JPH09153604A - Optical semiconductor device - Google Patents
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- JPH09153604A JPH09153604A JP7311382A JP31138295A JPH09153604A JP H09153604 A JPH09153604 A JP H09153604A JP 7311382 A JP7311382 A JP 7311382A JP 31138295 A JP31138295 A JP 31138295A JP H09153604 A JPH09153604 A JP H09153604A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体装置に関
し、更に詳しくいえば、入射面での光の反射を防止した
フォトダイオードを有する光半導体装置に関する。近
年、DVD(Digital Video Disk)、CD(Compact Di
sk)ROM、MD(Mini Disk )などの光検出部等に用
いる検出素子として、フォトダイオードとその周辺回路
を同一半導体基板上に集積化した光半導体装置の需要が
高まってきており、これらの受光素子として用いられる
フォトダイオードの感度のさらなる向上が要求されてき
ている。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly to an optical semiconductor device having a photodiode which prevents reflection of light on an incident surface. In recent years, DVD (Digital Video Disk), CD (Compact Di
sk) There is an increasing demand for an optical semiconductor device in which a photodiode and its peripheral circuits are integrated on the same semiconductor substrate as a detection element used in a photodetection unit such as a ROM or MD (Mini Disk), and the light reception of these There is a demand for further improvement in the sensitivity of photodiodes used as elements.
【0002】[0002]
【従来の技術】フォトダイオードとその周辺回路とを同
一半導体基板に集積化した光半導体装置は、受光素子及
び周辺回路を別個に形成してハイブリッドIC化したも
のと異なり、小型軽量であるとともに、コストダウンが
期待でき、また、外部電磁界による雑音に対して強いと
いう利点を有している。2. Description of the Related Art An optical semiconductor device in which a photodiode and its peripheral circuit are integrated on the same semiconductor substrate is small and lightweight, unlike a hybrid IC in which a light receiving element and a peripheral circuit are formed separately. It has the advantages that cost reduction can be expected and that it is strong against noise caused by an external electromagnetic field.
【0003】この種の光半導体装置としては、例えば特
開平4−245478号公報に記載された構造が公知で
ある。すなわち、図9に示すように、P型シリコン基板
(31)上には、N- 型エピタキシャル層(32)が1
0〜12μmの厚さで形成されている。このエピタキシ
ャル層(32)は、素子分離領域(35)により、フォ
トダイオード形成領域(30)及びNPNトランジスタ
形成領域(40)等の複数の素子領域に分離されてい
る。なお、素子分離領域(35)は、基板(31)から
エピタキシャル層(32)にP型不純物を拡散させて形
成した下拡散層(33)と、エピタキシャル層(32)
の表面からP型不純物を拡散させて形成した上拡散層
(33)とにより構成される。As this type of optical semiconductor device, for example, the structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-245478 is known. That is, as shown in FIG. 9, one N-type epitaxial layer (32) is formed on the P-type silicon substrate (31).
It is formed with a thickness of 0 to 12 μm. The epitaxial layer (32) is separated into a plurality of element regions such as a photodiode formation region (30) and an NPN transistor formation region (40) by an element isolation region (35). The element isolation region (35) includes a lower diffusion layer (33) formed by diffusing P-type impurities from the substrate (31) to the epitaxial layer (32), and the epitaxial layer (32).
And an upper diffusion layer (33) formed by diffusing a P-type impurity from the surface.
【0004】フォトダイオード形成領域(30)におい
ては、エピタキシャル層(32)の表面にN+ 型拡散領
域(36)が形成されている。NPNトランジスタ形成
領域(40)においては、基板(31)とエピタキシャ
ル層(32)との間にアンチモン(Sb)を導入して形
成したN+ 型埋め込み層(41)が設けられている。ま
た、埋め込み層(41)上には、エピタキシャル層より
成るN型コレクタ領域(43)が形成されている。この
N型コレクタ領域(43)の表面にはN+ 型コンタクト
領域(44)及びP型ベース領域(45)が相互に離隔
して形成されている。そして、P型ベース領域(45)
の表面には、N+ 型エミッタ領域(46)が形成されて
いる。In the photodiode formation region (30), an N + type diffusion region (36) is formed on the surface of the epitaxial layer (32). In the NPN transistor formation region (40), an N + type buried layer (41) formed by introducing antimony (Sb) is provided between the substrate (31) and the epitaxial layer (32). An N type collector region (43) made of an epitaxial layer is formed on the buried layer (41). An N + type contact region (44) and a P type base region (45) are formed separately from each other on the surface of the N type collector region (43). And a P-type base region (45)
An N + type emitter region (46) is formed on the surface of the.
【0005】エピタキシャル層(32)上の全面にはS
iO2 膜(38)が形成されており、N+ 型拡散領域
(36)、N+ 型コンタクト領域(44)、P型ベース
領域(45)及びN+ 型エミッタ領域(46)は、それ
ぞれSiO2 膜(38)に形成されたコンタクトホール
を介して、電極(48)に電気的に接続されている。ま
た、SiO2 膜(38)上は、エポキシ系のパッケージ
樹脂層(49)により覆われている。S is formed on the entire surface of the epitaxial layer (32).
An iO2 film (38) is formed, and the N + type diffusion region (36), the N + type contact region (44), the P type base region (45) and the N + type emitter region (46) are each a SiO2 film. It is electrically connected to the electrode (48) through the contact hole formed in (38). The SiO2 film (38) is covered with an epoxy package resin layer (49).
【0006】このように構成されたフォトダイオードを
有する半導体装置において、電極(48)を介して基板
(31)とN+ 型拡散領域(36)との間には逆電圧が
印加されている。この状態でエピタキシャル層に到達し
た光は、これにより発生するホールが基板側に流れ(ま
たは基板(31)に到達した光は電子を発生させ)、光
として検出されることになる。In the semiconductor device having the photodiode thus constructed, a reverse voltage is applied between the substrate (31) and the N + type diffusion region (36) via the electrode (48). The light reaching the epitaxial layer in this state flows through the holes generated thereby (or the light reaching the substrate (31) generates electrons) and is detected as light.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光半導体装置は、特にSiO2 膜(38)とN
+ 型拡散領域(36)との界面での光の反射率が比較的
高く、基板やエピタキシャル層に入射する光量が少ない
ため、感度が低いという問題点がある。以下、その問題
点について、更に詳細に説明する。However, the above-mentioned conventional optical semiconductor device is particularly difficult to use with the SiO2 film (38) and N2.
Since the reflectance of light at the interface with the + type diffusion region (36) is relatively high and the amount of light incident on the substrate or the epitaxial layer is small, there is a problem of low sensitivity. Hereinafter, the problem will be described in more detail.
【0008】図10に示すように、フォトダイオードに
入射する光の一部は、パッケージ樹脂層(49)とSi
O2 膜(38)との界面、及びSiO2 膜(38)とエ
ピタキシャル層(32)との界面で反射される。光の垂
直入射の場合、膜厚の影響及び多重反射の影響を考えな
いとすると、屈折率n1 の物質の層と屈折率n2 の物質
の層との界面での反射率Rは、下記数式1で与えられ
る。 (数式1) R={(n2 −n1 )/(n2 +n1 )}2 ×100
(%) 通常のフォトダイオードの場合、パッケージ樹脂層(4
9)の屈折率は約1.55、SiO2 膜(38)の屈折
率は約1.45、エピタキシャル層(32)の屈折率は
約3.4であるので、パッケージ樹脂層(49)とSi
O2 膜(38)との界面での反射率R01は約0.1%と
小さいものの、SiO2 膜(38)とエピタキシャル層
(32)との界面での反射率は約16.2%と大きい。
このため、従来のフォトダイオードにおいては、空乏層
に到達する光の量が十分でなく、感度が低い。As shown in FIG. 10, part of the light incident on the photodiode is absorbed by the package resin layer (49) and Si.
It is reflected at the interface between the O2 film (38) and the interface between the SiO2 film (38) and the epitaxial layer (32). In the case of normal incidence of light, assuming that the effect of the film thickness and the effect of multiple reflection are not considered, the reflectance R at the interface between the layer of the substance having the refractive index n1 and the layer of the substance having the refractive index n2 is represented by the following formula 1 Given in. (Equation 1) R = {(n2-n1) / (n2 + n1)} 2 * 100
(%) In the case of a normal photodiode, the package resin layer (4
Since the refractive index of 9) is about 1.55, the refractive index of the SiO2 film (38) is about 1.45, and the refractive index of the epitaxial layer (32) is about 3.4, the package resin layer (49) and Si
Although the reflectance R01 at the interface with the O2 film (38) is small at about 0.1%, the reflectance R01 at the interface between the SiO2 film (38) and the epitaxial layer (32) is as large as about 16.2%.
Therefore, in the conventional photodiode, the amount of light reaching the depletion layer is not sufficient and the sensitivity is low.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑みて成されたもので、図1に例示するように、一導
電型半導体基板と、この半導体基板上に形成された逆導
電型半導体層と、この逆導電型半導体層上に形成された
反射防止膜と、この反射防止膜上に形成された絶縁膜
と、この絶縁膜上に形成されたパッケージ樹脂層とによ
り構成されたフォトダイオードを有し、前記反射防止膜
は、前記絶縁膜の屈折率と前記逆導電型半導体層の屈折
率との間の屈折率を有する材料により形成されているこ
とを特徴とする光半導体装置により、フォトダイオード
の受光面での反射を低減し、感度の向上を図ることを目
的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art. As shown in FIG. 1, a semiconductor substrate of one conductivity type and a reverse conductivity semiconductor formed on the semiconductor substrate are provided. Type semiconductor layer, an antireflection film formed on the opposite conductivity type semiconductor layer, an insulating film formed on the antireflection film, and a package resin layer formed on the insulating film. An optical semiconductor device having a photodiode, wherein the antireflection film is made of a material having a refractive index between the refractive index of the insulating film and the refractive index of the opposite conductivity type semiconductor layer. Therefore, it is intended to reduce the reflection on the light receiving surface of the photodiode and improve the sensitivity.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下で、本発明の実施の形態に係
る光半導体装置について、図面を参照しながら説明す
る。 (第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係るフォトダイオードを備えた光半導体装置の構造を示
す断面図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An optical semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an optical semiconductor device having a photodiode according to the first embodiment of the present invention.
【0011】P型シリコン基板(1)上にはN型エピタ
キシャル層(2)が形成されている。このエピタキシャ
ル層(2)は、エピタキシャル層(2)の表面から基板
(1)に到達する素子分離領域(5)により、フォトダ
イオード形成領域(10)及びNPNトランジスタ形成
領域(20)等の複数の素子領域に分離されている。な
お、素子分離領域(5)は、基板(1)の表面にP型不
純物を導入し、該不純物を上方に拡散させて形成した下
拡散層(3)と、エピタキシャル層(2)の表面にP型
不純物を導入し、該不純物を下方に拡散させて形成した
上拡散層(4)とにより構成されている。An N type epitaxial layer (2) is formed on a P type silicon substrate (1). This epitaxial layer (2) has a plurality of device formation regions (5) such as a photodiode formation region (10) and an NPN transistor formation region (20) due to an element isolation region (5) reaching the substrate (1) from the surface of the epitaxial layer (2). It is separated into element regions. The element isolation region (5) is formed on the surface of the substrate (1) by introducing P-type impurities into the lower diffusion layer (3) formed by diffusing the impurities upward and the surface of the epitaxial layer (2). An upper diffusion layer (4) is formed by introducing a P-type impurity and diffusing the impurity downward.
【0012】素子分離領域(5)により分離された素子
領域のうち、フォトダイオード形成領域(10)におい
ては、エピタキシャル層(2)の表面にN+ 型拡散領域
(6)が形成されている。一方、NPNトランジスタ形
成領域(20)においては、基板(1)とエピタキシャ
ル層(2)との間にN+ 型埋め込み層(11)が設けら
れている。また、埋め込み層(11)上のエピタキシャ
ル層(2)の表面にはN+ 型コンタクト領域(13)及
びP型ベース領域(12)が相互に離隔して形成されて
いる。そして、P型ベース領域(12)の表面には、N
+ 型エミッタ領域(14)が形成されている。Of the element regions separated by the element isolation region (5), in the photodiode formation region (10), an N + type diffusion region (6) is formed on the surface of the epitaxial layer (2). On the other hand, in the NPN transistor formation region (20), the N + type buried layer (11) is provided between the substrate (1) and the epitaxial layer (2). Further, an N + type contact region (13) and a P type base region (12) are formed separately from each other on the surface of the epitaxial layer (2) on the buried layer (11). And, on the surface of the P-type base region (12), N
A + type emitter region (14) is formed.
【0013】エピタキシャル層(2)上の全面には第1
のSiO2 膜(16)が形成されている。この第1のS
iO2 膜(16)は、フォトダイオード形成領域(1
0)上で開口されており、その開口部分には、エピタキ
シャル層(2)上からSiO2膜(16)上に若干延び
るようにしてSiN膜(反射防止膜)(7)が形成され
ている。A first layer is formed on the entire surface of the epitaxial layer (2).
SiO2 film (16) is formed. This first S
The iO2 film (16) is formed on the photodiode formation region (1
0) and an SiN film (antireflection film) (7) is formed in the opening so as to extend slightly from the epitaxial layer (2) to the SiO2 film (16).
【0014】また、第1のSiO2 膜(16)及びSi
N膜(7)上には第2のSiO2 膜(17)が形成され
ている。そして、N+ 型拡散領域(6)、フォトダイオ
ード形成領域(10)に隣接する素子分離領域(5)、
N+ 型コンタクト領域(13)、P型ベース領域(1
2)及びN型エミッタ領域(14)は、第1及び第2の
SiO2 膜(16)(17)を貫通するコンタクトホー
ルを介して、それぞれ電極(15)に電気的に接続され
ている。The first SiO2 film (16) and Si
A second SiO2 film (17) is formed on the N film (7). Then, an N + type diffusion region (6), an element isolation region (5) adjacent to the photodiode formation region (10),
N + type contact region (13), P type base region (1
2) and the N-type emitter region (14) are electrically connected to the electrode (15) through contact holes penetrating the first and second SiO2 films (16) and (17), respectively.
【0015】そして、SiO2 膜(9)上は、エポキシ
系のパッケージ樹脂層(18)で覆われている。このよ
うに構成された本実施形態の光半導体装置において、電
極(15)を介してフォトダイオード形成領域(10)
の基板(1)とエピタキシャル層(2)との間に逆電圧
を印加すると、基板(1)とエピタキシャル層(2)と
の間に空乏層が広がる。この空乏層に光が到達すると、
電子・正孔対が形成されて、基板(1)とN+ 型拡散領
域(6)との間に電流が流れる。フォトダイオード形成
領域(10)に隣接した素子領域に形成されたNPNト
ランジスタによりこの電流を増幅して、後段の回路に伝
達する。The SiO2 film (9) is covered with an epoxy type package resin layer (18). In the optical semiconductor device of the present embodiment configured as described above, the photodiode formation region (10) is provided via the electrode (15).
When a reverse voltage is applied between the substrate (1) and the epitaxial layer (2), a depletion layer spreads between the substrate (1) and the epitaxial layer (2). When light reaches this depletion layer,
An electron-hole pair is formed, and a current flows between the substrate (1) and the N + type diffusion region (6). This current is amplified by the NPN transistor formed in the element region adjacent to the photodiode formation region (10) and transmitted to the circuit in the subsequent stage.
【0016】このとき、図2に示すように、入射光の一
部は、パッケージ樹脂層(18)とSiO2 膜(17)
との界面、SiO2 膜(17)とSiN膜(7)との界
面、SiN膜(7)とエピタキシャル層(2)との界面
で反射される。この場合に、パッケージ樹脂層(18)
の屈折率は約1.55、SiO2 膜(17)の屈折率は
約1.45、SiN膜(7)の屈折率は約2.0、エピ
タキシャル層(2)の屈折率は約3.4であるので、前
記数式1により、パッケージ樹脂(18)とSiO2 膜
(17)との界面での反射率R01は約0.1%、SiO
2 膜(17)とSiN膜(7)との界面での反射率R12
は約2.5%、SiN膜(7)とエピタキシャル層
(2)との界面で反射率R23は約6.7%となる。At this time, as shown in FIG. 2, a part of the incident light is contained in the package resin layer (18) and the SiO2 film (17).
And the SiN film (7) and the SiN film (7) and the epitaxial layer (2). In this case, the package resin layer (18)
Has a refractive index of about 1.55, the SiO2 film (17) has a refractive index of about 1.45, the SiN film (7) has a refractive index of about 2.0, and the epitaxial layer (2) has a refractive index of about 3.4. Therefore, according to Equation 1, the reflectance R01 at the interface between the package resin (18) and the SiO2 film (17) is about 0.1%,
The reflectance R12 at the interface between the 2 film (17) and the SiN film (7)
Is about 2.5%, and the reflectance R23 at the interface between the SiN film (7) and the epitaxial layer (2) is about 6.7%.
【0017】すなわち、本形態においては、エピタキシ
ャル層(2)とSiO2 膜(17)との間に、その両者
の間の屈折率を有するSiN膜(7)を介在させたの
で、全体の反射率を低減することができる。これによ
り、空乏層に到達する光の量が増加し、フォトダイオー
ドの感度が向上する。以下、上述のフォトダイオードを
有する光半導体装置の製造方法について説明する。ま
ず、図3に示すように、P型シリコン基板(1)上に、
埋め込み層(11)形成予定領域に対応する部分が開口
されたマスク(図示せず)を形成し、このマスクの開口
部を介して基板(1)の表面に埋め込み層(11)を形
成するアンチモン(Sb)をイオン注入する。その後、
前記マスクを除去した後、下拡散層(3)に対応する部
分が開口されたマスク(図示せず)を基板(1)上に形
成する。そして、このマスクの開口部を介して基板
(1)の表面に下拡散層(3)を形成するボロン(B)
を導入する。その後、前記マスクを除去する。That is, in the present embodiment, since the SiN film (7) having a refractive index between the epitaxial layer (2) and the SiO2 film (17) is interposed, the total reflectance is increased. Can be reduced. This increases the amount of light reaching the depletion layer and improves the sensitivity of the photodiode. Hereinafter, a method for manufacturing an optical semiconductor device having the above-mentioned photodiode will be described. First, as shown in FIG. 3, on a P-type silicon substrate (1),
A mask (not shown) is formed in which a portion corresponding to the region where the burying layer (11) is to be formed is formed, and antimony is used to form the burying layer (11) on the surface of the substrate (1) through the opening of the mask. (Sb) is ion-implanted. afterwards,
After removing the mask, a mask (not shown) having an opening corresponding to the lower diffusion layer (3) is formed on the substrate (1). Then, boron (B) which forms the lower diffusion layer (3) on the surface of the substrate (1) through the opening of this mask.
Is introduced. Then, the mask is removed.
【0018】次に、図4に示すように、基板(1)上に
N型エピタキシャル層(2)を10〜12μmの厚さに
形成する。このとき、前工程で基板(1)に導入した不
純物がエピタキシャル層(2)に拡散して、各不純物領
域が拡大する。次に、図5に示すように、エピタキシャ
ル層(2)表面の上拡散層(4)形成予定領域及びベー
ス領域(12)形成予定領域にP型不純物を選択的に導
入した後、該不純物を拡散させる。この拡散により上拡
散層(4)と下拡散層(3)とを連結させて、素子分離
領域(5)を形成する。Next, as shown in FIG. 4, an N type epitaxial layer (2) is formed on the substrate (1) to a thickness of 10 to 12 μm. At this time, the impurities introduced into the substrate (1) in the previous step are diffused into the epitaxial layer (2), and each impurity region is expanded. Next, as shown in FIG. 5, P-type impurities are selectively introduced into the upper diffusion layer (4) formation planned region and the base region (12) formation planned region of the surface of the epitaxial layer (2), and then the impurities are removed. Spread. By this diffusion, the upper diffusion layer (4) and the lower diffusion layer (3) are connected to each other to form an element isolation region (5).
【0019】その後、図6に示すように、エピタキシャ
ル層(2)の表面のN+ 型拡散領域(6)形成予定領
域、N+ 型コンタクト領域(13)形成予定領域及びエ
ミッタ領域(14)形成予定領域にN型不純物を導入し
た後、その不純物を拡散させる。次に、エピタキシャル
層(2)上にSiO2 膜(16)を形成した後、フォト
リソグラフィ法により、フォトダイオード形成領域(1
0)上のSiO2 膜(16)を開口して、この開口部分
のエピタキシャル層(2)上にSiN膜(7)を形成す
る。このとき、例えば他の領域において、容量素子の誘
電体として作用するSiN膜を形成する場合に、そのS
iN膜とフォトダイオード形成領域(10)のSiN膜
(17)とを同時に形成することにより、工程数の増加
を回避することができる。Thereafter, as shown in FIG. 6, an N + type diffusion region (6) formation planned region, an N + type contact region (13) formation planned region and an emitter region (14) formation on the surface of the epitaxial layer (2). After introducing the N-type impurity into the predetermined region, the impurity is diffused. Next, after forming a SiO2 film (16) on the epitaxial layer (2), a photodiode forming region (1) is formed by photolithography.
The SiO2 film (16) on (0) is opened, and the SiN film (7) is formed on the epitaxial layer (2) in this opening. At this time, for example, when forming a SiN film which acts as a dielectric of the capacitive element in another region, the S
By simultaneously forming the iN film and the SiN film (17) in the photodiode formation region (10), an increase in the number of steps can be avoided.
【0020】次いで、図1に示すように、全面にSiO
2 膜(17)を形成した後、このSiO2 膜(17)に
コンタクト孔を形成し、このコンタクト孔を介してN+
型拡散領域(6)、コンタクト領域(13)、ベース領
域(12)、エミッタ領域(14)及び素子分離領域
(5)に接続する電極15を形成する。その後、全面に
パッケージ樹脂層(18)を形成する。これにより、本
実施形態の光半導体装置の製造が完了する。Then, as shown in FIG.
After forming the 2 film (17), a contact hole is formed in this SiO 2 film (17) and N + is formed through this contact hole.
An electrode 15 connected to the type diffusion region (6), the contact region (13), the base region (12), the emitter region (14) and the element isolation region (5) is formed. Then, a package resin layer (18) is formed on the entire surface. This completes the manufacture of the optical semiconductor device of this embodiment.
【0021】なお、上述の説明においては、フォトダイ
オードをバイポーラトランジスタとともに集積化する場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、フォトダイオードをMOSトランジスタとと
もに集積化したり、BiCMOSとともに集積化するこ
とも可能である。 (第2の実施形態)図7,8は本発明の第2の実施形態
に係る光半導体装置のフォトダイオード部を示す断面図
及び上面図である。In the above description, the case where the photodiode is integrated with the bipolar transistor has been described, but the present invention is not limited to this, and the photodiode is integrated with the MOS transistor or with the BiCMOS. It is also possible to integrate. (Second Embodiment) FIGS. 7 and 8 are a sectional view and a top view showing a photodiode portion of an optical semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【0022】P型シリコン基板(1)上にはN型エピタ
キシャル層(2)が形成されており、フォトダイオード
形成領域のエピタキシャル層(2)の表面上には、Si
O2膜(16)及び反射防止膜としてもSiN膜(2
7)がストライプ状に配設されている。なお、SiN膜
(27)は、エピタキシャル層(2)の表面上からSi
O2 膜(16)の上に若干延び出すようにして形成され
ている。また、エピタキシャル層(2)の表面の各Si
N膜(27)の間の領域には、N+ 型拡散領域(26)
が形成されている。また、SiO2 膜(16)及びSi
N膜(27)上にはSiO2 膜(17)が形成されてい
る。そして、このSiO2 層(17)上は、パッケージ
樹脂層(17)により覆われている。なお、N+ 型拡散
領域(26)は、SiO2 膜(16)(17)に選択的
に形成されたコンタクトホールを介して電極(図示せ
ず)に電気的に接続されている。An N type epitaxial layer (2) is formed on a P type silicon substrate (1), and Si is formed on the surface of the epitaxial layer (2) in the photodiode formation region.
The O2 film (16) and the SiN film (2
7) are arranged in stripes. The SiN film (27) is formed on the surface of the epitaxial layer (2) from the Si surface.
It is formed so as to extend slightly above the O2 film (16). In addition, each Si on the surface of the epitaxial layer (2)
An N + type diffusion region (26) is formed in the region between the N films (27).
Are formed. In addition, SiO2 film (16) and Si
A SiO2 film (17) is formed on the N film (27). The SiO2 layer (17) is covered with the package resin layer (17). The N + type diffusion region (26) is electrically connected to an electrode (not shown) via a contact hole selectively formed in the SiO2 films (16) and (17).
【0023】ところで、SiO2 膜(17)とSiN膜
(27)との界面での光の反射率は、SiO2 膜(1
7)の厚さに関係する。フォトダイオードに入射する光
の波長をλとすると、SiO2 膜(17)の厚さによる
反射率のばらつきを小さくするためには、SiO2 膜
(17)の厚さをλ/4以下の精度で制御することが必
要がある。しかし、SiO2 膜(17)の膜厚をこのよ
うな精度で制御することは極めて困難である。By the way, the reflectance of light at the interface between the SiO2 film (17) and the SiN film (27) is
It is related to the thickness of 7). Assuming that the wavelength of light incident on the photodiode is λ, the thickness of the SiO2 film (17) is controlled with an accuracy of λ / 4 or less in order to reduce the variation in reflectance due to the thickness of the SiO2 film (17). Need to do. However, it is extremely difficult to control the film thickness of the SiO2 film (17) with such accuracy.
【0024】本形態においては、N+ 型拡散領域(6)
上にSiN膜(27)がストライプ状に形成されてお
り、図7に示すように、SiO2 膜(17)の表面には
凹凸が形成される。すなわち、各SiN膜(27)上に
は、SiO2 膜(17)の膜厚が厚い部分と薄い部分と
が連続している。従って、本形態においては、各SiN
膜(27)上に、反射率が小さい部分が必ず存在する。
これにより、フォトダイオードの感度のばらつきを抑制
することができて、品質の均一化を図ることができる。
また、本実施形態においても、第1の実施形態と同様
に、エピタキシャル層(2)とSiO2 膜(17)との
間に、両者の間の屈折率を有するSiN膜(27)を介
在させているので、感度が良好なフォトダイオードが得
られる。In the present embodiment, the N + type diffusion region (6)
The SiN film (27) is formed on the upper surface in a stripe shape, and as shown in FIG. 7, irregularities are formed on the surface of the SiO2 film (17). That is, a thick portion and a thin portion of the SiO2 film (17) are continuous on each SiN film (27). Therefore, in this embodiment, each SiN
On the film (27), there is always a portion having a low reflectance.
As a result, variations in the sensitivity of the photodiode can be suppressed, and the quality can be made uniform.
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the SiN film (27) having a refractive index between the epitaxial layer (2) and the SiO2 film (17) is interposed between the epitaxial layer (2) and the SiO2 film (17). Therefore, a photodiode having good sensitivity can be obtained.
【0025】なお、本実施形態のフォトダイオードも、
第1の実施形態と同様に、バイポーラトランジスタ又は
MOSトランジスタ等とともに同一半導体基板に集積化
することが可能である。The photodiode of this embodiment also has
Similar to the first embodiment, it is possible to integrate the bipolar transistor, the MOS transistor and the like on the same semiconductor substrate.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光半導
体装置によれば、一導電型半導体基板上に形成された逆
導電型半導体層と、この逆導電型半導体層上の絶縁膜と
の間に、前記逆導電型半導体層の屈折率と前記絶縁膜の
屈折率との間の屈折率を有する材料からなる反射防止膜
が介在しているので、入射光の反射率を低減することが
できる。これにより、フォトダイオードの空乏層に到達
する光の量が増加し、フォトダイオードの感度が向上す
る。As described above, according to the optical semiconductor device of the present invention, the reverse conductivity type semiconductor layer formed on the one conductivity type semiconductor substrate and the insulating film on the reverse conductivity type semiconductor layer are formed. Since an antireflection film made of a material having a refractive index between the refractive index of the opposite conductivity type semiconductor layer and the refractive index of the insulating film is interposed therebetween, it is possible to reduce the reflectance of incident light. it can. As a result, the amount of light reaching the depletion layer of the photodiode is increased, and the sensitivity of the photodiode is improved.
【0027】また、前記反射防止膜をストライプ状に形
成することにより、絶縁膜の厚さのばらつきに起因する
感度のばらつきを抑制することができて、品質の均一化
を図ることができるという効果を奏する。Further, by forming the antireflection film in a stripe shape, variations in sensitivity due to variations in the thickness of the insulating film can be suppressed, and the quality can be made uniform. Play.
【図1】本発明の第1の実施形態に係る光半導体装置の
構造を説明する断面図である。FIG. 1 is a sectional view illustrating a structure of an optical semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施形態に係る光半導体装置の
フォトダイオードにおける反射を説明する模式図であ
る。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating reflection in a photodiode of the optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施形態に係る光半導体装置の
製造方法を説明する第1の断面図である。FIG. 3 is a first cross-sectional view explaining the method of manufacturing the optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1の実施形態に係る光半導体装置の
製造方法を説明する第2の断面図である。FIG. 4 is a second cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第1の実施形態に係る光半導体装置の
製造方法を説明する第3の断面図である。FIG. 5 is a third cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the optical semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
【図6】本発明の第1の実施形態に係る光半導体装置の
製造方法を説明する第4の断面図である。FIG. 6 is a fourth cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the optical semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
【図7】本発明の第2の実施形態に係る光半導体装置の
フォトダイオードの構造を説明する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the structure of a photodiode of an optical semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第2の実施形態に係る光半導体装置の
フォトダイオードの構造を説明する上面図である。FIG. 8 is a top view illustrating the structure of the photodiode of the optical semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
【図9】従来のフォトダイオードを備えた光半導体装置
の構造を説明する断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the structure of an optical semiconductor device including a conventional photodiode.
【図10】従来の光半導体装置のフォトダイオードにお
ける光の反射を説明する模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating light reflection in a photodiode of a conventional optical semiconductor device.
Claims (3)
成されたフォトダイオードを有し、 前記反射防止膜は、前記絶縁膜の屈折率と前記逆導電型
半導体層の屈折率との間の屈折率を有する材料により形
成されていることを特徴とする光半導体装置。1. A one conductivity type semiconductor substrate, a reverse conductivity type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate, an antireflection film formed on the reverse conductivity type semiconductor layer, and an antireflection film formed on the antireflection film. And a package resin layer formed on the insulating film, the antireflection film has a refractive index of the insulating film and a refractive index of the opposite conductivity type semiconductor layer. An optical semiconductor device, which is formed of a material having a refractive index between and.
り、前記絶縁膜はシリコン酸化物からなることを特徴と
する請求項1に記載の光半導体装置。2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the antireflection film is made of silicon nitride, and the insulating film is made of silicon oxide.
層上にストライプ状に形成されていることを特徴とする
請求項1又は2に記載の光半導体装置。3. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the antireflection film is formed in a stripe shape on the semiconductor layer of the opposite conductivity type.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31138295A JP3311564B2 (en) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | Optical semiconductor device |
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---|---|---|---|
JP31138295A JP3311564B2 (en) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | Optical semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09153604A true JPH09153604A (en) | 1997-06-10 |
JP3311564B2 JP3311564B2 (en) | 2002-08-05 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7196314B2 (en) | 2004-11-09 | 2007-03-27 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor and pixel having an anti-reflective coating over the photodiode |
US10103182B2 (en) | 2016-05-24 | 2018-10-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and image reading apparatus |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP31138295A patent/JP3311564B2/en not_active Expired - Fee Related
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US7196314B2 (en) | 2004-11-09 | 2007-03-27 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor and pixel having an anti-reflective coating over the photodiode |
US10103182B2 (en) | 2016-05-24 | 2018-10-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and image reading apparatus |
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JP3311564B2 (en) | 2002-08-05 |
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