１１２の両側には、ｎ型拡散領域１１０がそれぞれ独立して設けられている。この独立して設けられたｎ型拡散領域１１０は、それぞれｐ型エピタキシャル層１０３とｐｎ接合を形成しており、この結果、図に示すフォトダイオードにあっては分割型のフォトダイオードが構成されている。
【０００９】
受光部である領域Ｓの半導体層の主表面は、シリコン酸化膜１０８によって覆われており、さらにシリコン酸化膜１０８は、シリコン窒化膜１１４によって覆われている。これらシリコン酸化膜１０８とシリコン窒化膜１１４とにより、反射防止膜１３０が構成されている。
【００１０】
反射防止膜としては、一般に酸化膜と窒化膜の積層膜が使用される。上述のように、たとえば半導体層としてシリコン層を用いた場合には、フォトダイオードの受光面を覆う反射防止膜としては、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とが用いられる。これらシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜の膜厚を調節することにより、反射率を低く抑えることが可能になる。たとえば、膜厚１６ｎｍのシリコン酸化膜と、膜厚３０ｎｍのシリコン窒化膜とした場合には、波長４０５ｎｍのレーザ光に対して反射率が５％以下になることが知られている。
【００１１】
以下においては、上記構造の半導体受光装置の製造方法の一例について説明する。たとえば、比抵抗４０Ω・ｃｍのｐ型シリコン基板１０１の表面に、ｎｐｎトランジスタのコレクタ領域の一部となるｎ^＋型埋め込み拡散層１０５と、素子分離領域やフォトダイオードのアノード取出し部となるｐ^＋型埋め込み拡散層１０４とを選択的に形成する。次に、ｐ型シリコン基板１０１上に、たとえば比抵抗２００Ω・ｃｍ、厚さ３μｍ程度のｐ型エピタキシャル層１０３を形成する。これにより、ｐ型シリコン基板１０１とｐ型エピタキシャル層１０３とからなる半導体層が形成される。つづいて、所定のアニール処理を施こすことにより、ｐ型シリコン基板１０１中の不純物を熱拡散させ、ｐ型エピタキシャル層１０３中にまで埋め込み拡散層１０４，１０５を拡張させる。
【００１２】
次に、ｐ型エピタキシャル層１０３の主表面にｎ⁻型ウェル拡散領域１０６を選択的に形成し、さらに素子分離のための素子分離絶縁膜１０７をたとえばＬＯＣＯＳ法を用いて厚さ１μｍとなるように形成する。これにより、素子間の分離は、素子分離絶縁膜１０７、ｐ^＋型埋め込み拡散層１０４およびｐ型シリコン基板１０１によって行われることになる。
【００１３】
領域ＰＤにおいては、たとえば熱酸化法により膜厚１６ｎｍのシリコン酸化膜１０８が形成され、このシリコン酸化膜１０８越しにｐ型エピタキシャル層１０３にイオン注入が行なわれる。これにより、ｎ型拡散領域１１０およびｐ^＋型拡散領域１１２が形成される。次に、たとえばＣＶＤ法により膜厚３０ｎｍのシリコン窒化膜１１４をシリコン酸化膜１０８上に形成する。その後、所定のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を経ることにより、受光部である領域Ｓ上に反射防止膜１３０が形成される。
【００１４】
次に、ｎｐｎトランジスタが形成される領域Ｔにおいては、素子分離絶縁膜１０７によって囲まれた一つの領域に、ｎ^＋型コレクタ領域１０９が形成される。次に、素子分離絶縁膜１０７によって囲まれた他の領域に、ｐ型ベース領域１１１が形成される。
【００１５】
次に、たとえばシリコン酸化膜からなる絶縁膜１１３を堆積する。次に、シリコン酸化膜１０８および絶縁膜１１３を選択的に除去し、領域Ｔにおいてはｎｐｎトランジスタのコレクタコンタクトおよびエミッタコンタクトが形成される部分に、領域ＰＤにおいてはカソードコンタクトが形成される部分にコンタクト孔を形成する。つづていこれらコンタクト孔を多結晶シリコンにて埋め込み、この多結晶シリコンに砒素イオンを注入し、その後不要の部分を除去することにより、ｎ^＋型ポリシリコン層１１５を形成する。
【００１６】
つづいて、所定のアニール処理を施すことにより、ｎ^＋型ポリシリコン層１１５中のｎ型不純物をｐ型エピタキシャル層１０３の表面に熱拡散させ、ｎ型エミッタ領域１１６を形成する。このようにして、ｎ型エミッタ領域１１６、ｐ型ベース領域１１１およびｎ^＋型コレクタ領域１０９を有するｎｐｎトランジスタが形成される。
【００１７】
次に、ｎｐｎトランジスタおよびフォトダイオードを覆うように、たとえばシリコン酸化膜からなる第１の層間絶縁膜１１７が形成される。シリコン酸化膜１０８、絶縁膜１１３および第１の層間絶縁膜１１７の所定の領域にコンタクト孔を形成し、たとえばチタンタングステンまたはアルミニウムなどを堆積することによって第１の配線１１８が形成される。
【００１８】
次に、第１の配線１１８を覆うように、たとえばシリコン酸化膜からなる第２の層間絶縁膜１１９が形成される。その第２の層間絶縁膜１１９上に、たとえばアルミニウムなどからなる第２の配線１２０が形成される。さらに、第２の配線１２０上には、たとえばシリコン窒化膜からなる保護膜１２１が形成される。
【００１９】
以上により、フォトダイオードの受光面が反射防止膜によって覆われた図９に示す如くの半導体受光装置が製作される。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１０−１０７３１２号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の青色ＤＶＤ用の半導体受光装置において用いられる反射防止膜１３０にあっては、シリコン酸化膜１０８とシリコン窒化膜１１４との間に静電気が生じ易く、反射防止膜１３０がこの静電気によって静電破壊を起こすことがあった。この静電破壊が生じた場合には、Ｓ領域においてｎ型拡散領域１１０とｐ^＋型拡散領域１１２とにリークが発生し、素子特性に重大な影響を及ぼす。また、反射防止膜１３０が静電破壊にまで至らない場合にも、上記静電気によってｐ^＋型拡散領域１１２の表面反転が生じリークが生じることがある。
【００２２】
この静電気の影響を回避するためには、シリコン酸化膜１０８の膜厚を大きくすることが有効である。しかしながら、通常このシリコン酸化膜１０８は、シリコン層からなる半導体層の主表面を熱酸化させることによって形成される薄いシリコン酸化膜であり、フォトダイオードの受光部の一部であるｎ型拡散領域１１０を形成するためのイオン注入工程の前処理として形成されたシリコン酸化膜をそのまま残置させたものである場合が多い。このため、このシリコン酸化膜１０８を分厚くした場合には、イオン注入工程において形成されるｎ型拡散領域１１０の半導体層主表面における不純物濃度を高く維持するために、注入エネルギーを増大させる必要がある。この結果、シリコン酸化膜１０８を分厚くした場合には、ｎ型拡散領域１１０のｐｎ接合面はより深い位置へと移動することになり、フォトダイオードの受光感度が低下してしまうことになる。
【００２３】
このように、受光感度の観点からは反射防止膜１３０の最下層に位置するシリコン酸化膜１０８は薄いことが好ましく、反対に、静電破壊やｐ^＋型拡散領域１１２の表面反転を防止する観点からはシリコン酸化膜１０８は厚いことが好ましい。このため、従来においてはシリコン酸化膜１０８の最適な厚みの調節が非常に困難となっていた。
【００２４】
したがって、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、受光感度の向上を図りつつ、静電気による静電破壊や拡散層の表面反転の生じない半導体受光装置およびこれを備えた光学装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく半導体受光装置は、受光部と反射防止膜とを備えている。受光部は、半導体層の主表面に形成された受光面を有する。反射防止膜は、受光部の受光面を覆うように形成され、入射する光の反射を防止する。反射防止膜は、受光面を覆うように形成された第１の酸化膜と、第１の酸化膜を覆うように形成された第２の酸化膜とを含んでいる。
【００２６】
このように、受光面を覆う反射防止膜を、受光面を覆う第１の酸化膜とこの第１の酸化膜を覆う第２の酸化膜とを含む膜構成とすることにより、第１の酸化膜の形成後でかつ第２の酸化膜の形成前に受光部を形成するためのイオン注入を行うことが可能になるため、受光部の受光感度を高く維持したまま静電気に対しても強い半導体受光装置を提供することが可能になる。これにより、高性能でかつ信頼性に優れた半導体受光装置を歩留まりよく製造することが可能になる。
【００２７】
上記本発明に基づく半導体受光装置にあっては、たとえば、第１の酸化膜は熱酸化法によって形成された酸化膜であり、第２の酸化膜はＣＶＤ法によって形成された酸化膜であることが好ましい。このように、受光面を覆う第１の酸化膜を熱酸化法によって形成し、第１の酸化膜を覆う第２の酸化膜をＣＶＤ法によって形成することにより、簡便に二層構造の酸化膜を含む反射防止膜を形成することが可能になる。第１の酸化膜は、第２の酸化膜に比して薄いことが好ましく、このため熱酸化法による成膜が好ましい。これに対して第２の酸化膜は、静電耐性を確保するためにより厚いことが好ましいため、ＣＶＤ法による成膜が好ましい。
【００２８】
上記本発明に基づく半導体受光装置にあっては、たとえば、反射防止膜は第２の酸化膜を覆うように形成された窒化膜をさらに含んでいることが望ましい。このように、第２の酸化膜を覆うように窒化膜を堆積することにより、下層から順に酸化膜／酸化膜／窒化膜の三層構造の反射防止膜を形成することが可能になり、反射率をより低減することが可能になる。
【００２９】
上記本発明に基づく半導体受光装置にあっては、たとえば、第１の酸化膜の膜厚は１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。このように、第１の酸化膜の膜厚を１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることにより、半導体層表面における不純物濃度を高く保ちつつ浅いｐｎ接合を有する不純物拡散領域を形成することが可能になり、受光感度を高く保つことが可能になる。
【００３０】
上記本発明に基づく半導体受光装置にあっては、たとえば、受光部は、半導体層の導電型とは異なる導電型の不純物拡散領域によって構成され、不純物拡散領域の半導体層主表面からの深さが５００ｎｍ以下であることが好ましい。このように、受光部を構成する不純物拡散領域の半導体層表面からの深さを５００ｎｍ以下にすることにより、青色ＤＶＤに用いられる波長４０５ｎｍのレーザ光に対する受光感度が向上するようになる。
【００３１】
上記本発明に基づく半導体受光装置にあっては、たとえば、不純物拡散領域を形成するための不純物が砒素を含んでいることが好ましい。このように、不純物として原子の半径の大きい砒素を用いることにより、浅い不純物拡散層の形成が可能となり、受光感度の高い半導体受光装置を製造することが可能になる。
【００３２】
上記本発明に基づく半導体受光装置にあっては、たとえば、受光部が形成された領域とは異なる半導体層の領域に形成され、所定の信号を処理する信号処理回路部をさらに備えていてもよい。このとき、信号処理回路部が半導体層の主表面を覆う第１の絶縁膜によって覆われている場合には、この第１の絶縁膜と同じ層から第１の酸化膜が形成されていることが好ましい。また、さらに第１の絶縁膜が第２の絶縁膜によって覆われている場合には、この第２の絶縁膜と同じ層から第２の酸化膜が形成されていることが好ましい。これにより、信号処理回路部を形成する工程に合わせて反射防止膜を同時に形成することが可能なり、製造プロセスの簡素化が可能になる。
【００３３】
本発明に基づく光学装置は、上述のいずれかの半導体受光装置を備えている。これにより、高性能でかつ信頼性に優れた光学装置を提供することが可能になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体受光装置の概略断面図である。図に示す半導体受光装置は、信号処理回路部を有していないフォトダイオードである。なお、図においてはコンタクト形成工程以降に形成されるコンタクトや配線、層間絶縁膜、保護膜などについてはその図示を省略している。
【００３６】
図１に示すように、本実施の形態における半導体受光装置にあっては、半導体層として、ｐ型シリコン基板１とｐ型シリコン基板１の主表面上に形成されたｐ型エピタキシャル層３とを備えている。ｐ型シリコン基板１の主表面には、ｐ^＋型埋め込み拡散層２が位置している。ｐ型エピタキシャル層３の所定位置には、ｐ型エピタキシャル層３の主表面からｐ^＋型埋め込み拡散層２まで至るｐ^＋型拡散領域４ａが形成されている。また、ｐ型エピタキシャル層３の主表面には、ｐ^＋型拡散領域１２が位置しており、このｐ^＋型拡散領域１２の両側には、ｎ型拡散領域１０がそれぞれ独立して設けられている。この独立して設けられたｎ型拡散領域１０はｐ型エピタキシャル層３とｐｎ接合を形成しており、この結果、図に示すフォトダイオードにあっては分割型のフォトダイオードが構成される。
【００３７】
ｎ型拡散領域１０およびｐ^＋型拡散領域１２が形成されたｐ型エピタキシャル層３の主表面は、シリコン酸化膜からなる第１の酸化膜８によって覆われている。また、第１の酸化膜８は、シリコン酸化膜からなる第２の酸化膜１３によって覆われている。さらに第２の酸化膜１３は、シリコン窒化膜からなる窒化膜１４によって覆われている。これら第１の酸化膜８、第２の酸化膜１３および窒化膜１４によって反射防止膜３０が構成されている。ここで、第１の酸化膜８の膜厚は２３ｎｍであり、第２の酸化膜１３の膜厚は１００ｎｍである。また、窒化膜１４の膜厚は６５ｎｍである。すなわち、反射防止膜３０の総膜厚は１８８ｎｍである。
【００３８】
次に、上記構造の半導体受光装置の製造方法について説明する。まず、たとえば、比抵抗４０Ω・ｃｍ程度のｐ型シリコン基板１の主表面に、不純物濃度が１×１０^１８ｃｍ^−３程度のｐ^＋型埋め込み拡散層２をイオン注入法によって形成する。次に、ｐ型シリコン基板１主表面に比抵抗２００Ω・ｃｍ、厚さ１０μｍ程度のｐ型エピタキシャル層３を形成する。つづいて、ｐ型エピタキシャル層３の主表面に、熱酸化法によってシリコン酸化膜からなる第１の酸化膜８を膜厚２３ｎｍとなるように形成する。次に、ｐ型エピタキシャル層３の所定の位置に不純物を注入することにより、ｐ型エピタキシャル層３の主表面からｐ^＋型埋め込み拡散層２に達するようにｐ^＋型拡散領域４ａを形成する。このｐ^＋型拡散領域４ａは、素子分離領域としての役割を果たす。
【００３９】
さらに、第１の酸化膜８越しに砒素を注入することにより、ｐ型エピタキシャル層３の主表面にｎ型拡散領域１０を形成する。青色ＤＶＤに用いられるレーザ光の波長は４０５ｎｍであるため、その侵入長は３００ｎｍ程度である。このため、好ましくはこのｎ型拡散領域１０の深さを５００ｎｍ以下とする。つづいて、このｎ型拡散領域１０に挟まれたｐ型エピタキシャル層３の主表面に第１の酸化膜８越しにイオン注入を行ない、ｐ^＋型拡散領域１２を形成する。
【００４０】
次に、ＣＶＤ法を用いて第１の酸化膜８の主表面を覆うようにシリコン酸化膜からなる第２の酸化膜１３を膜厚１００ｎｍとなるように堆積する。さらに、ＣＶＤ法を用いてこの第２の酸化膜１３を覆うようにシリコン窒化膜からなる窒化膜１４を膜厚６５ｎｍとなるように堆積する。つづいて、所定のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を経ることにより、第２の酸化膜１３および窒化膜１４のパターニングを行ない、第１の酸化膜８、第２の酸化膜１３および窒化膜１４の三層の膜からなる反射防止膜３０を得る。以上の工程を経ることにより、図１に示す半導体受光装置の製作が完了する。
【００４１】
上記のように、熱酸化法による第１の酸化膜８の形成後であってかつＣＶＤ法による第２の酸化膜１３の堆積前に、受光部を形成するためのイオン注入を行うことにより、受光部を構成するｎ型拡散領域１０の接合深さを比較的浅くすることが可能になり、受光感度に優れた半導体受光装置を提供することが可能になる。また、イオン注入工程後に堆積される第２の酸化膜１３を比較的厚くすることにより、強い静電耐性が確保された半導体受光装置とすることが可能になる。このように、従来、一層の酸化膜によって形成されていた反射防止膜の酸化膜を第１の酸化膜８と第２の酸化膜１３との二層の酸化膜によって構成することにより、良好な受光感度と強い静電耐性とを兼ね備えた半導体受光装置とすることが可能になる。
【００４２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における半導体受光装置の製造方法を示す概略断面図であり、図３から図８は、図２に示す半導体受光装置の製造方法を示す工程図である。図２に示すように、本実施の形態における半導体受光装置は、同一半導体層上に信号処理回路部を有する回路内蔵型受光素子であり、半導体層には、ｎｐｎトランジスタが形成される領域Ｔと、フォトダイオードが形成される領域ＰＤとが設けられている。
【００４３】
フォトダイオードが形成される領域ＰＤは、レーザ光を受光する受光部である領域Ｓを含んでいる。領域Ｓの中央には、素子分離のためのｐ^＋型拡散領域１２が位置しており、このｐ^＋型拡散領域１２の両側には、ｎ型拡散領域１０がそれぞれ独立して設けられている。この独立して設けられたｎ型拡散領域１０は、それぞれｐ型エピタキシャル層３とｐｎ接合を形成しており、この結果、図に示すフォトダイオードにあっては分割型のフォトダイオードが構成されている。
【００４４】
受光部である領域Ｓの半導体層の主表面は、シリコン酸化膜からなる第１の酸化膜８によって覆われており、この第１の酸化膜８は、シリコン酸化膜からなる第２の酸化膜１３によって覆われている。さらに、第２の酸化膜１３は、シリコン窒化膜からなる窒化膜１４によって覆われている。これら第１の酸化膜８、第２の酸化膜１３および窒化膜１４とにより、反射防止膜３０が構成されている。
【００４５】
第１の酸化膜８の膜厚は２３ｎｍであり、第２の酸化膜１３の膜厚は１００ｎｍである。また、窒化膜１４の膜厚は６５ｎｍである。すなわち、反射防止膜３０の総膜厚は１８８ｎｍとなっている。このような膜構成とすることにより、青色ＤＶＤに用いられる波長４０５ｎｍのレーザ光に対する反射率が５％以下に抑えられることが確認されている。
【００４６】
次に、上記構造の半導体受光装置の製造方法について説明する。図３に示すように、たとえば比抵抗４０Ω・ｃｍのｐ型シリコン基板１の表面に、ｎｐｎトランジスタのコレクタ領域の一部となるｎ^＋型埋め込み拡散層５と、素子分離領域やフォトダイオードのアノード取出し部となるｐ^＋型埋め込み拡散層４とを選択的に形成する。
【００４７】
次に、図４に示すように、ｐ型シリコン基板１上に、たとえば比抵抗５００Ω・ｃｍ、厚さ２μｍ程度のｐ型エピタキシャル層３を形成する。これにより、ｐ型シリコン基板１とｐ型エピタキシャル層３とからなる半導体層が形成される。つづいて、所定のアニール処理を施すことにより、ｐ型シリコン基板１中の不純物を熱拡散させ、ｐ型エピタキシャル層３中にまで埋め込み拡散層４，５を拡張させる。
【００４８】
次に、ｐ型エピタキシャル層３の主表面にｎ⁻型ウェル拡散領域を選択的に形成し、さらに素子分離のための素子分離絶縁膜７をＬＯＣＯＳ法を用いて厚さ１μｍとなるように形成する。つづいて、半導体層の主表面であるｐ型エピタキシャル層３の表面を全面にわたって熱酸化し、厚さ２３ｎｍの第１の酸化膜８を形成する。この第１の酸化膜８は、領域ＰＤにおいては反射防止膜を構成する膜となり、領域Ｔにおいては信号処理回路部を覆う第１の絶縁膜に相当する膜となる。
【００４９】
次に、図５に示すように、ｎｐｎトランジスタが形成される領域Ｔにおいては、素子分離絶縁膜７によって囲まれた一つの領域にｎ^＋型コレクタ領域９を形成する。次に、素子分離絶縁膜７によって囲まれた他の領域にｐ型ベース領域１１を形成する。また、フォトダイオードが形成される領域ＰＤにおいては、ｎ型拡散領域１０と、ｐ^＋型拡散領域１２を形成する。これら不純物領域は、すべて第１の酸化膜８越しにイオン注入することによって形成される。なお、ここでは、ｎｐｎトランジスタのｐ型ベース領域１１と、フォトダイオードのｐ^＋型拡散領域１２とを同時のイオン注入により形成することも可能である。
【００５０】
次に、図６に示すように、第１の酸化膜８を覆うように全面にわたってシリコン酸化膜からなる第２の酸化膜１３がＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍとなるように堆積される。さらに、この第２の酸化膜１３の受光部に対応する部分にのみシリコン窒化膜からなる窒化膜１４がＣＶＤ法により膜厚６５ｎｍとなるように堆積される。
【００５１】
次に、図７に示すように、第１の酸化膜８および第２の酸化膜１３を選択的に除去し、領域Ｔにおいてはｎｐｎトランジスタのコレクタコンタクトおよびエミッタコンタクトが形成される部分に、領域ＰＤにおいてはカソードコンタクトが形成される部分にコンタクト孔を形成する。つづいて、これらコンタクト孔を多結晶シリコンにて埋め込み、この多結晶シリコンに砒素イオンを注入し、その後不要部分の多結晶シリコンを除去する。これにより、図に示すようなｎ^＋型ポリシリコン層１５が形成される。
【００５２】
さらに、アニール処理を施すことにより、ｎ^＋型ポリシリコン層１５中のｎ型不純物を半導体層表面に熱拡散させ、ｎ型エミッタ領域１６を形成する。これにより、ｎ型エミッタ領域１６、ｐ型ベース領域１１およびｎ^＋型コレクタ領域９を有するｎｐｎトランジスタが形成される。この後、全面にわたってたとえばシリコン酸化膜からなる第１の層間絶縁膜１７が堆積される。
【００５３】
次に、図８に示すように、第１の酸化膜８、第２の酸化膜１３および第１の層間絶縁膜１７の所定の位置にコンタクト孔を形成し、たとえばチタンタングステンまたはアルミニウムなどを堆積することによって第１の配線１８が形成される。次に、第１の配線１８を覆うように、たとえばシリコン酸化膜からなる第２の層間絶縁膜１９が形成される。
【００５４】
次に、図９に示すように、第２の層間絶縁膜１９上に、たとえばアルミニウムなどからなる第２の配線２０が形成される。さらに、第２の配線２０上には、たとえばシリコン窒化膜からなる保護膜２１が形成される。最後に、所定のエッチング工程を施すことにより、受光部である領域Ｓ上の所定の絶縁膜が除去されることにより、フォトダイオードの受光面が反射防止膜３０によって覆われた図２に示す如くの半導体受光装置が製作される。
【００５５】
上記のように、熱酸化法による第１の酸化膜８の形成後であってかつＣＶＤ法による第２の酸化膜１３の堆積前に、受光部を形成するためのイオン注入を行うことにより、受光部を構成するｎ型拡散領域１０の接合深さを比較的浅くすることが可能になり、受光感度に優れた半導体受光装置を提供することが可能になる。また、イオン注入工程後に堆積される第２の酸化膜１３を比較的厚くすることにより、強い静電耐性が確保された半導体受光装置とすることが可能になる。このように、従来、一層の酸化膜によって形成されていた反射防止膜の酸化膜を第１の酸化膜８と第２の酸化膜１３との二層の酸化膜によって構成することにより、良好な受光感度と強い静電耐性とを兼ね備えた半導体受光装置とすることが可能になる。
【００５６】
また、反射防止膜の最下層の膜である第１の酸化膜８を信号処理回路部のｎｐｎトランジスタを覆う第１の絶縁膜と共通化することにより、製造工程の簡素化が可能になる。また、反射防止膜の中間層の膜である第２の酸化膜１３を信号処理回路部のｎｐｎトランジスタを覆う第２の絶縁膜と共通化することにより、さらなる製造工程の簡素化が可能になる。このように、信号処理回路部を備えた半導体受光装置にあっても、従来に比べて製造工程を複雑化することなく受光感度と静電耐性に優れた受光素子を提供することが可能になる。
【００５７】
上記実施の形態においては、ｐ型シリコン基板を用いて製作された半導体受光装置を例示して説明を行なったが、特にこれに限定されるものではなく、ｎ型シリコン基板を用いて製作される半導体受光装置にも本発明を適用することは当然に可能である。
【００５８】
また、上記実施の形態においては、第１の酸化膜を熱酸化法により成膜し、第２の酸化膜をＣＶＤ法により成膜した場合を例示して説明を行なったが、成膜方法は特にこれに限定されるものではない。また、上記実施の形態においては、青色ＤＶＤ用の半導体受光装置に本発明を適用した場合に反射率を低減する上でより好ましい膜厚を例示して説明を行なったが、膜厚は受光するレーザ光の波長に合わせて適宜選択することが可能である。本発明は、従来一層にて形成されていた反射防止膜の酸化膜層を二層にて構成するものであり、その膜厚や成膜方法は特に限定されるものではない。
【００５９】
なお、本発明に基づく半導体受光装置は、光ピックアップ、光ファイバー、光カプラ、光空間伝送用の光センサなどの各種光学装置に利用可能である。
【００６０】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００６１】
【発明の効果】
本発明により、受光感度の向上を図りつつ、静電気による静電破壊や素子分離領域の表面反転の生じない半導体受光装置およびこれを備えた光学装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体受光装置の構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２における半導体受光装置の構造を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２における半導体受光装置の製造方法を示す第１工程図である。
【図４】本発明の実施の形態２における半導体受光装置の製造方法を示す第２工程図である。
【図５】本発明の実施の形態２における半導体受光装置の製造方法を示す第３工程図である。
【図６】本発明の実施の形態２における半導体受光装置の製造方法を示す第４工程図である。
【図７】本発明の実施の形態２における半導体受光装置の製造方法を示す第５工程図である。
【図８】本発明の実施の形態２における半導体受光装置の製造方法を示す第６工程図である。
【図９】従来の半導体受光装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　ｐ型シリコン基板、２　ｐ^＋型埋め込み拡散層、３　ｐ型エピタキシャル層、４　ｐ^＋型埋め込み拡散層、４ａ　ｐ^＋型拡散領域、５　ｎ^＋型埋め込み拡散層、６　ｎ⁻型ウェル層、７　素子分離絶縁膜、８　第１の酸化膜、９　ｎ^＋型コレクタ領域、１０　ｎ型拡散領域、１１　ｐ^＋型ベース領域、１２　ｐ^＋型拡散領域、１３　第２の酸化膜、１４　窒化膜、１５　ｎ^＋型ポリシリコン層、１６　ｎ型エミッタ領域、１７　第１の層間絶縁膜、１８　コンタクト、１９　第２の層間絶縁膜、２０　配線、２１　保護膜、３０　反射防止膜。

Claims

半導体層の主表面に形成された受光面を有する受光部と、
前記受光面を覆うように形成され、入射する光の反射を防止する反射防止膜とを備え、
前記反射防止膜は、前記受光面を覆うように形成された第１の酸化膜と、前記第１の酸化膜を覆うように形成された第２の酸化膜とを含む、半導体受光装置。
前記第１の酸化膜は、熱酸化法によって形成された酸化膜であり、前記第２の酸化膜は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成された酸化膜である、請求項１に記載の半導体受光装置。
前記反射防止膜は、前記第２の酸化膜を覆うように形成された窒化膜をさらに含む、請求項１または２に記載の半導体受光装置。
前記第１の酸化膜の膜厚は、１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、請求項１から３のいずれかに記載の半導体受光装置。
前記受光部は、前記半導体層の導電型とは異なる導電型の不純物拡散領域によって構成され、
前記不純物拡散領域の前記半導体層主表面からの深さが、５００ｎｍ以下である、請求項１から４のいずれかに記載の半導体受光装置。
前記不純物拡散領域を形成するための不純物が、砒素を含む、請求項１から５のいずれかに記載の半導体受光装置。
前記受光部が形成された領域とは異なる前記半導体層の領域に形成され、所定の信号を処理する信号処理回路部をさらに備えた、請求項１から６のいずれかに記載の半導体受光装置。
前記信号処理回路部が形成された前記半導体層の領域の主表面を覆う第１の絶縁膜を備え、
前記第１の酸化膜は、前記第１の絶縁膜と同じ層から形成された膜である、請求項１から７のいずれかに記載の半導体受光装置。
前記第１の絶縁膜を覆う第２の絶縁膜を備え、
前記第２の酸化膜は、前記第２の絶縁膜と同じ層から形成された膜である、請求項８に記載の半導体受光装置。
請求項１から９のいずれかに記載の半導体受光装置を備えた、光学装置。