JPH0831582B2 - フオトセンサと信号処理回路を備えた半導体装置 - Google Patents

フオトセンサと信号処理回路を備えた半導体装置

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JPH0831582B2
JPH0831582B2 JP61263101A JP26310186A JPH0831582B2 JP H0831582 B2 JPH0831582 B2 JP H0831582B2 JP 61263101 A JP61263101 A JP 61263101A JP 26310186 A JP26310186 A JP 26310186A JP H0831582 B2 JPH0831582 B2 JP H0831582B2
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浩 西田
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/1443Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フォトセンサと信号処理回路を備えた半導
体装置の改良に関する。
特に、本発明は、所定波長の微弱な光を検出すること
のできる半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
従来この種の半導体装置は、第2図(概略断面図)に
示すように、同一半導体チップにフォトセンサと信号処
理回路が形成され、両者の上に第1の光透過性絶縁膜
(一般にはチップの半導体シリコン基板が酸化して生じ
るSiO2)、光透過性層間絶縁膜(一般にはCVDで形成さ
れた「リンが4%程度ドープされたSiO2」で、これはPS
Gと呼ばれる)、受光面が開窓された遮光膜(一般にはA
l)及びチップ保護膜(一般にはCVDで形成されたがPS
G)が順に積層された構造からなる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、従来の装置は、微弱な光に対する感度
が低いという第一の問題点があった。特に検出すべき光
の波長が所定の帯域に限定されている場合には、時とし
て第一の問題点が顕著にでる場合と余りでない場合があ
るという第二の問題点があった。
本発明の目的は、微弱な光であっても感度が良好で、
かつ、波長帯域が限定された場合であっても、感度が常
に良好な光検出用半導体装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
これらの問題点を解決するため、本発明者は鋭意研究
したところ、従来の半導体装置は、受光面を覆う膜が1
μm以上あり、このように厚い場合には、(イ)フォト
センサに届く光が弱くなり、そのため第一の問題点が発
生すること、また(ロ)第3図(B)に示すように波長
に応じて透過率が激しく変動するリップルが現われ、そ
のため製造時に膜厚を厳密に制御して所定の膜厚を得な
いと、高い透過率が得られず、その結果第二の問題点が
発生することを見い出し、更に研究を進めた結果、受光
面を覆う膜を最低限の第1の光透過性絶縁膜だけとすれ
ば、受光面を覆う膜が薄くなり、そのため第一の問題点
が解決され、また受光面を覆う膜が薄くなれば、第3図
(A)に示すように波長に応じて透過率が余り変動せ
ず、そのため第二の問題点が解決されることを見い出
し、本発明を成すに至った。
従って、本発明は、「同一半導体チップにフォトセン
サと信号処理回路が形成され、両者の上に第1の光透過
性絶縁膜、光透過性層間絶縁膜、受光面が開窓された遮
光膜及び光透過性チップ保護膜が順に積層された半導体
装置において、 前記第1の光透過性絶縁膜の受光面上に積層した他の
層を除去して該絶縁膜を露出させたことを特徴とする半
導体装置」を提供する。
〔作用〕
本発明では、受光面を覆う種々の膜を最低限の第1の
光透過性絶縁膜(以下、単に第一絶縁膜という)だけと
し、その上に積層された種々の層を除去する。
受光面での第1絶縁膜の厚さは3000Å以下が好まし
い。そうすれば、第3図(A)に示すようにリップルが
現れなくなり、膜厚が多少変動しても透過率に大きな変
動はなくなる。また、受光する光を所定の狭い帯域に限
定する場合には、最も透過率が高くなるような膜厚を選
択することが好ましい。これは、基板(シリコン)表面
での反射光と第1絶縁膜表面での反射光が相互に干渉し
合って、波長と膜厚の関係で全体の反射光が強まったり
弱まったりするからである。
もっとも、余り薄いとフォトセンサを保護する機能が
なくなるので、受光面での第1絶縁膜の厚さは500Å以
上にすることが好ましい。
本発明に従い、受光面上に積層された各層を除去する
には、第1絶縁膜を腐食することなく又は腐食性が低
く、他の層を腐食し又は腐食性が高いエッチング剤を選
択する必要がある。逆に第1絶縁膜とその他の膜とは化
学的性質が大きくことなるように選択してもよい。特に
絶縁膜はどうしても同種のものを使用したくなるが、そ
うすると適当なエッチング剤が見つからなくなる恐れが
ある。事実、第1絶縁膜に一般に使用されるSiO2とPSG
とは化学的性質が類似しているので現在のところ両者の
エッチング選択比の高いエッチング剤はない。
なお、適当なエッチング剤がないからといって、第1
絶縁膜上に積層するた種々の層を、受光面だけ選択的に
除去せずに、最初から全体に薄く積層した場合には、本
来の各層の機能が失われて、問題の解決にはならない。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
〔実施例〕
第1図は、本実施例にかかる半導体装置の概略断面図
を示す。
この半導体装置は、P-半導体シリコン基板に形成され
たフォトセンサ11と信号処理回路12とからなる。両者
は、P+分離拡散領域により囲まれており、フォトセンサ
11は、ここではN-エピタキシャル成長層とP-基板とのフ
ォトダイオードからなり、信号処理回路12は、N+埋込拡
散層、N-エピタキシャル成長層、ベース領域P、エミッ
タ領域N+からなる。
基板表面には、第1絶縁膜15として膜厚約5000ÅのSi
O2、層間絶縁膜16としての膜厚約8000Åのポリイミド、
遮光膜14として膜厚約1μmのアルミニウム、チップ保
護膜17として膜厚約8000Åのポリイミドが順に積層され
ている。
そして、フォトセンサ11の受光面上では、層間絶縁膜
16、遮光膜14及びチップ保護膜17が選択的に除去され、
第1絶縁膜15が露出している。しかも受光面の第1絶縁
膜15は、ここでは膜厚が2000Åに選択的に薄くされてお
り、その結果、第3図(A)に示すように、波長800nm
の光に対する透過率が最も高く、それでいて充分な保護
効果を有する。
以下、この半導体装置の製造工程を説明する。通常の
バイポーラ素子製造工程に従い、フォトセンサ11、信号
処理回路12を形成した後、その形成過程で生じた膜厚約
5000ÅのSiO2を受光面だけ選択的にエッチングしてすっ
かり除去し、次いで酸化することにより膜厚2000ÅのSi
O2を形成することにより、第1絶縁膜15を形成する。
次にAl配線13を形成する。この状態が第4図(A)で
ある。
次にポリイミド塗料を全体に塗布して成膜した後(第
4図(B)参照)、通常のフォトリソ技術により受光面
だけ選択的にエッチングして除去する。エッチング剤は
例えばヒドラジンが使用でき、これは、受光面のSiO
2(第1絶縁膜15)を腐食することがない。これにより
層間絶縁膜16が形成される。この状態が第4図(B)で
ある。
次に遮光膜14としてAlを全体に蒸着したあと、通常の
フォトリソ技術により受光面だけ選択的にエッチングし
て除去する。エッチング剤は例えばリン酸が使用でき、
これは、受光面のSiO2(第1絶縁膜15)を腐食すること
がない。この状態が第4図(D)である。
ここで、またポリイミドを全体に塗布して成膜した後
(第4図(E)参照)、通常のフォトリソ技術により受
光面だけ選択的にエッチングして除去する。エッチング
剤は例えばヒドラジンが使用でき、これは、受光面のSi
O2(第1絶縁膜15)を腐食することがない。これにより
層間絶縁膜16が形成される。
こうして、第1図に示す半導体装置が製造される。
本実施例では、層間絶縁膜16とチップ保護膜17を同一
材料で形成したが、同一にする必要は特にない。要する
に第1絶縁膜15を腐食しない又は腐食しにくいエッチン
グ剤でエッチングできる材料であればよい。第1絶縁膜
15がSiO2の場合、層間絶縁膜16とチップ保護膜17として
使用できるポリイミド以外の材料としては、例えばSi
N、Al2O3、TiO2などがあげられる。
また、信号処理回路12をここではNPNバイポーラ・ト
ランジスタとしたが他の素子例えばMOS素子でもよく、
フォトセンサ11も他のフォトセンサ例えばフォトトラン
ジスタでもよい。
〔発明の効果〕
以上のとおり、本発明によれば、フォトセンサの受光
面上の積層膜を選択的に除去して、第1の光透過性絶縁
膜だけとしたので、微弱な光に対しても感度良くキャッ
チでき、かつ受光する波長領域を狭い帯域に限定したと
きにも、時として感度が低い半導体装置が製造される場
合があるという第二の問題点が解決され、常に安定して
高い感度の半導体装置が製造可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例にかかる半導体装置の概略断
面図である。 第2図は、従来の半導体装置の概略断面図である。 第3図は、シリコン基板に形成された酸化けい素膜の分
光透過率曲線を表すグラフであり、(A)は、酸化けい
素膜が2000Åの場合で、(B)は、酸化けい素膜が1μ
mの場合である。 第4図は、実施例の半導体装置を製造する各工程に於け
る断面構造を示す説明図である。 〔主要部分の符号の説明〕 11、21……フォトセンサ 12、22……信号処理回路 13、23……Al配線 14、24……遮光膜 15、25……第1の光透過性絶縁膜 16、26……光透過性層間絶縁膜 17、27……光透過性チップ保護膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一半導体チップにフォトセンサと信号処
    理回路が形成され、両者の上に第1の光透過性絶縁膜、
    光透過性層間絶縁膜、受光面が開窓された遮光膜及び光
    透過性チップ保護膜が順に積層された半導体装置におい
    て、 前記第1の光透過性絶縁膜の受光面上に積層した他の層
    を除去して該絶縁膜を露出させたことを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】前記受光面における第1の光透過性絶縁膜
    の膜厚が3000Å以下であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記第1の光透過性絶縁膜が酸化けい素か
    らなり、前記光透過性層間絶縁膜及び光透過性チップ保
    護膜がポリイミドからなることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の半導体装置。
JP61263101A 1986-11-05 1986-11-05 フオトセンサと信号処理回路を備えた半導体装置 Expired - Lifetime JPH0831582B2 (ja)

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