JP3213131B2 - Phototransistor and photocoupler using the same - Google Patents

Phototransistor and photocoupler using the same

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JP3213131B2
JP3213131B2 JP22407593A JP22407593A JP3213131B2 JP 3213131 B2 JP3213131 B2 JP 3213131B2 JP 22407593 A JP22407593 A JP 22407593A JP 22407593 A JP22407593 A JP 22407593A JP 3213131 B2 JP3213131 B2 JP 3213131B2
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Japan
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region
collector
base
phototransistor
junction
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啓二 鎌崎
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Toshiba Corp
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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フォトトランジスタ及
びこれを用いたフォトカプラに関する。
The present invention relates to a phototransistor and a phototransistor.
And a photocoupler using the same .

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の通り、フォトトランジスタはフォ
トカプラやフォトインタラプタ等の受光素子として使用
されている。そしてフォトトランジスタの概略構成は次
のようなものとなっていた。以下、従来例を図6及び図
7を参照して説明する。図6は断面図であり、図7は等
価回路図である。
2. Description of the Related Art As is well known, a phototransistor is used as a light receiving element such as a photocoupler or a photointerrupter. The schematic configuration of the phototransistor is as follows. Hereinafter, a conventional example will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a sectional view, and FIG. 7 is an equivalent circuit diagram.

【0003】図6及び図7において、1はフォトトラン
ジスタであって、2はn形のコレクタ基体を構成する
半導体基板であり、3は半導体基板2の上面に成層され
たn形のコレクタ層であり、4はコレクタ層3の上面
に形成されたp形のベース拡散層であり、5はベース
拡散層4の上面に形成されたn形のエミッタ拡散層で
ある。また6はエミッタ拡散層5上に設けられたエミッ
タ電極であり、7は半導体基板2の下面に設けられたコ
レクタ電極であり、8は各層3,4,5の上面を絶縁す
るようにして設けられた酸化膜である。
In FIGS. 6 and 7, 1 is a phototransistor, 2 is a semiconductor substrate constituting an n + -type collector substrate, and 3 is an n -type collector laminated on the upper surface of the semiconductor substrate 2. Reference numeral 4 denotes a p + -type base diffusion layer formed on the upper surface of the collector layer 3, and reference numeral 5 denotes an n + -type emitter diffusion layer formed on the upper surface of the base diffusion layer 4. Reference numeral 6 denotes an emitter electrode provided on the emitter diffusion layer 5, reference numeral 7 denotes a collector electrode provided on the lower surface of the semiconductor substrate 2, and reference numeral 8 denotes a collector electrode provided so as to insulate the upper surfaces of the layers 3, 4, and 5. Oxide film.

【0004】このように構成されたものでは、コレクタ
層3とベース拡散層4とのpn接合が光感接合となっ
て、ここに入射した光が光電流に変換されてエミッタ電
極6とコレクタ電極7の間に出力される。このことから
フォトトランジスタ1は図7の等価回路図で示されるよ
うに、コレクタ層3をカソードCpとしベース拡散層4
をアノードApとして両層3,4のpn接合がフォトダ
イオード9として機能して入射光を光電流に変換し、ま
た光電流をコレクタ層3、ベース拡散層4、エミッタ拡
散層5をそれぞれコレクタC、ベースB、エミッタEと
するバイポーラトランジスタ10で増幅するものとして
考えられる。
In such a structure, the pn junction between the collector layer 3 and the base diffusion layer 4 becomes a light-sensitive junction, and the light incident thereon is converted into a photocurrent, so that the emitter electrode 6 and the collector electrode 7 is output. Phototransistor 1 Therefore, as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 7, the base diffusion layer 4 and the collector layer 3 and cathode Cp
Is used as an anode Ap, the pn junction of both layers 3 and 4 functions as a photodiode 9 to convert incident light into a photocurrent, and converts the photocurrent into a collector C, a base diffusion layer 4 and an emitter diffusion layer 5 respectively. , Base B, and emitter E.

【0005】そして、通常フォトトランジスタ1では、
素子の直列抵抗を下げるためにコレクタ基体を構成する
半導体基板2は高不純物濃度となるように、また入射光
により発生した少数キャリアのライフタイムを長くし有
効に光電流に寄与させるため、さらに耐圧を確保するた
めにコレクタ層3は低不純物濃度としてある。
[0005] Usually, in the phototransistor 1,
In order to reduce the series resistance of the device, the semiconductor substrate 2 constituting the collector base has a high impurity concentration, and the lifetime of minority carriers generated by incident light is lengthened to effectively contribute to photocurrent. The collector layer 3 has a low impurity concentration in order to ensure the following.

【0006】一方、フォトトランジスタ1はバイポーラ
トランジスタ10の負荷が大きく、入射光量が多い場合
には飽和動作を行う。この飽和動作状態ではベース−エ
ミッタ接合とベース−コレクタ接合とは共に順方向にバ
イアスされ、これによって低不純物濃度のコレクタ層3
にはベース拡散層4から少数キャリアの注入が行われ
る。
On the other hand, the phototransistor 1 performs a saturation operation when the load of the bipolar transistor 10 is large and the amount of incident light is large. In this saturated operation state, the base-emitter junction and the base-collector junction are both forward-biased.
, Minority carriers are injected from the base diffusion layer 4.

【0007】このため入射光量が多い場合に飽和動作状
態と入射光の遮断を繰り返すスイッチング動作が行われ
ると、コレクタ層3に注入された少数キャリアはライフ
タイムが長いことから入射光が遮断された後も長くコレ
クタ層3内に存在し、フォトトランジスタ1の「ON」
から「OFF」への切り換えの動作スピードが遅くな
る、いわゆる蓄積時間が長いものとなってしまう。
For this reason, when a switching operation in which the saturation operation state and the blocking of the incident light are repeated when the amount of incident light is large is performed, the incident light is blocked because the minority carriers injected into the collector layer 3 have a long lifetime. It remains in the collector layer 3 for a long time, and the “ON” of the phototransistor 1
The operation speed of switching from "OFF" to "OFF" becomes slow, that is, the so-called accumulation time becomes long.

【0008】こうしたスイッチング動作時の動作スピー
ドの低下を改善するため、コレクタ層3の少数キャリア
のライフタイムが短くなるよう、例えば電子線を照射し
て少数キャリアのライフタイムを制御したり、あるいは
金(Au)などのライフタイムキラーを拡散したりする
方法が考えられている。しかし、これらの方法では光吸
収層であるコレクタ層3でのライフタイムを短くするも
のであるため、光電流に寄与すべき光電流を低下させて
しまいフォトトランジスタ1の受光感度を著しく低下さ
せてしまう。
In order to improve the decrease in the operation speed during the switching operation, the lifetime of the minority carrier in the collector layer 3 is shortened, for example, by controlling the lifetime of the minority carrier by irradiating an electron beam or by changing the lifetime of the minority carrier. A method of spreading a lifetime killer such as (Au) has been considered. However, in these methods, the lifetime of the collector layer 3 which is a light absorbing layer is shortened, so that the photocurrent which should contribute to the photocurrent is reduced, and the light receiving sensitivity of the phototransistor 1 is significantly reduced. I will.

【0009】また、これらの方法によるとフォトトラン
ジスタ1の製造工程が増加し、コストが上昇してしま
う。
Further, according to these methods, the number of manufacturing steps of the phototransistor 1 increases, and the cost increases.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のフ
ォトトランジスタでは、入射光量が多く飽和動作状態で
スイッチング動作させるような場合に動作スピードが遅
いものとなってしまい、また動作スピードを速めようと
すると受光感度を著しく低下させてしまうことになって
しまい、さらにコストが上昇してしまう虞があった。こ
のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目
的とするところは受光感度の低下やコストの上昇もな
く、入射光量が多い飽和動作状態でのスイッチング動作
スピードが向上したフォトトランジスタ及びこれを用い
たフォトカプラを提供することにある。
As described above, the conventional phototransistor has a low operating speed when the switching operation is performed in a saturated operation state with a large amount of incident light, and the operating speed will be increased. In this case, the light receiving sensitivity is significantly reduced, and the cost may be further increased. The present invention has been made in view of such a situation, and the object thereof is to reduce the light receiving sensitivity and increase the cost, improve the switching operation speed in the saturation operation state where the incident light amount is large, and a phototransistor. Use this
To provide a photocoupler .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のフォトトランジ
スタ及びこれを用いたフォトカプラは、フォトトランジ
スタが、半導体基板上にコレクタ領域とベース領域とが
成層され、前記ベース領域の上面にエミッタ領域が形成
され、前記コレクタ領域とベース領域とのpn接合を光
感接合とするフォトトランジスタにおいて、前記コレク
タ領域の少なくとも一部が、前記ベース領域を貫通して
該ベース領域の上面に島状の露出面を形成し、該コレク
タ領域と該ベース領域との接触部にショットキ障壁を有
し、前記コレクタ領域の露出面と該露出面周囲近傍の前
記ベース領域を覆うよう金属電極が設けられていること
を特徴とするものであり、 また、フォトカプラが、発光
素子に対向配置する受光素子として、コレクタとベース
とのpn接合を光感接合とするフォトトランジスタを用
いたフォトカプラにおいて、前記フォトトランジスタの
pn接合に並列にショットキバリアダイオードを接続し
たことを特徴とするものであり、 また、発光素子に対向
配置する受光素子として、半導体基板上にコレクタ領域
とベース領域とが成層され、前記ベース領域の上面にエ
ミッタ領域が形成され、前記コレクタ領域とベース領域
とのpn接合を光感接合とするフォトトランジスタを用
いたフォトカプラにおいて、前記フォトトランジスタの
コレクタ領域の少なくとも一部に、前記ベース領域との
間を接続すると共に該コレクタ領域の接触部にショット
キ障壁を形成するように金属電極が設けられていること
を特徴とするものであり、 さらに、コレクタ領域の少な
くとも一部は、ベース領域の上面内に島状の露出 面が形
成されるよう該ベース領域を貫通して設けられていて、
前記露出面と該露出面周囲近傍の前記ベース領域を覆う
ように金属電極が設けられていることを特徴とするもの
であり、 さらに、金属電極が、エミッタ領域に設けられ
るエミッタ電極と同一金属材料で形成されていることを
特徴とするものである。
A phototransistor according to the present invention.
Stars and photocouplers using the same
The collector region and the base region on the semiconductor substrate.
And an emitter region is formed on the upper surface of the base region.
And a pn junction between the collector region and the base region is exposed to light.
In a phototransistor having a sensitive junction, the collector
At least a portion of the data region penetrates the base region.
Forming an island-shaped exposed surface on the upper surface of the base region;
A Schottky barrier at the contact between the data region and the base region.
The exposed surface of the collector region and the vicinity of the vicinity of the exposed surface.
Metal electrodes are provided to cover the base area
Is intended, characterized in, also photocoupler, emission
The collector and base are used as the light receiving element facing the element.
Using a phototransistor with a light-sensitive junction as the pn junction
In the photocoupler,
Connect a Schottky barrier diode in parallel with the pn junction
It is intended, characterized in was also opposed to the light emitting element
Collector area on semiconductor substrate as light receiving element to be arranged
And a base region, and an upper surface of the base region is etched.
A mitter region is formed, and the collector region and the base region are formed.
Using a phototransistor with a light-sensitive junction as the pn junction
In the photocoupler,
At least a portion of the collector region is in contact with the base region.
Connect between and shot to the contact area of the collector area
Metal electrodes are provided to form a barrier
And a small collector area.
At least in part, an island-shaped exposed surface is formed in the upper surface of the base region.
Is provided through the base region to be formed,
Covering the exposed surface and the base region in the vicinity of the exposed surface
Characterized by being provided with a metal electrode
And a metal electrode is provided in the emitter region.
That it is formed of the same metal material as the emitter electrode
It is a feature.

【0012】[0012]

【作用】上記のように構成されたフォトトランジスタ及
びこれを用いたフォトカプラは、フォトトランジスタの
エミッタ電極と同一製造工程の中で、ベース領域を貫通
するように設けたコレクタ領域の島状の露出面にショッ
トキ金属電極を形成し、コレクタとベースとのpn接合
に並列に接続されたショットキバリアダイオードを設け
たものとなるので、入射光量が多く飽和動作する時、ベ
ース・コレクタ接合の順方向電圧よりショットキバリア
ダイオードのショットキ接合の順方向電圧が低くなって
ショットキ接合の順方向に電流が流れる。これによって
ベース・コレクタ接合の順方向電流が抑制され、ベース
からコレクタへの少数キャリアの注入が抑制される。こ
のためコレクタでの蓄積電荷量が少なくなり蓄積時間が
短くなってスイッチング動作スピードが速くなる。また
コレクタの少数キャリアのライフタイムを短くせずにス
イッチング動作スピードを速めているので、受光感度が
低下してしまうことがない。その結果、フォトトランジ
スタの受光感度を低下させたり、コストを上昇させたり
することもなく、入射光量が多い飽和動作状態でのスイ
ッチング動作スピードを向上させることができ、スイッ
チング動作の速いフォトカプラを構成することができ
る。
According to the present invention, the phototransistor and the phototransistor constructed as described above are provided.
And photocouplers that use this
Through the base region in the same manufacturing process as the emitter electrode
On the island-shaped exposed surface of the collector region
Toki metal electrode is formed and pn junction between collector and base
A Schottky barrier diode connected in parallel to
When a large amount of incident light saturates, the Schottky barrier becomes higher than the forward voltage of the base-collector junction.
The forward voltage of the Schottky junction of the diode decreases, and a current flows in the forward direction of the Schottky junction. Thereby, the forward current of the base-collector junction is suppressed, and the injection of minority carriers from the base to the collector is suppressed. Therefore, the amount of charge stored in the collector is reduced, the storage time is shortened, and the switching operation speed is increased. Further, since the switching operation speed is increased without shortening the lifetime of minority carriers of the collector, the light receiving sensitivity does not decrease. As a result, the phototransistor
Or reduce the receiving sensitivity of the static, it no to or increasing the cost, it is possible to improve the switching operation speed of the incident light amount is large saturation operating state, switch
It is possible to construct a photocoupler with fast switching operation.
You.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図5を参
照して説明する。図1はフォトトランジスタの断面図で
あり、図2は等価回路図であり、図3はフォトトランジ
スタの製造工程途中における上面図であり、図4は動作
状態を説明するために示す回路図であり、図5はフォト
カプラの概略構成を示す断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view of a phototransistor, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram, FIG. 3 is a top view in the middle of a manufacturing process of the phototransistor, and FIG. 4 is a circuit diagram shown for explaining an operation state. FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of a photocoupler.

【0014】先ず図1乃至図3において、11はチップ
サイズが約1mm角のフォトトランジスタで、これはア
ンチモンを高濃度に添加してn形としたシリコン半導
体基板12をコレクタ基体とするようにして構成されて
いる。そして半導体基板12の上面には、シラン化合物
とりん化合物を高温で反応させるエピタキシャル法によ
ってn形のコレクタ層13が積層されている。そし
て、このコレクタ層13の厚さや不純物濃度はフォトト
ランジスタの受光感度や他の特性を決定しており、例え
ば950nmの波長の光を受光するものでコレクタ耐圧
が80Vのものでは、厚さが20μm〜40μmであ
り、不純物濃度が1014cm−3〜1015cm−3
程度のものとなっている。
First, in FIGS. 1 to 3, reference numeral 11 denotes a phototransistor having a chip size of about 1 mm square, which is formed by adding a high concentration of antimony to a silicon semiconductor substrate 12 of n + type as a collector base. It is configured. An n -type collector layer 13 is laminated on the upper surface of the semiconductor substrate 12 by an epitaxial method in which a silane compound and a phosphorus compound are reacted at a high temperature. The thickness and impurity concentration of the collector layer 13 determine the light receiving sensitivity and other characteristics of the phototransistor. For example, a light receiving device having a wavelength of 950 nm and a collector withstand voltage of 80 V has a thickness of 20 μm. 4040 μm and an impurity concentration of 10 14 cm −3 to 10 15 cm −3.
It is of the order.

【0015】また、コレクタ層13の上面には、写真蝕
刻法等を用いて形成された約0.7mm角の大きさの領
域に、この領域の一つの隅角部の近傍に略50μm角の
部位への拡散が行われないようにしながらほう素が熱拡
散されて、p形のベース拡散層14が形成されている。
こうしてベース拡散層14の上面には、その一つの隅角
部に図3に示されるように、コレクタ層13の一部が略
50μm角の島状に露出した露出部位15が形成され、
その四周囲はベース拡散層14によって囲まれたものと
なっている。
On the upper surface of the collector layer 13, a region having a size of about 0.7 mm square formed by photolithography or the like is provided in the vicinity of one corner of this region. Boron is thermally diffused so as not to be diffused to the portion, so that a p-type base diffusion layer 14 is formed.
In this manner, as shown in FIG. 3, on the upper surface of the base diffusion layer 14, an exposed portion 15 in which a part of the collector layer 13 is exposed in an approximately 50 μm square island shape is formed as shown in FIG.
The four surroundings are surrounded by the base diffusion layer 14.

【0016】さらにベース拡散層14の上面の所定の部
位には、写真蝕刻法等を用いてエミッタの形成領域がパ
ターニングされ、ここにりんが熱拡散されてn形のエ
ミッタ拡散層16が形成されている。
Further, at a predetermined portion on the upper surface of the base diffusion layer 14, an emitter formation region is patterned by photolithography or the like, and phosphorus is thermally diffused therein to form an n + type emitter diffusion layer 16. Have been.

【0017】またさらに、このように形成された素子の
表面に酸化シリコン(SiO )等の酸化膜17が形
成される。そして、この酸化膜17のエミッタ拡散層1
6の上面の一部分と、コレクタ層13の露出部位15と
その周囲近傍のベース拡散層14の上面の一部分が除去
され、その後に真空中でアルミニウム膜が蒸着され、除
去開孔された部分にエミッタ電極18と、ショットキ金
属電極19が同一の製造工程の中で形成されている。な
お20は半導体基板12の下面に設けられたコレクタ電
極である。
Further, an oxide film 17 such as silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the surface of the device thus formed. Then, the emitter diffusion layer 1 of the oxide film 17 is formed.
6 and a portion of the exposed portion 15 of the collector layer 13 and a portion of the upper surface of the base diffusion layer 14 in the vicinity of the exposed portion 15 are then removed. The electrode 18 and the Schottky metal electrode 19 are formed in the same manufacturing process. Reference numeral 20 denotes a collector electrode provided on the lower surface of the semiconductor substrate 12.

【0018】このようにフォトトランジスタ11は構成
されているので、その等価回路図は図2に示すようなの
ものとなる。すなわち、コレクタ層13をカソードCp
としベース拡散層14をアノードApとし、両層13,
14のpn接合を光感接合としてフォトダイオード21
が形成され、またコレクタ層13、ベース拡散層14、
エミッタ拡散層16をそれぞれコレクタC、ベースB、
エミッタEとしてバイポーラトランジスタ22が形成さ
れる。そしてフォトダイオード21に入射した光がpn
接合で光電流に変換され、変換により得られた光電流が
バイポーラトランジスタ22で増幅されるように動作す
る。
Since the phototransistor 11 is configured as described above, its equivalent circuit diagram is as shown in FIG. That is, the collector layer 13 is connected to the cathode Cp
The base diffusion layer 14 is an anode Ap, and both layers 13,
Photodiode 21 a pn junction 14 as photosensitizers junction
Are formed, and the collector layer 13, the base diffusion layer 14,
The emitter diffusion layer 16 is divided into a collector C, a base B,
A bipolar transistor 22 is formed as the emitter E. The light incident on the photodiode 21 is pn
The junction is converted into a photocurrent, and the photocurrent obtained by the conversion operates so as to be amplified by the bipolar transistor 22.

【0019】さらにフォトトランジスタ11には、ベー
ス拡散層14内に露出したコレクタ層13の露出部位1
5とショットキ金属電極19によりショットキバリアダ
イオード23が形成される。このショットキバリアダイ
オード23は、そのカソードCsがフォトダイオード2
1のカソードCpとバイポーラトランジスタ22のコレ
クタCに接続され、アノードAsがフォトダイオード2
1のアノードApとバイポーラトランジスタ22のベー
スBに接続されている。
Further, in the phototransistor 11, an exposed portion 1 of the collector layer 13 exposed in the base diffusion layer 14 is provided.
By 5 a Schottky metal electrode 19 Schottky barrier da
An ion 23 is formed. This Schottky barrier die
Ord 23 has its cathode Cs photodiode 2
It is connected to the collector C of the first cathode Cp and bipolar transistor 22, the anode As a photodiode 2
One anode Ap and the base B of the bipolar transistor 22 are connected.

【0020】このため、フォトトランジスタ11が強い
入射光を受けて飽和動作する時、すなわち、図4の動作
状態を示す回路図において入射光によってフォトダイオ
ード21に光電流IPBが流れ、この光電流IPBが負
荷Rに流れる負荷電流Iとバイポーラトランジスタ
22の増幅率hFEの比より大きい場合(IPB>I
/hFE)は、バイポーラトランジスタ22のベース・
コレクタ接合の順方向電圧VBCよりショットキバリア
ダイオード23のショットキ接合の順方向電圧Vが低
く、これによりショットキ接合の順方向に電流が流れる
ようになってベース・コレクタ接合の順方向電流が抑制
される。
For this reason, when the phototransistor 11 performs a saturated operation by receiving strong incident light, that is, in the circuit diagram showing the operation state of FIG. 4, the incident light causes the photocurrent IPB to flow through the photodiode 21, and this photocurrent If the ratio is greater than the I PB load R L flowing through the load current I C and the amplification factor h FE of the bipolar transistor 22 (I PB> I C
/ H FE ) is the base of the bipolar transistor 22.
Schottky barrier from forward voltage V BC of collector junction
The forward voltage Vf of the Schottky junction of the diode 23 is low, so that a current flows in the forward direction of the Schottky junction and the forward current of the base-collector junction is suppressed.

【0021】そして、ベース・コレクタ接合でベース拡
散層14からコレクタ層13に注入される少数キャリア
が抑制されたものとなるので、コレクタ層13での蓄積
電荷量が少なくなり蓄積時間が短くなってバイポーラト
ランジスタ22のスイッチング動作時の動作スピード、
すなわちフォトトランジスタ11のスイッチング動作ス
ピードが速くなる。しかしこの場合には、スイッチング
動作スピードを速くするためにコレクタ層13の少数キ
ャリアのライフタイムを短くしていないので、受光感度
が低下してしまうことがない。
Since minority carriers injected from the base diffusion layer 14 into the collector layer 13 are suppressed at the base-collector junction, the amount of charges stored in the collector layer 13 is reduced, and the storage time is shortened. Operating speed at the time of switching operation of the bipolar transistor 22,
That is, the switching operation speed of the phototransistor 11 increases. However, in this case, since the lifetime of minority carriers in the collector layer 13 is not shortened in order to increase the switching operation speed, the light receiving sensitivity does not decrease.

【0022】また、ショットキ金属電極19はエミッタ
電極18と同一の金属材料で形成されており、その形成
はエミッタ電極18を形成するアルミニウム蒸着工程に
おいて同時に行うようにしているため、異なる金属材料
で形成する場合に比べ製造工程が簡単なものとなる。
The Schottky metal electrode 19 is formed of the same metal material as that of the emitter electrode 18. Since the Schottky metal electrode 19 is formed simultaneously in the aluminum deposition step of forming the emitter electrode 18, the Schottky metal electrode 19 is formed of a different metal material. The manufacturing process is simpler than in the case of performing the above.

【0023】さらに、上記のように構成されたフォトト
ランジスタ11を受光素子24とし、GaAsLEDを
発光素子25として用い、両素子24,25を光結合さ
せて図5に断面図を示すフォトカプラ26を形成し、そ
の特性を測定した。なお、27は両素子24,25を光
結合させた状態で覆う光透過性樹脂であり、28,29
はリードであり、30は光不透過性樹脂で形成された外
囲器である。
Further, the phototransistor 11 configured as described above is used as a light receiving element 24, a GaAs LED is used as a light emitting element 25, and the two elements 24 and 25 are optically coupled to form a photocoupler 26 whose sectional view is shown in FIG. Formed and their properties were measured. Reference numeral 27 denotes a light-transmitting resin that covers the two elements 24 and 25 in a state where they are optically coupled.
Is a lead, and 30 is an envelope formed of a light-impermeable resin.

【0024】そして、負荷抵抗Rを1.9kΩ、電源
電圧VCCを5V、発光素子25への入力電流Iを5
mAの条件でフォトトランジスタ11の蓄積時間を測定
したところ、蓄積時間は15μsecであった。
[0024] Then, 1.9Keiomega the load resistance R L, the power supply voltage V CC 5V, the input current I F to the light emitting element 25 5
When the accumulation time of the phototransistor 11 was measured under the condition of mA, the accumulation time was 15 μsec.

【0025】これに対し、従来のフォトトランジスタを
受光素子として同様にフォトカプラを構成して同じ条件
の下で蓄積時間を測定したところ、従来のフォトトラン
ジスタの蓄積時間は30μsecで、本発明のフォトト
ランジスタ11を用いることで蓄積時間を従来の1/2
にすることができ、スイッチング動作が速いフォトカプ
ラ26を構成することができた。
On the other hand, a photocoupler was similarly constructed using a conventional phototransistor as a light receiving element, and the accumulation time was measured under the same conditions. The accumulation time of the conventional phototransistor was 30 μsec. By using the transistor 11, the accumulation time can be reduced by half
Thus, the photocoupler 26 having a fast switching operation can be formed.

【0026】尚、上記の実施例においてはショットキ金
属電極19をエミッタ電極18と同じアルミニウムによ
って同時に形成したが、同時に形成しなくてもよく、ま
たショットキ金属電極19を純アルミニウムに変え、コ
レクタ層13に接触しショットキ障壁を形成するシリコ
ンを添加したアルミニウム、タングステンやモリブン等
の他の金属や合金によって形成してもよい。さらにフォ
トトランジスタ11はnpn形で構成したがpnp形で
もよく、また同一のウェハ上にフォトダイオード21、
バイポーラトランジスタ22、ショトッキバリアダイオ
ード23が設けられるようにフォトトランジスタ11を
形成したが、ショトッキバリアダイオード23に相当す
る部分を外付けするようにしてハイブリッド構成とする
ようにしてもよい等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変
更して本発明は実施し得るものである。
In the above embodiment, the Schottky metal electrode 19 is formed simultaneously with the same aluminum as the emitter electrode 18. However, the Schottky metal electrode 19 does not have to be formed at the same time. May be formed of another metal or alloy, such as aluminum, tungsten, and molybdenum, to which silicon is added and which forms a Schottky barrier by contacting with silicon. Further, the phototransistor 11 is configured as an npn type, but may be a pnp type.
Bipolar transistor 22, Shotoki barrier diode
Although the phototransistor 11 is formed so that the diode 23 is provided, a portion corresponding to the Schottky barrier diode 23 may be externally provided to form a hybrid structure. The present invention can be implemented with appropriate modifications.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、フォトトランジスタのコレクタとベースとのpn接
合に並列にショットキバリアダイオードを接続した構成
としたことにより、フォトトランジスタの受光感度を低
下させたり、コストを上昇させたりすることもなく、入
射光量が多い飽和動作状態でのスイッチング動作スピー
ドを向上させることができ、フォトカプラのスイッチン
グ動作を速いものとすることができる等の効果が得られ
る。
As is apparent from the above description, the present invention reduces the light receiving sensitivity of the phototransistor by connecting the Schottky barrier diode in parallel to the pn junction of the collector and the base of the phototransistor. Switching speed in a saturated operation state where the amount of incident light is large without increasing the cost or increasing the cost .
The effect is that the speeding operation can be made faster .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の製造工程途中における上面
図である。
FIG. 3 is a top view in the middle of a manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例の動作状態を説明するために
示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining an operation state of one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例を用いたフォトカプラの概略
構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a photocoupler using one embodiment of the present invention.

【図6】従来例を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a conventional example.

【図7】従来例の等価回路図である。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13…コレクタ層 14…ベース拡散層 15…露出部位 16…エミッタ拡散層 19…ショットキ金属電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Collector layer 14 ... Base diffusion layer 15 ... Exposed part 16 ... Emitter diffusion layer 19 ... Schottky metal electrode

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上にコレクタ領域とベース領
域とが成層され、前記ベース領域の上面にエミッタ領域
が形成され、前記コレクタ領域とベース領域とのpn接
合を光感接合とするフォトトランジスタにおいて、前記
コレクタ領域の少なくとも一部が、前記ベース領域を貫
通して該ベース領域の上面に島状の露出面を形成し、該
コレクタ領域と該ベース領域との接触部にショットキ障
壁を有し、前記コレクタ領域の露出面と該露出面周囲近
傍の前記ベース領域を覆うよう金属電極が設けられてい
ることを特徴とするフォトトランジスタ。
A collector region and a base region are provided on a semiconductor substrate.
And an emitter region on the upper surface of the base region.
Is formed, and a pn junction between the collector region and the base region is formed.
In a phototransistor having a photosensitive junction,
At least a portion of the collector region extends through the base region.
To form an island-shaped exposed surface on the upper surface of the base region,
Schottky failure in the contact area between the collector area and the base area
A wall, and an exposed surface of the collector region and a vicinity of the exposed surface.
A metal electrode is provided so as to cover the adjacent base region.
A phototransistor characterized in that:
【請求項2】 発光素子に対向配置する受光素子とし
て、コレクタとベースとのpn接合を光感接合とするフ
ォトトランジスタを用いたフォトカプラにおいて、前記
フォトトランジスタのpn接合に並列にショットキバリ
アダイオードを接続したことを特徴とするフォトカプ
ラ。
2. A light-receiving element disposed opposite to a light-emitting element.
To make the pn junction between the collector and the base a photosensitive junction.
A photocoupler using a phototransistor;
Schottky barrier in parallel with the pn junction of the phototransistor
Photocap, characterized by connecting a diode
La.
【請求項3】 発光素子に対向配置する受光素子とし
て、半導体基板上にコレクタ領域とベース領域とが成層
され、前記ベース領域の上面にエミッタ領域が形成さ
れ、前記コレクタ領域とベース領域とのpn接合を光感
接合とするフォトトランジスタを用いたフォトカプラに
おいて、前記フォトトランジスタのコレクタ領域の少な
くとも一部に、前記ベース領域との間を接続すると共に
該コレクタ領域の接触部にショットキ障壁を形成するよ
うに金属電極が設けられていることを特徴とするフォト
カプラ。
3. A light receiving element disposed opposite to a light emitting element.
And a collector region and a base region are formed on the semiconductor substrate.
And an emitter region is formed on the upper surface of the base region.
Pn junction between the collector region and the base region.
For photocouplers using phototransistors as junctions
In this case, the phototransistor has a small collector region.
At least partially, the connection between the base region and
A Schottky barrier is formed at the contact portion of the collector region.
Characterized in that a metal electrode is provided.
Coupler.
【請求項4】 コレクタ領域の少なくとも一部は、ベー
ス領域の上面内に島状の露出面が形成されるよう該ベー
ス領域を貫通して設けられていて、前記露出面と該露出
面周囲近傍の前記ベース領域を覆うように金属電極が設
けられていることを特徴とする請求項3記載のフォトカ
プラ。
4. The method according to claim 1 , wherein at least a part of the collector region includes a base.
The base is formed so that an island-shaped exposed surface is formed in the upper surface of the storage region.
The exposed surface and the exposed surface.
A metal electrode is provided so as to cover the base region near the periphery of the surface.
4. The photo camera according to claim 3, wherein
Plastic.
【請求項5】 金属電極が、エミッタ領域に設けられる
エミッタ電極と同一金属材料で形成されていることを特
徴とする請求項3及び請求項4記載のフォトカプラ。
5. A metal electrode is provided in an emitter region.
It is characterized by being formed of the same metal material as the emitter electrode.
The photocoupler according to claim 3 or 4, wherein
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