JPH05267635A - フォトダイオードアレイおよびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡素な構造を有し、そのために製造工程での
歩留まりが向上するとともに、製品コストの低減が図れ
るフォトダイオードアレイおよびその製造法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 本発明のフォトダイオードアレイは、酸化膜
２を有する半導体基板１に形成されたｎ型半導体層３
が、高濃度ｐ型不純物拡散層４により分離りされてなる
ブロック体３ａ内に形成されたｐ型不純物拡散層５及び
高濃度ｎ型不純物拡散層６からなるｐｎ接合の光電変換
体７が、配線パターンにより直列接続されてなるもので
ある。また、本発明の製造法は、酸化膜２を有する半導
体基板１の酸化膜２とｎ型半導体３を接合し、しかる
後、このｎ型半導体３を高濃度ｐ型不純物拡散層４によ
り、ブロック体３ａに分割して、このブロック体３ａ内
にｐ型不純物拡散層５、このｐ型不純物拡散層５内に高
濃度ｎ型不純物拡散層６からなるｐｎ接合の光電変換体
７を形成し、この光電変換体７を直列接続してフォトダ
イオードアレイを作製するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフォトダイオードアレイ
およびその製造法に関する。さらに詳しくは、簡素な構
造を有するフォトダイオードアレイおよびその製造法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１６に示すように、ポリシ
リコン基板１０１の一部を所定形状のシリコン酸化膜１
０２で分離し、その分離された部分にｐ型不純物拡散層
１０３を形成し、さらにこのｐ型不純物拡散層１０３の
表層部に高濃度のｎ型不純物拡散層１０４を配設してな
るｐｎ接合を多数配列し、このｐｎ接合をシリコン酸化
膜１０５で適宜絶縁しながら導電膜で直列接続して構成
されたフォトダイオードアレイが用いられている。

【０００３】しかしながら、このように構成されたフォ
トダイオードアレイは、図１６から明らかなように、半
導体基板１０１内に分離用酸化膜１０２を所定形状に形
成し、それにより分離された部分にｐｎ接合を形成して
いる関係上その構造が複雑となる。そのため、製造工程
での歩留まりが悪いばかりでなく、製品のコスト上昇を
も招来している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、簡素な構造を
有し、そのために製造工程での歩留まりが向上するとと
もに、製品コストの低減が図れるフォトダイオードアレ
イおよびその製造法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のフォトダイオー
ドアレイは、半導体基板と、前記半導体基板上に積層さ
れた絶縁膜と、前記縁膜上に配設された第１不純物拡散
層と、前記第１不純物拡散層内に形成された高濃度第２
不純物拡散層からなる分離帯壁と、前記分離帯壁により
前記第１不純物拡散層内に形成された複数の第１不純物
拡散層のブロック体と、前記ブロック体内に該表面から
形成された第２不純物拡散層と、前記第２不純物拡散層
内に該表面から形成された高濃度第１不純物拡散層とか
らなる光電変換体と、前記光電変換体が形成された第１
不純物拡散層表面に、所定パターンにて形成された電極
形成用窓部を有する絶縁膜と、前記電極用形成窓部に形
成された電極と、前記光電変換体を直列接続する前記電
極と接続された配線パターンと、前記ブロック体内に形
成された第２不純物拡散層と、前記ブロック体を形成す
る第１不純物拡散層との間に橋架された、寄生トランジ
スタをダイオード化するための配線パターンとからなる
ことを特徴としている。

【０００６】本発明のフォトダイオードアレイにおいて
は、縦列状に形成された前記ブロック体が、複数列配設
されてなるのが好ましい。

【０００７】また、本発明のフォトダイオードアレイに
おいては、前記第１不純物拡散層がｎ（ｐ）型不純物拡
散層であり、前記第２不純物拡散層がｐ（ｎ）型不純物
拡散層であるのが好ましい。

【０００８】さらに、本発明のフォトダイオードアレイ
においては、前記高濃度第２不純物拡散層の上方に、Ａ
ｌ等の金属薄膜からなる光遮断層が配設されてなるのが
好ましい。

【０００９】本発明のフォトダイオードアレイの製造法
は、半導体基板の表面に酸化物薄膜層を形成する工程
と、前記酸化物薄膜層が形成された半導体基板と第１
不純物拡散型半導体板とを接合する工程と、前記接合
された第１不純物半導体基板の表面を研磨する工程と、
前記第１不純物拡散層内に、高濃度第２不純物拡散層
からなる分離帯壁を形成し、前記第１不純物拡散層を縦
列状にブロック化する工程と、ブロック化された前記
第１不純物拡散層内に第２不純物拡散層を表面から形成
し、しかるのち、前記第２不純物拡散層内に高濃度第１
不純物拡散層を表面から形成することにより、光電変換
体を形成する工程と、前記光電変換体が形成された第
１不純物拡散層表面に、所定パターンにて電極形成用窓
部を有する絶縁膜を製膜する工程と、前記電極形成用
窓部に電極を形成する工程と、前記光電変換体を直列
接続する配線パターンを形成する工程と、ブロック化
された前記第１不純物拡散層内に形成された前記第２不
純物拡散層と、該第１不純物拡散層との間に、寄生トラ
ンジスタをダイオード化するために、配線パターンを形
成する工程とを少なくとも含んでなることを特徴として
いる。

【００１０】本発明の製造法においては、前記第１不純
物拡散層に縦列状にブロック化する工程において、前記
ブロック化された領域が複数列形成するのが好ましい。

【００１１】また、本発明の製造法においては、前記第
１不純物拡散層がｎ（ｐ）型不純物拡散層であり、前記
第２不純物拡散層がｐ（ｎ）型不純物拡散層であるのが
好ましい。

【００１２】さらに、本発明の製造法においては、前記
高濃度第２不純物拡散層の上方に、Ａｌ等の金属薄膜で
光遮断層を配設する工程が付加されてなるのが好まし
い。

【００１３】

【作用】本発明のフォトダイオードアレイにおいては、
半導体基板上形成された絶縁膜上に第１不純物拡散層を
形成し、この第１不純物拡散層をこの層内垂直方向に形
成された高濃度第２不純物拡散層により分離しているの
で、その断面構造が簡素化される。また、好ましい実施
例においては、寄生トランジスタのベースとエミッタが
短絡されてダイオード化されている他に、光遮断層が分
離ＰＮ接合上に配設されているので、寄生動作が防止さ
れる。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。

【００１５】図１は本発明の一実施例の要部断面図、図
２は本発明の一実施例の平面図、図３は本発明の一実施
例の等価回路図、図４は他の実施例の要部断面図、図５
〜１５は本発明の製造法の一実施例の説明図である。

【００１６】図１〜２に示されるように、本発明の一実
施例のフォトダイオードアレイは、半導体基板１と、こ
の半導体基板１上に積層された酸化物絶縁膜２と、この
酸化物絶縁膜２上に配設されたｎ型半導体層（第１不純
物拡散層）３と、このｎ型半導体層３内に形成された高
濃度ｐ型不純物拡散層（高濃度第２不純物拡散層）から
なる分離帯壁４と、この分離帯壁４によりｎ型半導体層
３内に形成され、縦列状に配列された複数のｎ型半導体
層のブロック体３ａと、このブロック体３ａ内にその表
面から形成されたｐ型不純物拡散層（第２不純物拡散
層）５と、このｐ型不純物拡散層５にその表面から形成
された高濃度ｎ型不純物拡散層（高濃度第１不純物拡散
層）６とからなる光電変換体７と、この光電変換体７が
形成されたｎ型半導体層３表面に、所定パターンにて形
成された電極形成用窓部を有するシリコン酸化物絶縁膜
８と、この電極用形成窓部に形成された電極９と、この
光電変換体７を直列接続する電極９と接続された配線パ
ターン１０と、ブロック体３ａ内に形成されたｐ型不純
物拡散層５と、前記ブロック体３ａを形成するｎ型半導
体層３との間に形成された、寄生トランジスタをダイオ
ード化するための配線パターン１１と、保護膜１２とか
ら構成されている。

【００１７】半導体基板１は、この上に積層される活性
領域の支持基板であるため、充分な強度を有するものが
用いられる。具体的には、通常２００〜５００μｍのも
のが用いられる。

【００１８】酸化物絶縁膜２は、シリコン酸化膜からな
る。また、その膜厚は１０００〜１００００Åとされて
いる。

【００１９】ｎ型半導体層３の膜厚は、拡散深さを制限
するために、５〜２０μｍとされている。

【００２０】また、各分離されたブロック体３ａは、１
辺の長さが０．３〜０．６ｍｍ程度の長方形とされてい
る。

【００２１】ｎ型半導体層３の表面に形成されるシリコ
ン酸化膜絶縁層８の膜厚は、絶縁分離の点から、１００
０〜１００００Åとされている。絶縁層８としては、絶
縁性を有し適度の透光性を有すれば、シリコン酸化膜に
限定されるものではなく、窒化膜なども好適に用いるこ
とができる。

【００２２】薄膜電極９および配線パターン１０，１１
としては、膜厚が１．０〜２．０μｍのアルミニウム膜
が用いられる。

【００２３】図３は、配線パターン１１により、寄生ト
ランジスタをダイオード化した等価回路である。図中の
１点鎖線で囲まれた部分が、寄生トランジスタをダイオ
ード化した部分を示している。

【００２４】なお、図示はされていないが、本発明にお
いても従来のフォトダイオードアレイと同様に、コンタ
クトホール、パッドボンディングのホールなどが形成さ
れている。

【００２５】他の実施例においては、高濃度ｐ型不純物
拡散層４への光照射を防止するために、高濃度ｐ型不純
物拡散層４の上部にある保護膜１２の上に、アルミニウ
ム膜からなる光遮断層１３が形成されている。この光遮
断層１３を形成することにより、寄生トランジスタの寄
生動作の防止が確実になる。

【００２６】次に、図５〜１５を参照しながら、本発明
の一実施例の製造プロセスについて説明する。

【００２７】ステップ１：半導体基板１上にシリコン酸
化膜２を形成する。（図５参照）

【００２８】ステップ２：ステップ１で作製された半導
体基板１とｎ型半導体板（このｎ型半導体板には酸化膜
は形成されていない）とを用意し、半導体基板１の酸化
膜２とｎ型半導体板の一面を背中合わせに向かい合わ
せ、拡散石英ボードの各スロットに２枚合わせに並べ、
１０００〜１２５０℃の拡散炉中にＯ₂ガスまたは水蒸
気の雰囲気を形成し、所定時間放置することにより、半
導体基板１とｎ型半導体板を接合する。そして、接合さ
れたｎ型半導体板をｎ型半導体層として用いる。（図６
参照）

【００２９】ステップ３：ｎ型半導体層３の表面を研磨
する。（図７参照） この研磨は、酸化膜２からｎ型半
導体層３の表面までの膜厚が５〜２０μｍになるように
行う。

【００３０】ステップ４：ｎ型半導体層３の表面にシリ
コン酸化膜絶縁層を形成する。しかるのち、高濃度ｐ型
不純物拡散用マスクを用いて、所定領域の酸化膜を除去
する。（図８参照）

【００３１】ステップ５：ｐ型不純物を高濃度に拡散さ
せ、高濃度ｐ不純物拡散層４を形成しｎ型半導体層３を
ブロック化し、ブロック体３ａを形成する。（図９参
照）

【００３２】ステップ６：ｎ型半導体層の表面にｐ型不
純物拡散用マスクを形成する。（図１０参照）

【００３３】ステップ７：ブロック体３ａにｐ型不純物
を拡散させｐ型不純物拡散層５を形成する。（図１１参
照）

【００３４】ステップ８：ｎ型半導体層３の表面に高濃
度ｎ型不純物拡散用マスクを形成する。しかるのち、ｐ
型不純物拡散層５内に高濃度ｎ型不純物拡散層６を形成
する。（図１２参照）

【００３５】ステップ９：所定領域に角形マスクを用い
てコンタクトホールを形成する。（図１３参照）

【００３６】ステップ10：ブロック体３ａ内に形成され
たｐｎ接合をオーミック接続するために、所定形状のマ
スクを用いてｎ型半導体層３の表面に電極９および配線
パターン１０，１１を形成する。なお、この配線パター
ン１０はシリコン酸化膜絶縁層８により適宜絶縁されて
いる。（図１４参照）

【００３７】ステップ11：表面保護層１２、パッドボン
ディング用ホールなどを形成してフォトダイオードアレ
イを完成する。（図１５参照）

【００３８】なお、他の実施例においては、表面保護層
１２が形成されたのち、高濃度ｐ型不純物拡散層４の上
方にアルミニウム膜からなる光遮断層１３が配設され
る。

【００３９】以上の実施例においては、ｎ型半導体板
（層）を母材にｐ型不純物拡散層を形成して、フォトダ
イオードアレイを構成したが、用いる半導体板はｎ型半
導体板に限定されるものではなく、ｐ型半導体板も好適
に用いることができる。この場合当然のことながら、母
材内に拡散する不純物としてはｎ型のものを用いる必要
がある。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフォトダ
イオードアレイにおいては、半導体基板上に形成された
絶縁膜上に第１不純物拡散層を形成し、この第１不純物
拡散層をこの層内垂直方向に形成された高濃度第２不純
物拡散層によりブロック体に分離し、この中にｐｎ接合
を形成しているので、その断面構造が簡素化される。し
たがって、容易に製造することができ、製品の歩留まり
が向上する。その上、寄生トランジスタのベースとエミ
ッタを短絡してダイオード化しているので、寄生動作が
防止されるという効果も奏する。

【００４１】また、本発明のフォトダイオードアレイの
製造法によれば、簡単な工程により本発明のフォトダイ
オードアレイを製造でき、製品のコスト低減を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部断面図である。

【図２】本発明の一実施例の平面図である。

【図３】本発明の一実施例の等価回路図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部断面図である。

【図５】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部であ
る。

【図６】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部であ
る。

【図７】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部であ
る。

【図８】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部であ
る。

【図９】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部であ
る。

【図１０】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部で
ある。

【図１１】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部で
ある。

【図１２】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部で
ある。

【図１３】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部で
ある。

【図１４】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部で
ある。

【図１５】本発明の製造法の一実施例の説明図の一部で
ある。

【図１６】従来のフォトダイオードアレイの長手方向断
面図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 酸化物絶縁膜 ３ ｎ型半導体層 ３ａ ブロック体 ４ 高濃度ｐ型不純物拡散層（分離帯壁） ５ ｐ型不純物拡散層 ６ 高濃度ｎ型不純物拡散層 ７ 光電変換体 ８ シリコン酸化物絶縁膜 ９ 電極 １０ 配線パターン １１ 配線パターン １２ 保護膜 １３ 光遮断層

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１６】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板と、 前記半導体基板上に積層された絶縁膜と、 前記縁膜上に配設された第１不純物拡散層と、 前記第１不純物拡散層内に形成された高濃度第２不純物
   拡散層からなる分離帯壁と、 前記分離帯壁により前記第１不純物拡散層内に形成され
   た複数の第１不純物拡散層のブロック体と、 前記ブロック体内に該表面から形成された第２不純物拡
   散層と、前記第２不純物拡散層内に該表面から形成され
   た高濃度第１不純物拡散層とからなる光電変換体と、 前記光電変換体が形成された第１不純物拡散層表面に、
   所定パターンにて形成された電極形成用窓部を有する絶
   縁膜と、 前記電極用形成窓部に形成された電極と、 前記光電変換体を直列接続する前記電極間と接続された
   配線パターンと、 前記ブロック体内に形成された第２不純物拡散層と、前
   記ブロック体を形成する第１不純物拡散層との間に形成
   された、寄生トランジスタをダイオード化するための配
   線パターンとからなることを特徴とするフォトダイオー
   ドアレイ。
2. 【請求項２】 前記高濃度第２不純物拡散層の上方に、
   光遮断層が配設されてなることを特徴とする請求項１記
   載のフォトダイオードアレイ。
3. 【請求項３】 半導体基板の表面に酸化物薄膜層を形
   成する工程と、 前記酸化物薄膜層が形成された半導体基板と第１不純
   物拡散型半導体板とを接合する工程と、 前記接合された第１不純物半導体板の表面を研磨する
   工程と、 前記第１不純物拡散層内に、高濃度第２不純物拡散層
   からなる分離帯壁を形成し、前記第１不純物拡散層を縦
   列状にブロック化する工程と、 ブロック化された前記第１不純物拡散層内に第２不純
   物拡散層を表面から形成し、しかるのち、前記第２不純
   物拡散層内に高濃度第１不純物拡散層を表面から形成す
   ることにより、光電変換体を形成する工程と、 前記光電変換体が形成された第１不純物拡散層表面
   に、所定パターンにて電極形成用窓部を有する絶縁膜を
   製膜する工程と、 前記電極形成用窓部に電極を形成する工程と、 前記光電変換体を直列接続する配線パターンを形成す
   る工程と、 ブロック化された前記第１不純物拡散層内に形成され
   た前記第２不純物拡散層と、該第１不純物拡散層との間
   に、寄生トランジスタをダイオード化するために、配線
   パターンを形成する工程とを少なくとも含んでなること
   を特徴とするフォトダイオードアレイの製造法。
4. 【請求項４】 前記高濃度第２不純物拡散層の上方に、
   光遮断層を配設する工程が付加されてなることを特徴と
   する請求項３記載のフォトダイオードアレイの製造法。