JPH1041537A - 受光装置 - Google Patents
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Abstract
果を有する、光センサーに好適な受光素子を提供する。 【解決手段】 不純物濃度の低いＮ型半導体基板を用い
てＰｉＮホトダイオードを形成する。半導体基板の表面
に設けられたＰ型高濃度層からなる受光面を有した受光
素子の底面を、フレームの載置部に絶縁性の接着剤で固
着する。フレームには受光素子の側面と対向するような
導電性壁を設ける。フレームとＰ型高濃度層とをグラン
ド電位に接続する。Ｐ型高濃度層の周囲にそれを包囲す
るようなＮ型高濃度層を設ける。またはＰ型高濃度層の
周囲にそれを囲むような別途バイアスされ遮光性電極で
覆われたＰ型高濃度層を設ける。
Description
受光装置に関する。
の受信部を構成する光センサーに用いられる受光装置に
おいては、例えば実公平５−３６１８１号公報に示され
るように、電磁ノイズの影響を受けやすい。そこで受光
素子の前方に、金属メッシュや導電性フィルムを配置し
てグランド電位に接続し、あるいは受光素子の表面に透
明電極等で電磁シールドを施して、金属ケースに収納し
たり樹脂モールドを行っていた。
モノリシック素子として組み込む場合、特公平７−１２
０７６１号公報などに示されるように、受光信号処理回
路のゲートやソースを形成するときに、同時に受光素子
部分の表面に高濃度層を形成し、この高濃度層で配線と
同時にシールドをさせようとするものがある。
子組立て体の中に電磁シールドを埋め込むものはメッシ
ュやフィルムの位置ずれ防止や配線などが煩雑で、生産
歩留まりが低くなる。また素子表面に透明電極等を設け
ると、そのシールド用電極と素子表面の間でコンデンサ
ーを形成してしまい、電気容量の増大となって、受信感
度が低下し、光通信にあっては通信可能到達距離が著し
く短くなるという不都合がある。
モノリシックに組み込む場合、受光素子に求められる光
電気特性に対応する層の深さや不純物濃度と、回路部分
に求められるドーパントや不純物濃度が異なり、あるい
はこれら受光素子部分と回路部分の間のマッチングが取
れなくなる。従って、シールド層を配線等に利用するこ
とは可能であるが、光信号の減衰やＳ／Ｎ比低下を生じ
ることとなった。更にこのような回路付モノリシック受
光素子は、製造プロセスが回路部分に制約されるので、
受光素子としての高速応答性が得られず、特にＰｉＮホ
トダイオードは製造できなかった。
して、受光特性の良好なＰｉＮホトダイオードを得るも
のである。本発明は、半導体基板の表面に設けられたＰ
型高濃度層からなる受光面を有した受光素子と、その受
光素子の載置部近傍に受光素子の側面と対向するような
導電性壁を有したフレームと、そのフレームの載置部に
受光素子の底面を固着する絶縁性の接着剤とを設けたも
ので、より好ましくは、半導体基板は受光領域（Ｐ型高
濃度層）に接する領域が低不純物濃度となるものを用
い、フレームとＰ型高濃度層とをグランド電位に接続す
る配線手段を設け、Ｐ型高濃度層の周囲にそれを包囲す
るようなＮ型高濃度層を設けたものである。
半導体基板の表面に設けられたＰ型高濃度層を有した受
光素子と、その受光素子の載置部近傍に受光素子の側面
と対向するような導電性壁を有しグランド電位に接続さ
れたフレームと、前記受光素子をフレームに固着する接
着剤とを有したもので、より好ましくはＰ型高濃度層の
周囲に、少し離れてそれを囲むような電圧印加されたＰ
型高濃度層を設け、更にその周囲に設けたＰ型高濃度層
の表面側を遮光材料（例えば電極）で覆ったものであ
る。
の側面断面図ａと平面図ｂである。図において、１は半
導体基板で、例えば光吸収層を成すように不純物濃度が
４×１０12ｃｍ-3以下の低不純物濃度のＮ型シリコン基
板を用いる。特に赤外光に感度を高くし、高速応答を得
るためには、空乏層の広がりも考慮して、基板は５００
Ω／ｃｍ以上である事が好ましい。また半導体基板１の
導電型は、受光素子の出力を得る集積回路と同じフレー
ムを用いる為に裏面の導電型と電流印加手段に制限を受
けるが、他方基板自体がノイズを拾い易いか否かの特
性、表面に有効な電磁シールド層を設け易いかどうかで
定める。
たＰ型高濃度層（Ｐ＋層）で、受光面を構成している。
このＰ型高濃度層（Ｐ＋層）は、例えば深さ１乃至２μ
ｍにホウ素（Ｂ）を拡散してシート抵抗２０Ω／□とし
て構成している。光感度を得るためには、このＰ型高濃
度層の表面積は広い方がよく、シート抵抗値は１０ｋΩ
／□以下がよい。そしてこのＰ型高濃度層（Ｐ＋層）を
電磁シールド層として用いるために、この層は５０Ω／
ｃｍ以下であることが最も好ましい。３は、そのＰ型高
濃度層２を周囲に設けられたＮ型高濃度層（Ｎ＋層）
で、電気的に高ゲインを有する層であり、半導体基板１
の表面にＰ型高濃度層２を包囲するように設けられる。
従ってこのＮ型高濃度層３は、表面から観察した形状は
ロ字状を成し、深さ１乃至２μｍに燐（Ｐ）を不純物濃
度１×１０20ｃｍ-3程度に拡散して構成している。この
Ｎ型高濃度層３は、不所望の光に対する感度を低減する
とともに、ｎ型の電極を取り出すために設けたものであ
る。
止のために二酸化ケイ素（ＳｉＯ2)等からなる絶縁被膜
７が設けられている。そして、この絶縁膜７の上にはア
ルミニウムからなる電極８１、８２が設けられ、絶縁膜
７に設けられた透孔を介して各層とオーミック接触が取
られている。なお、Ｐ型高濃度層２に接続されている電
極８２は、素子表面の外周に沿って、Ｎ型高濃度層３の
表面上方を覆う様に、略ロ字状に設けられている。
り、ＰｉＮホトダイオードを構成している。受光素子と
その受光素子の信号を受ける集積回路素子９０は、フレ
ームに載置され、配線手段９１、９２で配線される。
の合金からなるフレームで、必要に応じて錫メッキなど
が施されており、受光素子の載置部には凹部４１を有し
ている。この例では受光素子の載置部近傍に受光素子の
側面と対向するような導電性壁を有する様に、凹部４１
の深さを受光素子の高さとほぼ同じに設けてある。５
は、フレーム４の載置部に受光素子の底面を固着する絶
縁性の接着剤である。Ｐ型高濃度層（Ｐ＋層）２をシー
ルド層とし、受光素子をシールドで覆う様に構成するた
め、両者をワイヤボンド線などの配線手段９２で接続す
る。
おいては金属ネットなどは必要とせず、組立て容易であ
り、表面電極により不所望に要領の大きいコンデンサは
形成されず、到達距離と雑音発生距離を測定した結果、
良好な結果が得られた。ここに到達距離とは、一定の光
出力のリモコンを用い、準備した受光装置をユニットに
してセットしたテレビ装置が、リモコンの信号を受け付
けて正常に動作する最大離隔距離のことで、１０ｃｍ単
位で測定した。また雑音発生距離とは、準備した受光装
置に電源を与えて出力をモニターできる状態のユニット
とし、テレビ装置とインバータ螢光灯のノイズを発生す
る家庭用機器に順次近接させ、出力に雑音成分が現れた
ときの機器と受光素子ユニットの距離をいう。
子ユニットは、受光素子の上に金属ネットを配置したい
わゆる従来の受光素子ユニットＡと、上述した実施例の
うちフレーム４に凹部を持たないで受光素子側面がフレ
ームから露出した受光素子ユニットＢと、上述した実施
例通りの受光素子ユニットＣで比較した。１ロット５０
個のテレビ用リモコンセットの受光素子ユニット５ロッ
トずつにおいて、到達距離と雑音発生距離を測定した。
到達距離は、従来のＡが最も遠く、最大のもので９ｍで
あり、Ｂ、Ｃはほとんど同じで、５ロット平均は５．４
ｍ、５．６ｍであった。それに対して、雑音発生距離
は、従来のＡと本発明実施例のＣが共に０ｍｍであり、
Ｂは４〜２５ｍｍであった。従って、ユニットＢを従来
と比較すると組立て工程・歩留まりが良好な上実用上問
題がなく、本発明実施例のユニットＣにおいては、製造
上も有利なだけでなく、光特性上もきわめて優れたもの
と言える。
のであるが、Ｐ型高濃度層以外からの生成キャリアが拡
散により光電流として寄与してしまい、応答性が悪くな
る。例えば矩形波の光信号が入射した場合、受光部で生
成したキャリアによる光電流波形は光信号に追従した形
となるが、受光部以外で生成されたキャリアは、拡散に
より光電流として寄与するため、拡散速度分、入射光信
号に対して遅れることとなる。従って受光素子の出力と
しては、入射光信号の立ち上がりに対しては追従するも
のの、立ち下がりに対しては波形なまりが生じる。さら
に受光面の周辺の遮光性電極との境界では遮光できない
部分が広がり、漏れ電流が発生することがあった。
度の不純物濃度の低いＮ型の半導体基板１の表面にＰ型
高濃度層２を設けるとともに、裏面に基板と同導電型の
高濃度層１１を形成する。そしてＰ型高濃度層（Ｐ＋
層）２の周辺にＰ型高濃度層２と離れて別のＰ型高濃度
層（Ｐ＋層）６を設ける。さらに、その周囲に設けたＰ
型高濃度層６の上方を、遮光性の電極８３で覆う。保護
膜７は先の実施例と同様であるが、フレーム４には導電
性の接着剤５１を用いる。そして、半導体基板１の裏面
と受光部であるＰ型高濃度層２の間に所定の電圧を印加
し、さらに半導体基板１のの裏面と周辺のＰ型高濃度層
６の間に同じ電圧を印加する。これらの電圧印加は、受
光部であるＰ型高濃度層２の電圧印加は光出力を得るた
めのものであるから、別途Ｐ型高濃度層６にバイアス印
加するのが好ましい。
信号が入射した場合、受光素子の出力としては、入射光
信号の立ち上がりに対しては追従し、立ち下がりに対し
ても波形なまりがきわめて少なくなった。また、図２ｂ
に示すように、受光素子の表面位置において、遮光電極
の下側における感度がシャープとなり、従来破線のよう
に広がっていた相対感度が、実線で示す特性のように受
光領域で鋭敏となり、応答特性も光入力の強さによく追
従した。また受光素子の載置部近傍に受光素子の側面と
対向するように設けられたフレーム４の導電性壁は低く
てもよい。
し、側面を金属フレームで覆ったので、生産性がよく、
ノイズに強く、高速で高光感度の受光素子が得られた。
図ｂである。
ｂである。
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板の表面に設けられたＰ型高濃
度層からなる受光面を有した受光素子と、その受光素子
の載置部近傍に受光素子の側面と対向するような導電性
壁を有したフレームと、該フレームの載置部に前記受光
素子の底面を固着する絶縁性の接着剤とを具備したこと
を特徴とする受光装置。 - 【請求項２】 不純物濃度の低いＮ型の半導体基板の表
面に設けられたＰ型高濃度層を有した受光素子と、その
受光素子の載置部近傍に受光素子の側面と対向するよう
な導電性壁を有しグランド電位に接続されたフレーム
と、前記受光素子をフレームに固着する接着剤とを具備
したことを特徴とする受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1996194985A JP3609544B6 (ja) | 1996-07-24 | 受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1996194985A JP3609544B6 (ja) | 1996-07-24 | 受光装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004181473A Division JP2004260227A (ja) | 2004-06-18 | 2004-06-18 | 受光素子及び受光装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041537A true JPH1041537A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3609544B2 JP3609544B2 (ja) | 2005-01-12 |
| JP3609544B6 JP3609544B6 (ja) | 2008-09-10 |
Family
ID=
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002009162A (ja) * | 2000-05-31 | 2002-01-11 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp | 静電気放電保護装置 |
| US6476423B2 (en) * | 2000-05-18 | 2002-11-05 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optical detector |
| US9190550B2 (en) | 2013-09-09 | 2015-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photodiode |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6476423B2 (en) * | 2000-05-18 | 2002-11-05 | Vishay Semiconductor Gmbh | Optical detector |
| JP2002009162A (ja) * | 2000-05-31 | 2002-01-11 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp | 静電気放電保護装置 |
| US9190550B2 (en) | 2013-09-09 | 2015-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photodiode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3609544B2 (ja) | 2005-01-12 |
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