JPH04258178A - 集積化受光装置 - Google Patents
集積化受光装置Info
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- JPH04258178A JPH04258178A JP3019858A JP1985891A JPH04258178A JP H04258178 A JPH04258178 A JP H04258178A JP 3019858 A JP3019858 A JP 3019858A JP 1985891 A JP1985891 A JP 1985891A JP H04258178 A JPH04258178 A JP H04258178A
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積化受光装置に関し、
特にホトダイオードとバイポーラトランジスタを集積化
した光バイポーラＩＣに使用される。
特にホトダイオードとバイポーラトランジスタを集積化
した光バイポーラＩＣに使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来の光バイポーラＩＣとして、例えば
図４に示されるものがある。ｐ型半導体基板１０上には
ｎ型結晶成長層１１がエピタキシャル成長され、このｎ
型結晶成長層１１はｐｎ接合分離を行なうｐ＋ 型分離
層２１によって、ホトダイオードが構成される受光領域
とバイポーラトランジスタなどが集積される集積回路領
域に分離される。なお、ｎ＋ 埋込み層１２はバイポー
ラトランジスタを構成し、ｎ拡散層１３もバイポーラト
ランジスタを構成し、ｐ＋ 拡散層１４はホトダイオー
ドを構成している。ｎ型結晶成長層１１の上面にはＳｉ
Ｏ２ 膜３１が被着され、ここにコンタクトホールが
形成されて電極３２が設けられている。そして、集積回
路領域にはＳｉ Ｏ２ などのパッシベーション膜３３
が形成され、この上にアルミニウムなどの遮光膜３４が
設けられている。
図４に示されるものがある。ｐ型半導体基板１０上には
ｎ型結晶成長層１１がエピタキシャル成長され、このｎ
型結晶成長層１１はｐｎ接合分離を行なうｐ＋ 型分離
層２１によって、ホトダイオードが構成される受光領域
とバイポーラトランジスタなどが集積される集積回路領
域に分離される。なお、ｎ＋ 埋込み層１２はバイポー
ラトランジスタを構成し、ｎ拡散層１３もバイポーラト
ランジスタを構成し、ｐ＋ 拡散層１４はホトダイオー
ドを構成している。ｎ型結晶成長層１１の上面にはＳｉ
Ｏ２ 膜３１が被着され、ここにコンタクトホールが
形成されて電極３２が設けられている。そして、集積回
路領域にはＳｉ Ｏ２ などのパッシベーション膜３３
が形成され、この上にアルミニウムなどの遮光膜３４が
設けられている。
【０００３】上記のような光バイポーラＩＣにおいて、
受光領域に信号光が入射されるとｎ型結晶成長層１１中
およびｐ型半導体基板１０中で光キャリアが生成し、こ
れが信号電流として読み出される。ここで、ｐ型半導体
基板１０とｎ型結晶成長層１１の間のｐｎ接合による空
乏層中では、光生成キャリアは電界の影響を受けてドリ
フトにより移動するが、空乏層以外の領域では拡散によ
り移動する。
受光領域に信号光が入射されるとｎ型結晶成長層１１中
およびｐ型半導体基板１０中で光キャリアが生成し、こ
れが信号電流として読み出される。ここで、ｐ型半導体
基板１０とｎ型結晶成長層１１の間のｐｎ接合による空
乏層中では、光生成キャリアは電界の影響を受けてドリ
フトにより移動するが、空乏層以外の領域では拡散によ
り移動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ｐ型半導体
基板１０の上に形成されたｎ型結晶成長層１１の厚さを
１０μｍ程度とし、入射光の波長を９００ｎｍ程度とす
ると、入射光の４５％程度はｎ型結晶成長層１１でキャ
リア生成に消費され、残りの５５％程度はｐ型半導体基
板１０で光生成キャリアに変換される（図５参照）。こ
こで、エレクトロンやホールなどのキャリアにドリフト
を生じさせるｐｎ接合部の空乏層は一般に極めて薄いた
め、ｐ型半導体基板１０で生成したキャリアはｐ型半導
体基板１０中を濃度勾配に従って拡散する。このため、
せっかく生成したキャリアが受光領域のまわりのｎ＋
埋込み層１２に吸収されたり、再結合したりするため、
受光感度を高くすることができない欠点があった。
基板１０の上に形成されたｎ型結晶成長層１１の厚さを
１０μｍ程度とし、入射光の波長を９００ｎｍ程度とす
ると、入射光の４５％程度はｎ型結晶成長層１１でキャ
リア生成に消費され、残りの５５％程度はｐ型半導体基
板１０で光生成キャリアに変換される（図５参照）。こ
こで、エレクトロンやホールなどのキャリアにドリフト
を生じさせるｐｎ接合部の空乏層は一般に極めて薄いた
め、ｐ型半導体基板１０で生成したキャリアはｐ型半導
体基板１０中を濃度勾配に従って拡散する。このため、
せっかく生成したキャリアが受光領域のまわりのｎ＋
埋込み層１２に吸収されたり、再結合したりするため、
受光感度を高くすることができない欠点があった。
【０００５】そこで本発明は、入射光によって基板中で
生成したキャリアが再結合や横方向の拡散によって失わ
れるのを防止し、受光感度を高めることができるように
した集積化受光装置を提供することを目的とする。
生成したキャリアが再結合や横方向の拡散によって失わ
れるのを防止し、受光感度を高めることができるように
した集積化受光装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る集積化受光
装置は、第１導電型の半導体結晶からなる基板と、この
基板上に形成された第２導電型の半導体結晶からなる結
晶成長層とを備え、所定の受光領域には基板と結晶成長
層の間をｐｎ接合とするホトダイオードが構成されると
共に、当該受光領域の周囲の素子領域にはホトダイオー
ドの出力を処理する回路用の電子機能素子が形成された
集積化受光装置において、上記の受光領域を囲むように
結晶成長層に第１導電型の接合分離層が形成され、かつ
受光領域を囲むように基板には当該基板よりも高ドープ
の第１導電型の埋込み層が形成されていることを特徴と
する。ここで、埋込み層は接合分離層から基板方向に延
びるように形成されていてもよい。
装置は、第１導電型の半導体結晶からなる基板と、この
基板上に形成された第２導電型の半導体結晶からなる結
晶成長層とを備え、所定の受光領域には基板と結晶成長
層の間をｐｎ接合とするホトダイオードが構成されると
共に、当該受光領域の周囲の素子領域にはホトダイオー
ドの出力を処理する回路用の電子機能素子が形成された
集積化受光装置において、上記の受光領域を囲むように
結晶成長層に第１導電型の接合分離層が形成され、かつ
受光領域を囲むように基板には当該基板よりも高ドープ
の第１導電型の埋込み層が形成されていることを特徴と
する。ここで、埋込み層は接合分離層から基板方向に延
びるように形成されていてもよい。
【０００７】
【作用】本発明によれば、基板と同一導電型で高ドープ
の埋込み層が光生成キャリアに対する障壁となるので、
基板中で生成されたキャリアが横方向に拡散してしまう
のを防止する。また、基板と結晶成長層の間に基板と同
一導電型の別の結晶成長層を設け、これと基板の間に高
ドープの別の埋込み層を形成することで、光生成キャリ
アに対する縦方向の障壁とすることができる。
の埋込み層が光生成キャリアに対する障壁となるので、
基板中で生成されたキャリアが横方向に拡散してしまう
のを防止する。また、基板と結晶成長層の間に基板と同
一導電型の別の結晶成長層を設け、これと基板の間に高
ドープの別の埋込み層を形成することで、光生成キャリ
アに対する縦方向の障壁とすることができる。
【０００８】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【０００９】図１は第１実施例に係る光バイポーラＩＣ
の断面図である。そして、これが従来例と異なる点は、
受光領域を囲むようにｎ型結晶成長層１１中に設けられ
たｐ＋ 型分離層２１の下側に、ｐ＋ 型埋込み層５１
が形成されていることである。波長が７００ｎｍ以上の
長波長の入射光では、電子／正孔対のかなりの部分はｐ
型半導体基板１０中で生成するが、本実施例ではこの領
域をＰ＋ 型埋込み層５１で囲んでいる。このため、光
生成キャリアが横方向に拡散して失なわれることがない
ので、高感度化を達成できる。
の断面図である。そして、これが従来例と異なる点は、
受光領域を囲むようにｎ型結晶成長層１１中に設けられ
たｐ＋ 型分離層２１の下側に、ｐ＋ 型埋込み層５１
が形成されていることである。波長が７００ｎｍ以上の
長波長の入射光では、電子／正孔対のかなりの部分はｐ
型半導体基板１０中で生成するが、本実施例ではこの領
域をＰ＋ 型埋込み層５１で囲んでいる。このため、光
生成キャリアが横方向に拡散して失なわれることがない
ので、高感度化を達成できる。
【００１０】図２は第２実施例に係る集積化受光装置の
断面図である。この実施例では、受光領域の周囲の集積
回路領域におけるｐ型半導体基板１０中に、ｐ＋ 型埋
込み層５２が設けられている。この場合にも、光生成キ
ャアリアの横方向拡散が防止される。
断面図である。この実施例では、受光領域の周囲の集積
回路領域におけるｐ型半導体基板１０中に、ｐ＋ 型埋
込み層５２が設けられている。この場合にも、光生成キ
ャアリアの横方向拡散が防止される。
【００１１】図３は第３実施例に係る集積化受光装置の
断面図である。この実施例の場合には、ｐ型半導体基板
１０とｎ型結晶成長層１１の間にｐ型結晶成長層１５を
介在させ、このｐ型半導体基板１０とｐ型結晶成長層１
５の間に他のｐ＋ 型埋込み層５３を形成している。こ
のようにすれば、受光領域のホトダイオードはｐ＋ 型
領域すなわちｐ＋ 型分離層２１とＰ＋ 型埋込み層５
１と別のｐ＋ 型埋込み層５３により完全に囲まれるの
で、光生成キャリアを効率よく収集できる。なお、光吸
収効率を高くするためには、ｐ＋ 型埋込み層５３の深
さは表面から３５μｍ程度とするのが望ましい。
断面図である。この実施例の場合には、ｐ型半導体基板
１０とｎ型結晶成長層１１の間にｐ型結晶成長層１５を
介在させ、このｐ型半導体基板１０とｐ型結晶成長層１
５の間に他のｐ＋ 型埋込み層５３を形成している。こ
のようにすれば、受光領域のホトダイオードはｐ＋ 型
領域すなわちｐ＋ 型分離層２１とＰ＋ 型埋込み層５
１と別のｐ＋ 型埋込み層５３により完全に囲まれるの
で、光生成キャリアを効率よく収集できる。なお、光吸
収効率を高くするためには、ｐ＋ 型埋込み層５３の深
さは表面から３５μｍ程度とするのが望ましい。
【００１２】図３の集積化受光装置は、次のように作製
される。まず、ｐ型半導体基板１０が用意され、ｐ＋
型埋込み層５３形成用のボロン拡散がされる。次に、エ
ピタキシャル成長によりｐ型結晶成長層１５が形成され
、ｎ＋ 埋込み層１２用のアンチモン拡散とｐ＋ 型埋
込み層５１用のボロン拡散がされる。次に、別のエピタ
キシャル成長によりｎ型結晶成長層１１が形成され、ｐ
＋ 型分離層２１用のボロン拡散がされ、これによって
受光領域と集積回路領域の領域別けがされる。その後、
拡散工程を繰り返すことでバイポーラトランジスタなど
が形成され、配化工程や配線工程を経て光バイポーラＩ
Ｃが完成される。
される。まず、ｐ型半導体基板１０が用意され、ｐ＋
型埋込み層５３形成用のボロン拡散がされる。次に、エ
ピタキシャル成長によりｐ型結晶成長層１５が形成され
、ｎ＋ 埋込み層１２用のアンチモン拡散とｐ＋ 型埋
込み層５１用のボロン拡散がされる。次に、別のエピタ
キシャル成長によりｎ型結晶成長層１１が形成され、ｐ
＋ 型分離層２１用のボロン拡散がされ、これによって
受光領域と集積回路領域の領域別けがされる。その後、
拡散工程を繰り返すことでバイポーラトランジスタなど
が形成され、配化工程や配線工程を経て光バイポーラＩ
Ｃが完成される。
【００１３】なお、用いる半導体材料の種類は特に問題
とされないが、例えばシリコンなどが適している。また
、基板をｎ型とし、他の層の導電型を逆にしてもよい。
とされないが、例えばシリコンなどが適している。また
、基板をｎ型とし、他の層の導電型を逆にしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明では、
基板と同一導電型で高ドープの埋込み層が光生成キャリ
アに対する障壁となるので、基板中で生成されたキャリ
アが横方向に拡散してしまうのを防止する。また、基板
と結晶成長層の間に基板と同一導電型の別の結晶成長層
を設け、これを基板の間に高ドープの別の埋込み層を形
成することで、光生成キャリアに対する縦方向の障壁と
することができる。このため、入射光によって基板中で
生成したキャリアが再結合や濃度勾配による拡散によっ
て失われるのを防止し、受光感度を高めることができる
ようにした集積化受光装置を提供できる。
基板と同一導電型で高ドープの埋込み層が光生成キャリ
アに対する障壁となるので、基板中で生成されたキャリ
アが横方向に拡散してしまうのを防止する。また、基板
と結晶成長層の間に基板と同一導電型の別の結晶成長層
を設け、これを基板の間に高ドープの別の埋込み層を形
成することで、光生成キャリアに対する縦方向の障壁と
することができる。このため、入射光によって基板中で
生成したキャリアが再結合や濃度勾配による拡散によっ
て失われるのを防止し、受光感度を高めることができる
ようにした集積化受光装置を提供できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る集積化受光装置の断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る集積化受光装置の断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る集積化受光装置の断
面図である。
面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【図５】入射光の吸収を説明する図である。
１０…ｐ型半導体基板
１１…ｎ型結晶成長層
１５…ｐ型結晶成長層
２１…ｐ＋ 型分離層
５１，５２，５３…Ｐ＋ 型埋込み層
代理人弁理士 長谷川 芳樹
Claims (3)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体結晶からなる基板
と、この基板上に形成された第２導電型の半導体結晶か
らなる結晶成長層とを備え、所定の受光領域には前記基
板と前記結晶成長層の間をｐｎ接合とするホトダイオー
ドが構成されると共に、当該受光領域の周囲の素子領域
には前記ホトダイオードの出力を処理する回路用の電子
機能素子が形成された集積化受光装置において、前記受
光領域を囲むように前記結晶成長層に第１導電型の接合
分離層が形成され、かつ前記受光領域を囲むように前記
基板には当該基板よりも高ドープの第１導電型の拡散層
が形成されていることを特徴とする集積化受光装置。 - 【請求項２】 前記拡散層は前記接合分離層から前記
基板方向に延びるように形成されている請求項１記載の
集積化受光装置。 - 【請求項３】 前記基板と前記結晶成長層の間には第
１導電型の別の結晶成長層が形成され、前記基板と前記
別の結晶成長層の間には前記基板よりも高ドープの第１
導電型の別の埋込み層が形成されている請求項１または
２記載の集積化受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3019858A JPH04258178A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 集積化受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3019858A JPH04258178A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 集積化受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04258178A true JPH04258178A (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=12010931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3019858A Pending JPH04258178A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 集積化受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04258178A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0730143A (ja) * | 1993-07-13 | 1995-01-31 | Nec Corp | 光結合半導体装置 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP3019858A patent/JPH04258178A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0730143A (ja) * | 1993-07-13 | 1995-01-31 | Nec Corp | 光結合半導体装置 |
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