JP2013229436A - 半導体装置、照度センサ、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】感度特性の変動が小さい半導体装置、照度センサ、半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】高濃度Ｐ型基板２０と、高濃度Ｐ型基板２０上に設けられ、高濃度Ｐ型基板２０よりも不純物濃度が低い低濃度Ｐ型領域２１と、低濃度第１導電型領域２１と低濃度第１導電型領域２１上に設けられた第２導電型領域２７と、第２導電型領域２７上に設けられた第１導電型領域２４と、低濃度第１導電型領域２１と第２導電型領域２７との接合部によって形成された第１フォトダイオードＰＤと、第２導電型領域２７と第１導電型領域２４との接合部によって形成された第２フォトダイオードＰＤを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置、照度センサ、半導体装置の製造方法に関し、例えば、複数のフォトダイオードを有する半導体装置、照度センサ、及び半導体装置の製造方法に関する。

近年フラットパネルディスプレイの低消費電力化や携帯端末の電池寿命拡大のためバックライトの光量調節が必要とされている。このための周囲の明るさを測定するデバイスとして照度センサが用いられている。照度とは、眼の感度（視感度）に近づくよう、人間の眼が感じられる可視光と呼ばれる４００〜８００ｎｍの波長領域で補正した光強度である。照度センサはこの波長域のみの光強度に応答する信号を出力する必要がある。このため、数個のフォトダイオードを組み合わせ相互に演算して照度を算出する構成がとられる。特許文献１は、ＰＮ接合の深さが異なるフォトダイオードを有する受光素子を開示している。

特許文献１のフォトダイオードはフォトダイオードを構成するＰＮ接合の深さによって光電流を発生する変換効率の波長依存性が異なることを利用している。具体的には、複数のＰＮ接合の光電流を演算することで、４００〜８００ｎｍの人間の目の感度（視感度）に近い分光特性を得ている。

特許文献１の図１では、Ｐ型基板の表面に近い側から３種のフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３）が同一の領域に形成されている。表面に近いフォトダイオードほど短波長の光に応答する。ここで、中間の深さのフォトダイオードＰＤ２の電流からフォトダイオードＰＤ１およびフォトダイオードＰＤ３の電流を差し引くことで、可視光強度にのみ応答する分光感度を得ている。

特開平７−３８１３６号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、チップ厚のばらつきに対して、感度特性の変動が大きくなってしまうという課題がある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、半導体装置は、高濃度第１導電型基板と、高濃度第１導電型基板上に設けられた低濃度第１導電型領域と備え、低濃度第１導電型領域の上に、接合深さの異なるフォトダイオードが形成されている。

前記一実施の形態によれば、感度特性の変動が小さい半導体装置、照度センサ、半導体装置の製造方法を提供することができる。

本実施の形態にかかる半導体装置の構成例を示す断面図である。 比較例となる半導体装置の構成を示す断面図である。 白熱電球の発光スペクトルを示すグラフである。 シリコンに対する赤外光の侵入長を示すグラフである。 実施の形態１にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の実装形態を模式的に示す断面図である。 ２つの受光素子を有する半導体装置の構成を模式的に平面図である 図７のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である フォトダイオードの接続構成を示す回路図である。 実施の形態１にかかる半導体装置のフォトダイオードの感度の分光曲線を示すグラフである。 比較例にかかる半導体装置のフォトダイオードの感度の分光曲線を示すグラフである。 実施の形態１に係る半導体装置を照度センサとして用いた時の感度の分光曲線を示すグラフである。 比較例に係る半導体装置を照度センサとして用いた時の感度の分光曲線を示すグラフである。 実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 実施の形態２の変形例にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。 実施の形態２にかかる半導体装置の具体的な構成を示す断面図である。 実施の形態３にかかる半導体装置の実装形態を模式的に示す断面図である。 実施の形態３にかかる半導体装置の構成を模式的に示す平面図である。 図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置において、フォトダイオードの接続構成を示す回路図である。

本実施の形態に係る構成により、チップ厚のばらつきに対する感度特性の変動が小さくできる理由を以下に説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体装置（受光装置）の構成の一例を示す断面図である。図２は、比較例である半導体装置の構成を示す断面図である。ここでは、半導体装置が照度を測定する照度センサであるとして説明を行う。

図１では、高濃度Ｐ型基板２０の上に、低濃度Ｐ型領域２１が形成されている。そして、低濃度Ｐ型領域２１内に、２つのフォトダイオードＰＤが形成されている。具体的には、低濃度Ｐ型領域２１の上に、Ｎ型領域２７が形成されている。Ｎ型領域２７の上に、Ｐ型領域２４が形成されている。すなわち、Ｎ型領域２７と高濃度Ｐ型基板２０との間に低濃度Ｐ型領域２１が配置されている。低濃度Ｐ型領域２１とＮ型領域２７との接合部がフォトダイオードＰＤとなり、Ｎ型領域２７とＰ型領域２４との接合部がフォトダイオードＰＤとなる。２つのフォトダイオードＰＤは、接合深さが異なっている。フォトダイオードＰＤを構成するＰＮ接合が、高濃度基板上に設けた低濃度層中に形成されている。そして、高濃度Ｐ型基板２０の表面には、電極３１が形成されている。

一方、比較例では、低濃度Ｐ型基板１０の上に、Ｎ型領域１１が形成されている。そして、Ｎ型領域１１の上に、Ｐ型領域１２が形成されている。低濃度Ｐ型基板１０とＮ型領域１１との接合部がフォトダイオードとなり、Ｎ型領域１１とＰ型領域との接合部とはフォトダイオード（ＰＤ）となる。２つのフォトダイオードは、接合深さが異なっている。そして、高濃度Ｐ型基板１０の表面には、電極１９が形成されている。

図１、図２では、深さの異なる２つのＰＮ接合を設けている。このＰＮ接合がフォトダイオードを構成する。例えば、照度センサでは、２つのＰＮ接合からの光電流を演算して可視光以外の感度を低減する。

照度センサのＩＣチップは、パッケージへの組立に際し、チップ厚を２００μｍ程度まで研削により薄くなる。このとき、フォトダイオードでは、波長１μｍ付近の赤外線に対する感度が、チップ厚の変動、裏面の表面状態によって、ばらついてしまう。このために、照度センサの出力電流の光源の種類に対する依存性が大きくなる。比較例の構成では、特に赤外光の発光成分が大きな白熱電球に対する感度がばらつくという課題がある。

この課題が生ずるメカニズムを以下に説明する。照度センサでは、主に短波長光に応答するＰＮ接合の浅いフォトダイオードと、主に長波長光（赤外光）に応答するＰＮ接合の深いフォトダイオードが形成されている。特許文献１では、ＰＮ接合の浅いフォトダイオードの電流から、ＰＮ接合の深いフォトダイオードの電流を差し引くことで、赤外領域の感度をキャンセルしている。このため、赤外光の割合が大きな光源の下では、差し引かれる電流が変化するために感度がばらつくことになる。

図３に白熱電球の発光スペクトルを示す。白熱電球では、特に波長８００ｎｍ（０．８μｍ）以上の赤外領域における発光強度が可視光域中の４００〜７００ｎｍに比べ非常に大きい。従って、赤外領域の感度が照度センサ全体の感度に大きく影響する。この赤外光の吸収と光電流の発生が深い位置で生じるため、チップ厚、基板の裏面状態によって赤外感度が変動する。

図４はＳｉ（シリコン）に対する光の侵入深さを示したグラフである。Ｓｉではそのバンドギャップに対応する波長約１．１μｍまでの赤外光が吸収される。図４に示したように、吸収される赤外光の侵入長（強度が１／ｅとなる深さ）は、波長１．０μｍで１６０μｍであり、基板研削後のチップ厚に近い深さとなる。その結果、この波長域の赤外光は基板の深い位置で吸収される。加えて、基板を透過し裏面で反射した後に吸収される成分も現れる。このため、赤外感度は、チップ厚や裏面状態の影響を受けやすくなる。

比較例の構成において、チップ厚のばらつきによって赤外感度が変動するという課題が生じる原因を説明する。赤外域の長波長光がＰ型基板１０の深い領域で吸収される。すると、赤外光の吸収によって発生した光キャリアが、Ｎ型領域１１と低濃度Ｐ形基板１０との接合部であるＰＮ接合を越えて、Ｎ型領域１１に到達する。さらに、光キャリアがＮ型領域１１を拡散して、電極１９より電流として取り出されることになる。このように、チップ厚がばらつくと、基板の深い位置で生じる光キャリアが大きく変化する。よって、電極１９から取り出される電流の変動が大きくなる。

図１に示す構成によって、チップ厚のばらつきによる感度変動を低減できる理由について説明する。図１では、高濃度Ｐ型基板２０の上に、低濃度Ｐ型領域２１が形成されている。そして、低濃度Ｐ型領域２１内にＮ型領域２７を設けてＰＮ接合を形成する。高濃度Ｐ型基板２０内では、不純物濃度が高いため、発生した少数キャリア（電子）の寿命が短くなる。少数キャリアは、すぐに再結合して、減少してしまう。よって、高濃度Ｐ型基板２０内で発生した光キャリアの電子がＰＮ接合を超えてＮ型領域２７まで到達することができなくなる。このように少数キャリアが光電流として寄与しなくなることで、赤外領域の応答が抑えられる。チップ厚のばらつきによって、基板の深い位置で生じる光キャリアが大きく変化した場合であっても、電極３１より取り出される電流の変動を低減することができる。高濃度Ｐ型基板２０内で発生した光キャリアが光電流として取り出されることを防ぐことで、赤外線に対する感度を抑えることができる。これにより、チップ厚ばらつきや裏面処理の相違に起因した、赤外線感度ばらつきを低減できる。ひいては白熱電球等の電球に対する感度ばらつきを低減できる。

実施の形態１．
本実施の形態にかかる半導体装置（受光装置）の構成について、図５を用いて説明する。図５は、半導体装置に設けられた受光素子１００の構成を模式的に示す断面図である。受光素子１００は、高濃度Ｐ型基板２０と、低濃度Ｐ型領域２１と、Ｎ型領域２７と、Ｐ型領域２４と、高濃度Ｎ型領域２５と、Ｐ型素子分離領域２６と、電極３１〜３４と、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３を備えている。Ｎ型領域２７は、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２とＮ型注入領域２３とを備えている。

高濃度Ｐ型基板２０は、ボロン濃度が約１．０×１０^１８ｃｍ^−３であり、抵抗率が０．０３ΩｍのＰ型基板である。高濃度Ｐ型基板２０には、上から順に、高濃度Ｎ型領域２５、Ｐ型領域２４、Ｎ型注入領域２３、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２、低濃度Ｐ型領域２１が形成されている。高濃度Ｐ型基板２０上には、低濃度Ｐ型領域２１が形成されている。なお、高濃度Ｐ型基板２０の不純物濃度は、低濃度Ｐ型領域２１、及びＰ型領域２４よりも高くなっている。さらに、低濃度Ｐ型領域２１の上には、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２が形成されている。高濃度Ｎ型埋め込み領域２２の上には、Ｎ型注入領域２３が形成されている。

Ｎ型注入領域２３の上にはＰ型領域２４が形成されている。Ｎ型注入領域２３は、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２よりも不純物濃度が低くなっている。Ｎ型注入領域２３と低濃度Ｐ型領域２１との間に、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２を設けることで、引き出し抵抗を低減することができる。Ｐ型領域２４の不純物濃度は、低濃度Ｐ型領域２１よりも高くなっている。Ｐ型領域２４の上には、高濃度Ｎ型領域２５が形成されている。高濃度Ｎ型領域２５と高濃度Ｎ型埋め込み領域２２の不純物濃度は、Ｎ型注入領域２３よりも高くなっている。Ｐ型素子分離領域２６は、隣接する素子を分離するために設けられている。すなわち、Ｐ型素子分離領域２６に囲まれた領域が素子領域となる。

高濃度Ｐ型基板２０と、低濃度Ｐ型領域２１と、Ｐ型領域２４と、Ｐ型素子分離領域２６は、それぞれ、ボロン等のＰ型不純物を含有している。高濃度Ｎ型埋め込み領域２２と、Ｎ型注入領域２３と、高濃度Ｎ型領域２５は、ヒ素などのＮ型不純物を含有している。なお、それぞれの領域の不純物濃度は特に限定されるものではない。Ｐ型の領域とＮ型の領域とが接している界面がＰＮ接合となって、フォトダイオードが形成される。例えば、低濃度Ｐ型領域２１とＮ型領域２７との接合部によってフォトダイオードＰＤ１が形成される。Ｎ型領域２７とＰ型領域２４との接合部によって、フォトダイオードＰＤ２が形成されている。Ｐ型領域２４と高濃度Ｎ型領域２５との接合部によってフォトダイオードＰＤ３が形成されている。

さらに、半導体装置の表面には、電極３１が設けられている。図５では、複数の電極３１を区別するために、電極３１ａ、電極３１ｂ、電極３１ｃ、及び電極３１ｇとして示している。なお、以下の説明では、特に区別しない場合、電極３１ａ、電極３１ｂ、電極３１ｃ、及び電極３１ｇを電極３１として総称する。電極３１は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３に逆バイアス電圧を与えるために設けられている。そして、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３で発生した光電流は、電極３１によって取り出される。例えば、高濃度Ｎ型領域２５の上には、電極３１ａが設けられている。また、Ｐ型領域２４の上には、電極３１ｂが設けられており、Ｎ型注入領域２３の上には、電極３１ｃが設けられており、Ｐ型素子分離領域２６の上には電極３１ｇが設けられている。光キャリアが電極３１まで拡散することで、光電流が発生する。

フォトダイオードＰＤ１は、フォトダイオードＰＤ２、３よりも深い位置に形成されている。フォトダイオードＰＤ２は、フォトダイオードＰＤ３よりも深い位置に形成されている。具体的な一例として、フォトダイオードＰＤ３のＰＮ接合の深さを、表面から０．１５μｍとし、フォトダイオードＰＤ２の接合の深さを、表面から０．５μｍとし、フォトダイオードＰＤ１の接合の深さを、表面から２．５μｍとしている。接合位置が最も深いフォトダイオードＰＤ１は、フォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３よりも赤外光に対する感度が高くなる。最も表面側に位置するフォトダイオードＰＤ３は、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２よりも紫外光に対する感度が高くなる。フォトダイオードＰＤ１のＰＮ接合の深さを１０μｍより大きくすることで、赤外光の感度を高くすることができる。

次に、半導体装置の製造方法について説明する。ボロンを高濃度でドープした高濃度Ｐ型基板２０を用意する。そして、高濃度Ｐ型基板２０の上に、低濃度Ｐ型領域２１をエピタキシャル成長させる。低濃度Ｐ型領域２１の不純物濃度は、高濃度Ｐ型基板２０よりも低くなっている。低濃度Ｐ型領域２１を成長させた後、ヒ素をイオン注入して、押し込み熱処理を実施する。これにより、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２が形成される。低濃度Ｐ型領域２１の上に、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２を直接形成することで、低濃度Ｐ型領域２１と高濃度Ｎ型埋め込み領域２２との接合部が、フォトダイオードＰＤ１となる。次いで、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２の上に、Ｎ型注入領域２３をエピタキシャル成長させる。これにより、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２とＮ型注入領域２３を有するＮ型領域２７が低濃度Ｐ型領域２１の上に形成される。さらに、イオン注入と、押し込み熱処理で、Ｐ型素子分離領域２６を形成する。

さらに、ボロン及びヒ素のイオン注入と、それに続く熱処理で、Ｐ型領域２４と高濃度Ｎ型領域２５とを形成する。Ｎ型注入領域２３の上にＰ型領域２４を直接形成することで、Ｎ型注入領域２３とＰ型領域２４との接合部に、フォトダイオードＰＤ２が形成される。Ｐ型領域２４の上に、高濃度Ｎ型領域２５を直接形成することで、Ｐ型領域２４と高濃度Ｎ型領域２５との接合部にフォトダイオードＰＤ３が形成される。さらに、基板表面にアルミニウムで電極３１を形成する。これにより、図５に示す縦構造の半導体装置が製造される。

次に、図５で示した縦構造の受光素子１００を有する半導体装置の実装形態を図６に示す。半導体装置であるＩＣチップ１０１の実装形態を示す断面図である。さらに、図６では、上部に全体構成を示し、下部に一点鎖線で囲まれた部分を拡大して図示している。

リードフレーム１０２にＩＣチップ１０１がマウントされている。そして、ＩＣチップ１０１にボンディングワイヤ１０４が接続されている。これにより、ＩＣチップ１０１の電極パッドとリードフレーム１０２上のリードが接続される。そして、透明モールド１０３を充填することで、リードフレーム１０２上のＩＣチップ１０１を封止する。これにより、ＩＣ１０１がリードフレーム１０２上に固定されたパッケージとなる。

ＩＣチップ１０１には、２つの受光素子１００が設けられている。ここでは、２つの受光素子１００を区別するため、受光素子１００ａと受光素子１００ｂとしている。また、透明モールド１０３内には、受光素子１００の受光領域以外の部分を遮光するための配線３７が設けられている。なお、配線３７は例えば、アルミニウム等の金属配線となっており、光を遮光する。配線３７には開口部３８、及び開口部３９が設けられている。開口部３８は、受光素子１００ａの上に設けられ、開口部３９は受光素子１００ｂの上に設けられている。従って、開口部３８に入射した光が受光素子１００ａに入射し、開口部３９に入射した光が、受光素子１００ｂに入射する。

図７に、配線３７の構成を示す上面図を示す。配線３７には、２つの受光素子１００ａ、１００ｂに光を入射させるための開口部３８、及び開口部３９が設けられている。開口部３８、及び開口部３９は矩形状となっており、開口部３８が開口部３９よりも大きくなっている。ここで、開口部３８の面積が、開口部３９の面積のｎ倍（ｎは１より大きい正数）となっている。開口部３８に入射した光は、受光素子１００ａで検出され、開口部３９に入射した光は、受光素子１００ｂで検出される。開口部３８、及び開口部３９の外側に入射した光は、配線３７で反射、又は吸収され、受光素子１００ａ、１００ｂでっ検出されない。

後述するように、受光素子１００ａが可視光用の受光素子１００となり、受光素子１００ｂが赤外光用の受光素子１００となる。従って、可視光用の受光素子１００ａの受光面積が、赤外光用の受光素子１００ｂの受光面積のｎ倍となっている。

図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図を図８に示す。図８に示すように、受光素子１００ａと受光素子１００ｂは、図５で示した受光素子１００と同じ断面構造を有している。すなわち、受光素子１００ａと受光素子１００ｂは同じ縦構造を有している。なお、図８では、リードフレーム１０２を省略している。ここでは、受光素子１００ａに設けられている電極３１を電極３１ａ、電極３１ｂ、電極３１ｃとし、受光素子１００ｂに設けられている電極３１を電極３１ｄ、電極３１ｅ、電極３１ｆとし、Ｐ型素子分離領域２６の上に設けられている電極３１を電極３１ｇとして、識別している。

受光素子１００ａに設けられた電極３１ａ、電極３１ｂ、電極３１ｃは、図５と同様の構成となっている。電極３１ａと電極３１ｂとは接続されている。また、電極３１ｃは電源電圧ＶＣＣが供給されている。受光素子１００ｂにおいて、高濃度Ｎ型領域２５の上に電極３１ｄが配置され、Ｐ型領域２４の上に、電極３１ｅが配置され、Ｎ型注入領域２３の上に電極３１ｆが配置されている。そして、電極３１ｄと電極３１ｅと電極３１ｆは接続されている。

上記のように、配線３７は、開口部３８、及び開口部３９を規定している。開口部３８は、受光素子１００ａの受光面積を規定し、開口部３９は、受光素子１００ｂの受光面積を規定する。すなわち、受光素子１００ａのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３は、開口部３８を通過した光を受光する。受光素子１００ｂのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３は、開口部３９を通過した光を受光する。そして、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３では、受光した光に応じて発生した光キャリアが電流として取り出される。そして、開口部３８の面積は、開口部３９の面積の定数ｎ倍となっている。従って、受光素子１００ａでは、受光素子１００ｂよりもより多くの光キャリアが発生する。

また、図８では、受光素子１００ａ、及び受光素子１００ｂの断面構造に加えて、バイポーラ回路４０を示している。ＩＣチップ１０１には、ベースＢ、エミッタＥ、及びコレクタＣを有するバイポーラトランジスタ４１等のバイポーラ回路４０が形成されている。また、ベースＢと、エミッタＥとコレクタＣの上には電極３１が形成されている。ここでは、バイポーラ回路４０として、１つのバイポーラトランジスタ４１を示しているが、回路構成は特に限定されるものではない。バイポーラトランジスタ４１と受光素子１００ａとは、Ｐ型素子分離領域２６によって隔てられている。また、バイポーラ回路４０は、配線３７によって覆われている。

以下、バイポーラプロセスでの半導体装置の製造工程について簡便に説明する。ボロンを高濃度でドープした高濃度Ｐ型基板２０を用意する。そして、高濃度Ｐ型基板２０の上に、低濃度Ｐ型領域２１をエピタキシャル成長させる。低濃度Ｐ型領域２１の不純物濃度は、高濃度Ｐ型基板２０よりも低くなっている。低濃度Ｐ型領域２１を成長させた後、ヒ素をイオン注入して、押し込み熱処理を実施する。これにより、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２とコレクタＣの下部が形成される。

次いで、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２の上に、Ｎ型注入領域２３をエピタキシャル成長させる。これにより、高濃度Ｎ型埋め込み領域２２とＮ型注入領域２３を有するＮ型領域２７が低濃度Ｐ型領域２１の上に形成される。さらに、イオン注入と、押し込み熱処理で、Ｐ型素子分離領域２６を形成する。さらに、リンイオンを注入した後、熱処理を行う。これにより、不純物が深く拡散して、コレクタＣの上部が形成される。

さらに、ボロンのイオン注入と、それに続く熱処理で、Ｐ型領域２４を形成する。イオン注入などにより、バイポーラトランジスタ４１のベースＢを形成する。リン又はヒ素のイオン注入と、それに続く熱処理で、高濃度Ｎ型領域２５と形成する。次に、イオン注入などにより、バイポーラトランジスタ４１のエミッタＥを形成する。さらに、基板表面にアルミニウムで電極３１を形成する。これにより、図８に示す縦構造の半導体装置が製造される。

この構成において、フォトダイオードＰＤ２の電流を定数倍し、フォトダイオードＰＤ１の電流を差し引いた電流を照度電流として用いることができる。このための回路構成は、図８に示した２つの受光素子１００ａ、受光素子１００ｂを用いることで、実現することができる。すなわち、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３を有する素子を二つ設けて、例えば、図９に示すように接続する。なお、図９は、図８の受光素子１００ａ、受光素子１００ｂの等価回路図である。

受光素子１００ａに設けられた電極３１ａと電極３１ｂとが接続されている。受光素子１００ｂに設けられた電極３１ｄ、電極３１ｅと、電極３１ｆとが接続されている。さらに、電極３１ｂと電極３１ｅとが接続された接続ノードが出力端子に接続されている。電極３１をアルミ配線等で接続することで、図９に示す回路構成を形成することができる。図９の回路構成では、２つの受光素子１００ａ、１００ｂの電極３１を配線で接続するだけで、出力電流を減算することができる。そのため、図７に示したように開口部３８を開口部３９のｎ倍の大きさにしている。

ここでは、逆バイアス電圧がかかるように、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３を接続している。受光素子１００ａのフォトダイオードＰＤ２と受光素子１００ｂのフォトダイオードＰＤ１とに逆バイアス電圧がかかっている。なお、フォトダイオードＰＤ３のアノードとカソードを短絡するのは、波長の短い青色光から紫外光により、表面付近で発生するキャリア（電子−正孔対）による電流を短絡し、回路に流れることを排除するためである。図９に示す回路構成では、受光素子１００ａの出力電流は、フォトダイオードＰＤ２に流れる電流となり、受光素子１００ｂの出力電流は、フォトダイオードＰＤ１に流れる電流となる。

受光面積が同じと仮定した時の、受光素子１００ａのフォトダイオードＰＤ２に流れる電流をＩ_ＰＤ２とし、受光素子１００ｂのフォトダイオードＰＤ１に流れる電流をＩ_ＰＤ１とする。図７に示したように、受光素子１００ａの受光面積が、受光素子１００ｂの受光面積のｎ倍となっている。回路全体の出力電流は、ｎ×Ｉａ−Ｉｂとなる。すなわち、回路の出力端子からｎ×Ｉａ−Ｉｂが出力される。

平面視における受光素子１００ａと受光素子１００ｂとの面積比を、上記の定数ｎ倍となっている。すなわち、受光素子１００ａのフォトダイオードＰＤ２の面積が受光素子１００ｂのフォトダイオードＰＤ１の面積の定数倍となるように開口部３８と開口部３９の大きさを設定する。こうすることで、４００〜８００ｎｍの感度が相対的に高くなり、 視感度に近い分光特性を有する照度センサを形成することができる。すなわち、赤外領域の感度が高いフォトダイオードＰＤ１の出力電流が、可視光以上の波長に感度があるフォトダイオードＰＤ２の出力電流から減算される。これにより、可視光域の感度を強調することができる。

実施の形態１にかかる受光素子の感度の分光曲線を図１０に示す。また、図１１に比較例にかかる受光素子の感度の分光曲線を示す。すなわち、図１０は、低濃度Ｐ型領域２１を有する高濃度Ｐ型基板２０上に、接合深さの異なる３つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３が設けられている受光素子１００の分光感度曲線である。一方、図１１は、低濃度Ｐ型基板上に、接合深さの異なる３つのフォトダイオードが設けられている受光素子での分光感度曲線である。図１０、図１１は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３の感度の分光曲線のシミュレーション結果を示している。さらに、図１０、図１１では、チップ厚が±２０％変動した時の分光曲線を重ね書きしている。より具体的には、＋２０％、＋１０％、０％、−１０％、−２０％の分光曲線を示している。

低濃度Ｐ型基板を用いた受光素子では、図１１に示すように、赤外線に応答するフォトダイオードＰＤ１の感度が大きく変化している。すなわち、チップ厚に応じて、フォトダイオードＰＤ１の感度が大きく変動することになる。一方、実施の形態１にかかる受光素子では、フォトダイオードＰＤ１の感度の分光曲線がチップ厚に応じてほとんど変動しない。すなわち、チップ厚が変化した場合でも、フォトダイオードＰＤ１の感度がほぼ一定である。本実施の形態では、高濃度Ｐ型基板２０上に低濃度Ｐ型領域２１を形成し、低濃度Ｐ型領域２１中に接合深さの異なるＰＮ接合を形成している。そして、接合深さの浅いフォトダイオードＰＤ２から接合深さの深いＰＤ１の出力電流を減算している。これにより、チップ厚のばらつきや高濃度Ｐ型基板２０の裏面状態による感度低下を低減することができる。特に、チップ厚が２００μｍ以下の場合に有効である。

図１２に、本実施の形態にかかる受光素子での合成感度の分光曲線を示す。図１３に比較例にかかる受光素子での合成感度の分光曲線を示す。ここでの合成感度は、人間の視感度に近づけた場合の感度曲線である。図１０、図１１と同様に、図１２、及び図１３もチップ厚を±２０％変動した時のシミュレーション結果を示している。高濃度Ｐ型基板２０を用いた構成では、合成比を５．０とし、低濃度Ｐ型基板１０を用いた構成では、合成比を８．５としている。なお、合成比とは、受光素子１００ａのフォトダイオードＰＤ２と受光素子１００ｂのフォトダイオードＰＤ１との面積比を示す値であり、上記の定数倍の定数ｎに相当する。なお、接合部の深さを上述の値とすると、フォトダイオードＰＤ２が４００ｎｍ以下に感度を持たなくなる。すなわち、フォトダイオードＰＤ３を設けることで、波長４００ｎｍ以下におけるフォトダイオードＰＤ２の感度を低減することができる。よって、視感度に近い合成感度を得る場合、フォトダイオードＰＤ３の感度については、フォトダイオードＰＤ２の感度から減算しなくてもよくなる。

このとき、蛍光灯と白熱電球の感度比は、本実施の形態にかかる構成では１．０７：１．０８とほぼ等しくなる。すなわち、チップ厚が０％の時、白熱電球の感度を蛍光灯の感度で規格化した値が１．０７であり、±２０％の時、白熱電球の感度を蛍光灯の感度で規格化した値が１．０８となる。一方、比較例の構成では、蛍光灯と白熱電球の感度比は、１．０８：０．９８となり、約１０％変化する。すなわち、高濃度Ｐ型基板２０を用いない構成では、チップ厚のばらつきによる感度変動が大きくなる。

本実施の形態に係る構成では、白熱電球に対する感度のばらつきを低減することができる。すなわち、チップ厚がばらついた場合でも、照度を適切に検出することができる。このように、本実施の形態の構成のよって、チップ厚のバラツキに対する感度の変動を低減することができる。

上述したように、本実施の形態では、不純物を高濃度で含有する高濃度Ｐ型基板２０を用いている。高濃度Ｐ型基板２０の不純物濃度は、１．０×１０^１７ｃｍ^−３〜５．０×１０^１８ｃｍ^−３とすることが好ましい。高濃度Ｐ型基板２０の不純物濃度を変化させることで、電子の拡散長が変化する。高濃度Ｐ型基板２０の裏面近傍が、キャリアの寿命が短く、拡散長も短い高濃度領域となっている。高濃度Ｐ型基板２０中で吸収された光によって発生するキャリアが、高濃度Ｐ型基板２０中で再結合する。従って、光電流として寄与せずに、感度曲線の変化を抑制することができる。さらに、基板を透過して、基板裏面で反射した光による影響を低減することができる。チップ厚がばらついた場合でも、感度曲線の変化を小さくすることができる。白熱電球に対する感度変化を小さくすることができる。よって、感度変化の小さい受光素子を実現することができる。

さらに、基板側面から斜め方向から入射した赤外光の影響を低減することもできる。例えば、波長１．０μｍの赤外線の侵入長は１６０μｍである。よって、波長１．０μｍより可視光域に近い赤外光が基板側面から斜め入射することで、高濃度Ｐ型基板２０の底面（裏面）の近傍まで到達することになる。このような斜め入射による赤外光が高濃度Ｐ型基板２０の裏面近傍で吸収されると、光キャリアが発生する。しかしながら、上記の構成によって、光キャリアが再結合され、光電流として寄与しなくなる。よって、斜め入射による赤外光の影響を軽減することができ、感度変化の小さい半導体装置を実現することができる。

実施の形態２．
実施の形態２にかかる半導体装置について、図１４を用いて説明する。図１４は、半導体装置の構成を示す側面断面図である。実施の形態２の半導体装置では、Ｎ型領域２７の構成が実施の形態１と異なっている。すなわち、Ｎ型領域２７が高濃度Ｎ型埋め込み領域２２とＮ型注入領域２３とに分けられていない。Ｎ型領域２７以外の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１と重複する内容については、適宜説明を省略する。高濃度Ｐ型基板２０よりも表面側の構成が変わったとして、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。なお、Ｎ型領域２７は、エピタキシャル成長によって低濃度Ｐ型領域２１の上に形成することができる。本実施の形態では、Ｎ型領域２７を形成するためのイオン注入が不要となり、製造工程を簡略化することができる。

不純物濃度の好適な例について以下に示す。高濃度Ｎ型領域２５の不純物濃度は、２．０×１０^１８ｃｍ^−３〜５．０×１０^１９ｃｍ^−３とすることが好ましい。Ｐ型領域２４の不純物濃度は１．０×１０^１６ｃｍ^−３〜１．０×１０^１８ｃｍ^−３とすることが好ましい。Ｎ型領域２７の不純物濃度は、１．０×１０^１５ｃｍ^−３〜５．０×１０^１５ｃｍ^−３とすることが好ましい。低濃度Ｐ型領域２１の不純物濃度は、１．０×１０^１４ｃｍ^−３〜２．０×１０^１５ｃｍ^−３とすることが好ましい。高濃度Ｐ型基板２０の不純物濃度は、１．０×１０^１７ｃｍ^−３〜５．０×１０^１８ｃｍ^−３とすることが好ましい。

接合深さの好適な例について以下に示す。フォトダイオードＰＤ３の深さ、すなわち、高濃度Ｎ型領域２５とＰ型領域２４との接合部の深さは、０．１μｍ〜０．２μｍとすることが好ましい。さらに、フォトダイオードＰＤ２の深さ、すなわち、Ｎ型領域２７とＰ型領域２４との接合部の深さは、０．３μｍ〜１．０μｍとすることが好ましい。フォトダイオードＰＤ１の深さ、すなわち、Ｎ型領域２７と低濃度Ｐ型領域２１と接合深さは、２μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。高濃度Ｐ型基板２０と低濃度Ｐ型領域２１との接合深さ、すなわち、高濃度Ｐ型基板２０と低濃度Ｐ型領域２１との界面の深さは、１０μｍより大きくすることが好ましく、また２０μｍ以下とすることが好ましい。なお、接合深さは、素子の表面、すなわち、高濃度Ｎ型領域２５の上面からの深さである。また、上記の不純物濃度、及び接合深さの具体例は、上記した実施の形態１や、後述する変形例と実施の形態３についても適用可能である。

変形例．
実施の形態２の変形例について、図１５を用いて説明する。図１５は、変形例にかかる半導体装置の構成を示す側面断面図である。変形例にかかる半導体装置では、Ｐ型素子分離領域２６が設けられていない点で、図１４の構成と異なっている。なお、Ｐ型素子分離領域２６以外の構成については、図１４と同様の構成であるため、適宜説明を省略する。図１５に示す構成を得るためには、Ｎ型領域２７をエピタキシャル成長ではなく、イオン注入によって形成すればよい。こうすることで、Ｐ型素子分離領域２６が不要となる。このような構成でも、上記と同様の効果を得ることができる。また、低濃度Ｐ型領域２１を形成した後の構成を、エピタキシャル成長を用いずに製造することができる。

図１５に示す断面構成の受光素子１００の具体的な素子構成を図１６に示す。図１６は、２つの受光素子１００ａ、１００ｂを有する半導体装置の断面構成を示す図である。図１６では、図８で示した断面構成に対応するものである。受光素子１００ａと受光素子１００ｂは同じ縦構造を有している。なお、図１６では、回路部分にバイポーラトランジスタではなくＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ５１、５２が設けられている。すなわち、ＭＯＳプロセスによって、本実施の形態にかかる半導体装置を製造した例を図１６に示す。

受光素子１００ａと受光素子１００ｂの構成は、図８と同様になっている。そして、電極３１ａ〜３１ｆが、図８、及び図９と同様に接続されている。電極３１ａは電源電圧ＶＤＤが供給されている。ＭＯＳプロセスであるため、Ｐ型素子分離領域２６は設けられていない。ＭＯＳ回路５０には、ＮＭＯＳトランジスタ５１と、ＰＭＯＳトランジスタ５２が設けられている。ＮＭＯＳトランジスタ５１、及びＰＭＯＳトランジスタ５２のそれぞれは、ソースＳ、ゲートＧ、及びドレインＤを有している。なお、ＭＯＳ回路５０をＮＭＯＳトランジスタ５１とＰＭＯＳトランジスタ５２の各１個で代表させたが、ＭＯＳ回路５０は特に限定されるものではない。このような縦構造であっても、実施の形態１と同様の回路構成とすることができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る半導体装置について図１７〜図１９を用いて説明する。図１７は、本実施の形態にかかる半導体装置の実装形態を示す断面図である。図１８は、実施の形態３にかかる半導体装置の構成を模式的に示す平面図である。図１９は、図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ断面図である。本実施の形態では、縦構造の異なる受光素子が隣接して設けられている。なお、上記の実施の形態と重複する内容については、適宜説明を省略する。

図１７に示すように、ＩＣチップ１０１は、受光素子１００ｃと受光素子１００ｄと減算回路３５とを備えている。ＩＣチップ１０１の上には透明モールド１０３が設けられている。そして、透明モールド１０３には、減算回路３５を覆う配線３７が設けられている。また、図６と同様に、配線３７には、開口部３８と開口部３９が設けられている。受光素子１００ｃは、開口部３８を通過した光を受光し、受光素子１００ｄは開口部３９を通過した光を受光する。受光素子１００ｃが可視光用であり、受光素子１００ｄが赤外光用である。減算回路３５は、受光素子１００ｃの出力電流から受光素子１００ｄの出力電流を減算する。これにより、赤外線の影響を低減することができ、照度に近い分光感度曲線を得ることができる。

図１８に示すように、開口部３８は、開口部３９よりも大きくなっている。ここでも、開口部３８の大きさを開口部３９のｎ倍（ｎは１より大きい正数）としている。そして、配線３７で覆われた箇所に、減算回路３５が設けられている。受光素子１００ｃと受光素子１００ｄの縦構造は、図１９に示されている。

実施の形態１、２と同様に、高濃度Ｐ型基板２０の上に、低濃度Ｐ型領域２１が設けられている。そして、赤外光用の受光素子１００ｄでは、実施の形態２と同様に、高濃度Ｐ型基板２０の表面から順に、高濃度Ｎ型領域２５、Ｐ型領域２４、Ｎ型領域２７、低濃度Ｐ型領域２１が形成されている。そして、高濃度Ｎ型領域２５とＰ型領域２４の接合部がフォトダイオードＰＤ３といる。Ｐ型領域２４とＮ型領域２７との接合部がフォトダイオードＰＤ２となっている。Ｎ型領域２７と低濃度Ｐ型領域２１との接合部がフォトダイオードＰＤ１となっている。このように、受光素子１００ｃでは、接合深さの異なるフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３が設けられている。なお、受光素子１００ｃの縦構造は、実施の形態２と同様としたが、実施の形態１と同様の縦構造を採用することも可能である。

電極３１ｃは、高濃度Ｎ型領域２５の上に形成されている。電極３１ｄは、Ｐ型領域２４の上に形成されている。電極３１ｅは、Ｎ型領域２７の上に形成されている。電極３１ｃと電極３１ｄと電極３１ｆは、接続されている。

一方、可視光用の受光素子１００ｃでは、高濃度Ｐ型基板２０の表面から順に、高濃度Ｐ型領域２９、Ｎ型領域２８が設けられている。そして、高濃度Ｐ型領域２９とＮ型領域２８との接合部がフォトダイオードＰＤ５となる。Ｎ型領域２８と低濃度Ｐ型領域２１との接合部がフォトダイオードＰＤ４となる。このように、受光素子１００ｄでは接合深さの異なるフォトダイオードＰＤ４、ＰＤ５が設けられている。なお、フォトダイオードＰＤ４は、図１０のＰＤ２と同様の分光感度曲線を有し、フォトダイオードＰＤ５は、図１０のＰＤ３と同様の分光感度曲線を有している。

電極３１ａは、高濃度Ｐ型領域２９の上に形成されている。電極３１ｂは、Ｎ型領域２８の上に形成されている。電極３１ａと電極３１ｂは、接続されている。また、低濃度Ｐ型領域２１の上には、電極３１ｇが設けられている。電極３１ｇはグランドに設置されている。

受光素子１００ｃ、１００ｄを有する半導体装置の製造方法について、以下に説明する。まず、高濃度Ｐ型基板２０を用意する。そして、高濃度Ｐ型基板２０の上に、低濃度Ｐ型領域２１をエピタキシャル成長させる。低濃度Ｐ型領域２１の上に、Ｎ型領域２７、Ｐ型領域２４、高濃度Ｎ型領域２５、Ｎ型領域２８、高濃度Ｐ型領域２９を形成する。Ｎ型領域２７、Ｐ型領域２４、高濃度Ｎ型領域２５、Ｎ型領域２８、高濃度Ｐ型領域２９は、イオン注入とそれに続く熱処理により形成することができる。さらに、アルミ等によって電極３１を形成する。電極３１は、低濃度Ｐ型領域２１、Ｎ型領域２７、Ｐ型領域２４、高濃度Ｎ型領域２５、Ｎ型領域２８、高濃度Ｐ型領域２９の上にそれぞれ設けられている。

そして、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ５を図２０に示すように接続する。図２０は、２つの受光素子１００ｃ、１００ｄに設けられたフォトダイオードの接続構成を示す等価回路図である。ここでは、受光素子１００ｃと受光素子１００ｄとの出力を減算回路３５に入力している。そして、減算回路３５は、受光素子１００ｄの出力電流から受光素子１００ｃの出力電流を減算する。例えば、受光素子１００ｃの受光面積が、受光素子１００ｄの受光面積のｎ倍となっている。そして、減算回路３５は、可視光用のフォトダイオードＰＤ４の出力電流から、赤外用のフォトダイオードＰＤ１の出力電流を減算する。可視光用のよって、減算回路３５の出力を検出することで、照度を測定することができる。図２０では、減算回路３５は、バイポーラトランジスタで構成した回路を示しているが、ＭＯＳ等の他の種類のトランジスタで構成したり、差動アンプ等を用いて構成することもできる。

上記の実施の形態１〜３にかかる半導体装置は、携帯電話、スマートフォン、通信端末、ノートＰＣ、タブレットＰＣ、テレビ、パソコンモニタ等の照度センサに好適である。上記の構成によって、視感度に近い感度を有する照度センサを実現することができる。そして、照度センサの検出結果に基づいて、モニタのバックライト等の光量の調整を行う。これにより、低消費電力化に資することができ、バッテリの使用量を低減することができる。もちろん、上記の実施の形態で示したＰ型、及びＮ型を反対にすることも可能である。すなわち、高濃度Ｎ型基板の上に、低濃度Ｎ型領域を設ける構成とすることも可能である。例えば、低濃度Ｎ型領域の上にＰ型領域を設け、Ｐ型領域の上にＮ型領域とする構成としてもよい。また、ＰＮ接合の深さを変更することで、感度をキャンセルしたい波長域を調整することができる。例えば、赤外域以外の感度をキャンセルすることができる。なお、上記の実施の形態１〜３は、変形例も含めて適宜組み合わせ可能である。

本実施の形態にかかる半導体装置、照度センサ、及び半導体装置の製造方法は、以下の態様を取ることも可能であるが、以下に態様に限られるものではない。
（態様１）
第１導電型不純物を含む第１導電型基板と、
前記第１導電型基板上に設けられ、前記第１導電型基板よりも第１導電型不純物の濃度が低い低濃度第１導電型領域と、
前記低濃度第１導電型領域と前記低濃度第１導電型領域上に設けられた第２導電型領域と、
前記第２導電型領域上に設けられた第１導電型領域と、
前記低濃度第１導電型領域と前記第２導電型領域との接合部によって形成された第１フォトダイオードと、
前記第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合部によって形成された第２フォトダイオードと、を備えた半導体装置。
（態様２）
前記第１導電型領域の上に、前記第２導電型領域よりも不純物濃度が高い高濃度第２導電型領域と、
前記高濃度第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合部によって形成された第３フォトダイオードをさらに備えた態様１に記載の半導体装置。
（態様３）
前記第１導電型基板の不純物濃度が１．０×１０^１７ｃｍ^−３より大きくなっている態様１に記載の半導体装置。
（態様４）
前記低濃度第１導電型領域の不純物濃度が１．０×１０^１４ｃｍ^−３〜２．０×１０^１５ｃｍ^−３である態様１に記載の半導体装置。
（態様５）
前記第１導電型基板と前記低濃度第１導電型領域との接合深さが、１０μｍより大きくなっている態様１に記載の半導体装置。
（態様６）
前記低濃度第１導電型領域と前記第２導電型領域との接合深さが、２μｍ〜１０μｍとなっている態様１に記載の半導体装置。
（態様７）
前記第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合深さが０．３μｍ〜１．０μｍとなっている態様１に記載の半導体装置。
（態様８）
前記高濃度第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合深さが、０．１μｍ〜０．２μｍである態様２に記載の半導体装置。
（態様９）
第１の受光素子と、
前記第１の受光素子と異なる縦構造を有する第２の受光素子とを備えた半導体装置であって、前記第１の受光素子が、前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードと前記第３のフォトダイオードとを有し、
前記第２の受光素子が、
前記低濃度第１導電型領域と前記低濃度第１導電型領域上に設けられた第２受光素子用第２導電型領域との接合部によって形成された第４のフォトダイオードと、前記第２受光素子用第２導電型領域と前記前記第２受光素子用第２導電型領域上に設けられた第２受光素子用第１導電型領域との接合部によって形成された第５のフォトダイオードとを備える態様２に記載の半導体装置。
（態様１０）
第１導電型不純物を含む第１導電型基板と、
前記第１導電型基板上に設けられ、前記第１導電型基板よりも第１導電型不純物の濃度が低い低濃度第１導電型領域と、
前記第１導電型領域中に設けられた接合深さの異なる少なくとも２つのフォトダイオードと、を備えた半導体装置。
（態様１１）
態様１に記載の半導体装置を備えた照度センサであって、
前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードを有する第１の受光素子と、
前記第１の受光素子と同じ縦構造を有する第２の受光素子と、を備え、
前記第１の受光素子の前記第２のフォトダイオードの出力電流から前記第２の受光素子の前記第１のフォトダイオードの出力電流を減算して出力する照度センサ。
（態様１２）
第１導電型不純物を含む第１導電型基板の上に、前記第１導電型基板よりも不純物濃度が低い低濃度第１導電型領域を形成し、
前記低濃度第１導電型領域の上に第２導電型領域を形成することで、前記低濃度第１導電型領域と前記第２導電型領域との接合部に第１フォトダイオードを形成し、
前記第２導電型領域の上に第１導電型領域を形成することで前記第２導電型領域と前記第１導電型領域の接合部に第２フォトダイオードを形成する半導体装置の製造方法。
（態様１３）
前記第１導電型領域の上に、前記第２導電型領域よりも不純物濃度が高い高濃度第２導電型領域を形成することで、前記第１導電型領域と前記高濃度第２導電型領域との接合部に第３フォトダイオードを形成する態様１２に記載の半導体装置の製造方法。
（態様１４）
前記第１導電型基板の不純物濃度が１．０×１０^１７ｃｍ^−３より大きくなっている態様１２に記載の半導体装置の製造方法。
（態様１５）
前記低濃度第１導電型基板の不純物濃度が１．０×１０^１４ｃｍ^−３〜２．０×１０^１５ｃｍ^−３である態様１２に記載の半導体装置の製造方法。
（態様１６）
前記第１導電型基板と前記低濃度第１導電型領域との接合深さが、１０μｍより大きくとなっている態様１２に記載の半導体装置の製造方法。
（態様１７）
前記低濃度第１導電型領域と前記第２導電型領域との接合深さが、２μｍ〜１０μｍとなっている態様１２に記載の半導体装置の製造方法。
（態様１８）
前記第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合深さが０．３μｍ〜１．０μｍとなっている態様１２に記載の半導体装置の製造方法。
（態様１９）
前記高濃度第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合深さが、０．１μｍ〜０．２μｍである態様１３に記載の半導体装置の製造方法。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

１０ 低濃度Ｐ型基板
１１ Ｎ型領域
１２ Ｐ型領域
１９ 電極
２０ 高濃度Ｐ型基板
２１ 低濃度Ｐ型領域
２２ 高濃度Ｎ型埋め込み領域
２３ Ｎ型注入領域
２４ Ｐ型領域
２５ 高濃度Ｎ型領域
２６ Ｐ型素子分離領域
２７ Ｎ型領域
２８ Ｎ型注入領域
２９ 高濃度Ｐ型領域
３１ 電極
３２ 素子
３３ 素子
３５ 減算回路
３７ 配線
３８ 開口部
３９ 開口部
４０ バイポーラ回路
４１ バイポーラトランジスタ
５０ ＭＯＳ回路
５１ ＮＭＯＳトランジスタ
５２ ＰＭＯＳトランジスタ
ＰＤ１ フォトダイオード
ＰＤ２ フォトダイオード
ＰＤ３ フォトダイオード
１００ 受光素子
１０１ ＩＣチップ
１０２ リードフレーム
１０３ 透明モールド

Claims (12)

1. 第１導電型不純物を含む第１導電型基板と、
   前記第１導電型基板上に設けられ、前記第１導電型基板よりも第１導電型不純物の濃度が低い低濃度第１導電型領域と、
   前記低濃度第１導電型領域と前記低濃度第１導電型領域上に設けられた第２導電型領域と、
   前記第２導電型領域上に設けられた第１導電型領域と、
   前記低濃度第１導電型領域と前記第２導電型領域との接合部によって形成された第１フォトダイオードと、
   前記第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合部によって形成された第２フォトダイオードと、を備えた半導体装置。
2. 前記第１導電型領域の上に、前記第２導電型領域よりも不純物濃度が高い高濃度第２導電型領域と、
   前記高濃度第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合部によって形成された第３フォトダイオードをさらに備えた請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第１導電型基板の不純物濃度が１．０×１０^１７ｃｍ^−３より大きくなっている請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記低濃度第１導電型領域の不純物濃度が１．０×１０^１４ｃｍ^−３〜２．０×１０^１５ｃｍ^−３である請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記第１導電型基板と前記低濃度第１導電型領域との接合深さが、１０μｍより大きくなっている請求項１に記載の半導体装置。
6. 前記低濃度第１導電型領域と前記第２導電型領域との接合深さが、２μｍ〜１０μｍとなっている請求項１に記載の半導体装置。
7. 前記第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合深さが０．３μｍ〜１．０μｍとなっている請求項１に記載の半導体装置。
8. 前記高濃度第２導電型領域と前記第１導電型領域との接合深さが、０．１μｍ〜０．２μｍである請求項２に記載の半導体装置。
9. 第１の受光素子と、
   前記第１の受光素子と異なる縦構造を有する第２の受光素子とを備えた半導体装置であって、
   前記第１の受光素子が
   前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードと前記第３のフォトダイオードとを有し、
   前記第２の受光素子が、
   前記低濃度第１導電型領域と前記低濃度第１導電型領域上に設けられた第２受光素子用第２導電型領域との接合部によって形成された第４のフォトダイオードと、
   前記第２受光素子用第２導電型領域と前記前記第２受光素子用第２導電型領域上に設けられた第２受光素子用第１導電型領域との接合部によって形成された第５のフォトダイオードとを備える請求項２に記載の半導体装置。
10. 第１導電型不純物を含む第１導電型基板と、
    前記第１導電型基板上に設けられ、前記第１導電型基板よりも第１導電型不純物の濃度が低い低濃度第１導電型領域と、
    前記第１導電型領域中に設けられた接合深さの異なる少なくとも２つのフォトダイオードと、を備えた半導体装置。
11. 請求項１に記載の半導体装置を備えた照度センサであって、
    前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードを有する第１の受光素子と、
    前記第１の受光素子と同じ縦構造を有する第２の受光素子と、を備え、
    前記第１の受光素子の前記第２のフォトダイオードの出力電流から前記第２の受光素子の前記第１のフォトダイオードの出力電流を減算して出力する照度センサ。
12. 第１導電型不純物を含む第１導電型基板の上に、前記第１導電型基板よりも不純物濃度が低い低濃度第１導電型領域を形成し、
    前記低濃度第１導電型領域の上に第２導電型領域を形成することで、前記低濃度第１導電型領域と前記第２導電型領域との接合部に第１フォトダイオードを形成し、
    前記第２導電型領域の上に第１導電型領域を形成することで前記第２導電型領域と前記第１導電型領域の接合部に第２フォトダイオードを形成する半導体装置の製造方法。

Images