JPH0244779A - Light-activated semiconductor device - Google Patents

Light-activated semiconductor device

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JPH0244779A
JPH0244779A JP63196343A JP19634388A JPH0244779A JP H0244779 A JPH0244779 A JP H0244779A JP 63196343 A JP63196343 A JP 63196343A JP 19634388 A JP19634388 A JP 19634388A JP H0244779 A JPH0244779 A JP H0244779A
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insulating film
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solar cell
poly
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松浪 光雄
Toshiaki Miyajima
利明 宮嶋
Minoru Yoshioka
稔 吉岡
Kazumasa Kioi
一雅 鬼追
Tsukasa Doi
土居 司
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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To decrease the cost of manufacturing by forming a high voltage output type solar battery with an Si layer comprising polycrystalline Si or single crystal Si. CONSTITUTION:A poly Si film 4 is formed on an SiO2 film 6 which is formed by a thermal oxidation method. The poly Si film 4 is formed by an SiH4 thermal decomposition method. The gate part of a vertical MOS FET comprising an SiO2 gate insulating film and a poly Si film 8 is fabricated by removing unnecessary parts of the SiO2 film and the poly Si film. An N<+>-Si diffused layers 9 and 9' are formed in the source contact region of the vertical MOS FET and a part which is to become the light receiving surface of a solar battery. The SiO2 film 6, a P-Si diffused layer 5'' and the Si layer 4 in a specified pattern are sequentially removed. Each island shaped region in which the solar call element is assembled is isolated. Thereafter, an insulating film 10 comprising SiO2 and the like is formed by a low temperature CVD method and the like. In this way, the number of chips which are mounted in the package of a photo MOS relay is decreased, and the reliability is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光結合型固体リレー装置などに使用する光駆動
型半導体装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a light-driven semiconductor device used in a light-coupled solid state relay device or the like.

(従来の技術) 近年、半導体技術の急速な発展に伴い、制御システムに
おけるハードウェアの高性能化および小型化に関する要
求が増大すると共に、そのデジタル化が進行している。
(Prior Art) In recent years, with the rapid development of semiconductor technology, demands for higher performance and smaller size of hardware in control systems have increased, and their digitalization has progressed.

しかしながら、これら制御システムの入出力部は依然と
してアナログ信号を処理しており、システム全体から見
ると、同一システム内にデジタル回路とアナログ回路と
が混在している。従って、アナログ信号(特に、微小電
圧および電流)を確実に処理し、そして処理された信号
をシステムの制御部へ導入することが重要な課題となっ
てくる。
However, the input/output sections of these control systems still process analog signals, and when viewed from the system as a whole, digital circuits and analog circuits coexist within the same system. Therefore, it is important to reliably process analog signals (particularly minute voltages and currents) and to introduce the processed signals to the control section of the system.

このような課題を解決するものとして、ホトMOSリレ
ーが実用化されている。ホトMO3リレーは。
PhotoMOS relays have been put into practical use as a solution to these problems. Photo MO3 relay.

入出力部の間が電気的には完全に絶縁されているが、光
学的には結合されている固体リレー装置の一種である。
It is a type of solid state relay device in which the input and output parts are completely electrically isolated but optically coupled.

このホトMOSリレーの入力側に電流を流すと1発光素
子(例えば9発光ダイオード)が発光し、この光出力を
光電変換素子(例えば。
When a current is passed through the input side of this photoMOS relay, one light emitting element (for example, 9 light emitting diodes) emits light, and this light output is converted to a photoelectric conversion element (for example, 9 light emitting diodes).

高電圧出力型の小型太陽電池)が受は取り、光起電力を
発生する。この光起電力をパワーMOS FETにゲー
ト電圧として印加し、このパワーMO5FETをオン・
オフ状態にすることにより、出力側の負荷を制御するこ
とができる。
A small solar cell (high voltage output type) takes the charge and generates photovoltaic power. This photovoltaic force is applied to the power MOS FET as a gate voltage to turn on the power MO5FET.
By turning it off, the load on the output side can be controlled.

しかしながら、従来のホトMOSリレーは、同一パッケ
ージ内に9発光素子と対向するように光電変換素子が配
設され、さらにこの光電変換素子の起電力により駆動す
るパワーMO3FETが組み込まれていた。
However, in the conventional photoMOS relay, a photoelectric conversion element is disposed in the same package so as to face nine light emitting elements, and a power MO3FET driven by the electromotive force of this photoelectric conversion element is further incorporated.

従って、同一パッケージ内に3個以上の独立したチップ
を実装する必要があるため、装置の構造が複雑であり、
製造コストが高くなると共に、装置自体の信頼性が低下
するという問題点があった。
Therefore, it is necessary to mount three or more independent chips in the same package, which complicates the structure of the device.
There were problems in that the manufacturing cost increased and the reliability of the device itself decreased.

しかも、上記のパワーMOS FETおよび光電変換素
子は、別個の基板を用いて個々に作製されているので、
基板上に画素子の共通利用部分を設けたり。
Moreover, since the above-mentioned power MOS FET and photoelectric conversion element are individually manufactured using separate substrates,
A common use area for pixel elements is provided on the substrate.

共通の製造工程を採用することができず、製造コストが
高くなるという問題点があった。
There was a problem in that a common manufacturing process could not be adopted, resulting in high manufacturing costs.

このような問題点を解決するために、パワーMO3FE
Tと光電変換素子とを同一基板上に形成することが提緊
されている。例えば、特開昭62−106660号は、
 MOS FETなどが形成された半導体基板上に。
In order to solve these problems, power MO3FE
There is an urgent need to form T and a photoelectric conversion element on the same substrate. For example, JP-A-62-106660,
On a semiconductor substrate on which MOS FETs etc. are formed.

絶縁膜を介して光電変換素子が形成された半導体装置を
開示している。該光電変換素子は該絶縁膜上に形成され
たアモルファスSiまたはSi単結晶により形成されて
いる。
A semiconductor device in which a photoelectric conversion element is formed through an insulating film is disclosed. The photoelectric conversion element is formed of amorphous Si or Si single crystal formed on the insulating film.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、光電変換素子にアモルファスSiを用い
る場合には2例えば放電プラズマ法により絶縁膜上に形
成された所定パターンの下部電極にアモルファスSiを
堆積するとき、同一基板上のMOSPETはダメージを
受け、スレッシュホールド電圧が変化することになる。
(Problem to be Solved by the Invention) However, when amorphous Si is used in a photoelectric conversion element, 2. For example, when depositing amorphous Si on a lower electrode in a predetermined pattern formed on an insulating film by a discharge plasma method, The upper MOSPET will be damaged and the threshold voltage will change.

この変化値を回復させるために高温で熱処理する必要が
あり、その際アモルファス膜が破壊されるため2回復が
困難である。
In order to recover this change value, it is necessary to perform heat treatment at a high temperature, and in this case, the amorphous film is destroyed, making recovery difficult.

従って、同一基板上に形成されているMOS FETの
素子特性が設計値よりずれる恐れがある。また。
Therefore, the element characteristics of MOS FETs formed on the same substrate may deviate from the designed values. Also.

アモルファス太陽電池を形成するとき、アモルファス膜
上下に電極が必要であって工程が複雑になり、コスト高
となる可能性がある。さらにアモルファスSiを用いた
光電変換素子は長時間の使用により光電変換特性が劣化
する可能性があり信頼性に欠ける。
When forming an amorphous solar cell, electrodes are required above and below the amorphous film, which may complicate the process and increase costs. Furthermore, photoelectric conversion elements using amorphous Si may suffer from deterioration in photoelectric conversion characteristics due to long-term use, resulting in lack of reliability.

他方、光電変換素子にSi単結晶を用いる場合には1例
えば、まず絶縁膜上にSiの多結晶薄膜またはアモルフ
ァス薄膜を形成しておいて1次いで該Si薄膜にレーザ
を照射して溶融させ、そして冷却して単結晶化する方法
が採用されている。しかし。
On the other hand, when using a Si single crystal for a photoelectric conversion element, for example, first a polycrystalline thin film or an amorphous thin film of Si is formed on an insulating film, and then the Si thin film is irradiated with a laser to melt it. Then, a method is adopted in which the material is cooled and turned into a single crystal. but.

このような方法では9作製工程が複雑で生産性が悪く、
かつ素子の歩留りが低いため、製造コストが高くなるな
どの問題点がある。
With this method, the manufacturing process is complicated and the productivity is low.
Moreover, since the yield of the device is low, there are problems such as high manufacturing cost.

本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的とするところは、気相成長法により形成された多結
晶または単結晶からなるSi層で光電変換素子を形成す
ることにより、製造コストが低減され、そして信頼性が
向上した光駆動型半導体装置を提供することにある。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to form a photoelectric conversion element with a polycrystalline or single-crystalline Si layer formed by vapor phase growth. An object of the present invention is to provide a light-driven semiconductor device with reduced cost and improved reliability.

(課題を解決するための手段) 本発明の光駆動型半導体装置は、縦型MOS FETと
高電圧出力型太陽電池とが同一基板上に形成されている
光駆動型半導体装置であって、液高電圧出力型太陽電池
が、気相成長法により形成された多結晶または単結晶か
らなるSi層で形成され、そのことにより上記目的が達
成される。
(Means for Solving the Problems) A light-driven semiconductor device of the present invention is a light-driven semiconductor device in which a vertical MOS FET and a high-voltage output solar cell are formed on the same substrate. A high-voltage output solar cell is formed with a polycrystalline or single-crystalline Si layer formed by vapor phase growth, thereby achieving the above object.

上記の縦型MOS PETおよび高電圧出力型太陽電池
は1例えば基板上に平面的に形成される。この場合、太
陽電池は基板上に形成された絶縁膜を介して作製される
。あるいは、基板上にまず縦型MO3FETを作製し、
絶縁膜で被覆した後、該絶縁膜上に太陽電池を作製して
もよい。
The above-mentioned vertical MOS PET and high voltage output solar cell are formed in a planar manner on a substrate, for example. In this case, the solar cell is fabricated via an insulating film formed on the substrate. Alternatively, first fabricate a vertical MO3FET on the substrate,
After covering with an insulating film, a solar cell may be fabricated on the insulating film.

高電圧出力型太陽電池は、複数個の太陽電池素子から構
成されている。例えば、上記絶縁膜上に気相成長法によ
り多結晶または単結晶からなるSi層を形成し1選択エ
ツチング技術により該Si層を複数個の島状領域に分割
し、そしてこれら島状領域の各々に太陽電池素子を組み
込み、電極で接続することにより太陽電池とされる。
A high voltage output type solar cell is composed of a plurality of solar cell elements. For example, a polycrystalline or single-crystalline Si layer is formed on the insulating film by a vapor phase growth method, the Si layer is divided into a plurality of island-like regions by a one-selection etching technique, and each of these island-like regions is A solar cell is created by incorporating a solar cell element into the cell and connecting it with electrodes.

通常、ホトMOSリレーなどに使用される高電圧出力型
太陽電池は1発光素子(例えば1発光ダイオード)と数
百μmの間隔で対向するように配設されている。この場
合、該太陽電池は、光強度が100mW/allである
ような大きな光エネルギーで使用され、その変換効率が
2〜3%程度であれば、パワーMO5FETを容易に駆
動することができる。本発明においては、縦型MOS 
FET上に絶縁膜を介して形成された多結晶Si層を用
いて太陽電池を作製した場合でも、この程度の変換効率
を得ることは容易である。
Usually, a high-voltage output solar cell used in a photoMOS relay or the like is arranged to face one light-emitting element (for example, one light-emitting diode) at an interval of several hundred μm. In this case, the solar cell is used with a large light energy such as a light intensity of 100 mW/all, and if the conversion efficiency is about 2 to 3%, the power MO5FET can be easily driven. In the present invention, vertical MOS
Even when a solar cell is manufactured using a polycrystalline Si layer formed on an FET with an insulating film interposed therebetween, it is easy to obtain conversion efficiency of this level.

本発明の光駆動型半導体装置は、必要に応じて。The optically driven semiconductor device of the present invention may be manufactured as necessary.

スイッチング動作速度の向上を目的として、デイブレジ
ョン型MOS PI!Tなどを含む周辺回路を設けても
よい。これはBLO(Epitaxial Later
al Over−growth)技術により上記の絶縁
膜上に単結晶部と。
In order to improve the switching operation speed, we have developed a day-length MOS PI! A peripheral circuit including T or the like may be provided. This is BLO (Epitaxial Later)
A single crystal part is formed on the above insulating film using an over-growth technique.

肥大化した結晶粒からなる多結晶部とを形成し。A polycrystalline part consisting of enlarged crystal grains is formed.

該単結晶部にデイブレジョン型MO5FETなどの周辺
回路を、そして該多結晶部に太陽電池素子を組み込むこ
とにより達成される。
This is achieved by incorporating a peripheral circuit such as a daybreak type MO5FET into the single crystal part and a solar cell element into the polycrystal part.

スイッチング動作速度を向上させるためには。To improve switching operation speed.

例えば基板の裏面にラッピング処理などを施して基板を
薄型化することにより、基板の厚さによる抵抗を下げて
もよい。
For example, the resistance due to the thickness of the substrate may be reduced by thinning the substrate by performing lapping or the like on the back surface of the substrate.

(実施例) 以下に本発明を実施例について述べる。(Example) The present invention will be described below with reference to examples.

2施透工 この実施例では、縦型MOS FETと太陽電池とがS
i基板上に平面的に形成された光駆動型半導体装置の製
造について説明する。この光駆動型半導体装置の部分断
面図を第1図に示す。
2 Transmission In this example, the vertical MOS FET and the solar cell are
Manufacturing of a light-driven semiconductor device formed planarly on an i-substrate will be described. A partial sectional view of this optically driven semiconductor device is shown in FIG.

まず、 n”−5t (100)ウェハ1を基板とし、
該基板上にn−5t工ピタキシヤル単結晶層2を形成し
た。
First, using n”-5t (100) wafer 1 as a substrate,
An n-5t pitaxial single crystal layer 2 was formed on the substrate.

このn”’−3iエピタキシャル単結晶層2は、約1.
100〜1 、300℃の温度領域で、 PR,などの
所定のドーピングガスを流しながら、 5iC14を水
素還元することにより形成した。該単結晶層2は、約9
00〜1.100℃の温度領域で、 PHxなとの所定
のドーピングガスを流しながら、 SiH4を熱分解す
ることによっても形成し得る。n−Siエピタキシャル
単結晶層2の層厚は約30amであり、その比抵抗は5
0〜55Ωであった。
This n"'-3i epitaxial single crystal layer 2 has a thickness of about 1.
It was formed by reducing 5iC14 with hydrogen in a temperature range of 100 to 300°C while flowing a predetermined doping gas such as PR. The single crystal layer 2 has a thickness of about 9
It can also be formed by thermally decomposing SiH4 while flowing a predetermined doping gas such as PHx in a temperature range of 0.00 to 1.100°C. The layer thickness of the n-Si epitaxial single crystal layer 2 is about 30 am, and its specific resistance is 5
It was 0 to 55Ω.

次いで、このn−5t工ピタキシヤル単結晶層2上の全
面に、絶縁膜3を形成した後、ホトエツチング技術また
は選択エツチング技術により、太陽電池を組み込む領域
以外の絶縁膜3を除去した。
Next, an insulating film 3 was formed on the entire surface of this n-5t pitaxial single crystal layer 2, and then the insulating film 3 was removed except for the area where the solar cell was to be incorporated by photo-etching or selective etching.

この絶縁膜3は、 5in2またはSi J、などから
なり。
This insulating film 3 is made of 5in2 or SiJ.

熱酸化法、低温CVD法、プラズマCVD法などにより
形成することができる。
It can be formed by a thermal oxidation method, a low-temperature CVD method, a plasma CVD method, or the like.

さらに、  n−5iエピタキシャル単結晶層2台よび
絶縁膜3の上に53層4を形成した。この5iii4は
、  n−Siエピタキシャル単結晶層2の上では。
Further, 53 layers 4 were formed on the two n-5i epitaxial single crystal layers and the insulating film 3. This 5iii4 is on the n-Si epitaxial single crystal layer 2.

Siエピタキシャル単結晶層からなり、絶縁膜3の上で
は、横方向気相成長すこよるSi単結晶と、該絶縁膜3
上に発生した核から成長したSi結晶粒とからなる。こ
の53層4は、 1.100〜1 、300℃の温度領
域で5iC14を水素還元するか、あるいは900〜1
.100°Cの温度領域でS i I! 、を熱分解す
ることにより形成した。Si層4がこのように高温で形
成されるため。
Consisting of a Si epitaxial single crystal layer, on the insulating film 3, a Si single crystal grown in a lateral vapor phase and the insulating film 3 are formed.
It consists of Si crystal grains grown from nuclei generated above. This 53 layer 4 reduces 5iC14 with hydrogen in a temperature range of 1.100 to 1,300°C or 900 to 1
.. S i I in the temperature range of 100°C! , was formed by pyrolysis of . This is because the Si layer 4 is formed at such a high temperature.

絶縁膜3上への横方向気相成長によるSi単結晶部分は
大きく、また該絶縁膜3上に形成される核が少ないため
、Si結晶粒は肥大化したものが得られた。53層4の
層厚は、後に絶縁膜3上の領域に形成される太陽電池の
変換効率を考慮して、3〜20μmとした。また、53
層4の比抵抗は、 n−Siエピタキシャル単結晶層2
と同様に50〜55Ωであった。
Since the Si single crystal portion formed on the insulating film 3 by lateral vapor phase growth was large and the number of nuclei formed on the insulating film 3 was small, enlarged Si crystal grains were obtained. The layer thickness of the 53 layer 4 was set to 3 to 20 μm in consideration of the conversion efficiency of a solar cell to be formed later on the region on the insulating film 3. Also, 53
The specific resistance of layer 4 is: n-Si epitaxial single crystal layer 2
Similarly, it was 50-55Ω.

次いで、全面にマスクとなるSin、膜を形成した後0
選択エツチング技術により該Sin!膜の所定パターン
を形成した。この場合、マスクとなるSiO□膜は熱酸
化法、  CVD法などにより形成することができる。
Next, after forming a Sin film as a mask on the entire surface,
By selective etching technology, the Sin! A predetermined pattern of film was formed. In this case, the SiO□ film serving as a mask can be formed by a thermal oxidation method, a CVD method, or the like.

また1選択エツチング技術とてしては。Also, as a one-selection etching technique.

例えばホトエツチングが用いられる。For example, photoetching is used.

こうして5iO1膜でマスクされた53層4に、イオン
注入技術によりホウ素を所定条件で打ち込んだ後、ドラ
イブイン処理を施し、縦型MOS FETのチャンネル
部を構成するp−5iウェル5.高耐圧化のためのp−
5tガードリング5゛、および太陽電池素子におけるP
N接合のためのp−5t拡散層5″を形成した。
After implanting boron into the 53 layer 4 masked with the 5iO1 film under predetermined conditions using ion implantation technology, a drive-in process is performed to form the p-5i well 5. which forms the channel portion of the vertical MOS FET. p- for high voltage resistance
5t guard ring 5゛ and P in the solar cell element
A p-5t diffusion layer 5'' for N junction was formed.

ドライブイン処理の際には、 i、ioo ’c程度の
温度にて酸素中で長時間の熱処理を行うため、 p−S
iウェル5.p−3iガードリング5”、およびp−5
t拡散層5”上にも、数千人の510g膜が形成される
。これらのSiO□膜およびマスクとして用いたSi0
g膜は、ホトエツチング技術または選択エツチング技術
により、縦型MOS FETのチャンネル領域となる部
分。
During drive-in processing, heat treatment is performed for a long time in oxygen at a temperature of about i,ioo'c, so p-S
i-well5. p-3i guard ring 5”, and p-5
Thousands of 510g films are also formed on the t-diffusion layer 5''. These SiO□ films and the SiO film used as a mask
The g film is a portion that becomes the channel region of the vertical MOS FET by photo-etching or selective etching.

ソースコンタクト領域となる部分、および太陽電池素子
のn−5t拡散層を形成する部分を開口し、第2図に示
すような所定パターンのSi0g膜6とした。
Openings were made in the portions that would become the source contact region and the portions that would form the n-5t diffusion layer of the solar cell element, forming the Si0g film 6 in a predetermined pattern as shown in FIG.

次いで、約1,000人のSiO□膜を熱酸化法により
形成し、そして該Sing膜上にポリSi膜をSiH4
熱分解法により形成した。これらSiO□膜およびポリ
Si膜の不必要部分をホトエツチング技術または選択エ
ツチング技術(例えば2反応性イオンエツチング)で除
去することにより、 SiO□ゲート絶縁膜7およびポ
リSi膜8からなる縮型MO3PETのゲート部を作製
した。
Next, a SiO□ film of approximately 1,000 layers is formed by thermal oxidation, and a poly-Si film is formed on the SiH4 film.
Formed by pyrolysis. By removing unnecessary portions of these SiO□ films and poly-Si films using photoetching technology or selective etching technology (for example, two-reactive ion etching), a reduced-type MO3PET consisting of SiO□ gate insulating film 7 and poly-Si film 8 can be formed. The gate part was created.

そして、第2図に示すように、イオン注入技術または熱
拡散法により、縦型MO5FETのソースコンタクト領
域と、太陽電池素子の受光面となる部分とに、それぞれ
n”−Si拡散層9および9°を形成した後、ホトエツ
チング技術または選択エツチング技術により、不必要と
なった縦型MOS FET部分の5iOz膜6と、熱拡
散法を用いた場合にn”−Si拡散層9および9′上に
形成された5ift膜とを除去した。
Then, as shown in FIG. 2, n''-Si diffusion layers 9 and 9 are formed into the source contact region of the vertical MO5FET and the light-receiving surface of the solar cell element by ion implantation or thermal diffusion, respectively. After forming the 5iOz film 6 on the unnecessary vertical MOS FET portion using photo-etching technology or selective etching technology, and the n''-Si diffusion layers 9 and 9' using the thermal diffusion method, The formed 5ift film was removed.

次いで、ホトエツチング技術または選択エツチング技術
により、不必要となる所定パターンのSiO□膜6.p
−Si拡散N5”、およびSi層4を順次除去し。
Next, a predetermined pattern of unnecessary SiO□ film 6 is removed by photo-etching or selective etching. p
-Si diffusion N5'' and Si layer 4 are sequentially removed.

太陽電池素子を組み込む各島状領域を分離した後。After separating each island-like area to incorporate solar cell elements.

SiO□などからなる絶縁膜10を全面に形成した。該
絶縁BIJ、IOは、低温CVO法、プラズマCVD法
などにより形成することができる。
An insulating film 10 made of SiO□ or the like was formed over the entire surface. The insulating BIJ and IO can be formed by a low temperature CVO method, a plasma CVD method, or the like.

ホトエツチング技術または選択エツチング技術により、
@i型MOS PETのソース領域における電極コンタ
クト部となるn”−Si拡散層9.p−3i拡散層5の
所定領域、およびp−Siガードリング5′の所定領域
を開口した後、 AI蒸着膜で全面を被覆した。
By photo-etching technology or selective etching technology,
After opening a predetermined region of the n"-Si diffused layer 9 which becomes the electrode contact part in the source region of the @i-type MOS PET and the p-3i diffused layer 5 and the p-Si guard ring 5', AI evaporation is performed. The entire surface was covered with a membrane.

このA1蒸着膜は、スパッタリング、電子ビーム蒸着な
どにより形成することができる。このAI蒸着膜の不必
要部分をホトエツチング技術または選択エツチング技術
で除去することにより所定パターンの^l配線11を形
成した後、絶縁膜12で全面を被覆した。該絶縁膜12
は、 SiO□または5iJ4などからなり、低温CV
D法、プラズマCVD法などにより形成することができ
る。
This A1 vapor deposition film can be formed by sputtering, electron beam evaporation, or the like. Unnecessary portions of this AI vapor deposited film were removed by photoetching or selective etching to form a predetermined pattern of wiring 11, and then the entire surface was covered with an insulating film 12. The insulating film 12
is made of SiO□ or 5iJ4, etc., and low-temperature CV
It can be formed by the D method, plasma CVD method, or the like.

次いで、上記のA1配!flA11を形成した場合と同
様にして、各太陽電池素子の電極コンタクト部およびA
I配線11の所定電極部(図示していない)を開口した
後、所定パターンのAI配線13を形成することにより
各太陽電池素子を接続した。これら太陽電池素子は互い
に直列に接続され、高電圧出力型太陽電池を構成してい
る。また、 AI配線13は、 p−Siガードリング
部におけるAI配線11を乗り越え、該所定電極部を通
じてAI配線11と太陽電池素子とを接続している。
Next, the above A1 placement! In the same manner as when forming flA11, the electrode contact portion of each solar cell element and A
After opening a predetermined electrode portion (not shown) of the I wiring 11, each solar cell element was connected by forming an AI wiring 13 in a predetermined pattern. These solar cell elements are connected in series with each other to constitute a high voltage output type solar cell. Further, the AI wiring 13 crosses over the AI wiring 11 in the p-Si guard ring portion and connects the AI wiring 11 and the solar cell element through the predetermined electrode portion.

このようにして、第1図に示すような、縦型MO3FE
Tと高電圧出力型太陽電池とが基板上に平面的に形成さ
れた光駆動型半導体装置が得られた。本実施例では、縦
型MOS FETと各太陽電池素子とを同一基板上に同
時に作製しているため、 p−5t拡散層やn−5i拡
散層などを同一工程で一度に処理することができ、製造
工程が簡略化された。
In this way, vertical MO3FE as shown in Fig.
A light-driven semiconductor device was obtained in which a T and a high-voltage output solar cell were formed in a planar manner on a substrate. In this example, since the vertical MOS FET and each solar cell element are fabricated simultaneously on the same substrate, the p-5t diffusion layer, the n-5i diffusion layer, etc. can be processed at the same time in the same process. , the manufacturing process has been simplified.

なお2本実施例の光駆動型半導体装置には、スイッチン
グ動作速度を向上させるための周辺回路は組み込まれて
いないが1次の述べる実施例2と同様に、デイブレジョ
ン型MO3FETなどを含む周辺回路を組み込むことが
できる。
Note that the optically driven semiconductor device of this embodiment does not include a peripheral circuit for improving the switching operation speed, but as in the second embodiment described below, a peripheral circuit including a dave-regression MO3FET, etc. can be incorporated.

1隻1 本実施例では、まずSi基板上に縦型MOS FETを
作製した後、該縦型MOS FET上に絶縁膜を介して
高電圧出力型太陽電池を作製した光駆動型半導体装置の
製造について説明する。この光駆動型半導体装置の部分
断面図を第3図に示す。
1 device 1 In this example, a vertical MOS FET was first fabricated on a Si substrate, and then a high voltage output solar cell was fabricated on the vertical MOS FET via an insulating film. I will explain about it. A partial sectional view of this optically driven semiconductor device is shown in FIG.

まず、 n”−5i(100)ウェハ13を基板とし、
実施例1と同様にして、該基板上にn−5i エピタキ
シャル単結晶層14を形成した後、 p−5iウェル1
5. p−Siガードリング161表面保護絶縁膜17
. Sin、ゲート絶縁膜18.ポリSi膜19.保護
絶縁膜20.および縦型MOS FETのソース領域に
おけるn”−5i拡散層21を形成した。該表面保護絶
縁膜17および保護絶縁膜20は、 5iOzまたはS
i、N4などからなる。
First, an n''-5i (100) wafer 13 is used as a substrate,
After forming an n-5i epitaxial single crystal layer 14 on the substrate in the same manner as in Example 1, a p-5i well 1 was formed.
5. p-Si guard ring 161 surface protection insulating film 17
.. Sin, gate insulating film 18. Poly-Si film 19. Protective insulating film 20. and an n''-5i diffusion layer 21 in the source region of the vertical MOS FET.The surface protective insulating film 17 and the protective insulating film 20 were
It consists of i, N4, etc.

次いで、耐熱性導電膜で全面を被覆し、ホトエツチング
技術または選択エツチング技術により所定パターンの耐
熱性配線22を形成した。この耐熱性導電膜は、 It
4. Mo+ WSiz、 Mo5izなどからなり。
Next, the entire surface was covered with a heat-resistant conductive film, and a predetermined pattern of heat-resistant wiring 22 was formed by photo-etching or selective etching. This heat-resistant conductive film is
4. It consists of Mo+ WSiz, Mo5iz, etc.

スパッタリング、電子ビーム蒸着、低温CVD法などに
より形成することができる。
It can be formed by sputtering, electron beam evaporation, low-temperature CVD, or the like.

このように形成された耐熱性配線22上に絶縁膜23を
形成した後、ホトエツチング技術または選択エツチング
技術により表面保護絶縁膜17.保護絶縁膜20.絶縁
膜23を順次除去し、所定パターンのシード部24を形
成した。該絶縁膜23は、 SingまたはSi3N4
などからなり、低温CvD法、プラズマCVD法などに
より形成することができる。
After forming the insulating film 23 on the heat-resistant wiring 22 thus formed, the surface protection insulating film 17 is etched by photo-etching or selective etching. Protective insulating film 20. The insulating film 23 was sequentially removed to form a seed portion 24 in a predetermined pattern. The insulating film 23 is made of Sing or Si3N4
It can be formed by low temperature CVD method, plasma CVD method, etc.

この絶縁膜23およびシード部24の上にp−Si層2
5を形成した。このp−3i層25は、シード部24.
および該シード部24付近の絶縁膜23上では、 Si
エピタキシャル単結晶層からなり、該シード部24から
離れた絶縁膜23上では、該絶縁膜23上に発生した核
から大きく成長したSi多結晶粒からなる。このp−S
i層25は、900〜1.100″Cの温度領域におけ
るSiH4の熱分解を利用したELO技術により形成し
た。
A p-Si layer 2 is formed on this insulating film 23 and seed part 24.
5 was formed. This p-3i layer 25 is formed in the seed portion 24.
And on the insulating film 23 near the seed part 24, Si
It is composed of an epitaxial single crystal layer, and on the insulating film 23 remote from the seed portion 24, it is composed of Si polycrystalline grains that have grown large from nuclei generated on the insulating film 23. This p-S
The i-layer 25 was formed by ELO technology using thermal decomposition of SiH4 in a temperature range of 900 to 1.100''C.

次いで、 p−Si層25上に低温CVD法などにより
SiO□などからなる絶縁膜26を全面に形成した後、
ホトエツチング技術または選択エツチング技術により。
Next, after forming an insulating film 26 made of SiO□ or the like on the entire surface of the p-Si layer 25 by low-temperature CVD or the like,
By photo-etching technique or selective etching technique.

シード部24から離れた絶縁膜23上に形成されたSi
多結晶層における太陽電池素子の受光面となる部分と、
シード部24付近の絶縁膜23上に形成されたSiエピ
タキシャル単結晶層におけるデイブレジョン型MO3P
f!Tとなる部分との絶縁膜26を除去した。
Si formed on the insulating film 23 away from the seed part 24
A portion of the polycrystalline layer that becomes the light-receiving surface of the solar cell element;
Daveresion type MO3P in the Si epitaxial single crystal layer formed on the insulating film 23 near the seed part 24
f! The portion of the insulating film 26 that corresponds to the T portion was removed.

そして、実施例1と同様にして、 5iftゲート絶縁
膜27およびポリSi膜28.縦型MO5FETのドレ
イン領域およびソース領域におけるn”−3t拡散層2
9゜ならびに太陽電池素子におけるPN接合のためのn
”−Si拡散層29“を形成した後、低温CVO法など
により、 5i01などからなる保護絶縁膜3oを全面
に形成した。この段階の部分断面図を第4図に示す。
Then, in the same manner as in Example 1, a 5ift gate insulating film 27 and a poly-Si film 28. n''-3t diffusion layer 2 in the drain region and source region of vertical MO5FET
9° as well as n for PN junctions in solar cell elements.
After forming the "-Si diffusion layer 29", a protective insulating film 3o made of 5i01 or the like was formed over the entire surface by low-temperature CVO method or the like. A partial sectional view at this stage is shown in FIG.

次いで、ホトエツチング技術または選択エツチング技術
により、不必要となる所定パターンの保護絶縁膜30.
絶縁膜26.およびp−Si層25を順次除去し、太陽
電池素子と、デイブレジョン型MO5FETを組み込ん
だ周辺回路部とを分離した後、低温CVO法などにより
保護絶縁膜31を全面に形成した。
Next, a predetermined pattern of the protective insulating film 30, which becomes unnecessary, is removed by photo-etching or selective etching.
Insulating film 26. After sequentially removing the p-Si layer 25 and separating the solar cell element from the peripheral circuit section incorporating the dabursion type MO5FET, a protective insulating film 31 was formed on the entire surface by low-temperature CVO method or the like.

ホトエツチング技術または選択エツチング技術により、
太陽電池素子およびデイブレジョン型MO5FETにお
ける保護絶縁膜30および31の所定領域。
By photo-etching technology or selective etching technology,
Predetermined areas of protective insulating films 30 and 31 in a solar cell element and a daybreak type MO5FET.

ならびに縦型MO5FETとのコンタクト領域となる耐
熱性配線22の所定領域を開口した後、実施例1と同様
にして、 AI配線32を形成した。
Also, after opening a predetermined region of the heat-resistant wiring 22 that will be a contact region with the vertical MO5FET, an AI wiring 32 was formed in the same manner as in Example 1.

このようにして、第3図に示すような、縦型MOSFE
T上に絶縁膜を介して、 Si多結晶からなる高電圧出
力型太陽電池を作製した光駆動型半導体装置が得られた
。本実施例の光駆動型半導体装置には。
In this way, a vertical MOSFE as shown in FIG.
A light-driven semiconductor device was obtained in which a high voltage output solar cell made of polycrystalline Si was fabricated on T with an insulating film interposed therebetween. In the optically driven semiconductor device of this example.

Si単結晶のシード部を設けてELO技術を利用するこ
とにより上記絶縁膜上に形成されたSiエピタキシャル
単結晶層上に、デイブレジョン型MO3FETからなる
周辺回路が設けられている。このような周辺回路を設け
ることにより、該光駆動型半導体装置のスイッチング動
作速度が向上した。なお。
A peripheral circuit consisting of a day-growth MO3FET is provided on the Si epitaxial single crystal layer formed on the insulating film by providing a Si single crystal seed portion and using ELO technology. By providing such a peripheral circuit, the switching operation speed of the optically driven semiconductor device has been improved. In addition.

周辺回路を設けない場合には、上記のシード部を形成す
ることなく、上記絶縁膜上にSi多結晶層のみを形成し
て太陽電池素子を作製することもできる。
When a peripheral circuit is not provided, a solar cell element can be manufactured by forming only a Si polycrystalline layer on the insulating film without forming the seed portion.

(発明の効果) 本発明によれば、このように、同一基板上に縦型MOS
 FETと、絶縁膜を介して気相成長法により形成され
た多結晶または単結晶からなるSi層で形成された高電
圧出力型太陽電池とを有する光駆動型半導体装置が得ら
れる。このような光駆動型半導体装置は9発光素子のご
く近傍で対向するように配設して用いられるため、Si
多結晶を用いた太陽電池であっても、充分な光電変換効
率が得られる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, as described above, vertical MOS
A light-driven semiconductor device having an FET and a high-voltage output solar cell formed of a polycrystalline or single-crystalline Si layer formed by vapor phase growth via an insulating film is obtained. Such a light-driven semiconductor device is used by disposing the nine light-emitting elements so that they face each other in close proximity to each other.
Even solar cells using polycrystals can achieve sufficient photoelectric conversion efficiency.

上記高電圧出力型太陽電池の多結晶または単結晶からな
るSi層は気相成長法により形成されるため、放電プラ
ズマ法によるアモルファスSiやレーザ溶融結晶化法に
よるSi単結晶などを用いた場合に比べて、製造コスト
が低減されると共に、信頼性が向上する。しかも、同一
基板上に縦型MO5PETと高電圧出力型太陽電池とが
一体化されているため、製造段階において、基板上に画
素子の共通利用部分を設けたり、共通の製造工程を採用
することができる。従って、従来のように画素子を別個
に作製する場合に比べて、製造コストが低減される。
The polycrystalline or single-crystalline Si layer of the above-mentioned high-voltage output solar cell is formed by a vapor phase growth method, so when amorphous Si formed by a discharge plasma method or Si single crystal formed by a laser melting crystallization method is used, In comparison, manufacturing costs are reduced and reliability is improved. Moreover, since the vertical MO5PET and the high voltage output solar cell are integrated on the same substrate, it is not necessary to provide a commonly used part of the pixel element on the substrate or adopt a common manufacturing process at the manufacturing stage. Can be done. Therefore, manufacturing costs are reduced compared to the conventional case where pixel elements are manufactured separately.

また1本発明の光駆動型半導体装置を用いてホトMO5
リレーを作製する場合、該ホトMOSリレーのパッケー
ジ内に実装するチップ数が減少する。
In addition, one photo-MO5 using the optically driven semiconductor device of the present invention
When manufacturing a relay, the number of chips to be mounted in the package of the photoMOS relay is reduced.

従って、ホトMOSリレーの製造コストが低減されると
共に、その構造が簡単なために信頼性が向上する。
Therefore, the manufacturing cost of the photoMOS relay is reduced, and its reliability is improved due to its simple structure.

さらに2本発明によれば、必要に応じて、デイブレジョ
ン型MO3PETなどを含む周辺回路が同一基板上に組
み込まれた光駆動型半導体装置が得られる。このような
光駆動型半導体装置は、そのスイッチング動作速度が大
きく、ホトMOSリレーの性能向上に寄与する。
Furthermore, according to the present invention, an optically driven semiconductor device can be obtained in which peripheral circuits including a daybreak type MO3PET and the like are incorporated on the same substrate as necessary. Such a light-driven semiconductor device has a high switching operation speed and contributes to improving the performance of a photoMOS relay.

4、 パ  の   なU 第1図は本発明の一実施例である光駆動型半導体装置の
部分断面図、第2図は該光駆動型半導体装置の製造途中
における部分断面図、第3図は本発明の他の実施例であ
る光駆動型半導体装置の部分断面図、第4図は該光駆動
型半導体装置の製造途中における部分断面図である。
4. U Figure 1 is a partial cross-sectional view of a light-driven semiconductor device that is an embodiment of the present invention, Figure 2 is a partial cross-sectional view of the light-driven semiconductor device in the middle of manufacturing, and Figure 3 is a partial cross-sectional view of the light-driven semiconductor device that is an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an optically driven semiconductor device according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the optically driven semiconductor device in the middle of manufacturing.

1.13−n″″−Si (100)ウェハ、  2 
、14=n−3i工ピタキシヤル単結晶層、5.15・
・・p−3tウエル、7゜18、27・・・Si0gゲ
ート絶縁膜、  8.19.28・・・ポリSi膜、9
.21・・・縦型MOS FETのソース領域における
n”−5i拡散層、 5’、 16・”p−3iガード
リング、5−・・太陽電池素子のp−Si拡散層、9°
・・・太陽電池素子のn”−3i拡散層、25・・・p
−Si層、29・・・デイブレジョン型MO3FETの
ドレイン領域およびソース領域におけるn”−5i拡散
層、29°・・・太陽電池素子のn”−3t拡散層。
1.13-n″″-Si (100) wafer, 2
, 14=n-3i engineered pitaxial single crystal layer, 5.15.
...p-3t well, 7°18, 27...Si0g gate insulating film, 8.19.28...poly-Si film, 9
.. 21...n''-5i diffusion layer in the source region of vertical MOS FET, 5', 16.''p-3i guard ring, 5-...p-Si diffusion layer of solar cell element, 9°
...n''-3i diffusion layer of solar cell element, 25...p
-Si layer, 29... n''-5i diffusion layer in the drain region and source region of the day-growth MO3FET, 29°... n''-3t diffusion layer of the solar cell element.

以上that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、縦型MOSFETと高電圧出力型太陽電池とが同一
基板上に形成されている光駆動型半導体装置であって、 該高電圧出力型太陽電池が、気相成長法により形成され
た多結晶または単結晶からなるSi層で形成されている
光駆動型半導体装置。
[Claims] 1. A light-driven semiconductor device in which a vertical MOSFET and a high-voltage output solar cell are formed on the same substrate, wherein the high-voltage output solar cell is grown using a vapor phase growth method. A light-driven semiconductor device formed of a polycrystalline or single-crystalline Si layer formed by.
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