JPH1084102A - Split photodiode and light-receiving element with built-in circuit - Google Patents
Split photodiode and light-receiving element with built-in circuitInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、分割フォトダイオ
ード及び回路内蔵受光素子に関し、特に受光領域が複数
の光検出部に分割された分割フォトダイオードの分割部
における光感度を改善するための構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a divided photodiode and a light-receiving element with a built-in circuit, and more particularly to a structure for improving light sensitivity in a divided portion of a divided photodiode in which a light receiving region is divided into a plurality of photodetectors. .
【0002】[0002]
【従来の技術】このような分割フォトダイオードは、た
とえば光ピックアップの信号検出用素子として従来から
用いられている。2. Description of the Related Art Such a divided photodiode has been conventionally used, for example, as a signal detecting element of an optical pickup.
【0003】近年、光ディスク装置の小型高性能化に伴
い、光ピックアップの小型軽量化が重要となっている。
これを実現するために、トラッキングビームを生成する
ための機能、光分岐を行うための機能、誤差信号を生成
するための機能を1つのホログラム素子に集積化し、レ
ーザダイオード及びフォトダイオード等を1つのパッケ
ージ(図示せず)内に収容し、上記ホログラム素子をパ
ッケージ上面に配した構造の光モジユールが提案されて
いる。In recent years, as optical disk devices have become smaller and more sophisticated, it has become important to reduce the size and weight of optical pickups.
In order to realize this, a function for generating a tracking beam, a function for performing optical branching, and a function for generating an error signal are integrated into one hologram element, and a laser diode, a photodiode, and the like are integrated into one hologram element. An optical module having a structure in which the hologram element is housed in a package (not shown) and the hologram element is arranged on the upper surface of the package has been proposed.
【0004】図5は、上記ピックアップ光学系の概略構
成を示す。この光学系における信号検出原埋を簡単に説
明すると、レーザダイオードLDから出射された光は、
ホログラム素子31の裏面側に配置されたトラッキング
ビーム生成用回折格子30により、二つのトラッキング
用副ビームと情報信号読みだし用主ビームの三つの光ビ
ームに分けられる。FIG. 5 shows a schematic configuration of the pickup optical system. Briefly explaining signal detection and burying in this optical system, light emitted from a laser diode LD is:
The tracking beam generating diffraction grating 30 disposed on the back side of the hologram element 31 divides the light beam into three light beams of two tracking sub-beams and an information signal reading main beam.
【0005】そして上記パッケージ上面のホログラム素
子31を0次光として透過したこれらの光は、コリメー
トレンズ32で平行光に変換された後、対物レンズ33
によってディスク34上に集光される。このディスク3
4上のピットによる変調を受けた反射光は、対物レンズ
33、コリメートレンズ32を透過した後、ホログラム
素子31によって回折され、l次回折光として、分割さ
れた5つの光検出部Dl〜D5を有する5分割フォトダ
イオードPD上に導かれる。The light transmitted through the hologram element 31 on the upper surface of the package as 0-order light is converted into a parallel light by a collimator lens 32, and then converted into an objective lens 33.
Is focused on the disk 34. This disk 3
The reflected light modulated by the pits on 4 passes through the objective lens 33 and the collimating lens 32, is then diffracted by the hologram element 31, and has five divided light detecting portions D1 to D5 as l-order diffracted light. The light is guided onto the five-division photodiode PD.
【0006】ここで上記ホログラム素子31は、回折周
期の異なる二つの領域からなり、主ビームの反射光のう
ち、その一方の領域に入射したものが、上記光検出部D
2及びD3を分割する分割線B上に、上記主ビームの反
射光のうち、他方の領域に入射したものが光検出部D4
上に集光されるようになっている。また、副ビームの反
射光は上記ホログラム素子31によりそれぞれ光検出部
Dl,D5上に集光される。また上記光学系は、ホログ
ラム素子31とディスク34との距離の変化に応じて、
主ビームの反射光のフォトダイオードPD上での位置が
光検出部D2,D3の並ぶ方向に変化するようになって
おり、主ビームの焦点がディスク上で合っている時は、
その反射光が上記光検出部D2とD3の間の分割部Bに
入射するようになっている。The hologram element 31 is composed of two regions having different diffraction periods. Of the reflected light of the main beam, the light incident on one of the regions is detected by the photodetector D.
The reflected light of the main beam incident on the other area on the division line B dividing the light beams D2 and D3 is the light detection unit D4.
The light is focused on the top. The reflected light of the sub beam is condensed on the photodetectors Dl and D5 by the hologram element 31, respectively. In addition, the above optical system responds to a change in the distance between the hologram element 31 and the disc 34,
The position of the reflected light of the main beam on the photodiode PD changes in the direction in which the photodetectors D2 and D3 are arranged. When the main beam is focused on the disk,
The reflected light is incident on the division B between the photodetectors D2 and D3.
【0007】従って、5分割フォトダイオードPDの、
上記各光検出部D1〜D5に対応する出力をS1〜S5
とすると、フォーカス誤差信号FESは、 FES=S2−S3 で与えられる。一方、トラッキング誤差はいわゆる3ビ
ーム法で検出される。2つのトラッキング用副ビームは
それぞれ光検出部D1,D5上に集光されるので、トラ
ッキング誤差信号TESは、 TES=S1−S5 で与えられる。この誤差信号TESが0であるとき、主
ビームが照射すべきトラック上に位置していることにな
る。また、再生信号RFは、主ビームの反射光を受光す
る光検出部D2〜D4の出力の総和として RF=S2+S3+S4 で与えられる。Accordingly, the five-division photodiode PD
Outputs corresponding to the respective light detection units D1 to D5 are represented by S1 to S5.
Then, the focus error signal FES is given by FES = S2-S3. On the other hand, a tracking error is detected by a so-called three-beam method. Since the two tracking sub-beams are respectively condensed on the photodetectors D1 and D5, the tracking error signal TES is given by TES = S1-S5. When the error signal TES is 0, it means that the main beam is located on the track to be irradiated. Further, the reproduction signal RF is given by RF = S2 + S3 + S4 as the sum of the outputs of the photodetectors D2 to D4 that receive the reflected light of the main beam.
【0008】このように分割フォトダイオードでは、レ
ーザ光はその分割部Bに照射されるため、分割部Bにお
ける光感度及び応答性が重要である。As described above, in the divided photodiode, the laser beam is applied to the divided portion B, so that the light sensitivity and responsiveness in the divided portion B are important.
【0009】図3は、上記光学系の構成に組み込まれた
分割フォトダイオードの構造を示す図であり、 図5のI
II−III線部分の断面構造を示している。FIG. 3 is a diagram showing the structure of a divided photodiode incorporated in the configuration of the optical system.
2 shows a cross-sectional structure taken along the line II-III.
【0010】図において、201は上記分割フォトダイ
オードPDで、N型シリコン基板1と、該基板1の表面
領域に選択的に形成されたP型拡散層2とを有してお
り、該基板1と該各P型拡散層2とにより、信号光を検
出してその光電変換信号を出力する光検出部D1,D
2,D3,D5が複数構成されている。なお図3では、
図示していないが、図5に示す光検出部D4も、上記基
板1の表面部分に形成されている。また、上記基板1の
全面には、シリコン酸化膜11が形成されており、その
分割フォトダイオードの分割部Bに対応する部分の膜厚
は、使用する光の波長に対して低反射となるよう設定さ
れている。In FIG. 1, reference numeral 201 denotes the divided photodiode PD having an N-type silicon substrate 1 and a P-type diffusion layer 2 selectively formed in a surface region of the substrate 1. And each of the P-type diffusion layers 2 to detect signal light and output a photoelectrically converted signal.
2, D3, and D5. In FIG. 3,
Although not shown, the photodetector D4 shown in FIG. 5 is also formed on the surface of the substrate 1. Further, a silicon oxide film 11 is formed on the entire surface of the substrate 1, and the film thickness of a portion corresponding to the divided portion B of the divided photodiode is set so as to have low reflection with respect to the wavelength of light to be used. Is set.
【0011】次に上記分割フォトダイオード201の製
造方法について簡単に説明する。まず、N型シリコン基
板1を酸化性雰囲気で処理することにより、該基板表面
の全面にシリコン酸化膜11を形成する。続いて、周知
のフォト・リソグラフィ技術と酸化膜エッチング技術を
用いて、光検出部を形成すべき領域上の酸化膜を選択的
に除去して酸化膜11の窓開けを行う。つぎに、例えば
デポジション技術を用いてP型不純物を酸化膜11の開
口を介して上記基板表面部分に固相拡散し、これにより
P型拡散層2を形成する。この時の熱処理によりP型拡
散層2の表面にはシリコン酸化膜が形成される。Next, a brief description will be given of a method of manufacturing the split photodiode 201. First, a silicon oxide film 11 is formed on the entire surface of the N-type silicon substrate 1 by processing the substrate in an oxidizing atmosphere. Subsequently, the window of the oxide film 11 is opened by selectively removing the oxide film on the region where the photodetection section is to be formed by using a well-known photolithography technique and an oxide film etching technique. Next, P-type impurities are solid-phase diffused into the surface of the substrate through the opening of the oxide film 11 by using, for example, a deposition technique, thereby forming a P-type diffusion layer 2. By the heat treatment at this time, a silicon oxide film is formed on the surface of the P-type diffusion layer 2.
【0012】図4は、図3に示す分割フォトダイオード
201とは断面構造が異なる分割フォトダイオードの断
面構造を説明するための図であり、 図5のIII−III線
部分に相当する部分の断面構造を示している。FIG. 4 is a view for explaining a sectional structure of a divided photodiode having a sectional structure different from that of the divided photodiode 201 shown in FIG. 3, and a sectional view corresponding to a line III-III in FIG. Shows the structure.
【0013】図において、202は上記分割フォトダイ
オードで、この分割フォトダイオード202は、図3に
示す分割フォトダイオード201におけるシリコン酸化
膜11に代えて、該基板1の表面のP型拡散層2に対応
する部分に開口11bを有するシリコン酸化膜11aを
備え、該シリコン酸化膜11aの表面及びその開口11
b内に露出する基板表面上に、CVD法などによりシリ
コン窒化膜12を形成したものである。その他の構成
は、上記図3に示すものと同一である。In the drawing, reference numeral 202 denotes the above-mentioned split photodiode. The split photodiode 202 is formed on the P-type diffusion layer 2 on the surface of the substrate 1 instead of the silicon oxide film 11 in the split photodiode 201 shown in FIG. A silicon oxide film 11a having an opening 11b in a corresponding portion is provided.
The silicon nitride film 12 is formed by a CVD method or the like on the surface of the substrate exposed in b. Other configurations are the same as those shown in FIG.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した光
ピックアップ等に使用される分割フォトダイオードにお
いては、その分割部Bにおける光感度及び応答性が重要
である。図6は、上記図3に示す分割フォトダイオード
201の樹脂モールド状態での波長650nmの光に対
する光の反射率をシリコン酸化膜の所定範囲の膜厚(0
〜700nm)について示す図である。図6に示すよう
に、上記シリコン酸化膜の膜厚の範囲では、光の反射率
は15〜19%となっており、分割フォトダイオードの
分割部のシリコン酸化膜厚を、該分割部での光の反射率
が、使用する光に対して低反射率となるようにコントロ
ールしても、該光の反射率はせいぜい15%までしか低
減できず、該分割部での光の反射は反射率の高いものと
なってしまう。従って、分割フォトダイオードの光感度
を十分高感度化することができないという問題がある。In the divided photodiode used in the above-described optical pickup and the like, the light sensitivity and the responsiveness of the divided portion B are important. FIG. 6 shows the reflectance of light of a wavelength of 650 nm in the resin mold state of the divided photodiode 201 shown in FIG.
FIG. As shown in FIG. 6, in the range of the film thickness of the silicon oxide film, the light reflectance is 15 to 19%, and the silicon oxide film thickness of the divided portion of the divided photodiode is changed. Even if the reflectivity of the light is controlled so as to be low with respect to the light used, the reflectivity of the light can be reduced only to at most 15%. Will be high. Therefore, there is a problem that the light sensitivity of the divided photodiode cannot be sufficiently increased.
【0015】また、図4に示す分割フォトダイオード2
02では、シリコン基板1の、P型拡散層2部分上の酸
化膜を除去して、酸化膜開口11bを形成し、この状態
で、シリコン酸化膜より屈折率の高いシリコン窒化膜を
全面に形成しているので、P型拡散層2上では光反射率
を低反射率(3%程度)にすることができる。The divided photodiode 2 shown in FIG.
In 02, the oxide film on the P-type diffusion layer 2 portion of the silicon substrate 1 is removed to form an oxide film opening 11b. In this state, a silicon nitride film having a higher refractive index than the silicon oxide film is formed on the entire surface. Therefore, the light reflectance on the P-type diffusion layer 2 can be made low (about 3%).
【0016】しかし、光が入射される分割フォトダイオ
ードの分割部Bの表面にはシリコン酸化膜11aが形成
されているため、シリコン窒化膜のみが形成されている
P型拡散層2上と、酸化膜を介してシリコン窒化膜が形
成されている分割部上とでは、光反射率が異なってしま
う。However, since the silicon oxide film 11a is formed on the surface of the split portion B of the split photodiode on which light is incident, the silicon oxide film 11a is formed on the P-type diffusion layer 2 where only the silicon nitride film is formed. The light reflectance differs on the divided portion where the silicon nitride film is formed via the film.
【0017】図7は、シリコン基板上にシリコン酸化膜
を介してシリコン窒化膜を積層した構造における基板表
面での光の反射率を、該シリコン酸化膜の所定の膜厚の
範囲(0〜700nm)について示している。この図7
から、酸化膜の膜厚の違いにより上記光の反射率が大き
く異なることがわかる。FIG. 7 shows the reflectance of light on the substrate surface in a structure in which a silicon nitride film is laminated on a silicon substrate with a silicon oxide film interposed therebetween, in a range of a predetermined thickness (0 to 700 nm) of the silicon oxide film. ). This FIG.
From this, it can be seen that the reflectance of the light greatly differs depending on the thickness of the oxide film.
【0018】また、図4に示す分割フォトダイオード2
02の構造では、分割部Bでの酸化膜厚は、N型シリコ
ン基板1全面にシリコン酸化膜を形成する際の熱処理
と、P型不純物の固相拡散によりP型拡散層2を形成す
る際の熱処理とによって、決定されるため、分割部の酸
化膜の膜厚バラツキは、シリコン酸化膜を形成する際の
熱処理のバラツキと、P型拡散層2を形成するときの熱
処理のバラツキの影響を受ける。このため、分割部の酸
化膜厚を精度よくコントロールすることが困難である。The divided photodiode 2 shown in FIG.
In the structure of No. 02, the oxide film thickness at the divided portion B is determined by the heat treatment for forming the silicon oxide film over the entire surface of the N-type silicon substrate 1 and the formation of the P-type diffusion layer 2 by solid-phase diffusion of P-type impurities. The thickness variation of the oxide film in the divided portion depends on the variation in the heat treatment when forming the silicon oxide film and the variation in the heat treatment when forming the P-type diffusion layer 2. receive. For this reason, it is difficult to control the oxide film thickness of the divided portion with high accuracy.
【0019】従って、場合によっては、酸化膜厚のバラ
ツキにより光感度の低い分割フォトダイオードができて
しまうという問題がある。Therefore, in some cases, there is a problem in that a divided photodiode having low photosensitivity is produced due to a variation in the oxide film thickness.
【0020】また、分割部における酸化膜の膜厚を精度
よく制御するため、シリコン窒化膜を形成する前にウェ
ットエッチングによりシリコン酸化膜をエッチングして
これを所望のシリコン酸化膜厚にする方法が考えられる
が、このようなエッチング処理を行なうためには、エッ
チングする前にシリコン酸化膜の膜厚を測定する工程が
必要となり、コストアップにつながる。また、この場合
シリコン酸化膜の形成処理における膜厚のバラツキに、
さらにエッチング処理における膜厚のバラツキが付加さ
れてしまうため、分割部の酸化膜厚を充分精度よく制御
することができない。In order to accurately control the thickness of the oxide film in the divided portion, a method of etching the silicon oxide film by wet etching to form a desired silicon oxide film before forming the silicon nitride film is known. As conceivable, performing such an etching process requires a step of measuring the thickness of the silicon oxide film before etching, which leads to an increase in cost. Also, in this case, the thickness of the silicon oxide film in the forming process varies.
In addition, the thickness of the oxide film in the divided portion cannot be controlled with sufficient accuracy because the thickness of the film is varied in the etching process.
【0021】従って、実使用状態において光が照射され
る分割部での光反射率が、分割フォトダイオードの製造
プロセスにてばらついてしまうため、分割フォトダイオ
ードとして充分低反射のものを得ることができない。Accordingly, the light reflectance at the divisional portion to which light is irradiated in an actual use state varies in the manufacturing process of the divided photodiodes, so that it is not possible to obtain a divided photodiode having a sufficiently low reflection. .
【0022】また、分割フォトダイオードの分割部にお
ける光の反射率を低減するため、N型シリコン基板1の
表面にシリコン窒化膜をCVD等の方法で直接形成すれ
ば、該分割部上での反射率を低反射率にすることができ
るが、この場合、N型シリコン基板1とP型拡散層2で
形成されるPN接合が熱酸化膜で覆われずにPN接合が
シリコン窒化膜に直接接してしまうため、接合リークの
増大が発生してしまうという問題がある。If a silicon nitride film is directly formed on the surface of the N-type silicon substrate 1 by a method such as CVD in order to reduce the light reflectivity at the divided portion of the divided photodiode, the reflection on the divided portion is reduced. In this case, the PN junction formed by the N-type silicon substrate 1 and the P-type diffusion layer 2 is not covered with the thermal oxide film, and the PN junction directly contacts the silicon nitride film. Therefore, there is a problem that junction leakage increases.
【0023】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、光ビームが照射される分割
部での光感度を、接合リークの増大を招くことなく、し
かも受光面での光反射率が不均一になるのを回避しつ
つ、向上することができる分割フォトダイオード、及び
これを搭載した回路内蔵受光素子を得ることを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is intended to reduce the light sensitivity at the divided portion irradiated with the light beam without increasing the junction leak and at the light receiving surface. It is an object of the present invention to obtain a divided photodiode capable of improving the light reflectance while preventing the light reflectance from becoming non-uniform, and a light receiving element with a built-in circuit equipped with the same.
【0024】[0024]
【課題を解決するための手段】この発明(請求項1)に
係る分割フォトダイオードは、第1導電型半導体領域
と、該第1導電型半導体領域の表面部分に選択的に形成
された複数の第2導電型半導体層とを備え、該第1導電
型半導体領域と該各第2導電型半導体層とにより、信号
光を検出してその光電変換信号を出力する光検出部が複
数構成されているものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a divided photodiode, comprising: a first conductivity type semiconductor region; and a plurality of selectively formed surface regions of the first conductivity type semiconductor region. A second conductivity type semiconductor layer, wherein the first conductivity type semiconductor region and each of the second conductivity type semiconductor layers constitute a plurality of photodetectors for detecting signal light and outputting a photoelectric conversion signal thereof. Is what it is.
【0025】この分割フォトダイオードは、該第1導電
型半導体領域の表面全面に形成された均一な膜厚のシリ
コン酸化膜と、該シリコン酸化膜上に形成された均一な
膜厚のシリコン窒化膜とを有しており、該シリコン酸化
膜とシリコン窒化膜とにより反射防止膜が構成されてい
る。そのことにより上記目的が達成される。This divided photodiode has a uniform thickness silicon oxide film formed on the entire surface of the first conductivity type semiconductor region, and a uniform thickness silicon nitride film formed on the silicon oxide film. And the silicon oxide film and the silicon nitride film constitute an antireflection film. Thereby, the above object is achieved.
【0026】この発明(請求項2)に係る分割フォトダ
イオードは、第1導電型半導体領域と、該第1導電型半
導体領域上に形成された第2導電型半導体層と、該第2
導電型半導体層の表面から該第1導電型半導体領域の表
面に達するよう形成され、該第2導電型半導体層を複数
の第2導電型半導体領域に分割する第1導電型半導体層
とを備え、該第1導電型半導体領域と該各第2導電型半
導体領域とにより、信号光を検出してその光電変換信号
を出力する光検出部が複数構成されているものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a divided photodiode, comprising: a first conductivity type semiconductor region; a second conductivity type semiconductor layer formed on the first conductivity type semiconductor region;
A first conductivity type semiconductor layer formed so as to reach the surface of the first conductivity type semiconductor region from the surface of the conductivity type semiconductor layer and dividing the second conductivity type semiconductor layer into a plurality of second conductivity type semiconductor regions. The first conductivity type semiconductor region and each of the second conductivity type semiconductor regions constitute a plurality of photodetectors for detecting signal light and outputting the photoelectric conversion signal.
【0027】この分割フォトダイオードは、該第2導電
型半導体層の表面全面に形成された均一な膜厚のシリコ
ン酸化膜と、該シリコン酸化膜上に形成された均一な膜
厚のシリコン窒化膜とを有しており、該シリコン酸化膜
とシリコン窒化膜とにより反射防止膜が構成されてい
る。そのことにより上記目的が達成される。This divided photodiode has a uniform thickness silicon oxide film formed on the entire surface of the second conductivity type semiconductor layer, and a uniform thickness silicon nitride film formed on the silicon oxide film. And the silicon oxide film and the silicon nitride film constitute an antireflection film. Thereby, the above object is achieved.
【0028】この発明(請求項3)に係る回路内蔵受光
素子は、請求項1または2記載の分割フォトダイオード
とともに、前記光電変換信号を処理する信号処理回路を
構成する回路素子を同一の半導体チップ上に搭載してな
るものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a photodetector with a built-in circuit, wherein the circuit element constituting the signal processing circuit for processing the photoelectric conversion signal is the same as the semiconductor chip together with the divided photodiode according to the first or second aspect. It is mounted on top.
【0029】この発明(請求項4)は、請求項3記載の
回路内蔵受光素子において、分割フォトダイオードの表
面に形成されたシリコン酸化膜を、水蒸気を含む酸化性
雰囲気を用いた酸化処理以外の酸化処理により形成した
酸化膜としたものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the photodetector with a built-in circuit according to the third aspect, the silicon oxide film formed on the surface of the divided photodiode is replaced by an oxidation process using an oxidizing atmosphere containing water vapor. This is an oxide film formed by an oxidation treatment.
【0030】この発明(請求項5)は、請求項3または
4記載の回路内蔵受光素子において、前記シリコン酸化
膜の膜厚を50nm以下としたものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the photodetector with a built-in circuit according to the third or fourth aspect, the silicon oxide film has a thickness of 50 nm or less.
【0031】以下、本発明の作用について説明する。Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
【0032】この発明(請求項1,2)においては、分
割フォトダイオードにおける受光面となる第1導電型半
導体領域の表面全面に形成された均一な膜厚のシリコン
酸化膜と、該シリコン酸化膜上に形成された均一な膜厚
のシリコン窒化膜とを有し、該シリコン酸化膜とシリコ
ン窒化膜とにより分割フォトダイオード表面の反射防止
膜を構成したから、分割フォトダイオードを構成する、
上記第1導電型半導体領域とその表面部分に選択的に形
成された第2導電型半導体層とからなる各光検出部での
接合リークを増大させることなく、しかも分割フォトダ
イオードにおけるフォトダイオード中心部と分割部とで
光反射率が不均一となるのを回避しつつ、該分割部にお
ける光反射率を低減できる。これにより分割フォトダイ
オードの分割部における光感度を、接合リークの増大や
分割フォトダイオードの表面での光反射率の不均一化を
招くことなく改善することができる。In the present invention (claims 1 and 2), a silicon oxide film having a uniform thickness formed on the entire surface of the first conductivity type semiconductor region serving as a light receiving surface in the divided photodiode, and the silicon oxide film Having a silicon nitride film having a uniform thickness formed thereon and forming an anti-reflection film on the surface of the divided photodiode by the silicon oxide film and the silicon nitride film.
Without increasing junction leakage at each photodetector comprising the first conductivity type semiconductor region and the second conductivity type semiconductor layer selectively formed on the surface thereof, and at the center of the photodiode in the divided photodiode The light reflectance at the divided portion can be reduced while avoiding non-uniform light reflectance at the divided portion. Thereby, the light sensitivity at the divisional portion of the divided photodiode can be improved without increasing the junction leak and making the light reflectance nonuniform on the surface of the divided photodiode.
【0033】この発明(請求項3)においては、上記分
割フォトダイオードとともに、その光検出部からの光電
変換信号を処理する信号処理回路を構成する回路素子を
同一の半導体チップ上に搭載したので、接合リークの増
大や分割フォトダイオードの表面での光反射率の不均一
化を招くことなく光感度が改善された分割フォトダイオ
ードを搭載した回路内蔵受光素子を得ることができる。In the present invention (claim 3), the circuit elements constituting the signal processing circuit for processing the photoelectric conversion signal from the photodetector are mounted on the same semiconductor chip together with the divided photodiode. It is possible to obtain a light-receiving element with a built-in circuit equipped with a divided photodiode having improved light sensitivity without increasing junction leakage or causing non-uniform light reflectance on the surface of the divided photodiode.
【0034】この発明(請求項4)においては、分割フ
ォトダイオードの表面に形成されたシリコン酸化膜を、
水蒸気を含む酸化性雰囲気を用いるウェット酸化処理以
外の酸化処理により形成した酸化膜としたので、NPN
トランジスタの耐圧特性を良好に保持できる。According to the present invention (claim 4), the silicon oxide film formed on the surface of the divided photodiode is
Since the oxide film was formed by an oxidation process other than the wet oxidation process using an oxidizing atmosphere containing water vapor, NPN was used.
The breakdown voltage characteristics of the transistor can be favorably maintained.
【0035】この発明(請求項5)においては、前記シ
リコン酸化膜の膜厚を50nm以下としたので、長時間
の酸化処理を回避して、NPNトランジスタの耐圧特性
の、酸化処理による劣化を防止できる。In the present invention (claim 5), since the thickness of the silicon oxide film is set to 50 nm or less, the oxidation process for a long time is avoided, and the breakdown voltage characteristic of the NPN transistor is prevented from being deteriorated by the oxidation process. it can.
【0036】[0036]
(実施形態1)図1は本発明の実施形態1による分割フ
ォトダイオードを説明するための図であり、その断面構
造を示している。この図ではメタル配線の処理工程以降
に形成される構造、例えば多層構造、保護膜等は省略さ
れている。(Embodiment 1) FIG. 1 is a view for explaining a split photodiode according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a cross-sectional structure thereof. In this figure, structures formed after the metal wiring processing step, for example, a multilayer structure, a protective film, and the like are omitted.
【0037】図において、101はこの実施形態1の分
割フォトダイオードで、N型シリコン基板(第1導電型
半導体領域)1と、該基板1の表面領域に選択的に形成
されたP型拡散層2(第2導電型半導体層)とを有して
おり、該基板1と該各P型拡散層2とにより、信号光を
検出してその光電変換信号を出力する光検出部D1,D
2,D3,D5が複数構成されている。なお、図1で
は、図示していないが、図5に示す光検出部D4に相当
する部分も、上記基板1の表面部分に形成されている。In the figure, reference numeral 101 denotes a divided photodiode according to the first embodiment, which is an N-type silicon substrate (first conductive type semiconductor region) 1 and a P-type diffusion layer selectively formed in a surface region of the substrate 1. 2 (second conductive type semiconductor layer), and the substrate 1 and each of the P-type diffusion layers 2 detect signal light and output a photoelectric conversion signal thereof.
2, D3, and D5. Although not shown in FIG. 1, a portion corresponding to the photodetector D4 shown in FIG. 5 is also formed on the surface of the substrate 1.
【0038】また、上記基板1の全面には、均一な膜厚
のシリコン酸化膜111が形成され、該シリコン酸化膜
111の表面上には均一な膜厚のシリコン窒化膜112
が形成されており、該シリコン酸化膜111及びその上
のシリコン窒化膜112により、分割フォトダイオード
の受光面における反射防止膜110が構成されている。A silicon oxide film 111 having a uniform thickness is formed on the entire surface of the substrate 1, and a silicon nitride film 112 having a uniform thickness is formed on the surface of the silicon oxide film 111.
Are formed, and the silicon oxide film 111 and the silicon nitride film 112 thereon form an antireflection film 110 on the light receiving surface of the divided photodiode.
【0039】次に上記分割フォトダイオード101の製
造方法について簡単に説明する。まず、従来の分割フォ
トダイオード201の製造方法と同様、N型シリコン基
板1を酸化性雰囲気で処理することによりその表面全面
にシリコン酸化膜を形成する。続いて、周知のフォト・
リソグラフィ技術と、酸化膜エッチング技術とを用いて
酸化膜の窓開けを行う。つまり、基板表面の、光検出部
D1〜D5を形成すべき予定領域上の酸化膜を選択的に
除去して、酸化膜開口を形成する。Next, a method of manufacturing the split photodiode 101 will be briefly described. First, as in the conventional method of manufacturing the divided photodiode 201, the N-type silicon substrate 1 is treated in an oxidizing atmosphere to form a silicon oxide film on the entire surface. Next, the well-known photo
The window of the oxide film is opened using the lithography technology and the oxide film etching technology. That is, the oxide film on the region where the photodetectors D1 to D5 are to be formed on the substrate surface is selectively removed to form an oxide film opening.
【0040】次に、例えばデポジション技術を用いて、
P型不純物を該酸化膜開口を介して基板表面に固相拡散
して、P型拡散層2を選択的に形成する。この時の熱処
理の際には、P型拡散層2の形成と同時に、その表面上
にはシリコン酸化膜が同時に形成される。Next, for example, using a deposition technique,
P-type impurities are solid-phase-diffused on the substrate surface through the oxide film openings to selectively form a P-type diffusion layer 2. At the time of the heat treatment at this time, a silicon oxide film is formed on the surface of the P-type diffusion layer 2 simultaneously with the formation of the P-type diffusion layer 2.
【0041】そして、一旦、分割部Bを含むフォトダイ
オード領域P上のシリコン酸化膜をすべて除去し、その
後、再度酸化性雰囲気で熱処理を行うことにより、分割
部Bを含むフォトダイオード領域P上にシリコン酸化膜
111を形成する。これにより、分割フォトダイオード
101の分割部Bの酸化膜厚はこの熱処理のバラツキの
影響しか受けないこととなり、このため膜厚バラツキの
少ないシリコン酸化膜を形成することができる。Then, the silicon oxide film on the photodiode region P including the divided portion B is once removed, and then heat treatment is performed again in an oxidizing atmosphere, so that the photodiode region P including the divided portion B is removed. A silicon oxide film 111 is formed. As a result, the oxide film thickness of the divided portion B of the divided photodiode 101 is only affected by the variation in the heat treatment, and therefore, a silicon oxide film having a small variation in film thickness can be formed.
【0042】さらに、このシリコン酸化膜111上にシ
リコン窒化膜112をCVD等の方法により形成する。
この時このシリコン酸化膜111とシリコン窒化膜11
2は、光ピックアップで使用される光の波長に対して低
反射の反射防止膜を構成するようその膜厚が設定され
る。Further, a silicon nitride film 112 is formed on the silicon oxide film 111 by a method such as CVD.
At this time, the silicon oxide film 111 and the silicon nitride film 11
2, the film thickness is set so as to form an antireflection film having low reflection with respect to the wavelength of light used in the optical pickup.
【0043】例えば、図7に示す通り、光ピックアップ
で使用する光の波長が650nmであり、シリコン窒化
膜112の厚さが50nmである場合、シリコン酸化膜
111の厚さは例えば30nmに設定される。For example, as shown in FIG. 7, when the wavelength of light used in the optical pickup is 650 nm and the thickness of the silicon nitride film 112 is 50 nm, the thickness of the silicon oxide film 111 is set to, for example, 30 nm. You.
【0044】このように、反射防止膜110を構成する
シリコン酸化膜111の厚さとシリコン窒化膜112の
厚さを設定することにより、分割フォトダイオード10
1の受光面全面に渡って光の反射率を4%程度まで低減
することができる。つまり、この実施形態1の分割フォ
トダイオード101では、従来のシリコン酸化膜のみを
反射防止膜として用いた分割フォトダイオード201で
光の反射率が15〜19%であったのに比べると、光反
射率が10%以上改善されており、従って、分割フォト
ダイオードの分割部における光感度が10%以上改善で
きたことになる。As described above, by setting the thickness of the silicon oxide film 111 and the thickness of the silicon nitride film 112 constituting the antireflection film 110, the divided photodiode 10
The light reflectivity can be reduced to about 4% over the entire light receiving surface of No. 1. That is, in the divided photodiode 101 of the first embodiment, the light reflectance is 15 to 19% in comparison with the conventional divided photodiode 201 using only the silicon oxide film as the antireflection film. The rate has been improved by 10% or more, which means that the photosensitivity at the divided portion of the divided photodiode has been improved by 10% or more.
【0045】(実施形態2)図2は本発明の実施形態2
による回路内蔵受光素子を説明するための図であり、そ
の断面構造を示している。この図では、図1に示す実施
形態1の分割フォトダイオードと同様、メタル配線の処
理工程以降に形成される構造、例えば多層構造、保護膜
等は省略されている。(Embodiment 2) FIG. 2 shows Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 1 is a diagram for explaining a light-receiving element with a built-in circuit according to FIG. In this figure, as in the divided photodiode of the first embodiment shown in FIG. 1, the structure formed after the metal wiring processing step, for example, a multilayer structure, a protective film, and the like are omitted.
【0046】図において、102はこの実施形態2の回
路内蔵受光素子であり、この受光素子102は、上記実
施形態1の分割フォトダイオード101における反射防
止膜の構成を適用した、該実施形態1とは構造が異なる
分割フォトダイオードを、その光検出信号を処理する回
路素子と同一の半導体チップ上に搭載してなるものであ
る。In the drawing, reference numeral 102 denotes a light receiving element with a built-in circuit according to the second embodiment. The light receiving element 102 is different from the light receiving element according to the first embodiment in which the configuration of the anti-reflection film in the divided photodiode 101 of the first embodiment is applied. Has a structure in which divided photodiodes having different structures are mounted on the same semiconductor chip as a circuit element for processing a photodetection signal.
【0047】この受光素子102では、分割フォトダイ
オードはP型シリコン基板3のフォトダイオード領域P
1内に形成されており、P型シリコン基板(第1導電型
半導体領域)3と、該P型シリコン基板3上に形成され
たN型エピタキシャル層(第2導電型半導体層)6と、
該N型エピタキシャル層6の表面から該P型シリコン基
板3の表面に達するよう形成され、該N型エピタキシャ
ル層6を複数のN型エピタキシャル領域6aに分割する
P型拡散層(第1導電型半導体層)5,7とを備えてい
る。この分割フォトダイオードでは、該P型シリコン基
板3と該各N型エピタキシャル領域6aとにより、信号
光を検出してその光電変換信号を出力する光検出部D
1,D2,D3,D5が構成されている。なお、図1で
は、図示していないが、図5に示す光検出部D4に相当
する部分も、上記基板3の表面部分に形成されている。In this light receiving element 102, the divided photodiode is a photodiode region P of the P-type silicon substrate 3.
1, a P-type silicon substrate (first conductivity type semiconductor region) 3, an N-type epitaxial layer (second conductivity type semiconductor layer) 6 formed on the P-type silicon substrate 3,
A P-type diffusion layer (first conductive type semiconductor) formed so as to reach the surface of the P-type silicon substrate 3 from the surface of the N-type epitaxial layer 6 and dividing the N-type epitaxial layer 6 into a plurality of N-type epitaxial regions 6a. Layers) 5 and 7). In this divided photodiode, the P-type silicon substrate 3 and each of the N-type epitaxial regions 6a detect a signal light and output a photoelectric conversion signal to the photodetector D.
1, D2, D3, and D5. Although not shown in FIG. 1, a portion corresponding to the light detection unit D <b> 4 shown in FIG. 5 is also formed on the surface of the substrate 3.
【0048】また、上記P型シリコン基板3の、上記フ
ォトダイオード領域P1とは電気的に分離された回路素
子領域Sには、上記分割フォトダイオードにて光電変換
された光電変換信号を処理する信号処理回路を構成する
回路素子として、NPNトランジスタが形成されてい
る。上記回路素子領域Sでは、P型シリコン基板3とN
型エピタキシャル層6との境界部分にN型埋込み層4が
形成され、上記N型エピタキシャル層6の表面の、該N
型埋込み層4に対向する部分には、上記NPNトランジ
スタのベース拡散領域となるP型拡散層8が形成され、
該P型拡散層8の表面には、該NPNトランジスタのエ
ミッタ拡散領域となるN型拡散層9が形成されている。
ここで、上記該P型拡散層8とN型埋込み層4との間の
N型エピタキシャル領域6bは上記NPNトランジスタ
のコレクタ領域となっている。さらに、このN型エピタ
キシャル領域6bの表面には、該P型拡散層8と隣接し
て、該N型埋込み層4と対向するようN型拡散層10が
形成されており、このN型拡散層10は、コレクタ電極
取り出し用拡散領域となっている。In a circuit element region S of the P-type silicon substrate 3 which is electrically separated from the photodiode region P1, a signal for processing a photoelectric conversion signal photoelectrically converted by the divided photodiode is provided. An NPN transistor is formed as a circuit element constituting the processing circuit. In the circuit element region S, the P-type silicon substrate 3 and N
An N-type buried layer 4 is formed at the boundary between the N-type epitaxial layer 6 and the N-type buried layer 4.
A P-type diffusion layer 8 serving as a base diffusion region of the NPN transistor is formed in a portion facing the mold buried layer 4.
On the surface of the P-type diffusion layer 8, an N-type diffusion layer 9 serving as an emitter diffusion region of the NPN transistor is formed.
Here, the N-type epitaxial region 6b between the P-type diffusion layer 8 and the N-type buried layer 4 is a collector region of the NPN transistor. Further, an N-type diffusion layer 10 is formed on the surface of the N-type epitaxial region 6b so as to be adjacent to the P-type diffusion layer 8 so as to face the N-type buried layer 4. Reference numeral 10 denotes a diffusion region for taking out a collector electrode.
【0049】そして、上記N型エピタキシャル層6の表
面には、全面に均一な膜厚のシリコン酸化膜111が形
成され、該シリコン酸化膜111の表面上には均一な膜
厚のシリコン窒化膜112が形成されており、該シリコ
ン酸化膜111とシリコン窒化膜112とにより、上記
分割フォトダイオードの受光面における反射防止膜11
0が構成されている。A silicon oxide film 111 having a uniform thickness is formed on the entire surface of the N-type epitaxial layer 6, and a silicon nitride film 112 having a uniform thickness is formed on the surface of the silicon oxide film 111. Is formed, and the silicon oxide film 111 and the silicon nitride film 112 form an antireflection film 11 on the light receiving surface of the split photodiode.
0 is configured.
【0050】次に上記回路内蔵受光素子102の製造方
法について説明する。まず、P型シリコン半導体基板3
の表面の、NPNトランジスタを形成すべき回路素子領
域SにN型埋込み拡散層4を形成し、次に分割フォトダ
イオードの分割部となる領域、及び各回路素子の分離部
となる領域に、P型埋込み拡散層5を形成する。Next, a method of manufacturing the light receiving element 102 with a built-in circuit will be described. First, the P-type silicon semiconductor substrate 3
An N-type buried diffusion layer 4 is formed in a circuit element region S on which an NPN transistor is to be formed on the surface of the semiconductor device, and then a P region is formed in a region serving as a dividing portion of a divided photodiode and a region serving as a separating portion of each circuit element. A mold buried diffusion layer 5 is formed.
【0051】続いて、N型埋込み拡散層4とP型埋込み
拡散層5とを含むP型シリコン基板3の表面全面にN型
エピタキシャル層6を形成する。その後、N型エピタキ
シャル層6の表面からP型埋込み拡散層5に到達するよ
うにP型拡散層7を形成する。これにより、分割フォト
ダイオードの分割部Bとなる領域及び回路素子を電気的
に分離する領域が形成されて、分割フォトダイオードに
おける分割された複数の光検出部が形成されるととも
に、分割フォトダイオードと回路素子とが電気的に分離
される。また、この時の熱処理によりN型エピタキシャ
ル層6とP型拡散層7の表面には、シリコン酸化膜が該
P型拡散層7の形成と同時に形成される。Subsequently, an N-type epitaxial layer 6 is formed on the entire surface of the P-type silicon substrate 3 including the N-type buried diffusion layer 4 and the P-type buried diffusion layer 5. Thereafter, a P-type diffusion layer 7 is formed so as to reach the P-type buried diffusion layer 5 from the surface of the N-type epitaxial layer 6. As a result, a region that becomes the division portion B of the division photodiode and a region that electrically separates circuit elements are formed, and a plurality of divided photodetectors in the division photodiode are formed. The circuit element is electrically separated from the circuit element. By the heat treatment at this time, a silicon oxide film is formed on the surfaces of the N-type epitaxial layer 6 and the P-type diffusion layer 7 simultaneously with the formation of the P-type diffusion layer 7.
【0052】次にNPNトランジスタが形成される回路
素子領域Sの一部に、該NPNトランジスタのベース拡
散領域となるP型拡散層8を形成し、さらにこのベース
拡散領域の一部にエミッタ拡散領域となるN型拡散層
9、及び該ベース拡散領域に隣接させて、NPNトラン
ジスタのコレクタ電極取り出し用拡散領域となるN型拡
散層10を形成する。Next, a P-type diffusion layer 8 serving as a base diffusion region of the NPN transistor is formed in a part of the circuit element region S where the NPN transistor is formed, and an emitter diffusion region is formed in a part of the base diffusion region. An N-type diffusion layer 9 to be formed and an N-type diffusion layer 10 to be a diffusion region for taking out a collector electrode of an NPN transistor are formed adjacent to the base diffusion region.
【0053】その後、上記実施形態1と同様、分割部を
含むフォトダイオード領域P1上のシリコン酸化膜を除
去し、再度酸化性雰囲気で熱処理を行うことにより、分
割部を含むフォトダイオード領域P1上にシリコン酸化
膜111を形成する。さらにこのシリコン酸化膜111
上にシリコン窒化膜112をCVD等の方法により形成
する。この時上記シリコン酸化膜111とシリコン窒化
膜112は、光ピックアップで使用される光の波長に対
して低反射の反射防止膜110を構成するようその膜厚
が設定される。After that, as in the first embodiment, the silicon oxide film on the photodiode region P1 including the divided portion is removed, and heat treatment is performed again in an oxidizing atmosphere, so that the photodiode region P1 including the divided portion is removed. A silicon oxide film 111 is formed. Further, the silicon oxide film 111
A silicon nitride film 112 is formed thereon by a method such as CVD. At this time, the thicknesses of the silicon oxide film 111 and the silicon nitride film 112 are set so as to form the antireflection film 110 having low reflection with respect to the wavelength of light used in the optical pickup.
【0054】また、ここでは、上記分割部Bを含むフォ
トダイオード領域P1上のシリコン酸化膜を除去した
後、再度酸化性雰囲気を用いて熱処理を行う工程では、
水蒸気を含む酸化性雰囲気を用いるウェット酸化処理
(スチーム酸化処理)以外の酸化処理によりシリコン酸
化膜の形成を行った。Here, in the step of removing the silicon oxide film on the photodiode region P1 including the divided portion B and performing the heat treatment again using an oxidizing atmosphere,
A silicon oxide film was formed by an oxidation treatment other than a wet oxidation treatment (steam oxidation treatment) using an oxidizing atmosphere containing water vapor.
【0055】図8は、それぞれウェット酸化処理,HC
l酸化処理,ドライ酸化処理で用いる酸化性雰囲気別
に、上記回路素子としてのNPNトランジスタの各部で
の酸化処理前後における酸化膜厚の変化を測定した結果
を示している。この測定試験では、サンプルとして、上
記実施形態2の受光素子と同様、NPNトランジスタを
P型シリコン基板上のN型エピタキシャル層内に形成
し、該NPNトランジスタのエミッタ拡散領域,ベース
拡散領域,及び素子分離のためのフィールド領域上に予
め酸化膜を、図8に示すように所定の厚さ(酸化前)に
形成したものを用いている。FIG. 8 shows the wet oxidation treatment and the HC treatment, respectively.
1 shows the results of measuring the change in the oxide film thickness before and after the oxidation treatment in each part of the NPN transistor as the circuit element for each oxidizing atmosphere used in the oxidation treatment and the dry oxidation treatment. In this measurement test, as a sample, an NPN transistor is formed in an N-type epitaxial layer on a P-type silicon substrate as in the case of the light receiving element according to the second embodiment, and an emitter diffusion region, a base diffusion region, and an element of the NPN transistor are formed. An oxide film having a predetermined thickness (before oxidation) as shown in FIG. 8 is used in advance on a field region for isolation.
【0056】図8から、ウェット酸化処理を施したサン
プルのみエミッタ拡散領域上が異常に酸化されており、
また、ベース拡散領域上でも酸化が進んでいることが分
かる。As shown in FIG. 8, only the sample subjected to the wet oxidation treatment is abnormally oxidized on the emitter diffusion region.
Further, it can be seen that oxidation is progressing also on the base diffusion region.
【0057】また、図9は、上記ウェット酸化処理,H
Cl酸化処理,ドライ酸化処理を施したサンプルにおけ
るNPNトランジスタの耐圧特性をグラフで示してい
る。FIG. 9 shows the results of the above wet oxidation treatment and H
The graph shows the breakdown voltage characteristics of the NPN transistor in the sample subjected to the Cl oxidation treatment and the dry oxidation treatment.
【0058】図9から分かるように、ウェット酸化処理
以外の酸化処理を施したサンプルでは、NPNトランジ
スタの耐圧特性は良好であるが、ウェット酸化処理を施
したサンプルでは、NPNトランジスタの耐圧特性が大
きく低下している。As can be seen from FIG. 9, the sample subjected to the oxidation treatment other than the wet oxidation treatment has a good breakdown voltage characteristic of the NPN transistor, but the sample subjected to the wet oxidation treatment has a large breakdown voltage characteristic of the NPN transistor. Is declining.
【0059】このような耐圧特性の劣化の理由を図10
を用いて簡単に説明する。図10は、上記NPNトラン
ジスタのエミッタ拡散領域9及びベース拡散領域8の近
傍の詳細な断面構造を示している。FIG. 10 shows the reason for such deterioration of the breakdown voltage characteristics.
This will be briefly described with reference to FIG. FIG. 10 shows a detailed sectional structure near the emitter diffusion region 9 and the base diffusion region 8 of the NPN transistor.
【0060】ウェット酸化処理を施した場合は、エミッ
タ拡散領域9とベース拡散領域8との接合部(以下、エ
ミッタ・ベース接合部という。)の表面での酸化レート
が大きく、このため、該エミッタ・ベース接合部のロコ
スエッジ部分Aにウェット酸化処理による応力が過剰に
かかる。なお、図10中、20はロコス酸化膜(SiO
2膜)である。この結果、該エミッタ・ベース接合部で
は結晶欠陥が発生して、NPNトランジスタの耐圧特性
が低下することとなる。When the wet oxidation treatment is performed, the oxidation rate on the surface of the junction between the emitter diffusion region 9 and the base diffusion region 8 (hereinafter referred to as the emitter-base junction) is large, and therefore, the -Excessive stress due to wet oxidation is applied to the locos edge portion A of the base joint. In FIG. 10, reference numeral 20 denotes a LOCOS oxide film (SiO.sub.2).
2 film). As a result, crystal defects occur at the emitter-base junction, and the breakdown voltage characteristics of the NPN transistor are degraded.
【0061】従って、ウェット酸化処理(スチーム酸化
処理)以外の酸化処理により上記フォトダイオード部P
1での再酸化を行うことにより、分割フォトダイオード
と同一チップに搭載されているNPNトランジスタの耐
圧不良による歩留まりの低下を回避することができる。Accordingly, the above-mentioned photodiode portion P is formed by an oxidation process other than the wet oxidation process (steam oxidation process).
By performing the re-oxidation in step 1, it is possible to avoid a decrease in yield due to a breakdown voltage failure of the NPN transistor mounted on the same chip as the divided photodiode.
【0062】また、ウェット酸化処理(スチーム酸化処
理)以外の酸化処理を用いる場合においても、長時間の
酸化処理を行うと、エミッタ拡散領域9上、及びベース
拡散領域8上での酸化が進むため、NPNトランジスタ
の耐圧特性の低下が起こる。Even in the case of using an oxidation process other than the wet oxidation process (steam oxidation process), if the oxidation process is performed for a long time, the oxidation on the emitter diffusion region 9 and the base diffusion region 8 proceeds. , The breakdown voltage characteristics of the NPN transistor decrease.
【0063】このため、このことと、図7に示す酸化膜
厚と光反射率との関係とを考慮して、シリコン酸化膜の
膜厚は50nm以下に設定することが望ましい。Therefore, in consideration of this and the relationship between the oxide film thickness and the light reflectance shown in FIG. 7, it is desirable to set the film thickness of the silicon oxide film to 50 nm or less.
【0064】[0064]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、分割フォ
トダイオードの反射防止膜を、分割部を含むフォトダイ
オード形成領域の全面に形成されたシリコン酸化膜と、
該シリコン酸化膜の表面上に形成されたシリコン窒化膜
とからなる積層構造としたので、光ビームが照射される
分割部での光感度を、接合リークの増大や分割フォトダ
イオードの表面での光反射率の不均一化を招くことなく
向上することができるという効果がある。As described above, according to the present invention, the anti-reflection film of the divided photodiode is formed by a silicon oxide film formed on the entire surface of the photodiode forming region including the divided portion.
Since a laminated structure composed of the silicon nitride film and the silicon nitride film formed on the surface of the silicon oxide film is used, the light sensitivity at the divided portion irradiated with the light beam can be increased by increasing the junction leakage and the light at the surface of the divided photodiode. There is an effect that the reflectance can be improved without causing non-uniformity of the reflectance.
【図1】本発明の実施形態1による分割フォトダイオー
ドの断面構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a sectional structure of a divided photodiode according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施形態2による分割フォトダイオー
ドの断面構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a sectional structure of a divided photodiode according to a second embodiment of the present invention.
【図3】従来の分割フォトダイオードの断面構造を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional split photodiode.
【図4】従来の分割フォトダイオードの他の断面構造を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another cross-sectional structure of a conventional split photodiode.
【図5】従来の分割フォトダイオードを用いた光ピック
アップの構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical pickup using a conventional split photodiode.
【図6】分割フォトダイオードの受光面上に反射防止膜
としてSiO2(酸化膜)のみが形成されている場合
の、光反射率と酸化膜厚との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between light reflectance and oxide film thickness when only SiO 2 (oxide film) is formed as an antireflection film on the light receiving surface of a divided photodiode.
【図7】分割フォトダイオードの受光面上に反射防止膜
として、SiNとSiO2が形成されている場合の、光
反射率と酸化膜厚との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between light reflectance and oxide film thickness when SiN and SiO 2 are formed as an anti-reflection film on the light receiving surface of a divided photodiode.
【図8】酸化性雰囲気を用いる酸化処理によるNPNト
ランジスタ各部の酸化膜厚の変化を、種々の酸化処理に
ついて示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a change in an oxide film thickness of each part of an NPN transistor due to an oxidation process using an oxidizing atmosphere for various oxidation processes.
【図9】酸化性雰囲気を用いる酸化処理によるNPNト
ランジスタの耐圧特性への影響を、種々の酸化処理につ
いて示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the effect of the oxidation treatment using an oxidizing atmosphere on the breakdown voltage characteristics of the NPN transistor for various oxidation treatments.
【図10】NPNトランジスタのエミッタ拡散領域及び
ベース拡散領域近傍の詳細な断面構造を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a detailed cross-sectional structure in the vicinity of an emitter diffusion region and a base diffusion region of an NPN transistor.
1 N型シリコン基板 2 P型拡散層 3 P型シリコン基板 4 N型埋込み層 5 P型埋込み層 6 N型エピタキシャル層 6a,6b N型エピタキシャル領域 7 P型拡散層 8 P型ベース拡散層 9 N型エミッタ拡散層 10 コレクタ電極取出し用N型拡散層 101 分割フォトダイオード 102 回路内蔵受光素子 110 反射防止膜 111 シリコン酸化膜 112 シリコン窒化膜 B 分割部 D1〜D5 光検出部 P,P1 フォトダイオード領域 S 回路素子領域 Reference Signs List 1 N-type silicon substrate 2 P-type diffusion layer 3 P-type silicon substrate 4 N-type buried layer 5 P-type buried layer 6 N-type epitaxial layer 6 a, 6 b N-type epitaxial region 7 P-type diffusion layer 8 P-type base diffusion layer 9 N -Type emitter diffusion layer 10 N-type diffusion layer for taking out collector electrode 101 Divided photodiode 102 Light receiving element with built-in circuit 110 Anti-reflection film 111 Silicon oxide film 112 Silicon nitride film B Division D1-D5 Photodetector P, P1 Photodiode area S Circuit element area
Claims (5)
半導体領域の表面部分に選択的に形成された複数の第2
導電型半導体層とを備え、該第1導電型半導体領域と該
各第2導電型半導体層とにより、信号光を検出してその
光電変換信号を出力する光検出部が複数構成されている
分割フォトダイオードであって、 該第1導電型半導体領域の表面全面に形成された均一な
膜厚のシリコン酸化膜と、 該シリコン酸化膜上に形成された均一な膜厚のシリコン
窒化膜とを有し、 該シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とにより反射防止膜
が構成されている分割フォトダイオード。A first conductive type semiconductor region; and a plurality of second conductive regions selectively formed on a surface portion of the first conductive type semiconductor region.
A first conductive type semiconductor region and each of the second conductive type semiconductor layers, a plurality of photodetectors configured to detect signal light and output a photoelectric conversion signal thereof are configured. A photodiode having a uniform thickness silicon oxide film formed on the entire surface of the first conductivity type semiconductor region; and a uniform thickness silicon nitride film formed on the silicon oxide film. A divided photodiode in which an anti-reflection film is formed by the silicon oxide film and the silicon nitride film.
半導体領域上に形成された第2導電型半導体層と、該第
2導電型半導体層の表面から該第1導電型半導体領域の
表面に達するよう形成され、該第2導電型半導体層を複
数の第2導電型半導体領域に分割する第1導電型半導体
層とを備え、該第1導電型半導体領域と該各第2導電型
半導体領域とにより、信号光を検出してその光電変換信
号を出力する光検出部が複数構成されている分割フォト
ダイオードであって、 該第2導電型半導体層の表面全面に形成された均一な膜
厚のシリコン酸化膜と、 該シリコン酸化膜上に形成された均一な膜厚のシリコン
窒化膜とを有し、 該シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とにより反射防止膜
が構成されている分割フォトダイオード。2. A first conductivity type semiconductor region, a second conductivity type semiconductor layer formed on the first conductivity type semiconductor region, and a first conductivity type semiconductor region from a surface of the second conductivity type semiconductor layer. A first conductivity type semiconductor layer formed to reach the surface of the first conductivity type and dividing the second conductivity type semiconductor layer into a plurality of second conductivity type semiconductor regions. A divided photodiode in which a plurality of photodetectors for detecting signal light and outputting the photoelectric conversion signal by the type semiconductor region are formed, and the uniform photodiode formed on the entire surface of the second conductive type semiconductor layer A silicon oxide film having a uniform thickness and a silicon nitride film having a uniform thickness formed on the silicon oxide film, wherein the silicon oxide film and the silicon nitride film constitute an antireflection film. Photodiode.
オードとともに、前記光電変換信号を処理する信号処理
回路を構成する回路素子を同一の半導体チップ上に搭載
してなる回路内蔵受光素子。3. A light receiving element with a built-in circuit, wherein a circuit element constituting a signal processing circuit for processing the photoelectric conversion signal is mounted on the same semiconductor chip together with the divided photodiode according to claim 1.
て、 前記分割フォトダイオードの表面に形成されたシリコン
酸化膜は、水蒸気を含む酸化性雰囲気を用いる酸化処理
以外の酸化処理により形成したものである回路内蔵受光
素子。4. The photodetector with a built-in circuit according to claim 3, wherein the silicon oxide film formed on the surface of the divided photodiode is formed by an oxidation process other than an oxidation process using an oxidizing atmosphere containing water vapor. A light receiving element with a built-in circuit.
子において、 前記シリコン酸化膜はその膜厚が50nm以下となるよ
う形成したものである回路内蔵受光素子。5. The light-receiving element with built-in circuit according to claim 3, wherein the silicon oxide film is formed to have a thickness of 50 nm or less.
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