JPH0582823A - フオトトランジスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォトトランジスタのウエハ製造工程で、ベ
ース・コレクタ接合を覆うＡlガードリングの直下にピ
ンホールが生じたときに、ベース・エミッタ間が短絡す
るのを防止する。これにより、ウエハ歩留および製品
(フォトカプラ)の信頼性を向上する。 【構成】 Ｎ型コレクタ層１と、Ｐ型ベース層３と、ベ
ース層３の周辺部を除く内側領域Ａに設けられたエミッ
タ層６を備える。ベース層３の周辺部４のベース・コレ
クタ接合２０上に酸化膜２を介して金属製ガードリング
１２を設け、この金属製ガードリング１２をベース層３
の周辺部４に接続する。ベース層３内で周辺部４と内側
領域Ａとの間に、エミッタ層６と同じ導電型を有し、ベ
ース層３の深さを越えない深さの拡散層１３を設ける。
これにより、ベース層３の周辺部４と内側領域Ａとの間
の導電経路５を深さ方向に狭める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フォトトランジスタ
に関し、より詳しくは、フォトカプラの受光チップとし
て用いられるフォトトランジスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のフォトトランジスタとし
ては、図３に示すようなものがある。このフォトトラン
ジスタは、Ｎ型半導体基板１０１の裏面に高濃度のＮ型
不純物を拡散(Ｎ⁺型拡散層１１６を形成)してなるコレ
クタ層２００と、基板１０１表面に設けられたＰ型のベ
ース層(受光部)１０３と、このベース層１０３内に設け
られたＮ⁺型のエミッタ層１０６を備えている。上記ベ
ース層１０３の略中央にはベース電極１０９が設けら
れ、ベース層１０３の周辺部にはＡlガードリング１１
２が設けられている。また、上記エミッタ層１０６上に
はエミッタ電極１１１が設けられている。上記ベース電
極１０９,エミッタ電極１１１は、それぞれコンタクト
孔(酸化膜１０２に開口されている)１０８,１１０を介
して、ベース層１０３,エミッタ層１０６に直接接続さ
れている。一方、上記Ａlガードリング１１２は、Ａl配
線１１３を介してエミッタ電極１１１に接続されてい
る。なお、１０７はＮ⁺型チャネルストッパーを示して
いる。

【０００３】上記Ａlガードリング１１２は、ベース・
コレクタ接合１２０の表面電位を制御して信頼性を確保
するために設けられている。このＡlガードリング１１
２がベース層１０３でなくエミッタ層１０６(エミッタ
電極１１１)に接続されている理由は、ＣＭＲ(同相信号
除去比)を高めるためである。ＣＭＲとは、フォトカプ
ラの入出力間に急激に変化する電圧(同相信号)が印加さ
れたとき、入出力間の浮遊容量を通してフォトトランジ
スタ(受光側)に生ずるノイズを除去できる比率をいう。
Ａlガードリング１１２がベース電位にある場合は、ノ
イズがベース層１０３に流れ込んで増幅されるためＣＭ
Ｒが低下する。しかし、Ａlガードリング１１２がエミ
ッタ電位にある場合は、ノイズがベース層１０３に流れ
込みにくく、ＣＭＲを比較的高くすることができる。こ
の理由により、従来はＡlガードリング１１２をエミッ
タ層１０６に接続していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記フォト
トランジスタを製造する場合、ウエハ製造工程で酸化膜
１０２のＡlガードリング１１２直下の部分(Ａl配線１
１３直下の部分を含む)にピンホールが生じることがあ
る。この場合、従来の構造では、Ａlガードリング１１
２をエミッタ電極１１１に接続しているため、Ａlガー
ドリング１１２,Ａl配線１１３を介してベース層１０３
とエミッタ層１０６とが短絡する。ここで、ベース・エ
ミッタ間が完全に短絡状態になれば、ウエハ完成後の自
動テストによって不良と判定することができる。しかし
ながら、ピンホール内に薄膜が残っていて、ある程度絶
縁性が有る場合、テストでは除去することができない。
このため、製品(フォトカプラ)としての使用中に、上記
ピンホール内の薄膜に静電破壊が生じてベース・エミッ
タ間が短絡し、特性が劣化するという問題がある。この
ような場合、製品のユーザーに大いに迷惑をかけること
になる。

【０００５】そこで、この発明の目的は、ウエハ製造工
程でＡlガードリングの直下にピンホールが生じたとし
ても、ウエハ状態および製品段階でベース・エミッタ間
が短絡するのを防止でき、ウエハ歩留および製品の信頼
性を向上できるフォトトランジスタを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のフォトトランジスタは、Ｐ型またはＮ型
の半導体基板で構成されるコレクタ層と、上記コレクタ
層と異なる導電型を有し、上記基板表面の所定領域に設
けられたベース層と、上記コレクタ層と同じ導電型を有
し、上記ベース層内の周辺部を除く内側領域に設けられ
たエミッタ層とを備え、上記ベース層の周辺部のベース
・コレクタ接合上に酸化膜を介して金属製ガードリング
が設けられたフォトトランジスタにおいて、上記金属製
ガードリングを上記ベース層の周辺部に接続し、上記ベ
ース層内で周辺部と内側領域との間に、上記エミッタ層
と同じ導電型を有し、ベース層の深さを越えない深さの
拡散層を設けて、上記ベース層の周辺部と内側領域との
間の導電経路を深さ方向に狭めるようにしたことを特徴
としている。

【０００７】

【作用】この発明によれば、ベース・コレクタ接合を覆
う金属製ガードリングはベース層の周辺部に接続され、
エミッタ層には接続されていない。したがって、ウエハ
製造工程で金属製ガードリング直下の酸化膜にピンホー
ルが生じたとしても、このピンホールを通して本来接続
されるべきベース層につながるだけであり、エミッタ層
につながることはない。したがって、ウエハ状態および
製品(フォトカプラ)段階で、ベース層とエミッタ層とが
短絡することはない。これにより、製品としての使用中
に、ベース・エミッタ間が短絡して特性が劣化するよう
なことが無くなり、製品の信頼性が向上する。また、ピ
ンホールが生じたとしても不良にならないことから、ウ
エハ歩留が向上する。

【０００８】また、この発明のフォトトランジスタに
は、ベース層内の周辺部と内側領域(エミッタ層が設け
られている)との間に、エミッタ層と同じ導電型を有
し、ベース層の深さを越えない深さの拡散層が設けられ
ている。これにより、ベース層の周辺部と内側領域との
間の導電経路が深さ方向に狭められ高抵抗層となる。す
なわち、上記金属製ガードリングは、ベース層の周辺部
から上記高抵抗層を通して内側領域に接続された状態と
なる。この状態では、フォトカプラの入出力間に急激に
変化する電圧(同相信号)が印加され、浮遊容量を介して
ノイズがベース層内に流れ込もうとしても、上記高抵抗
層によってノイズの侵入が妨げられる(上記浮遊容量と
高抵抗層によって積分される)。したがって、ＣＭＲ
は、エミッタ層に上記金属製ガードリングを接続した場
合と略同等のレベルとなる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明のフォトトランジスタを図示
の実施例により詳細に説明する。図１に示すように、こ
のフォトトランジスタは、Ｎ型半導体基板１に裏面側か
ら高濃度のＮ型不純物を拡散(Ｎ⁺型拡散層１６を形成)
してなるコレクタ層を備えている。上記基板１表面の中
央にＰ型ベース層(受光部)３が設けられ、ベース層３内
の内側領域ＡにＮ⁺型エミッタ層６が設けられている。
上記ベース層３の内側領域Ａ内(エミッタ層６の隣)には
ベース電極９設けられ、ベース層３の周辺部４にはＡl
ガードリング１２が設けられている。また、エミッタ層
６上にはエミッタ電極１１が設けられている。上記ベー
ス電極９,エミッタ電極１１,Ａlガードリング１２は、
それぞれコンタクト孔(酸化膜２に開口されている)８,
１０,１４を介して、ベース層３の内側領域Ａ,エミッタ
層６,ベース層３の周辺部４に直接接続されている。
また、ベース層３内で周辺部４と内側領域Ａとの間に、
ベース層３の深さを越えない深さのＮ⁺型拡散層１３が
設けられている。この拡散層１３は、ベース層３の周辺
部４と上記内側領域Ａとの間の導電経路５を深さ方向に
狭めて高抵抗層としている。なお、７はＮ⁺型チャネル
ストッパー、１５はコレクタ電極を示している。

【００１０】このフォトトランジスタは、次のようにし
て作製される。まず、図２(a)に示すように、酸化を行
って、半導体基板１の表面,裏面にそれぞれ酸化膜２,
２′を形成する。続いて、フォトリソグラフィを行っ
て、酸化膜３に開口を設け、この開口を通してＰ型不純
物を導入してベース層３を形成する。このとき、上記開
口には酸化膜(２aで表す)が形成される。次に、同図(b)
に示すように、上記酸化膜２aに開口を設け、この開口
を通してエミッタ層６と、Ｎ⁺型拡散層１３と、Ｎ⁺型チ
ャネルストッパー７を同時に形成する(各開口には酸化
膜２bが形成される)。上記Ｎ⁺型拡散層１３を設けるこ
とにより、ベース層３の内側領域Ａと周辺部４との間
に、狭い導電経路(高抵抗層)５が形成される。なお、こ
のとき同時に、基板１の裏面側にＮ⁺拡散層１６を形成
する(酸化膜２b′も形成される)。次に、同図(c)に示す
ように、ベース層３の内側領域Ａ(エミッタ層６の隣)上
にコンタクト孔８、エミッタ層６上にコンタクト孔１
０、ベース層３の周辺部４上にコンタクト孔１４を開口
した後、ベース電極９、エミッタ電極１１、Ａlガード
リング１２を同時に形成する。最後に、裏面の酸化膜２
b′を除去して、コレクタ電極１５を形成する。

【００１１】このように、Ａlガードリング１２をベー
ス層３(の周辺部４)に接続し、エミッタ層６に接続して
いないので、ウエハ製造段階でＡlガードリング１２直
下の酸化膜２にピンホールが生じたとしても、ウエハ状
態および製品段階でベース層３とエミッタ層６とが短絡
することはない。すなわち、上記ピンホールを通してＡ
lガードリング１２とベース層３とが短絡したとして
も、Ａlガードリング１２はエミッタ層６とつながって
いないので、ベース層３とエミッタ層６とが短絡するこ
とはない。したがって、製品(フォトカプラ)としての使
用中に、ベース・エミッタ間が短絡して特性が劣化する
のを防止でき、製品の信頼性を向上させることができ
る。また、ピンホールが生じたとしても不良にならない
ことから、ウエハ歩留を向上させることができる。

【００１２】また、ベース層３の周辺部４と内側領域Ａ
との間の導電経路５を狭めて高抵抗層を形成して、Ａl
ガードリング１２がベース層３の周辺部４から上記導電
経路(高抵抗層)５を通して内側領域Ａに接続された状態
にしている。この状態では、フォトカプラの入出力間に
急激に変化する電圧(同相信号)が印加され、浮遊容量を
介してノイズがベース層３内に流れ込もうとしても、上
記高抵抗層によってノイズの侵入を妨げることができる
(上記浮遊容量と高抵抗層とによって積分される)。した
がって、Ａlガードリング１２をエミッタ層６に接続し
た場合と略同等に、ＣＭＲが低下するのを防止すること
ができる。

【００１３】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明のフ
ォトトランジスタは、ベース層周辺部のベース・コレク
タ接合を覆う金属製ガードリングを上記ベース層周辺部
に接続し、上記ベース層内の周辺部と内側領域との間
に、上記エミッタ層と同じ導電型を有し、ベース層の深
さを越えない深さの拡散層を設けて、上記ベース層の周
辺部と内側領域との間の導電経路を深さ方向に狭めるよ
うにしているので、ウエハ製造工程でＡlガードリング
の直下にピンホールが生じたとしても、ベース・エミッ
タ間が短絡するのを防止できる。したがって、ウエハ歩
留および製品の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例のフォトトランジスタの
構造を示す斜視断面図である。

【図２】 上記フォトトランジスタの製造工程を説明す
る図である。

【図３】 従来のフォトトランジスタの断面を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２,２′,２a,
２b,２b′ 酸化膜 ３ ベース層 ４ 周辺部 ５ 高抵抗層 ６ エミッタ
層 ７ Ｎ⁺型チャネルストッパー ８,１０,１４
コンタクト孔 ９ ベース電極 １１ エミッ
タ電極 １２ Ａlガードリング １３,１６
Ｎ⁺型拡散層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｐ型またはＮ型の半導体基板で構成され
   るコレクタ層と、上記コレクタ層と異なる導電型を有
   し、上記基板表面の所定領域に設けられたベース層と、
   上記コレクタ層と同じ導電型を有し、上記ベース層内の
   周辺部を除く内側領域に設けられたエミッタ層とを備
   え、上記ベース層の周辺部のベース・コレクタ接合上に
   酸化膜を介して金属製ガードリングが設けられたフォト
   トランジスタにおいて、 上記金属製ガードリングを上記ベース層の周辺部に接続
   し、 上記ベース層内で周辺部と内側領域との間に、上記エミ
   ッタ層と同じ導電型を有し、ベース層の深さを越えない
   深さの拡散層を設けて、 上記ベース層の周辺部と内側領域との間の導電経路を深
   さ方向に狭めるようにしたことを特徴とするフォトトラ
   ンジスタ。