JPH06163867A - 色選択的な集積フォトダイオードとその後段に接続された増幅器を有する装置 - Google Patents

色選択的な集積フォトダイオードとその後段に接続された増幅器を有する装置

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JPH06163867A
JPH06163867A JP5169489A JP16948993A JPH06163867A JP H06163867 A JPH06163867 A JP H06163867A JP 5169489 A JP5169489 A JP 5169489A JP 16948993 A JP16948993 A JP 16948993A JP H06163867 A JPH06163867 A JP H06163867A
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photodiode
bipolar transistor
semiconductor
conductivity type
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Radivoje Popovic
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LANDIS and GEAR BUSINESS SAPOOTO AG
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 色選択的なフォトダイオードと後段に接続さ
れた増幅器を1つの半導体チップ内に集積可能にする。 【構成】 増幅器がフォトダイオードと同一の集積回路
に配置された少なくとも1つの縦形バイポーラトランジ
スタを有する。そのエミッタ層17は第2の導電型Nで
あり、フォトダイオードの第2の半導体層と同じドーピ
ングと層厚c2を有し、かつベース層18の表面に配置
されている。ベース層は第1の導電型Pであり、フォト
ダイオードの第3の半導体層と同じドーピングおよび層
厚d2を有し、かつエピタキシャル層10の縦形バイポ
ーラトランジスタに対応する部分でコレクタ層を形成す
る部分内の表面に配置される。フォトダイオードの第2
の半導体層のドーピングN+とアクティブな層厚W1の値
並びに縦形バイポーラトランジスタのベース層18のド
ーピングPとアクティブな層厚W2の値は所定の関係が
成立するように選択される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、色選択的な集積フォト
ダイオードとフォトダイオードの後段に接続された増幅
器を有する装置であって、フォトダイオードは第1の導
電型の第1の半導体層を有し、前記第1の半導体層は第
2の導電型の第2の半導体層内でその表面に配置されて
おり、前記第2の半導体層自体は第1の導電型の第3の
半導体層内でその表面に配置されている装置に関する。
【0002】
【従来の技術】GB2244175Aから、US491
0570Aの図9から知られた色選択的な集積フォトダ
イオードとその後段に接続された関連する増幅器を単一
のハウジング内に組み込むことが知られている。色選択
的な集積フォトダイオードは、選択的に光を透過する反
射防止層を設けた入射窓の下方に、第1の導電型P++
第1の半導体層を有する。この第1の半導体層は、第2
の導電型N+の第2の半導体層内でその表面に配置され
ており、第2の半導体層自体は第1の導電型Pの第3の
半導体層内でその表面に配置されている。その場合、第
3の半導体層はサブストレートとして形成されている。
これら3つの半導体層はそれぞれオーム接続接点を有す
る。反射防止層は、酸化物層と金属層を交互にして構成
される干渉フィルタとして機能する。干渉フィルタの前
にはさらに色フィルタが配置されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
の装置を改良して、色選択的なフォトダイオードと後段
に接続された増幅器を1つの半導体チップ内に集積可能
にすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よれば、請求項1に記載された構成により解決される。
【0005】
【作用】本発明による装置の好ましい実施例が従属請求
項に記載されている。
【0006】
【実施例】本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に
説明する。
【0007】図面の全ての図において同一の参照符号は
同一の部材を示す。
【0008】本発明による装置においては色選択的な集
積フォトダイオード1は、フォトダイオード1の後段に
接続された増幅器2の例えば2極の入力と接続されてお
り、従って増幅器は電気的にフォトダイオードの後段に
接続されている。フォトダイオード1は例えば紫外線ま
たは黄色の光3を受光する。増幅器2は少なくとも1つ
の縦形(バーティカル)バイポーラトランジスタ4を備
え、例えば図1に示す公知の構造を有する。その場合、
縦形バイポーラトランジスタ4のベースは増幅器2の2
極の入力の第1の極を形成し、この入力には例えばフォ
トダイオード1のアノードが接続されており、一方、縦
形バイポーラトランジスタ4のコレクタは横形(ラテラ
ル)バイポーラトランジスタ5のベースと接続されてお
り、横形バイポーラトランジスタのコレクタは増幅器2
の出力を形成する。
【0009】縦形バイポーラトランジスタ4は例えばN
PNトランジスタであって、横形バイポーラトランジス
タ5は例えばPNPトランジスタである。横形バイポー
ラトランジスタ5のエミッタは直流電源電圧の正の極V
+に接続されており、直流電源電圧の図1には不図示の
他方の極は例えばアースに接続されている。その場合
に、増幅器2の2極入力の第2の極と縦形バイポーラト
ランジスタ4のエミッタも直接アースに接続され、横形
バイポーラトランジスタ5のコレクタは集積抵抗6を介
してアースと接続されている。集積抵抗6は例えばバイ
ポーラトランジスタ4と5の電流増幅の温度補償に用い
られる。図1にはさらに、縦形バイポーラトランジスタ
4のコレクタとエミッタ間に接続された漂遊ダイオード
7と、横形バイポーラトランジスタ5の漂遊コレクタ8
が点線で図示されており、この漂遊コレクタはアースと
接続されている。
【0010】フォトダイオード1、バイポーラトランジ
スタ4と5および抵抗6は図2から6においては分離し
て示されているが、フォトダイオード1と増幅器2はバ
イポーラトランジスタ4と5および抵抗6とともに1つ
の集積回路に集積されている。集積回路にはすべての集
積素子に共通なサブストレート9が設けられており、そ
のサブストレートの上に同様に共通の1つのエピタキシ
ャル層10が配置されている。エピタキシャル層は公知
のように互いに並べて配置されかつ互いに電気的に絶縁
されたアイランドに分割されており、そのアイランド内
にそれぞれ素子1、4、5、6等の一つが配置されてい
る。その場合、アイランドは、それぞれエピタキシャル
層10の全深さにわたって延び、かつ該当するアイラン
ドの側方を包囲する管状の絶縁リング11a;11b
(図2を参照)ないし12a;12b(図3を参照)な
いし13a;13b(図4を参照)ないし36a;36
b(図5と6を参照)によって形成され、そのうち図面
では管状であるために2つの断面11aと11bないし
12aと12bないし13aと13bないし36aと3
6bが図示されている。
【0011】本発明装置においては第1の導電型Pある
いはNと第2の導電型NないしPの半導体材料からなる
層と接続接点が使用される。簡略化するためと外観性の
ために、以下において、および図面ではそれぞれ第1の
導電型がPであり、第2の導電型がNであると仮定す
る。その場合に、本発明装置においてその逆も可能であ
ることはそれぞれ言うまでもない。
【0012】サブストレート9と絶縁リング11a;1
1b、12a;12b、13a;13bおよび36a;
36bはそれぞれ第1の導電型Pの半導体材料からな
り、エピタキシャル層10は第2の導電型Nの半導体材
料から形成される。各絶縁リング11a;11b、12
a;12b、13a;13bおよび36a;36bはそ
の表面に、接続接点11c;11d(図2を参照)ない
し12c;12d(図3を参照)ないし13c;13d
(図4を参照)ないし36c;36d(図5と6を参
照)を有しており、この接続接点はそれぞれ比較的大き
な第1の導電型Pの接続接点11cないし12cないし
13cないし36cからなり、その表面にそれぞれ不純
物原子で濃くドーピングされた比較的小さい同様に第1
の導電型Pの接続接点11dないし12dないし13d
ないし36dが配置されている。
【0013】同様にエピタキシャル層10の少なくとも
フォトダイオード1とバイポーラトランジスタ4と5に
属するアイランドの表面にも、接続接点10a;10b
(図2を参照)ないし10c;10d(図3を参照)な
いし10e;10f(図4を参照)が設けられており、
この接続接点はそれぞれ比較的大きい第2の導電型Nの
接続接点10aないし10cないし10eからなり、そ
の表面にはそれぞれ濃くドーピングされた比較的小さい
同様に第2の導電型Nの接続接点10bないし10dな
いし10fが配置されている。
【0014】図2に示す公知の色選択的な集積フォトダ
イオード1は、サブストレート9、接続接点10a;1
0bを有するエピタキシャル層10および接続接点11
c;11dを有する絶縁リング11a;11bの他にさ
らに第1の導電型Pの第1の半導体層14を有する。こ
の半導体層は第2の導電型Nの第2の半導体層15内で
その表面に配置されており、第2の半導体層自体は第1
の導電型Pの第3の半導体層16内でその表面に配置さ
れている。第3の半導体層16はエピタキシャル層10
のフォトダイオード1に対応する部分で絶縁リング11
a;11bによってその側方を包囲されている部分内の
表面に配置されている。フォトダイオード1の第2と第
3の半導体層15と16内でその表面には第2の導電型
Nの管状の接続接点15a;15bないしは第1の導電
型Pの接続接点16a;16bがそれぞれ、第1ないし
第2の半導体層14ないし15の側方をリング状に包囲
するように配置されている。接続接点15a;15bと
16a;16bは形状が管状であるため、図2において
はそれぞれ2つの断面15aと15bないし16aと1
6bによって示されている。
【0015】増幅器2は少なくとも縦形バイポーラトラ
ンジスタ4を有し、この縦形バイポーラトランジスタは
フォトダイオード1と同一の集積回路内にフォトダイオ
ードと電気的に絶縁されて配置されている。図3に示す
縦形バイポーラトランジスタ4は、サブストレート9、
接続接点10c;10dを有するエピタキシャル層10
および接続接点12c;12dを有する絶縁リング12
a;12bの他にさらに第2の導電型Nのエミッタ層1
7を有する。このエミッタ層はフォトダイオード1の第
2の半導体層15と同じドーピングと層厚c2を有し、
かつ縦形バイポーラトランジスタ4のベース層18内で
その表面に配置されている。ベース層18は第1の導電
型Pである。このベース層はフォトダイオード1の第3
の半導体層16と同じドーピングと層厚d2を有し、か
つエピタキシャル層10の縦形バイポーラトランジスタ
4に対応する部分で絶縁リング12a;12bによって
側方をリング状に包囲され縦形バイポーラトランジスタ
4のコレクタ層を形成する部分内の表面に配置されてい
る。
【0016】縦形バイポーラトランジスタ4のエミッタ
層17とベース層18内でその表面には、第2の導電型
Nの接続接点17aないしは第1の導電型Pの接続接点
18a;18bが配置されており、後者は管状であっ
て、それぞれ、エミッタ層17の側方をリング状に包囲
するように配置されている。接続接点18a;18bは
形状が管状であるために、図3においては2つの断面1
8aと18bによって図示されている。
【0017】増幅器2が少なくとも1つの横形バイポー
ラトランジスタ5を有する場合には、横型バイポーラト
ランジスタはフォトダイオード1と縦形バイポーラトラ
ンジスタ4と同一の集積回路内にかつこれら両者から電
気的に絶縁されて配置される。図4に示すように、横形
バイポーラトランジスタ5はサブストレート9、接続接
点10e;10fを有するエピタキシャル層10および
接続接点13c;13dを有する絶縁リング13a;1
3bの他にさらに中央のエミッタ層20a;20bと管
状のコレクタ層19a;19bを有する。この両者は第
1の導電型Pである。これらはフォトダイオード1の第
3の半導体層16と同じドーピングおよび層厚d3を有
し、エピタキシャル層10の横形バイポーラトランジス
タ5に対応する部分で絶縁リング13a;13bによっ
て側方をリング状に包囲され横形バイポーラトランジス
タ5のベース層を形成する部分内の表面に配置されてい
る。
【0018】管状のコレクタ層19a;19bは、中央
のエミッタ層20a;20bとエピタキシャル層10の
半導体材料によって分離され、中央のエミッタ層20
a;20bの側方をリング状に包囲するように配置され
ている。コレクタ層19a;19bは管状の比較的大き
な半導体層19c;19eからなり、その表面にそれぞ
れ不純物原子で濃くドーピングされた管状の比較的小さ
い接続接点で管状の比較的大きい半導体層19c;19
eと同一の第1の導電型Pの接続接点19d;19fが
配置されている。
【0019】エミッタ層20a;20bは比較的大きな
半導体層20aから形成され、その表面に不純物原子で
濃くドーピングされた比較的小さい接続接点で比較的大
きい半導体層20aと同一の第1の導電型Pの接続接点
20bが配置されている。半導体層19a;19bおよ
び19c;19e並びに接続接点19d;19fは図4
においては、形状が管状であるためにそれぞれ2つの断
面19c;19dおよび19e;19fないし19cと
19eないし19dと19fによって示されている。
【0020】コレクタ層の抵抗値を減少させるために、
縦形バイポーラトランジスタ4のサブストレート9とエ
ピタキシャル層10との境界面には好ましくはいわゆる
「埋め込み層」21が設けられる。小数キャリアがエピ
タキシャル層10からサブストレート9内に拡散するの
を防止する拡散バリアを形成するために、横形バイポー
ラトランジスタ5はサブストレート9とエピタキシャル
層10との境界面にも好ましくはいわゆる「埋め込み
層」22を有する。「埋め込み層」21と22はそれぞ
れ第2の導電型Nであって、不純物原子で濃くドーピン
グされている。各埋め込み層はそれぞれ、対応するバイ
ポーラトランジスタ4ないし5に関連するエピタキシャ
ル層10内に存在するアイランド底部の大部分を覆って
いる。
【0021】増幅器2は少なくとも1つの集積抵抗6を
有し、この抵抗はフォトダイオード1およびバイポーラ
トランジスタ4並びに5と同一の集積回路内に、かつこ
れらすべてから電気的に絶縁して配置されている。図5
に示す公知の構造の集積抵抗6は、サブストレート9、
エピタキシャル層10および外部の電気接続37を介し
てアースに接続されている接続接点36c;36dを有
する絶縁リング36a;36bの他に、さらに第1の導
電型Pの注入された抵抗半導体層38を有する。この抵
抗半導体層はフォトダイオード1の第3の半導体層16
と同じドーピングと層厚d4を有し、かつ抵抗6のエピ
タキシャル層10内でその表面に配置されている。抵抗
半導体層38内でその表面には、不純物原子でいずれも
濃くドーピングされた第1の導電型Pの2つの半導体接
続接点39と40が配置されている。
【0022】図6に示す新しい構造の集積抵抗6も同様
にサブストレート9、エピタキシャル層10および外部
の電気接続37を介してアースに接続された接続接点3
6c;36dを有する絶縁リング36a;36bを有す
る。その場合、接続接点36c;36dの大きい方の接
続接点36cは、半導体槽(浴槽)の形状を有し、この
半導体槽は、エピタキシャル層10の抵抗6に対応する
部分内でその表面に、次のように、即ち少なくとも一部
が絶縁リング36a;36bの上部に設けられ、それに
よって少なくとも一部が重なるように配置されている。
その場合、小さい方の接続接点36dは好ましくは大き
い方の接続接点36cと絶縁リング36a;36bの共
通部分に配置される。第1の導電型Pの半導体槽36c
は、フォトダイオード1の第3の半導体層16と同じド
ーピングと層厚d5を有する。
【0023】新しい構造の抵抗6は図7に示すように、
同極の多数のP/Nダイオードの直列回路を有する。図
6と図7においてはそれぞれ、抵抗6は3つのP/Nダ
イオード43、44、45の直列回路を有するものと仮
定されている。半導体槽36c内でその表面には、互い
に分離された第2の導電型Nのより小さい半導体槽43
a、44a、45aが、集積抵抗6内のP/Nダイオー
ドの数と同じだけ設けられている。その場合、小さい方
の半導体槽43a、44aおよび45aはそれぞれ半導
体槽36cの半導体材料によって互いに電気的に絶縁さ
れている。小さい方の半導体槽43a、44a、45a
はフォトダイオード1の第2の半導体層15とそれぞれ
同じドーピングと層厚c5を有する。
【0024】小さい方のそれぞれの半導体槽43a、4
4a、45a内でその表面には2つの接続接点43bと
43cないし44bと44cないしは45bと45cが
配置されており、2つの接続接点は少なくとも部分的に
重なり合い、かつ両者とも不純物原子で濃くドーピング
されている。その場合に2つの接続接点の最初のもの4
3cないし44cないし45cはそれぞれ第1の導電型
Pであって、2つの接続接点の2つ目のもの43b、4
4bおよび45bはそれぞれ第2の導電型Nである。
【0025】増幅器2の抵抗6は、図5に示す抵抗とし
ても、あるいは図6に示す抵抗としても、あるいは両種
類の抵抗を組み合せてもよい。最後の場合には抵抗は2
つの種類の抵抗の適当な直列および/または並列回路で
ある。
【0026】図5に示す抵抗6は正の温度係数と最大で
1MΩの値を有する。図6に示す抵抗6は負の温度係数
と約100KΩからほぼ1GΩの値を有する。後者の抵
抗においては、ドーピングN++ないしP++が大きく、か
つ接続接点43b、43c、44b、44c、45bお
よび45cの深さが少ないことにより、ミリボルトの領
域の低い電圧においてすでに、互いに重なり合う2つの
接続接点43bと43cないしは44bと44cないし
は45bと45cのそれぞれの間の遷移領域に電荷担体
のトンネル効果が発生するので、ダイオード43、4
4、45はそれぞれ一種の「逆ダイオード(バックワー
ドダイオード)」のように機能し、約−50mVから+
50mVの領域でほぼ線形の電圧/電流特性曲線を有す
る。
【0027】2種類の抵抗の直列および/または並列回
路を適当に選択することによって、例えば−0.5%/
°K(ケルビン)の所定の温度係数を有する10MΩか
ら100MΩの大きさの集積抵抗を実現することができ
る。2つのバイポーラトランジスタ4と5は電圧を増幅
するために通常それぞれ正の温度係数、例えば+0.2
5%/°Kを有するので、抵抗6の負の温度係数を用い
て本発明による装置を温度に不感にすることができる。
【0028】ドーピングが異るので、サブストレート9
の半導体材料はPsで、絶縁リング11a;11b、1
2a;12b、13a;13bおよび36a;36bの
それはPiで、半導体層16、18および38と接続接
点11c、12c、13c、19c;19e、20aお
よび36cの半導体材料はPで、そして半導体層14と
接続接点11d、12d、13d、16a;16b、1
8a;18b、19d;19f、20b、39、40、
43c、44cおよび45cのそれはP+で示されてい
る。最後の半導体材料は、不純物原子、好ましくは硼素
原子を用いてPで示す半導体材料よりも濃くドーピング
されている。
【0029】エピタキシャル層10の半導体材料はN
で、半導体層15、17、21および22、半導体槽4
3a、44aおよび45aと接続接点10a、10cお
よび10eの半導体材料はN+で、そして接続接点10
b、10d、10f、15a;15b、17a、43
b、44bおよび45bのそれはN++で示され、最後の
半導体材料は、不純物原子、好ましくは燐原子を用いて
+で示される半導体材料よりも濃くドーピングされて
いる。N+で示される半導体材料は不純物原子、好まし
くは燐原子を用いてNで示される半導体材料よりも濃く
ドーピングされている。
【0030】フォトダイオード1の第1の半導体層14
上には光3を透過する、図2には不図示の入射窓が設け
られており、この入射窓は、US4910570Aから
知られた入射窓と同様に形成されており、その反射防止
膜は干渉フィルタとして機能する。本発明装置は、好ま
しくは透明なプラスチックから形成されてかつ従来技術
では干渉フィルタの前に配置される色フィルタの役割を
引き受けるハウジング内に配置される。
【0031】半導体層14と接続接点10b、11d、
15a;15b、16a;16b、10d、12d、1
7a、18a;18b、10f、13d、19d;19
f、20b、36d、39、40、43b、43c、4
4b、44c、45b、および45cは、それぞれ電気
接続23、24、25、26、27、28、29、3
0、31、32、33、34、35、37、41、4
2、43d、43e、44d、44e、45dないし4
5eを有し、この電気接続は図面ではワイヤ接続として
図示されているが、実際には通常集積回路の表面に配置
された金属皮膜として形成される。電気接続24、2
5、26、27、29、33および37はすべて互いに
接続され、またアースと接続されているので(図2、図
3および図4を参照)、特にフォトダイオード1におい
て半導体層15と16、エピタキシャル層10および絶
縁リング11a;11bはすべてアースに接続されてい
る。接続23はフォトダイオード1のアノード端子を形
成する。接続30、31および28は縦形バイポーラト
ランジスタ4のエミッタ端子E、ベース端子Bおよびコ
レクタ端子Cを形成する(図3を参照)。
【0032】接続35、34および32は横形バイポー
ラトランジスタ5のエミッタ端子E、コレクタ端子Cお
よびベース端子Bを形成する(図4を参照)。電気接続
41と42は図5に示す抵抗6の2つの端子を形成す
る。電気接続43e(図6を参照)は外部で例えば金属
皮膜によって電気接続44dと、電気接続44eは外部
で電気接続45dと接続されているので、集積抵抗6を
形成するダイオード43から45は同極で電気的に直列
に接続されている。その場合、電気接続43dはダイオ
ード直列回路43;44;45、即ち抵抗6の第1の極
41を形成し、電気接続45eはダイオード直列回路4
3;44;45、即ち抵抗6の第2の極42を形成す
る。
【0033】2つの半導体層14と15はフォトダイオ
ード1のPN層を形成し、一方半導体層17、18およ
び10は縦形バイポーラトランジスタ4のエミッタ、ベ
ース及びコレクタ層である。半導体層20a、19c;
19eおよび10は横形バイポーラトランジスタ5のエ
ミッタ、コレクタおよびベース層を形成し、バイポーラ
トランジスタ5は付加的なコレクタとして、すなわち漂
遊コレクタとしてサブストレート9を有する。というの
は、横形バイポーラトランジスタ5の層20a、10;
22および9は、横形バイポーラトランジスタ5とはコ
レクタ層9ないし19c;19eのみが異るPNP型の
漂遊縦形バイポーラトランジスタを形成するからであ
る。縦形バイポーラトランジスタ4においては「埋め込
み層」21とサブストレート9が漂遊ダイオード7を形
成する。層43cと43aないし44cと44aないし
45cと45aはそれぞれP/Nダイオード43ないし
44ないし45のP/N層を形成する。
【0034】フォトダイオード1の接続接点15a;1
5bおよび10bはそれぞれ層厚a1を有し、縦形バイ
ポーラトランジスタ4の接続接点17aと10dはそれ
ぞれ層厚a2を、横形バイポーラトランジスタ5の接続
接点10fは層厚a3を有し、かつ新規な抵抗6の接続
接点43b、44bおよび45bはそれぞれ層厚a5を
有し、これら4つの層厚はほぼ同じ大きさである。
【0035】フォトダイオード1の半導体層14と接続
接点16a;16bおよび11dはそれぞれ層厚b1を
有し、縦形バイポーラトランジスタ4の接続接点18
a;18bおよび12dはそれぞれ層厚b2を、横形バ
イポーラトランジスタ5の接続接点19d;19f、2
0bおよび13dはそれぞれ層厚b3を、接続接点39
と40はそれぞれ層厚b4を、また接続接点43c、4
4cおよび45cはそれぞれ層厚b5を有し、これら5
つの層厚はほぼ同一の大きさである。
【0036】フォトダイオード1の第2の半導体層15
と接続接点10aはそれぞれ層厚c1を有し、縦形バイ
ポーラトランジスタ4のエミッタ層17と接続接点10
cはそれぞれ層厚c2を、また横形バイポーラトランジ
スタ5の接続接点10eは層厚c3を有し、半導体槽4
3a、44aおよび45aはそれぞれ層厚c5を有し、
これら4つの層厚はすべてほぼ同じ大きさである。
【0037】フォトダイオード1の第3の半導体層16
と接続接点11cはそれぞれ層厚d1を有し、縦形バイ
ポーラトランジスタ4のベース層18と接続接点12c
はそれぞれ層厚d2を、また横形バイポーラトランジス
タ5のエミッタ層20a;20b、コレクタ層19a;
19bおよび接続接点13cはそれぞれ層厚d3を、ま
た抵抗6の接続接点36cは層厚d4(図5を参照)な
いしd5(図6を参照)を有し、これら5つの層厚はす
べてほぼ同一の大きさである。
【0038】フォトダイオード1の接続接点15a;1
5bおよび10bはそれぞれ層厚a1を、また縦形バイ
ポーラトランジスタ4の接続接点17aと10dはそれ
ぞれ層厚a2を有し、横形バイポーラトランジスタ5の
接続接点10fは層厚a3を有し、これら3つの層厚は
ほぼ同一の大きさである。
【0039】フォトダイオード1の接続接点15a;1
5bと10bはそれぞれ層厚a1を有し、縦形バイポー
ラトランジスタ4の接続接点17aと10dはそれぞれ
層厚a2を有し、横形バイポーラトランジスタ5の接続
接点10fは層厚a3を有し、これら3つの層厚はすべ
てほぼ同一の大きさである。
【0040】フォトダイオード1の第2の半導体層15
のドーピングN+の値と第1の半導体層14の下方にあ
る第2の半導体層15のアクティブな層厚W1=c1−
b1の値、並びに縦形バイポーラトランジスタ4のベー
ス層18のドーピングPの値とエミッタ層17の下方に
あるベース層18のアクティブな層厚W2=d2−c2
の値は、本発明によれば次の不等式、即ち
【0041】
【数2】
【0042】が成立するように選択される。なお、パラ
メータxは集積回路の表面に対して垂直に延びる座標で
ある。
【0043】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、色選択的なフォトダイオードと後段に接続さ
れた増幅器を1つの半導体チップ内に集積可能にするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】色選択的なフォトダイオードによって駆動され
る増幅器の回路図である。
【図2】本発明による装置の公知の色選択的な集積フォ
トダイオードの構造を示す断面図である。
【図3】本発明による装置の増幅器の縦形バイポーラト
ランジスタの構造を示す断面図である。
【図4】本発明による装置の横形バイポーラトランジス
タの構造を示す断面図である。
【図5】本発明による装置の増幅器の集積抵抗の公知の
構造を示す断面図である。
【図6】本発明による装置の集積抵抗の新規な構造を示
す断面図である。
【図7】図6に示す集積抵抗の電気的な回路図である。
【符号の説明】
1 フォトダイオード 2 増幅器 4 縦形バイポーラトランジスタ 5 横形バイポーラトランジスタ 10 エピタキシャル層 14 第1の半導体層 15 第2の半導体層 16 第3の半導体層 17 エミッタ装置 18 ベース層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 色選択的な集積フォトダイオード(1)
    とフォトダイオード(1)の後段に接続された増幅器
    (2)を有する装置であって、フォトダイオード(1)
    は第1の導電型(PないしN)の第1の半導体層(1
    4)を有し、前記第1の半導体層は第2の導電型(Nな
    いしP)の第2の半導体層(15)内でその表面に配置
    されており、前記第2の半導体層自体は第1の導電型
    (PないしN)の第3の半導体層(16)内でその表面
    に配置されている装置において、 第3の半導体層(16)は、第2の導電型(Nないし
    P)のエピタキシャル層(10)のフォトダイオード
    (1)に対応する部分内でその表面に配置されており、 増幅器(2)は、フォトダイオード(1)と同一の集積
    回路内にかつフォトダイオードから電気的に絶縁されて
    配置された少なくとも1つの縦形バイポーラトランジス
    タ(4)を有し、 縦形バイポーラトランジスタ(4)のエミッタ層(1
    7)は、第2の導電型(NないしP)であって、フォト
    ダイオード(1)の第2の半導体層(15)と同じドー
    ピングと層厚(c2)を有し、かつ縦形バイポーラトラ
    ンジスタ(4)のベース層(18)内でその表面に配置
    されており、 縦形バイポーラトランジスタ(4)のベース層(18)
    は、第1の導電型(PないしN)であって、フォトダイ
    オード(1)の第3の半導体層(16)と同じドーピン
    グおよび層厚(d2)を有し、かつエピタキシャル層
    (10)の縦形バイポーラトランジスタ(4)に対応す
    る部分で縦形バイポーラトランジスタ(4)のコレクタ
    層を形成する部分の表面に配置されており、 フォトダイオード(1)の第2の半導体層(15)のド
    ーピングN+の値と第1の半導体層(14)の下方にあ
    る第2の半導体層(15)のアクティブな層厚W1(c
    1−b1)の値、並びに縦形バイポーラトランジスタ
    (4)のベース層(18)のドーピングPの値とエミッ
    タ層(17)の下方にあるベース層(18)のアクティ
    ブな層厚W2(d2−c2)の値が、xを集積回路の表
    面に対して垂直に延びる座標として次の不等式、即ち 【数1】 が満たされるように選択されることを特徴とする色選択
    的な集積フォトダイオードとその後段に接続された増幅
    器を有する装置。
  2. 【請求項2】 増幅器(2)は、フォトダイオード
    (1)および縦形バイポーラトランジスタ(4)と同一
    の集積回路内にかつこれら両者から電気的に絶縁されて
    配置された少なくとも1つの横形バイポーラトランジス
    タ(5)を有しており、 横形バイポーラトランジスタ(5)の中央のエミッタ層
    (20a;20b)および管状のコレクタ層(19a;
    19b)は第1の導電型(PないしN)であって、フォ
    トダイオード(1)の第3の半導体層(16)と同じド
    ーピングおよび層厚(d3)を有し、かつエピタキシャ
    ル層(10)の横形バイポーラトランジスタ(5)に対
    応する部分で横形バイポーラトランジスタ(5)のベー
    ス層を形成する部分の表面に配置されており、 管状のコレクタ層(19a;19b)は、中央のエミッ
    タ層(20a;20b)とエピタキシャル層(10)の
    半導体材料によって分離されて、中央のエミッタ層(2
    0a;20b)の側方をリング状に包囲するように配置
    されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 増幅器(2)に設けられる少なくとも1
    つの集積抵抗(6)が、同極の多数のP/Nダイオード
    (43、44、45)の直列回路を有することを特徴と
    する請求項1あるいは2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 同極の多数のP/Nダイオード(43、
    44、45)の直列回路を有する集積抵抗(6)が、フ
    ォトダイオード(1)および縦形バイポーラトランジス
    タ(4)と同一の集積回路内に電気的に絶縁して配置さ
    れており、 第1の導電型(PないしN)の半導体槽(36c)がエ
    ピタキシャル層(10)の抵抗(6)に対応する部分内
    でその表面に配置され、かつフォトダイオード(1)の
    第3の半導体層(16)と同じドーピングおよび層厚
    (d5)を有し、 半導体槽(36c)の表面に、集積抵抗(6)に設けら
    れるP/Nダイオード(43、44、45)の数と同じ
    数の、互いに分離されかつ互いに対して電気的に絶縁さ
    れたより小さい第2の導電型の半導体槽(43a、44
    a、45a)が配置されており、その場合、より小さい
    半導体槽(43a、44a、45a)はそれぞれフォト
    ダイオード(1)の第2の半導体層(15)と同じドー
    ピングおよび層厚(c5)を有し、 それぞれより小さい半導体槽(43a、44a、45
    a)内でその表面に、少なくとも部分的に互いに重なり
    合い、かつ両方とも不純物原子で濃くドーピングされた
    2つの接続接点(43b、43cないし44b、44c
    ないし45b、45c)が配置されており、その場合2
    つの接続接点のうち第1のもの(43c、44c、45
    c)が第1の導電型(PないしN)であって、2つの接
    続接点の第2のものが第2の導電型(NないしP)であ
    ることを特徴とする請求項3に記載の装置。
  5. 【請求項5】 装置が透明なプラスチックからなるハウ
    ジング内に配置されていることを特徴とする請求項1か
    ら4までのいずれか1項に記載の装置。
JP5169489A 1992-07-16 1993-07-09 色選択的な集積フォトダイオードとその後段に接続された増幅器を有する装置 Pending JPH06163867A (ja)

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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE470116B (sv) * 1992-04-03 1993-11-08 Asea Brown Boveri Detektorkrets med en som detektor arbetande halvledardiod och en med dioden integrerad förstärkarkrets
DE69637636D1 (de) 1995-12-06 2008-09-25 Sony Corp Aus einer Fotodiode und einem bipolaren Element bestehende Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung
WO1997029517A2 (de) * 1996-02-05 1997-08-14 Laboratorium Für Physikalische Elektronik Uv-strahlungsdetektor
US6035211A (en) * 1996-12-19 2000-03-07 Ericsson Inc. Dual use speaker for both voice communication and signalling
US5882977A (en) * 1997-10-03 1999-03-16 International Business Machines Corporation Method of forming a self-aligned, sub-minimum isolation ring
US6096618A (en) * 1998-01-20 2000-08-01 International Business Machines Corporation Method of making a Schottky diode with sub-minimum guard ring
DE19805786A1 (de) * 1998-02-12 1999-08-26 Siemens Ag Halbleiterbauelement mit Struktur zur Vermeidung von Querströmen
US5969399A (en) * 1998-05-19 1999-10-19 Hewlett-Packard Company High gain current mode photo-sensor
IT1317199B1 (it) * 2000-04-10 2003-05-27 Milano Politecnico Dispositivo fotorivelatore ultrasensibile con diaframma micrometricointegrato per microscopi confocali
JP4219755B2 (ja) * 2003-07-16 2009-02-04 ローム株式会社 イメージセンサの製造方法およびイメージセンサ
EP2883083B1 (en) 2012-08-13 2019-02-13 Koninklijke Philips N.V. Photon counting x-ray detector
US10126166B2 (en) * 2014-03-31 2018-11-13 Tohoku University Solid light-receiving device for UV light
US9524994B2 (en) 2015-04-14 2016-12-20 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensor pixels with multiple compartments
JP2020009790A (ja) * 2016-11-09 2020-01-16 シャープ株式会社 アバランシェフォトダイオード

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59134872A (ja) * 1983-01-23 1984-08-02 Rohm Co Ltd フオトセンサ−用ic
JPS60240174A (ja) * 1984-05-15 1985-11-29 Sharp Corp 光結合半導体装置
JPS61185979A (ja) * 1985-02-13 1986-08-19 Agency Of Ind Science & Technol 集積型光電変換素子
JP2501556B2 (ja) * 1986-02-28 1996-05-29 キヤノン株式会社 光センサおよびその製造方法
EP0296371B1 (de) * 1987-06-22 1992-12-23 Landis & Gyr Business Support AG Photodetektor für Ultraviolett und Verfahren zur Herstellung
IT1232930B (it) * 1987-10-30 1992-03-10 Sgs Microelettronica Spa Struttura integrata a componenti attivi e passivi inclusi in sacche di isolamento operante a tensione maggiore della tensione di rottura tra ciascun componente e la sacca che lo contiene
EP0353509B1 (de) * 1988-08-04 1995-06-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiteranord- nung mit einem Photoelement und einem npn-Bipolartransistor in einem Siliziumsubstrat
CH684971A5 (de) * 1989-03-16 1995-02-15 Landis & Gyr Tech Innovat Ultraviolettlicht-Sensor.
CH680390A5 (ja) * 1990-05-18 1992-08-14 Landis & Gyr Betriebs Ag
JP2557750B2 (ja) * 1991-02-27 1996-11-27 三洋電機株式会社 光半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US5382824A (en) 1995-01-17
KR940003103A (ko) 1994-02-19
EP0579045A1 (de) 1994-01-19
KR100230198B1 (ko) 1999-11-15
EP0579045B1 (de) 1995-02-22
DE59300087D1 (de) 1995-03-30

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