JP2723863B2 - 集積化受光素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光部と回路部
（例えば増幅回路）とを１チップに集積化した半導体素
子（集積化受光素子）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】増幅回路を集積化したシリコン半導体集
積回路素子では、電気特性安定化のために、素子の表面
保護膜としてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの絶
縁性被膜が用いられている。

【０００３】受光部と増幅回路とを一体化した集積受光
素子においても、従来の半導体集積回路の表面保護膜が
そのまま使われている。図２に従来例の集積化受光素子
の断面構造を示す。増幅回路部および受光部の作りこみ
がなされた半導体層上に、シリコン酸化膜１１、シリコ
ン窒化膜１３が形成されている。このシリコン酸化膜は
２０００〜６０００Åの厚さに、またシリコン窒化膜は
５０００〜２００００Åの厚さに形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の、保護膜を備え
た半導体素子においては、受光部を形成する領域の表面
上にも回路部領域の表面と同等の保護膜が形成されるた
め、光の干渉による光電変換効率の低下やばらつきが大
きくなるという課題があった。特に、半導体レーザから
発せられる特定波長光に対して、ばらつきが大きくなり
やすく、したがってこれを搭載した機器の不動作にもつ
ながることがあった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の集積化受光素子は、受光部と回路部とを１
チップに集積化して表面保護膜を設け、前記受光部と接
続される電極部の保護用の前記表面保護膜を残して前記
受光部表面の前記表面保護膜に設けた開口部、および、
前記開口部の前記受光部表面の反射防止膜を設けた構成
を有している。

【０００６】これにより、従来と同等の保護効果を有
し、特定波長の入射光に対し高い光電変換効率を呈し、
かつ、感度のばらつきを抑えた集積化受光素子が得られ
る。

【０００７】また、本発明の集積化受光素子の製造方法
は、受光部上に反射防止膜を形成する工程と、前記受光
部及び回路部の上部に表面保護膜を形成する工程と、前
記受光部上の前記表面保護膜を除去する工程とを有す
る。

【０００８】それにより、受光部上に反射防止膜と回路
部上の保護膜を形成でき、従来と同等の保護効果を有し
て、本願発明の集積化受光素子が得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、受光部と回路部とを１チップに集積化して表面保護
膜を設け、前記受光部と接続される電極部の保護用の前
記表面保護膜を残して前記受光部表面の前記表面保護膜
に設けた開口部、および、前記開口部の前記受光部表面
に反射防止膜を設けたものであり、受光部領域を反射防
止膜構造になしたことにより、受光部の分光感度特性が
平坦化されるとともに、光の干渉もなくなり、光電変換
効率が向上する。

【００１０】本発明の請求項２に記載の発明は、受光部
表面に直接接続して設けられた反射防止膜の接続部を酸
化シリコンを含む膜としたものであり、シリコン窒化膜
等の応力の大きい反射防止膜と受光部との直接接続を回
避することで、反射防止膜の剥がれや応力による特性変
動をなくすことができる。

【００１１】本発明の請求項５に記載の発明は、少なく
とも受光部上に反射防止膜を形成する工程と、前記受光
部及び回路部の上部に表面保護膜を形成する工程と、前
記受光部上の前記表面保護膜を除去する工程とを有する
集積化受光素子の製造方法であり、反射防止膜を先に形
成してその上から表面保護膜を重ねて形成し、受光部上
の必要部分のみの表面保護膜を残して表面保護膜を除去
した開口部に反射防止膜が形成できるので、受光部への
接続電極部及び反射防止膜を表面保護膜で押えた構成を
実現でき、反射防止膜の膜剥がれ防止や接続電極部及び
回路部の保護が得られる。

【００１２】図１に、本発明の実施の形態の一例であ
る、受光部と回路部とを１チップに集積化した半導体素
子の断面構造を示す。この例では回路部については１個
のトランジスタのみで示しているが、通常は複数のトラ
ンジスタ、抵抗、コンデンサ等で構成される。

【００１３】図１に示すように、Ｐ型半導体基板１にＮ
型埋込層２を選択形成した後、Ｎ型エピタキシャル層を
形成する。次に、このＮ型エピタキシャル層にＰ型層３
を拡散形成して分離し、Ｎ型層４、５とする。そして、
これらＮ型層４、５内にＰ型拡散層６、およびＮ型拡散
層８、９を形成する。このようにして、Ｎ型層４、２、
９をコレクタ領域、Ｐ型層６をベース領域、Ｎ型層８を
エミッタ領域とするトランジスタを構成する。受光部の
アノード領域７はトランジスタのベース領域形成工程
で、また、カソード領域１０はトランジスタのエミッタ
領域形成工程で、それぞれ同時形成される。

【００１４】次に、回路部等に設けてある層間絶縁膜１
１である受光部領域主面上のシリコン酸化膜を選択的に
除去し、半導体レーザ光（８００ｎｍ）に対して、反射
防止膜となるようシリコン酸化膜１４を厚さ３００Å
に、シリコン窒化膜１５を厚さ８００Åにそれぞれ制御
して形成した。続いて、コンタクトメタル及び配線電極
であるアルミニウム電極１２を形成した後、プラズマＣ
ＶＤ法により、厚さ１００００Åのシリコン窒化膜１３
を素子表面に表面保護膜として形成し、受光部領域の前
記シリコン窒化膜１３を選択除去して、表面保護膜に開
口部を形成した。

【００１５】その際、受光部領域の接続電極として用い
るアルミニウム電極１２上の表面保護膜は残して保護効
果を高めている。

【００１６】上述の例では、０.６Ａ／Ｗと高い光電変
換効率を実現でき、半導体層の表面を受光部及び回路部
を、シリコン窒化膜からなる絶縁被膜で覆っているた
め、耐湿性やナトリウムイオンなどに対する遮蔽効果が
大きいという優れた特性をもつ。また、周辺回路部の絶
縁被膜上に、アルミニウム膜等を付設すれば、光による
漏れ電流の防止、およびＳＮ比の向上がなされる。

【００１７】なお、受光部領域の反射防止膜は、シリコ
ン酸化膜１４を厚さ１００〜１０００Åに、シリコン窒
化膜１５を厚さ５００〜１０００Åに積層形成した保護
膜構造であるのが、表面保護効果として良い。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、受光部と回路部とを１
チップに集積化して表面保護膜を設け、前記受光部と接
続される電極部の保護用の前記表面保護膜を残して前記
受光部表面の前記表面保護膜に設けた開口部、および、
前記開口部の前記受光部表面の反射防止膜を設けたこと
により、約０.６０Ａ／Ｗ（入射波長８００ｎｍ）高光
電変換効率を実現できた。また、光電変換効率のばらつ
きも±５％程度になり、従来比でみると、およそ１／２
以下に抑えることができ、実用上大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集積化受光素子における実施の形態の
一例の断面構造図

【図２】従来例の集積化受光素子の断面構造図

【符号の説明】

１１ シリコン酸化膜 １２ アルミニウム電極 １３ シリコン窒化膜 １４ シリコン酸化膜 １５ シリコン窒化膜

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受光部と回路部とを１チップに集積化して
   表面保護膜を設け、前記受光部と接続される電極部の保
   護用の前記表面保護膜を残して前記受光部表面の前記表
   面保護膜に開口部を設け、かつ前記開口部の前記受光部
   表面の反射防止膜を設けた集積化受光素子。
2. 【請求項２】前記開口部の前記受光部表面と直接接続し
   て設けられる前記反射防止膜の接続部が少なくとも酸化
   シリコンを含む膜である請求項１に記載の集積化受光素
   子。
3. 【請求項３】前記回路部上の前記表面保護膜上に遮光膜
   を設けた請求項１または２に記載の集積化受光素子。
4. 【請求項４】前記反射防止膜及び前記表面保護膜に連続
   したシリコン窒化膜を用いた請求項１または２に記載の
   集積化受光素子。
5. 【請求項５】少なくとも受光部上に反射防止膜を形成す
   る工程、前記受光部及び回路部の上部に表面保護膜を形
   成する工程、および、前記受光部上の前記表面保護膜を
   前記受光部に接続された電極部周辺部を残して除去する
   工程を有する集積化受光素子の製造方法。
6. 【請求項６】前記反射防止膜を形成する工程の後に、前
   記受光部に接続される電極を形成する工程、および、前
   記表面保護膜を形成する工程の後に、前記電極部周辺を
   残して、前記受光部上の前記表面保護膜を除去し、前記
   反射防止膜を露出させる工程とを有した請求項５に記載
   の集積化受光素子の製造方法。
7. 【請求項７】前記受光部上の層間絶縁膜を除去する工
   程、および、前記受光部上に酸化シリコンを含む膜を形
   成した後に前記反射防止膜を形成する工程とを有した請
   求項５または６に記載の集積化受光素子の製造方法。