JPH07142757A - 半導体光センサの製造方法 - Google Patents
半導体光センサの製造方法Info
- Publication number
- JPH07142757A JPH07142757A JP5287137A JP28713793A JPH07142757A JP H07142757 A JPH07142757 A JP H07142757A JP 5287137 A JP5287137 A JP 5287137A JP 28713793 A JP28713793 A JP 28713793A JP H07142757 A JPH07142757 A JP H07142757A
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- Japan
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- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体基板の一面に垂直なＰＮ接合部に入射し
た光によって生ずる電子・正孔対を取出す半導体光セン
サの有効面積を大きくする。 【構成】半導体基板の一面から溝を掘り、その内面から
不純物拡散することによりＰＮ接合を作る。溝の幅を狭
くすれば、無効面積が減少し、有効面積が大きくなる。
た光によって生ずる電子・正孔対を取出す半導体光セン
サの有効面積を大きくする。 【構成】半導体基板の一面から溝を掘り、その内面から
不純物拡散することによりＰＮ接合を作る。溝の幅を狭
くすれば、無効面積が減少し、有効面積が大きくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＰＮ接合の近傍に光が
入射した場合に電子・正孔対が発生することを利用して
光を検出する半導体光センサの製造方法に関する。
入射した場合に電子・正孔対が発生することを利用して
光を検出する半導体光センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素体に入射した光には表面から限
られた深さに達するまでに吸収されてしまう。その間に
表面積の小さい半導体素体中に発生する電子・正孔対を
多くして光に対する感度を高くするには、ＰＮ接合を光
入射面に平行に形成するよりも光入射面に垂直に形成す
る方が有利である。図３、図４は従来の半導体光センサ
を示し、Ｎ形シリコン基板１に表面からの不純物拡散に
より角環状のＰ層２を形成し、表面上の絶縁膜３の開口
部でＰ層２およびＮ基板１の表面層のＮ+ 接触領域11に
電極４、５を接触させた構造を有する。このシリコン基
板の表面に入射した光は深さ２μｍに達するまでに吸収
されるので、Ｐ層２は深さ２μｍに形成され、Ｐ層２に
囲まれたＮ基板１の表面層６およびＰ層２の周囲に近接
したＮ基板１の表面層部分に入射した光により発生した
電子および正孔を電極４および５からセンサ信号として
取出す。
られた深さに達するまでに吸収されてしまう。その間に
表面積の小さい半導体素体中に発生する電子・正孔対を
多くして光に対する感度を高くするには、ＰＮ接合を光
入射面に平行に形成するよりも光入射面に垂直に形成す
る方が有利である。図３、図４は従来の半導体光センサ
を示し、Ｎ形シリコン基板１に表面からの不純物拡散に
より角環状のＰ層２を形成し、表面上の絶縁膜３の開口
部でＰ層２およびＮ基板１の表面層のＮ+ 接触領域11に
電極４、５を接触させた構造を有する。このシリコン基
板の表面に入射した光は深さ２μｍに達するまでに吸収
されるので、Ｐ層２は深さ２μｍに形成され、Ｐ層２に
囲まれたＮ基板１の表面層６およびＰ層２の周囲に近接
したＮ基板１の表面層部分に入射した光により発生した
電子および正孔を電極４および５からセンサ信号として
取出す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図３、図４に
示す半導体光センサのＰ層２を作るために、表面から２
μｍの深さまで不純物を拡散させると、不純物は深さの
80％程度、すなわち1.６μｍ横方向に拡散するため、Ｐ
層２の幅は３μｍ程度になった。Ｐ層２の直下のＮ基板
では電子・正孔対が発生しないのでＰ層２の面積は無効
面積となる。
示す半導体光センサのＰ層２を作るために、表面から２
μｍの深さまで不純物を拡散させると、不純物は深さの
80％程度、すなわち1.６μｍ横方向に拡散するため、Ｐ
層２の幅は３μｍ程度になった。Ｐ層２の直下のＮ基板
では電子・正孔対が発生しないのでＰ層２の面積は無効
面積となる。
【０００４】本発明の目的は、上述の問題を解決し、有
効面積が大きく、感度の高い半導体光センサの製造方法
を提供することにある。
効面積が大きく、感度の高い半導体光センサの製造方法
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体光センサの製造方法は、第一導電
形の半導体基体の一面から所定の深さの溝を掘ったの
ち、溝の深さ方向に実質的に平行な内面からの不純物拡
散により第二導電形の層を形成し、次いで低電気抵抗材
料により溝の内部を充填して第二導電形層に接触させ、
さらに第一導電形半導体基体および低電気抵抗材料の露
出面にそれぞれオーム性接触する電極を設けるものとす
る。不純物拡散の前に溝の底面を絶縁層によで被覆する
ことが良い。溝をドライエッチングにより掘るのが良い
方法である。溝の深さを半導体基体表面に入射した光の
到達する距離に実質的に等しくすることが有効である。
また、低電気抵抗材料が第二導電形の多結晶半導体であ
ることが有効である。
めに、本発明の半導体光センサの製造方法は、第一導電
形の半導体基体の一面から所定の深さの溝を掘ったの
ち、溝の深さ方向に実質的に平行な内面からの不純物拡
散により第二導電形の層を形成し、次いで低電気抵抗材
料により溝の内部を充填して第二導電形層に接触させ、
さらに第一導電形半導体基体および低電気抵抗材料の露
出面にそれぞれオーム性接触する電極を設けるものとす
る。不純物拡散の前に溝の底面を絶縁層によで被覆する
ことが良い。溝をドライエッチングにより掘るのが良い
方法である。溝の深さを半導体基体表面に入射した光の
到達する距離に実質的に等しくすることが有効である。
また、低電気抵抗材料が第二導電形の多結晶半導体であ
ることが有効である。
【０００６】
【作用】シリコン基体の表面から溝を掘り、その内面か
らの不純物拡散によりＰＮ接合を形成するので、無効面
積は溝の底面面積だけである。例えば異方性のドライエ
ッチングによればアスペクト比５の溝の形成も可能であ
る。従って有効面積を大きくすることができる。なお、
光センサの応答速度はＰＮ接合の容量により遅くなる
が、無効部分の溝底面を絶縁層で覆うことにより、容量
が小さくなり、応答速度が上がる。
らの不純物拡散によりＰＮ接合を形成するので、無効面
積は溝の底面面積だけである。例えば異方性のドライエ
ッチングによればアスペクト比５の溝の形成も可能であ
る。従って有効面積を大きくすることができる。なお、
光センサの応答速度はＰＮ接合の容量により遅くなる
が、無効部分の溝底面を絶縁層で覆うことにより、容量
が小さくなり、応答速度が上がる。
【０００７】
【実施例】図１、図２は本発明の一実施例により製造さ
れた半導体光センサを示し、図３、図４と共通の部分に
は同一の符号が付されている。この光センサは、Ｎ形シ
リコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成し、それをマ
スクとし、陽極結合方式の平行平板型ドライエッチング
装置で、反応ガスにＳＦ6 とＯ2 の混合ガスを用いて幅
１μｍ、深さ２μｍの溝７を掘った。次いで、Ｂ2 Ｈ6
を用いた気相拡散により溝７の内面からほう素を拡散さ
せ、深さ0.３μｍのＰ層２を形成した。さらに溝７の内
部にほう素を添加することにより低抵抗率にしたＰ形の
多結晶シリコン８を堆積させた。別にＮ基板１の表面層
にＮ+ 領域11を形成した。このあと、表面を覆うシリコ
ン酸化膜３に窓を明け、Alよりなる電極４および５を多
結晶シリコン層８およびＮ+ 領域11にそれぞれオーム性
接触させ、信号を取出せるようにした。この結果、基板
１のＰ層２に囲まれた部分６の面積は、同じ寸法の輪郭
のＰ層を有する図４の場合の約２倍となった。
れた半導体光センサを示し、図３、図４と共通の部分に
は同一の符号が付されている。この光センサは、Ｎ形シ
リコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成し、それをマ
スクとし、陽極結合方式の平行平板型ドライエッチング
装置で、反応ガスにＳＦ6 とＯ2 の混合ガスを用いて幅
１μｍ、深さ２μｍの溝７を掘った。次いで、Ｂ2 Ｈ6
を用いた気相拡散により溝７の内面からほう素を拡散さ
せ、深さ0.３μｍのＰ層２を形成した。さらに溝７の内
部にほう素を添加することにより低抵抗率にしたＰ形の
多結晶シリコン８を堆積させた。別にＮ基板１の表面層
にＮ+ 領域11を形成した。このあと、表面を覆うシリコ
ン酸化膜３に窓を明け、Alよりなる電極４および５を多
結晶シリコン層８およびＮ+ 領域11にそれぞれオーム性
接触させ、信号を取出せるようにした。この結果、基板
１のＰ層２に囲まれた部分６の面積は、同じ寸法の輪郭
のＰ層を有する図４の場合の約２倍となった。
【０００８】図５に示す別の実施例による光センサで
は、溝７を掘ったあと、底面に酸化膜９を堆積させ、次
いで不純物拡散によるＰ層２の形成を行う。これによ
り、光の到達しない溝７の底面にはＰＮ接合接合が形成
されず、ＰＮ接合の電気的容量による応答速度の遅れが
低減し、応答速度が上がった。
は、溝７を掘ったあと、底面に酸化膜９を堆積させ、次
いで不純物拡散によるＰ層２の形成を行う。これによ
り、光の到達しない溝７の底面にはＰＮ接合接合が形成
されず、ＰＮ接合の電気的容量による応答速度の遅れが
低減し、応答速度が上がった。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、半導体基体の一面に垂
直な面をもつＰＮ接合を、一面から掘った溝の内面から
の不純物拡散により形成することにより、半導体光セン
サの有効面積を増大させることができた。これによりオ
ートフォーカスＩＣをより小型化することができる。ま
た、無効部分である溝底面を絶縁層で覆うことにより応
答速度を高めることができた。
直な面をもつＰＮ接合を、一面から掘った溝の内面から
の不純物拡散により形成することにより、半導体光セン
サの有効面積を増大させることができた。これによりオ
ートフォーカスＩＣをより小型化することができる。ま
た、無効部分である溝底面を絶縁層で覆うことにより応
答速度を高めることができた。
【図１】本発明の一実施例による半導体光センサの断面
図
図
【図２】図１の半導体光センサの平面図
【図３】従来の半導体光センサの断面図
【図４】図３の半導体光センサの平面図
【図５】本発明の別の実施例による半導体光センサの断
面図
面図
１ Ｎ形シリコン基板 ２ Ｐ層 ３、９ 酸化膜 ４、５ 電極 ７ 溝 ８ 多結晶シリコン層
Claims (5)
- 【請求項１】第一導電形の半導体基体の一面から所定の
深さの溝を掘ったのち、溝の深さ方向に実質的に平行な
内面からの不純物拡散により第二導電形の層を形成し、
次いで低電気抵抗材料により溝の内部を充填して第二導
電形層に接触させ、第一導電形半導体基体および低電気
抵抗材料の露出面にそれぞれオーム性接触する電極を設
けることを特徴とする半導体光センサの製造方法。 - 【請求項２】不純物拡散の前に溝の底面を絶縁層で覆う
請求項１記載の半導体光センサの製造方法。 - 【請求項３】溝をドライエッチングにより掘る請求項１
あるいは２記載の半導体光センサの製造方法。 - 【請求項４】溝の深さを半導体基体表面に入射した光の
到達する距離に実質的に等しくする請求項１ないし３の
いずれかに記載の半導体光センサの製造方法。 - 【請求項５】低電気抵抗材料が第二導電形の多結晶半導
体である請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体光
センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5287137A JPH07142757A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 半導体光センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5287137A JPH07142757A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 半導体光センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142757A true JPH07142757A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17713555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5287137A Pending JPH07142757A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 半導体光センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142757A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004109235A3 (de) * | 2003-06-11 | 2005-08-25 | Daimler Chrysler Ag | Optisches sensorelement und sensoranordnung |
| JP2007221121A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ピクセル・センサ・セルおよび製造方法（増加したキャパシタンスを有するｃｍｏｓ撮像装置のフォトダイオード） |
| US8409910B2 (en) | 2007-03-31 | 2013-04-02 | Empire Technology Development Llc | Optical sensor and method for making the same |
| CN112885864A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-01 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | Cmos图像传感器及其制造方法 |
-
1993
- 1993-11-17 JP JP5287137A patent/JPH07142757A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004109235A3 (de) * | 2003-06-11 | 2005-08-25 | Daimler Chrysler Ag | Optisches sensorelement und sensoranordnung |
| JP2007221121A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ピクセル・センサ・セルおよび製造方法（増加したキャパシタンスを有するｃｍｏｓ撮像装置のフォトダイオード） |
| US8409910B2 (en) | 2007-03-31 | 2013-04-02 | Empire Technology Development Llc | Optical sensor and method for making the same |
| US9373805B2 (en) | 2007-03-31 | 2016-06-21 | Empire Technology Development Llc | Optical sensor and method for making the same |
| CN112885864A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-01 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | Cmos图像传感器及其制造方法 |
| CN112885864B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-09-30 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | Cmos图像传感器及其制造方法 |
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