JP5063875B2 - 光半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光信号を電気信号に変換する受光素子を内蔵した光半導体装置及びその製造方法に関する。
受光素子は、光信号を電気信号に変換する素子であり、制御用センサー等に用いられる。具体的には、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）及びＣＤ（Compact Disk）等の光ディスク上に記録されている信号を読み書きする光ピックアップ装置等にも搭載されている。
近年、特にデータの記憶容量の増大及び転送レートの上昇に伴い、光ピックアップに用いられる受光素子にも高受光感度化、低ノイズ化及び高速化が望まれている。
また、情報の再生及び記録に用いられるレーザ光に関し、光ディスクの高密度化に伴って短波長化が進んでいる。例えば、ＣＤ用としては波長７８０ｎｍの赤外レーザが、ＤＶＤ用としては波長６５０ｎｍの赤色レーザが用いられてきたが、今後、高密度ＤＶＤ用のレーザとしては波長４０５ｎｍ程度の青色レーザが利用されるよう開発が進められている。
しかしながら、レーザの短波長化に伴い、受光素子の受光感度は低下する方向にある。これは、受光素子のシリコン中に光が１００％吸収され、且つ全て光電変換されるとした場合、受光感度Ｓは、Ｓ＝ｑλ／ｈｃ の式で示され、入射光の波長に比例するためである。ここで、ｑ：電子一個当たりの電荷量、λ：入射光（レーザ光）の波長、ｈ：プランク定数、ｃ：光の速度である。
特に近年では、ノイズの低減及びサイズ縮小の観点から、同一の半導体基板上に各波長の入射光に適した複数の受光素子を搭載・集積化した光ピックアップ装置が要求されている。
従来、受光感度を向上するために、受光素子表面における入射光の反射率を低減することを目的として、受光素子の表面には酸化膜及び窒化膜等の絶縁膜による反射防止膜を形成する方法が一般的に用いられる（例えば、特許文献１を参照）。
（従来の技術１）
以下、受光素子表面に反射防止膜が形成された従来の光半導体装置の例について図面を参照しながら説明する。
以下、受光素子表面に反射防止膜が形成された従来の光半導体装置の例について図面を参照しながら説明する。
図１４は、受光部拡散層上に反射防止を目的とする反射防止膜を形成した受光素子の断面を示す図である。
光半導体装置としてのフォトダイオード１１は、Ｎ- 型のＳｉ基板１２を用いて形成されている。Ｓｉ基板１２上に受光部としてＰ+ 型拡散層１３が不純物拡散によって形成され、Ｐ+ 型拡散層１３上に反射防止膜１４が形成されている。
Ｓｉ基板１２上に、反射防止膜１４と隣接して受光部電極部１５が設けられていると共に、受光部電極部１５と離れて基板電極部１６が設けられている。受光部電極部１５は、Ｐ+ 型の受光部電極拡散部１７を介して受光部拡散部１３と電気的に接続されている。また、基板電極部１６は、Ｎ+ 型の基板電極拡散部１８を介してＳｉ基板１２と電気的に接続されている。
また、反射防止膜１４は、受光部拡散部１３上に形成されたシリコン酸化膜１９と、シリコン酸化膜１９上に形成されたシリコン窒化膜２０とからなる積層構造を有している。
このように、Ｐ+ 型拡散層１２（受光部）上に反射防止膜１４を形成することにより、Ｐ+ 型拡散層１２の表面における光の反射率を０％に近付ける、言い換えると、光がＳｉ基板１２中に吸収される割合を１００％に近付ける。この結果、受光部の外部における光の損失を低減し、光を効率良く受光部に吸収して利用することができる。つまり、入射光に対する感度が向上する。
以上のような従来の技術１によると、シリコン酸化膜１９の膜厚を５０〜９０ｎｍとし且つシリコン窒化膜２０の膜厚を８０〜１００ｎｍとすると、ｉ線（λ＝３６５ｎｍ）の短波長光に対して最大で９４％程度の透過率を得ている。
しかし、入射光の反射率が最小となる（透過率が最大となる）ような反射防止膜の構成及び膜厚は、入射光の波長によって異なる。このため、従来の技術１を用いて複数の波長に対応する光ピックアップ装置を形成するためには、それぞれの波長の入射光に適した受光素子を備えるＯＥＩＣ（Opto-Electronic Integrated Circuit：光電子集積回路）をハイブリッドに搭載する等の方法と取らなければならない。例えば、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍの入射光に適した受光素子を備えるＯＥＩＣと、高密度ＤＶＤ用の波長４０５ｎｍの入射光に適した受光素子を備えるＯＥＩＣとの２種類を搭載する。しかし、このことは、装置の小型化を妨げる。
そこで、１チップで複数の波長の入射光に対応可能な光ピックアップ装置を形成する技術が提案されている。このような従来技術として、特許文献２に掲載されている技術を説明する。
（従来の技術２）
以下に、受光するレーザ光の波長に応じて受光素子の埋め込み深さを変えることにより、同一基板上に複数の受光素子を形成し、１チップで複数の入射光に対応可能な光ピックアップ装置について、図面を参照して説明する。
以下に、受光するレーザ光の波長に応じて受光素子の埋め込み深さを変えることにより、同一基板上に複数の受光素子を形成し、１チップで複数の入射光に対応可能な光ピックアップ装置について、図面を参照して説明する。
図１５は、複数の波長に対応可能な光ピックアップ装置に搭載された受光素子の断面を示す図である。
従来の技術２の受光素子は、Ｎ- 型Ｓｉベース基板３０上に真性低不純物濃度層３１を１０μｍ堆積させた構造のＳｉ基板４０を用いて形成され、Ｓｉ基板４０には、３つの受光素子、具体的にはＣＤ用受光素子４１、ＤＶＤ用受光素子４２及び高密度ＤＶＤ用受光素子４３が集積されている。
ここで、ＣＤ用受光素子４１のＮ+ 型埋め込み層５１は、Ｎ- 型Ｓｉベース基板３０と低不純物濃度層３１との界面に形成されており、コンタクト６１によってＮ+ 型埋め込み層５１の電位がＳｉ基板４０の表面に取り出される。
また、ＤＶＤ用受光素子４２のＮ+ 型埋め込み層５２は、Ｓｉ基板４０の表面（低不純物濃度層３１の表面）から７μｍの位置に形成されており、コンタクト６２によってＮ+ 型埋め込み層５２の電位がＳｉ基板４０の表面に取り出される。
更に、高密度ＤＶＤ用受光素子４３のＮ+ 型埋め込み層５３は、Ｓｉ基板４０の表面（低不純物濃度層３１の表面）から４μｍの位置に形成されており、コンタクト６３によってＮ+ 型埋め込み層５３の電位がＳｉ基板４０の表面に取り出される。
また、Ｓｉ基板４０上で且つＮ+ 型埋め込み層５１、５２及び５３のそれぞれ上方に、それぞれＰ+ 型拡散層７１、７２及び７３が形成されている。
このようなＳｉ基板４０を用いた受光素子においては、入射光の波長によってＳｉ基板４０中における吸収係数αが異なる。つまり、ＣＤ用の波長７８０ｎｍである光８１の場合、特に吸収係数αが小さいため、高い受光感度を得るために前記のように１０μｍ程度のＮ+ 型埋め込み層５１の深さが必要である。これに対し、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍである光８２の場合は光８１の場合に比べて吸収係数αが大きく、Ｎ+ 型埋め込み層５２の深さは７μｍ程度で良い。更に、高密度ＤＶＤ用の波長４０５ｎｍである光８３の場合、更に吸収係数αが大きく、Ｎ+ 型埋め込み層５３の深さは４０５μｍ程度で十分である。
そこで、受光部に取り込まれた光を効率良く利用する（内部量子効率を向上する）ために、各Ｎ+ 型埋め込み層５１、５２及び５３の深さをそれぞれの入射光の波長に合わせて最適にすることにより、Ｓｉ基板４０中における光の損失を低減している。
このように、同一の基板に低不純物濃度層を複数回に分けて堆積し、短波長のレーザ光を受光する受光素子の埋め込み層を、長波長のレーザ光を受光する受光素子の埋め込み層に比べて浅い位置に形成することにより、各波長の入射光に対して十分な感度を実現している。
特開平１０―１０７３１２公報
特開２００２−１１８２８１号公報
従来の技術２によると、複数の波長の入射光に対してそれぞれ受光感度の高い受光素子を同一基板上に形成することは可能である。しかし、そのためには、各波長の入射光に対してそれぞれ最適な深さに埋め込み層を複数回に分けて形成することが必要であり、このことから構造が複雑化し且つ製造工程数も多くなるため、製造コストが増大する。
また、従来の技術２においては、内部量子効率（基板内における入射光の利用率）の向上を実現しているが、外部量子効果（受光部の表面における入射光の透過率）については改善されていない。つまり、受光する光の波長帯が異なると、反射防止膜の最適な構成も異なるという点については改善されていない。
このような課題に鑑み、本発明は、波長の異なる複数の入射光に対してそれぞれ高い受光感度を有すると共に、構造の複雑化及び製造工程数の増大を抑制して複数の受光素子を同一基板上に形成した光半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明の光半導体装置は、基板上に、それぞれ受光素子が形成された第１の受光領域及び第２の受光領域を備える光半導体装置であって、基板上の第１の受光領域に第１の反射防止膜が形成されていると共に、基板上の第２の受光領域に第２の反射防止膜が形成されており、第１の波長帯の光に対し、第１の反射防止膜の反射率は第２の反射防止膜の反射率よりも小さく、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の光に対し、第２の反射防止膜の反射率は第１の反射防止膜の反射率よりも小さい。
本発明の光半導体装置によると、第１の受光領域において第１の波長帯の光に対する受光感度を向上させると共に、第２の受光領域において第２の波長帯の光に対する受光感度を向上させることができ、また、このような２つの受光領域を１つの基板上に実現することができる。これは、次の理由による。尚、受光領域の受光感度という表現により、該受光領域において入射光が反射防止膜を通過して受光素子に吸収されるまでの感度を言うものとする。
まず、受光領域の表面（基板上）に設けられた反射防止膜の反射率を小さくすることにより、受光領域に吸収される（その結果、該受光領域に形成された受光素子によって受光される）光を増加することができるから、該受光領域の受光感度を向上することができる。
また、本発明の光半導体装置において、第１の受光領域に形成された第１の反射防止膜と、第２の受光領域に形成された第２の反射防止膜とは、異なる波長帯の光に対してそれぞれ異なる反射率を有している。より詳しくは、第１の反射防止膜は、第１の波長帯の光に対する反射率が第２の波長帯の光に対する反射率よりも小さい。これと共に、第２の反射防止膜は、第２の波長帯の光に対する反射率が第１の波長帯の光に対する反射率よりも小さい。
以上のことから、第１の反射防止膜は第１の波長帯の光に対して反射率が最適化（低減）されており、これによって第１の受光領域は第１の波長帯の光に対して受光感度が向上している。同様に、第２の反射防止膜は第２の波長帯の光に対して反射率が最適化（低減）されており、これによって第２の受光領域は第２の波長帯の光に対して受光感度が向上している。これにより、具体的には、例えばＤＶＤに用いる赤色レーザ光と、高密度ＤＶＤに用いる青色レーザ光との２つの波長の光について、それぞれ受光感度を高めた受光素子を同一基板に搭載した光半導体装置を実現することができる。
尚、第１の反射防止膜と第２の反射防止膜とは異なる材料により形成されていることが好ましい。
このようにすると、第１の反射防止膜と、第２の反射防止膜とは、異なる反射率スペクトルを有するようにすることができる。ここで、反射率スペクトルとは、照射される光の波長に応じて反射率が異なることによって描かれるスペクトルである。反射率スペクトルは、例えば反射防止膜の材料及び厚さ等の違い、空気又は樹脂等の反射防止膜上の環境等に依存する。このため、第１の反射防止膜及び第２の反射防止膜に、それぞれ本発明の光半導体装置における関係の反射率を持たせることが具体的に可能になる。つまり、第１の波長帯の光に対し、第１の反射防止膜の反射率は第２の反射防止膜の反射率よりも小さく、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の光に対し、第２の反射防止膜の反射率は第１の反射防止膜の反射率よりも小さいという関係である。
これは、例えば、第１の反射防止膜と第２の反射防止膜とは材料の違いから異なる屈折率を有し、この結果として種々の波長帯の光に対する反射率も異なるようになることから実現する。以上から、複数の波長帯の光に対してそれぞれ最適化された受光領域を有する半導体装置を実現することが確実にできる。
また、第１の反射防止膜は第２の反射防止膜よりも厚いことが好ましい。
このようにすることによっても、第１の反射防止膜及び第２の反射防止膜について、それぞれ本発明の光半導体装置における関係の反射率を持たせることが具体的に可能になる。
また、第１の反射防止膜及び第２の反射防止膜は、それぞれシリコン窒化膜からなり、第１の反射防止膜を構成するシリコン窒化膜に不純が導入されていることにより、第１の反射防止膜は、前記第２の反射防止膜の屈折率とは異なる屈折率を有していることが好ましい。
このようにすると、同じシリコン窒化膜からなる第１及び第２の反射防止膜について、第１の反射防止膜は、不純物が導入されることにより不純物の導入されていない第２の反射防止膜とは屈折率が異なっており、この結果、反射率も異なっている。この結果、第１及び第２の反射防止膜の反射率は、本発明の光半導体装置におけるような関係を有している。
ここで、シリコン窒化膜以外の材料を用いて第１及び第２の反射防止膜を形成し、第１の反射防止膜に不純物を導入することも考えられるが、シリコン窒化膜を用いる場合に顕著に効果が得られる。
また、第１の反射防止膜は、複数の膜からなる積層膜であり、第２の反射防止膜は、単層膜であることが好ましい。
このようにすると、第１の反射防止膜と第２の反射防止膜とが異なる構成を有するため、それぞれの反射率について、本発明の光半導体装置におけるような関係を有するようにすることができる。第１の反射防止膜は、例えば材料の異なる２種類の膜が積層された構造とすることができる。
また、第２の反射防止膜についても、複数の膜からなる積層膜としても良い。この場合にも、例えば、第１の反射防止膜と第２の反射防止膜とでは積層される膜の数が違っている構成とすることにより、それぞれ異なる反射率スペクトルを有するようにすることができる。また、また、第１の反射防止膜と第２の反射防止膜とはそれぞれ積層されている膜の数が同じである場合にも、第１の反射防止膜と第２の反射防止膜とが異なる種類の膜を含んでいる又は積層されている順序が異なる等となっていることによっても、互いに異なる反射率とすることができる。
また、第１の反射防止膜はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを含む積層膜であり、第２の反射防止膜はシリコン酸化膜からなる単層膜であることが好ましい。
また、第１の反射防止膜はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを含む積層膜であり、第２の反射防止膜はシリコン窒化膜からなる単層膜であることが好ましい。
第１の反射防止膜が積層膜であり、第２の反射防止膜が単層膜である構成の具体例として、このような構成とすることができる。
前記の目的を達成するため、本発明の光半導体装置の製造方法は、基板上に定められた第１の受光領域及び第２の受光領域に、それぞれ受光素子を形成する工程（ａ）と、基板上の第１の受光領域に第１の反射防止膜を形成すると共に、基板上の第２の受光領域において第２の反射防止膜を形成する工程（ｂ）とを備え、第１の波長帯の光に対し、第１の反射防止膜の反射率は第２の反射防止膜の反射率よりも小さく、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の光に対し、第２の反射防止膜の反射率は第１の反射防止膜の反射率よりも小さい。
本発明の半導体装置の製造方法によると、第１の波長帯の光に対する受光感度が向上している第１の受光領域と、第２の波長帯の光に対する受光感度が向上している第２の受光領域とが、１つの基板上に形成された本発明の光半導体装置を製造することができる。これは、第１の受光領域が第１の波長帯の光に対する反射率を低減した第１の反射防止膜を有すると共に、第２の受光領域が第２の波長帯の光に対する反射率を低減した第２の反射防止膜を有することによる。
ここで、第１又は第２の受光領域において、第１及び第２の反射防止膜を除く部分、例えばそれぞれに形成された受光素子については、同じ構造であっても良い。このため、異なる波長帯の光に最適化された第１及び第２の受光領域を形成するための工程数は、それぞれの受光領域に異なる構造の受光素子を形成する場合に比べて少なくすることができる。
尚、工程（ｂ）は、第１の受光領域及び第２の受光領域を含む基板上に第１の材料膜を形成する工程と、第１の材料膜のうち第１の受光領域に形成された部分を除去する工程と、第１の受光領域及び第２の受光領域を含む基板上に第２の材料膜を形成する工程と、第２の材料膜のうち第２の受光領域に形成された部分を、第１の材料膜をエッチングストップ膜として用いて除去する工程とを含むことが好ましい。
このようにすると、第１及び第２の反射防止膜を、それぞれ異なる材料により形成し、互いに異なる反射率スペクトルを持たせることができる。このとき、第１の材料膜と第２の材料膜とについて、選択性の大きなエッチングが可能な材料の組み合わせを用いると、第１の材料膜をエッチングストップ膜として用いることにより第２の材料膜だけを選択的に除去することができる。
具体的には、例えば、第１の材料膜としてシリコン酸化膜、第２の材料膜としてシリコン窒化膜を用い、第２の材料膜のエッチングは熱リン酸によるウェットエッチングとしても良い。
また、工程（ｂ）は、基板の第１の受光領域の部分に不純物を導入する工程と、基板を酸化することにより、第１の受光領域及び第２の受光領域を含む基板上に酸化膜を形成する工程とを含み、基板に不純物の導入された第１の受光領域に形成される酸化膜は、第２の受光領域に形成される酸化膜よりも厚いことが好ましい。
このような方法によると、基板の第１の受光領域の部分の表面付近に予め不純物を高濃度で導入しておくことにより、基板の酸化を行なって酸化膜を形成する際、第１の受光領域における酸化膜の成長速度を第２の受光領域における酸化膜の成長速度よりも大きくすることができる。このため、第１の受光領域には、第２の受光領域に形成されるよりも厚い酸化膜が形成される。このように、一度の酸化処理によって異なる厚さの酸化膜を形成することができるから、厚さに応じて個々に酸化処理を行なう場合に比べて工程数を減らすことができる。
このように、第１の反射防止膜を第２の反射防止膜よりも厚くすることにより、第１及び第２の反射防止膜は、異なる反射率を有するようにすることができる。
また、第１の受光領域において基板の表面付近に導入される高濃度の不純物により、基板内部と表面付近との間に不純物濃度の傾斜が発生するため、これによって光電効果の効率を向上することができる。
また、工程（ｂ）は、第１の受光領域及び第２の受光領域を含む基板上にシリコン窒化膜を形成する工程と、第１の受光領域のシリコン窒化膜に不純物を導入し、第１の受光領域のシリコン窒化膜の屈折率を変化させる工程とを含むことが好ましい。
このようにすると、不純物が導入されることによって屈折率の変化した第１の受光領域におけるシリコン窒化膜は、不純物の導入されていない第２の受光領域におけるシリコン窒化膜とは異なる反射率を有するようになる。これにより、第１及び第２の反射防止膜は、本発明の光半導体装置における関係を有するようになる。
ここで、シリコン窒化膜以外の材料により形成した膜についても、不純物の導入により屈折率を変化させることは考えられる。しかし、シリコン窒化膜を用いた場合に、屈折率を変化させる効果が顕著に得られる。
また、工程（ｂ）は、第１の受光領域及び第２の受光領域を含む基板上に第１の材料膜を形成する工程と、第１の材料膜のうち第１の受光領域に形成された部分を除去する工程と、第１の受光領域及び第２の受光領域を含む基板上に、第１の材料膜とは異なる第２の材料膜を形成する工程とを含むことが好ましい。
このようにすると、第１の反射防止膜を第２の材料膜からなる単層膜とすると共に、第２の反射防止膜を第１の材料膜上に第２の材料膜が積層された積層膜とすることができる。このような積層構造の違いにより、第１及び第２の反射防止膜は、互いに異なる反射率スペクトルを有するようになる。
ここで、第１の材料膜を形成する工程は、異なる２以上の膜を積層して形成する工程を含むことが好ましい。
また、第２の材料膜を形成する工程は、異なる２以上の膜を積層して形成する工程を含むことが好ましい。
このようにすると、様々な積層構造を有する第１及び第２の反射防止膜をそれぞれ形成することができる。例えば、第１又は第２の反射防止膜のいずれかを３以上の膜が積層された構造とすることが可能である。また、第１及び第２の膜を共に積層構造とすることも可能である。
また、工程（ｂ）は、第１の受光領域及び第２の受光領域を含む基板上に第１の材料膜を形成する工程と、第１の材料膜上に、第１の材料膜とは異なる第２の材料膜を形成する工程と、第２の材料膜のうち第１の受光領域に形成された部分を、第１の材料膜をエッチングストップ膜として用いて除去する工程とを含むことが好ましい。
このようにすると、第１の反射防止膜を第１の材料膜からなる単層膜とすると共に、第２の反射防止膜を第１の材料膜の上に第２の材料膜が積層された積層膜とすることができる。また、第１の材料膜をエッチングストップ膜として用いることにより、第２の材料膜の選択的な除去を容易に行なうことができる。
また、工程（ｂ）は、第１の受光領域及び第２の受光領域を含む基板上に第１の材料膜を形成する工程と、第１の材料膜のうち第１の受光領域に形成された部分を除去する工程と、第１の受光領域及び第２の受光領域を含む基板上に、第１の材料膜とは異なる第２の材料膜を形成する工程と、第２の材料膜上に、第２の材料膜とは異なる第３の材料膜を形成する工程と、第３の材料膜のうち第２の受光領域に形成された部分を、第２の材料膜をエッチングストップ膜として用いて除去する工程とを含むことが好ましい。
このようにすると、第１の反射防止膜を第２の材料膜上に第３の材料膜が積層された積層膜とすると共に、第２の反射防止膜を第１の材料膜上に第２の材料膜が積層された積層膜とすることができる。また、第２の材料膜をエッチングストップ膜として用いることにより、第３の材料膜の除去を選択的に行なうことができる。
また、第３の材料膜のうち第２の受光領域に形成された部分を除去する工程の後、第２の材料膜のうち第２の受光領域において露出した部分を、第１の材料膜をエッチングストップ膜として用いて除去する工程を更に含むことが好ましい。
このようにすると、第１の反射防止膜を第２の材料膜上に第３の材料膜が積層された積層膜とすると共に、第２の反射防止膜を第１の材料膜からなる単層膜とすることができる。また、第１の材料膜をエッチングストップ膜として用いることにより、第２の材料膜の除去を選択的に行なうことができる。
以上のように、第１及び第２の反射防止膜について、それぞれ積層構造の異なる膜とすることができるから、第１及び第２の反射防止膜は異なる反射率を有し、本発明の光半導体装置における関係を有するようにすることができる。
この結果、第１の波長帯の光に対する受光感度が向上した第１の受光領域と、第２の波長帯の光に対する受光感度が向上した第２の受光領域とが１つの基板上に形成された光半導体装置を製造することが具体的に可能となる。
尚、以上の説明では、いずれも基板上に第１及び第２の２つの受光領域が形成されている光半導体装置及びその製造方法を説明した。しかし、３つ以上の受光領域を備え、それぞれの受光領域において基板上に形成されている反射防止膜が、特定の波長帯の光に対して反射率を最適化（低減）されている構成であっても良い。例えば、以上に説明してきた光半導体装置に、第３の反射防止膜を有する第３の受光領域が更に形成されている場合が考えられる。このとき、第３の反射防止膜は、第１及び第２の波長帯とは異なる第３の波長帯の光に対し、第１及び第２の反射防止膜よりも反射率が小さくなっていれば良い。第１及び第２の波長帯の光に対しては、第３の反射防止膜は順に第１及び第２の反射防止膜よりも大きな反射率を有している。
本発明の光半導体装置によると、同一基板上に設けられた複数の受光領域に備えられる各々の反射防止膜について、それぞれの受光領域が目的とする（受光する）異なる波長帯の光に対して反射率が小さくなるように形成されている。このため、複数の異なる波長帯の光に対し、それぞれの受光領域の受光感度がいずれも向上している。この結果、例えば、ＤＶＤ用の赤色レーザ光と、高密度ＤＶＤ用の青色レーザ光との２つの波長の光のそれぞれについて、高い受光感度を有する受光素子を同一基板に搭載した光半導体装置を実現することができる。
また、本発明の光半導体装置の製造方法によれば、前記のような本発明の光半導体装置を製造することができる。このとき、複数の受光領域における反射防止膜を除く部分の構成は同じであっても良いから、工程数の増加を抑制することができる。
以下、本発明の光半導体装置について、図面を参照しながら説明する。尚、図面において、コンタクト、メタル配線及び層間絶縁膜等は省略している。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置１０１について説明するための模式図である。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置１０１について説明するための模式図である。
光半導体装置１０１は、基板１０２上に形成された第１の受光領域Ａと、第２の受光領域Ｂとを有している。光半導体装置１０１に入射する光Ｌは、ビームスプリッタＳにより、波長の違いに応じて例えば光Ｌ１と光Ｌ２とに分割され、それぞれ順に第１の受光領域Ａと第２の受光領域Ｂとに入射する。具体的な例としては、光半導体装置１０１が高密度ＤＶＤ及びＤＶＤに兼用される光ピックアップ装置に用いられる場合、光ディスクに照射されて反射した光は４０５ｎｍ又は６５０ｎｍである波長に応じて振り分けられ、それぞれ第１の受光領域Ａ又は第２の受光領域Ｂに入射する。この後、それぞれの受光領域において、入射された光は受光素子に取り込まれ、光電変換される。
次に、図２（ａ）は、光半導体装置１０１の具体的構成の例として、光半導体装置１０１ａの断面構成を模式的に示す図である。光半導体装置１０１ａは、基板１０２を用いて形成されており、ここで、基板１０２は、Ｐ型Ｓｉ基板１０２ａ上にＮ型エピタキシャル層１０２ｂを成膜した構造を有しており、ここに形成されているｐｎ接合を用いて受光素子が構成されている。
このような基板１０２上の別々の位置に、光電変換を行なう受光素子がそれぞれ形成された第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂが備えられている。第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂには、いずれもＰ型Ｓｉ基板１０２ａとＮ型エピタキシャル層１０２ｂとの界面付近に選択的に形成されたＰ+ 型埋め込み層１０３と、Ｐ+ 型埋め込み層１０３上に形成されたＰ+ 型拡散層１０４と、Ｎ型エピタキシャル層１０２ｂ上に形成されたＮ+ 型拡散層１０５とが形成されている。ここで、Ｐ+ 型拡散層１０４はアノード引出であり、これによってＰ型Ｓｉ基板１０２ａにおける電位を基板１０２の表面に取り出す。また、Ｎ+ 型拡散層１０５はカソード引出であり、これによってＮ型エピタキシャル層１０２ｂの電位を基板１０２の表面に取り出す。
また、互いに膜種や膜厚の異なる反射防止膜として、基板１０２上に、第１の受光領域Ａには第１の反射防止膜１１１が形成されていると共に第２の受光領域Ｂには第２の反射防止膜１１２が形成されている。このため、各受光領域に到達した光は、一部が反射されるが、このような反射は反射防止膜が形成されていることにより低減されており、光が効率良く取り込まれるようになっている。更に、光の反射率は、反射防止膜の種類と光の波長とによって決まるため、第１及び第２の反射防止膜１１１及び１１２を種類の異なる反射防止膜とすることにより、第１及び第２の受光領域Ａ及びＢを、異なる波長の光に対してそれぞれ個別に最適化することができる。つまり、全ての波長の光に対し、等しく反射率の低い反射防止膜を形成することは困難であるため、波長に応じて異なる反射防止膜を形成することにより、個々に最適化を行なっている。
尚、第１及び第２のいずれの受光領域においても、到達した光はカソード層であるＮ型エピタキシャル層１０２ｂとアノード層であるＰ型Ｓｉ基板１０２ａとに吸収され、電子・正孔対が発生する。このとき、Ｐ型Ｓｉ基板１０２ａとＮ型エピタキシャル層１０２ｂとの間に逆バイアス電圧を印加すると、これらＰ型Ｓｉ基板１０２ａとＮ型エピタキシャル層１０２ｂとの界面付近に空乏層が広がる。このような空乏層の近傍で発生した電子・正孔対のうち、電子はカソードコンタクトであるＮ+ 型拡散層１０５の側に、正孔はアノードコンタクトであるＰ+ 型拡散層１０４の側に、それぞれ分離されて到達し、これによって光電流が発生する。受光素子は、このように機能している。
次に、各反射防止膜及び受光領域について、具体例を説明する。
本実施形態の光半導体装置１０１ａの場合、第１の受光領域Ａにおいて、第１の反射防止膜１１１として厚さ５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜が形成されていると共に、第２の受光領域Ｂにおいて、第２の反射防止膜１１２として厚さ１１０ｎｍ程度のシリコン酸化膜が形成されている。
また、本実施形態において、光は空気層から第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂに入射される。ここで、空気の屈折率は１．００、シリコン窒化膜の屈折率は２．０４、シリコン酸化膜の屈折率は１．４５である。
このような場合の第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂにおける反射率スペクトルを、図２（ｂ）に示す。
前記のような高密度ＤＶＤ及びＤＶＤに兼用される光ピックアップ装置を考えると、例えば第１の受光領域Ａに対して４０５ｎｍ、第２の受光領域Ｂに対して６５０ｎｍの光が到達する。
図２（ｂ）に示すように、波長４０５ｎｍの入射光に対し、第１の受光領域Ａが備えるシリコン窒化膜からなる第１の反射防止膜１１１は、反射率が０．５％程度である。同じ４０５ｎｍの入射光に対し、シリコン酸化膜からなる第２の反射防止膜１１２は、２５％を超える反射率を有している。また、波長６５０ｎｍの入射光に対しては、第２の受光領域Ｂが備えるシリコン酸化膜からなる第２の反射防止膜１１２は、９％程度の反射率を有している。同じ波長６５０ｎｍの入射光に対し、第１の反射防止膜１１１であれば、反射率は１５％程度である。
このように、それぞれ異なる波長の光を受光するための第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂが、異なる反射防止膜としてそれぞれ第１の反射防止膜１１１及び第２の反射防止膜１１２を有していることにより、それぞれ反射率を低減し、受光感度を向上させることができる。
以上のように、本実施形態の光半導体装置１０１ａによると、複数の波長の入射光に対して基板１０２外部における損失を低減して最適化することができ、光の吸収を効率化して受光感度を向上することができる。
尚、本実施形態において説明した反射防止膜の材料及び厚さと、入射光についての２つの波長は、いずれも例を示すのみであり、特に限定するものではない。反射防止膜の材料及び膜厚を調整することにより、様々な波長の光に対してそれぞれ反射率を低減し、受光領域の受光感度を向上することができる。それぞれの反射防止膜について、材料のみが異なり、同じ厚さを有している構成とすることも可能である。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る光半導体装置１０１ｂについて図面を参照して説明する。
次に、本発明の第２の実施形態に係る光半導体装置１０１ｂについて図面を参照して説明する。
図３（ａ）は、光半導体装置１０１ｂの断面構成を模式的に示す図である。ここで、光半導体装置１０１ｂは、図２（ａ）に示す第１の実施形態に係る光半導体装置１０１ａと共通の構成要素を含んでいる。このため、そのような共通の構成要素については、図３（ａ）において図２（ａ）と同じ符号を付すことにより詳しい説明を省略する。以下には、本実施形態の光半導体装置１０１ｂの特徴となる部分について詳しい説明を行なう。
光半導体装置１０１ｂにおいて、第１の受光領域ＡにはＮ型エピタキシャル層１０２ｂ上に不純物濃度１×２０20ｃｍ-3程度のＮ+ 型高濃度不純物領域１２３が設けられている（不純物としては、一般的なリン又はヒ素等を用いることができる）また、第１の反射防止膜１２１及び第２の反射防止膜１２２として、それぞれ熱酸化膜が形成されている。但し、Ｎ+ 型高濃度不純物領域１２３が形成されていることにより、第１の受光領域Ａにおいては基板１０２の酸化処理を行なう際に反応速度が増加し、結果として第１の反射防止膜１２１は第２の反射防止膜１２２よりも厚い膜となっている。このような膜厚の違いから、第１の反射防止膜１２１と第２の反射防止膜１２２とは異なる反射率スペクトルを有する。
具体的には、例えば本実施形態の光半導体装置１０１ｂにおいて、第１の反射防止膜１２１は厚さ１４０ｎｍ程度であり、第２の反射防止膜１２２は厚さ７０ｎｍ程度である。また、本実施形態においては空気入射であり、つまり、光は空気層から各受光領域に入射される。ここで、空気の屈折率は１．００、熱酸化膜である反射防止膜の屈折率は１．４５である。
このとき、第１の反射防止膜１２１及び第２の反射防止膜１２２は、それぞれ図３（ｂ）に示すような反射率スペクトルを示す。
第１の受光領域Ａは、第１の反射防止膜１２１を備えており、波長７８０ｎｍの光に対する反射率は約９％である。同じ波長７８０ｎｍの光に対し、第２の反射防止膜１２２の場合、反射率は２０％を超えている。また、第２の受光領域Ｂは、第２の反射防止膜１２２を備えており、波長４０５ｎｍの光に対する反射率は９％程度である。同じ波長４０５ｎｍの光に対し、第１の反射防止膜１２１の場合、反射率は３５％程度となっている。
このように、光半導体装置１０１ｂにおいて、第１及び第２の反射防止膜１２１及び１２２は同じ熱酸化膜であるが厚さが異なっていることにより、異なる波長の光に対して異なる反射率を有する。この結果、それぞれ異なる波長の光を受光するための第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂは、それぞれの光に対して反射率を低減し、受光感度が向上している。
更に、第１の受光領域Ａにおいて、Ｎ+ 型高濃度不純物領域１２３がカソード層であるＮ型エピタキシャル層１０２ｂ上に形成されていることにより、不純物の濃度傾斜を利用して光電効果の高効率化を図ることができる。これにより、受光領域Ａについて、受光素子としての特性を向上することが可能である。
尚、本実施形態では熱酸化膜からなる第１及び第２の反射防止膜を形成しているが、シリコン窒化膜等の他の材料からなる膜を異なる厚さに形成しても良い。また、反射防止膜の膜厚、入射光の波長、反射率スペクトル等はいずれも例示するものであり、これに限定されるわけではない。反射防止膜の膜厚を調整することにより、他の波長の光に対して反射率を最適化することもできる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る光半導体装置１０１ｃについて、図面を参照して説明する。
次に、本発明の第３の実施形態に係る光半導体装置１０１ｃについて、図面を参照して説明する。
図４（ａ）は、光半導体装置１０１ｃの断面構成を模式的に示す図である。ここで、光半導体装置１０１ｃは、図２（ａ）に示す第１の実施形態に係る光半導体装置１０１ａと共通の構成要素を含んでいる。このため、そのような共通の構成要素については、図４（ａ）において図２（ａ）と同じ符号を付すことにより詳しい説明を省略する。以下には、本実施形態の光半導体装置１０１ｃの特徴となる部分について詳しい説明を行なう。
光半導体装置１０１ｃにおいて、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂには、いずれも厚さ８０ｎｍ程度のシリコン窒化膜である第１の反射防止膜１３１及び第２の反射防止膜１３２が設けられている。但し、第１の反射防止膜１３１は、１×１０21ｃｍ-3程度の不純物濃度でＮ型の不純物が導入されることにより、このような不純物の導入が行なわれていない第２の反射防止膜１３２よりも大きな屈折率を有している。
具体的には、不純物の導入されたシリコン窒化膜である第１の反射防止膜１３１は、屈折率が２．２５であり、不純物の導入されていないシリコン酸化膜である第２の反射防止膜１３２は、屈折率が２．００である。また、本実施形態において、光は屈折率が１．００である空気層からそれぞれの受光領域に入射される（空気入射）。
これらの結果、第１の反射防止膜１３１と第２の反射防止膜１３２とは、図４（ｂ）に示すような互いに異なる反射率スペクトルを有する。
第１の受光領域Ａは、第１の反射防止膜１３１を備えており、波長７８０ｎｍの光に対する反射率は約２．４％である。同じ波長７８０ｎｍの光に対し、第２の反射防止膜１３２の場合、反射率は４．０％程度となる。また、第２の受光領域Ｂは、第２の反射防止膜１３２を備えており、波長６５０ｎｍの光に対する反射率は０．１％程度である。同じ波長６５０ｎｍの光に対し、第１の反射防止膜１３１の場合、反射率は３．０％程度となっている。
このように、光半導体装置１０１ｃにおいて、第１及の反射防止膜１３１は、不純物の導入によって同じシリコン窒化膜からなる反射防止膜である第２の反射防止膜１３２とは異なる屈折率を有し、このことから反射率スペクトルが異なる。この結果、それぞれ異なる波長の光を受光するための第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂは、それぞれの光に対して反射率を低減し、受光感度が向上している。
尚、シリコン窒化膜以外の材料からなる反射防止膜に対して不純物を導入することも考えられるが、シリコン窒化膜の場合に顕著な効果が得られる。
また、以上に説明した反射防止膜の厚さ、第１の反射防止膜に導入する不純物の濃度、入射光の波長、反射率スペクトル等はいずれも例示するものであり、これに限定されるわけではない。また、第１及び第２の反射防止膜について、異なる膜厚とした上で、一方にのみ不純物を導入することも可能である。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る光半導体装置１０１ｄについて図面を参照して説明する。
次に、本発明の第４の実施形態に係る光半導体装置１０１ｄについて図面を参照して説明する。
図５（ａ）は、光半導体装置１０１ｄの断面構成を模式的に示す図である。ここで、光半導体装置１０１ｄは、図２（ａ）に示す第１の実施形態に係る光半導体装置１０１ａと共通の構成要素を含んでいる。このため、そのような共通の構成要素については、図５（ａ）において図２（ａ）と同じ符号を付すことにより詳しい説明を省略する。以下には、本実施形態の光半導体装置１０１ｄの特徴となる部分について詳しい説明を行なう。
光半導体装置１０１ｄにおいて、第１の受光領域Ａには、例えば厚さ１１０ｎｍ程度のシリコン酸化膜１４１ａと、シリコン酸化膜１４１ａ上に積層された厚さ８０ｎｍ程度のシリコン窒化膜１４１ｂとからなる二層膜である第１の反射防止膜１４１が形成されている。また、第２の受光領域Ｂには、厚さ１１０ｎｍ程度のシリコン酸化膜からなる第２の反射防止膜１４２が形成されている。
このように、光半導体装置１０１ｄにおいて、第１の反射防止膜１４１は、第２の反射防止膜１４２と同じシリコン酸化膜の層の上にシリコン窒化膜１４１ｂが積層され、第１の反射防止膜１４１と第２の反射防止膜１４２は積層構造が互いに異なっている。
また、本実施形態において、光は空気層から各受光領域に入射される（空気入射）。ここで、空気の屈折率は１．００、シリコン酸化膜の屈折率は１．４５、シリコン窒化膜の屈折率は２．０４である。
このとき、第１の反射防止膜１４１及び第２の反射防止膜１４２は、それぞれ図５（ｂ）に示すような反射率スペクトルを示す。
第１の受光領域Ａは、第１の反射防止膜１４１を備えており、波長４０５ｎｍの光に対する反射率は約２％である。同じ波長４０５ｎｍの光に対し、第２の反射防止膜１５２の場合、反射率は２５％を超えている。また、第２の受光領域Ｂは、第２の反射防止膜１４２を備えており、波長６５０ｎｍの光に対する反射率は９％程度である。同じ波長６５０ｎｍの光に対し、第１の反射防止膜１４１の場合、反射率は６０％程度となっている。
このように、光半導体装置１０１ｄにおいて、積層構造の異なる第１及び第２の反射防止膜１４１及び１４２を用いることにより、それぞれ異なる波長の光を受光するための第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂは、それぞれの光に対して反射率を低減し、受光感度が向上している。
特に、受光感度低下が顕著な短波長（４０５ｎｍ）の入射光に対し、反射率をより低減できる二層構造の反射防止膜（第１の反射防止膜１４１）を用いることが可能となっている。
尚、本実施形態においては、二層構造の第１の反射防止膜１４１と、一層構造の第２の反射防止膜１４２とを用いたが、これには限られず、互いに異なる積層構造を有する第１及び第２の反射防止膜１４１及び１４２となっていればよい。一例として、第１の反射防止膜１４１において、シリコン窒化膜１４１ｂ上に更に別の材料からなる膜が形成され、三層の膜となっていても良い。また、それぞれの層の厚さ及び材料についても、例を示すものであり、これらを調整することによって異なる波長の入射光に対して反射率を低減し、受光領域の受光感度を向上することができる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る光半導体装置１０１ｅについて図面を参照して説明する。
次に、本発明の第５の実施形態に係る光半導体装置１０１ｅについて図面を参照して説明する。
図６（ａ）は、光半導体装置１０１ｅの断面構成を模式的に示す図である。ここで、光半導体装置１０１ｅは、図２（ａ）に示す第１の実施形態に係る光半導体装置１０１ａと共通の構成要素を含んでいる。このため、そのような共通の構成要素については、図６（ａ）において図２（ａ）と同じ符号を付すことにより詳しい説明を省略する。以下には、本実施形態の光半導体装置１０１ｅの特徴となる部分について詳しい説明を行なう。
光半導体装置１０１ｅにおいて、第１の受光領域Ａには、例えば厚さ１１０ｎｍ程度のシリコン酸化膜１５１ａと、シリコン酸化膜１４１ａ上に積層された厚さ８０ｎｍ程度のシリコン窒化膜１５１ｂとからなる二層膜である第１の反射防止膜１５１が形成されている。また、第２の受光領域Ｂには、厚さ８０ｎｍ程度のシリコン窒化膜からなる第２の反射防止膜１５２が形成されている。
このように、光半導体装置１０１ｄにおいて、第１の反射防止膜１５１は、第２の反射防止膜１５２と同じシリコン酸化膜の層の上にシリコン窒化膜１５１ｂが積層され、第１の反射防止膜１５１は第２の反射防止膜１５２とは互いに積層構造が異なっている。
また、本実施形態において、光は空気層から各受光領域に入射される。ここで、空気の屈折率は１．００、シリコン酸化膜の屈折率は１．４５、シリコン窒化膜の屈折率は２．０４である。
このとき、第１の反射防止膜１５１及び第２の反射防止膜１５２は、それぞれ図６（ｂ）に示すような反射率スペクトルを示す。
第１の受光領域Ａは、第１の反射防止膜１５１を備えており、波長４０５ｎｍの光に対する反射率は約２％である。同じ波長４０５ｎｍの光に対し、第２の反射防止膜１５２の場合、反射率は２５％を超えている。また、第２の受光領域Ｂは、第２の反射防止膜１５２を備えており、波長６５０ｎｍの光に対する反射率は０．５％程度である。同じ波長６５０ｎｍの光に対し、第１の反射防止膜１５１の場合、反射率は６０％程度となっている。
このように、光半導体装置１０１ｅにおいて、積層構造の異なる第１及び第２の反射防止膜１５１及び１５２を用いることにより、それぞれ異なる波長の光を受光するための第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂは、それぞれの光に対して反射率を低減し、受光感度が向上している。また、第２の反射防止膜１５２として、シリコン酸化膜よりも反射率を低減することが可能なシリコン窒化膜を用いることにより、第４の実施形態と比較して更に受光領域の受光感度を向上している。
尚、本実施形態においても、それぞれの反射防止膜の膜構造を調整する、つまり、積層数、個々の層の厚さ及び材料等を調整することにより、前記に挙げた他の異なる波長の入射光に対して反射率を低減し、受光領域の受光感度を向上することができる。
（光半導体装置の製造方法に関する実施形態）
続いて、以下の実施形態では、本発明の光半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。但し、コンタクト工程（コンタクトを形成する工程）以降に形成されるコンタクト、メタル配線及び層間絶縁膜等については図示及び説明を省略する。
続いて、以下の実施形態では、本発明の光半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。但し、コンタクト工程（コンタクトを形成する工程）以降に形成されるコンタクト、メタル配線及び層間絶縁膜等については図示及び説明を省略する。
（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態として、第１の受光領域Ａには３層構造の反射防止膜、第２の受光領域Ｂには単層構造の反射防止膜がそれぞれ形成された光半導体装置を製造する方法を説明する。
以下、第６の実施形態として、第１の受光領域Ａには３層構造の反射防止膜、第２の受光領域Ｂには単層構造の反射防止膜がそれぞれ形成された光半導体装置を製造する方法を説明する。
図７（ａ）〜（ｃ）は、第６の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明するための工程図である。
図７（ａ）には、基板１０２上の異なる位置に、それぞれ受光素子を有する第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂが形成された構造を示している。この構造を形成するため、まず、周知のエピタキシー技術によりＰ型Ｓｉ基板１０２ａ上にＮ型エピタキシャル層１０２ｂを成膜することにより、基板１０２を形成する。次に、周知のリソグラフィ技術、エッチング技術及びイオン注入技術等を利用して、Ｐ+ 型埋め込み層１０３、Ｐ+ 型拡散層１０４及びＮ+ 型拡散層を形成することにより、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂを形成する。より詳しくは、Ｐ+ 型埋め込み層１０３は、Ｐ型Ｓｉ基板１０２ａとＮ型エピタキシャル層１０２ｂとの界面付近に、Ｐ型不純物を例えば１×１０19ｃｍ-3の濃度で導入することによって形成する。また、Ｐ+ 型拡散層１０４は、Ｐ+ 型埋め込み層１０３上の領域に、Ｐ型不純物を例えば５×１０20ｃｍ-3の濃度で導入することによって形成する。更に、Ｎ+ 型拡散層１０５は、Ｎ型エピタキシャル層１０２ｂ上に、Ｎ型不純物を例えば５×１０20ｃｍ-3の濃度で導入することによって形成する。尚、Ｎ型エピタキシャル層１０２ｂにおけるＮ型不純物の濃度は、１×１０16ｃｍ-3程度である。但し、これらの濃度には限られない。
ここで、Ｐ+ 型拡散層１０４はアノード引出であり、また、Ｎ+ 型拡散層１０５はカソード引出である。
次に、図７（ｂ）に示すように、基板１０２上に、第１の絶縁膜の第１層として、例えば熱酸化により第１のシリコン酸化膜２１１を形成する。続いて、第１のシリコン酸化膜２１１上に、第１の絶縁膜の第２層として、例えば減圧ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜２１２を形成する。ここで、減圧ＣＶＤを用いることにより、膜厚の均一性が向上し、受光素子の感度のばらつきを低減することができる。
次に、第２の受光領域Ｂを形成する領域において、第１の絶縁膜であるシリコン酸化膜２１１及びシリコン窒化膜２１２をドライエッチング等によって選択的に除去し、開口２１３を形成する。
次に、図７（ｃ）に示すように、基板上１０２上に第２の絶縁膜として、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Diposition）法により第２のシリコン酸化膜２１４を形成する。このとき、第１の受光領域Ａにおいてシリコン窒化膜２１２上、第２の受光領域Ｂにおいては開口２１３により露出している基板１０２（Ｎ型エピタキシャル層１０２ｂ）直上に第２のシリコン酸化膜２１４が形成される。
以上により、２つの受光領域Ａ及びＢにおいて、互いに異なる積層構造を有する反射防止膜がそれぞれ形成される。具体的には、第１の受光領域Ａには、第１のシリコン酸化膜２１１、シリコン窒化膜２１２及び第２のシリコン酸化膜２１４の３層が、下から上にこの順に積層された構造の第１の反射防止膜として形成される。また、第２の受光領域Ｂにおいては、第２のシリコン酸化膜２１４が第２の反射防止膜として形成される。
１つの具体例として、空気層から各受光領域Ａ及びＢに光が入射する空気入射の場合を考え、第１のシリコン酸化膜２１１の膜厚を１０ｎｍ、シリコン窒化膜２１２の膜厚を５０ｎｍ、第２のシリコン酸化膜２１４の膜厚を１１０ｎｍとする。このとき、第１の受光領域Ａにおいて、波長４０５ｎｍの光に対して反射率０．２％で且つ波長６５０ｎｍの光に対して反射率１１％となる。これと共に、第２の受光領域Ｂにおいて、波長４０５ｎｍの光に対して反射率２７％で且つ波長６５０ｎｍの光に対して反射率９％となる。
このように、本実施形態の光半導体装置の製造方法により、第１の受光領域Ａは波長４０５ｎｍの光に対して反射率が低減されて受光感度が向上していると共に、第２の受光領域Ｂは波長６５０ｎｍの光に対して反射率が低減されて受光感度が向上している。言い換えると、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂにおいて、同じ構成の反射防止膜を共に用いた場合に比べ、それぞれの受光領域が受光する波長の光に対する受光感度が向上している。
以上のように、本実施形態の光半導体装置の製造方法によると、１つの基板１０２上に異なる波長の光を受光するための複数の受光領域を形成し、それぞれの受光領域の受光感度向上を実現することができる。
尚、本実施形態の光半導体装置の構成において、第１のシリコン酸化膜２１１は、基板１０２のＮ型エピタキシャル層１０２ｂとシリコン窒化膜２１２との界面における応力を低減し、該界面付近における界面準位に起因した再結合を低減する働きを有する。これにより、受光領域の感度低下を軽減する効果が生じる。特に、外界面付近で吸収される短波長（例えば４０５ｎｍ）の光の場合、吸収係数が大きいことから界面近傍で吸収され、発生するキャリアの割合が大きい。つまり、界面の影響を受けやすい。このため、短波長の光については、応力を緩和することによる効果が顕著に得られる。
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、第１の受光領域Ａには３層構造の反射防止膜、第２の受光領域Ｂには２層構造の反射防止膜が形成された光半導体装置を製造する。
次に、本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、第１の受光領域Ａには３層構造の反射防止膜、第２の受光領域Ｂには２層構造の反射防止膜が形成された光半導体装置を製造する。
まず、第６の実施形態において説明したのと同様にして、図７（ａ）に示す構造を形成する。つまり、基板１０２を用い、ここにＰ+ 型埋め込み層１０３、Ｐ+ 型拡散層１０４及びＮ+ 型拡散層１０５を形成する。
この後、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂにおいて、基板１０２上に反射防止膜を形成する。図８（ａ）及び（ｂ）には、本実施形態における反射防止膜の形成方法を示している。
図８（ａ）に示すように、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂに亘って、基板１０２上に、第１の絶縁膜として例えばＣＶＤ法によって第１のシリコン酸化膜２２１を形成する。次に、第２の受光領域Ｂにおいて、例えばフッ酸系のエッチング液を用いるウェットエッチングにより、第１のシリコン酸化膜２１１を選択的に除去して開口２２２を形成する。
次に、図８（ｂ）に示すように、基板１０２上に第２の絶縁膜の第１層として、例えば減圧ＣＶＤを用いてシリコン窒化膜２２３を形成する。このとき、第１の受光領域Ａにおいてシリコン酸化膜２２１上、第２の受光領域Ｂにおいては開口２２２により露出している基板１０２（Ｎ型エピタキシャル層１０２ｂ）直上にシリコン窒化膜２２２が形成される。更に、シリコン窒化膜２２３上に、連続して、第２の絶縁膜の第２層としての第２のシリコン酸化膜２２４を形成する。
以上により、２つの受光領域Ａ及びＢにおいて、互いに異なる積層構造を有する反射防止膜がそれぞれ形成される。具体的には、第１の受光領域Ａには、第１のシリコン酸化膜２２１、シリコン窒化膜２２３及び第２のシリコン酸化膜２２４の３層が、下から上にこの順に積層された構造の第１の反射防止膜として形成される。また、第２の受光領域Ｂには、シリコン窒化膜２２３及び第２のシリコン酸化膜２２４の２層が、下から上にこの順で積層された構造の第２の反射防止膜が形成される。
具体例の１つとして、シリコン酸化膜とほぼ同一の屈折率（１．５０）を有する樹脂層から光が各受光領域に入射する樹脂入射の場合を考える。また、第１のシリコン酸化膜２２１の膜厚を８０ｎｍ、シリコン窒化膜２２３の膜厚を８０ｎｍとする。第２のシリコン酸化膜２２４については、樹脂層と屈折率がほぼ同一であることから、その膜厚は反射率には影響しない。
このとき、第１の受光領域Ａにおいて、波長４０５ｎｍの光に対して反射率０．２％で且つ波長６５０ｎｍの光に対して反射率１１％となる。これと共に、第２の受光領域Ｂにおいて、波長４０５ｎｍの光に対して反射率１６％で且つ波長６５０ｎｍの光に対して反射率２．４％となる。
このように、第１の受光領域Ａにおいては３層、第２の受光領域Ｂにおいては２層の先に説明したような反射防止膜が形成され、それぞれ異なる波長の光に対して反射率を軽減している。以上のように、１つの基板１０２上に、それぞれ異なる波長に対して受光感度を向上した受光領域の形成された光半導体装置を製造することができる。
尚、本実施形態の場合、前記のような樹脂入射であることから、第２のシリコン酸化膜２２４の膜厚と、各受光領域における反射率との間に相関関係が無い。このため、第２のシリコン酸化膜２２４の膜厚を大きくし、層間絶縁膜としても機能させることが可能となる。
（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、図３（ａ）に示した第２の実施形態に係る光半導体装置と同様の、第１の受光領域Ａにおいて基板１０２表面に不純物領域を形成することにより、それぞれ異なる膜厚の熱酸化膜が形成された光半導体装置を製造する。
次に、本発明の第８の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、図３（ａ）に示した第２の実施形態に係る光半導体装置と同様の、第１の受光領域Ａにおいて基板１０２表面に不純物領域を形成することにより、それぞれ異なる膜厚の熱酸化膜が形成された光半導体装置を製造する。
まず、第６の実施形態において説明したのと同様にして、図７（ａ）に示す構造を形成する。つまり、基板１０２を用い、ここにＰ+ 型埋め込み層１０３、Ｐ+ 型拡散層１０４及びＮ+ 型拡散層１０５を形成する。
この後、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂにおいて、反射防止膜を形成する。図９（ａ）及び（ｂ）には、本実施形態における反射防止膜の形成方法を示している。
図９（ａ）に示すように、基板１０２上に、公知のフォトリソグラフィ技術により、選択マスクとして、第１の受光領域Ａにおいて開口２３１ａの設けられたフォトレジスト２３１を形成する。続いて、フォトレジスト２３１をマスクとして、第１の受光領域ＡにおいてＮ型エピタキシャル層１０２ｂの表面近傍に不純物を導入する。例えば、Ｐ（リン）を注入エネルギー４０ｋｅＶ、１×１０15ｃｍ-2の条件でイオン注入する。このような注入の後、熱処理によって注入した不純物の拡散を行ない、不純物濃度が約１×１０20ｃｍ-3程度のＮ+ 型の高濃度不純物領域２３２を形成する。
この後、フォトレジスト２３１を除去する。
次に、例えば１０００℃におけるドライ酸化により基板１０２の全面を熱酸化し、シリコン酸化膜を形成する。その後、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたエッチング処理を行ない、該シリコン酸化膜のうち不要な部分を除去する。これにより、Ｎ型エピタキシャル層１０２ｂの表面に、シリコン酸化膜２３３を形成する。このとき、高濃度不純物領域２３２が形成されていることにより熱酸化の際に酸化膜の成長が速くなっているため、第１の受光領域Ａに形成される熱酸化膜２３３ａは、第２の受光領域Ｂに形成される熱酸化膜２３３ｂよりも膜厚が大きくなる。例えば、熱酸化膜２３３ａの膜厚を１４０ｎｍ、熱酸化膜２３３ｂの膜厚を７０ｎｍとすることができる。このようにして、図９（ｂ）に示す構造が形成される。これは、第２の実施形態において説明した構造である。
以上のようにすると、一度の熱酸化によって異なる膜厚を有する熱酸化膜２３３ａ及び２３３ｂを同時に形成することができる。これにより、厚さの異なる熱酸化膜を形成するために個別に熱酸化を行なう場合に比べ、工程を簡略化することができる。
以上から、１つの基板１０２上形成された第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂにおいて、異なる膜厚を有することから反射率スペクトルが異なる反射防止膜をそれぞれ形成し、それぞれの受光領域を異なる波長の光に対して最適化することができる。
（第９の実施形態）
次に、本発明の第９の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、図４（ａ）に示した第３の実施形態に係る光半導体装置と同様の、第１及び第２の受光領域Ａ及びＢに同じ材料からなる反射防止膜を形成し且つ第１の受光領域Ａにおいて該反射防止膜に不純物を導入した構造の光半導体装置を製造する。
次に、本発明の第９の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、図４（ａ）に示した第３の実施形態に係る光半導体装置と同様の、第１及び第２の受光領域Ａ及びＢに同じ材料からなる反射防止膜を形成し且つ第１の受光領域Ａにおいて該反射防止膜に不純物を導入した構造の光半導体装置を製造する。
まず、第６の実施形態において説明したのと同様にして、図７（ａ）に示す構造を形成する。つまり、基板１０２を用い、ここにＰ+ 型埋め込み層１０３、Ｐ+ 型拡散層１０４及びＮ+ 型拡散層１０５を形成する。
この後、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂにおいて、それぞれ反射防止膜を形成する。図１０（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態における反射防止膜の形成方法を示している。
まず、図１０（ａ）に示すように、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂに亘って、基板１０２上に、シリコン窒化膜２４１を例えば減圧ＣＶＤ法により形成する。続いて、シリコン窒化膜２４１上に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、第１の受光領域Ａに開口２４２ａを有するフォトレジスト２４２を形成する。このとき、シリコン窒化膜２４１は、例えば膜厚５０ｎｍに形成する。
次に、図１０（ｂ）に示すように、フォトレジスト２４２をマスクとして、第１の受光領域Ａにおいて開口２３２ａにより露出したＮ型エピタキシャル層１０２ｂの表面にＮ型不純物を導入する。具体的には、例えばＡｓ（ヒ素）等を注入エネルギー１０ｋｅＶ、１×１０16ｃｍ-2の条件でイオン注入する。この後、フォトレジスト２４２を除去する。
このようにしてイオン注入された、第１の受光領域Ａにおける不純物導入シリコン窒化膜２４３は、第２の受光領域Ｂにおけるイオン注入の行なわれていないシリコン窒化膜２４１に比べて大きな屈折率を有する。具体的には、例えば不純物導入シリコン窒化膜２４３の屈折率は２．２５、シリコン窒化膜２４１の屈折率は２．００となる。
以上から、第１及び第２の受光領域Ａ及びＢにおいて、それぞれ形成されている反射防止膜は、屈折率が異なることから反射率スペクトルが互いに異なっている。このように、単一の膜を用いて、不純物の導入によって反射率を調節することができ、単一の基板１０２上に形成された複数の受光領域について、それぞれ異なる波長の光に対して最適化することができる。
（第１０の実施形態）
次に、本発明の第９の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、図５（ａ）に示した第４の光半導体装置と同様の、第１の受光領域Ａには２層構造の反射防止膜が形成され且つ第２の受光領域Ｂには単層の反射防止膜が形成された光半導体装置を製造する。
次に、本発明の第９の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、図５（ａ）に示した第４の光半導体装置と同様の、第１の受光領域Ａには２層構造の反射防止膜が形成され且つ第２の受光領域Ｂには単層の反射防止膜が形成された光半導体装置を製造する。
まず、第６の実施形態において説明したのと同様にして、図７（ａ）に示す構造を形成する。つまり、基板１０２を用いて、Ｐ+ 型埋め込み層１０３、Ｐ+ 型拡散層１０４及びＮ+ 型拡散層１０５を形成する。
この後、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂにおいて、それぞれ反射防止膜を形成する。図１１（ａ）及び（ｂ）には、本実施形態における反射防止膜の形成方法を示している。
図１１（ａ）に示すように、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂに亘って、基板１０２上に例えばＣＶＤ法によりシリコン酸化膜２５１を形成する。これは、第１の受光領域Ａにおいては２層構造である反射防止膜の第１層となると共に、第２の受光領域Ｂにおいては単層構造である反射防止膜となる。
次に、シリコン酸化膜２５１上に、例えば減圧ＣＶＤ法により、シリコン窒化膜２５２を形成する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜２５１をエッチングストップ膜として利用し、第２の受光領域Ｂにおいて、シリコン窒化膜を選択的に除去して開口２５３を形成する。これは、例えば熱リン酸によるウェットエッチングにより行なわれる。熱リン酸によるシリコン窒化膜についてのエッチング速度は、シリコン酸化膜についてのエッチング速度に比べて４〜５倍程度大きいため、熱リン酸をエッチング液として用いると、シリコン窒化膜２５２を選択性良く除去することができるからである。
以上のように、本実施形態では、第１の受光領域Ａにはシリコン酸化膜２５１上にシリコン窒化膜２５２が積層された２層からなる反射防止膜を形成し、第２の受光領域Ｂにおいてはシリコン窒化膜２５２からなる単層の反射防止膜を形成している。尚、一例として、シリコン酸化膜２５１の膜厚は１１０ｎｍ、シリコン窒化膜２５２の膜厚は１６０ｎｍとしている。
このように、それぞれ異なる構成の反射防止膜を形成することにより、第１の受光領域Ａと第２の受光領域Ｂとは異なる反射率スペクトルを有することになるため、異なる波長の光に対して受光感度を向上し、最適化することができる。また、このような構成を、１つの基板１０２上に設けることができる。
（第１１の実施形態）
次に、本発明の第１１の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、図２（ａ）に示した第１の実施形態に係る光半導体装置と同様の、２つの受光領域にそれぞれ異なる材料から形成された単層の反射防止膜が形成された光半導体装置を製造する。
次に、本発明の第１１の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、図２（ａ）に示した第１の実施形態に係る光半導体装置と同様の、２つの受光領域にそれぞれ異なる材料から形成された単層の反射防止膜が形成された光半導体装置を製造する。
まず、第６の実施形態において説明したのと同様にして、図７（ａ）に示す構造を形成する。つまり、基板１０２を用い、ここにＰ+ 型埋め込み層１０３、Ｐ+ 型拡散層１０４及びＮ+ 型拡散層１０５を形成する。
この後、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂにおいて、それぞれ反射防止膜を形成する。図１２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態における反射防止膜の形成方法を示している。
図１２（ａ）に示すように、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂに亘って、基板１０２上に例えばＣＶＤ法によりシリコン酸化膜２６１を形成する。続いて、第２の受光領域Ｂにおいて、例えばフッ酸系のエッチング液を用いるウェットエッチングにより、シリコン酸化膜２６１を選択的に除去して第１の開口２６２を形成する。
次に、図１２（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜２６１上及び第１の開口２６２が設けられたことにより露出している基板１０２上に、シリコン窒化膜２６３を形成する。これには、例えば減圧ＣＶＤ法を用いる。シリコン窒化膜２６３は、第２の受光領域Ｂにおける反射防止膜となる。
次に、図１２（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜２６１をエッチングストップ膜として、第１の受光領域Ａにおけるシリコン窒化膜２６３を選択的に除去し、第２の開口２６４を設ける。これには、第１０の実施形態において説明したのと同様に、熱リン酸を用いたウェットエッチングを行なうのが良い。
以上のようにして、第１の受光領域Ａにはシリコン酸化膜２６１からなる反射防止膜を有すると共に、第２の受光領域Ｂにはシリコン窒化膜２６３からなる反射防止膜を有する光半導体装置を製造することができる。また、このような構成を、単一の基板１０２上に形成することができる。尚、一例として、ここではシリコン酸化膜２６１の膜厚を１１０ｎｍ、シリコン窒化膜２６３の膜厚を５０ｎｍとしている。
このようにすることによって、それぞれ異なる構成の反射防止膜を形成することにより、第１の受光領域Ａと第２の受光領域Ｂとは異なる反射率スペクトルを有することになるため、異なる波長の光に対して受光感度を向上し、最適化することができる。
尚、シリコン窒化膜２６３を形成した段階である図１２（ｂ）に示す構造は、図６（ａ）に示した第５の実施形態に係る光半導体装置と同様の構造であり、これも２つの受光領域が異なる波長の光に対して最適化された構造となっている。つまり、第１の受光領域Ａにはシリコン酸化膜２６４上にシリコン窒化膜２６３が積層された２層構造の反射防止膜が形成され、第２の受光領域Ｂにはシリコン窒化膜２６３からなる単層の反射防止膜が形成されている。シリコン窒化膜２６３のエッチングにより第２の開口２６４を設ける工程を省略することにより、このような構造の光半導体装置を製造することができる。
（第１２の実施形態）
次に、本発明の第１１の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、第１及び第２の受光領域Ａ及びＢにおいて、共に２層構造であるが、各層の種類が異なる反射防止膜がそれぞれ形成された光半導体装置を製造する。
次に、本発明の第１１の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態では、第１及び第２の受光領域Ａ及びＢにおいて、共に２層構造であるが、各層の種類が異なる反射防止膜がそれぞれ形成された光半導体装置を製造する。
まず、第６の実施形態において説明したのと同様にして、図７（ａ）に示す構造を形成する。つまり、基板１０２を用い、ここにＰ+ 型埋め込み層１０３、Ｐ+ 型拡散層１０４及びＮ+ 型拡散層１０５を形成する。
この後、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂにおいて、それぞれ反射防止膜を形成する。図１３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態における反射防止膜の形成方法を示している。
図１３（ａ）に示すように、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂに亘って、基板１０２上に例えば熱酸化により第１のシリコン酸化膜２７１を形成する。続いて、第２の受光領域Ｂにおいて、例えばフッ酸系のエッチング液を用いるウェットエッチングにより、第１のシリコン酸化膜２７１を選択的に除去して第１の開口２７２を形成する。
次に、図１３（ｂ）に示すように、第１のシリコン酸化膜２７１上及び第１の開口２７２が設けられたことにより露出している基板１０２上に、シリコン窒化膜２７３を形成する。これには、例えば減圧ＣＶＤ法を用いる。これに連続して、シリコン窒化膜２７３上に、例えばＣＶＤ法により第２のシリコン酸化膜２７４を形成する。
次に、図１３（ｃ）に示すように、シリコン窒化膜２７３をエッチングストップ膜として利用し、第１の受光領域Ａにおいてシリコン酸化膜２７４をエッチングして第２の開口２７５を形成する。このとき、例えばフッ酸系のエッチング液を用いるウェットエッチングを行なうことにより、シリコン酸化膜２７４を選択的に除去することができる。
以上のようにして、第１の受光領域Ａには第１のシリコン酸化膜２７１上にシリコン窒化膜２７３が積層された２層構造の反射防止膜が形成されると共に、第２の受光領域Ｂにはシリコン窒化膜２７３上に第２のシリコン酸化膜２７４が積層された２層構造の反射防止膜が形成された構成の光半導体装置が製造される。また、このような構成を、単一の基板１０２上に形成することができる。尚、ここでは一例として、第１のシリコン酸化膜２７１の膜厚を１０ｎｍ、シリコン窒化膜２７３の膜厚を４０ｎｍ、第２のシリコン酸化膜２７４の膜厚を６０ｎｍとしている。
このようにすることによっても、それぞれ異なる構成の反射防止膜を形成することにより、第１の受光領域Ａと第２の受光領域Ｂとは異なる反射率スペクトルを有することになるため、異なる波長の光に対して受光感度を向上し、最適化することができる。
また、以上に説明した構成によると、第１のシリコン酸化膜２７１は、基板１０２のＮ型エピタキシャル層１０２ｂとシリコン窒化膜２７３との界面における応力を低減し、基板１０２の表面付近において短波長（例えば４０５ｎｍ）の光が吸収されるのを抑制することができる。このため、短波長の光に対する感度低下を緩和することができる。
また、以上の構成によると、第１の受光領域Ａにおける波長４０５ｎｍの入射光に対する反射率と、第２の受光領域Ｂにおける波長６５０ｎｍの入射光に対する反射率とについて、共に１％以下となっている。このように、反射防止膜を多層化することにより、異なる波長の光に対し、それぞれの受光領域の反射率をほとんど０に近付けることができる。
以上に説明した各実施形態において、反射防止膜を構成する種々の膜の材料、膜厚及び積層構造等を調整することにより、例示した他の波長の光に対しても、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂについて、それぞれ反射率を低減し、受光感度を向上することが可能である。
また、いずれも受光領域のみを示し且つ説明しているが、受光領域の他に、トランジスタ、抵抗及び容量等の回路素子を同一の基板上に形成することも可能である。更に、レーザ素子などの発光素子を同一基板上に搭載することもできる。
また、いずれも第１及び第２の２種類の受光領域を備える光半導体装置について説明した。しかし、３種類以上の受光領域を備える光半導体装置であっても良い。例えば、第１の受光領域Ａ及び第２の受光領域Ｂに加えて、第３の受光領域Ｃを備える場合が考えられる。このとき、第３の受光領域Ｃが備える反射防止膜は、第１及び第２の波長帯とは異なる第３の波長帯の光に対し、第１及び第２の受光領域Ａ及びＢにおける反射防止膜よりも反射率が小さくなっていれば良い。第１及び第２の波長帯の光に対しては、第３の受光領域Ｃにおける反射防止膜は、順に第１及び第２の受光領域Ａ及びＢにおける反射防止膜よりも大きな反射率を有している。
このような光半導体装置としては、第１の受光領域ＡはＣＤ用の７８０ｎｍの光を受光し、第２の受光領域ＢはＤＶＤ用の６５０ｎｍの光を受光し且つ第３の受光領域Ｃは高密度ＤＶＤ用の４０５ｎｍの光を受光するようになっている光ピックアップ装置であっても良い。
また、以上の各実施形態においては、いずれも入射光のスペクトル幅がレーザ光のように狭い場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、図２（ｂ）に反射率スペクトルを示した第１の実施形態の場合に、波長４００〜５００ｎｍの光について第１の反射防止膜を備える第１の受光領域Ａによって受光し、波長６５０〜７５０ｎｍの光について第２の反射防止膜を備える第２の受光領域Ｂによって受光するようにする。これにより、どちらの波長帯の光についても、受光効率が高められていることになる。このような装置の例として、入射光のスペクトル幅が可視光のように広いＣＣＤがある。また、カメラ測光用の光半導体装置、複写機及び光測定器等に用いられる光半導体装置にも適用できる。
また、以上の各実施形態においては、図１に示したように、ビームスプリッタを用いて入射光が波長に基づいて分割（ここでは、２分割）され、この後、それぞれの受光領域には分割された光が別々に入射する場合を説明した。しかし、これに限らず、入射光が分割されることなく全ての受光領域に対して入射する構成の光半導体装置とすることもできる。この場合、各受光領域の備える反射膜がそれぞれ異なる反射率スペクトルを有することにより、異なる波長の入射光に対して異なる反射率を示し、受光領域自体が波長を選択する機能を有している構成とすることができる。また、光ピックアップ装置の場合であれば、使用している光ディスクの種類（ＣＤ、ＤＶＤ又は高密度ＤＶＤ等）に応じて、必要とされる波長の光に対応する受光領域が出力する信号を利用すればよい。
また、以上の各実施形態において、いずれも受光領域の構造としてはＰＮ接合による一般的な構造を利用しているが、これには限られない。例えば、ＰＩＮフォトダイオード又はアバランシェフォトダイオードであっても良いし、更にはＰＮ接合を用いていない他の光伝導素子であっても良い。
また、以上の各実施形態において、基板としてはＳｉ基板を用いているが、これに限るものではなく、化合物半導体基板又はゲルマニウム基板等を利用することも可能である。更に、Ｐ型Ｓｉ基板１０２ａ上にＮ型エピタキシャル層１０２ｂが成膜された基板１０２を用いているが、これとは導電型が逆であってもよい。つまり、Ｎ型Ｓｉ基板上にＰ型エピタキシャル層が形成された基板を用いた光半導体装置とすることも可能である。
本発明に係る光半導体装置は、単一の基板に搭載された複数の受光領域がそれぞれ異なる反射防止膜を備え、異なる波長の光に対して受光感度が高められており、ＤＶＤ及びＣＤに兼用する光ピックアップ用受光素子等として有用である。
１０１ 光半導体装置
１０１ａ〜１０１ｅ 光半導体装置
１０２ 基板
１０２ａ Ｐ型Ｓｉ基板
１０２ｂ Ｎ型エピタキシャル層
１０３ Ｐ+ 型埋め込み層
１０４ Ｐ+ 型拡散層
１０５ Ｎ+ 型拡散層
Ａ 第１の受光領域
Ｂ 第２の受光領域
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１ 第１の反射防止膜
１１２、１２２、１３２、１４２、１５２ 第２の反射防止膜
１４１ａ、１５１ａ シリコン酸化膜
１４１ｂ、１５１ｂ シリコン窒化膜
２１１ 第１のシリコン酸化膜（第１の絶縁膜の第１層）
２１２ シリコン窒化膜（第１の絶縁膜の第２層）
２１３ 開口
２１４ 第２のシリコン酸化膜（第２の絶縁膜）
２２１ 第１のシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）
２２２ 開口
２２３ シリコン窒化膜（第２の絶縁膜の第１層）
２２４ 第２のシリコン酸化膜（第２の絶縁膜の第２層）
２３１ フォトレジスト
２３１ａ 開口
２３２ 高濃度不純物領域
２３３、２３３ａ、２３３ｂ 熱酸化膜
２４１ シリコン窒化膜
２４２ フォトレジスト
２４２ａ 開口
２４３ 不純物導入シリコン窒化膜
２５１ シリコン酸化膜
２５２ シリコン窒化膜
２５３ 開口
２６１ シリコン酸化膜
２６２ 第１の開口
２６３ シリコン窒化膜
２６４ 第２の開口
２７１ 第１のシリコン酸化膜
２７２ 第１の開口
２７３ シリコン窒化膜
２７４ 第２のシリコン酸化膜
２７５ 第２の開口
１０１ａ〜１０１ｅ 光半導体装置
１０２ 基板
１０２ａ Ｐ型Ｓｉ基板
１０２ｂ Ｎ型エピタキシャル層
１０３ Ｐ+ 型埋め込み層
１０４ Ｐ+ 型拡散層
１０５ Ｎ+ 型拡散層
Ａ 第１の受光領域
Ｂ 第２の受光領域
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１ 第１の反射防止膜
１１２、１２２、１３２、１４２、１５２ 第２の反射防止膜
１４１ａ、１５１ａ シリコン酸化膜
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２１１ 第１のシリコン酸化膜（第１の絶縁膜の第１層）
２１２ シリコン窒化膜（第１の絶縁膜の第２層）
２１３ 開口
２１４ 第２のシリコン酸化膜（第２の絶縁膜）
２２１ 第１のシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）
２２２ 開口
２２３ シリコン窒化膜（第２の絶縁膜の第１層）
２２４ 第２のシリコン酸化膜（第２の絶縁膜の第２層）
２３１ フォトレジスト
２３１ａ 開口
２３２ 高濃度不純物領域
２３３、２３３ａ、２３３ｂ 熱酸化膜
２４１ シリコン窒化膜
２４２ フォトレジスト
２４２ａ 開口
２４３ 不純物導入シリコン窒化膜
２５１ シリコン酸化膜
２５２ シリコン窒化膜
２５３ 開口
２６１ シリコン酸化膜
２６２ 第１の開口
２６３ シリコン窒化膜
２６４ 第２の開口
２７１ 第１のシリコン酸化膜
２７２ 第１の開口
２７３ シリコン窒化膜
２７４ 第２のシリコン酸化膜
２７５ 第２の開口
Claims (8)
- 基板上に定められた第１の受光領域及び第２の受光領域に、それぞれ受光素子を形成する工程（ａ）と、
前記基板上の前記第１の受光領域に第１の反射防止膜を形成すると共に、前記基板上の第２の受光領域に第２の反射防止膜を形成する工程（ｂ）とを備え、
第１の波長帯の光に対し、前記第１の反射防止膜の反射率は前記第２の反射防止膜の反射率よりも小さく、
前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の光に対し、前記第２の反射防止膜の反射率は前記第１の反射防止膜の反射率よりも小さく、
前記工程（ｂ）は、
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域を含む前記基板上にシリコン窒化膜を同時に形成する工程と、
前記シリコン窒化膜を形成した後、前記第１の受光領域の前記シリコン窒化膜に選択的なイオン注入によって不純物を導入することにより、前記第１の受光領域の前記シリコン窒化膜の屈折率を変化させる工程とを含み、
前記イオン注入によって導入する前記不純物は、前記基板における前記第１の反射防止膜直下の部分において、当該部分の導電型を決定している不純物と同一の導電型を生じさせる不純物であることを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 請求項１において、
前記工程（ｂ）は、
前記基板の前記第１の受光領域の部分に不純物を導入する工程と、
前記基板を酸化することにより、前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域を含む前記基板上に酸化膜を形成する工程とを含み、
前記基板に前記不純物の導入された前記第１の受光領域に形成される前記酸化膜は、前記第２の受光領域に形成される前記酸化膜よりも厚いことを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 請求項１において、
前記工程（ｂ）は、
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域を含む前記基板上に第１の材料膜を形成する工程と、
前記第１の材料膜のうち前記第１の受光領域に形成された部分を除去する工程と、
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域を含む前記基板上に、前記第１の材料膜とは異なる第２の材料膜を形成する工程とを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 請求項３において、
前記第１の材料膜を形成する工程は、異なる２以上の膜を積層して形成する工程を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 請求項３又は４において、
前記第２の材料膜を形成する工程は、異なる２以上の膜を積層して形成する工程を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 請求項１において、
前記工程（ｂ）は、
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域を含む前記基板上に第１の材料膜を形成する工程と、
前記第１の材料膜上に、前記第１の材料膜とは異なる第２の材料膜を形成する工程と、
前記第２の材料膜のうち前記第１の受光領域に形成された部分を、前記第１の材料膜をエッチングストップ膜として用いて除去する工程とを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 請求項１において、
前記工程（ｂ）は、
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域を含む前記基板上に第１の材料膜を形成する工程と、
前記第１の材料膜のうち前記第１の受光領域に形成された部分を除去する工程と、
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域を含む前記基板上に、前記第１の材料膜とは異なる第２の材料膜を形成する工程と、
前記第２の材料膜上に、前記第２の材料膜とは異なる第３の材料膜を形成する工程と、
前記第３の材料膜のうち前記第２の受光領域に形成された部分を、前記第２の材料膜をエッチングストップ膜として用いて除去する工程とを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
置の製造方法。 - 請求項７において、
前記第３の材料膜のうち前記第２の受光領域に形成された部分を除去する工程の後、
前記第２の材料膜のうち前記第２の受光領域において露出した部分を、前記第１の材料膜をエッチングストップ膜として用いて除去する工程を更に含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
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