JPH10173158A - 光センサｉｃ - Google Patents
光センサｉｃInfo
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- JPH10173158A JPH10173158A JP8325236A JP32523696A JPH10173158A JP H10173158 A JPH10173158 A JP H10173158A JP 8325236 A JP8325236 A JP 8325236A JP 32523696 A JP32523696 A JP 32523696A JP H10173158 A JPH10173158 A JP H10173158A
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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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】外来光の影響による回路素子の回路の誤動作を
確実に防止することができる光センサＩＣを提供する。 【解決手段】シリコン基板１にはフォトダイオード３と
信号処理回路７とが形成され、信号処理回路７にはＰＮ
Ｐトランジスタ８とＮＰＮトランジスタ９が形成され、
信号処理回路７におけるシリコン基板１の上にはアルミ
薄膜３５が配置されている。ＰＮＰトランジスタ８の端
部からのアルミ薄膜３５の被覆距離をＬ（μｍ）とし、
アルミ薄膜３５が無い状態で１０万ルクスの光を照射し
た時のＰＮＰトランジスタ８での起電流をＩo とし、１
０万ルクスの光を照射した時に回路の誤動作を招くＰＮ
Ｐトランジスタ８の最小起電流をＩmal(min)としたと
き、Ｉ mal(min)／Ｉo に応じてＰＮＰトランジスタ８の
端部からのアルミ薄膜３５の被覆距離Ｌが設定されてい
る。
確実に防止することができる光センサＩＣを提供する。 【解決手段】シリコン基板１にはフォトダイオード３と
信号処理回路７とが形成され、信号処理回路７にはＰＮ
Ｐトランジスタ８とＮＰＮトランジスタ９が形成され、
信号処理回路７におけるシリコン基板１の上にはアルミ
薄膜３５が配置されている。ＰＮＰトランジスタ８の端
部からのアルミ薄膜３５の被覆距離をＬ（μｍ）とし、
アルミ薄膜３５が無い状態で１０万ルクスの光を照射し
た時のＰＮＰトランジスタ８での起電流をＩo とし、１
０万ルクスの光を照射した時に回路の誤動作を招くＰＮ
Ｐトランジスタ８の最小起電流をＩmal(min)としたと
き、Ｉ mal(min)／Ｉo に応じてＰＮＰトランジスタ８の
端部からのアルミ薄膜３５の被覆距離Ｌが設定されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光電変換素子と
信号処理回路とがワンチップ化された光センサＩＣに関
するものである。
信号処理回路とがワンチップ化された光センサＩＣに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】光センサにおいて受光素子（フォトダイ
オード等）とトランジスタ等の信号処理回路を一つのチ
ップ上に形成した光センサＩＣがある。このセンサにお
いては、外来光の影響による回路の誤動作を防ぐため
に、回路素子上に遮光部材を設置する必要がある。その
ためには、図１５に示すように、回路部（ＮＰＮトラン
ジスタ）５０を遮光膜５１にて覆うことが行われている
（例えば、特開昭６３−１１６４５８号公報）。
オード等）とトランジスタ等の信号処理回路を一つのチ
ップ上に形成した光センサＩＣがある。このセンサにお
いては、外来光の影響による回路の誤動作を防ぐため
に、回路素子上に遮光部材を設置する必要がある。その
ためには、図１５に示すように、回路部（ＮＰＮトラン
ジスタ）５０を遮光膜５１にて覆うことが行われている
（例えば、特開昭６３−１１６４５８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、車の空調制
御に用いる日射センサや暗くなると自動的に照明機器を
点灯し明るくなると消灯する照明制御用光センサにおい
ては、強い光（太陽光）を受けるので、回路素子の真上
に遮光膜を設けても近くで発生した光キャリアにより電
流が発生してしまい外来光の影響による回路の誤動作を
招いてしまう。
御に用いる日射センサや暗くなると自動的に照明機器を
点灯し明るくなると消灯する照明制御用光センサにおい
ては、強い光（太陽光）を受けるので、回路素子の真上
に遮光膜を設けても近くで発生した光キャリアにより電
流が発生してしまい外来光の影響による回路の誤動作を
招いてしまう。
【０００４】そこで、この発明の目的は、外来光の影響
による回路の誤動作を確実に防止することができる光セ
ンサＩＣを提供することにある。
による回路の誤動作を確実に防止することができる光セ
ンサＩＣを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、遮光膜が無い状態で太陽光を照射した時の回路構成
用素子での起電流Ｉo と、太陽光を照射した時に回路の
誤動作を招く回路構成用素子の最小起電流Ｉmal(min)と
の比に応じて回路構成用素子の端部からの遮光膜の被覆
距離Ｌを設定したことを特徴としている。
は、遮光膜が無い状態で太陽光を照射した時の回路構成
用素子での起電流Ｉo と、太陽光を照射した時に回路の
誤動作を招く回路構成用素子の最小起電流Ｉmal(min)と
の比に応じて回路構成用素子の端部からの遮光膜の被覆
距離Ｌを設定したことを特徴としている。
【０００６】よって、基板における遮光膜の無い領域に
強い光を受けた際に光キャリアにより電流が発生する
が、前述したように回路構成用素子の端部からの遮光膜
の被覆距離Ｌが設定されているので、外来光の影響によ
る回路の誤動作が回避される。
強い光を受けた際に光キャリアにより電流が発生する
が、前述したように回路構成用素子の端部からの遮光膜
の被覆距離Ｌが設定されているので、外来光の影響によ
る回路の誤動作が回避される。
【０００７】請求項２に記載の発明は、半導体基板内に
形成した回路素子の端部からの遮光膜の被覆距離をＬ
（μｍ）とし、遮光膜が無い状態で１０万ルクスの光を
照射した時の回路素子での起電流をＩ o とし、１０万ル
クスの光を照射した時に回路の誤動作を招く回路素子の
最小起電流をＩmal(min)としたとき、
形成した回路素子の端部からの遮光膜の被覆距離をＬ
（μｍ）とし、遮光膜が無い状態で１０万ルクスの光を
照射した時の回路素子での起電流をＩ o とし、１０万ル
クスの光を照射した時に回路の誤動作を招く回路素子の
最小起電流をＩmal(min)としたとき、
【０００８】
【数２】
【０００９】を満足するようにしたことを特徴としてい
る。よって、基板における遮光膜の無い領域に強い光を
受けた際に光キャリアにより電流が発生するが、前述し
たように回路素子の端部からの遮光膜の被覆距離Ｌが設
定されているので、１０万ルクスの光の影響による回路
の誤動作が回避される。
る。よって、基板における遮光膜の無い領域に強い光を
受けた際に光キャリアにより電流が発生するが、前述し
たように回路素子の端部からの遮光膜の被覆距離Ｌが設
定されているので、１０万ルクスの光の影響による回路
の誤動作が回避される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した第１
の実施の形態を図面に従って説明する。図１には光セン
サＩＣの平面図を示し、図２には図１のII−II断面図を
示す。
の実施の形態を図面に従って説明する。図１には光セン
サＩＣの平面図を示し、図２には図１のII−II断面図を
示す。
【００１１】本光センサＩＣは、自動車の空調制御に用
いる日射センサとして用いられる。即ち、光センサＩＣ
がインストルメントパネルの上面に取り付けられ、光の
量に応じて流れる電流が変化し、この電流の変化を利用
して日射による室内温度の変動が補正される。
いる日射センサとして用いられる。即ち、光センサＩＣ
がインストルメントパネルの上面に取り付けられ、光の
量に応じて流れる電流が変化し、この電流の変化を利用
して日射による室内温度の変動が補正される。
【００１２】尚、本光センサＩＣは、日射センサの他に
も、暗くなると自動的に車載照明機器を点灯し明るくな
ると消灯する照明制御用光センサとして用いることがで
きる。即ち、周囲の明るさ応じて自動的にテールランプ
やヘッドランプを点灯・消灯制御する、いわゆるオート
ライト装置に用いられる。
も、暗くなると自動的に車載照明機器を点灯し明るくな
ると消灯する照明制御用光センサとして用いることがで
きる。即ち、周囲の明るさ応じて自動的にテールランプ
やヘッドランプを点灯・消灯制御する、いわゆるオート
ライト装置に用いられる。
【００１３】このように本光センサＩＣは、少なくとも
太陽光の照射雰囲気下で使用されるものである。以下、
詳細に説明する。
太陽光の照射雰囲気下で使用されるものである。以下、
詳細に説明する。
【００１４】図１，２において、半導体基板としてのシ
リコン基板１は、Ｐ+ 型シリコン基板１ａとその上に形
成されたＮ- 型エピタキシャル層１ｂからなる。シリコ
ン基板１の中央部には、Ｐ+ 型領域２により分離された
光電変換素子としてのフォトダイオード３が形成されて
いる。このフォトダイオード３において、Ｎ- 型エピタ
キシャル層１ｂの表層部には受光部となるＰ+ 型領域４
が形成され、Ｐ+ 型領域４内での周辺部にはＰ+ 型領域
５が形成されている。又、フォトダイオード３におい
て、Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂでのＰ+ 型領域４の周
囲には、Ｎ+ 型領域６が環状に形成されている。
リコン基板１は、Ｐ+ 型シリコン基板１ａとその上に形
成されたＮ- 型エピタキシャル層１ｂからなる。シリコ
ン基板１の中央部には、Ｐ+ 型領域２により分離された
光電変換素子としてのフォトダイオード３が形成されて
いる。このフォトダイオード３において、Ｎ- 型エピタ
キシャル層１ｂの表層部には受光部となるＰ+ 型領域４
が形成され、Ｐ+ 型領域４内での周辺部にはＰ+ 型領域
５が形成されている。又、フォトダイオード３におい
て、Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂでのＰ+ 型領域４の周
囲には、Ｎ+ 型領域６が環状に形成されている。
【００１５】シリコン基板１におけるフォトダイオード
３の周囲には、信号処理回路７が形成され、フォトダイ
オード３と信号処理回路７とがワンチップ化されてい
る。信号処理回路７には多数の半導体デバイスが形成さ
れ、これらデバイスにより信号増幅回路およびＡ／Ｄ変
換回路が構成されている。図２においてはＰＮＰトラン
ジスタ（バイポーラトランジスタ）８とＮＰＮトランジ
スタ（バイポーラトランジスタ）９を示す。つまり、Ｐ
+ 型シリコン基板１ａとＮ- 型エピタキシャル層１ｂと
の境界部においてＮ+ 型埋め込み層１０ａが形成され、
Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂの表層部においてＰ+ 型領
域１１，１２およびＮ+ 型領域１３が形成されている。
又、Ｐ+ 型シリコン基板１ａとＮ- 型エピタキシャル層
１ｂとの境界部においてＮ+ 型埋め込み層１０ｂが形成
され、Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂの表層部においてＰ
+ 型領域１４が形成されるとともに、Ｐ+ 型領域１４内
およびＮ- 型エピタキシャル層１ｂにはＮ+ 型領域１
５，１６が形成されている。
３の周囲には、信号処理回路７が形成され、フォトダイ
オード３と信号処理回路７とがワンチップ化されてい
る。信号処理回路７には多数の半導体デバイスが形成さ
れ、これらデバイスにより信号増幅回路およびＡ／Ｄ変
換回路が構成されている。図２においてはＰＮＰトラン
ジスタ（バイポーラトランジスタ）８とＮＰＮトランジ
スタ（バイポーラトランジスタ）９を示す。つまり、Ｐ
+ 型シリコン基板１ａとＮ- 型エピタキシャル層１ｂと
の境界部においてＮ+ 型埋め込み層１０ａが形成され、
Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂの表層部においてＰ+ 型領
域１１，１２およびＮ+ 型領域１３が形成されている。
又、Ｐ+ 型シリコン基板１ａとＮ- 型エピタキシャル層
１ｂとの境界部においてＮ+ 型埋め込み層１０ｂが形成
され、Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂの表層部においてＰ
+ 型領域１４が形成されるとともに、Ｐ+ 型領域１４内
およびＮ- 型エピタキシャル層１ｂにはＮ+ 型領域１
５，１６が形成されている。
【００１６】シリコン基板１の上面にはシリコン酸化膜
１７ａが形成されている。フォトダイオード３において
はシリコン酸化膜１７ａが開口しており、この領域に薄
いシリコン酸化膜１７ｂが形成されている。シリコン酸
化膜１７ｂは熱酸化膜が用いられ、膜厚は１０００〜３
０００Åであり、より具体的には１１００Åとなってい
る。又、フォトダイオード３においてはシリコン酸化膜
１７ａに開口部１８，１９が形成され、この開口部１
８，１９を通してアルミ配線２０，２１が延設されてい
る。アルミ配線２０はＮ+ 型領域６と電気的に接続さ
れ、アルミ配線２１はＰ+ 型領域５と電気的に接続され
ている。アルミ配線２０，２１はアルミ薄膜を所望の形
状にパターニングすることにより形成したものである。
１７ａが形成されている。フォトダイオード３において
はシリコン酸化膜１７ａが開口しており、この領域に薄
いシリコン酸化膜１７ｂが形成されている。シリコン酸
化膜１７ｂは熱酸化膜が用いられ、膜厚は１０００〜３
０００Åであり、より具体的には１１００Åとなってい
る。又、フォトダイオード３においてはシリコン酸化膜
１７ａに開口部１８，１９が形成され、この開口部１
８，１９を通してアルミ配線２０，２１が延設されてい
る。アルミ配線２０はＮ+ 型領域６と電気的に接続さ
れ、アルミ配線２１はＰ+ 型領域５と電気的に接続され
ている。アルミ配線２０，２１はアルミ薄膜を所望の形
状にパターニングすることにより形成したものである。
【００１７】さらに、信号処理回路７においてシリコン
酸化膜１７ａに開口部２２，２３，２４，２５，２６，
２７が形成され、この開口部２２，２３，２４，２５，
２６，２７を通してアルミ配線２８，２９，３０，３
１，３２，３３が延設されている。アルミ配線２８はＮ
+ 型領域１３と、アルミ配線２９はＰ+ 型領域１１と、
アルミ配線３０はＰ+ 型領域１２と、アルミ配線３１は
Ｎ+ 型領域１５と、アルミ配線３２はＮ+ 型領域１６
と、アルミ配線３３はＰ+ 型領域１４とそれぞれ電気的
に接続されている。アルミ配線２８〜３３はアルミ薄膜
を所望の形状にパターニングすることにより形成したも
のである。
酸化膜１７ａに開口部２２，２３，２４，２５，２６，
２７が形成され、この開口部２２，２３，２４，２５，
２６，２７を通してアルミ配線２８，２９，３０，３
１，３２，３３が延設されている。アルミ配線２８はＮ
+ 型領域１３と、アルミ配線２９はＰ+ 型領域１１と、
アルミ配線３０はＰ+ 型領域１２と、アルミ配線３１は
Ｎ+ 型領域１５と、アルミ配線３２はＮ+ 型領域１６
と、アルミ配線３３はＰ+ 型領域１４とそれぞれ電気的
に接続されている。アルミ配線２８〜３３はアルミ薄膜
を所望の形状にパターニングすることにより形成したも
のである。
【００１８】アルミ配線２０，２１，２８〜３３の上に
は層間絶縁膜３４が形成されている。この層間絶縁膜３
４はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層体よりな
り、信号処理回路７上の保護膜としても機能する。フォ
トダイオード３においては層間絶縁膜３４が開口してい
る。又、信号処理回路７における層間絶縁膜３４の上に
は遮光膜としてのアルミ薄膜３５が形成されている。さ
らに、アルミ薄膜３５の上にはシリコン窒化膜よりなる
表面保護膜３６が配置されている。
は層間絶縁膜３４が形成されている。この層間絶縁膜３
４はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層体よりな
り、信号処理回路７上の保護膜としても機能する。フォ
トダイオード３においては層間絶縁膜３４が開口してい
る。又、信号処理回路７における層間絶縁膜３４の上に
は遮光膜としてのアルミ薄膜３５が形成されている。さ
らに、アルミ薄膜３５の上にはシリコン窒化膜よりなる
表面保護膜３６が配置されている。
【００１９】そして、外部からフォトダイオード３の受
光部に向けて光が入射した時には、その光は薄いシリコ
ン酸化膜１７ｂを通過してＰ+ 型領域４に至る。Ｎ- 型
エピタキシャル層１ｂとＰ+ 型領域４とのＰＮ接合近傍
に光が入ると、電子−正孔対が発生する。発生した少数
キャリア、即ち、Ｐ+ 型領域４で発生した電子およびＮ
- 型エピタキシャル層１ｂで発生した正孔が両領域で互
いに逆向きに移動する。このとき、Ｎ- 型エピタキシャ
ル層１ｂからＰ+ 型領域４へ向かう電流が流れる。この
光電流は入射光量に比例している。この光電流はアルミ
配線２０，２１を通して信号処理回路７に送られる。信
号処理回路７において光電流が増幅されるとともにデジ
タル変換される。この信号は、図１におけるパッド３７
を介して外部に出力される。
光部に向けて光が入射した時には、その光は薄いシリコ
ン酸化膜１７ｂを通過してＰ+ 型領域４に至る。Ｎ- 型
エピタキシャル層１ｂとＰ+ 型領域４とのＰＮ接合近傍
に光が入ると、電子−正孔対が発生する。発生した少数
キャリア、即ち、Ｐ+ 型領域４で発生した電子およびＮ
- 型エピタキシャル層１ｂで発生した正孔が両領域で互
いに逆向きに移動する。このとき、Ｎ- 型エピタキシャ
ル層１ｂからＰ+ 型領域４へ向かう電流が流れる。この
光電流は入射光量に比例している。この光電流はアルミ
配線２０，２１を通して信号処理回路７に送られる。信
号処理回路７において光電流が増幅されるとともにデジ
タル変換される。この信号は、図１におけるパッド３７
を介して外部に出力される。
【００２０】ここで、ＰＮＰトランジスタ８の端部（よ
り詳しくは、Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂの端部）から
のアルミ薄膜３５の被覆距離をＬ（μｍ）とし、アルミ
薄膜３５が無い状態で１０万ルクスの光を照射した時の
ＰＮＰトランジスタ８での起電流（より正確にはＮ- 型
エピタキシャル層からなるトランジスタのベースに流れ
る電流）をＩo とし、１０万ルクスの光を照射した時に
信号処理回路７の誤動作を招くＰＮＰトランジスタ８の
最小起電流をＩmal(min)としたとき、
り詳しくは、Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂの端部）から
のアルミ薄膜３５の被覆距離をＬ（μｍ）とし、アルミ
薄膜３５が無い状態で１０万ルクスの光を照射した時の
ＰＮＰトランジスタ８での起電流（より正確にはＮ- 型
エピタキシャル層からなるトランジスタのベースに流れ
る電流）をＩo とし、１０万ルクスの光を照射した時に
信号処理回路７の誤動作を招くＰＮＰトランジスタ８の
最小起電流をＩmal(min)としたとき、
【００２１】
【数３】
【００２２】を満足している。これは以下のようにして
決定したものである。図１２には、アルミ薄膜３５の被
覆距離Ｌの値を変えＰＮＰトランジスタ８の真上から疑
似太陽光（Ａｉｒ ＭＯＳ１．５）である１０万ルクス
の光を照射した時にＰＮＰトランジスタ８におけるＮ-
型エピタキシャル層１ｂに発生した起電流の測定結果を
示す。つまり、図１２において横軸には被覆距離Ｌ［μ
ｍ；ミクロン］をとり、縦軸には起電流Ｉ［Ａ；アンペ
ア］をとり、かつ、縦軸は対数座標を用いている。この
起電流は、図１３に示すようにシリコン基板１中に進入
した光の拡散により生成したキャリアによって生ずるも
のである。
決定したものである。図１２には、アルミ薄膜３５の被
覆距離Ｌの値を変えＰＮＰトランジスタ８の真上から疑
似太陽光（Ａｉｒ ＭＯＳ１．５）である１０万ルクス
の光を照射した時にＰＮＰトランジスタ８におけるＮ-
型エピタキシャル層１ｂに発生した起電流の測定結果を
示す。つまり、図１２において横軸には被覆距離Ｌ［μ
ｍ；ミクロン］をとり、縦軸には起電流Ｉ［Ａ；アンペ
ア］をとり、かつ、縦軸は対数座標を用いている。この
起電流は、図１３に示すようにシリコン基板１中に進入
した光の拡散により生成したキャリアによって生ずるも
のである。
【００２３】図１２の測定結果から、起電流Ｉ［Ａ；ア
ンペア］と距離Ｌ［μｍ；ミクロン］の関係は、 Ｉ＝１０(-0.0704L-6.35)・・・（１） であることが分かる。
ンペア］と距離Ｌ［μｍ；ミクロン］の関係は、 Ｉ＝１０(-0.0704L-6.35)・・・（１） であることが分かる。
【００２４】この電流はＰＮＰトランジスタ８の場合、
ベースリーク電流として流れ、回路の誤動作の原因とな
る。即ち、図２においてＮ+ 型領域（ベース領域）１３
からＮ- 型エピタキシャル層１ｂに向かってリークベー
ス電流ＩLBが流れる。よって、この素子が所定のリーク
電流値Ｉmal(min)以上になった時、回路が誤動作するな
らば、（１）式よりこの素子は
ベースリーク電流として流れ、回路の誤動作の原因とな
る。即ち、図２においてＮ+ 型領域（ベース領域）１３
からＮ- 型エピタキシャル層１ｂに向かってリークベー
ス電流ＩLBが流れる。よって、この素子が所定のリーク
電流値Ｉmal(min)以上になった時、回路が誤動作するな
らば、（１）式よりこの素子は
【００２５】
【数４】
【００２６】に配置すれば回路の誤動作を防止すること
ができる。尚、この起電流は、照射される光量に応じて
変わる。このような背景の下に、この素子（ＰＮＰトラ
ンジスタ８）を遮光膜の無い状態で疑似太陽光である１
０万ルクスの光を照射したところ、３．１７×１０
-6［Ａ；アンペア］であった。この値をＩo とすると、
回路が誤動作しないためには、
ができる。尚、この起電流は、照射される光量に応じて
変わる。このような背景の下に、この素子（ＰＮＰトラ
ンジスタ８）を遮光膜の無い状態で疑似太陽光である１
０万ルクスの光を照射したところ、３．１７×１０
-6［Ａ；アンペア］であった。この値をＩo とすると、
回路が誤動作しないためには、
【００２７】
【数５】
【００２８】となるようなＬの位置に素子を配置すれば
よいこととなる。この式を変形すると、
よいこととなる。この式を変形すると、
【００２９】
【数６】
【００３０】が導かれる。次に、このように構成した光
センサＩＣの製造方法を、図３〜図１２を用いて説明す
る。
センサＩＣの製造方法を、図３〜図１２を用いて説明す
る。
【００３１】図３に示すように、エピタキシャル成長さ
せたシリコン基板１に対し通常のＩＣ製造に用いられる
拡散法等によってトランジスタ、拡散抵抗等の素子を形
成する。より詳しくは、Ｐ+ 型シリコン基板１ａの上に
Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂを成長する。この時、Ｎ+
型埋め込み層１０ａ，１０ｂおよび埋め込み側のＰ+型
領域２を同時に形成する。そして、Ｎ- 型エピタキシャ
ル層１ｂの上面からのイオン注入と熱処理により、Ｐ+
型領域５、Ｎ+ 型領域６、Ｐ+ 型領域１１，１２、Ｎ+
型領域１３、Ｐ+ 型領域１４、Ｎ+ 型領域１５，１６、
および素子分離のためのＰ+ 型領域２を形成する。
せたシリコン基板１に対し通常のＩＣ製造に用いられる
拡散法等によってトランジスタ、拡散抵抗等の素子を形
成する。より詳しくは、Ｐ+ 型シリコン基板１ａの上に
Ｎ- 型エピタキシャル層１ｂを成長する。この時、Ｎ+
型埋め込み層１０ａ，１０ｂおよび埋め込み側のＰ+型
領域２を同時に形成する。そして、Ｎ- 型エピタキシャ
ル層１ｂの上面からのイオン注入と熱処理により、Ｐ+
型領域５、Ｎ+ 型領域６、Ｐ+ 型領域１１，１２、Ｎ+
型領域１３、Ｐ+ 型領域１４、Ｎ+ 型領域１５，１６、
および素子分離のためのＰ+ 型領域２を形成する。
【００３２】その後、シリコン基板１の上面に熱酸化に
よるシリコン酸化膜（熱酸化膜）１７ａを形成する。さ
らに、図４に示すように、シリコン酸化膜１７ａに対し
受光部となる領域をフォトエッチングによって選択的に
除去して開口部３８を形成する。そして、図５に示すよ
うに、シリコン基板１の上面の開口部３８に厚さ１１０
０Åの熱酸化によるシリコン酸化膜（熱酸化膜）１７ｂ
を形成する。その後、イオンインプランテーションおよ
び拡散処理によりＰ+ 型領域４を形成する。
よるシリコン酸化膜（熱酸化膜）１７ａを形成する。さ
らに、図４に示すように、シリコン酸化膜１７ａに対し
受光部となる領域をフォトエッチングによって選択的に
除去して開口部３８を形成する。そして、図５に示すよ
うに、シリコン基板１の上面の開口部３８に厚さ１１０
０Åの熱酸化によるシリコン酸化膜（熱酸化膜）１７ｂ
を形成する。その後、イオンインプランテーションおよ
び拡散処理によりＰ+ 型領域４を形成する。
【００３３】これにより、シリコン基板１にフォトダイ
オード３と信号処理回路７とが形成されるとともに、フ
ォトダイオード３の受光部の上にシリコン酸化膜１７ｂ
が形成される。
オード３と信号処理回路７とが形成されるとともに、フ
ォトダイオード３の受光部の上にシリコン酸化膜１７ｂ
が形成される。
【００３４】引き続き、図６に示すように、シリコン酸
化膜１７ａの所定領域１８，１９，２２〜２７をエッチ
ングにより開口させる。そして、図７に示すように、シ
リコン酸化膜１７ａ，１７ｂの上に、アルミ薄膜３９を
堆積（成膜）し、図８に示すように、アルミ薄膜３９に
対しフォトエッチング（例えばリン酸系のエッチング液
を用いたウェットエッチング）によりパターニングして
アルミ配線２０，２１，２８〜３３を形成する。この
時、フォトダイオード３の受光部上におけるアルミ薄膜
３９はエッチングせずに残しておく。この受光部上に残
したアルミ薄膜を図８では符号４０にて示す。
化膜１７ａの所定領域１８，１９，２２〜２７をエッチ
ングにより開口させる。そして、図７に示すように、シ
リコン酸化膜１７ａ，１７ｂの上に、アルミ薄膜３９を
堆積（成膜）し、図８に示すように、アルミ薄膜３９に
対しフォトエッチング（例えばリン酸系のエッチング液
を用いたウェットエッチング）によりパターニングして
アルミ配線２０，２１，２８〜３３を形成する。この
時、フォトダイオード３の受光部上におけるアルミ薄膜
３９はエッチングせずに残しておく。この受光部上に残
したアルミ薄膜を図８では符号４０にて示す。
【００３５】その後、図９に示すように、アルミ薄膜
（２０，２１，２８〜３３，４０）の上を含むシリコン
基板１の上に層間絶縁膜３４を堆積する。より詳しく
は、４００ｎｍのシリコン酸化膜と５００ｎｍのシリコ
ン窒化膜をＣＶＤ法によって形成する。さらに、図１０
に示すように、遮光膜となるアルミ薄膜４１を堆積す
る。さらに、図１１に示すように、アルミ薄膜４１に対
しパターンエッチングを行い、遮光膜として信号処理回
路７上に残したままフォトダイオード３の受光部上にお
けるアルミ薄膜４１を除去する。そして、表面保護膜
（シリコン窒化膜）３６を堆積する。さらに、図２に示
すように、フォトダイオード３の受光部上における表面
保護膜３６、層間絶縁膜３４及びアルミ薄膜４０を順に
エッチング除去する。同時に、図１のパッド配置部にお
ける表面保護膜３６とアルミ薄膜４０をエッチング除去
する。この際のマスクパターンとして前述のＬに関する
関係式を満たすようにする。
（２０，２１，２８〜３３，４０）の上を含むシリコン
基板１の上に層間絶縁膜３４を堆積する。より詳しく
は、４００ｎｍのシリコン酸化膜と５００ｎｍのシリコ
ン窒化膜をＣＶＤ法によって形成する。さらに、図１０
に示すように、遮光膜となるアルミ薄膜４１を堆積す
る。さらに、図１１に示すように、アルミ薄膜４１に対
しパターンエッチングを行い、遮光膜として信号処理回
路７上に残したままフォトダイオード３の受光部上にお
けるアルミ薄膜４１を除去する。そして、表面保護膜
（シリコン窒化膜）３６を堆積する。さらに、図２に示
すように、フォトダイオード３の受光部上における表面
保護膜３６、層間絶縁膜３４及びアルミ薄膜４０を順に
エッチング除去する。同時に、図１のパッド配置部にお
ける表面保護膜３６とアルミ薄膜４０をエッチング除去
する。この際のマスクパターンとして前述のＬに関する
関係式を満たすようにする。
【００３６】このようにして、フォトダイオード３の受
光部上におけるシリコン酸化膜１７ｂの上の全ての膜が
エッチング除去されるとともに、前述のＬに関する関係
式を満足する遮光膜（アルミ薄膜４０）がパターニング
される。
光部上におけるシリコン酸化膜１７ｂの上の全ての膜が
エッチング除去されるとともに、前述のＬに関する関係
式を満足する遮光膜（アルミ薄膜４０）がパターニング
される。
【００３７】このように本実施の形態では、下記の特徴
を有する。 （イ）アルミ薄膜３５（遮光膜）が無い状態で太陽光を
照射した時のＰＮＰトランジスタ８（回路構成用素子）
での起電流Ｉo と、太陽光を照射した時に回路の誤動作
を招くＰＮＰトランジスタ８の最小起電流Ｉmal(min)と
の比に応じてＰＮＰトランジスタ８の端部からのアルミ
薄膜３５の被覆距離Ｌを設定した。
を有する。 （イ）アルミ薄膜３５（遮光膜）が無い状態で太陽光を
照射した時のＰＮＰトランジスタ８（回路構成用素子）
での起電流Ｉo と、太陽光を照射した時に回路の誤動作
を招くＰＮＰトランジスタ８の最小起電流Ｉmal(min)と
の比に応じてＰＮＰトランジスタ８の端部からのアルミ
薄膜３５の被覆距離Ｌを設定した。
【００３８】つまり、ＰＮＰトランジスタ８の端部から
のアルミ薄膜３５の被覆距離をＬ（μｍ）とし、アルミ
薄膜３５が無い状態で１０万ルクスの光を照射した時の
ＰＮＰトランジスタ８での起電流をＩo とし、１０万ル
クスの光を照射した時に回路の誤動作を招くＰＮＰトラ
ンジスタ８の最小起電流をＩmal(min)としたとき、
のアルミ薄膜３５の被覆距離をＬ（μｍ）とし、アルミ
薄膜３５が無い状態で１０万ルクスの光を照射した時の
ＰＮＰトランジスタ８での起電流をＩo とし、１０万ル
クスの光を照射した時に回路の誤動作を招くＰＮＰトラ
ンジスタ８の最小起電流をＩmal(min)としたとき、
【００３９】
【数７】
【００４０】を満足するようにした。よって、シリコン
基板１におけるアルミ薄膜３５の無い領域に強い光を受
けた際に光キャリアにより電流が発生するが、ＰＮＰト
ランジスタ８の端部からのアルミ薄膜３５の被覆距離Ｌ
が設定されているので、１０万ルクスの光の影響による
信号処理回路の誤動作が回避される。
基板１におけるアルミ薄膜３５の無い領域に強い光を受
けた際に光キャリアにより電流が発生するが、ＰＮＰト
ランジスタ８の端部からのアルミ薄膜３５の被覆距離Ｌ
が設定されているので、１０万ルクスの光の影響による
信号処理回路の誤動作が回避される。
【００４１】この他の例を以下、説明する。回路構成用
素子としてＰＮＰトランジスタ８について述べたが、回
路構成用素子はＮＰＮトランジスタであったり、ＭＯＳ
トランジスタであったり、ダイオードであったり、不純
物拡散抵抗素子であってもよい。この際、回路構成用素
子がＮＰＮトランジスタの場合において、回路構成用素
子の端部からの遮光膜の被覆距離Ｌは、図２において
Ｌ’にて示すように、Ｐ+ 型領域１４の端部からアルミ
薄膜３５の開口端部までの距離を指す。又、回路構成用
素子が不純物拡散抵抗素子の場合において、回路構成用
素子の端部からの遮光膜の被覆距離Ｌは、図１４におい
てＬ”にて示すように、Ｐ+ 型領域４２の端部からアル
ミ薄膜３５の開口端部までの距離を指す。これらの場合
においてもＩmal(min)／Ｉ0 に応じたＬ’，Ｌ”を設定
すればよい。尚、ＮＰＮトランジスタやＭＯＳトランジ
スタ、拡散抵抗素子においても半導体基板に形成する半
導体回路素子であるから、ＰＮＰトランジスタと同様に
前記式（２）に示した式が適用できる。
素子としてＰＮＰトランジスタ８について述べたが、回
路構成用素子はＮＰＮトランジスタであったり、ＭＯＳ
トランジスタであったり、ダイオードであったり、不純
物拡散抵抗素子であってもよい。この際、回路構成用素
子がＮＰＮトランジスタの場合において、回路構成用素
子の端部からの遮光膜の被覆距離Ｌは、図２において
Ｌ’にて示すように、Ｐ+ 型領域１４の端部からアルミ
薄膜３５の開口端部までの距離を指す。又、回路構成用
素子が不純物拡散抵抗素子の場合において、回路構成用
素子の端部からの遮光膜の被覆距離Ｌは、図１４におい
てＬ”にて示すように、Ｐ+ 型領域４２の端部からアル
ミ薄膜３５の開口端部までの距離を指す。これらの場合
においてもＩmal(min)／Ｉ0 に応じたＬ’，Ｌ”を設定
すればよい。尚、ＮＰＮトランジスタやＭＯＳトランジ
スタ、拡散抵抗素子においても半導体基板に形成する半
導体回路素子であるから、ＰＮＰトランジスタと同様に
前記式（２）に示した式が適用できる。
【図１】 実施の形態における光センサＩＣの平面図。
【図２】 図１のII−II断面図。
【図３】 実施の形態における光センサＩＣの製造工程
を説明するための断面図。
を説明するための断面図。
【図４】 光センサＩＣの製造工程を説明するための断
面図。
面図。
【図５】 光センサＩＣの製造工程を説明するための断
面図。
面図。
【図６】 光センサＩＣの製造工程を説明するための断
面図。
面図。
【図７】 光センサＩＣの製造工程を説明するための断
面図。
面図。
【図８】 光センサＩＣの製造工程を説明するための断
面図。
面図。
【図９】 光センサＩＣの製造工程を説明するための断
面図。
面図。
【図１０】 光センサＩＣの製造工程を説明するための
断面図。
断面図。
【図１１】 光センサＩＣの製造工程を説明するための
断面図。
断面図。
【図１２】 距離に対する電流の測定結果を示す図。
【図１３】 太陽光の照射を説明するための断面図。
【図１４】 別例の光センサＩＣの断面図。
【図１５】 従来の光センサの断面図。
【符号の説明】 １…半導体基板としてのシリコン基板、３…光電変換素
子としてのフォトダイオード、７…信号処理回路、８…
回路構成用素子としてのＰＮＰトランジスタ、３５…遮
光膜としてのアルミ薄膜。
子としてのフォトダイオード、７…信号処理回路、８…
回路構成用素子としてのＰＮＰトランジスタ、３５…遮
光膜としてのアルミ薄膜。
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも太陽光の照射雰囲気下で使用
され、光を受光して電気信号に変換する光電変換素子
と、当該光電変換素子の電気信号を処理する信号処理回
路とがワンチップ化されるとともに、半導体基板におけ
る前記信号処理回路を構成する回路構成用素子が遮光膜
にて覆われた光センサＩＣにおいて、 遮光膜が無い状態で太陽光を照射した時の前記回路構成
用素子での起電流Ｉoと、太陽光を照射した時に回路の
誤動作を招く前記回路構成用素子の最小起電流Ｉ
mal(min)との比に応じて前記回路構成用素子の端部から
の遮光膜の被覆距離Ｌを設定したことを特徴とする光セ
ンサＩＣ。 - 【請求項２】 少なくとも太陽光の照射雰囲気下で使用
され、光を受光して電気信号に変換する光電変換素子
と、当該光電変換素子の電気信号を処理する信号処理回
路とがワンチップ化されるとともに、半導体基板におけ
る前記信号処理回路を構成する回路素子が遮光膜にて覆
われた光センサＩＣにおいて、 前記回路素子の端部からの遮光膜の被覆距離をＬ（μ
ｍ）とし、 遮光膜が無い状態で１０万ルクスの光を照射した時の前
記回路素子での起電流をＩo とし、 １０万ルクスの光を照射した時に回路の誤動作を招く前
記回路素子の最小起電流をＩmal(min)としたとき、 【数１】 を満足するようにしたことを特徴とする光センサＩＣ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8325236A JPH10173158A (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | 光センサｉｃ |
| US08/985,043 US6069378A (en) | 1996-12-05 | 1997-12-04 | Photo sensor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8325236A JPH10173158A (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | 光センサｉｃ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10173158A true JPH10173158A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18174557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8325236A Pending JPH10173158A (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | 光センサｉｃ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6069378A (ja) |
| JP (1) | JPH10173158A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015792A (ja) * | 1999-04-28 | 2001-01-19 | Denso Corp | 光センサ |
| KR100394212B1 (ko) * | 1999-07-27 | 2003-08-09 | 샤프 가부시키가이샤 | 회로-내장 수광 장치 및 그의 제조 방법 |
| TWI607576B (zh) * | 2016-01-12 | 2017-12-01 | 友達光電股份有限公司 | 光感測裝置 |
| JP2019175963A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子、受光モジュール、光電センサー及び生体情報測定装置 |
| JP2019170611A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子、受光モジュール、光電センサー及び生体情報測定装置 |
| CN112262042A (zh) * | 2019-02-20 | 2021-01-22 | 法国圣戈班玻璃厂 | 具有集成的光传感器的复合玻璃板 |
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| CA2356992C (en) * | 1999-01-25 | 2007-09-18 | Gentex Corporation | Vehicle equipment control with semiconductor light sensors |
| WO2004021452A2 (de) * | 2002-08-29 | 2004-03-11 | X-Fab Semiconductor Foundries Ag | Integrierte fotoempfindliche strukturen und passivierungsverfahren |
| US7919827B2 (en) * | 2005-03-11 | 2011-04-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method and structure for reducing noise in CMOS image sensors |
| US8620523B2 (en) | 2011-06-24 | 2013-12-31 | Gentex Corporation | Rearview assembly with multiple ambient light sensors |
| EP2740003B1 (en) | 2011-08-05 | 2017-06-14 | Gentex Corporation | Optical assembly for a light sensor |
| US9207116B2 (en) | 2013-02-12 | 2015-12-08 | Gentex Corporation | Light sensor |
| US9870753B2 (en) | 2013-02-12 | 2018-01-16 | Gentex Corporation | Light sensor having partially opaque optic |
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| US5268309A (en) * | 1984-09-01 | 1993-12-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing a photosensor |
| JPS6161457A (ja) * | 1984-09-01 | 1986-03-29 | Canon Inc | 光センサおよびその製造方法 |
| DE3705173A1 (de) * | 1986-02-28 | 1987-09-03 | Canon Kk | Halbleitervorrichtung |
| JPS62202556A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-07 | Canon Inc | 半導体装置 |
| JPH0831582B2 (ja) * | 1986-11-05 | 1996-03-27 | 株式会社ニコン | フオトセンサと信号処理回路を備えた半導体装置 |
| JPH03220782A (ja) * | 1990-01-25 | 1991-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体受光装置 |
| JPH03237757A (ja) * | 1990-02-15 | 1991-10-23 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| EP0625692B2 (en) * | 1992-11-06 | 2004-05-19 | Denso Corporation | Pyrheliometric sensor |
| JP3456000B2 (ja) * | 1993-05-17 | 2003-10-14 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JPH0980416A (ja) * | 1995-09-13 | 1997-03-28 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
-
1996
- 1996-12-05 JP JP8325236A patent/JPH10173158A/ja active Pending
-
1997
- 1997-12-04 US US08/985,043 patent/US6069378A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015792A (ja) * | 1999-04-28 | 2001-01-19 | Denso Corp | 光センサ |
| US6495814B1 (en) | 1999-04-28 | 2002-12-17 | Denso Corporation | Photo sensor with signal processing circuit |
| JP4604301B2 (ja) * | 1999-04-28 | 2011-01-05 | 株式会社デンソー | 光センサ |
| KR100394212B1 (ko) * | 1999-07-27 | 2003-08-09 | 샤프 가부시키가이샤 | 회로-내장 수광 장치 및 그의 제조 방법 |
| TWI607576B (zh) * | 2016-01-12 | 2017-12-01 | 友達光電股份有限公司 | 光感測裝置 |
| JP2019175963A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子、受光モジュール、光電センサー及び生体情報測定装置 |
| JP2019170611A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子、受光モジュール、光電センサー及び生体情報測定装置 |
| CN112262042A (zh) * | 2019-02-20 | 2021-01-22 | 法国圣戈班玻璃厂 | 具有集成的光传感器的复合玻璃板 |
| JP2022521921A (ja) * | 2019-02-20 | 2022-04-13 | サン－ゴバン グラス フランス | 統合された光センサを有している複合ペイン |
| US11927474B2 (en) | 2019-02-20 | 2024-03-12 | Saint-Gobain Glass France | Composite pane with an integrated light sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6069378A (en) | 2000-05-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040413 |