JP2013254770A

JP2013254770A - フォトカプラ

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Publication number: JP2013254770A
Application number: JP2012127787A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimizu; 博史清水
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-12-19

Abstract

【課題】優れたノイズ耐量を有するフォトカプラを提供すること。
【解決手段】フォトカプラ１００は、発光部１０１及び受光部１０２を有する。発光部１０１は、入力される電気信号に応じて光信号Ｌ１を出力する。受光部１０２は、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２を有する。受光部１０２は、発光部１０１と電気的に絶縁され、光信号Ｌ１を変換した電気信号を出力する。高感度ＰＤ２１のカソード及び低感度ＰＤ２２のアノードは、出力端子ＯＵＴと接続される。
【選択図】図１

Description

本発明はフォトカプラに関し、例えばノイズ耐性を有するフォトカプラに関する。

フォトカプラの入出力間に急峻な電源変動（ｄｖ／ｄｔ）ノイズが発生すると、フォトカプラは発光側（１次側）と受光側（２次側）との間の寄生容量成分Ｃによって、Ｃ（ｄｖ／ｄｔ）の値を有するノイズ起因の電流が発生する。このノイズ起因の電流は、受光側に伝達されると、出力誤動作の原因となる。この誤動作に対する耐量は瞬時同相除去（Common Mode Rejection：以下、ＣＭＲと表記する）耐量と呼ばれ、フォトカプラのノイズ耐量の指標の一つとして挙げられる。

一般的なフォトカプラでは、ＣＭＲ耐量改善のための処置が施される。ＣＭＲ耐量改善策として、例えば、発光側（１次側）と受光側（２次側）との間に、透明導電膜（シールド膜）を挿入する方法がある（特許文献１）。この方法では、発光側（１次側）と受光側（２次側）との間に、透明導電膜（シールド膜）を設置し、透明導電膜（シールド膜）をグランドと接続する。そのため、発光側（１次側）と受光側（２次側）との間に急峻な電源変動（ｄｖ／ｄｔ）ノイズが発生しても、ノイズにより発生した電荷は、素早くグランドへ流れ込む。これにより、ノイズにより発生した電荷が受光側（２次側）へ流れ込むことを防止できる。なお、この方法では透明導電膜を用いるため、発光側（１次側）からの光は、遮られることなく受光側（２次側）へ入射するので、正常な信号伝達が可能である。

また、ＣＭＲ耐量改善策として、例えば、ダミーＰＤを用いる方法がある（特許文献２〜４）。この方法では、遮光されたダミーＰＤと遮光されていない通常の受光用ＰＤとが設けられる。なお、ダミーＰＤ及び受光用ＰＤは、同じＰＤが用いられる。ダミーＰＤは、受光部表面が例えばアルミなどの遮光膜で覆われることで遮光される。そのため、ダミーＰＤは、発光側からの光信号には反応しないが、ノイズに対しては信号を出力する。そして、例えば演算増幅器などを用いて、受光用ＰＤの出力信号からダミーＰＤの出力信号を減算する構成とすることで、受光用ＰＤの出力信号から、ノイズ起因の信号を除去することが可能である。

その他、フォトダイオードを用いた回路として、半導体リレーが提案されている（特許文献５）。

特開昭６１−２９２９７４号公報特開平６−１６３９７７号公報特開２００２−３５３４９５号公報特開平２−１７４１５４号公報特開２００４−１１２４６３号公報

ところが、発明者は、上述のフォトカプラには、以下で説明する問題点が存在することを見出した。透明導電膜を用いる方法では、透明導電膜の形成工程を追加する必要があり、製造コストが増大する。かつ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）のような高価な透明導電膜材料を用いると、更に製造コストが増大する。また、ダミーＰＤを用いる方法では、それぞれのＰＤに対してアンプ回路を設け、さらに差動アンプ回路を設ける必要がある。その結果、回路規模が大きくなってチップサイズが大きくなり、製造コストの増大を招いてしまう。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述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、フォトカプラは、入力される電気信号に応じて光信号を出力する発光部を有する。また、受光した前記光信号を変換した電気信号を出力する受光部を有する。前記受光部は、前記光信号を受けて電流を出力する第１の受光素子と、前記第１の受光素子と直列に接続され、前記光信号を受けて電流を出力する、前記第１の受光素子よりも光感度が低い第２の受光素子と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子との間のノードと接続される出力端子と、を有する。

一実施の形態によれば、優れたノイズ耐量を有するフォトカプラを提供することができる。

実施の形態１にかかるフォトカプラ１００の構成を示す回路図である。受光部１０２が光信号Ｌ１を受光した場合のフォトカプラ１００の電流の流れを示す回路図である。ノイズが発生した場合のフォトカプラ１００の電流の流れを示す回路図である。実施の形態２にかかるフォトカプラ２００の構成を示す回路図である。高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の要部の構成を模式的に示す断面図である。実施の形態３にかかる高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の製造工程を模式的に示す断面図である。実施の形態３にかかる高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の製造工程を模式的に示す断面図である。実施の形態３にかかる高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の製造工程を模式的に示す断面図である。実施の形態３にかかる高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の製造工程を模式的に示す断面図である。実施の形態３にかかる高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の製造工程を模式的に示す断面図である。実施の形態３にかかる高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の製造工程を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

実施の形態１
まず、実施の形態１にかかるフォトカプラ１００について説明する。図１は、実施の形態１にかかるフォトカプラ１００の構成を示す回路図である。フォトカプラ１００は、１次側である発光部１０１及び２次側である受光部１０２からなる。発光部１０１と受光部１０２とは、電気的に絶縁されている。

発光部１０１は、発光素子として、ＬＥＤ１０３を有する。ＬＥＤ１０３は、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に接続される。ＬＥＤ１０３は、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に電気信号が入力信号として与えられることにより、光信号Ｌ１を発生させる。

受光部１０２は、高感度フォトダイオード（Photo Diode、以下ＰＤと表記する）２１及び低感度ＰＤ２２を有する。高感度ＰＤ２１は、低感度ＰＤ２２よりも光信号Ｌ１に対して高感度である。高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２は、発光部１０１から等しい距離に設けられる。

高感度ＰＤ２１のカソードは、低感度ＰＤ２２のアノードと接続される。また、高感度ＰＤ２１のカソード及び低感度ＰＤ２２のアノードは、フォトカプラ１００の出力端子ＯＵＴと接続される。高感度ＰＤ２１のアノードは接地電圧ＧＮＤを出力する電源と接続される。低感度ＰＤ２２のカソードは電源電圧ＶＤＤを出力する電源と接続される。これにより、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２には、逆バイアスがかけられる。

続いて、フォトカプラ１００の動作について説明する。図２は、受光部１０２が光信号Ｌ１を受光した場合のフォトカプラ１００の電流の流れを示す回路図である。高感度ＰＤ２１は、低感度ＰＤ２２よりも光信号Ｌ１に対して高感度である。よって、光信号Ｌ１を受光した際に高感度ＰＤ２１に流れる光電流Ｉｄ１は、光信号Ｌ１を受光した際に低感度ＰＤ２２に流れる光電流Ｉｄ２よりも大きい（Ｉｄ１＞Ｉｄ２）。よって、出力端子ＯＵＴから、光電流Ｉｄ１及びＩｄ２の差分電流（Ｉｄ１−Ｉｄ２）が流れ込む。これにより、出力端子ＯＵＴに出力信号が生じ、光信号Ｌ１を検出することができる。

一方、フォトカプラ１００の入出力間に急峻な電源変動（ｄｖ／ｄｔ）ノイズが発生した場合について説明する。この場合、フォトカプラ１００では、発光部１０１（１次側）と受光部１０２（２次側）との間の寄生容量成分Ｃによって、Ｃ（ｄｖ／ｄｔ）の値を有するノイズ起因の電流が発生する。図３は、ノイズが発生した場合のフォトカプラ１００の電流の流れを示す回路図である。

ノイズ起因の電流が受光部１０２に伝達されると、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２には、それぞれノイズ電流Ｉｎ１及びＩｎ２が流れる。ノイズ電流Ｉｎ１及びＩｎ２の大きさは、主に発光部１０１（１次側）と受光部１０２（２次側）との間の寄生容量成分Ｃの寄与によって決まる。つまり、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２が設けられる位置のわずかな違いや、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の容量の違いによる影響は、無視し得る程度に小さい。そのため、ノイズ電流Ｉｎ１とノイズ電流Ｉｎ２とは、等しい電流となる。よって、Ｉｎ１−Ｉｎ２＝０となり、ノイズ電流がキャンセルされ、出力端子ＯＵＴから電流が流れ込まない。その結果、出力端子ＯＵＴには、ノイズ電流に起因する出力信号が発生せず、ノイズによる誤動作を防止することが可能となる。

よって、本構成によれば、簡易な構成によりノイズの影響を好適に防止することができるフォトカプラを提供することができる。

実施の形態２
次に、実施の形態２にかかるフォトカプラ２００について説明する。図４は、実施の形態２にかかるフォトカプラ２００の構成を示す回路図である。フォトカプラ２００は、実施の形態１にかかるフォトカプラ１００の受光部１０２を、受光部２０２に置換した構成を有する。発光部１０１はフォトカプラ１００と同様であるので、説明を省略する。

受光部２０２は、フォトカプラ１００の受光部１０２に、増幅器２３及び抵抗２４を追加した構成を有する。増幅器２３の入力は、高感度ＰＤ２１のカソード及び低感度ＰＤ２２のアノードと接続される。増幅器２３の出力は、フォトカプラ２００の出力端子ＯＵＴと接続される。抵抗２４は、増幅器２３の入力と出力との間に接続される。受光部２０２のその他の構成は、受光部１０２と同様であるので、説明を省略する。

続いて、フォトカプラ２００の動作について説明する。増幅器２３を設けたことにより、増幅器２３の入力から、高感度ＰＤ２１のアノードと低感度ＰＤ２２のカソードとの間のノードへ、差分電流（Ｉｄ１−Ｉｄ２）が流れ込む。そして、出力端子ＯＵＴから増幅器２３により増幅された電流が流れ込むことで、出力端子ＯＵＴに出力信号が生じる。これにより、光信号Ｌ１により生じる差分電流（Ｉｄ１−Ｉｄ２）が微弱な場合でも、フォトカプラ２００は、十分な大きさを有する出力信号を出力することが可能となる。フォトカプラ２００のその他の動作については、フォトカプラ１００と同様であるので、説明を省略する。

前述した、ダミーダイオードを用いる一般的なフォトカプラでは、受光部に設けたフォトダイオードの数だけ増幅器を設ける必要がある。ところが、本構成では、フォトダイオードの数が２個であるのに対し、必要な増幅器は１個のみである。よって、本構成によれば、増幅器数を低減できるフォトカプラを提供することができる。

特に、増幅器は一般的に大きな回路構成を有する場合が多い。そのため、増幅器の設置数の増加は、フォトカプラの大型化を招いてしまう。ところが、本構成では、受光部の増幅器の設置数を低減できるので、フォトカプラの小型化の点で有利である。

実施の形態３
次に、実施の形態３について説明する。本実施の形態では、上述のフォトカプラ１００及び２００で用いる高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の構成例について説明する。本実施の形態では、高感度ＰＤ２１と低感度ＰＤ２２との間の光感度の相違を、受光領域に形成する膜の厚みを変えることで実現している。

図５は、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の要部の構成を模式的に示す断面図である。高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２は、ｐ型半導体基板１上に作製される。ｐ型半導体基板１上には、ｎ型拡散層２が形成される。ｎ型拡散層２の上部の受光領域となる位置には、ｎ型拡散層３が形成される。ｎ型拡散層３の上部には、部分的にｎ型コンタクト層４が形成される。ｎ型拡散層２によってｎ型拡散層３と隔てられた位置には、ｎ型拡散層２を貫通してｐ型半導体基板１に達する、ｐ型拡散層５が形成される。ｐ型拡散層５の上部には、ｐ型コンタクト層６が形成される。なお、以下では、ｐ型半導体基板１、ｎ型拡散層２、ｎ型拡散層３、ｎ型コンタクト層４、ｐ型拡散層５及びｐ型コンタクト層６は、シリコンにより構成されるものとする。

ｐ型半導体基板１、ｎ型拡散層２、ｎ型拡散層３、ｎ型コンタクト層４、ｐ型拡散層５及びｐ型コンタクト層６からなる半導体層の上部には、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７が形成される。酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７の厚みは、例えば１００ｎｍである。なお、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７を、第１の絶縁膜とも称する。

但し、高感度ＰＤ２１のｎ型拡散層３の上部では、部分的に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７が形成されない領域が存在する。この領域では、代わりにｎ型拡散層３の上部に、酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）膜８が形成される。酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）膜８は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）膜７よりも薄く形成され、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７の厚みは、例えば１０ｎｍである。なお、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜８を、第２の絶縁膜とも称する。

酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７及び８の上部には、絶縁膜９が形成される。絶縁膜９は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜や酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）膜を用いることができる。絶縁膜９の厚みは、例えば１００ｎｍである。絶縁膜９の上部には、層間膜１０が形成される。ｎ型コンタクト層４及びｐ型コンタクト層６の上部には、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７、絶縁膜９及び層間膜１０を貫通するビア１１が形成される。層間膜１０上には、ビア１１と電気的に接続される電極１２が形成される。層間膜１０及び電極１２は、層間膜１３で覆われる。

高感度ＰＤ２１のｎ型拡散層３上部の層間膜１０及び１３には、開口部１５が設けられ、高感度ＰＤ２１の受光領域となる。低感度ＰＤ２２のｎ型拡散層３上部の層間膜１０及び１３には、開口部１６が設けられ、低感度ＰＤ２２の受光領域となる。

高感度ＰＤ２１のカソード（ｎ型コンタクト層４）と低感度ＰＤ２２のアノード（ｐ型コンタクト層６）とは、ビア１１、電極１２及び配線１４を介して接続される。

続いて、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の製造方法について説明する。図６Ａ〜図６Ｆは、実施の形態３にかかる高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の製造工程を模式的に示す断面図である。まず、ｐ型半導体基板１上に、例えばイオン注入法により、ｎ型拡散層２、ｎ型拡散層３、ｎ型コンタクト層４、ｐ型拡散層５及びｐ型コンタクト層６を形成する。その後、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、ｐ型半導体基板１、ｎ型拡散層２、ｎ型拡散層３、ｎ型コンタクト層４、ｐ型拡散層５及びｐ型コンタクト層６からなる半導体層の上部に、厚さ１００ｎｍの酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）膜７を堆積する（図６Ａ）。

次に、例えばフォトリソグラフィにより、フォトレジスト３１を形成する。フォトレジスト３１は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜８が形成される領域に開口部３２を有する。そして、フォトレジスト３１をマスクとして、例えば緩衝フッ酸を用いたウェットエッチングにより、開口部３２によって露出した酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜８を、部分的に除去する（図６Ｂ）。

次に、例えばアッシングなどにより、フォトレジスト３１を除去する。その後、例えば熱酸化によってｎ型拡散層３の上面を酸化することで、厚さ１０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜８を、形成する（図６Ｃ）。

次に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）膜７及び８の上に、厚さ１００ｎｍの絶縁膜９を堆積する（図６Ｄ）。

次に、絶縁膜９の上部に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる層間膜１０を形成する。その後、リソグラフィやスパッタ法などの配線形成技術を用いることにより、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７、絶縁膜９及び層間膜１０を貫通して、ｎ型コンタクト層４及びｐ型コンタクト層６と電気的に接続されるビア１１及び電極１２を形成する（図６Ｅ）。

次に、層間膜１０の上部に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる層間膜１３を形成する。そして、例えばフォトリソグラフィにより、フォトレジスト３３を形成する。フォトレジスト３３は、開口部１５及び１６が形成される領域に、それぞれ開口部３４及び３５を有する。そして、フォトレジスト３３をマスクとして、例えば緩衝フッ酸を用いたウェットエッチングにより、開口部１５及び１６を形成する。この際、絶縁膜９が窒化シリコン（ＳｉＮ）膜又は酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）膜で構成されている場合には、絶縁膜９はエッチストッパー層として機能する（図６Ｆ）。

最後に、例えばアッシングなどにより、フォトレジスト３３を除去し、図５に示す高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２を作製することができる。

続いて、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の光感度の相違について説明する。高感度ＰＤ２１では開口部１５が構成する受光領域の底部には、厚さ１０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜８が形成されている。一方、低感度ＰＤ２２では開口部１６が構成する受光領域の底部には、厚さ１００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７が形成されている。すなわち、高感度ＰＤ２１と低感度ＰＤ２２とでは、受光領域の底部には組成が同じ酸化シリコン膜が形成されるものの、それぞれの厚みが異なる。ＰＤでは、受光領域に形成される絶縁膜の組成が同じであれば、絶縁膜の厚みが薄いほど光信号の吸収が小さくなり、受光効率が高くなる。よって、受光領域の上部に形成される絶縁膜をより薄くすることで、低感度ＰＤ２２よりも高い光感度を、高感度ＰＤ２１に付与することが可能となる。

例えば、ＬＥＤ１０３が発する光信号Ｌ１の波長が８００ｎｍ、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７及び８、絶縁膜９が上記の厚み及び組成である場合には、高感度ＰＤ２１の光感度を１とすると、低感度ＰＤ２２の光感度は０．６程度となる。

よって、本実施の形態にかかる高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２を用いることで、上述のフォトカプラ１００及び２００を構成することが可能となる。

なお、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２は、酸化シリコン膜の厚み以外は同様の構成を有し、光感度以外の特性を同等にすることができる。例えば、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２を等しい大きさで作製すれば、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の素子容量を同等にできるので、ノイズキャンセルの点から有利である。

また、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２は、特殊な加工を必要とせず、通常の半導体プロセスで容易に作製が可能である。よって、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２を低コストで製造することが可能である。

なお、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２では、酸化シリコン膜の厚みが容量に影響する要素となる。しかしながら、酸化シリコン膜の膜厚差はわずか９０ｎｍである。これに対し、発光部１０１と受光部１０２又は２０２との間の距離は、一般に０．４ｍｍ〜１ｍｍであり、少なくともサブｍｍ程度となる。従って、酸化シリコン膜の膜厚差が寄生容量成分Ｃに与える影響は無視し得る程度に小さく、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２に作用する寄生容量成分Ｃは、同等とみなすことができる。よって、ノイズを好適にキャンセルすることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、発光部１０１にＬＥＤ１０３が設けられているが、これは例示に過ぎない。すなわち、ＬＥＤ以外の発光素子を用いることも可能である。また、発光部１０１の構成は例示に過ぎず、入力信号を光信号に変換できる他の構成を適用することが可能である。

上述の実施の形態では、受光部１０２及び２０２が高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２を有する場合について説明したが、これは例示に過ぎない。光信号を受けて電流信号を生成できるのであれば、ＰＤ以外の受光素子を適用することが可能である。

ｐ型半導体基板１、ｎ型拡散層２、ｎ型拡散層３、ｎ型コンタクト層４、ｐ型拡散層５及びｐ型コンタクト層６からなる半導体層のそれぞれの層の導電型は、適宜入れ換えることが可能である。また、ｐ型半導体基板１、ｎ型拡散層２、ｎ型拡散層３、ｎ型コンタクト層４、ｐ型拡散層５及びｐ型コンタクト層６からなる半導体層のそれぞれの層は、シリコンに限られず、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの単結晶半導体や、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）や燐化インジウム（ＩｎＰ）などの化合物半導体を用いることも可能である。

酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜７及び８は、絶縁性が確保できるのであれば、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜や酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）膜などの、別の組成を有する絶縁膜に置換することが可能である。また、絶縁膜９を、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜などの他の組成を有する絶縁膜に置換することが可能である。

高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の製造で用いたウェットエッチングのエッチャントは緩衝フッ酸に限られず、エッチング対象となる膜質に合わせて、適宜別のエッチャントを適用することが可能である。また、ウェットエッチングの他にも、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などのドライエッチングを適用することも可能である。

上述の実施の形態３では、高感度ＰＤ２１及び低感度ＰＤ２２の受光領域上に組成が同じで厚みがそれぞれ異なる絶縁膜を形成したが、これは例示に過ぎない。例えば、低感度ＰＤの受光領域上に、高感度ＰＤの受光領域上の絶縁膜よりも光信号の透過率が低い組成を有する絶縁膜を形成することで、２つのＰＤの光感度を異ならせることができる。この場合、低感度ＰＤの受光領域上の絶縁膜と高感度ＰＤの受光領域上の絶縁膜とが同じ膜厚であっても、２つのＰＤの光感度を異ならせることができる。

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、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ｐ型半導体基板
２ｎ型拡散層
３ｎ型拡散層
４ｎ型コンタクト層
５ｐ型拡散層
６ｐ型コンタクト層
７、８酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜
９絶縁膜
１０、１３層間膜
１１ビア
１２電極
１４配線
１５、１６、３２、３４開口部
２１高感度ＰＤ
２２低感度ＰＤ
２３増幅器
２４抵抗
３１、３３フォトレジスト
１００、２００フォトカプラ
１０１発光部
１０２、２０２受光部
Ｃ寄生容量成分
Ｉｄ１、Ｉｄ２光電流
Ｉｎ１、Ｉｎ２ノイズ電流
Ｌ１光信号
ＯＵＴ出力端子
Ｔ１、Ｔ２端子

Claims

入力される第１の電気信号に応じて光信号を出力する発光部と、
前記発光部と電気的に絶縁され、受光した前記光信号を変換した第２の電気信号を出力する受光部と、を備え、
前記受光部は、
前記光信号を受けて第１の電流を出力する第１の受光素子と、
前記第１の受光素子と直列に接続され、前記光信号を受けて第２の電流を出力する、前記第１の受光素子よりも光感度が低い第２の受光素子と、
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子との間のノードと接続される出力端子と、を備える、
フォトカプラ。
前記第１の受光素子は、カソードが前記出力端子と接続される第１のフォトダイオードであり、
前記第２の受光素子は、アノードが前記第１のダイオードの前記カソードと接続される、前記第１のフォトダイオードよりも光感度が低い第２のフォトダイオードである、
請求項１に記載のフォトカプラ。
前記第１のフォトダイオードのアノードには第１の電圧が供給され、
前記第２のフォトダイオードのカソードには前記第１の電圧よりも高い第２の電圧が供給される、
請求項２に記載のフォトカプラ。
前記第１のフォトダイオードの前記カソード及び前記第２のフォトダイオードの前記アノードと、前記出力端子と、の間に挿入される増幅器を更に備える、
請求項２に記載のフォトカプラ。
前記増幅器の入力は、前記第１のフォトダイオードの前記カソード及び前記第２のフォトダイオードの前記アノードと接続され、
前記増幅器の出力は、前記出力端子と接続される、
請求項４に記載のフォトカプラ。
前記増幅器の入力と前記増幅器の出力との間に接続される抵抗を更に有する、
請求項４に記載のフォトカプラ。
前記第１のフォトダイオードの受光領域上には、第１の絶縁膜が形成され、
前記第２のフォトダイオードの受光領域上には、前記第１の絶縁膜よりも前記信号光を吸収する第２の絶縁膜が形成される、
請求項２に記載のフォトカプラ。
前記第２の絶縁膜は、前記第１の絶縁膜と同じ組成を有し、かつ、厚みが前記第１の絶縁膜よりも厚い、
請求項７に記載のフォトカプラ。
前記第２の絶縁膜は、厚みが前記第１の絶縁膜と同じであり、かつ、前記信号光の透過率が前記第１の絶縁膜よりも小さい組成を有する、
請求項７に記載のフォトカプラ。
前記第１の絶縁膜を除く前記第１のフォトダイオードと前記第２の絶縁膜を除く前記第２のフォトダイオードとは同一構造である、
請求項７に記載のフォトカプラ。
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は、同一の半導体基板上に集積して形成される、
請求項２に記載のフォトカプラ。