JPH05129575A - 光半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光部上の酸化膜をエッチングから保護する
ことにより、微細化と反射光量の低減を図る。 【構成】 ホトダイオード（１１）の受光部上のシリコ
ン酸化膜（２２）を反射防止に適した膜厚に制御する。
第１の配線層（２５）を異方性ドライエッチでパターニ
ングする際に受光部上に残存膜（２６）を残してシリコ
ン酸化膜（２２）を侵食から保護する。その後、侵食し
ないウェットエッチングによって第２の配線層（３０）
を形成する時に残存膜（２６）も同時に除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はホトダイオードと周辺回
路とを集積化した光半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の半導体装置は、主としてホ
トダイオード部にＰＮ接合ダイオードが用いられ、その
ＰＮ接合の形成方法によって様々な構造が提案されてい
る。例えば、図７に示すようにＮＰＮトランジスタのベ
ース拡散で形成したＰ型層（１）とＮ型エピタキシャル
層（２）とでＰＮ接合を形成したもの（特開昭６４−６
９０５９）、Ｐ型層（１）に重ねてエミッタ拡散による
Ｎ⁺型層を形成したもの（特公昭６３−２９４２７）、
図８に示すようにＰ^-型エピタキシャル層（３）とエミ
ッタ拡散によるＮ⁺型層（４）とでＰＮ接合を形成し、
ＮＰＮトランジスタは導電型を反転させるＮ^-型層
（５）の表面に形成したもの、図９に示すようにＰ型エ
ピタキシャル層（６）とＮ型エピタキシャル層（７）と
の２層構造とし、両エピタキシャル層（６）（７）でＰ
Ｎ接合を形成したもの（特開平０１−２０５５６４）、
等があげられる。

【０００３】このような装置では、装置の保護、パッシ
ベーションを目的として表面をシリコン酸化膜（ＳｉＯ
₂）等の絶縁膜で被膜している。この絶縁膜はホトダイ
オード受光部のシリコン表面をも覆い、両者の屈折率が
異なることから、この絶縁膜はシリコン表面での入射光
の反射を防止する反射防止膜としての働きをする。但し
光の波長と材料の屈折率との関係から、絶縁膜の膜厚が
適切な値でないと反射防止効果が薄れてしまう。そのた
め従来は、入射光の特定波長と材料の屈折率から前記反
射光が最も少なくなる材料の膜厚を算出し、図９に示し
たようにホトダイオードの受光部上のシリコン酸化膜
（８）の膜厚を前記最も少なくなる膜厚（ｔ）に制御す
ることによって、反射光量を最小にしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】斯上した装置は、周辺
回路と一体化するという性質から、その周辺回路にも微
細加工、高集積化が求められる。微細加工の第１歩は先
ず電極配線の微細加工それも第１層目配線の微細加工か
ら始まり、そのためには第１層目の電極配線をプラズマ
エッチングやＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチン
グ）等の異方性ドライエッチングでパターニングするこ
とが不可欠となる。

【０００５】しかしながら、上記ドライエッチング手法
は図１０に示すように、ホトレジスト（９）をマスクと
してＡｌ層（１０）をオーバーエッチする際に下地のシ
リコン酸化膜（８）をも侵食（エッチング）してしま
い、そのため受光部上のシリコン酸化膜（８）の膜厚制
御が困難である欠点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した欠点に
鑑み成されたもので、ホトダイオード（１１）の受光部
上に所定膜厚のシリコン酸化膜（２２）を形成する工程
と、受光部上に電極材料を残すように第１の配線層（２
５）をパターニングする工程と、スルーホール形成と同
時的に前記受光部上の残存膜（２６）を露出する工程
と、第２の配線層（３０）のパターニングと同時に残存
膜（２６）を除去する工程と、により反射防止用絶縁膜
の膜厚制御が簡単に行える光半導体装置の製造方法を提
供するものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、第１の配線層（２５）のパタ
ーニング時に受光部上に電極材料を残存させるので、受
光部上のシリコン酸化膜（２２）がエッチングによる侵
食を受けない。また、第２の配線層（３０）をパターニ
ングする際にシリコン酸化膜（２２）を侵食しないエッ
チング液で除去すれば、受光部の上に反射防止用に膜厚
を制御したシリコン酸化膜（２２）を残すことができ
る。

【０００８】

【実施例】図１〜図４は本発明の製造方法を工程順に表
した断面図である。以下、図面に従って一実施例を詳細
に説明する。 （イ）先ず、通常の製造プロセスによってＰ型、Ｎ型等
の各種拡散領域を全て形成し、同一基板上にホトダイオ
ード（１１）と周辺回路とを形成する。尚、図１では周
辺回路の一部としてＮＰＮトランジスタ（１２）を示し
ている。また、ホトダイオード（１１）を構成する一例
として２段エピ構造を採用した例を示す。この例では、
ホトダイオード（１１）は基板（１３）上にノンドープ
で積層した（基板からのボロン（Ｂ）のオートドープ等
により、極めてイントリシックに近いＰ型層となる）ノ
ンドープエピタキシャル層（１４）とその上に形成した
Ｎ型エピタキシャル層（１５）とのＰＮ接合を利用し、
エミッタ拡散で形成したＮ ⁺型層（１６）をカソードの
取出し、基板（１３）を介してＰ⁺分離領域（１７）を
アノードの取出しとしている。ＮＰＮトランジスタ（１
２）は、Ｎ型エピタキシャル層（１５）の底部にＮ⁺型
埋め込み層（１８）を形成し、Ｎ型エピタキシャル層
（１５）表面にＰ型ベース領域（１９）、Ｎ⁺型エミッ
タ領域（２０）、およびＮ⁺型コレクタコンタクト領域
（２１）を形成している。

【０００９】そして、図１に示すように少なくともホト
ダイオード（１１）の受光部の上に、ＣＶＤ法によって
反射防止膜として作用させるシリコン酸化膜（２２）を
形成する。このシリコン酸化膜（２２）は全面を除去し
た後新たに生成しても、選択的に受光部のみに生成して
も良い。シリコン酸化膜（２２）の膜厚は、入射される
光の波長に応じて左右され、例えば波長λが８５０ｎｍ
の光であるとすると、シリコン（Ｓｉ）の屈折率と酸化
シリコンの屈折率との関係により、膜厚を４４００Åま
たは７３３０Åとするのが最も反射光量を少なくでき
る。このようなシリコン酸化膜（２２）を形成した後、
電極オーミックコンタクト用のコンタクトホール（２
３）を形成する。

【００１０】（ロ）スパッタ又は蒸着法により全面にＡ
ｌ又はＡｌ−Ｓｉ等の電極材料を堆積し、ホトレジスト
（２４）をマスクとして前記電極材料を異方性ドライエ
ッチングすることにより、第１の配線層（２５）を形成
する。この時、ホトダイオード（１１）受光部のシリコ
ン酸化膜（２２）上にも前記電極材料を残し、電極材料
の残存膜（２６）を形成する。受光部の周囲、および素
子間接続用の第１の配線層（２５）を形成しない空きス
ペースには信号光が入射してノイズ電流を発生しないよ
うに前記電極材料で遮光膜（２７）を形成する。受光部
の殆どを覆う残存膜（２６）は結果的に除去するのに対
し、その周囲を囲む遮光膜（２７）は結果的に残す必要
があるので、残存膜（２６）の周囲は３〜５μの幅で電
極材料が除去される。上記Ａｌ又はＡｌ−Ｓｉ用のエッ
チングガスを用いた異方性ドライエッチング（例えば、
ＲＩＥ）は、下地のシリコン酸化膜（２２）を侵食する
ので、残存膜（２６）周囲のシリコン酸化膜（２２）が
７００〜１５００Å程度エッチングされる。

【００１１】（ハ）先の工程で使用したホトレジスト
（２４）を除去した後、全面にＣＶＤ法によるＰＳＧ膜
やＳｉＮ膜、またはスピンオン塗布法によるポリイミド
系絶縁膜等の絶縁膜を形成し、この絶縁膜をホトエッチ
ングして層間接続用のスルーホール（２８）を形成する
ことにより、層間絶縁膜（２９）を形成する（図３）。
層間絶縁膜（２９）のスルーホール（２８）形成時に
は、ホトダイオード（１１）の受光部上の絶縁膜も除去
して残存膜（２６）を露出させる。残存膜（２６）を露
出し遮光膜（２７）を覆うことから、層間絶縁膜（２
９）は前記アルミエッチングによって侵食されたシリコ
ン酸化膜（２２）の途中で終端させる。

【００１２】（ニ）再度スパッタ又は蒸着法によりＡｌ
又はＡｌ−Ｓｉ等の電極材料を堆積し、ホトレジストを
マスクとして電極材料をパターニングすることにより第
２の配線層（３０）を形成する。今回のホトエッチング
はシリコン酸化膜（２２）を侵食（エッチング）しない
ウェットエッチングとし、第２の配線層（３０）をパタ
ーニングすると同時にホトダイオード（１１）の受光部
上に残してあった第１の配線層（２５）による残存膜
（２６）をも全面除去する（図４）。エッチング液は例
えばリン酸＋硝酸＋酢酸を利用する。これで、ホトダイ
オード（１１）の受光部上を反射防止として適切な膜厚
を持つシリコン酸化膜（２２）で被覆することができ
る。

【００１３】尚、第２の配線層（３０）は素子間接続を
行うと同時に、第１の配線層（２５）による遮光膜（２
７）と同様に余分な領域への光入射を防止する遮光膜を
形成する。また、第２の配線層（３０）形成後は、ホト
ダイオード（１１）の受光部を除いた部分を最終パッシ
ベーション被膜で被覆して前工程を終了する。その後、
ウェハを切断して個々のチップに分割し、チップを図５
に示すような金属製、又は図６に示すようなセラミック
又は樹脂製の気密パッケージに収納して装置を組立て
る。これらのパッケージには上部にガラス製の光透過窓
（３１）が設けられ、この光透過窓（３１）を通して信
号光が入射されるようになっている。入射された信号光
は、気密パッケージ内部に封入された雰囲気と受光部上
のシリコン酸化膜（２２）を通過して、シリコン内部の
ホトダイオード接合部分に到達する。本発明によって製
造した装置は、シリコン酸化膜（２２）の膜厚が正確に
制御されているので、上記信号光がシリコン酸化膜（２
２）を通過する際に光の反射を少なくできる。

【００１４】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば第
１の配線層（２５）のパターニング時にホトダイオード
（１１）の受光部上に残存膜（２６）を残すので、受光
部を被覆するシリコン酸化膜（２２）を異方性ドライエ
ッチングによる侵食から保護できる。従って受光部上の
シリコン酸化膜（２２）の膜厚を正確に制御できるの
で、入射光の反射量を少なくでき、光−電流変換効率を
増大できる利点を有する。また、第１の配線層（２５）
のパターニングを異方性ドライエッチングで実施できる
ので。周辺回路の微細化、高集積化を押し進めることが
できる利点をも有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を説明する第１の断面図。

【図２】本発明の製造方法を説明する第２の断面図。

【図３】本発明の製造方法を説明する第３の断面図。

【図４】本発明の製造方法を説明する第４の断面図。

【図５】組立てた装置を示す斜視図。

【図６】組立てた装置を示す斜視図。

【図７】従来例を説明する断面図。

【図８】従来例を説明する断面図。

【図９】従来例を説明する断面図。

【図１０】従来例を説明する断面図。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一基板上にホトダイオードと周辺回路
   とを集積化する光半導体装置の製造方法であって、 前記ホトダイオードの受光部の上を第１の絶縁性被膜で
   被覆する工程と、 第１の配線層となる電極材料を堆積し、前記第１の絶縁
   性被膜を侵食する手法にてパターニングすると共に、前
   記ホトダイオードの受光部上に前記電極材料を残存させ
   る工程と、 前記第１の配線層上に第２の絶縁性被膜で被覆する工程
   と、 前記第２の絶縁性被膜に層間接続用のスルーホールを形
   成し、と同時に前記受光部上に残存させた電極材料を露
   出する工程と、 第２の配線材料となる電極材料を堆積し、前記第１の絶
   縁性被膜を侵食しない手法にてパターニングすると共
   に、前記ホトダイオードの受光部上に残存させた電極材
   料をも除去する工程と、を具備することを特徴とする光
   半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第１の絶縁性被膜がシリコン酸化膜
   （ＳｉＯ₂）であることを特徴とする請求項１記載の光
   半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１の絶縁性被膜を侵食する手法が
   ドライエッチング手法であることを特徴とする請求項１
   記載の光半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の絶縁性被膜を侵食しない手法
   がウェットエッチングであることを特徴とする請求項１
   記載の光半導体装置の製造方法。