JPH0774240A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0774240A JPH0774240A JP5168606A JP16860693A JPH0774240A JP H0774240 A JPH0774240 A JP H0774240A JP 5168606 A JP5168606 A JP 5168606A JP 16860693 A JP16860693 A JP 16860693A JP H0774240 A JPH0774240 A JP H0774240A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＳＯＩ基板を用いたフォトダイオードを形成
する場合、光電流を効率良く得るために、絶縁膜の光反
射効率を向上させて、光エネルギーの吸収量を高める。 【構成】 ＳＯＩ基板を用いてフォトダイオードを形成
し、光エネルギーの吸収効率を高めるために、入射した
光を高効率で反射し、再吸収させる。そのために入射光
を反射する半導体装置底面の絶縁分離膜を異なる屈折率
を持った材質を組み合わせて複合化することで、反射率
を高める。
する場合、光電流を効率良く得るために、絶縁膜の光反
射効率を向上させて、光エネルギーの吸収量を高める。 【構成】 ＳＯＩ基板を用いてフォトダイオードを形成
し、光エネルギーの吸収効率を高めるために、入射した
光を高効率で反射し、再吸収させる。そのために入射光
を反射する半導体装置底面の絶縁分離膜を異なる屈折率
を持った材質を組み合わせて複合化することで、反射率
を高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＳＯＩ基板を用いた半導
体装置に関し、特にフォトダイオードに関する。
体装置に関し、特にフォトダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のフォトダイオード半導体装置は、
図２に示すように、多結晶シリコン２１を支持体とし
て、ダイオード素子１つ１つを絶縁分離する酸化膜２２
で単結晶シリコン層１を取り囲んだ誘電体分離構造を有
している。これはダイオード素子を直列に直接し、高い
起電力を得るため、ダイオード素子領域１つ１つを分離
する必要があるためである。この従来の誘電体分離構造
は、４００μｍ程度の厚い多結晶シリコンを有している
ため、コストが高くなる、基板の反りが大きくなるなど
の問題があった。
図２に示すように、多結晶シリコン２１を支持体とし
て、ダイオード素子１つ１つを絶縁分離する酸化膜２２
で単結晶シリコン層１を取り囲んだ誘電体分離構造を有
している。これはダイオード素子を直列に直接し、高い
起電力を得るため、ダイオード素子領域１つ１つを分離
する必要があるためである。この従来の誘電体分離構造
は、４００μｍ程度の厚い多結晶シリコンを有している
ため、コストが高くなる、基板の反りが大きくなるなど
の問題があった。
【０００３】これらの問題を解決するために、図３に示
すような特開平３−１８００７０号や特開平３−１３６
３４６号などによるＳＯＩ基板を用いたものが、提案さ
れている。ここでフォトダイオード素子１つ１つの光電
流を高めるために、光結合するキャリアの総量を多くす
る必要があり、各フォトダイオード素子領域のシリコン
層厚さ１を厚くすることで対応している。図２に示す誘
電体分離基板では、シリコン層１の厚さを厚くすること
は容易であるが、図３に示すＳＯＩ基板はシリコン層１
の厚さを厚くすると絶縁分離領域３及び４の形成が困難
になるため、シリコン層１厚さを薄くしても、起電力を
高めることができるように、特開昭６３−１３２４６０
号に示されるように、シリコン層１と絶縁膜３１との界
面に高不純物濃度層２を設けていた。
すような特開平３−１８００７０号や特開平３−１３６
３４６号などによるＳＯＩ基板を用いたものが、提案さ
れている。ここでフォトダイオード素子１つ１つの光電
流を高めるために、光結合するキャリアの総量を多くす
る必要があり、各フォトダイオード素子領域のシリコン
層厚さ１を厚くすることで対応している。図２に示す誘
電体分離基板では、シリコン層１の厚さを厚くすること
は容易であるが、図３に示すＳＯＩ基板はシリコン層１
の厚さを厚くすると絶縁分離領域３及び４の形成が困難
になるため、シリコン層１厚さを薄くしても、起電力を
高めることができるように、特開昭６３−１３２４６０
号に示されるように、シリコン層１と絶縁膜３１との界
面に高不純物濃度層２を設けていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来のＳＯＩ基板
では、シリコン層が薄いため、絶縁膜を光が透過しやす
く、起電効率を高めるために高不純物濃度層を形成して
も、あまり起電効率が上らないという問題があった。
では、シリコン層が薄いため、絶縁膜を光が透過しやす
く、起電効率を高めるために高不純物濃度層を形成して
も、あまり起電効率が上らないという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、単結晶シリコ
ン基板と、前記単結晶シリコン基板の一表面上に設けら
れた複合絶縁膜と、前記複合絶縁膜上に設けられた単結
晶シリコン層と、側面を接して設けられた絶縁膜と、前
記絶縁膜間を充填する多結晶シリコン層とを有する半導
体装置である。
ン基板と、前記単結晶シリコン基板の一表面上に設けら
れた複合絶縁膜と、前記複合絶縁膜上に設けられた単結
晶シリコン層と、側面を接して設けられた絶縁膜と、前
記絶縁膜間を充填する多結晶シリコン層とを有する半導
体装置である。
【０００６】
【作用】本発明においては、ＳＯＩ基板を用いた半導体
装置は、フォトダイオードを形成するシリコン層と、各
ダイオードを分離する絶縁領域と、光反射効率を高める
複合絶縁膜と、シリコン層底部に設けられた高濃度不純
物層と、支持基板となるシリコン基板とを備えており、
シリコン層の表面上から光を受け、シリコン層（シリコ
ン単結晶領域）を透過してＰ−Ｎ接合境界付近で吸収さ
れた光エネルギーは光電流となり、残りの光エネルギー
は透過して複合絶縁膜に到達する。複合絶縁膜は、光エ
ネルギーを高効率で反射し、再びＰ−Ｎ接合に達して、
光電流に変換されるという作用をするものである。
装置は、フォトダイオードを形成するシリコン層と、各
ダイオードを分離する絶縁領域と、光反射効率を高める
複合絶縁膜と、シリコン層底部に設けられた高濃度不純
物層と、支持基板となるシリコン基板とを備えており、
シリコン層の表面上から光を受け、シリコン層（シリコ
ン単結晶領域）を透過してＰ−Ｎ接合境界付近で吸収さ
れた光エネルギーは光電流となり、残りの光エネルギー
は透過して複合絶縁膜に到達する。複合絶縁膜は、光エ
ネルギーを高効率で反射し、再びＰ−Ｎ接合に達して、
光電流に変換されるという作用をするものである。
【０００７】
【実施例】次に本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施例の半導体装置の
断面図である。支持体となる単結晶基板５上に絶縁酸化
膜６及び８と窒化膜７で形成された複合絶縁膜上に、フ
ォトダイオードを形成するシリコン単結晶領域１及び高
濃度不純物層２が形成されており、各光フォトダイオー
ド素子は、絶縁酸化膜４と、多結晶シリコン層３とで絶
縁されている。シリコン単結晶領域１上には、アーノー
ド１１、カソード１２を有するフォトダイオードが形成
され、アルミ電極１３で各フォトダイオードは直列に接
続されている。シリコン単結晶領域１の表面上から光を
受け、シリコン層を透過してＰ−Ｎ接合境界付近で吸収
された光エネルギーは、光電流となり、残りの光エネル
ギーは透過して複合絶縁膜に到達する。複合絶縁膜は、
光エネルギーを高効率で反射し、再びＰ−Ｎ接合に達し
て、光電流に変換される。
て説明する。図１は、本発明の一実施例の半導体装置の
断面図である。支持体となる単結晶基板５上に絶縁酸化
膜６及び８と窒化膜７で形成された複合絶縁膜上に、フ
ォトダイオードを形成するシリコン単結晶領域１及び高
濃度不純物層２が形成されており、各光フォトダイオー
ド素子は、絶縁酸化膜４と、多結晶シリコン層３とで絶
縁されている。シリコン単結晶領域１上には、アーノー
ド１１、カソード１２を有するフォトダイオードが形成
され、アルミ電極１３で各フォトダイオードは直列に接
続されている。シリコン単結晶領域１の表面上から光を
受け、シリコン層を透過してＰ−Ｎ接合境界付近で吸収
された光エネルギーは、光電流となり、残りの光エネル
ギーは透過して複合絶縁膜に到達する。複合絶縁膜は、
光エネルギーを高効率で反射し、再びＰ−Ｎ接合に達し
て、光電流に変換される。
【０００８】複合絶縁膜は、光エネルギーを効率的に反
射するために、絶縁酸化膜６〜８の材質、厚さを入射光
の波長合わせ変更を行う。例えば、第１の実施例におい
ては絶縁酸化膜６及び８の膜厚を１．０μｍ、絶縁膜７
は、シリコン窒化膜０．１μｍを用い、第２の実施例で
は、絶縁酸化膜６及び８は２．０μｍを用い、絶縁膜７
を多結晶シリコン膜０．１μｍを用いるなどである。第
２の実施例は第１の実施例と構造は同じでものである。
射するために、絶縁酸化膜６〜８の材質、厚さを入射光
の波長合わせ変更を行う。例えば、第１の実施例におい
ては絶縁酸化膜６及び８の膜厚を１．０μｍ、絶縁膜７
は、シリコン窒化膜０．１μｍを用い、第２の実施例で
は、絶縁酸化膜６及び８は２．０μｍを用い、絶縁膜７
を多結晶シリコン膜０．１μｍを用いるなどである。第
２の実施例は第１の実施例と構造は同じでものである。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、絶縁分
離膜を異なった屈折率を持った材質のものを組み合わせ
て複合化し構成することにより、入射光の反射効率を高
めて光エネルギーを再吸収させ、エネルギー変換効率を
向上させることができる。
離膜を異なった屈折率を持った材質のものを組み合わせ
て複合化し構成することにより、入射光の反射効率を高
めて光エネルギーを再吸収させ、エネルギー変換効率を
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
【図２】従来の誘電体分離基板の半導体装置の断面図
【図３】従来のＳＯＩ基板の半導体装置の断面図
１ 単結晶シリコン層 ２ 高濃度不純物層 ３ 多結晶シリコン層 ４ 絶縁酸化膜 ５ 単結晶シリコン基板 ６ 絶縁酸化膜 ７ 絶縁膜 ８ 絶縁酸化膜 １１ アノード １２ カソード １３ アルミ電極 ２１ 多結晶シリコン層 ２２ 絶縁酸化膜 ３１ 絶縁酸化膜
Claims (2)
- 【請求項１】 単結晶シリコン基板と、前記単結晶シリ
コン基板の一表面上に設けられた複合絶縁膜と、前記複
合絶縁膜上に設けられた単結晶シリコン層と、側面を接
して設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜間を充填する多結
晶シリコン層とを有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 複合絶縁膜が異なる材質の２種類以上の
絶縁膜で構成されることを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5168606A JP2590690B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5168606A JP2590690B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774240A true JPH0774240A (ja) | 1995-03-17 |
| JP2590690B2 JP2590690B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=15871180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5168606A Expired - Fee Related JP2590690B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590690B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002005738A (ja) * | 2000-06-23 | 2002-01-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 照度センサ |
| JP2007165909A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Icemos Technology Corp | バックリット（後電）フォトダイオードおよびバックリット・フォトダイオートの製造方法 |
| JP2010041011A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
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| US10244188B2 (en) | 2011-07-13 | 2019-03-26 | Sionyx, Llc | Biometric imaging devices and associated methods |
| US10269861B2 (en) | 2011-06-09 | 2019-04-23 | Sionyx, Llc | Process module for increasing the response of backside illuminated photosensitive imagers and associated methods |
| US10347682B2 (en) | 2013-06-29 | 2019-07-09 | Sionyx, Llc | Shallow trench textured regions and associated methods |
| US10361083B2 (en) | 2004-09-24 | 2019-07-23 | President And Fellows Of Harvard College | Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate |
| US10361232B2 (en) | 2009-09-17 | 2019-07-23 | Sionyx, Llc | Photosensitive imaging devices and associated methods |
| US10374109B2 (en) | 2001-05-25 | 2019-08-06 | President And Fellows Of Harvard College | Silicon-based visible and near-infrared optoelectric devices |
| US10505054B2 (en) | 2010-06-18 | 2019-12-10 | Sionyx, Llc | High speed photosensitive devices and associated methods |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH02219252A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-08-31 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP5168606A patent/JP2590690B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US10269861B2 (en) | 2011-06-09 | 2019-04-23 | Sionyx, Llc | Process module for increasing the response of backside illuminated photosensitive imagers and associated methods |
| US10244188B2 (en) | 2011-07-13 | 2019-03-26 | Sionyx, Llc | Biometric imaging devices and associated methods |
| US10224359B2 (en) * | 2012-03-22 | 2019-03-05 | Sionyx, Llc | Pixel isolation elements, devices and associated methods |
| US20160329366A1 (en) * | 2012-03-22 | 2016-11-10 | SiOnyx, LLC. | Pixel Isolation Elements, Devices and Associated Methods |
| US10347682B2 (en) | 2013-06-29 | 2019-07-09 | Sionyx, Llc | Shallow trench textured regions and associated methods |
| US11069737B2 (en) | 2013-06-29 | 2021-07-20 | Sionyx, Llc | Shallow trench textured regions and associated methods |
| KR20190067179A (ko) * | 2016-10-27 | 2019-06-14 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 촬상 소자 및 전자기기 |
| JPWO2018079296A1 (ja) * | 2016-10-27 | 2019-09-12 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子及び電子機器 |
| WO2018079296A1 (ja) * | 2016-10-27 | 2018-05-03 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子及び電子機器 |
| US11101305B2 (en) | 2016-10-27 | 2021-08-24 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging element and electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2590690B2 (ja) | 1997-03-12 |
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