JPH05190887A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH05190887A JPH05190887A JP4003932A JP393292A JPH05190887A JP H05190887 A JPH05190887 A JP H05190887A JP 4003932 A JP4003932 A JP 4003932A JP 393292 A JP393292 A JP 393292A JP H05190887 A JPH05190887 A JP H05190887A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チャージアップによる暗電流の増加を防止す
る。 【構成】 この装置は、半導体基板１１０中に、半導体
基板２１０との間でフォトダイオードを形成する不純物
ドープ領域１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…）
を形成し、不純物ドープ領域２３０側の表面に絶縁膜１
５０が設けられている。そして、この絶縁膜１５０上に
不純物ドープ領域の形成時にマスクとなる導電性のポリ
シリコン層１７０と、導電膜１９０とを形成し、そのう
えに保護用のパシベーション膜（酸化膜）１８０を形成
している。ポリシリコン層１７０と導電膜１９０とは、
電気的に接続されており、半導体基板２１０とともにグ
ランドに接続されている。
る。 【構成】 この装置は、半導体基板１１０中に、半導体
基板２１０との間でフォトダイオードを形成する不純物
ドープ領域１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…）
を形成し、不純物ドープ領域２３０側の表面に絶縁膜１
５０が設けられている。そして、この絶縁膜１５０上に
不純物ドープ領域の形成時にマスクとなる導電性のポリ
シリコン層１７０と、導電膜１９０とを形成し、そのう
えに保護用のパシベーション膜（酸化膜）１８０を形成
している。ポリシリコン層１７０と導電膜１９０とは、
電気的に接続されており、半導体基板２１０とともにグ
ランドに接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光電変換装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は、光電変換装置の従来例として、
同一出願人による「特開平３−９１９６９」記載の光電
変換装置を示したものである。この装置についてその概
要を説明する。
同一出願人による「特開平３−９１９６９」記載の光電
変換装置を示したものである。この装置についてその概
要を説明する。
【０００３】半導体基板２１０中には、半導体基板２１
０と反対の導電型を有する複数個の不純物ドープ領域２
３０（２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ…）が設けられ、
不純物ドープ領域２３０と半導体基板２１０とでフォト
ダイオードを形成している。不純物ドープ領域２３０を
形成する際にはイオン注入装置が用いられており、導電
層であるポリシリコン層２７０はそのときマスクとして
用いられている。そのため、不純物ドープ領域２３０の
位置は、ポリシリコン層２７０によって決められ、ポリ
シリコン層２７０でマスクされていないところに不純物
ドープ領域２３０が設けられる。絶縁膜２５０は、不純
物ドープ領域２３０及び半導体基板２１０の表面状態を
安定化させるいわゆるパシベーション膜で、通常ＳｉＯ
2 が使用されている。この絶縁膜２５０によってフォト
ダイオードの表面リーク電流が減少し、光検出器として
重要なパラメータである暗電流を小さな値にしている。
絶縁膜２５０はこの装置において非常に重要な役割を担
っている。
０と反対の導電型を有する複数個の不純物ドープ領域２
３０（２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ…）が設けられ、
不純物ドープ領域２３０と半導体基板２１０とでフォト
ダイオードを形成している。不純物ドープ領域２３０を
形成する際にはイオン注入装置が用いられており、導電
層であるポリシリコン層２７０はそのときマスクとして
用いられている。そのため、不純物ドープ領域２３０の
位置は、ポリシリコン層２７０によって決められ、ポリ
シリコン層２７０でマスクされていないところに不純物
ドープ領域２３０が設けられる。絶縁膜２５０は、不純
物ドープ領域２３０及び半導体基板２１０の表面状態を
安定化させるいわゆるパシベーション膜で、通常ＳｉＯ
2 が使用されている。この絶縁膜２５０によってフォト
ダイオードの表面リーク電流が減少し、光検出器として
重要なパラメータである暗電流を小さな値にしている。
絶縁膜２５０はこの装置において非常に重要な役割を担
っている。
【０００４】「特開平３−９１９６９」では、ポリシリ
コン層２７０を接地し、半導体基板２１０と同電位にし
てより暗電流を減少させている。
コン層２７０を接地し、半導体基板２１０と同電位にし
てより暗電流を減少させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の装置は、本件出
願人によって分光光度計のような分析装置においてスペ
クトル検出器に使われ、多くのユーザに好評を博してい
る。近年、ユーザからより高感度で高度な分析装置が求
められるようになってきた。しかし、前述の装置におい
てもある程度の暗電流があり、これによって装置の感度
が制限されている。この暗電流が生ずる原因について本
件の発明者が鋭意研究した結果、つぎのことが判明し
た。
願人によって分光光度計のような分析装置においてスペ
クトル検出器に使われ、多くのユーザに好評を博してい
る。近年、ユーザからより高感度で高度な分析装置が求
められるようになってきた。しかし、前述の装置におい
てもある程度の暗電流があり、これによって装置の感度
が制限されている。この暗電流が生ずる原因について本
件の発明者が鋭意研究した結果、つぎのことが判明し
た。
【０００６】前述の装置がおかれた環境によってフォト
ダイオードの上に設けられた絶縁膜２５０が帯電するこ
と（以後、チャージアップという）がある。すると、チ
ャージアップで生じた電荷が生じた絶縁膜２５０の下に
あるフォトダイオードに不必要な電界が加わり、この電
界によって暗電流が増加するのである。また、暗電流は
チャージアップ量に応じて増加する。
ダイオードの上に設けられた絶縁膜２５０が帯電するこ
と（以後、チャージアップという）がある。すると、チ
ャージアップで生じた電荷が生じた絶縁膜２５０の下に
あるフォトダイオードに不必要な電界が加わり、この電
界によって暗電流が増加するのである。また、暗電流は
チャージアップ量に応じて増加する。
【０００７】このように、チャージアップによって暗電
流が増加するため、チャージアップが生じないような環
境下で使用する必要があり、分析装置としての使用が制
限されるという欠点が生じる。また、チャージアップに
よって検出器の寿命が短くなる恐れもある。
流が増加するため、チャージアップが生じないような環
境下で使用する必要があり、分析装置としての使用が制
限されるという欠点が生じる。また、チャージアップに
よって検出器の寿命が短くなる恐れもある。
【０００８】本発明は、前述の問題点に鑑み、チャージ
アップによる暗電流の増加を防止することをその目的と
する。
アップによる暗電流の増加を防止することをその目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光電変換装置は、半導体基板（例えばシリ
コン基板）と、半導体基板に半導体基板との間でフォト
ダイオードを形成する不純物ドープ領域と、絶縁膜（例
えば、酸化シリコン膜）を介して不純物ドープ領域の形
成されていない半導体基板の領域上に第１の導電層（例
えば、ポリシリコン）と、絶縁膜を介して不純物ドープ
領域上に不純物ドープ領域に光を透過させるのに十分薄
い第２の導電層（例えば、ポリシリコン、金、白金、モ
リブデン、タングステンなど）とを有し、第２の導電層
は、所定の一定電位に固定されていることを特徴とす
る。
に、本発明の光電変換装置は、半導体基板（例えばシリ
コン基板）と、半導体基板に半導体基板との間でフォト
ダイオードを形成する不純物ドープ領域と、絶縁膜（例
えば、酸化シリコン膜）を介して不純物ドープ領域の形
成されていない半導体基板の領域上に第１の導電層（例
えば、ポリシリコン）と、絶縁膜を介して不純物ドープ
領域上に不純物ドープ領域に光を透過させるのに十分薄
い第２の導電層（例えば、ポリシリコン、金、白金、モ
リブデン、タングステンなど）とを有し、第２の導電層
は、所定の一定電位に固定されていることを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】本発明の光電変換装置では、不純物ドープ領域
と半導体基板との間でフォトダイオードが形成され、こ
のうえに絶縁膜が形成されている。この絶縁膜が帯電し
た場合、生じる電荷が第２の導電層により放電され所定
の一定電位に固定される。そのため、絶縁膜が帯電し生
じる電荷によってフォトダイオードに不必要な電界が与
えられることがない。
と半導体基板との間でフォトダイオードが形成され、こ
のうえに絶縁膜が形成されている。この絶縁膜が帯電し
た場合、生じる電荷が第２の導電層により放電され所定
の一定電位に固定される。そのため、絶縁膜が帯電し生
じる電荷によってフォトダイオードに不必要な電界が与
えられることがない。
【００１１】また、半導体基板の分離領域（不純物ドー
プ領域のない領域）の絶縁膜に電荷が生じても、反対極
性電荷の誘起が押さえられ、暗電流の増加が抑えられ
る。
プ領域のない領域）の絶縁膜に電荷が生じても、反対極
性電荷の誘起が押さえられ、暗電流の増加が抑えられ
る。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１３】図１には、本発明の一実施例である光電変
換装置の光検出部の構造断面図が示されている。この装
置の光検出部は、半導体基板１１０中に、半導体基板１
１０との間で複数のフォトダイオードを形成する不純物
ドープ領域１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…）
を形成し、不純物ドープ領域１３０側の表面に絶縁性の
酸化膜１５０が設けられている。そして、この絶縁膜１
５０上に不純物ドープ領域の形成時にマスクとなる導電
性のポリシリコン層１７０と、導電膜１９０とを形成
し、そのうえに保護用のパシベーション膜（酸化膜）１
８０を形成している。ポリシリコン層１７０と導電膜１
９０とは、図示しない配線で電気的に接続されており、
半導体基板１１０とともにグランドに接続されている。
即ち接地電位という一定の電位に固定されている。
換装置の光検出部の構造断面図が示されている。この装
置の光検出部は、半導体基板１１０中に、半導体基板１
１０との間で複数のフォトダイオードを形成する不純物
ドープ領域１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…）
を形成し、不純物ドープ領域１３０側の表面に絶縁性の
酸化膜１５０が設けられている。そして、この絶縁膜１
５０上に不純物ドープ領域の形成時にマスクとなる導電
性のポリシリコン層１７０と、導電膜１９０とを形成
し、そのうえに保護用のパシベーション膜（酸化膜）１
８０を形成している。ポリシリコン層１７０と導電膜１
９０とは、図示しない配線で電気的に接続されており、
半導体基板１１０とともにグランドに接続されている。
即ち接地電位という一定の電位に固定されている。
【００１４】また、図１の装置は、前述の光検出部のほ
かに、光検出部で検出された信号電荷を不純物ドープ領
域１３０から転送するＣＣＤ電荷転送部と、転送された
信号電荷を所定の信号処理などを施して出力するＭＯＳ
集積化信号処理回路などを有している。ＣＣＤ電荷転送
部、ＭＯＳ集積化信号処理回路などは、公知の技術にて
製作されており、光検出部とともにモノリシックに製作
されている。
かに、光検出部で検出された信号電荷を不純物ドープ領
域１３０から転送するＣＣＤ電荷転送部と、転送された
信号電荷を所定の信号処理などを施して出力するＭＯＳ
集積化信号処理回路などを有している。ＣＣＤ電荷転送
部、ＭＯＳ集積化信号処理回路などは、公知の技術にて
製作されており、光検出部とともにモノリシックに製作
されている。
【００１５】図２は、この装置の製造工程の概略を示し
たものである。この図をもとに図１の装置の製造工程を
説明する。まず、半導体基板１１０上に熱酸化により
０．０５μｍ程度の厚さの酸化膜１５０を形成する（図
２（ａ））。つぎに、ポリシリコン層１７０を５００〜
７００ｎｍ形成する。ポリシリコン層１７０はつぎにお
いてマスクとして用いられる。そのため、不純物ドープ
領域１３０を形成する領域となるところにフォトエッチ
にて窓あけを行い、その部分は除去されている（図２
（ｂ））。また、酸化膜１５０もイオン注入に適した厚
さにされる。そして、イオン注入装置を用いてポリシリ
コン層１７０をマスクとして所望のイオンを注入して不
純物ドープ領域１３０を形成する（図２（ｃ））。
たものである。この図をもとに図１の装置の製造工程を
説明する。まず、半導体基板１１０上に熱酸化により
０．０５μｍ程度の厚さの酸化膜１５０を形成する（図
２（ａ））。つぎに、ポリシリコン層１７０を５００〜
７００ｎｍ形成する。ポリシリコン層１７０はつぎにお
いてマスクとして用いられる。そのため、不純物ドープ
領域１３０を形成する領域となるところにフォトエッチ
にて窓あけを行い、その部分は除去されている（図２
（ｂ））。また、酸化膜１５０もイオン注入に適した厚
さにされる。そして、イオン注入装置を用いてポリシリ
コン層１７０をマスクとして所望のイオンを注入して不
純物ドープ領域１３０を形成する（図２（ｃ））。
【００１６】つぎに、蒸着技術により、金、白金、モリ
ブデン、タングステンなどを蒸着して導電膜１９０を１
０ｎｍ以下に形成する（図２（ｄ））。ここで、導電膜
１９０は、電気的に導通すれば良く、また、検出光に対
し透明であれば良いので、薄いほど良い。１ｎｍ程度で
あれば十分であると思われる。この導電膜１９０は、ポ
リシリコン層１７０及び半導体基板１１０と電気的に接
続されるように配線される。そして、パシベーション膜
（酸化膜）１８０を形成する（図２（ｅ））。このよう
にして図１の装置が作られる。
ブデン、タングステンなどを蒸着して導電膜１９０を１
０ｎｍ以下に形成する（図２（ｄ））。ここで、導電膜
１９０は、電気的に導通すれば良く、また、検出光に対
し透明であれば良いので、薄いほど良い。１ｎｍ程度で
あれば十分であると思われる。この導電膜１９０は、ポ
リシリコン層１７０及び半導体基板１１０と電気的に接
続されるように配線される。そして、パシベーション膜
（酸化膜）１８０を形成する（図２（ｅ））。このよう
にして図１の装置が作られる。
【００１７】図１の装置において、フォトダイオードの
上に設けられた絶縁膜１５０が帯電すると（チャージア
ップが生じると）、不純物ドープ領域１３０側の表面に
設けられた導電膜１９０によってチャージアップで生じ
た電荷が除去される。つまり、チャージアップで生じた
電荷は導電膜１９０によって捕らえられ、接地電位に放
電される。これによってチャージアップ時に生じた電荷
が一掃され、絶縁膜１５０の下にあるフォトダイオード
に不必要な電界が加わるのが抑えられる。これにより異
常な暗電流が発生せず、暗電流の増加を抑えている。ま
た、チャージアップ時に生じた電荷が一掃され、モノリ
シックに設けられたほかの部分に飛び込むのが防止され
ているため、装置が電気的に保護されることになるの
で、寿命が帯びることになる。
上に設けられた絶縁膜１５０が帯電すると（チャージア
ップが生じると）、不純物ドープ領域１３０側の表面に
設けられた導電膜１９０によってチャージアップで生じ
た電荷が除去される。つまり、チャージアップで生じた
電荷は導電膜１９０によって捕らえられ、接地電位に放
電される。これによってチャージアップ時に生じた電荷
が一掃され、絶縁膜１５０の下にあるフォトダイオード
に不必要な電界が加わるのが抑えられる。これにより異
常な暗電流が発生せず、暗電流の増加を抑えている。ま
た、チャージアップ時に生じた電荷が一掃され、モノリ
シックに設けられたほかの部分に飛び込むのが防止され
ているため、装置が電気的に保護されることになるの
で、寿命が帯びることになる。
【００１８】また、半導体基板１１０の分離領域（不純
物ドープ領域１３０の間）の絶縁膜１５０に電荷が生じ
ても暗電流の増加は、ポリシリコン層１７０により抑え
られる。これを詳述するとつぎのようになる。分離領域
の絶縁膜１５０に電荷が生じると、これによって反対極
性の電荷が誘起される。これによって不純物ドープ領域
１３０の間が短絡したり、あるいは暗電流が発生するこ
とになる。図１の装置では、ポリシリコン層１７０が接
地電位につながれているため、上記の反対極性電荷の誘
起が押さえられることになる。これによって暗電流の増
加が抑えられている。
物ドープ領域１３０の間）の絶縁膜１５０に電荷が生じ
ても暗電流の増加は、ポリシリコン層１７０により抑え
られる。これを詳述するとつぎのようになる。分離領域
の絶縁膜１５０に電荷が生じると、これによって反対極
性の電荷が誘起される。これによって不純物ドープ領域
１３０の間が短絡したり、あるいは暗電流が発生するこ
とになる。図１の装置では、ポリシリコン層１７０が接
地電位につながれているため、上記の反対極性電荷の誘
起が押さえられることになる。これによって暗電流の増
加が抑えられている。
【００１９】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。
が可能である。
【００２０】ポリシリコン層，導電膜と半導体基板と
は、図示しない配線で電気的に接続してグランドにつな
いだが、「特開平３−９１９６９」記載のようにポリシ
リコン層と半導体基板とをスルーホールでつないでも良
い。また、ポリシリコン層，導電膜は一定の電圧がかか
っていれば暗電流の増加を抑え得るので、接地電位とせ
ずに所定の定電圧にしても良い。さらに、導電膜は、金
属を蒸着して形成したが、ポリシリコンなど他の導電性
の膜でも良い。そして、ポリシリコン層を薄く形成して
レジストをマスクとして不純物ドープ領域を形成しても
良い。
は、図示しない配線で電気的に接続してグランドにつな
いだが、「特開平３−９１９６９」記載のようにポリシ
リコン層と半導体基板とをスルーホールでつないでも良
い。また、ポリシリコン層，導電膜は一定の電圧がかか
っていれば暗電流の増加を抑え得るので、接地電位とせ
ずに所定の定電圧にしても良い。さらに、導電膜は、金
属を蒸着して形成したが、ポリシリコンなど他の導電性
の膜でも良い。そして、ポリシリコン層を薄く形成して
レジストをマスクとして不純物ドープ領域を形成しても
良い。
【００２１】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、絶縁膜が帯
電し生じる電荷が第２の導電層により放電されて所定の
一定電位に固定され、フォトダイオードに不必要な電界
が与えられることがないため、フォトダイオードの暗電
流が減少し、感度を高くすることができ、また、装置が
電気的に保護されるため、装置の寿命を長くすることが
できる。
電し生じる電荷が第２の導電層により放電されて所定の
一定電位に固定され、フォトダイオードに不必要な電界
が与えられることがないため、フォトダイオードの暗電
流が減少し、感度を高くすることができ、また、装置が
電気的に保護されるため、装置の寿命を長くすることが
できる。
【図１】本発明の一実施例の構造断面図。
【図２】図１の光電変換装置の製造工程の概略図。
【図３】従来例の構造断面図。
１１０…半導体基板，１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１
３０ｃ）…不純物ドープ領域，１５０…絶縁膜，１７０
…ポリシリコン層，１９０…導電膜。
３０ｃ）…不純物ドープ領域，１５０…絶縁膜，１７０
…ポリシリコン層，１９０…導電膜。
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板と、 前記半導体基板に前記半導体基板との間でフォトダイオ
ードを形成する不純物ドープ領域と、 絶縁膜を介して前記不純物ドープ領域の形成されていな
い前記半導体基板の領域上に第１の導電層と、 前記絶縁膜を介して前記不純物ドープ領域上に前記不純
物ドープ領域に光を透過させるのに十分薄い第２の導電
層とを有し、 前記第２の導電層は、所定の一定電位に固定されている
ことを特徴とする光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003932A JPH05190887A (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003932A JPH05190887A (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190887A true JPH05190887A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11570915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4003932A Pending JPH05190887A (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190887A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10024473A1 (de) * | 2000-05-18 | 2001-11-29 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optischer Empfänger |
| WO2002017371A1 (fr) * | 2000-08-24 | 2002-02-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Procede de reduction de resistance de semi-conducteur, dispositif pour reduire la resistance d'un semi-conducteur et element semi-conducteur |
| JP2008305857A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2011228740A (ja) * | 2011-07-08 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| WO2017150616A1 (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
-
1992
- 1992-01-13 JP JP4003932A patent/JPH05190887A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10024473A1 (de) * | 2000-05-18 | 2001-11-29 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optischer Empfänger |
| US6476423B2 (en) | 2000-05-18 | 2002-11-05 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optical detector |
| DE10024473B4 (de) * | 2000-05-18 | 2007-04-19 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optischer Empfänger |
| WO2002017371A1 (fr) * | 2000-08-24 | 2002-02-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Procede de reduction de resistance de semi-conducteur, dispositif pour reduire la resistance d'un semi-conducteur et element semi-conducteur |
| US6943128B2 (en) | 2000-08-24 | 2005-09-13 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for reducing semiconductor resistance, device for reducing semiconductor resistance and semiconductor element |
| JP2008305857A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2011228740A (ja) * | 2011-07-08 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| WO2017150616A1 (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
| JPWO2017150616A1 (ja) * | 2016-03-03 | 2018-12-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
| US10529772B2 (en) | 2016-03-03 | 2020-01-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light detection element |
| US10930700B2 (en) | 2016-03-03 | 2021-02-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light detection element |
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