JP2663851B2 - 光半導体装置 - Google Patents
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Description
に受光素子のサージ特性を改善した光半導体装置に関す
るものである。
った従来の光半導体装置の例を示す図であり、特開平4
−106985号公報に開示された高耐圧フォトカプラ
の例である。 フォトカプラの一般的構造は図3(A)
に示す如くなっており、リードフレーム19aに発光ダ
イオード17が搭載され、これに対向する他のリードフ
レーム19bに受光素子であるフォトトランジスタ18
が搭載されている。そして、これ等素子が遮光性エポキ
シ樹脂21及び透光性エポキシ樹脂22によってモール
ドされた構造となっている。尚、20はボンディングワ
イヤである。
フォトトランジスタ18のエミッタ端子、2はコレクタ
出力端子、28は負荷抵抗、30はバイアス端子を夫々
示している。尚、24は等価的な寄生容量を示してお
り、この寄生容量24の存在に起因してサージ電流がフ
ォトダイオード17からフォトトランジスタ18の受光
面へ流れる。
特性を良好とすべく、ポリシリコン等の透光性導伝膜2
5をフォトトランジスタ18のベース受光面上に被着形
成するようになっている。
たフォトトランジスタの断面構造を示している。図にお
いて、N+ 型のサブストレート8上にN- 型の層7がエ
ピタキシャル成長にて形成され,このエピタキシャル層
7内にP型ベース領域6及びN型エミッタ領域9がこの
順に拡散法にて形成されている。
コン層25とがこの順に被着形成され、表裏面がメタラ
イズされた構造となっている。尚、1はエミッタ電極、
2はコレクタ電極、4はアルミ酸線層、16は裏面電極
を夫々示している。
された発光ダイオード17から出た光信号はフォトトラ
ンジスタ18にて受光され電気信号に変換されるが、発
光素子側と受光素子側との間のグランド電位差が急峻に
変化すると、図3(B)に示す寄生容量24を介してサ
ージ電流が流れ、フォトトランジスタが誤動作を生じ
る。
ース電流として作用するので、このトランジスタの電流
増幅率hfeだけ増幅されてコレクタ電流が流れ、その影
響は大となる。そこで、フォトトランジスタのベース面
をポリシリコン等の透光性導伝膜25で被い、当該サー
ジ電流をベース電流として寄与させることなくエミッタ
端子1(すなわちグランド)へ逃がす様にしているので
ある。
トトランジスタの代わりにフォトダイオードを用いた場
合のサージ特性の改善を図った従来例を示す図であり、
特開平2−275680号、特開平4−280674号
の各公報に開示のものである。
フォトダイオード27の構造を示す図であって、図3と
同等部分は同一符号により示している。
上にN- 型のエピタキシャル層7が形成され、このエピ
タキシャル層7内に、P型層26が拡散され、更にこの
P型層26内のチップ表面(受光面)に浅いN+ 型層3
が形成されている。
ド端子、12はカソード端子、13はカソード電極用N
型領域、14はアイソレーション領域を夫々示してい
る。
サージ電流が流れてフォトダイオード27の誤動作を生
じることになる。そこで、フォトダイオード27のアノ
ード26である受光面上に浅いN+ 型の拡散層3を設
け、この拡散層3をアノード端子11に電気的に接続す
る構造とすることにより、この拡散層3を介してサージ
電流をアノード端子11すなわちグランドへ逃す様にし
ているのである。
面構造を示しており、N- 型のサブストレート33の裏
面から拡散によりP+ 型層34が形成さ、端子32がサ
イリスタのアノードとなっている。そして、サブストレ
ート33の表面から拡散によりP型層31、N型層36
をこの順に形成し、カソード端子35を設けることによ
り、フォトサイリスタが得られている。そして、P型層
31がゲートとして作用する。
リスタと同様な構造となっている。
3のフォトトランジスタを用いた光半導体装置では、サ
ージ電流を逃がすために透過性導伝性膜としてポリシリ
コン膜を用いているが、その抵抗率は大であるために、
サージ特性の大幅な改善は期待できないという欠点があ
る。また、受光表面での再結合電流を低減し、高S/N
とすることができないという欠点もある。
半導体装置では、受光面のN+ 型の層3の作用によりサ
ージ耐量は格段に向上するが、アノード側に負荷抵抗を
設けてこのアノード側から信号を取出すべく、アノード
を直接次段の増幅器等に接続する必要があるときには、
サージ電流も信号電流と共に流出するので、サージに対
する効果は全くなくなるという欠点がある。
フォトサイリスタにおいては、サージ電流に対する対策
は何等施されていないので、耐ノイズ性の向上やS/N
の向上は期待できないという欠点がある。
強い特性を有する光半導体装置を提供することである。
置は、フォトトランジスタ、フォトトライアック及びフ
ォトサイリスタ等の受光素子の受光表面において、ベー
スやゲートとして機能する第1の不純物領域内に、エミ
ッタやカソードとして機能する第2の不純物領域と、こ
の第2の不純物領域の深さよりも浅く設けられこの第2
の不純物領域と同一導電型の不純物層が形成されてお
り、前記不純物層を前記第2の不純物領域に接続してな
ることを特徴とする。
説明する。
スタの構造を示す図であり、(A)はその平面図、
(B)は(A)のA−A’線に沿う矢視方向断面図であ
る。尚、図1において図3〜図5と同等部分は同一符号
により示している。
ース領域6の表面に、エミッタ領域(N+ 不純物領域)
9の深さよりも浅く、このエミッタ領域9と同一導電型
の不純物層3が例えばイオン注入法により形成されてい
る。そして、このN+ 不純物拡散層3はエミッタ領域9
と短絡された構造となっており、電気的に両者は接続さ
れている。
m,チップサイズ1mm角程度の半導体であり、この一
主表面上に、比抵抗数10Ω−cmのN- 型エピタキシ
ャル層7が50μm程度被着形成されている。しかる後
に、ボロン等の不純物を用いてP型ベース領域6が5〜
10μm程度に形成され、更に、リン等の不純物を用い
てN+ 型エミッタ領域9が3〜7μm程度に形成され
る。これ等、ベース領域6及びエミッタ領域9の形成
は、熱拡散により形成される。
度の浅いN+ 型不純物層3が、イオン注入法により形成
される。最後に、表裏面に電極がメタライズすることに
より生成される。
決定する一つのパラメータとなるもので、通常数μmの
オーダとされる。また、浅いN+ 型層3を1μm程度の
薄い層とするのは、このN+ 型層3の不純物濃度が高い
ために、入射した光により発生する電子と正孔との対が
直ちに再結合して受光に寄与できなくなって光感度が低
下することを抑止するためである。
ラス電位に、エミッタ端子1がマイナス電位に夫々バイ
アスされ、P型ベース6に正孔が注入されると、これ等
正孔は熱拡散してその一部はエミッタ下部(トランジス
タのベース機能部)に達し、これによって、hfe倍され
たコレクタ電流が流れる。残りの正孔は浅いN+ 型層3
へ達し、(hfe倍されることなく)そのままエミッタ9
へ流れることになる。
じ方向にサージ電流が入射した場合、その大半は高濃度
の浅いN+ 型層3を介してエミッタ9を通ってエミッタ
端子1へ流れることになる。このとき、サージ電流はエ
ミッタ9のチップ表面付近を通るために、hfe倍される
ことはない。この場合、表面再結合電流はこの高濃度不
純物層3を介してエミッタ9へ流出するので、ノイズ源
となることはない。
ジスタの構造を示す図であり、(A)はその平面図、
(B)は(A)のA−A’線に沿う矢視方向の断面図で
ある。尚、図2において図1と同等部分は同一符号にて
示す。
領域9が1箇所ではなく装置表面に分散配置して設けら
れている点である。この様な構造とすることにより、光
の入射によって生じるキャリアが、浅い不純物層3へ流
れ込むよりも、エミッタ9の下部へ到達し易くなり、ベ
ース電流として寄与する割合が大となるのである。
トトライアック等の受光素子にも本発明は同様に適用で
きることは明らかである。この場合、N+ 型の浅い不純
物層3は図5のカソード36のN型領域に短絡して設け
られることになる。
トトランジスタの機能そのものは維持してサージ電流は
hfe倍することなくそのまま(1倍)エミッタ側へ逃し
光信号はhfe倍して出力可能となるので、サージ電流の
相対信号強度は1/hfeに小さくなり、またエミッタ9
を表面に分散配置することで、入射光により生ずるキャ
リアがベース電流として寄与する割合を多くすること
で、光感度の低下が防止されることになる。従って、従
来はdv/dt=200v/μs程度であったノイズ耐
量が500v/μs程度まで大幅に上昇することにな
る。
き、あるいは直接後段の増幅器へ接続する際にも、サー
ジ電流は信号電流に対して1/hfeとなり、サージ電流
に対する誤動作が低減可能となる。
源となる表面で再結合するキャリアを低減することがで
き、高S/Nの受光素子とすることが可能となる。
(A)のA−A’線に沿う断面図である。
は(A)のA−A’線に沿う断面図である。
(B)は従来の光半導体装置の等価回路図、(C)はそ
の光受光素子の断面構造を示す図である。
図、(B)はその光受光素子の断面構造を示す図であ
る。
タの断面構造を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 フォトトランジスタ、フォトトライアッ
ク及びフォトサイリスタ等の受光素子の受光表面におい
て、ベースやゲートとして機能する第1の不純物領域内
に、エミッタやカソードとして機能する第2の不純物領
域と、この第2の不純物領域の深さよりも浅く設けられ
この第2の不純物領域と同一導電型の不純物層が形成さ
れており、前記不純物層を前記第2の不純物領域に接続
してなることを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項2】 前記不純物層は前記受光表面の略全体に
亘って設けられていることを特徴とする請求項1記載の
光半導体装置。 - 【請求項3】 前記エミッタとして機能する領域を分散
配置したことを特徴とする請求項1,2いずれかの光半
導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5292634A JP2663851B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5292634A JP2663851B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 光半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07122775A JPH07122775A (ja) | 1995-05-12 |
JP2663851B2 true JP2663851B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17784334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5292634A Expired - Fee Related JP2663851B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2663851B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6410661A (en) * | 1987-07-03 | 1989-01-13 | Canon Kk | Photoelectric conversion device |
JPH04280674A (ja) * | 1991-03-08 | 1992-10-06 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
-
1993
- 1993-10-27 JP JP5292634A patent/JP2663851B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH07122775A (ja) | 1995-05-12 |
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