JPH0521828A - Light input type semiconductor device - Google Patents

Light input type semiconductor device

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JPH0521828A
JPH0521828A JP3170110A JP17011091A JPH0521828A JP H0521828 A JPH0521828 A JP H0521828A JP 3170110 A JP3170110 A JP 3170110A JP 17011091 A JP17011091 A JP 17011091A JP H0521828 A JPH0521828 A JP H0521828A
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JP
Japan
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electrode
region
semiconductor device
source
type semiconductor
Prior art date
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Application number
JP3170110A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Kito
泰男 木藤
Hironari Kuno
裕也 久野
Norihito Tokura
規仁 戸倉
Kunihiko Hara
邦彦 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0521828A publication Critical patent/JPH0521828A/en
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Abstract

PURPOSE:To offer a light input type semiconductor device having an electrode of low resistance and good photoelectric conversion efficiency. CONSTITUTION:An N<-> epitaxial film 3 is provided on the top surface of an N<+> drain substrate 1, a P-well region 5 is provided on its surface layer part and an aluminium-made source electrode 13 is provided in the P-well region 5 and on a part of an N<+> source region 7. A drain electrode 15 is provided on the lower part surface of the N<+> drain substrate 1. The N<+> source regions 7 are provided on the surface layer parts near both ends of the P-well regions 5a and a gate electrode 11 is provided on the region between two adjacent P-well regions 5 through a gate insulating film 9. A photovoltaic element 19 is provided on the gate electrode 11 through an insulating film 17. The photovoltaic elements 19 are individually formed on the regions not overlapping the surface electrodes.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光信号によりスイッチ
ング動作を行う光入力型半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical input type semiconductor device which performs a switching operation by an optical signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、工場等においては、製造設備
や搬送設備のオートメーション化が進められていて、加
工機械,搬送装置,ロボット等の機器がインタフェース
を介してコンピュータに電気的に接続され、コンピュー
タにより動作制御が行われるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in factories and the like, automation of manufacturing facilities and transfer facilities has been advanced, and processing machines, transfer devices, robots and other devices are electrically connected to a computer via an interface. The operation is controlled by a computer.

【0003】ところが、加工機械,搬送装置,ロボット
等の機器の信号レベルは、100〜数百ボルトであるの
に対し、これらの機器を制御するコンピュータの信号レ
ベルは、数ボルトであるので、加工機械等で発生したノ
イズがコンピュータに影響を与え、コンピュータが誤動
作を起こすことがあった。
However, the signal level of equipment such as processing machines, conveyors, and robots is 100 to several hundreds of volts, whereas the signal level of a computer controlling these equipments is several volts. The noise generated in a machine or the like may affect the computer, causing the computer to malfunction.

【0004】これを防止するために、加工機械等とコン
ピュータとの間でやり取りされる信号として、光信号を
用い、光信号によりオンオフ制御を行うことが実施され
ている。また、このような動作制御を行うために、光電
変換素子と電界効果トランジスタ(FET)とを組み合
せて構成された光入力型の半導体素子や半導体装置が提
案されている(特開昭63−293887号公報,特開
平1−235282号公報等)。このような半導体装置
等では、光電変換素子の一端が該トランジスタのゲート
電極に接続され、他端がソース電極に接続されていて、
光電変換素子に入力される光信号に応じて、電界効果ト
ランジスタがオンオフする。
In order to prevent this, an optical signal is used as a signal exchanged between the processing machine and the computer, and on / off control is performed by the optical signal. Further, in order to perform such operation control, an optical input type semiconductor element or a semiconductor device configured by combining a photoelectric conversion element and a field effect transistor (FET) has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 63-293887). Japanese Patent Laid-Open No. 1-235282, etc.). In such a semiconductor device or the like, one end of the photoelectric conversion element is connected to the gate electrode of the transistor and the other end is connected to the source electrode,
The field effect transistor is turned on / off according to an optical signal input to the photoelectric conversion element.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体装置等では、光電変換素子は、FETの
ソース電極の上に形成されており、光電変換素子はFE
Tのソース電極を形成した後に形成されるため、ソース
電極の耐熱温度よりも低い温度で光電変換素子を形成し
なければならない。ソース電極としては、低抵抗性から
アルミニウムを用いることが望ましいが、アルミニウム
の耐熱温度である約660℃以下では、光電変換効率の
よい光電変換素子を作ることは困難であった。
However, in the above-mentioned conventional semiconductor device and the like, the photoelectric conversion element is formed on the source electrode of the FET, and the photoelectric conversion element is FE.
Since it is formed after forming the source electrode of T, the photoelectric conversion element must be formed at a temperature lower than the heat resistant temperature of the source electrode. It is desirable to use aluminum for the source electrode because of its low resistance, but it was difficult to produce a photoelectric conversion element with good photoelectric conversion efficiency at a heat-resistant temperature of aluminum of about 660 ° C. or lower.

【0006】本発明は、低抵抗の電極を有し、かつ変換
効率のよい光入力型半導体装置を提供することを目的と
する。
An object of the present invention is to provide an optical input type semiconductor device having a low resistance electrode and high conversion efficiency.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、半導体基板と、前記半導体基板の表面上
に絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記半導体
基板の表面上に形成され、前記ゲート電極近傍に形成さ
れたソース領域に接続されたソース電極と、前記半導体
基板に形成されたドレイン領域に接続されたドレイン電
極とを有し、前記ゲート電極に印加される電圧により、
前記ソース領域とドレイン領域との間の導通が制御され
る絶縁ゲートトランジスタと、前記半導体基板の表面上
に形成され、前記ゲート電極と前記ソース電極とに接続
された光電変換素子とを有する光入力型半導体装置にお
いて、前記ソース電極は、低抵抗金属からなり、前記光
電変換素子は、前記半導体基板上の前記ソース電極の形
成された領域とは異なる領域に個別に形成されたことを
特徴とする光入力型半導体装置を要旨とする。
To achieve the above object, the present invention provides a semiconductor substrate, a gate electrode formed on the surface of the semiconductor substrate via an insulating film, and a surface of the semiconductor substrate. A source electrode formed and connected to a source region formed near the gate electrode; and a drain electrode connected to a drain region formed on the semiconductor substrate, and a voltage applied to the gate electrode ,
An optical input having an insulated gate transistor in which conduction between the source region and the drain region is controlled, and a photoelectric conversion element formed on the surface of the semiconductor substrate and connected to the gate electrode and the source electrode. In the semiconductor device, the source electrode is made of a low resistance metal, and the photoelectric conversion element is individually formed in a region different from the region where the source electrode is formed on the semiconductor substrate. The gist is an optical input type semiconductor device.

【0008】[0008]

【作用および効果】本発明では、光電変換素子は、半導
体基板上のソース電極の形成された領域とは異なる領域
に個別に形成されている。従って、光電変換素子をソー
ス電極よりも先に形成するようにすれば、ソース電極の
耐熱性に影響を受けることなく、光電変換素子を形成す
ることができる。また、ソース電極として、耐熱性の大
小に関係なく抵抗の低い金属を用いることができる。こ
の結果、低抵抗の電極を有し、かつ光電変換効率のよい
光入力型半導体装置を提供することができる。
In the present invention, the photoelectric conversion element is individually formed in a region different from the region where the source electrode is formed on the semiconductor substrate. Therefore, if the photoelectric conversion element is formed before the source electrode, the photoelectric conversion element can be formed without being affected by the heat resistance of the source electrode. Further, as the source electrode, a metal having low resistance can be used regardless of the heat resistance. As a result, it is possible to provide a light input type semiconductor device having a low resistance electrode and high photoelectric conversion efficiency.

【0009】[0009]

【実施例】図1は、本発明の第1の実施例の光入力型半
導体装置を示す平面図である。図2は、図1に示す線A
−Aに沿う断面図である。図3は、図1に示す線B−B
に沿う断面図である。次に、図1ないし図3を参照し
て、第1の実施例の光入力型半導体装置の構成について
説明する。
1 is a plan view showing an optical input type semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 2 is a line A shown in FIG.
It is sectional drawing in alignment with -A. 3 is a line BB shown in FIG.
FIG. Next, the configuration of the light input type semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0010】図2に示すように、光入力型半導体装置1
0を構成するN+ドレイン基板1の上部の表面上にはN-
エピタキシャル膜3が設けられる。N-エピタキシャル
膜3の表層部にはPウエル領域5が所定の間隔毎に設け
られる。このPウエル領域5の中央部を除く両端部近傍
の表層部には、N+ソース領域7が設けられる。隣接す
る2つのPウエル領域5の間のN-エピタキシャル膜3
およびPウエル領域5の端部ならびにN+ソース領域7
の一部の上には、ゲート絶縁膜9を介してゲート電極1
1が設けられる。このゲート電極11は、図3からわか
るように、図1における線B−Bに沿って縦方向に延在
するとともに、後で説明するソース電極13の部分13
bの下で横方向に延在し、格子状の形状となっている。
As shown in FIG. 2, the optical input type semiconductor device 1
0 + N + drain substrate 1 has N on the upper surface.
An epitaxial film 3 is provided. P well regions 5 are provided in the surface layer portion of the N epitaxial film 3 at predetermined intervals. N + source regions 7 are provided in the surface layer portions near both ends of the P well region 5 except the central portion. N epitaxial film 3 between two adjacent P well regions 5
And the end of the P well region 5 and the N + source region 7
On a part of the gate electrode 1 through the gate insulating film 9
1 is provided. As can be seen from FIG. 3, the gate electrode 11 extends in the vertical direction along the line BB in FIG. 1, and the portion 13 of the source electrode 13 described later
It extends laterally under b and has a grid shape.

【0011】図2に示すように、Pウエル領域5および
+ソース領域7の一部上には、ソース電極13が設け
られる。このソース電極13は、図1に示すように、図
の縦方向に延在し、所定間隔毎に配置された部分13a
と、それらと直交しかつ所定間隔毎に配置された部分1
3bとからなる格子状の形状をしている。上記部分13
bは、ソース電極13の直列抵抗(部分13aの延在す
る方向の抵抗)を減ずる働きをする。尚、図1に示す領
域13cは、Pウエル領域5およびN+ソース領域7
と、ソース電極13とがコンタクトする領域である。
As shown in FIG. 2, a source electrode 13 is provided on a portion of P well region 5 and N + source region 7. As shown in FIG. 1, the source electrode 13 extends in the vertical direction of the figure and is arranged at predetermined intervals 13a.
And portions 1 which are orthogonal to them and arranged at predetermined intervals
3b and has a lattice shape. Above part 13
b serves to reduce the series resistance of the source electrode 13 (resistance in the extending direction of the portion 13a). The region 13c shown in FIG. 1 includes the P well region 5 and the N + source region 7.
And the source electrode 13 are in contact with each other.

【0012】また、N+ドレイン基板1の下部表面に
は、ドレイン電極15が設けられる。上述のゲート電極
11,ゲート絶縁膜9,ソース電極13,Pウエル領域
5,N+ソース領域7,N-エピタキシャル膜3,N+
レイン基板1およびドレイン電極15は、パワーMOS
FETを構成する。
A drain electrode 15 is provided on the lower surface of the N + drain substrate 1. The gate electrode 11, the gate insulating film 9, the source electrode 13, the P well region 5, the N + source region 7, the N epitaxial film 3, the N + drain substrate 1 and the drain electrode 15 are the power MOS.
Configure FET.

【0013】また、ゲート電極11上には、絶縁膜17
を介して光電変換素子としての光起電力素子19が設け
られる。光起電力素子19はソース電極13とは重なら
ない領域に形成される。本実施例では、図1に示すよう
に、縦方向に一列に並ぶ3個の光起電力素子19が1つ
のユニットをなし、各ユニットがソース電極13の各格
子の中に一つづつ配置されている。光起電力素子19
は、例えば上部がP形であり、下部がN形である多結晶
シリコン膜からなるPN接合素子である。図2に示す光
起電力素子19の幅Laは、ゲート電極の幅以下であ
り、図3に示すその長さLbは、フォトダイオードのセ
ルサイズで決まる値である。
An insulating film 17 is formed on the gate electrode 11.
A photovoltaic element 19 as a photoelectric conversion element is provided via the. The photovoltaic element 19 is formed in a region that does not overlap the source electrode 13. In this embodiment, as shown in FIG. 1, three photovoltaic elements 19 arranged in a line in the vertical direction form one unit, and each unit is arranged in each lattice of the source electrode 13 one by one. ing. Photovoltaic element 19
Is a PN junction element made of a polycrystalline silicon film whose upper portion is P-type and whose lower portion is N-type. The width La of the photovoltaic element 19 shown in FIG. 2 is less than or equal to the width of the gate electrode, and the length Lb thereof shown in FIG. 3 is a value determined by the cell size of the photodiode.

【0014】図3に示すように、上記各ユニットの隣接
する2つの光起電力素子19の間には、光起電力素子用
電極21が設けられ、3個の光起電力素子19が、該電
極21により直列に接続される。光起電力素子用電極2
1は、金属アルミニウムからなる。
As shown in FIG. 3, a photovoltaic element electrode 21 is provided between two adjacent photovoltaic elements 19 of each unit, and the three photovoltaic elements 19 are connected to each other. The electrodes 21 are connected in series. Electrode 2 for photovoltaic element
1 is made of metallic aluminum.

【0015】連続する3個の光起電力素子19のP側の
終端は、パワーMOSFETのしきい値電圧が正の場
合、絶縁膜17に開けられた孔を介してゲート電極11
から延びる接続部23に接続され、N側の終端は、ソー
ス電極13から延びる接続部25に接続されている。接
続部25は、図1に示すように、部分13bに接続され
る。
When the threshold voltage of the power MOSFET is positive, the gate end of the P-side end of the three continuous photovoltaic elements 19 is the gate electrode 11 through the hole formed in the insulating film 17.
Is connected to the connection portion 23 extending from the N-side end, and the N-side end is connected to the connection portion 25 extending from the source electrode 13. The connecting portion 25 is connected to the portion 13b as shown in FIG.

【0016】直列接続された3個の光起電力素子からな
る各ユニットは、P側,N側の終端が、それぞれ上記ゲ
ート電極11,ソース電極13に接続されることで、互
いに並列接続される。このように直列および並列に接続
された光起電力素子19は後述の光起電力部をなす。
Each unit consisting of three photovoltaic elements connected in series is connected in parallel by connecting the P-side and N-side ends to the gate electrode 11 and the source electrode 13, respectively. .. The photovoltaic elements 19 thus connected in series and in parallel form a photovoltaic section described later.

【0017】更に、光起電力素子19,光起電力素子用
電極21,接続部23,25およびソース電極13を覆
うようにして透明絶縁膜27が設けられる。透明絶縁膜
27は、例えば窒化シリコンからなる。透明絶縁膜27
は、光起電力素子19およびパワーMOSFETを保護
するとともに、外部からの光信号を光起電力素子19へ
導く働きをする。
Further, a transparent insulating film 27 is provided so as to cover the photovoltaic element 19, the photovoltaic element electrode 21, the connecting portions 23 and 25, and the source electrode 13. The transparent insulating film 27 is made of, for example, silicon nitride. Transparent insulating film 27
Protects the photovoltaic element 19 and the power MOSFET and guides an optical signal from the outside to the photovoltaic element 19.

【0018】図4は、本実施例の光入力型半導体装置の
等価回路図である。図4において、本実施例では、上述
したように光起電力素子19を直列接続と並列接続とを
組み合わせてなる光起電力部33の高電位側が、パワー
MOSFET31のゲート(G)に接続され、低電位側
がソース(S)に接続される。パワーMOSFET31
は、ゲート(G)に印加される電圧の大きさにより、ソ
ース(S)、ドレイン(D)間の導通状態が変わること
により、スイッチング動作を行う素子である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the light input type semiconductor device of this embodiment. In FIG. 4, in this embodiment, the high potential side of the photovoltaic section 33 formed by combining the photovoltaic elements 19 in series and in parallel as described above is connected to the gate (G) of the power MOSFET 31, The low potential side is connected to the source (S). Power MOSFET 31
Is an element that performs a switching operation by changing the conduction state between the source (S) and the drain (D) according to the magnitude of the voltage applied to the gate (G).

【0019】尚、本実施例では、3個の光起電力素子1
9を直列接続したが、直列接続する素子の数nは、一般
的に、パワーMOSFET31のしきい値電圧をVth
とし、光起電力素子19の光起電力をVphとすると、
n=Vth/Vphとなる。また、並列接続する素子の
数は、要求される光電流から決まる全素子面積と、上記
式で求めたn個の光起電力素子19の素子面積とから求
めることができる。
In this embodiment, three photovoltaic elements 1 are used.
9 are connected in series, but the number n of elements connected in series is generally the threshold voltage of the power MOSFET 31 being Vth.
And the photovoltaic power of the photovoltaic element 19 is Vph,
n = Vth / Vph. The number of elements connected in parallel can be calculated from the total element area determined by the required photocurrent and the element area of the n photovoltaic elements 19 obtained by the above equation.

【0020】次に、本実施例の光入力型半導体装置10
の動作について説明する。光起電力部33の各光起電力
素子19に光が入射すると、光起電力部33は例えば数
V程度の起電力を発生する。この起電力がパワーMOS
FET31のしきい値電圧Vthよりも大きいときに
は、パワーMOSFET31は、オンしする。そして、
光が遮断されると、光起電力部33の起電力が0Vとな
り、パワーMOSFET31は、オフする。
Next, the light input type semiconductor device 10 of the present embodiment.
The operation will be described. When light enters each photovoltaic element 19 of the photovoltaic section 33, the photovoltaic section 33 generates an electromotive force of, for example, about several volts. This electromotive force is power MOS
When it is higher than the threshold voltage Vth of the FET 31, the power MOSFET 31 is turned on. And
When the light is cut off, the electromotive force of the photovoltaic unit 33 becomes 0 V, and the power MOSFET 31 is turned off.

【0021】図5ないし図7は、本実施例の光入力型半
導体装置の製造方法を説明する工程別の断面図である。
次に、図5ないし図7を参照して、本実施例の製造方法
について説明する。まず、図5(a)に示すように、N
+ドレイン基板1上に、N-エピタキシャル膜3をエピタ
キシャル成長させる。N+ドレイン基板1およびN-エピ
タキシャル膜3は、いずれも単結晶シリコンからなり、
ドーパントであるリンの濃度は、前者が、1020原子/
cm3であり、後者が、1015原子/cm3である。
5 to 7 are cross-sectional views for each step for explaining the method of manufacturing the light input type semiconductor device of this embodiment.
Next, the manufacturing method of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
+ On the drain substrate 1, the N epitaxial film 3 is epitaxially grown. Both the N + drain substrate 1 and the N epitaxial film 3 are made of single crystal silicon,
The concentration of phosphorus as the dopant is 10 20 atoms /
cm 3 and the latter is 10 15 atoms / cm 3 .

【0022】次に、N-エピタキシャル膜3の上にフォ
トレジストを塗布し、これを写真製版技術により、図5
(b)に示すように、パターニングしてレジストパター
ン41を形成し、レジストパターン41をマスクとし
て、硼素をイオン注入して、Pウエル領域5を形成す
る。硼素の濃度は、2×1016原子/cm3である。
Next, a photoresist is applied on the N - epitaxial film 3, and the photoresist is applied by photolithography to FIG.
As shown in (b), a resist pattern 41 is formed by patterning, and boron is ion-implanted using the resist pattern 41 as a mask to form the P well region 5. The concentration of boron is 2 × 10 16 atoms / cm 3 .

【0023】次に、一旦、レジストパターン41を除去
した後、N-エピタキシャル膜3の上にフォトレジスト
を塗布し、パターニングして、図5(c)に示すレジス
トパターン43を形成する。そして、レジストパターン
43をマスクとして、リンをイオン注入して、N+ソー
ス領域7を形成する。リンの濃度は、1020原子/cm
3である。
Next, after removing the resist pattern 41 once, a photoresist is applied on the N - epitaxial film 3 and patterned to form a resist pattern 43 shown in FIG. 5C. Then, using the resist pattern 43 as a mask, phosphorus is ion-implanted to form the N + source region 7. The concentration of phosphorus is 10 20 atoms / cm
Is 3 .

【0024】次に、レジストパターン43を除去し、露
出した表面を熱酸化させる。この結果、図5(d)に示
す絶縁膜45が全面に形成される。次に、図5(e)に
示すように、例えばCVD(化学堆積)法により、絶縁
膜45上に多結晶シリコン膜47が堆積される。そし
て、多結晶シリコン膜47にリンが高濃度に拡散され
る。
Next, the resist pattern 43 is removed and the exposed surface is thermally oxidized. As a result, the insulating film 45 shown in FIG. 5D is formed on the entire surface. Next, as shown in FIG. 5E, a polycrystalline silicon film 47 is deposited on the insulating film 45 by, for example, a CVD (chemical deposition) method. Then, phosphorus is diffused into the polycrystalline silicon film 47 at a high concentration.

【0025】次に、多結晶シリコン膜47および絶縁膜
45は所定の形状にパターニングされ、図5(f)に示
すゲート電極11およびゲート絶縁膜9が形成される。
次に、図6(a)に示すように、全面にPBSG(リン
ホウケイ酸ガラス)を堆積させ、絶縁膜17を形成す
る。
Next, the polycrystalline silicon film 47 and the insulating film 45 are patterned into a predetermined shape to form the gate electrode 11 and the gate insulating film 9 shown in FIG. 5 (f).
Next, as shown in FIG. 6A, PBSG (phosphoroborosilicate glass) is deposited on the entire surface to form the insulating film 17.

【0026】次に、図6(b)に示すように、絶縁膜1
7をパターニングし、図1に示すコンタクト領域13c
の絶縁膜17を開孔する。次に、図6(c)に示すよう
に、真空蒸着法により、アモルファスシリコン49を全
面に形成する。そして、600℃で5時間アニールする
ことにより、Pウエル領域5およびN+ソース領域7を
シードとして結晶成長が行なわれ、アモルファスシリコ
ン49は、ゲート電極11上に絶縁膜17を介して蒸着
された部分を含めて単結晶化される。この結果、図6
(d)に示す単結晶シリコン層51が形成される。
Next, as shown in FIG. 6B, the insulating film 1
7 is patterned to form the contact region 13c shown in FIG.
The insulating film 17 is opened. Next, as shown in FIG. 6C, amorphous silicon 49 is formed on the entire surface by a vacuum evaporation method. Then, by annealing at 600 ° C. for 5 hours, crystal growth is performed using the P well region 5 and the N + source region 7 as seeds, and the amorphous silicon 49 is deposited on the gate electrode 11 via the insulating film 17. Single crystal is formed including the part. As a result, FIG.
The single crystal silicon layer 51 shown in (d) is formed.

【0027】次に、図6(e)に示すように、単結晶化
したシリコン層51の内、ゲート電極11上に絶縁膜1
7を介して形成された部分の光起電力素子となる部分5
3を残して、シリコン層51を除去する。そして、該部
分53に硼素を1017原子/cm3の不純物濃度となる
ようなドーズ量でイオン注入を行なう。次に、リンを1
20原子/cm3の不純物濃度となるようなドーズ量で
N層となる上部にのみイオン注入を行ない、約1000
℃で熱処理して活性化させる。このようにして、光起電
力素子19が形成される。
Next, as shown in FIG. 6E, the insulating film 1 is formed on the gate electrode 11 in the single-crystallized silicon layer 51.
Portion 5 to be a photovoltaic element of the portion formed via 7
The silicon layer 51 is removed, leaving 3. Then, boron is ion-implanted into the portion 53 at a dose amount so that the impurity concentration becomes 10 17 atoms / cm 3 . Next, 1 phosphorus
Ion implantation is performed only on the upper portion of the N layer with a dose amount so as to obtain an impurity concentration of 0 20 atoms / cm 3 ,
Activated by heat treatment at ℃. In this way, the photovoltaic element 19 is formed.

【0028】次に、図7(a)に示すように、全面にア
ルミニウム膜55が形成され、次に、図7(b)に示す
ように、ソース電極13および光起電力素子用電極21
以外のアルミニウム膜がエッチングにより除去される。
次に、図7(c)に示すように、全面に透明絶縁膜27
を形成し、N+ドレイン基板1の裏面にドレイン電極1
5を形成する。
Next, as shown in FIG. 7A, an aluminum film 55 is formed on the entire surface, and then, as shown in FIG. 7B, the source electrode 13 and the photovoltaic element electrode 21.
The aluminum film other than the above is removed by etching.
Next, as shown in FIG. 7C, the transparent insulating film 27 is formed on the entire surface.
To form the drain electrode 1 on the back surface of the N + drain substrate 1.
5 is formed.

【0029】尚、上述の実施例では、光起電力素子19
の全ての列を同一の方向を向くように配置したが、図8
に示すように、図の横方向に延びる素子列191と、図
の縦方向に延在する素子列192とを組み合わせてもよ
い。また、光起電力素子19を単結晶シリコンから構成
したが、多結晶シリコンから構成してもよい。更に、光
起電力素子として、アモルファスシリコンからなるP
層,I層,N層とで構成された太陽電池を用いてもよ
い。
In the above embodiment, the photovoltaic element 19
All the rows of are arranged so as to face the same direction.
As shown in, the element row 191 extending in the horizontal direction in the figure and the element row 192 extending in the vertical direction in the figure may be combined. Although the photovoltaic element 19 is made of single crystal silicon, it may be made of polycrystalline silicon. Further, as a photovoltaic element, P made of amorphous silicon is used.
You may use the solar cell comprised by the layer, I layer, and N layer.

【0030】更に、上述の実施例では、光起電力素子1
9の上部と下部の導電型を変えて、PN接合を形成した
が、横方向の導電型を変えて、PN接合を形成してもよ
い。以上のように、本実施例によれば、MOSFETの
ソース電極13の形成に先立って、光起電力素子19を
形成できるので、光起電力素子19をソース電極13の
耐熱性とは無関係に、該光起電力素子にとって最適な条
件下で形成することができる。また、従来のように耐熱
電極を用いることなく低抵抗の金属電極を用いて半導体
装置を作ることができる。従って、光電変換効率が高
く、かつ発熱の少ない光入力型半導体装置を提供するこ
とができる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the photovoltaic device 1
Although the PN junction is formed by changing the conductivity types of the upper part and the lower part of 9, the PN junction may be formed by changing the conductivity type in the lateral direction. As described above, according to this embodiment, since the photovoltaic element 19 can be formed prior to the formation of the source electrode 13 of the MOSFET, the photovoltaic element 19 is independent of the heat resistance of the source electrode 13. It can be formed under optimal conditions for the photovoltaic element. Further, a semiconductor device can be manufactured by using a metal electrode having a low resistance without using a heat resistant electrode as in the conventional case. Therefore, it is possible to provide a light input type semiconductor device having high photoelectric conversion efficiency and less heat generation.

【0031】また、ソース電極13と光起電力素子19
とは、互いに重ならないように形成されるので、多層構
造が緩和される等、優れた効果を奏する。図9は、第2
の実施例を示す。第1の実施例では、光入力型半導体装
置のトランジスタはMOSFETであったが、第2の実
施例では、トランジスタは絶縁ゲート型バイポーラトラ
ンジスタ(IGBT)であり、ドレイン基板101とし
て、硼素等のP形ドーパントが高濃度に拡散されたもの
が用いられる。
Further, the source electrode 13 and the photovoltaic element 19
Are formed so that they do not overlap with each other, so that they have excellent effects such as relaxation of the multilayer structure. FIG. 9 shows the second
An example of is shown. In the first embodiment, the transistor of the light input type semiconductor device is a MOSFET, but in the second embodiment, the transistor is an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and the drain substrate 101 is made of P or the like made of boron or the like. A dopant in which the shaped dopant is diffused in a high concentration is used.

【0032】光起電力素子19により発生した電圧をゲ
ート(G)に印加するのは、第1の実施例と同様であ
る。図10は第3の実施例を示す。第1の実施例では、
パワーMOSFETは縦型構造であったが、図10に示
すように横型構造でもよい。図10において、N-基板
201には、Pウエル領域205が設けられ、Pウエル
領域205には、N +ソース領域207とN+ドレイン領
域208とが設けられる。N+ソース領域207には、
ソース電極213が接続され、N+ドレイン領域208
には、ドレイン電極215が接続される。ゲート電極2
11は、Pウエル領域205とN+ソース領域207お
よびN-ドレイン領域208の一部上にゲート絶縁膜2
09を介して設けられる。光起電力素子219は、第1
の実施例と同様、ゲート電極211上に絶縁膜217を
介して設けられる。光起電力素子219上には、光起電
力素子用電極221が形成される。
The voltage generated by the photovoltaic element 19 is detected by
The application to the gate (G) is the same as in the first embodiment.
It FIG. 10 shows a third embodiment. In the first embodiment,
The power MOSFET had a vertical structure, as shown in FIG.
A horizontal structure may be used. In FIG. 10, N-substrate
A P well region 205 is provided in 201
In the area 205, N +Source region 207 and N+Drain territory
Area 208 is provided. N+In the source area 207,
The source electrode 213 is connected and N+Drain region 208
A drain electrode 215 is connected to. Gate electrode 2
11 is a P well region 205 and N+Source area 207
And N-The gate insulating film 2 is formed on part of the drain region 208.
It is provided via 09. The photovoltaic element 219 has a first
Insulating film 217 is formed on gate electrode 211 in the same manner as in the above embodiment.
Is provided through. On the photovoltaic element 219, the photovoltaic
The force element electrode 221 is formed.

【0033】図11は、上記実施例の光入力型半導体装
置の応用例の1つである光入力スイッチの概略構成を示
す。この光入力スイッチは、光入力型半導体装置と発光
素子とを組み合わせて構成したものである。図11にお
いて、リードフレーム61上に取り付けられた発光素子
63から発生された光信号は透明合成樹脂製の光導波路
65を通って、光入力型半導体装置10の光起電力素子
19に入射される。この信号に応じて、パワーMOSF
ETがオンオフして、スイッチング動作が行われる。
FIG. 11 shows a schematic structure of an optical input switch which is one of application examples of the optical input type semiconductor device of the above embodiment. This optical input switch is configured by combining an optical input type semiconductor device and a light emitting element. In FIG. 11, the optical signal generated from the light emitting element 63 mounted on the lead frame 61 passes through the optical waveguide 65 made of transparent synthetic resin and is incident on the photovoltaic element 19 of the light input type semiconductor device 10. .. In response to this signal, the power MOSF
The ET is turned on and off, and the switching operation is performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の光入力型半導体装置を
示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a light input type semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す線A−Aに沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.

【図3】図1に示す線B−Bに沿う断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG.

【図4】本発明の第1の実施例の光入力型半導体装置の
等価回路図である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the light input type semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例の光入力型半導体装置の
製造ステップのうち、最初からゲート電極製造段階まで
を説明する工程別の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for each step illustrating the steps from the beginning to the gate electrode manufacturing step in the manufacturing steps of the optical input type semiconductor device of the first embodiment of the present invention.

【図6】第1の実施例の光入力型半導体装置の製造ステ
ップのうち、ゲート電極製造段階から光起電力素子製造
段階までを説明する工程別の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for each step explaining the steps from the gate electrode manufacturing step to the photovoltaic element manufacturing step in the manufacturing steps of the light-input semiconductor device of the first embodiment.

【図7】第1の実施例の光入力型半導体装置の製造ステ
ップのうち、光起電力素子製造段階から最終段階までを
説明する工程別の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of each step for explaining the photovoltaic element manufacturing step to the final step in the manufacturing steps of the optical input type semiconductor device of the first embodiment.

【図8】光起電力素子を配向方向が互いに90°異なる
ように組み合わせたパターンを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a pattern in which photovoltaic elements are combined so that their orientation directions differ from each other by 90 °.

【図9】本発明の第2の実施例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の光入力型半導体装置の応用例の1つ
である光入力スイッチの概略構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of an optical input switch which is one of application examples of the optical input type semiconductor device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…N+ドレイン基板,3…N-エピタキシャル膜,5…
Pウエル領域,7…N+ソース領域,9…ゲート絶縁
膜,11…ゲート電極,13…ソース電極,15…ドレ
イン電極,19…光起電力素子,27…透明絶縁膜
1 ... N + drain substrate, 3 ... N - epitaxial film, 5 ...
P well region, 7 ... N + source region, 9 ... Gate insulating film, 11 ... Gate electrode, 13 ... Source electrode, 15 ... Drain electrode, 19 ... Photovoltaic element, 27 ... Transparent insulating film

フロントページの続き (72)発明者 原 邦彦 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内Front page continuation (72) Inventor Kunihiko Hara 1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi Nihon Denso Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板の表面上に絶縁膜を介して形成されたゲ
ート電極と、前記半導体基板の表面上に形成され、前記
ゲート電極近傍に形成されたソース領域に接続されたソ
ース電極と、前記半導体基板に形成されたドレイン領域
に接続されたドレイン電極とを有し、前記ゲート電極に
印加される電圧により、前記ソース領域とドレイン領域
との間の導通が制御される絶縁ゲートトランジスタと、 前記半導体基板の表面上に形成され、前記ゲート電極と
前記ソース電極とに接続された光電変換素子とを有する
光入力型半導体装置において、 前記ソース電極は、低抵抗金属からなり、 前記光電変換素子は、前記半導体基板上の前記ソース電
極の形成された領域とは異なる領域に個別に形成された
ことを特徴とする光入力型半導体装置。
1. A semiconductor substrate, a gate electrode formed on the surface of the semiconductor substrate via an insulating film, and formed on the surface of the semiconductor substrate in the vicinity of the gate electrode. A source electrode connected to the source region and a drain electrode connected to the drain region formed on the semiconductor substrate, and the source region and the drain region are connected to each other by a voltage applied to the gate electrode. A light input type semiconductor device having an insulated gate transistor whose conduction between the electrodes is controlled, and a photoelectric conversion element formed on the surface of the semiconductor substrate and connected to the gate electrode and the source electrode, wherein the source electrode Is made of a low resistance metal, and the photoelectric conversion element is separately formed in a region different from the region where the source electrode is formed on the semiconductor substrate. Optical input type semiconductor device according to claim.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008193063A (en) * 2007-01-09 2008-08-21 Yyl:Kk Semiconductor device

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