JPH06302844A - 受光素子 - Google Patents
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- JPH06302844A JPH06302844A JP5091269A JP9126993A JPH06302844A JP H06302844 A JPH06302844 A JP H06302844A JP 5091269 A JP5091269 A JP 5091269A JP 9126993 A JP9126993 A JP 9126993A JP H06302844 A JPH06302844 A JP H06302844A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/10—Coating or impregnating
- C04B20/1055—Coating or impregnating with inorganic materials
- C04B20/1077—Cements, e.g. waterglass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 分割フォトダイオードの分割部分における光
の表面反射率を低減し、外来ノイズに対する耐性を向上
する。 【構成】 Ｎ- 型エピタキシャル層２および４の間にア
ノード拡散層３，３を埋込み、受光面側に全面に反射防
止膜８を形成する。
の表面反射率を低減し、外来ノイズに対する耐性を向上
する。 【構成】 Ｎ- 型エピタキシャル層２および４の間にア
ノード拡散層３，３を埋込み、受光面側に全面に反射防
止膜８を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ピックアップ等に使
用される分割フォトダイオードのような受光素子におい
て、その分割された境界面における光の表面反射率を低
減するための構造に関するものである。
用される分割フォトダイオードのような受光素子におい
て、その分割された境界面における光の表面反射率を低
減するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】分割フォトダイオードは、たとえば、光
ピックアップの信号検出用として従来から用いられてい
る。
ピックアップの信号検出用として従来から用いられてい
る。
【０００３】図７は２分割フォトダイオードの一般的な
断面図である。これを並列にすれば４分割フォトダイオ
ードが得られる。
断面図である。これを並列にすれば４分割フォトダイオ
ードが得られる。
【０００４】Ｎ+ 型シリコン基板１上にＮ- 型エピタキ
シャル層２を成長させたもの（あるいはＮ- 型基板の裏
面からＮ+ 型拡散を行なったもの）に、表面からＰ+ 型
のアノード拡散層９，９を選択的に形成した後（このと
き表面にＳｉＯ2 膜７が形成されている）、アノード拡
散層９，９上にシリコン窒化膜による表面反射防止膜
８，８を選択的に形成して作成されている。
シャル層２を成長させたもの（あるいはＮ- 型基板の裏
面からＮ+ 型拡散を行なったもの）に、表面からＰ+ 型
のアノード拡散層９，９を選択的に形成した後（このと
き表面にＳｉＯ2 膜７が形成されている）、アノード拡
散層９，９上にシリコン窒化膜による表面反射防止膜
８，８を選択的に形成して作成されている。
【０００５】この分割フォトダイオードを用いて焦点誤
差を検出する方法を以下に説明する。
差を検出する方法を以下に説明する。
【０００６】図８は、フォトダイオードａ，ｂ，ｃおよ
びｄよりなる４分割フォトダイオードで焦点誤差を検出
するための方式の一つである非点収差法における、光ビ
ームのスポットの様子を示す説明図である。（ａ）が焦
点が合っている場合、（ｂ）および（ｃ）がディスクが
近すぎる場合および遠すぎる場合に相当する。通常、対
角線位置のフォトダイオードの光信号の和を取り、その
和信号の差を見ることによって焦点誤差を検出してい
る。
びｄよりなる４分割フォトダイオードで焦点誤差を検出
するための方式の一つである非点収差法における、光ビ
ームのスポットの様子を示す説明図である。（ａ）が焦
点が合っている場合、（ｂ）および（ｃ）がディスクが
近すぎる場合および遠すぎる場合に相当する。通常、対
角線位置のフォトダイオードの光信号の和を取り、その
和信号の差を見ることによって焦点誤差を検出してい
る。
【０００７】すなわち、 Ｓ＝｛（フォトダイオードａの光信号）＋（フォトダイ
オードｄの光信号）｝−｛（フォトダイオードｂの光信
号）＋（フォトダイオードｃの光信号）｝ を計算し、図８の例でいえば、Ｓ＝０であれば焦点が合
っており、Ｓ＞０ならディスクが近すぎる場合、Ｓ＜０
であればディスクが遠すぎる場合と検出される。
オードｄの光信号）｝−｛（フォトダイオードｂの光信
号）＋（フォトダイオードｃの光信号）｝ を計算し、図８の例でいえば、Ｓ＝０であれば焦点が合
っており、Ｓ＞０ならディスクが近すぎる場合、Ｓ＜０
であればディスクが遠すぎる場合と検出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図８によれば、信号光
の光ビームは、フォトダイオードの分割部分に照射され
ている割合が大きいことが分かる。
の光ビームは、フォトダイオードの分割部分に照射され
ている割合が大きいことが分かる。
【０００９】図７によれば分かるように、Ｐ+ 型のアノ
ード拡散層９，９の受光面の大部分の表面には、シリコ
ン窒化膜による反射防止膜８が形成されている。しか
し、分割部分にはＰＮ接合が存在し、シリコン窒化膜を
つけるとリーク電流が増大してしまうため、ＳｉＯ2 膜
７を残している。このため分割部分における光反射率が
大きくなり、シリコン基板内に入射する光信号強度が低
下してしまうことになる。
ード拡散層９，９の受光面の大部分の表面には、シリコ
ン窒化膜による反射防止膜８が形成されている。しか
し、分割部分にはＰＮ接合が存在し、シリコン窒化膜を
つけるとリーク電流が増大してしまうため、ＳｉＯ2 膜
７を残している。このため分割部分における光反射率が
大きくなり、シリコン基板内に入射する光信号強度が低
下してしまうことになる。
【００１０】図９は、シリコン酸化膜のみの部分におけ
る入射光の波長λが７８０μｍの場合の、シリコン酸化
膜厚さと反射率との関係を示すグラフである。
る入射光の波長λが７８０μｍの場合の、シリコン酸化
膜厚さと反射率との関係を示すグラフである。
【００１１】図１０は、シリコン酸化膜とシリコン窒化
膜の積層部分における反射率のデータであって、シリコ
ン窒化膜厚さ１００ｎｍ，入射光の波長λが７８０ｎｍ
の場合における、シリコン酸化膜厚さと反射率の関係を
示すグラフである。
膜の積層部分における反射率のデータであって、シリコ
ン窒化膜厚さ１００ｎｍ，入射光の波長λが７８０ｎｍ
の場合における、シリコン酸化膜厚さと反射率の関係を
示すグラフである。
【００１２】図９および図１０いずれの場合も反射率が
最大数十％に達する。このように、従来の構造の分割フ
ォトダイオードでは十分な光感度が得られず、光ピック
アップの信号検出に際してＳ／Ｎ比が低いという問題が
あった。
最大数十％に達する。このように、従来の構造の分割フ
ォトダイオードでは十分な光感度が得られず、光ピック
アップの信号検出に際してＳ／Ｎ比が低いという問題が
あった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明においては、半導
体基板に埋込まれた複数の第１の導電型の半導体層の上
に第２の導電型の半導体層を積層し、第２の導電型の半
導体層の受光面側の表面に反射防止膜を設けるようにし
た。
体基板に埋込まれた複数の第１の導電型の半導体層の上
に第２の導電型の半導体層を積層し、第２の導電型の半
導体層の受光面側の表面に反射防止膜を設けるようにし
た。
【００１４】
【作用】本発明によれば、フォトダイオードの分割部分
は半導体基板の中に埋込まれており、その上に積層され
た第２の導電型の半導体層の受光面側は反射防止膜で覆
われるから、フォトダイオード分割部分における表面反
射率を低減することができる。
は半導体基板の中に埋込まれており、その上に積層され
た第２の導電型の半導体層の受光面側は反射防止膜で覆
われるから、フォトダイオード分割部分における表面反
射率を低減することができる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の一実施例の断面図である。図
７の従来例と異なるところは、第２の導電型のＮ- 型エ
ピタキシャル層２および４の間に第１の導電型Ｐ+ 型の
アノード拡散層３，３が埋込まれていることである。そ
して受光面側のＮ- 型エピタキシャル層４の表面は全面
がシリコン窒化膜による反射防止膜８により覆われてい
る。この構造を得るための工程を図２〜図４に従って以
下に説明する。
７の従来例と異なるところは、第２の導電型のＮ- 型エ
ピタキシャル層２および４の間に第１の導電型Ｐ+ 型の
アノード拡散層３，３が埋込まれていることである。そ
して受光面側のＮ- 型エピタキシャル層４の表面は全面
がシリコン窒化膜による反射防止膜８により覆われてい
る。この構造を得るための工程を図２〜図４に従って以
下に説明する。
【００１６】まず、図２に示すように、たとえばＮ+ 型
シリコン基板１上に、第１の高比抵抗抗のＮ- 型エピタ
キシャル層２を成長させた後、Ｐ+ 型のアノード拡散層
３，３を形成する。
シリコン基板１上に、第１の高比抵抗抗のＮ- 型エピタ
キシャル層２を成長させた後、Ｐ+ 型のアノード拡散層
３，３を形成する。
【００１７】次に図３に示すようにその表面に第２の高
比抵抗のＮ- 型エピタキシャル層４を成長させる。
比抵抗のＮ- 型エピタキシャル層４を成長させる。
【００１８】次に、図４に示すようにアノード拡散層
３，３からアノード電極を引出すためのＰ+ 型拡散層
５，５を形成し、さらにシリコン−シリコン窒化膜界面
での表面再結合電流低減のためのＮ+ 型拡散層６を表面
に形成する。なお、このＮ+ 型拡散層６は特に設ける必
要がないこともある。このＮ+ 型拡散層６の表面に形成
されたＳｉＯ2 膜７を窓開けし、シリコン窒化膜による
反射防止膜８を形成して図１の構造を得る。
３，３からアノード電極を引出すためのＰ+ 型拡散層
５，５を形成し、さらにシリコン−シリコン窒化膜界面
での表面再結合電流低減のためのＮ+ 型拡散層６を表面
に形成する。なお、このＮ+ 型拡散層６は特に設ける必
要がないこともある。このＮ+ 型拡散層６の表面に形成
されたＳｉＯ2 膜７を窓開けし、シリコン窒化膜による
反射防止膜８を形成して図１の構造を得る。
【００１９】以上のようにして、フォトダイオードの分
割領域にもシリコン窒化膜による表面反射防止膜を形成
することが可能となり、シリコン基板中に入射する光信
号強度を向上させることができるため、光ピックアップ
の信号検出感度を向上させることができる。
割領域にもシリコン窒化膜による表面反射防止膜を形成
することが可能となり、シリコン基板中に入射する光信
号強度を向上させることができるため、光ピックアップ
の信号検出感度を向上させることができる。
【００２０】図５は、入射光の波長λが７８０ｎｍの場
合におけるシリコン窒化膜の厚さと反射率との関係を示
すグラフである。反射率を２．２％以下に抑えることが
できることがわかる。
合におけるシリコン窒化膜の厚さと反射率との関係を示
すグラフである。反射率を２．２％以下に抑えることが
できることがわかる。
【００２１】なお、本実施例においては、Ｎ+ 型シリコ
ン基板１にＮ- 型エピタキシャル層２を成長した構造に
ついて説明したが、同様の構造をＮ- 型シリコン基板の
裏面からＮ+ 型拡散を行なうことによっても形成でき
る。また、半導体基板としてＮ + 型シリコン基板１にＮ
- 型エピタキシャル層２を成長したものの代わりに、Ｎ
- 型シリコン基板にも適用可能である。
ン基板１にＮ- 型エピタキシャル層２を成長した構造に
ついて説明したが、同様の構造をＮ- 型シリコン基板の
裏面からＮ+ 型拡散を行なうことによっても形成でき
る。また、半導体基板としてＮ + 型シリコン基板１にＮ
- 型エピタキシャル層２を成長したものの代わりに、Ｎ
- 型シリコン基板にも適用可能である。
【００２２】また、Ｎ- 型エピタキシャル層２および４
は高比抵抗層に限定されるものではなく、接合容量の増
大が問題なければ、低比抵抗層としても差支えない。
は高比抵抗層に限定されるものではなく、接合容量の増
大が問題なければ、低比抵抗層としても差支えない。
【００２３】本発明のようにアノードを埋込んだ構造と
することにより、フォトダイオードのアノードがシール
ドされた構造となるため、外来ノイズが入っても誤動作
しにくくなる。従来のように、アノード拡散層がデバイ
ス表面に存在している場合には、外来ノイズがフォトダ
イオードの出力に影響するが、アノード拡散層が埋込ま
れていると、外来ノイズはフォトダイオードの出力に影
響しないからである。
することにより、フォトダイオードのアノードがシール
ドされた構造となるため、外来ノイズが入っても誤動作
しにくくなる。従来のように、アノード拡散層がデバイ
ス表面に存在している場合には、外来ノイズがフォトダ
イオードの出力に影響するが、アノード拡散層が埋込ま
れていると、外来ノイズはフォトダイオードの出力に影
響しないからである。
【００２４】さらに、本発明はフォトダイオードと信号
処理回路を同一基板上に集積化した回路内蔵受光素子に
おいても適用できることは明らかである。
処理回路を同一基板上に集積化した回路内蔵受光素子に
おいても適用できることは明らかである。
【００２５】一般に、同一基板上に受光素子と信号処理
回路を形成することにより、小型化およびコストの低減
が実現できる。また、受光素子と信号処理回路を接続す
るワイヤ結線を、ＩＣ内部の配線に置き換えることがで
きるため、外来ノイズに対する耐性が向上する。本発明
を併用することにより、さらにノイズに対する耐性が増
加する。
回路を形成することにより、小型化およびコストの低減
が実現できる。また、受光素子と信号処理回路を接続す
るワイヤ結線を、ＩＣ内部の配線に置き換えることがで
きるため、外来ノイズに対する耐性が向上する。本発明
を併用することにより、さらにノイズに対する耐性が増
加する。
【００２６】図６は、本発明を回路内蔵受光素子に適用
した場合の略断面図である。図６において、図の左方は
フォトダイオードＡであり、その右方はＮＰＮトランジ
スタＢである。図１と共通の部分は同一の符号で表わさ
れる。
した場合の略断面図である。図６において、図の左方は
フォトダイオードＡであり、その右方はＮＰＮトランジ
スタＢである。図１と共通の部分は同一の符号で表わさ
れる。
【００２７】フォトダイオードＡの部分は、図１と同様
であるが、その表面のシリコン窒化膜による反射防止膜
８が右方のＮＰＮトランジスタＢの表面まで延長されて
いる。これにより、反射防止膜８を利用して、ＮＰＮト
ランジスタに接続される回路部の窒化膜容量を形成でき
る。なお、Ｎ+ 型拡散層１１はカソードとなる。
であるが、その表面のシリコン窒化膜による反射防止膜
８が右方のＮＰＮトランジスタＢの表面まで延長されて
いる。これにより、反射防止膜８を利用して、ＮＰＮト
ランジスタに接続される回路部の窒化膜容量を形成でき
る。なお、Ｎ+ 型拡散層１１はカソードとなる。
【００２８】ＮＰＮトランジスタＢはたとえば以下のよ
うな構成である。Ｎ+ 型シリコン基板１の上に形成され
たＮ- 型エピタキシャル層２に埋込まれたＰ型拡散層１
０にコレクタとなるＮ+ 型拡散層１２が埋込まれてい
る。Ｐ型拡散層１０の両側には、Ｐ+ 型拡散層３−１，
３−１が埋込まれている。
うな構成である。Ｎ+ 型シリコン基板１の上に形成され
たＮ- 型エピタキシャル層２に埋込まれたＰ型拡散層１
０にコレクタとなるＮ+ 型拡散層１２が埋込まれてい
る。Ｐ型拡散層１０の両側には、Ｐ+ 型拡散層３−１，
３−１が埋込まれている。
【００２９】これらの表面にＮ型エピタキシャル層４−
１を成長させ、表面からＰ+ 型拡散層５−１，５−１，
５−１，５−１を拡散させる。両端のＰ+ 型拡散層５−
１，５−１は、下方のＰ+ 型拡散層３−１，３−１と接
続し素子間分離層となる。
１を成長させ、表面からＰ+ 型拡散層５−１，５−１，
５−１，５−１を拡散させる。両端のＰ+ 型拡散層５−
１，５−１は、下方のＰ+ 型拡散層３−１，３−１と接
続し素子間分離層となる。
【００３０】中央部のＰ+ 型拡散５−１，５−１の間に
はベース拡散層５−２が形成され、さらにその表面には
エミッタ拡散層６−１が形成される。また、表面からＮ
+ 型埋込拡散層１２に達するコレクタ補償拡散層１１−
１が形成される。
はベース拡散層５−２が形成され、さらにその表面には
エミッタ拡散層６−１が形成される。また、表面からＮ
+ 型埋込拡散層１２に達するコレクタ補償拡散層１１−
１が形成される。
【００３１】このような構造により、フォトダイオード
埋込アノード拡散層３と回路部素子間分離拡散層の下方
のＰ+ 型拡散層３−１を同時に形成し、フォトダイオー
ドアノード引出しのＰ+ 型拡散層５と回路部素子間分離
拡散層の上方のＰ+ 型拡散層５−１を同時に形成するこ
とができ、通常のバイポーラＩＣに対して特に工程を増
加させることなく、本発明によるフォトダイオードを内
蔵することができる
埋込アノード拡散層３と回路部素子間分離拡散層の下方
のＰ+ 型拡散層３−１を同時に形成し、フォトダイオー
ドアノード引出しのＰ+ 型拡散層５と回路部素子間分離
拡散層の上方のＰ+ 型拡散層５−１を同時に形成するこ
とができ、通常のバイポーラＩＣに対して特に工程を増
加させることなく、本発明によるフォトダイオードを内
蔵することができる
【００３２】
【発明の効果】本発明によればノイズに対する耐性が向
上し、分割フォトダイオードの光感度を向上させ、Ｓ／
Ｎ比を向上し、光ピックアップの信号検出感度を向上さ
せることができる。
上し、分割フォトダイオードの光感度を向上させ、Ｓ／
Ｎ比を向上し、光ピックアップの信号検出感度を向上さ
せることができる。
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】図１の構造を得るための１工程の断面図であ
る。
る。
【図３】図１の構造を得るための１工程の断面図であ
る。
る。
【図４】図１の構造を得るための１工程の断面図であ
る。
る。
【図５】シリコン窒化膜厚と反射率の関係を示すグラフ
である。
である。
【図６】本発明による回路内蔵受光素子の略断面図であ
る。
る。
【図７】従来の２分割フォトダイオードの断面図であ
る。
る。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ非点収差法におけ
る光ビームのスポットの状態を示す説明図である。
る光ビームのスポットの状態を示す説明図である。
【図９】シリコン酸化膜の厚さと反射率の関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１０】シリコン窒化膜とシリコン酸化膜を重ねた場
合の厚さと反射率の関係を示すグラフである。
合の厚さと反射率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】 １ Ｎ+ 型シリコン基板 ２，４ Ｎ- 型エピタキシャル層 ３ アノード拡散層 ５ Ｐ+ 型拡散層 ６ Ｎ+ 型拡散層 ７ ＳｉＯ2 膜 ８ 反射防止膜
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板と、 その半導体基板に埋込まれた複数の第１の導電型の半導
体層と、 その上に積層された第２の導電型の半導体層と、 第２の導電型の半導体層の受光面側表面を覆う反射防止
膜と、 を有することを特徴とする受光素子。 - 【請求項２】 半導体基板の表面に信号処理回路ととも
に形成されたことを特徴とする請求項１記載の受光素
子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5091269A JP2799540B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 受光素子 |
| US08/227,878 US5466962A (en) | 1993-04-19 | 1994-04-15 | Light-receiving semiconductor device with plural buried layers |
| DE69408707T DE69408707T2 (de) | 1993-04-19 | 1994-04-19 | Lichtempfindliche Halbleitervorrichtung |
| EP94302761A EP0621639B1 (en) | 1993-04-19 | 1994-04-19 | Light-receiving semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5091269A JP2799540B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 受光素子 |
Publications (2)
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