JPH0243778A - 光半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、いわゆるフィールドプレート構造を備え、高
電圧で使用するフォトダイオード、フォトトランジスタ
、フォトサイリスタ及びフォトトライアックなどの感光
素子に関するもので、特にＬＥＤと組合わせて使用する
フォトカプラに好適する。

（従来の技術） 半導体素子の高耐圧化を図る手段としては、いわゆるフ
ィールドプレート構造が知られているが、その基本的な
構造を第４図に示した。

即ち、Ｎ型の半導体基板２１の主表面には、公知の熱酸
化法により絶縁物層２２を形成後、ボロンなどの不純物
をＮ型の半導体基板２１内に導入してＰ型の半導体領域
２３を形成する。

この結果、Ｎ型の半導体基板２１との間には、接合２４
が形成され、半導体基板２１の表面に露出される接合２
４端部２５は、絶縁物層２２により覆われしかも保護さ
れ、さらに、このＰ型の半導体領域２３には電極２６を
設置する。

この設置に当たっては、ＰＥＰ（Ｐｈｏｔｏ　Ｅｎｇｒ
ａｖｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ）工程により絶縁物層２２に
コンタクトホール２７を設け、ここに導電性物質として
ＡＱもしくはＡＱ−８１、Ａｎ−５ｉ−ＣｕなどのＡρ
金合金堆積して、露出したＰ型の半導体領域２３と電気
的に接続する。

さらに、この半導体素子の高耐圧化を図るために半導体
基板表面に形成するフィールドプレート２８は、Ｐ型の
半導体領域２３より一定の距離だけ外側に広げて形成す
る。その材質は電極２６と同じくＡＲならびにＡＭ金合
金利用する。

このような半導体素子に逆バイアスを印加すると、フィ
ールドプレート２８により絶縁物中に存在するナトリュ
ウムイオンなどの正電荷が補償されるので、第４図に明
らかなように、空乏層２９は、ＰＮ接合２４の主表面部
３０で縮まず、フィールドプレート２８の終端部まで広
がっていく。

（発明が解決しようとする課題） フォトダイオード、フォトトランジスタ及びフォトサイ
リスタなどの受光素子にこのフィールドプレート構造を
採用すると、この素子のＰＮ接合端部近傍の受光部を覆
って形成する金属製の電極により、入射光の大部分が遮
られて、光感度が著しく低くなる。

このために第４図と同一の部品には同じ番号を付けた第
５図にあるように、第２導電型即ちＰ型の半導体領域２
３に電気的に接続する電極２６の外側には、フィールド
プレートの代わりに光透過性の導電性膜２８を広げて形
成して、光感度の低下を防止している。

更に、このような受光素子とＬＥＤなどの発光素子を組
合わせてフォトインタラプタを形成した。

しかし、このような光透過性の導電性薄膜２８によるフ
ィールドプレートを形成するには、絶縁物層に重ねて設
置後、電極２６に対応する部分以外を残すＰＥＰ工程に
よるパターニングが必要になり、更に、電極２６をこの
後形成するのには蒸着工程、バターニング工程などが要
る。

従って、第４図にある光半導体素子により工程が複雑に
なり、工数増加は避けられない。

本発明は、このような事情により成された光半導体装置
に関するもので、特に比較的容易に高耐圧化がはかられ
、しかも、高い受光感度が得られる光〒導体装置を提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板
表面から内部にかけて形成する第２導電型の半導体領域
と、前記半導体基板と第２導電型の半導体領域間に形成
され半導体基板表面に端部を露出する接合部と、この絶
縁物層に形成するコンタク１〜ホールと、このコンタク
トホールを埋めかつ露出した第２導電型の半導体領域に
電気的に接続し前記絶縁物層表面に延長して形成する第
１の電極と、前記半導体基板の他の表面に形成する第２
の電極と、前記第１の電極より外方に位置する絶縁物層
部分に広げて形成する網目状金属電極を設置する点に特
徴がある。

（作　用） このように本発明に係わる光半導体装置では。

フィールドプレートに網目状金属電極を設置して、受光
素子に必要な光入力を確保し、更に、隣接して設置する
絶縁物層にチャージアップする電荷を補償し、更にまた
、耐圧向上も従来と同様に得られる。

（実施例） 第１図、第２図及び第３図により本発明に係わる実施例
を説明する。

即ち、不純物としてｓｂかＰを含有し、ρＳが４０Ωｃ
ｍのシリコン半導体基板１を用意し、その表面には通常
の熱酸化法により２酸化ケイ素即ち絶縁物層２を被覆し
、その所定の位置に、ＰＥＰ工程を施してコンタクトホ
ール３を形成後、これをマスクとしてＰ型不純物Ｂを拡
散してＩ　Ｘ　１０”ｃ＋ａ−”の濃度を持つ不純物領
域４を形成する。この不純物領域４の設置は、他の方法
としていわゆるイオン注入法でも形成できる。

この方法では、絶縁物層２を形成後、これをマスク′と
してＢイオンを所定の濃度注入し、その後通常の熱処理
を施してＢイオンで第２導電型の不純物領域４を形成す
る。

いずれにしても、不純物領域４の形成により、半導体基
板１間に接合５が作成され、半導体基板１表面に露出し
た端部６は、絶縁物層２により覆われて保護されること
になる。

次に、電極形成工程に移行するが、第２導電型の不純物
領域４の設置方法として拡散法またはイオン注入法によ
り絶縁物層２４′こは、コンタクトホール３の有無が生
ずる。この両方に共通するように改めてコンタクトホー
ル３を形成する工程から説明する。不純物領域４に対向
する絶縁物層２には、ＰＥＰ工程を施してコンタクトホ
ール３を形成して、第２尋電型の不純物領域４を露出す
る。このコンタク１−ホール３には蒸着、スパッタ法な
どでＡＱもしくはＡＱ合金を堆積して埋め、しかも絶縁
物層２にも延長する。

と「うのは、半導体基板１を被覆する絶縁物層２の全面
にＡＱもしくはＡＩ２合金を堆積後、バターニング工程
により所定の形状を作るために絶縁物層２にも延長、形
成して第１の電極７がＰＥＰ工程により完成される。

この工程を終えてから、いよいよフィールドプレートの
役割を果たすＡＱもしくはＡＱ合金製の網目状金属電極
８の形成工程に入る。この工程を終えたフォトダイオー
ドの上面図を第１図に、それをＡ−Ａ線で切断した断面
図を第２図に示したが、これに明らかなようにこの電極
８には、多数の網目９がＰＥＰ工程により形成される。

網目の寸法は、半導体素子の定格により相違するが、上
記フォトダイオードでは、幅が２０〜３０μｍ、長平方
向はその３倍程度の長さとし、更に。

接合５の端部６から網目状電極８の端までの距離は８０
μｍ程度、更にまた網目間の距離も２０〜：３０μｍと
する。

このように幅を２０〜３０μｍに押えたのは、あまり離
れているフィールドプレー１−の役割を果たせず、逆に
近すぎると作成に制約があるためである。

半導体基板１の他の表面には、Ｖ−Ｎｉ−Ａｕからなる
第２の電極ｌＯを形成してフォトダイオード１１を完成
し、この第２の電極ｌＯを後述のフォトカプラ用リード
フレームに接続する。ところで、発光素子１２とフォト
ダイオード１１を組込んだフォトカプラ１３を第３図の
断面図に示した。

即ち、図の受光素子１１の底部に形成した第２の’ｔ　
１＠Ｉ　Ｏと１発光素子１２を形成した半導体基板の底
部に設置する電極１４は、夫々相対向して配置するノー
トフレームのリード１５．１６に常法のダイボンディン
グ方法により固着し、更に、他の電極である第１の電極
７は、図に示していない他のリード間を全屈細線により
電気的に接続して、汎用フォトカプラと同一構造とする
。

この両リード間には光透過性樹脂層１７を設置し。

四に、この外側には、エポキシ樹脂層１８をモールド法
に被覆してフォトカプラ１３を完成する。

このフォトカプラ１３では、光透過性樹脂層１７がライ
トガイドになっており、発光素子１２からの放射光が直
接もしくは間接に受光素子１１に入射される結果、発生
した電子−正孔対により光電流ができ、電流が流れるこ
とになる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係わる光半導体装置は、光電流の
発生に寄与する不純物領域に対応して位置する絶縁物層
に網目状金属電極を重ねて設置して、この絶縁物層にチ
ャージアップする＋イオンを補償することができる上に
、耐圧を向上できる。

従って、従来例のように光透過性でかつ導電性薄膜を使
用しなくてすむ外に、網目状金属電極工数の利用により
光入力で確保できるので光半導体装置としての特性も損
なわれない利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の実施例に係わり、第１図は
本発明の一実施例の上面図、第２図はこの図をＡ−Ａ線
で切断した断面図、第３図は他の実施例を示す断面図、
第４図と第５図は従来の光半導体素子の断面図である。 に半導体基板　　　　　２：絶縁物層 ３：コンタクトホール　　４：不純物領域５：接合　　
　　　　　　６：端部 ７：第１の電極　　　　　８：網目状金属電極１０：第
２の電極 代理人　弁理士　大　胡　典　夫 第 図 莫 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電型の半導体基板と、この半導体基板表面から内
   部にかけて形成する第１導電型と反対の第２導電型の半
   導体領域と、前記半導体基板と第２導電型の半導体領域
   間に形成する接合と、前記半導体基板表面に露出するこ
   の接合端部と、この接合端部を覆って前記半導体基板表
   面に形成する絶縁物層と、この絶縁物層に形成するコン
   タクトホールと、このコンタクトホールを埋めかつ露出
   した前記第２導電型の半導体領域に電気的に接続し前記
   絶縁物層表面に延長して形成する第１の電極と、前記半
   導体基板の他の表面に形成する第２の電極と、前記第１
   の電極より外方に位置する絶縁物層部分に広げて形成す
   る網目状金属電極とを具備することを特徴とする光半導
   体装置。