JPH0536964A - Manufacture of monolithic photodiode array - Google Patents

Manufacture of monolithic photodiode array

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Publication number
JPH0536964A
JPH0536964A JP3211628A JP21162891A JPH0536964A JP H0536964 A JPH0536964 A JP H0536964A JP 3211628 A JP3211628 A JP 3211628A JP 21162891 A JP21162891 A JP 21162891A JP H0536964 A JPH0536964 A JP H0536964A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photodiode array
semiconductor substrate
crosstalk
elements
monolithic
Prior art date
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Pending
Application number
JP3211628A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kobayashi
裕之 小林
Masayasu Katayama
正健 片山
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.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP3211628A priority Critical patent/JPH0536964A/en
Publication of JPH0536964A publication Critical patent/JPH0536964A/en
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  • Element Separation (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To enable a photoelectric current to be increased while maintaining its crosstalk at less than 10% by arranging plural photodiode elements in parallel on one and the same chip, using particularly a silicon semiconductor substrate having a specific resistance of more than 800OMEGAcm, and making the interval between the elements 280-400mum. CONSTITUTION:An oxide film 2 is formed on the main surface of a silicon semiconductor substrate l to open a desired region. On the opening part, n<+> layers 3 and 4 are formed for ohmic contact. Then, a desired region is opened to form a p<+> layer which becomes a light receiving part. Subsequently, a desired part is opened to deposit an aluminum layer for the formation of a cathode electrode 8 and an anode electrode 9. Hence, a plurality of photodiode elements are arranged in parallel on one and the same chip. Particularly, a semiconductor substrate 1 having a specific resistance of more than 800OMEGAcm is used, and the interval between the elements is arranged to be 280-400mum thereby to increase the photoelectric current and suppress its crosstalk to be less than 10%.

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、同一チップ上に複数個
のホトダイオードを並列的に配置するモノリシック・ ホ
トダイオード・ アレイの製造方法に関し、さらに詳しく
は光学式ロータリーエンコーダの光センサに好適に使用
されるモノリシックホトダイオード・アレイの製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a monolithic photodiode array in which a plurality of photodiodes are arranged in parallel on the same chip, and more specifically, it is preferably used for an optical sensor of an optical rotary encoder. And a method for manufacturing a monolithic photodiode array.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光学式ロータリーエンコーダの光
センサに使用するモノリシック・ ホトダイオード・ アレ
イは、低抵抗基板(抵抗率:50Ωcm以下)を使用
し、素子分離幅200μm以下で製造されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a monolithic photodiode array used for an optical sensor of an optical rotary encoder has been manufactured with a low resistance substrate (resistivity: 50 Ωcm or less) and an element isolation width of 200 μm or less.

【0003】従来より通常用いられている、一般的な製
造工程により製造されたモノリシック・ ホトダイオード
・ アレイの平面図を図6に、断面図を図7に示す。図
6,図7において、21はシリコン半導体基板、22は
+ 層、23はp+ 層、24はカソード電極、25はア
ノード電極である。このようなモノリシック・ ホトダイ
オード・ アレイには、同一チップ上にそれぞれ並列的に
形成される各ホトダイオードでの特定の素子に対しての
み外部から光照射して、当該受光部で光電流を発生させ
た場合、その他の光照射しなかった素子、特に隣接する
素子にクロストークが発生するという欠点があった。
FIG. 6 shows a plan view of a monolithic photodiode array manufactured by a general manufacturing process which has been conventionally used, and FIG. 7 shows a sectional view thereof. 6 and 7, 21 is a silicon semiconductor substrate, 22 is an n + layer, 23 is a p + layer, 24 is a cathode electrode, and 25 is an anode electrode. In such a monolithic photodiode array, only a specific element of each photodiode formed in parallel on the same chip is externally irradiated with light to generate a photocurrent in the light receiving portion. In this case, there is a drawback that crosstalk occurs in other elements not irradiated with light, especially adjacent elements.

【0004】つまり図7に示されているように、相互に
隣接する各ホトダイオード素子a,b間を境にして、一
方の素子aにのみ光照射を行い、他方の素子bには適当
な光遮蔽を行って光が照射されないようにすると共に、
そのアノード電極、カソード電極の各電極間に逆バイア
スを印加しておくと、一方の光照射した素子aの領域に
は照射光により光電流に寄与する電子−正孔対が発生
し、他方素子bに対しては光照射していないので素子b
領域での電子−正孔対の発生はないが、素子a領域で発
生した正孔が拡散によって素子bのpn接合面にまで達
し、その後電界によるドリフトにより素子bのp+ 層に
移動して、逆バイアスされたアノード電極25から電流
として取り出され、これがクロストークとなる。
In other words, as shown in FIG. 7, one photodiode a is irradiated with light, and the other photodiode b is irradiated with an appropriate light with the photodiode elements a and b adjacent to each other as a boundary. In addition to blocking the light from shining,
When a reverse bias is applied between the anode electrode and the cathode electrode, an electron-hole pair that contributes to a photocurrent is generated by the irradiation light in the region of the element a irradiated with one light, and the other element is irradiated. Since element b is not irradiated with light,
Although no electron-hole pair is generated in the region, holes generated in the region of element a reach the pn junction surface of element b by diffusion and then move to the p + layer of element b by drift due to the electric field. , And is taken out as a current from the reverse biased anode electrode 25, and this becomes crosstalk.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のモノリシッ
ク・ホトダイオード・アレイにおいては、素子間隔が2
00μmのとき、前記クロストークを10%以下にする
ために低抵抗基板(例えば抵抗率:50Ωcm)が使用
されるが、光電流が小さく実用上問題があった。一方、
高抵抗基板(例えば抵抗率:1000〜2000Ωc
m)を使用した場合、大きな光電流を得ることが可能と
なるが、クロストークが10%を超えてしまい実用でき
ないという問題があった。本発明は上記の点を解決しよ
うとするもので、その目的はクロストークを10%以下
に保ちつつ光電流を増加させることにある。
In the above-mentioned conventional monolithic photodiode array, the element spacing is two.
When the thickness is 00 μm, a low resistance substrate (eg, resistivity: 50 Ωcm) is used to reduce the crosstalk to 10% or less, but the photocurrent is small and there is a practical problem. on the other hand,
High resistance substrate (for example, resistivity: 1000 to 2000 Ωc
When m) is used, a large photocurrent can be obtained, but there is a problem that the crosstalk exceeds 10% and it cannot be used in practice. The present invention is intended to solve the above problems, and an object thereof is to increase photocurrent while keeping crosstalk at 10% or less.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のモノリシック・
ホトダイオード・ アレイの製造方法は、同一チップ上に
複数個のホトダイオード素子を並列的に配置するモノリ
シック・ホトダイオード・ アレイにおいて、抵抗率80
0Ωcm以上のシリコン半導体基板を用いて、かつ素子
間隔を280μm〜400μmとすることを特徴とす
る。
Means for Solving the Problems The monolithic structure of the present invention
The manufacturing method of the photodiode array is such that the resistivity of a monolithic photodiode array in which a plurality of photodiode elements are arranged in parallel on the same chip is 80% or less.
It is characterized in that a silicon semiconductor substrate of 0 Ωcm or more is used and an element interval is set to 280 μm to 400 μm.

【0007】本発明においては、素子間隔をホトダイオ
ードの受光面積を縮小させることによって280〜40
0μmに拡大させる。また、抵抗率800Ωcm以上の
半導体基板を用いることによって単位面積あたりの光電
流を増加させる。クロストークを10%以下に抑える事
が可能となり、かつ単位面積あたりの光電流の増加が受
光面積の縮小を上回りホトダイオード全体の光電流を増
加指せる事が可能となる事を見い出した。本発明のモノ
リシック・ホトダイオード・アレイは、クロストークが
10%以下と小さく光電流が大きいために光学式ロータ
リーエンコーダの光センサとして好適に使用することが
できる。
In the present invention, the element spacing is set to 280 to 40 by reducing the light receiving area of the photodiode.
Expand to 0 μm. Further, the photocurrent per unit area is increased by using a semiconductor substrate having a resistivity of 800 Ωcm or more. It has been found that the crosstalk can be suppressed to 10% or less, and the increase of the photocurrent per unit area exceeds the reduction of the light receiving area, and the photocurrent of the entire photodiode can be increased. The monolithic photodiode array of the present invention has a small crosstalk of 10% or less and a large photocurrent, and thus can be suitably used as an optical sensor of an optical rotary encoder.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明にかかわるモノリシック・ ホト
ダイオード・ アレイの製造方法の一実施例を図1〜図5
を参照して詳細に説明する。図1(a)〜(d)は本発
明の一実施例によるモノリシック・ ホトダイオード・ ア
レイの主要な製造工程を順次模式的に示す概要断面図で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a monolithic photodiode array according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
Will be described in detail with reference to. 1A to 1D are schematic cross-sectional views sequentially showing the main manufacturing steps of a monolithic photodiode array according to an embodiment of the present invention.

【0009】まず、シリコン半導体基板1の主面上にお
いて、ウエット酸化により酸化膜2を1μm形成させ、
リソグラフィー法により酸化膜2の所望の領域を開口
し、その開口部にPOCl3 法によりリンを拡散させ、
素子分離およびカソード電極のオーミックコンタクト用
のn+ 層3,4を形成させた[図1(a)]。
First, an oxide film 2 having a thickness of 1 μm is formed on the main surface of the silicon semiconductor substrate 1 by wet oxidation.
A desired region of the oxide film 2 is opened by the lithography method, and phosphorus is diffused in the opening by the POCl 3 method,
The n + layers 3 and 4 for element isolation and ohmic contact of the cathode electrode were formed [FIG. 1 (a)].

【0010】次に、前記酸化膜2を除去し、新たにウエ
ット酸化により酸化膜5を0.6μm形成させた後、リ
ソグラフィー法により所望の領域を開口させた上で、そ
の開口部にPBF塗布拡散法(硼素含有化合物を含む溶
液の塗布により硼素化合物塗布層を形成してから硼素の
拡散を行う方法)により硼素を拡散させ、受光部となる
+ 層6を形成させた[図1(b)]。
Next, the oxide film 2 is removed, an oxide film 5 is newly formed by wet oxidation to have a thickness of 0.6 μm, a desired region is opened by a lithography method, and then PBF is applied to the opening. Boron was diffused by a diffusion method (a method of forming a boron compound coating layer by coating a solution containing a boron-containing compound and then diffusing boron) to form a p + layer 6 serving as a light receiving portion [FIG. b)].

【0011】次に、前記酸化膜5を除去した後、再びウ
エット酸化により酸化膜7を0.3μm形成させ、リソ
グラフィー法により所望の部分を開口させた上で[図1
(c)]、スパッタ法によりアルミニウム層を1μm蒸
着させ、リソグラフィー法によりカソード電極8、アノ
ード電極9を形成させた[図1(d)]。このようにし
て製造されたモノリシック・ ホトダイオード・ アレイの
素子間隔300μmの場合の平面図を図2に示す。この
とき、p+ の拡散深度は1μm、n+ 層の拡散深度は2
μmであった。
Next, after removing the oxide film 5, an oxide film 7 of 0.3 μm is formed again by wet oxidation, and a desired portion is opened by a lithography method [FIG.
(C)], an aluminum layer was vapor-deposited by 1 μm by a sputtering method, and a cathode electrode 8 and an anode electrode 9 were formed by a lithography method [FIG. 1 (d)]. FIG. 2 shows a plan view of the monolithic photodiode array manufactured in this way in the case where the element spacing is 300 μm. At this time, the diffusion depth of p + is 1 μm, and the diffusion depth of the n + layer is 2 μm.
was μm.

【0012】前記のようにして製造されたモノリシック
・ ホトダイオード・ アレイに対し、前記図7の場合と同
様に相互に隣接する各ホトダイオード素子a,bを境に
して、一方の素子aには標準A光源を使用して照度10
00Lxの光を照射し、他方の素子bには適当な光遮蔽
を行い、光が照射されないようにしておき、素子aに対
しては光電流を、素子bに対してはクロストークを測定
したところ、図3,図4,図5に示す結果を得た。な
お、図4中( )内は素子間隔を示す。
With respect to the monolithic photodiode array manufactured as described above, as in the case of FIG. 7, the photodiode elements a and b adjacent to each other are used as a boundary, and one element a has a standard A Illuminance of 10 using a light source
The device b was irradiated with 00 Lx of light, and the other device b was appropriately shielded from light so that the device was not irradiated with light. Photocurrent was measured for the device a and crosstalk was measured for the device b. However, the results shown in FIGS. 3, 4 and 5 were obtained. In addition, the inside of () in FIG. 4 shows an element space | interval.

【0013】代表例として素子間隔300μmの場合を
例にとると、素子間隔200μmの場合と比べると各ホ
トダイオード素子の受光面積が20%減少したが、図3
から明らかなように抵抗率1000〜2000Ωcmの
高抵抗基板を使用したことによって、単位面積当たりの
光電流を90%増加させることができた。従って、図4
から明らかなように各ホトダイオード素子の光電流を5
0%増加させることが可能となった。また、図5から明
らかなように、この時のクロストークは、素子間隔を3
00μmとしたことにより、10%以下に抑えることが
可能となった。そして、図3,図4,図5より、クロス
トークを10%以下に保ちつつ、光電流を増加させ得る
抵抗率は800Ωcm以上であること、素子間隔は28
0μm〜400μmであることが明らかである。
In the case where the element spacing is 300 μm as a typical example, the light receiving area of each photodiode element is reduced by 20% as compared with the case where the element spacing is 200 μm.
As is apparent from the above, by using the high resistance substrate having the resistivity of 1000 to 2000 Ωcm, the photocurrent per unit area could be increased by 90%. Therefore, FIG.
As is clear from the figure, the photocurrent of each photodiode element is 5
It has become possible to increase it by 0%. Further, as is clear from FIG. 5, the crosstalk at this time has an element spacing of 3
By setting it to 00 μm, it became possible to suppress it to 10% or less. From FIGS. 3, 4 and 5, the resistivity capable of increasing the photocurrent while keeping the crosstalk at 10% or less is 800 Ωcm or more, and the element spacing is 28.
It is clear that it is 0 μm to 400 μm.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、モノリシック・ ホトダイオード・ アレイにおい
て、当該使用するシリコン半導体基板として抵抗率80
0Ωcm以上の高抵抗基板を使用すること、および各ホ
トダイオード素子の受光面積を縮小させ素子間隔を拡大
することによって、従来のチップサイズのままで光電流
を増加させ、かつクロストークを10%以下に抑えるこ
とが可能となる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, in the monolithic photodiode array, the resistivity of the silicon semiconductor substrate used is 80%.
By using a high resistance substrate of 0 Ωcm or more, and by reducing the light receiving area of each photodiode element and increasing the element spacing, the photocurrent can be increased and the crosstalk can be reduced to 10% or less with the conventional chip size. It becomes possible to suppress.

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

【図1】(a)〜(d)は本発明の一実施例によるモノ
リシック・ホトダイオード・アレイの主要な製造工程を
模式的に示す概要断面図である。
1A to 1D are schematic cross-sectional views schematically showing main manufacturing steps of a monolithic photodiode array according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上製造されたモノリシック・ホトダイオード
・アレイの概要による平面パターン図である。
FIG. 2 is a schematic plan view of a monolithic photodiode array manufactured in the above.

【図3】同上製造されたモノリシック・ ホトダイオード
・ アレイの基板抵抗率と単位面積当たりの光電流の関係
を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the substrate resistivity and the photocurrent per unit area of the monolithic photodiode array manufactured as above.

【図4】同上モノリシック・ ホトダイオード・ アレイの
基板抵抗率と光電流の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between substrate resistivity and photocurrent of the same monolithic photodiode array.

【図5】同上モノリシック・ ホトダイオード・ アレイの
素子間隔とクロストークの関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between element spacing and crosstalk in the same monolithic photodiode array.

【図6】通常用いられている一般的な製造工程により製
造されたモノリシック・ ホトダイオード・ アレイの平面
パターン図である。
FIG. 6 is a plan view of a monolithic photodiode array manufactured by a commonly used general manufacturing process.

【図7】同上製造されたモノリシック・ ホトダイオード
・ アレイの断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a monolithic photodiode array manufactured as above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン半導体基板 2 酸化膜 3 n+ 層 4 n+ 層 5 酸化膜 6 p+ 層 7 酸化膜 8 カソード 9 アノード 21 シリコン半導体基板 22 n+ 層 23 p+ 層 24 カソード 25 アノード1 Silicon Semiconductor Substrate 2 Oxide Film 3 n + Layer 4 n + Layer 5 Oxide Film 6 p + Layer 7 Oxide Film 8 Cathode 9 Anode 21 Silicon Semiconductor Substrate 22 n + Layer 23 p + Layer 24 Cathode 25 Anode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 同一チップ上に複数個のホトダイオード
素子を並列的に配置するモノリシック・ホトダイオード
・ アレイにおいて、抵抗率800Ωcm以上のシリコン
半導体基板を用いて、かつ素子間隔を280μm〜40
0μmとすることを特徴とするモノリシック・ホトダイ
オード・ アレイの製造方法。
Claim: What is claimed is: 1. In a monolithic photodiode array in which a plurality of photodiode elements are arranged in parallel on the same chip, a silicon semiconductor substrate having a resistivity of 800 Ωcm or more is used and the element spacing is 280 μm. ~ 40
A method for manufacturing a monolithic photodiode array, which is characterized in that the thickness is 0 μm.
JP3211628A 1991-07-29 1991-07-29 Manufacture of monolithic photodiode array Pending JPH0536964A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009206171A (en) * 2008-02-26 2009-09-10 Hamamatsu Photonics Kk Photodiode array

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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