JPH11298033A - 分散型フォトダイオ―ド - Google Patents
分散型フォトダイオ―ドInfo
- Publication number
- JPH11298033A JPH11298033A JP11062291A JP6229199A JPH11298033A JP H11298033 A JPH11298033 A JP H11298033A JP 11062291 A JP11062291 A JP 11062291A JP 6229199 A JP6229199 A JP 6229199A JP H11298033 A JPH11298033 A JP H11298033A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photodiode
- terminal
- input
- signal
- input terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 67
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 26
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 27
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 24
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims 2
- 206010044334 Trance Diseases 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 22
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 14
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 14
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
- H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier
- H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier or surface barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/114—Indoor or close-range type systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/40—Transceivers
Abstract
(57)【要約】
【課題】標準的な半導体製造工程を用いて製造可能で、
受信機回路と共に半導体基板上に集積化するのに適した
フォトダイオードを提供する。 【解決手段】半導体基板の第１の表面上に一様なパター
ンで形成されて複数の接続トレースによって相互接続さ
れた複数の拡散部分を有する分散型フォトダイオード構
造を示す。拡散部分は標準的半導体の製造工程における
最小の大きさのドットで、基板内に光によって発生され
た電荷担持体が最結合する前に運動する平均的な距離よ
り小さい間隔で相互に離間している。ノイズを相殺用の
逆誘導信号を生成するために半導体基板の第２の表面上
に導電性の裏面板を形成する。
受信機回路と共に半導体基板上に集積化するのに適した
フォトダイオードを提供する。 【解決手段】半導体基板の第１の表面上に一様なパター
ンで形成されて複数の接続トレースによって相互接続さ
れた複数の拡散部分を有する分散型フォトダイオード構
造を示す。拡散部分は標準的半導体の製造工程における
最小の大きさのドットで、基板内に光によって発生され
た電荷担持体が最結合する前に運動する平均的な距離よ
り小さい間隔で相互に離間している。ノイズを相殺用の
逆誘導信号を生成するために半導体基板の第２の表面上
に導電性の裏面板を形成する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は標準的な半導体製造
技術を用いて製造可能なフォトダイオードに関する。
技術を用いて製造可能なフォトダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線無線通信は、セルラー電話、コン
ピュータ、コンピュータ周辺器機（プリンタ、モデム、
キーボード、カーソル制御装置など）、電子キー、電子
識別装置、および通信網装置等の電子器機間での短距離
（およそ０〜１０ｍの距離における）データ無線転送に
おける有用なデータ通信法である。赤外線無線通信装置
は、小型、安価で規制要件が少く、ＲＦ（Radio Freque
ncy）無線技術に比べて、通信範囲が明確であるという
代表的な利点を有する（すなわち、通信地域が物理的な
壁により制限されるので、オフィス環境においてより有
用である）。さらに、赤外線無線通信は、信頼性、電磁
的適合性、多重化性能、機械的設計の容易さ、およびユ
ーザーの利便性という点に関して、有線通信技術に比べ
て一層の利点を有する。それ故、サイズや価格が有線技
術と同等なレベルまで低減できるなら、赤外線通信装置
は、電子装置間における０〜１０ｍでのデータ転送ケー
ブルの置換に有用である。現在使用されている無線通信
リンク型式としては、例えば、赤外線データ協会（Ｉｒ
ＤＡ）の物理層リンク仕様１．１ｅに指定されている２
つの主要物理層赤外変調プロトコルが挙げられる。
ピュータ、コンピュータ周辺器機（プリンタ、モデム、
キーボード、カーソル制御装置など）、電子キー、電子
識別装置、および通信網装置等の電子器機間での短距離
（およそ０〜１０ｍの距離における）データ無線転送に
おける有用なデータ通信法である。赤外線無線通信装置
は、小型、安価で規制要件が少く、ＲＦ（Radio Freque
ncy）無線技術に比べて、通信範囲が明確であるという
代表的な利点を有する（すなわち、通信地域が物理的な
壁により制限されるので、オフィス環境においてより有
用である）。さらに、赤外線無線通信は、信頼性、電磁
的適合性、多重化性能、機械的設計の容易さ、およびユ
ーザーの利便性という点に関して、有線通信技術に比べ
て一層の利点を有する。それ故、サイズや価格が有線技
術と同等なレベルまで低減できるなら、赤外線通信装置
は、電子装置間における０〜１０ｍでのデータ転送ケー
ブルの置換に有用である。現在使用されている無線通信
リンク型式としては、例えば、赤外線データ協会（Ｉｒ
ＤＡ）の物理層リンク仕様１．１ｅに指定されている２
つの主要物理層赤外変調プロトコルが挙げられる。
【０００３】ＩｒＤＡの物理層リンク仕様１．１ｅは、
赤外線伝送される信号について二つの変調モードを指定
している。第１のモードは、同期変調を用いる低速（２
Kbpsから１．１５Mbps）オン・オフ赤外線搬送波であ
り、パルスがある時には０ビットを、パルスがない時に
は１ビットを示すようになっている。第２のモードは、
高速（４Mbps)同期４パルス位置変調（４PPM）であり、
５００nSフレーム内の１２５nS赤外線パルスの時間位置
が２ビットの情報を符号化するようになっている。１．
１ｅ仕様はまた、所定の符号の組の１６回の繰返し伝送
であるプリアンブルパターンをも指定している。
赤外線伝送される信号について二つの変調モードを指定
している。第１のモードは、同期変調を用いる低速（２
Kbpsから１．１５Mbps）オン・オフ赤外線搬送波であ
り、パルスがある時には０ビットを、パルスがない時に
は１ビットを示すようになっている。第２のモードは、
高速（４Mbps)同期４パルス位置変調（４PPM）であり、
５００nSフレーム内の１２５nS赤外線パルスの時間位置
が２ビットの情報を符号化するようになっている。１．
１ｅ仕様はまた、所定の符号の組の１６回の繰返し伝送
であるプリアンブルパターンをも指定している。
【０００４】赤外線通信装置は、一般的に、送信機と受
信機とから構成されている。赤外線データ送信機は、１
つまたはそれ以上の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）
と、赤外線レンズと、ＬＥＤ電流駆動装置とから構成さ
れている。従来の赤外線データ受信機は、一般的に、赤
外線フォトダイオードと；自動利得制御（ＡＧＣ），背
景電流消去，濾波および復調等の各種信号処理機能を備
えた高利得受信・増幅機と；から構成されている。一方
向データ転送には、発信側での１個の送信機と、受信側
での１個の受信機だけが必要である。双方向通信には、
それぞれの端末でさらに受信機と送信機が必要になる。
送信機と受信機の組み合わせは、「トランシーバー」と
称される。
信機とから構成されている。赤外線データ送信機は、１
つまたはそれ以上の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）
と、赤外線レンズと、ＬＥＤ電流駆動装置とから構成さ
れている。従来の赤外線データ受信機は、一般的に、赤
外線フォトダイオードと；自動利得制御（ＡＧＣ），背
景電流消去，濾波および復調等の各種信号処理機能を備
えた高利得受信・増幅機と；から構成されている。一方
向データ転送には、発信側での１個の送信機と、受信側
での１個の受信機だけが必要である。双方向通信には、
それぞれの端末でさらに受信機と送信機が必要になる。
送信機と受信機の組み合わせは、「トランシーバー」と
称される。
【０００５】従来の赤外線データ送信機・受信機の対の
代表例を、図１に示す。赤外線発信機１０は、Ｄinに入
力されるデータ信号により駆動されるトランジスタ１４
に応答して、変調赤外線パルスを生成するＬＥＤ１６を
有する。変調された赤外線信号は、フォトダイオード２
４などの赤外線検出器と光学的に結合される。このフォ
トダイオード２４は、通常、（電圧モードに対して）電
流モードで作動し、入射する光学的赤外信号の一次類似
物である出力電流を生成する。ＬＥＤ１６により生成さ
れた赤外線パルスはフォトダイオード２４に入射して、
ＤIRに入力されたデータ信号に応答して電流を流れさ
せ、それによりＤIRで受けたデータ信号を生成する。
代表例を、図１に示す。赤外線発信機１０は、Ｄinに入
力されるデータ信号により駆動されるトランジスタ１４
に応答して、変調赤外線パルスを生成するＬＥＤ１６を
有する。変調された赤外線信号は、フォトダイオード２
４などの赤外線検出器と光学的に結合される。このフォ
トダイオード２４は、通常、（電圧モードに対して）電
流モードで作動し、入射する光学的赤外信号の一次類似
物である出力電流を生成する。ＬＥＤ１６により生成さ
れた赤外線パルスはフォトダイオード２４に入射して、
ＤIRに入力されたデータ信号に応答して電流を流れさ
せ、それによりＤIRで受けたデータ信号を生成する。
【０００６】受信機２０では、ＤIRで受信した信号が電
圧信号ＶIRに変換され、増幅器２６で増幅される。増幅
器２６から出力された信号は比較器４２に入力され、そ
こでデジタル出力データ信号ＤOUTを生成するために検
出しきい値電圧ＶDETと比較して受信信号を復調する。
圧信号ＶIRに変換され、増幅器２６で増幅される。増幅
器２６から出力された信号は比較器４２に入力され、そ
こでデジタル出力データ信号ＤOUTを生成するために検
出しきい値電圧ＶDETと比較して受信信号を復調する。
【０００７】受信信号の波形は傾斜したエッジを有し、
しばしば重畳されたノイズを有することがある。そのた
め、受信した信号エッジが傾斜を有するにも拘らず出力
データ信号が調和した波形幅を有するようにするため
に、ＶDETを受信信号の中心に置くのが望ましい。ま
た、ＶDETを受信信号の中央に持って来ることは、受信
機２０からノイズの影響を取り去ることにも有効であ
る。その理由は、ＶDETと、受信した信号の高低レベル
と間の電圧差は最大になるので、ノイズのピークはＤ
OUTに望ましくない遷移を生じさせることが少いからで
ある。
しばしば重畳されたノイズを有することがある。そのた
め、受信した信号エッジが傾斜を有するにも拘らず出力
データ信号が調和した波形幅を有するようにするため
に、ＶDETを受信信号の中心に置くのが望ましい。ま
た、ＶDETを受信信号の中央に持って来ることは、受信
機２０からノイズの影響を取り去ることにも有効であ
る。その理由は、ＶDETと、受信した信号の高低レベル
と間の電圧差は最大になるので、ノイズのピークはＤ
OUTに望ましくない遷移を生じさせることが少いからで
ある。
【０００８】しかし、主に送信機１０と受信機２０の間
の距離の変化により、受信信号の振幅は数桁も変化す
る。受信信号の強さはその距離の２乗に反比例して減少
する。上記距離と赤外線送信機の強度に応答して、フォ
トダイオードは、５ｎＡから５ｍＡの範囲の信号電流
と、太陽光、白熱灯、蛍光灯などの外部光源から生じた
直流および交流電流との和を出力する。従って、受信信
号波形の中心は変動するが、他方でＶDETは一般に一定
のレベルに維持されなければならない。この問題を解決
するために、受信機は、一般に、受信信号の振幅に応答
して利得を調整するために自動利得制御（Automatic Ga
in Control／ＡＧＣ）機構を有している。受信信号は、
信号を増幅するＡＧＣピーク検出器３６に供給される。
そして、信号がＡＧＣしきい値電圧ＶAGCを超える際に
は、受信信号は、利得制御信号を生成するために、ダイ
オード３２を介して電流をコンデンサー２８に駆動させ
る。利得制御信号は増大する信号強度に応答して大きく
なり、これに対応して、増幅器２６の利得を低減させ
る。その結果、受信信号の強度変化に関係なく、増幅器
２６の出力端における受信信号の振幅が、比較的に一定
にされる。
の距離の変化により、受信信号の振幅は数桁も変化す
る。受信信号の強さはその距離の２乗に反比例して減少
する。上記距離と赤外線送信機の強度に応答して、フォ
トダイオードは、５ｎＡから５ｍＡの範囲の信号電流
と、太陽光、白熱灯、蛍光灯などの外部光源から生じた
直流および交流電流との和を出力する。従って、受信信
号波形の中心は変動するが、他方でＶDETは一般に一定
のレベルに維持されなければならない。この問題を解決
するために、受信機は、一般に、受信信号の振幅に応答
して利得を調整するために自動利得制御（Automatic Ga
in Control／ＡＧＣ）機構を有している。受信信号は、
信号を増幅するＡＧＣピーク検出器３６に供給される。
そして、信号がＡＧＣしきい値電圧ＶAGCを超える際に
は、受信信号は、利得制御信号を生成するために、ダイ
オード３２を介して電流をコンデンサー２８に駆動させ
る。利得制御信号は増大する信号強度に応答して大きく
なり、これに対応して、増幅器２６の利得を低減させ
る。その結果、受信信号の強度変化に関係なく、増幅器
２６の出力端における受信信号の振幅が、比較的に一定
にされる。
【０００９】最低でも、赤外線受信機２０は受光装置の
信号電流を増幅し、次いで信号が検出しきい値ＶDETを
超えると信号レベルの検出または復調を行い、それによ
りＤO UTにデジタル出力パルスを生成する。性能を向上
させるために、受信機にはさらに直流および低周波数の
外部（１〜３００μＡ）信号の阻止または補正と、ノイ
ズの影響の回避を向上させ、また信号強度による出力パ
ルス幅の変動を低減するＡＧＣなどの付加的機能を行わ
せてもよい。
信号電流を増幅し、次いで信号が検出しきい値ＶDETを
超えると信号レベルの検出または復調を行い、それによ
りＤO UTにデジタル出力パルスを生成する。性能を向上
させるために、受信機にはさらに直流および低周波数の
外部（１〜３００μＡ）信号の阻止または補正と、ノイ
ズの影響の回避を向上させ、また信号強度による出力パ
ルス幅の変動を低減するＡＧＣなどの付加的機能を行わ
せてもよい。
【００１０】従来の孤立したＰＩＮフォトダイオード２
４の構造を図２に示す。真性領域５６を作製するために
ウェーハ５０はＮドーパントで低濃度にドープされてい
る。Ｐ+領域５２をウェーハの５０の一表面上に形成
し、Ｎ+領域５８をウェーハ５０の反対表面上に作製
し、Ｐ+領域５２とＮ+領域５８で真性領域５６をはさ
む。一般に金の反射層６０をＮ+領域５８を含む表面上
に配置し、反射層６０をＮ+領域５８に対する電気的接
点としても作用させる。Ｐ+領域５２との電気的接続を
得るために、金属接点５４をＰ+領域５２を含む表面上
に配置する。
４の構造を図２に示す。真性領域５６を作製するために
ウェーハ５０はＮドーパントで低濃度にドープされてい
る。Ｐ+領域５２をウェーハの５０の一表面上に形成
し、Ｎ+領域５８をウェーハ５０の反対表面上に作製
し、Ｐ+領域５２とＮ+領域５８で真性領域５６をはさ
む。一般に金の反射層６０をＮ+領域５８を含む表面上
に配置し、反射層６０をＮ+領域５８に対する電気的接
点としても作用させる。Ｐ+領域５２との電気的接続を
得るために、金属接点５４をＰ+領域５２を含む表面上
に配置する。
【００１１】一般に、一つの電源電位が反射層６０に加
えられ、もう一つの電源電位がＰ+領域５２とＮ+領域５
８で形成されるＰ−Ｎ結合のバイアスを逆転させるため
に接点５４に加えられる。これによって真性領域５６内
に大きなデプリーション領域が形成され、それによっ
て、真性領域５６に入射する光子により生成される電子
と正孔の電荷担持体対（electron and hole charge car
rier pairs）が逆バイアス電圧の電場により夫々急速に
Ｐ+およびＮ+領域に向けて加速される。電荷担持体対は
また一般的に真性領域５６内のデプリーション領域の外
側にも生成され、それら担持体対はそのランダムな熱運
動によって、それらがフォトダイオード２４のデプリー
ション領域またはＰ+領域５２と真性領域５６で形成さ
れる結合に達するまで、ずっと小さい速度で拡散する。
えられ、もう一つの電源電位がＰ+領域５２とＮ+領域５
８で形成されるＰ−Ｎ結合のバイアスを逆転させるため
に接点５４に加えられる。これによって真性領域５６内
に大きなデプリーション領域が形成され、それによっ
て、真性領域５６に入射する光子により生成される電子
と正孔の電荷担持体対（electron and hole charge car
rier pairs）が逆バイアス電圧の電場により夫々急速に
Ｐ+およびＮ+領域に向けて加速される。電荷担持体対は
また一般的に真性領域５６内のデプリーション領域の外
側にも生成され、それら担持体対はそのランダムな熱運
動によって、それらがフォトダイオード２４のデプリー
ション領域またはＰ+領域５２と真性領域５６で形成さ
れる結合に達するまで、ずっと小さい速度で拡散する。
【００１２】高い量子、即ち光変換、効率を得るために
設計された従来のフォトダイオードは、光電流集電区域
内の光径路、即ち真性領域５６内のデプリーション（de
pletion）および非デプリーション（non-depletion）区
域，が十分な長さを有し、それによって入射光信号領域
の光子の大部分が吸収されて、Ｐ+およびＮ+領域に集め
得る電子−正孔の対に変換される。通常、この事は主た
る光収集領域である真性領域５６の幅が光の吸収に必要
な長さの数倍であることが必要である。もしダイオード
１０が反射層６０のような効率的な裏面反射器を持って
いてそれによりダイオード２４内の光路が有効的に倍増
されるなら、フォトダイオードの真性領域５６をうすく
できる。典型的な近赤外線シリコンフォトダイオードで
は名目的な吸収路長は１５〜２５μｍである。良好な光
変換効率を得るためには、光路長は少くとも名目的な吸
収路長の２〜３倍が必要である。
設計された従来のフォトダイオードは、光電流集電区域
内の光径路、即ち真性領域５６内のデプリーション（de
pletion）および非デプリーション（non-depletion）区
域，が十分な長さを有し、それによって入射光信号領域
の光子の大部分が吸収されて、Ｐ+およびＮ+領域に集め
得る電子−正孔の対に変換される。通常、この事は主た
る光収集領域である真性領域５６の幅が光の吸収に必要
な長さの数倍であることが必要である。もしダイオード
１０が反射層６０のような効率的な裏面反射器を持って
いてそれによりダイオード２４内の光路が有効的に倍増
されるなら、フォトダイオードの真性領域５６をうすく
できる。典型的な近赤外線シリコンフォトダイオードで
は名目的な吸収路長は１５〜２５μｍである。良好な光
変換効率を得るためには、光路長は少くとも名目的な吸
収路長の２〜３倍が必要である。
【００１３】他方で、高周波応答のために設計されたフ
ォトダイオードは、光信号で生成された光電流対が急速
に収集されることと、ダイオードのＲＣ時定数が速いこ
とを要求する。急速な光電流対収集のためには通常、対
の大きいドリフト速度が得られるので、逆バイアス領域
で形成されるデプリーション領域で光電流対の大部分が
生成される必要がある。さもなければ、真性領域５６内
の非デプリーション領域および収集電極５２，５８の拡
散距離内で作られる光生成電荷担持体対は、デプリーシ
ョン区域内で生成される対の速度の数百分の一位の拡散
速度を持つことになってしまう。非デプリーション区域
内の光生成電荷担持体対はＰ+領域およびＮ+領域での収
集に向けてゆっくりと移動し、光信号に対応する電気信
号の立下りエッジを発生する。電荷担持体の拡散距離は
再結合前の担持体の自由走行距離により決定され、１５
０μｍ以上にも達する。
ォトダイオードは、光信号で生成された光電流対が急速
に収集されることと、ダイオードのＲＣ時定数が速いこ
とを要求する。急速な光電流対収集のためには通常、対
の大きいドリフト速度が得られるので、逆バイアス領域
で形成されるデプリーション領域で光電流対の大部分が
生成される必要がある。さもなければ、真性領域５６内
の非デプリーション領域および収集電極５２，５８の拡
散距離内で作られる光生成電荷担持体対は、デプリーシ
ョン区域内で生成される対の速度の数百分の一位の拡散
速度を持つことになってしまう。非デプリーション区域
内の光生成電荷担持体対はＰ+領域およびＮ+領域での収
集に向けてゆっくりと移動し、光信号に対応する電気信
号の立下りエッジを発生する。電荷担持体の拡散距離は
再結合前の担持体の自由走行距離により決定され、１５
０μｍ以上にも達する。
【００１４】フォトダイオード２４の速いＲＣ時定数は
最小の容量と、電気接点５４，６０間およびＰ+領域５
２とデプリーション域間のマージンおよびＮ+領域５８
とデプリーション域間のマージンにおける光電流対収集
場所との直列抵抗とを必要とする。真性領域５６の幅が
大きいほど、デプリーション域の幅は大きく、またフォ
トダイオード２４の単位面積当りの容量は小さくなる。
デプリーション域の幅は逆バイアス電圧の大きいほど小
さくなるので、高速フォトダイオードではそれにかかる
逆電圧は一般に比較的高くなる。
最小の容量と、電気接点５４，６０間およびＰ+領域５
２とデプリーション域間のマージンおよびＮ+領域５８
とデプリーション域間のマージンにおける光電流対収集
場所との直列抵抗とを必要とする。真性領域５６の幅が
大きいほど、デプリーション域の幅は大きく、またフォ
トダイオード２４の単位面積当りの容量は小さくなる。
デプリーション域の幅は逆バイアス電圧の大きいほど小
さくなるので、高速フォトダイオードではそれにかかる
逆電圧は一般に比較的高くなる。
【００１５】低濃度にドープされた真性領域５６をＰ+
およびＮ+領域５２および５８間に挿入することは、逆
バイアス電圧の大きさによってより広いデプリーション
領域を有するＰＩＮフォトダイオードを作り出し、それ
によって、光の収集効率が向上し、作動速度が上昇し、
かつその容量は単なるＰ−Ｎダイオード構造の場合より
も低下する。
およびＮ+領域５２および５８間に挿入することは、逆
バイアス電圧の大きさによってより広いデプリーション
領域を有するＰＩＮフォトダイオードを作り出し、それ
によって、光の収集効率が向上し、作動速度が上昇し、
かつその容量は単なるＰ−Ｎダイオード構造の場合より
も低下する。
【００１６】ＰＩＮフォトダイオードは一般に、低濃度
（Ｎ）にドープされたウェーハ５０の裏面にＮ+領域を
拡散し、ウェーハ５０の表面にＰ+領域５２を拡散して
から、金属接点をウェーハの両面に付加して作られる。
一般に、Ｎ+領域５８に接続される裏面接点面積は金製
の反射層６０である。反射層は一般に接地電圧端子に接
続されている。
（Ｎ）にドープされたウェーハ５０の裏面にＮ+領域を
拡散し、ウェーハ５０の表面にＰ+領域５２を拡散して
から、金属接点をウェーハの両面に付加して作られる。
一般に、Ｎ+領域５８に接続される裏面接点面積は金製
の反射層６０である。反射層は一般に接地電圧端子に接
続されている。
【００１７】Ｐ−Ｎダイオード結合はまたフォトダイオ
ードとしても機能する。しかし、Ｐ−Ｎフォトダイオー
ドの電場内光電流収集領域、即ちドリフト領域、はＰ−
Ｎ結合が逆バイアスされた時に作られる比較的うすいデ
プリーション域に限定される。このドリフト領域は光生
成された電荷担持体対の収集という点ではずっと効率が
低い。その理由は、これらの担持体対の大部分はデプリ
ーション域の外で生成されるからである。さらに、デプ
リーション域外で生成された電荷対はＰおよびＮ層の収
集点マージンに熱拡散して、デプリーション域に達する
時の相対速度はずっと小さくなっているため、フォトダ
イオードの作動性能は低くなってしまう。さらに、高濃
度にドープされたＰおよびＮ領域のため、単位面積当り
のダイオード容量は大きくなりフォトダイオードの性能
はさらに低下する。
ードとしても機能する。しかし、Ｐ−Ｎフォトダイオー
ドの電場内光電流収集領域、即ちドリフト領域、はＰ−
Ｎ結合が逆バイアスされた時に作られる比較的うすいデ
プリーション域に限定される。このドリフト領域は光生
成された電荷担持体対の収集という点ではずっと効率が
低い。その理由は、これらの担持体対の大部分はデプリ
ーション域の外で生成されるからである。さらに、デプ
リーション域外で生成された電荷対はＰおよびＮ層の収
集点マージンに熱拡散して、デプリーション域に達する
時の相対速度はずっと小さくなっているため、フォトダ
イオードの作動性能は低くなってしまう。さらに、高濃
度にドープされたＰおよびＮ領域のため、単位面積当り
のダイオード容量は大きくなりフォトダイオードの性能
はさらに低下する。
【００１８】ＰＩＮフォトダイオードは標準的なＰ−Ｎ
ダイオードより性能は高いが、ＰＩＮフォトダイオード
の構造は一般に半導体ウェーハ５０の片面だけに施せば
よい標準的な半導体工程によって簡単に製造することは
できない。
ダイオードより性能は高いが、ＰＩＮフォトダイオード
の構造は一般に半導体ウェーハ５０の片面だけに施せば
よい標準的な半導体工程によって簡単に製造することは
できない。
【００１９】一般的な大量生産においては、現在では受
信機回路および送信機ドライバーを単一な集積回路（Ｉ
Ｃ）にして、トランシーバＩＣとして製造するのが標準
的である。上述したように、効率的なフォトダイオード
をトランシーバ回路として同一の半導体基板上に集積化
することは困難である。その結果、個々の赤外線フォト
ダイオードは一般にトランシーバ回路およびＬＥＤに組
込まれて、フォトダイオードおよびＬＥＤのレンズと共
にプラスチック成形されたパッケージとしてのトランシ
ーバモジュールに形成される。トランシーバモジュール
は小型に設計され、組立てられる電子装置内に置かれ、
一般的にトランシーバ筐体上の赤外線用窓を利用しての
広角視野が得られるようになっている。トランシーバＩ
Ｃは、赤外線通信制御機（ＩＣＣ），LIART，LISART，
または同様な機能を果すマイクロプロセッサのようなあ
る種の直列データ通信装置とデジタルにインターフェー
スするように設計されている。
信機回路および送信機ドライバーを単一な集積回路（Ｉ
Ｃ）にして、トランシーバＩＣとして製造するのが標準
的である。上述したように、効率的なフォトダイオード
をトランシーバ回路として同一の半導体基板上に集積化
することは困難である。その結果、個々の赤外線フォト
ダイオードは一般にトランシーバ回路およびＬＥＤに組
込まれて、フォトダイオードおよびＬＥＤのレンズと共
にプラスチック成形されたパッケージとしてのトランシ
ーバモジュールに形成される。トランシーバモジュール
は小型に設計され、組立てられる電子装置内に置かれ、
一般的にトランシーバ筐体上の赤外線用窓を利用しての
広角視野が得られるようになっている。トランシーバＩ
Ｃは、赤外線通信制御機（ＩＣＣ），LIART，LISART，
または同様な機能を果すマイクロプロセッサのようなあ
る種の直列データ通信装置とデジタルにインターフェー
スするように設計されている。
【００２０】トランシーバモジュールを単一のパッケー
ジに組立てる際の費用がかさむために、フォトダイオー
ド及び受信機回路を同一のシリコン基板上に集積化する
のが望ましい。しかしながら、フォトダイオードを集積
化したIrDA受信機またはトランシーバを構成することは
一般に経済的に有利でもないし、また例えばIrDAの低速
仕様に叶うような範囲の光学的に十分な感度を得ること
もできたためしがない。
ジに組立てる際の費用がかさむために、フォトダイオー
ド及び受信機回路を同一のシリコン基板上に集積化する
のが望ましい。しかしながら、フォトダイオードを集積
化したIrDA受信機またはトランシーバを構成することは
一般に経済的に有利でもないし、また例えばIrDAの低速
仕様に叶うような範囲の光学的に十分な感度を得ること
もできたためしがない。
【００２１】一般に、IrDA受信機では、１ｍの距離での
IrDA受信機の最小検出しきい値に要求される、例えば３
０nAから２２０nAの最低信号レベルを作り出すために面
積が３．４から２５mm2の個別のフォトダイオードを用
いるのが一般的である。受信機またはトランシーバＩＣ
は、採用するＩＣ製造工程技術および回路設計の複雑さ
によって、一般に２から１０mm2の面積を有する。
IrDA受信機の最小検出しきい値に要求される、例えば３
０nAから２２０nAの最低信号レベルを作り出すために面
積が３．４から２５mm2の個別のフォトダイオードを用
いるのが一般的である。受信機またはトランシーバＩＣ
は、採用するＩＣ製造工程技術および回路設計の複雑さ
によって、一般に２から１０mm2の面積を有する。
【００２２】Ｐ−Ｎフォトダイオードは標準的なＩＣ製
造工程により製作することができるが、得られるフォト
ダイオードは、フォトダイオード工程に最適な方法で製
作されたＰＩＮフォトダイオードに比べて一般に効率お
よび信号帯域幅が低下しているか、または非常に大きい
静電容量を持つという問題点がある。フォトダイオード
に最適な工程に必要な工程数がずっと少く、また光学的
解像度が低いフォトリソグラフィー用マスクの数が少い
ことにより、ＰＩＮフォトダイオードに特有なシリコン
工程は最近のシリコンＩＣ工程よりも一般に単位面積当
りで約半分以下の費用しかかからない。その上、フォト
ダイオードに特異な工程では歩留りが高く、試験は簡単
であるから、おそらく、さらに単位面積当り２０％から
４０％の価格低減が見込まれる。しかし、フォトダイオ
ード特有の工程の処理および歩留り価格についての利点
は、取扱い、保存、型取付け、および個別のフォトダイ
オードの受信機またはトランシーバモジュールへの固着
のための組立て費用によって部分的に相殺される。ま
た、従来の設計および製造技術によると、IrDA受信機ま
たはトランシーバは、受信機またはトランシーバＩＣよ
りもかなり大型になり、またフォトダイオードは個別の
装置として製作すれば単位面積当りの価格を下げること
ができる。それ故、フォトダイオードの組立て費用をな
くすことにより得られる節約にも拘らず、フォトダイオ
ードを受信機またはトランシーバと共に集積しない方が
より経済的になる。
造工程により製作することができるが、得られるフォト
ダイオードは、フォトダイオード工程に最適な方法で製
作されたＰＩＮフォトダイオードに比べて一般に効率お
よび信号帯域幅が低下しているか、または非常に大きい
静電容量を持つという問題点がある。フォトダイオード
に最適な工程に必要な工程数がずっと少く、また光学的
解像度が低いフォトリソグラフィー用マスクの数が少い
ことにより、ＰＩＮフォトダイオードに特有なシリコン
工程は最近のシリコンＩＣ工程よりも一般に単位面積当
りで約半分以下の費用しかかからない。その上、フォト
ダイオードに特異な工程では歩留りが高く、試験は簡単
であるから、おそらく、さらに単位面積当り２０％から
４０％の価格低減が見込まれる。しかし、フォトダイオ
ード特有の工程の処理および歩留り価格についての利点
は、取扱い、保存、型取付け、および個別のフォトダイ
オードの受信機またはトランシーバモジュールへの固着
のための組立て費用によって部分的に相殺される。ま
た、従来の設計および製造技術によると、IrDA受信機ま
たはトランシーバは、受信機またはトランシーバＩＣよ
りもかなり大型になり、またフォトダイオードは個別の
装置として製作すれば単位面積当りの価格を下げること
ができる。それ故、フォトダイオードの組立て費用をな
くすことにより得られる節約にも拘らず、フォトダイオ
ードを受信機またはトランシーバと共に集積しない方が
より経済的になる。
【００２３】さらに、標準的なＩＣ工程を用いて構築し
たＰＩＮフォトダイオードの単位面積当りの光変換効率
は、フォトダイオードに特有な工程を用いて製造したＰ
−Ｎフォトダイオードの効率の典型的に２０％ないし８
０％である。フォトダイオードの処理費用は典型的にＩ
Ｃ工程の費用の半分であるという仮定によれば、集積化
されたフォトダイオードと受信機またはトランシーバＩ
Ｃが個別のフォトダイオードよりも経済的により有利で
あるためには、集積化されたダイオードは外部フォトダ
イオードの面積の半分以下でなければならないことにな
る。集積化されたフォトダイオードは、それ故、同等価
格の個別なＰＩＮフォトダイオードの信号出力の１０％
ないし４０％の信号出力しか持てないことになる。
たＰＩＮフォトダイオードの単位面積当りの光変換効率
は、フォトダイオードに特有な工程を用いて製造したＰ
−Ｎフォトダイオードの効率の典型的に２０％ないし８
０％である。フォトダイオードの処理費用は典型的にＩ
Ｃ工程の費用の半分であるという仮定によれば、集積化
されたフォトダイオードと受信機またはトランシーバＩ
Ｃが個別のフォトダイオードよりも経済的により有利で
あるためには、集積化されたダイオードは外部フォトダ
イオードの面積の半分以下でなければならないことにな
る。集積化されたフォトダイオードは、それ故、同等価
格の個別なＰＩＮフォトダイオードの信号出力の１０％
ないし４０％の信号出力しか持てないことになる。
【００２４】標準的なＩＣ工程を用いて製作したフォト
ダイオードにはこの他にも問題がある。一つの大きな問
題は、標準的なＩＣ工法で製作したフォトダイオードの
単位面積当りの静電容量は、フォトダイオードに最適な
工程を用いて製造したフォトダイオードの単位面積当り
の静電容量の１００倍以上であることである。静電容量
の増大は赤外線受信機のノイズ／帯域幅性能のかなりの
低下をもたらし、そのため、さもなければ使用される集
積化フォトダイオードより大きいものを使用しなければ
ならないことになる。
ダイオードにはこの他にも問題がある。一つの大きな問
題は、標準的なＩＣ工法で製作したフォトダイオードの
単位面積当りの静電容量は、フォトダイオードに最適な
工程を用いて製造したフォトダイオードの単位面積当り
の静電容量の１００倍以上であることである。静電容量
の増大は赤外線受信機のノイズ／帯域幅性能のかなりの
低下をもたらし、そのため、さもなければ使用される集
積化フォトダイオードより大きいものを使用しなければ
ならないことになる。
【００２５】特定の受信機帯域幅を仮定した時、検出可
能な最低のフォトダイオード信号電流は受信機の等価入
力ノイズレベルより大きくなければならない。それ故、
もし受信機のノイズレベルを低下できるなら、より小さ
い受信信号を検出することができる。ＩＣ受信機の等価
入力ノイズレベルの下限は、信号周波数およびフォトダ
イオード容量により決定される入力トランジスタのノイ
ズ性能、面積、電源電圧、入力装置のバイアス電流およ
びソースインピーダンスにより制限される。入力ノイズ
パラメータを調節する低ノイズのフォトダイオードの増
幅器設計の原理は、同業者には周知であるからここでは
言及しない。しかし、特定の帯域幅が指定されると、フ
ォトダイオードの容量が増大し、そのインピーダンスが
低下すると、等価な入力ノイズ電流は、赤外線受信機の
増幅器がその条件下で最低ノイズを与えるように最適化
されていると仮定すると、平方根関数として増大すると
理解される。
能な最低のフォトダイオード信号電流は受信機の等価入
力ノイズレベルより大きくなければならない。それ故、
もし受信機のノイズレベルを低下できるなら、より小さ
い受信信号を検出することができる。ＩＣ受信機の等価
入力ノイズレベルの下限は、信号周波数およびフォトダ
イオード容量により決定される入力トランジスタのノイ
ズ性能、面積、電源電圧、入力装置のバイアス電流およ
びソースインピーダンスにより制限される。入力ノイズ
パラメータを調節する低ノイズのフォトダイオードの増
幅器設計の原理は、同業者には周知であるからここでは
言及しない。しかし、特定の帯域幅が指定されると、フ
ォトダイオードの容量が増大し、そのインピーダンスが
低下すると、等価な入力ノイズ電流は、赤外線受信機の
増幅器がその条件下で最低ノイズを与えるように最適化
されていると仮定すると、平方根関数として増大すると
理解される。
【００２６】例えば、フォトダイオードの入力容量にお
ける四倍の増加は、同じ帯域幅内でのノイズが最低にな
るように受信機が最適化されていれば、フォトダイオー
ドを含めての受信機の等価入力ノイズ電流の２倍の増加
を生ずる。しかしながら、フォトダイオードの面積を４
倍にすると、入力ノイズは２倍にしかならないが出力電
流利得は４倍になる点に留意すべきである。従って、フ
ォトダイオードの面積を増加させることは、与えられた
信号照明レベルに対する実効的利得、即ち信号対雑音の
比（Ｓ／Ｎ比）を増加させる。しかし、単位面積当りの
容量が１００倍のフォトダイオードでは、最適化された
受信機の入力ノイズ電流は１０倍に増加されるので、受
信機の最低検出しきい値は１０倍に増加されるというこ
とも明らかである。従って、フォトダイオードは、フォ
トダイオード最適化工程を用いて構築したフォトダイオ
ードに比べて単に適度に低下した効率を有する、標準Ｉ
Ｃ工程を用いてフォトダイオードを構築することはでき
るが、標準ＩＣ工程による１００倍の容量のフォトダイ
オードは、受信機のノイズ性能を低下させて入力感度を
実効的に１０倍まで低減させる。
ける四倍の増加は、同じ帯域幅内でのノイズが最低にな
るように受信機が最適化されていれば、フォトダイオー
ドを含めての受信機の等価入力ノイズ電流の２倍の増加
を生ずる。しかしながら、フォトダイオードの面積を４
倍にすると、入力ノイズは２倍にしかならないが出力電
流利得は４倍になる点に留意すべきである。従って、フ
ォトダイオードの面積を増加させることは、与えられた
信号照明レベルに対する実効的利得、即ち信号対雑音の
比（Ｓ／Ｎ比）を増加させる。しかし、単位面積当りの
容量が１００倍のフォトダイオードでは、最適化された
受信機の入力ノイズ電流は１０倍に増加されるので、受
信機の最低検出しきい値は１０倍に増加されるというこ
とも明らかである。従って、フォトダイオードは、フォ
トダイオード最適化工程を用いて構築したフォトダイオ
ードに比べて単に適度に低下した効率を有する、標準Ｉ
Ｃ工程を用いてフォトダイオードを構築することはでき
るが、標準ＩＣ工程による１００倍の容量のフォトダイ
オードは、受信機のノイズ性能を低下させて入力感度を
実効的に１０倍まで低減させる。
【００２７】もう一つの問題は、効率的なフォトダイオ
ードは、シリコンの光吸収深度が標準ＩＣ工程での浅い
結合の場合の値の数倍を超えるので、一般に基板をダイ
オード接点の一つとして使用するという点である。基板
接点は一般にＰ型物質であるから、この事は基板が陽極
接続であることを意味し、通常基板と陰極接続を有する
標準外部フォトダイオード構造とは逆のものである。従
って、集積化されたフォトダイオード受信機は、一般
に、陽極を、通常接地電位レールに結合された基板に接
触させて機能させる必要がある。
ードは、シリコンの光吸収深度が標準ＩＣ工程での浅い
結合の場合の値の数倍を超えるので、一般に基板をダイ
オード接点の一つとして使用するという点である。基板
接点は一般にＰ型物質であるから、この事は基板が陽極
接続であることを意味し、通常基板と陰極接続を有する
標準外部フォトダイオード構造とは逆のものである。従
って、集積化されたフォトダイオード受信機は、一般
に、陽極を、通常接地電位レールに結合された基板に接
触させて機能させる必要がある。
【００２８】このような制約にも拘らず、同一のＩＣに
集積化された小型のフォトダイオードを用いて、十分な
感度と帯域幅を有するIrDA受信機を作ることができる。
例えば、このような受信機は面積が約２mm2の経済効率
のよい集積化されたフォトダイオードを使用することが
できる。集積化されたフォトダイオードの効率は個別の
フォトダイオードの約６０％であると仮定すると、４μ
W/cm2の赤外光を用いてうまくレンズで照射すれば約１
８nAのパルスを出力できる。これはビットエラーレート
１０-8でIrDA受信機を低速動作させる際の最低の赤外線
照射レベルとして指定されている数値である。集積化フ
ォトダイオードを使用する受信機は約２nAのパルス帯域
幅に亘って等価な入力ノイズレベルと、約９nAの信号検
出しきい値とを必要とする。
集積化された小型のフォトダイオードを用いて、十分な
感度と帯域幅を有するIrDA受信機を作ることができる。
例えば、このような受信機は面積が約２mm2の経済効率
のよい集積化されたフォトダイオードを使用することが
できる。集積化されたフォトダイオードの効率は個別の
フォトダイオードの約６０％であると仮定すると、４μ
W/cm2の赤外光を用いてうまくレンズで照射すれば約１
８nAのパルスを出力できる。これはビットエラーレート
１０-8でIrDA受信機を低速動作させる際の最低の赤外線
照射レベルとして指定されている数値である。集積化フ
ォトダイオードを使用する受信機は約２nAのパルス帯域
幅に亘って等価な入力ノイズレベルと、約９nAの信号検
出しきい値とを必要とする。
【００２９】IrDA赤外線受信機設計における主な問題は
出力帰還ノイズである。集積化フォトダイオードは受信
機出力ＤOUTからフォトダイオードへの帰還容量に弱
い。例えば、２mm2の集積化フォトダイオードは、一般
に２mm以下の距離へだたったフォトダイオードの表面と
受信機の出力接着ワイヤとの間の２から１０フェムトフ
ァラッド（fF）の範囲の帰還結合容量を有する。集積化
フォトダイオードは個別の外付けフォトダイオードより
小さいが、集積化フォトダイオードは受信機回路と同じ
ＩＣ上にあるため、それは必然的に受信機出力に接近し
ている。従って、帰還結合容量は外付けのフォトダイオ
ードのそれと同程度の大きさである。さらに、受信機は
小型で効率の低い集積化フォトダイオードの補償のため
により敏感でなければならないので、帰還の効果はそれ
に比例して大きい。
出力帰還ノイズである。集積化フォトダイオードは受信
機出力ＤOUTからフォトダイオードへの帰還容量に弱
い。例えば、２mm2の集積化フォトダイオードは、一般
に２mm以下の距離へだたったフォトダイオードの表面と
受信機の出力接着ワイヤとの間の２から１０フェムトフ
ァラッド（fF）の範囲の帰還結合容量を有する。集積化
フォトダイオードは個別の外付けフォトダイオードより
小さいが、集積化フォトダイオードは受信機回路と同じ
ＩＣ上にあるため、それは必然的に受信機出力に接近し
ている。従って、帰還結合容量は外付けのフォトダイオ
ードのそれと同程度の大きさである。さらに、受信機は
小型で効率の低い集積化フォトダイオードの補償のため
により敏感でなければならないので、帰還の効果はそれ
に比例して大きい。
【００３０】具体的には、上述の例では、もし帰還容量
が２fF位小さく、また受信機出力が、５Ｖの振幅を持つ
とすると、受信機出力端子における遷移毎に１０フェム
トクーロン（fC）の電荷が受信機入力端子に転送され
る。もし受信機帯域幅が１１５Kbpsの低速IrDA受信機と
して典型的な６００kHzなら、信号過渡の時定数は（１
／６００kHz）／６．２８即ち約２６５nsである。従っ
て、１０fCの電荷は典型的に（１０fC/２６５ns）即ち
３７６nAという見かけの電流振幅をもつ。これは上記の
例における９nAの最小検出しきい値の４０倍以上であっ
て、受信機の動作範囲の８０％に亘り入力信号の混乱を
来たす。
が２fF位小さく、また受信機出力が、５Ｖの振幅を持つ
とすると、受信機出力端子における遷移毎に１０フェム
トクーロン（fC）の電荷が受信機入力端子に転送され
る。もし受信機帯域幅が１１５Kbpsの低速IrDA受信機と
して典型的な６００kHzなら、信号過渡の時定数は（１
／６００kHz）／６．２８即ち約２６５nsである。従っ
て、１０fCの電荷は典型的に（１０fC/２６５ns）即ち
３７６nAという見かけの電流振幅をもつ。これは上記の
例における９nAの最小検出しきい値の４０倍以上であっ
て、受信機の動作範囲の８０％に亘り入力信号の混乱を
来たす。
【００３１】IrDA受信機の出力から入力への帰還の問題
に対する従来の矯正法の幾つかを次に述べる。（１）大
型のフォトダイオードを使用することにより、信号に比
べて十分小さい出力帰還が得られるようにする。（２）
出力と受信機入力との間にシールドを設ける。（３）均
衡のとれた差動出力線及び／又は均衡のとれた入力フォ
トダイオードの使用。これらの解決法はすべて、フォト
ダイオードの全面積の増大、パッケージングの複雑性の
増大、またはシールドの設置費用などの価格増加をとも
なう。
に対する従来の矯正法の幾つかを次に述べる。（１）大
型のフォトダイオードを使用することにより、信号に比
べて十分小さい出力帰還が得られるようにする。（２）
出力と受信機入力との間にシールドを設ける。（３）均
衡のとれた差動出力線及び／又は均衡のとれた入力フォ
トダイオードの使用。これらの解決法はすべて、フォト
ダイオードの全面積の増大、パッケージングの複雑性の
増大、またはシールドの設置費用などの価格増加をとも
なう。
【００３２】その上、集積化フォトダイオードを組込ん
だIrDA受信機またはトランシーバＩＣに対しては、フォ
トダイオードと受信機出力との間にシールドを付加する
ことは特に困難である。ＩＣは一般に３〜４mmの長さで
非常に小型なので、金型に取付けてワイヤボンディング
をした後で１mmの精度でシールドを配置する必要があ
る。この余分な組立て工程は最終的なパッケージの価格
を増大する。もう一つの問題は、シールドは集積化フォ
トダイオードに入射する赤外光を阻止することのないよ
うに設計されなければならない事である。
だIrDA受信機またはトランシーバＩＣに対しては、フォ
トダイオードと受信機出力との間にシールドを付加する
ことは特に困難である。ＩＣは一般に３〜４mmの長さで
非常に小型なので、金型に取付けてワイヤボンディング
をした後で１mmの精度でシールドを配置する必要があ
る。この余分な組立て工程は最終的なパッケージの価格
を増大する。もう一つの問題は、シールドは集積化フォ
トダイオードに入射する赤外光を阻止することのないよ
うに設計されなければならない事である。
【００３３】外付けフォトダイオードには存在しないが
オンチップフォトダイオードに集積された赤外線受信機
には存在するかも知れない、フォトダイオード入力帰還
機構のもう一つの受信機出力は、基板を介しての帰還結
合である。これは受信機回路により注入された電荷担持
体か、基板を介しての分散ＲＣ結合によるものである。
適当な電源電圧に接続された拡散ＰおよびＮ集電リング
を設けることでいくらかの利益は得られるけれども外付
けシールドはこの帰還結合機構に対しては役に立たな
い。これらのリングは限定された基板シールドとして作
用するか、あるいは基板担持体の集電体として作用す
る。
オンチップフォトダイオードに集積された赤外線受信機
には存在するかも知れない、フォトダイオード入力帰還
機構のもう一つの受信機出力は、基板を介しての帰還結
合である。これは受信機回路により注入された電荷担持
体か、基板を介しての分散ＲＣ結合によるものである。
適当な電源電圧に接続された拡散ＰおよびＮ集電リング
を設けることでいくらかの利益は得られるけれども外付
けシールドはこの帰還結合機構に対しては役に立たな
い。これらのリングは限定された基板シールドとして作
用するか、あるいは基板担持体の集電体として作用す
る。
【００３４】最後に、外付けまたは集積化したフォトダ
イオードの赤外線データ受信機の性能に対するもう一つ
の問題は、外部ノイズ特に隣接するデジタル信号線から
のノイズのピックアップである。外来ノイズ信号の大き
さは一般に受信機自身の出力端子からの帰還信号の大き
さに比べて小さいが、デジタル信号線またはかなりの交
流信号レベルの近接する回路ノードからの外来ノイズは
受信機の混乱をひき起こす。外部シールドは外来信号の
ノイズを制御するのによく使用されるが、それはまたパ
ッケージの価格及び／又はその全体的なサイズを増大さ
せる。
イオードの赤外線データ受信機の性能に対するもう一つ
の問題は、外部ノイズ特に隣接するデジタル信号線から
のノイズのピックアップである。外来ノイズ信号の大き
さは一般に受信機自身の出力端子からの帰還信号の大き
さに比べて小さいが、デジタル信号線またはかなりの交
流信号レベルの近接する回路ノードからの外来ノイズは
受信機の混乱をひき起こす。外部シールドは外来信号の
ノイズを制御するのによく使用されるが、それはまたパ
ッケージの価格及び／又はその全体的なサイズを増大さ
せる。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】上述した問題点に鑑
み、本発明の目的は、標準的な半導体製造工程を用いて
製造可能で、受信機回路と共に半導体基板上に集積化す
るのに適したフォトダイオードを提供することにある。
み、本発明の目的は、標準的な半導体製造工程を用いて
製造可能で、受信機回路と共に半導体基板上に集積化す
るのに適したフォトダイオードを提供することにある。
【００３６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による分散型フォトダイオードの一実施例
は、第のタイプのドーパントでドープされ、第１および
第２の平坦表面と複数の拡散部分とを有する基板からな
り、その複数の拡散部分は第２のタイプのドーパントで
ドープされ、基板の第１の平坦表面に形成されている。
基板の第１の平坦平面上には複数の接続トレースが配置
され、複数の拡散部分の各々に結合されている。
に、本発明による分散型フォトダイオードの一実施例
は、第のタイプのドーパントでドープされ、第１および
第２の平坦表面と複数の拡散部分とを有する基板からな
り、その複数の拡散部分は第２のタイプのドーパントで
ドープされ、基板の第１の平坦表面に形成されている。
基板の第１の平坦平面上には複数の接続トレースが配置
され、複数の拡散部分の各々に結合されている。
【００３７】また、本発明によるフォトダイオードの製
造法の一実施例は、第１および第２の平坦表面を有する
基板を形成し、該基板を第１のタイプのドーパントでド
ープし、複数の拡散部分を形成するために基板の第１の
平坦表面上に複数工程で第２のタイプのドーパント（不
純物）を拡散し、複数の拡散部分を相互接続するために
第１平坦表面上に第１の導電トレース（線）のセットを
配置する工程を含む。
造法の一実施例は、第１および第２の平坦表面を有する
基板を形成し、該基板を第１のタイプのドーパントでド
ープし、複数の拡散部分を形成するために基板の第１の
平坦表面上に複数工程で第２のタイプのドーパント（不
純物）を拡散し、複数の拡散部分を相互接続するために
第１平坦表面上に第１の導電トレース（線）のセットを
配置する工程を含む。
【００３８】また、本発明による集積されたフォトダイ
オードおよび受信機回路の一実施例は、第１のタイプの
ドーパントでドープされ、第１および第２の平坦表面と
複数の拡散部分を持った基板を有し、その複数の拡散部
分は第２のタイプのドーパントでドープされ基板の第１
の平坦表面に形成されている。第１の複数の接続トレー
スは基板の第１の平坦表面上に配置され複数の拡散部分
の各々に結合されている。受信機回路は基板上に形成さ
れ、受信機の第１入力端子は第１の複数の接続トレース
に結合されている。
オードおよび受信機回路の一実施例は、第１のタイプの
ドーパントでドープされ、第１および第２の平坦表面と
複数の拡散部分を持った基板を有し、その複数の拡散部
分は第２のタイプのドーパントでドープされ基板の第１
の平坦表面に形成されている。第１の複数の接続トレー
スは基板の第１の平坦表面上に配置され複数の拡散部分
の各々に結合されている。受信機回路は基板上に形成さ
れ、受信機の第１入力端子は第１の複数の接続トレース
に結合されている。
【００３９】本発明の特徴および利点は、添付の図面を
参照しながら進められる本発明の好適実施例の詳細な記
述からさらに容易に自明となるであろう。
参照しながら進められる本発明の好適実施例の詳細な記
述からさらに容易に自明となるであろう。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例を、添
付図面に基づいて詳細に説明する。
付図面に基づいて詳細に説明する。
【００４１】図３は本発明による集積化された受信機お
よびフォトダイオード３００の一実施例を示す。標準的
なＩＤ工程による浅い接合から生ずる単位面積当りの容
量を低減するために、相互に離間しかつ接続トレース３
３４により相互に接続されているＮ型拡散ドット３３２
を用いてフォトダイオードのＰ−Ｎ結合を形成して構築
する。なお、Ｎ型拡散ドット３３２Ａ，３３２Ｂおよび
３３２Ｃは以下に詳細に説明されるが、それらはフォト
ダイオード３３０を構成するＮ型拡散ドット３３２の全
体の働きを示すものである。接続トレース３３４は、受
信機２２０の入力端子ＤIRに接続されている。フォトダ
イオード２３０と同様に、受信機２２０の出力端子Ｄ
OUTはコンデンサ４０を介してフォトダイオード３３０
に容量結合され、帰還制御受信機の設計を用いて帰還の
効果を低減できる。加えて、コンデンサ４２で表わされ
るように、外来ノイズ源への容量結合が存在する。
よびフォトダイオード３００の一実施例を示す。標準的
なＩＤ工程による浅い接合から生ずる単位面積当りの容
量を低減するために、相互に離間しかつ接続トレース３
３４により相互に接続されているＮ型拡散ドット３３２
を用いてフォトダイオードのＰ−Ｎ結合を形成して構築
する。なお、Ｎ型拡散ドット３３２Ａ，３３２Ｂおよび
３３２Ｃは以下に詳細に説明されるが、それらはフォト
ダイオード３３０を構成するＮ型拡散ドット３３２の全
体の働きを示すものである。接続トレース３３４は、受
信機２２０の入力端子ＤIRに接続されている。フォトダ
イオード２３０と同様に、受信機２２０の出力端子Ｄ
OUTはコンデンサ４０を介してフォトダイオード３３０
に容量結合され、帰還制御受信機の設計を用いて帰還の
効果を低減できる。加えて、コンデンサ４２で表わされ
るように、外来ノイズ源への容量結合が存在する。
【００４２】図４Ａは、図３に示す実施例のフォトダイ
オード３３０の部分断面図である。多数のＮ型拡散部分
３３２Ａ、３３２Ｂおよび３３２Ｃは、Ｐ形基板２１０
に規則的間隔で形成され、フォトダイオード３３０のＰ
−Ｎ接合を形成する。Ｎ型拡散部分は互いに一様な距離
Ｄだけ離間する幅Ｗの最小サイズのドットで形成され、
最小容量で３３２Ａ，３３２Ｂおよび３３２Ｃが相互接
続されている。これら拡散部分は上部金属層の最小サイ
ズのトレースを用いて形成される。結合ドット間隔Ｄ
は、担持体の平均自由拡散路長と受信機の最大パルス減
衰時定数により決定される。例えば、もし平均自由担持
体拡散路長が１５５μｍで、担持体の拡散速度が３００
m/sで、Ｎ型拡散ドット３３２Ａ〜３３２Ｃが５０μｍ
離れているとすると、光で生成された担持体の接合ドッ
トへの最大拡散距離は５０μｍの半分の約２５μｍであ
る。この事はパルスの減衰時定数即ち担持体が２５μｍ
だけ拡散するに要する時間はおよそ１．２μｓであるこ
とを示す。
オード３３０の部分断面図である。多数のＮ型拡散部分
３３２Ａ、３３２Ｂおよび３３２Ｃは、Ｐ形基板２１０
に規則的間隔で形成され、フォトダイオード３３０のＰ
−Ｎ接合を形成する。Ｎ型拡散部分は互いに一様な距離
Ｄだけ離間する幅Ｗの最小サイズのドットで形成され、
最小容量で３３２Ａ，３３２Ｂおよび３３２Ｃが相互接
続されている。これら拡散部分は上部金属層の最小サイ
ズのトレースを用いて形成される。結合ドット間隔Ｄ
は、担持体の平均自由拡散路長と受信機の最大パルス減
衰時定数により決定される。例えば、もし平均自由担持
体拡散路長が１５５μｍで、担持体の拡散速度が３００
m/sで、Ｎ型拡散ドット３３２Ａ〜３３２Ｃが５０μｍ
離れているとすると、光で生成された担持体の接合ドッ
トへの最大拡散距離は５０μｍの半分の約２５μｍであ
る。この事はパルスの減衰時定数即ち担持体が２５μｍ
だけ拡散するに要する時間はおよそ１．２μｓであるこ
とを示す。
【００４３】典型的な０．８μｍBiCMOS工程では、最小
の拡散ドットのサイズはおよそ２×２μm2である。もし
Ｎ型拡散ドット３３２Ａ〜Ｃが５０×５０μm2毎に配置
されたとすると、フォトダイオード３３０の拡散接合は
フォトダイオードの面積の１／５００以下である。Ｎ型
拡散ドット３３２から基板２１０へのフォトダイオード
３３０の容量は、連続的な接合を有する同じ位のサイズ
のフォトダイオードの容量の約１／８０である。基板２
１０との容量は、Ｎ型拡散側壁の付加容量および最小サ
イズの相互接続３３４Ａ〜Ｃの容量による接合面積比よ
りも大きい。
の拡散ドットのサイズはおよそ２×２μm2である。もし
Ｎ型拡散ドット３３２Ａ〜Ｃが５０×５０μm2毎に配置
されたとすると、フォトダイオード３３０の拡散接合は
フォトダイオードの面積の１／５００以下である。Ｎ型
拡散ドット３３２から基板２１０へのフォトダイオード
３３０の容量は、連続的な接合を有する同じ位のサイズ
のフォトダイオードの容量の約１／８０である。基板２
１０との容量は、Ｎ型拡散側壁の付加容量および最小サ
イズの相互接続３３４Ａ〜Ｃの容量による接合面積比よ
りも大きい。
【００４４】図４Ｂは、フォトダイオード３３０の上面
図であって、Ｎ型拡散ドットのＰ型基板２１０上での分
布を説明する図である。Ｎ型拡散ドット３３２Ａ〜Ｃ
は、一様な距離Ｄで相互に離間している。すべてのＮ型
拡散ドットは、等距離に分布され相互接続線３３４Ａ〜
Ｃを介してフォトダイオード３３０を形成するように接
続されている。
図であって、Ｎ型拡散ドットのＰ型基板２１０上での分
布を説明する図である。Ｎ型拡散ドット３３２Ａ〜Ｃ
は、一様な距離Ｄで相互に離間している。すべてのＮ型
拡散ドットは、等距離に分布され相互接続線３３４Ａ〜
Ｃを介してフォトダイオード３３０を形成するように接
続されている。
【００４５】フォトダイオード３３０の分散構造は赤外
線パルスの継続時間を担持体減衰時定数の約１／２だけ
延長するので、出力パルスを入力パルス幅まで回復する
ために出力パルス幅をこの量だけ低減するのに有用であ
る。フォトダイオード３３０の応答速度を調整するため
に、Ｎ型拡散ドット３３２の距離Ｄを変更することがで
きる。また、同一の譲受人に譲渡された、同時係属の米
国特許出願番号Ｎｏ．０８／８６４，２８６，名称「通
信受信機における出力信号パルス幅誤差補正用装置及び
方法」は実質的にここに組み込まれているものである
が、この出願は、受信機２２０の出力パルスのパルス幅
を正規化するために採用し得る回路と方法を記述してい
る。
線パルスの継続時間を担持体減衰時定数の約１／２だけ
延長するので、出力パルスを入力パルス幅まで回復する
ために出力パルス幅をこの量だけ低減するのに有用であ
る。フォトダイオード３３０の応答速度を調整するため
に、Ｎ型拡散ドット３３２の距離Ｄを変更することがで
きる。また、同一の譲受人に譲渡された、同時係属の米
国特許出願番号Ｎｏ．０８／８６４，２８６，名称「通
信受信機における出力信号パルス幅誤差補正用装置及び
方法」は実質的にここに組み込まれているものである
が、この出願は、受信機２２０の出力パルスのパルス幅
を正規化するために採用し得る回路と方法を記述してい
る。
【００４６】図３および４Ａに示される接続トレース３
３４は、一般に、約１μｍ幅で、４３μｍの間隔で配置
された金属細片である。接続トレース３３４の金属は、
従来の連続的ダイオードの導電層により覆われるであろ
う表面の量の約１／４０を占めている。その結果、接続
トレース３３４はノイズ信号の受信のための小さいアン
テナを提供し、出力端子ＤOUTからの帰還信号および外
部ノイズ源に対する容量接合も低減される。
３４は、一般に、約１μｍ幅で、４３μｍの間隔で配置
された金属細片である。接続トレース３３４の金属は、
従来の連続的ダイオードの導電層により覆われるであろ
う表面の量の約１／４０を占めている。その結果、接続
トレース３３４はノイズ信号の受信のための小さいアン
テナを提供し、出力端子ＤOUTからの帰還信号および外
部ノイズ源に対する容量接合も低減される。
【００４７】図４Ａおよび４Ｂのフォトダイオード３３
０に説明されたＮ型拡散ドット法の利点は、外部ノイズ
源および内部基板ＲＣ結合効果に対する、その実効的結
合容量が著しく低減されるという事である。（しかし、
それは基板２１０に同様に形成されている受信機または
送信機の回路から注入される基板担持体ノイズの影響を
のがれられるという事にはならない。）フォトダイオー
ド３３０において、結合容量はフォトダイオードの面積
の１／５０の程度であり、それは集積化された受信機の
信号対雑音比の著しい向上をもたらす。
０に説明されたＮ型拡散ドット法の利点は、外部ノイズ
源および内部基板ＲＣ結合効果に対する、その実効的結
合容量が著しく低減されるという事である。（しかし、
それは基板２１０に同様に形成されている受信機または
送信機の回路から注入される基板担持体ノイズの影響を
のがれられるという事にはならない。）フォトダイオー
ド３３０において、結合容量はフォトダイオードの面積
の１／５０の程度であり、それは集積化された受信機の
信号対雑音比の著しい向上をもたらす。
【００４８】Ｎ型拡散ドット接続３３４Ａ〜Ｃの間の基
板２１０の露出部はまた、図４Ａに示されるフォトダイ
オード３３０に接地裏面板２１２が付加された実効的な
シールドとしても作用する。裏面板がないと、金属相互
接続により創出されるスクリーンは、その面積上の連続
導体と同様な外部ノイズ源に対する結合容量を持つと考
えられる。しかし、本発明では、接地された裏面板２１
２は接続トレース３３４の周囲の場におけるノイズ信号
を中和する逆誘起されたノイズ信号を樹立する。その結
果、受信機回路においてノイズ差信号を生成するために
残存する唯一のノイズ信号は接続トレース３３４により
影になる裏面板２１２の面積の１／４０である。
板２１０の露出部はまた、図４Ａに示されるフォトダイ
オード３３０に接地裏面板２１２が付加された実効的な
シールドとしても作用する。裏面板がないと、金属相互
接続により創出されるスクリーンは、その面積上の連続
導体と同様な外部ノイズ源に対する結合容量を持つと考
えられる。しかし、本発明では、接地された裏面板２１
２は接続トレース３３４の周囲の場におけるノイズ信号
を中和する逆誘起されたノイズ信号を樹立する。その結
果、受信機回路においてノイズ差信号を生成するために
残存する唯一のノイズ信号は接続トレース３３４により
影になる裏面板２１２の面積の１／４０である。
【００４９】フォトダイオード３３０のＮ型拡散ドット
３３２の全面積は、連続的Ｎ型拡散領域を有する同等な
フォトダイオードの面積の約１／４０であるが、Ｐ型基
板２１０内の熱的移動をしている光生成電荷担持体対の
吸収は、連続的Ｎ型拡散領域における吸収の僅かに２０
％以下である。標準的半導体工程を用いて作られたダイ
オード内に形成された高濃度にドープされたＰ−Ｎ接合
は、Ｐ−Ｎ接合におけるデプリーション層１μｍを生ず
るに過ぎない。しかし、入射光の吸収深さは約１５μｍ
である。その結果、Ｐ型基板２１０に作られる光生成電
荷担持体（photo-generated charge carrier）の対が多
数存在することになる。しかし、接地されたＰ型基板２
１０はこれら電荷対を電界から有効にシールドするの
で、電荷担持体（carriers）はそれに作用する電場の効
果を受けずに動き回る、即ち電荷担持体はブラウン運動
を行う。
３３２の全面積は、連続的Ｎ型拡散領域を有する同等な
フォトダイオードの面積の約１／４０であるが、Ｐ型基
板２１０内の熱的移動をしている光生成電荷担持体対の
吸収は、連続的Ｎ型拡散領域における吸収の僅かに２０
％以下である。標準的半導体工程を用いて作られたダイ
オード内に形成された高濃度にドープされたＰ−Ｎ接合
は、Ｐ−Ｎ接合におけるデプリーション層１μｍを生ず
るに過ぎない。しかし、入射光の吸収深さは約１５μｍ
である。その結果、Ｐ型基板２１０に作られる光生成電
荷担持体（photo-generated charge carrier）の対が多
数存在することになる。しかし、接地されたＰ型基板２
１０はこれら電荷対を電界から有効にシールドするの
で、電荷担持体（carriers）はそれに作用する電場の効
果を受けずに動き回る、即ち電荷担持体はブラウン運動
を行う。
【００５０】従って、Ｐ型基板２１０内の光生成された
電荷担持体は、その担持体の熱的移動に対する確率分布
を表わす球状電荷雲(spherical cloud)の中心に存在す
ると考えることができる。この球状電荷雲の半径は、電
荷担持体が再結合するまでに移動する平均距離に等しい
約１５０μｍである。それ故、電荷担持体は一般に連続
的Ｐ−Ｎ接合をもつフォトダイオード内を動くであろう
距離よりも長い距離を移動して一つのＮ型拡散ドット３
３２により形成されるＰ−Ｎ接合に到着するのである
が、各電荷担持体が再結合することなしに一つのＮ型拡
散ドット３３２のＰ−Ｎ接合に到着する確率はほんの僅
か減少するだけである。それ故、フォトダイオード３３
０の容量は大きく低減される一方で、フォトダイオード
３３０の分散型構造は連続的なＰ−Ｎ接合をもつ同等な
フォトダイオードよりもほんの僅か効果が下るだけであ
る。
電荷担持体は、その担持体の熱的移動に対する確率分布
を表わす球状電荷雲(spherical cloud)の中心に存在す
ると考えることができる。この球状電荷雲の半径は、電
荷担持体が再結合するまでに移動する平均距離に等しい
約１５０μｍである。それ故、電荷担持体は一般に連続
的Ｐ−Ｎ接合をもつフォトダイオード内を動くであろう
距離よりも長い距離を移動して一つのＮ型拡散ドット３
３２により形成されるＰ−Ｎ接合に到着するのである
が、各電荷担持体が再結合することなしに一つのＮ型拡
散ドット３３２のＰ−Ｎ接合に到着する確率はほんの僅
か減少するだけである。それ故、フォトダイオード３３
０の容量は大きく低減される一方で、フォトダイオード
３３０の分散型構造は連続的なＰ−Ｎ接合をもつ同等な
フォトダイオードよりもほんの僅か効果が下るだけであ
る。
【００５１】図５は図３に示したフォトダイオード３３
０と受信機２２０を集積化したものに導電性シールド５
０２を付加したものを示す。フォトダイオード３３０の
シールド効果は、導電性シールドトレース５０２Ａ〜Ｄ
をＮ型拡散ドット３３２および相互接続トレース３３４
の上に配置することにより得られるほんの適度なフォト
ダイオード容量の増加によって得られる。導電性シール
ドトレース５０２Ａ〜Ｄは接地電位に接続され、それに
より導電性シールドに入射するノイズ信号を接地に逃が
す。導電性シールドトレース５０２Ａ〜Ｄは、一般に半
導体製造工程における第２の金属層を用いて製造され
る。フォトダイオード３３０に導電性シールドトレース
５０２Ａ〜Ｄを付加すると、フォトダイオードの容量が
約５０％増加する。しかし、導電性シールド５０２は、
フォトダイオード３３０に入射する外部ノイズ信号の約
１０dBをシールドする。
０と受信機２２０を集積化したものに導電性シールド５
０２を付加したものを示す。フォトダイオード３３０の
シールド効果は、導電性シールドトレース５０２Ａ〜Ｄ
をＮ型拡散ドット３３２および相互接続トレース３３４
の上に配置することにより得られるほんの適度なフォト
ダイオード容量の増加によって得られる。導電性シール
ドトレース５０２Ａ〜Ｄは接地電位に接続され、それに
より導電性シールドに入射するノイズ信号を接地に逃が
す。導電性シールドトレース５０２Ａ〜Ｄは、一般に半
導体製造工程における第２の金属層を用いて製造され
る。フォトダイオード３３０に導電性シールドトレース
５０２Ａ〜Ｄを付加すると、フォトダイオードの容量が
約５０％増加する。しかし、導電性シールド５０２は、
フォトダイオード３３０に入射する外部ノイズ信号の約
１０dBをシールドする。
【００５２】フォトダイオード３３０の効率および低結
合容量は十分に高いので、図１の受信機２０のような従
来の受信機回路の使用を同じ基板に製造された受信機２
２０として使用することを可能にする。その場合、フォ
トダイオード３３０は図１の回路の中のフォトダイオー
ドの代りになるが、フォトダイオード３３０と受信機回
路２０は同じ半導体基板上に製造される。
合容量は十分に高いので、図１の受信機２０のような従
来の受信機回路の使用を同じ基板に製造された受信機２
２０として使用することを可能にする。その場合、フォ
トダイオード３３０は図１の回路の中のフォトダイオー
ドの代りになるが、フォトダイオード３３０と受信機回
路２０は同じ半導体基板上に製造される。
【００５３】しかし、データ入力ＤIRおよび受信機の信
号ＤOUTならびに同じ基板に製造されたフォトダイオー
ドが非常に近接していることで、基板を介して付加的結
合が発生し、ＤOUTからＤIRへの帰還信号に対応するた
めに帰還緩和受信機回路の設計を望ましいものとするか
も知れない。図６は、受信機回路４２０が図３の受信機
回路２２０としての使用にふさわしくなるように受信機
帯域幅フィルターの設計によって帰還位相の制御によ
り、帰還の効果を緩和するための受信機回路４２０の一
実施例を示している。オン・オフ変調（例えばIrDAによ
り指定される変調）を使って復調を行う赤外線受信機で
は、帰還が受信信号と同期しているなら、帰還過渡振幅
よりもかなり低い信号を受信することができる。これ
は、出力からの帰還が正であるように受信機を設計し
て、帰還が実際には、帰還のスパイクの極性が受信信号
の極性に対応することで、帰還が受信信号を増強するよ
うにすることで達成される。もし受信機の過渡応答が少
しオーバーシュートしていて、ＡＧＣも高信号しきい値
ＡＧＣも使われていないと、正帰還はダイナミックヒス
テレシスとして働き、少しも擬似遷移を含まない出力パ
ルスを発生する。
号ＤOUTならびに同じ基板に製造されたフォトダイオー
ドが非常に近接していることで、基板を介して付加的結
合が発生し、ＤOUTからＤIRへの帰還信号に対応するた
めに帰還緩和受信機回路の設計を望ましいものとするか
も知れない。図６は、受信機回路４２０が図３の受信機
回路２２０としての使用にふさわしくなるように受信機
帯域幅フィルターの設計によって帰還位相の制御によ
り、帰還の効果を緩和するための受信機回路４２０の一
実施例を示している。オン・オフ変調（例えばIrDAによ
り指定される変調）を使って復調を行う赤外線受信機で
は、帰還が受信信号と同期しているなら、帰還過渡振幅
よりもかなり低い信号を受信することができる。これ
は、出力からの帰還が正であるように受信機を設計し
て、帰還が実際には、帰還のスパイクの極性が受信信号
の極性に対応することで、帰還が受信信号を増強するよ
うにすることで達成される。もし受信機の過渡応答が少
しオーバーシュートしていて、ＡＧＣも高信号しきい値
ＡＧＣも使われていないと、正帰還はダイナミックヒス
テレシスとして働き、少しも擬似遷移を含まない出力パ
ルスを発生する。
【００５４】図６の赤外線受信機４２０は、ＤOUTから
フォトダイオード入力ＤIRまでの寄生容量４４０による
帰還が正になるように設計されている。それ故、ＤIRに
おける受信信号中の負の遷移はＤOUTにおけるデータ出
力信号中での負の遷移を生じ、それは帰還信号に対応す
る負のスパイクを生成する。
フォトダイオード入力ＤIRまでの寄生容量４４０による
帰還が正になるように設計されている。それ故、ＤIRに
おける受信信号中の負の遷移はＤOUTにおけるデータ出
力信号中での負の遷移を生じ、それは帰還信号に対応す
る負のスパイクを生成する。
【００５５】受信信号は帰還スパイクのはるかに大きい
振幅に対抗され、その結果、検出比較器４４２の出力信
号は繰返して検出しきい値ＶDETを超える。これはデー
タ出力信号に多重遷移を生じデータを損なう。
振幅に対抗され、その結果、検出比較器４４２の出力信
号は繰返して検出しきい値ＶDETを超える。これはデー
タ出力信号に多重遷移を生じデータを損なう。
【００５６】受信機４２０のように受信機が正帰還を得
るように設計されていると、正帰還は受信信号を補強す
る。ＤIRでの受信信号と組合されると、正帰還はＤIRの
端部に応答してＶDETからさらに離れて振れるような信
号を比較器４４２の入力に発生させ、ＤOUTに単一の出
力パルスを生ずる。
るように設計されていると、正帰還は受信信号を補強す
る。ＤIRでの受信信号と組合されると、正帰還はＤIRの
端部に応答してＶDETからさらに離れて振れるような信
号を比較器４４２の入力に発生させ、ＤOUTに単一の出
力パルスを生ずる。
【００５７】帯域通過フィルター４３４は信号鳴音とオ
ーバーシュートを抑制するために良好な減衰過渡応答を
得られるように設計される必要がある。これにふさわし
いフィルターの例はガウス帯域フィルターで、それはフ
ィルターから出力される鳴音とオーバーシュートが少い
過渡応答をもつロールオフ端部を有する。また、フィル
ターは帰還スパイクに含まれるエネルギーを時間的に拡
散する。例えば２０nsのスパイクは３００nsのスパイク
に変換され、それはさらに上述の動的ヒステレシスに貢
献する。
ーバーシュートを抑制するために良好な減衰過渡応答を
得られるように設計される必要がある。これにふさわし
いフィルターの例はガウス帯域フィルターで、それはフ
ィルターから出力される鳴音とオーバーシュートが少い
過渡応答をもつロールオフ端部を有する。また、フィル
ターは帰還スパイクに含まれるエネルギーを時間的に拡
散する。例えば２０nsのスパイクは３００nsのスパイク
に変換され、それはさらに上述の動的ヒステレシスに貢
献する。
【００５８】しかし、ＡＧＣの感度減少を防ぐには、受
信機４２０のＡＧＣしきい値ＶAGCは、ピーク帰還値の
ために利得がＡＧＣによって下方に調整されるのを防止
するのに適当な余裕をもってピーク帰還値が設定されて
いなければならない。ＡＧＣしきい値が高いことはＡＧ
Ｃしきい値が低い場合に比べて望ましくない結果を生ず
る。第１に、ＡＧＣノイズ低下（それはノイズによる信
号の干渉を減少する）の効果が少い。第２に、出力パル
ス幅の信号レベルによる変化が大きい。
信機４２０のＡＧＣしきい値ＶAGCは、ピーク帰還値の
ために利得がＡＧＣによって下方に調整されるのを防止
するのに適当な余裕をもってピーク帰還値が設定されて
いなければならない。ＡＧＣしきい値が高いことはＡＧ
Ｃしきい値が低い場合に比べて望ましくない結果を生ず
る。第１に、ＡＧＣノイズ低下（それはノイズによる信
号の干渉を減少する）の効果が少い。第２に、出力パル
ス幅の信号レベルによる変化が大きい。
【００５９】ＡＧＣはＤIRへの入力信号の増大に応答し
て増幅器４２６の前方利得を減少させる。一般に、入力
信号がない時には、ＡＧＣが利得を高めるので増幅器４
２６は非常に敏感である。しかし、ノイズがあるとノイ
ズレベルをも含めた入力信号に応答して利得を低減させ
る。これにより受信機４２０のノイズ不感応性を向上さ
せる。受信信号の強度がノイズの振幅より大きい限り受
信機は機能する。現実的な観点からは、騒音環境下で
は、受信信号を強めるように送信および受信装置を互い
に接近させることになり通信リンクが機能できるように
なる。ＡＧＣがないと、送信機と受信機が相互に近接し
ていても、ノイズレベルは受信機が送信信号を出力デー
タ信号の原形をそこなわずに捕捉することを妨げる。そ
の理由は、ノイズ信号はまだ有効な出力遷移間で擬似出
力遷移を発生させるのに十分な大きい振幅を持っている
からである。
て増幅器４２６の前方利得を減少させる。一般に、入力
信号がない時には、ＡＧＣが利得を高めるので増幅器４
２６は非常に敏感である。しかし、ノイズがあるとノイ
ズレベルをも含めた入力信号に応答して利得を低減させ
る。これにより受信機４２０のノイズ不感応性を向上さ
せる。受信信号の強度がノイズの振幅より大きい限り受
信機は機能する。現実的な観点からは、騒音環境下で
は、受信信号を強めるように送信および受信装置を互い
に接近させることになり通信リンクが機能できるように
なる。ＡＧＣがないと、送信機と受信機が相互に近接し
ていても、ノイズレベルは受信機が送信信号を出力デー
タ信号の原形をそこなわずに捕捉することを妨げる。そ
の理由は、ノイズ信号はまだ有効な出力遷移間で擬似出
力遷移を発生させるのに十分な大きい振幅を持っている
からである。
【００６０】さらに、ＡＧＣはデータ出力ＤOUTのパル
スの忠実性を向上させる。注意深い設計にも拘らず、そ
れでも受信機にはいくらかの鳴音、オーバーシュートお
よびアンダーシュートが発生する。ＡＧＣが増幅器４２
６の感度を低減させる時には、ＡＧＣは鳴音、オーバー
シュートおよびアンダーシュートの効果を低下させる。
さらに、検出しきい値ＶDETが波形の中心にないなら
ば、信号パルスを広げたり狭めたりすることができる受
信波形には傾斜があるので、ＶDETを波形の中心に維持
することでＡＧＣはパルスの忠実性を向上させる。
スの忠実性を向上させる。注意深い設計にも拘らず、そ
れでも受信機にはいくらかの鳴音、オーバーシュートお
よびアンダーシュートが発生する。ＡＧＣが増幅器４２
６の感度を低減させる時には、ＡＧＣは鳴音、オーバー
シュートおよびアンダーシュートの効果を低下させる。
さらに、検出しきい値ＶDETが波形の中心にないなら
ば、信号パルスを広げたり狭めたりすることができる受
信波形には傾斜があるので、ＶDETを波形の中心に維持
することでＡＧＣはパルスの忠実性を向上させる。
【００６１】しかし、正帰還の振幅はまたＡＧＣに受信
機の感度を下方に調整させる。正帰還に応答してＡＧＣ
が利得を低減させるので送信信号に対する受信機の感度
はまた低減され、特に高い信号パルス率では受信機から
入力信号を失わせるようにすることができる。
機の感度を下方に調整させる。正帰還に応答してＡＧＣ
が利得を低減させるので送信信号に対する受信機の感度
はまた低減され、特に高い信号パルス率では受信機から
入力信号を失わせるようにすることができる。
【００６２】図６の受信機回路は帰還の効果を低減させ
る一方で、もし帰還が検出レベルＶ DETより大きいと、
望ましくない余計な出力パルス遷移を引き起こす原因に
なる帰還遷移のオーバーシュートまたは鳴音の影響をこ
うむる。周知のフィルター設計技術の使用は過渡オーバ
ーシュートを無視できるレベルまで制限できるのだが、
実際には、そのピークレベルを１／５から１／１０の値
に低減することは、赤外線受信機内外での可変位相シフ
ト効果のために、困難である。これらの可変位相シフト
効果のうちの幾つかは、送信パルス波形、フォトダイオ
ード時定数、フォトダイオード容量、受信機出力負荷容
量、受信機電源、およびフィルター部分値などのパラメ
ータの正規分散により引き起こされる。
る一方で、もし帰還が検出レベルＶ DETより大きいと、
望ましくない余計な出力パルス遷移を引き起こす原因に
なる帰還遷移のオーバーシュートまたは鳴音の影響をこ
うむる。周知のフィルター設計技術の使用は過渡オーバ
ーシュートを無視できるレベルまで制限できるのだが、
実際には、そのピークレベルを１／５から１／１０の値
に低減することは、赤外線受信機内外での可変位相シフ
ト効果のために、困難である。これらの可変位相シフト
効果のうちの幾つかは、送信パルス波形、フォトダイオ
ード時定数、フォトダイオード容量、受信機出力負荷容
量、受信機電源、およびフィルター部分値などのパラメ
ータの正規分散により引き起こされる。
【００６３】受信機４２０は、正確なデータパルス幅を
必要としないエッジトリッガーされる直列データ通信制
御器、または低しきい値ＡＧＣの効用を必要としない受
信機系と共に使用される赤外線受信機の帰還の破壊的効
果を１０〜２０dBだけ有利に減少させることができる。
必要としないエッジトリッガーされる直列データ通信制
御器、または低しきい値ＡＧＣの効用を必要としない受
信機系と共に使用される赤外線受信機の帰還の破壊的効
果を１０〜２０dBだけ有利に減少させることができる。
【００６４】本発明における使用に適した受信機の別な
実施例を図７に示す。低しきい値ＡＧＣの使用に適した
赤外線受信機６２０は、出力に帰還パルスの減衰が起こ
り得るようにデータ信号のパルス間隔の１／２の遅延が
与えられるように比較器６４２からの出力信号に遅延６
５０を加える。また、受信機６２０は、ＤOUTの出力パ
ルス遷移のリーディングエッジに入力されるＡＧＣへの
信号を阻止するＡＧＣディスエーブルワンショット６５
２により制御されるＡＧＣスイッチ６４８をも有してい
る。
実施例を図７に示す。低しきい値ＡＧＣの使用に適した
赤外線受信機６２０は、出力に帰還パルスの減衰が起こ
り得るようにデータ信号のパルス間隔の１／２の遅延が
与えられるように比較器６４２からの出力信号に遅延６
５０を加える。また、受信機６２０は、ＤOUTの出力パ
ルス遷移のリーディングエッジに入力されるＡＧＣへの
信号を阻止するＡＧＣディスエーブルワンショット６５
２により制御されるＡＧＣスイッチ６４８をも有してい
る。
【００６５】出力信号の遅延により、ＤOUTからＤIRへ
の帰還信号のピークは時間的にシフトされ、帰還のピー
クはＤIRでの受信信号のパルスの中央に向けて発生す
る。また、ＡＧＣディスエーブルワンショット６５２
は、信号のディスエーブルパルスの期間中ＡＧＣピーク
検出器の入力を受信信号の経路から分離（isolate）す
るようにＡＧＣスイッチ６４８を切る働きをするＤOUT
における出力信号のフォーリングエッジに応答して、信
号ディスエーブルパルスを生成する。信号ディスエーブ
ルパルスは、ＡＧＣ利得低減を引き起こす位のレベル以
下に帰還遷移が落着くのに十分な時間にわたり存在する
必要がある。従って、ＡＧＣピーク検出器６３６は、帰
還パルスが比較器６４２の負の入力に現われる時刻には
信号経路から分離されている。その結果、ディスエーブ
ル期間中に容量６２８に貯えられた利得制御電圧は、受
信信号の強度を反映して帰還信号により混乱を受けな
い。
の帰還信号のピークは時間的にシフトされ、帰還のピー
クはＤIRでの受信信号のパルスの中央に向けて発生す
る。また、ＡＧＣディスエーブルワンショット６５２
は、信号のディスエーブルパルスの期間中ＡＧＣピーク
検出器の入力を受信信号の経路から分離（isolate）す
るようにＡＧＣスイッチ６４８を切る働きをするＤOUT
における出力信号のフォーリングエッジに応答して、信
号ディスエーブルパルスを生成する。信号ディスエーブ
ルパルスは、ＡＧＣ利得低減を引き起こす位のレベル以
下に帰還遷移が落着くのに十分な時間にわたり存在する
必要がある。従って、ＡＧＣピーク検出器６３６は、帰
還パルスが比較器６４２の負の入力に現われる時刻には
信号経路から分離されている。その結果、ディスエーブ
ル期間中に容量６２８に貯えられた利得制御電圧は、受
信信号の強度を反映して帰還信号により混乱を受けな
い。
【００６６】あるいは、ＡＧＣディスエーブルワンショ
ット６５２は、ＤOUTにおける出力信号の立下りまたは
立上りエッジの両者に応答してディスエーブルパルスを
発生する出力端トリッガードディスエーブルワンショッ
トで置替えてもよい。出力端トリッガードディスエーブ
ルワンショットは、ＤOUTにおける出力パルスの両エッ
ジに対し帰還パルス中のＡＧＣピーク検出器６３６を分
離する。この方法は、ＤOUTにおける出力信号の立上り
エッジからの帰還パルスにより利得制御電圧が悪影響を
受けないので、高いレベルの帰還にも耐え、または低い
レベルのＡＧＣしきい値電圧の使用をも可能にするとい
う利点がある。
ット６５２は、ＤOUTにおける出力信号の立下りまたは
立上りエッジの両者に応答してディスエーブルパルスを
発生する出力端トリッガードディスエーブルワンショッ
トで置替えてもよい。出力端トリッガードディスエーブ
ルワンショットは、ＤOUTにおける出力パルスの両エッ
ジに対し帰還パルス中のＡＧＣピーク検出器６３６を分
離する。この方法は、ＤOUTにおける出力信号の立上り
エッジからの帰還パルスにより利得制御電圧が悪影響を
受けないので、高いレベルの帰還にも耐え、または低い
レベルのＡＧＣしきい値電圧の使用をも可能にするとい
う利点がある。
【００６７】受信機６２０の性能は従来の受信機の性能
よりもかなり優れてはいるが、受信機６２０はＤOUTか
らＤIRへの帰還が正になるように設計される必要があ
る。帰還は比較器６４２の入力と結合しているので負帰
還は出力信号における擬似遷移を引き起こす。
よりもかなり優れてはいるが、受信機６２０はＤOUTか
らＤIRへの帰還が正になるように設計される必要があ
る。帰還は比較器６４２の入力と結合しているので負帰
還は出力信号における擬似遷移を引き起こす。
【００６８】図８の受信機８２０は、本発明の受信機２
２０としての使用に適した単一入力受信機回路の別な実
施例を示す。しかし、受信機８２０は出力端子ＤOUTか
ら入力端子ＤIRへの正帰還に依存しない。信号ディスエ
ーブルスイッチ８４８は、帯域通過フィルターと、比較
器８４２およびＡＧＣピーク検出器８３６の両入力との
間に置かれている。出力端トリッガードディスエーブル
ワンショット８５２はＤOUTにおける遅延出力信号を入
力し、また出力信号の立下りおよび立上りエッジの各々
に応答してディスエーブルパルスを発生する。ディスエ
ーブル信号は帰還遷移が比較器８４２からの出力信号に
おける擬似遷移を引き起こすレベル以下に減衰する帰還
遷移のために十分長い時間だけ継続しなければならな
い。ディスエーブルパルスは、帯域通過フィルター８３
４の出力に立下りおよび立上り帰還ピークが存在する時
間中、信号ディスエーブルスイッチ８４８が比較器８４
２およびＡＧＣピーク検出器８３６を受信信号経路から
分離する。この構成は受信機８２０が受信機６２０の性
能より向上したＡＧＣを得ることを可能にする。しか
し、受信機８２０は正帰還に依存しない。その理由は、
比較器８４２の入力は帰還ピークから分離されており、
それによって負帰還ピークがＤOUTにおける出力信号に
擬似遷移を生ずるのを防止するからである。
２０としての使用に適した単一入力受信機回路の別な実
施例を示す。しかし、受信機８２０は出力端子ＤOUTか
ら入力端子ＤIRへの正帰還に依存しない。信号ディスエ
ーブルスイッチ８４８は、帯域通過フィルターと、比較
器８４２およびＡＧＣピーク検出器８３６の両入力との
間に置かれている。出力端トリッガードディスエーブル
ワンショット８５２はＤOUTにおける遅延出力信号を入
力し、また出力信号の立下りおよび立上りエッジの各々
に応答してディスエーブルパルスを発生する。ディスエ
ーブル信号は帰還遷移が比較器８４２からの出力信号に
おける擬似遷移を引き起こすレベル以下に減衰する帰還
遷移のために十分長い時間だけ継続しなければならな
い。ディスエーブルパルスは、帯域通過フィルター８３
４の出力に立下りおよび立上り帰還ピークが存在する時
間中、信号ディスエーブルスイッチ８４８が比較器８４
２およびＡＧＣピーク検出器８３６を受信信号経路から
分離する。この構成は受信機８２０が受信機６２０の性
能より向上したＡＧＣを得ることを可能にする。しか
し、受信機８２０は正帰還に依存しない。その理由は、
比較器８４２の入力は帰還ピークから分離されており、
それによって負帰還ピークがＤOUTにおける出力信号に
擬似遷移を生ずるのを防止するからである。
【００６９】図８は、出力端トリッガードディスエーブ
ルワンショットの一例を詳細に示す。排他的ＯＲゲート
８５２の一入力端子は出力信号を直接受ける一方で、他
の入力端子は抵抗器８５６を介して出力信号に、またコ
ンデンサ８５４を介して地面に結合されている。抵抗器
８５６およびコンデンサー８５４は、出力信号をさらに
遅延し、パルス端が出力信号中に発生すると、ＸＯＲ８
５２の二つの入力は抵抗器８５６およびコンデンサー８
５４のＲＣ定数により決まる時間の間異なる値にあり、
それはまたＸＯＲ８５２により生成されるディスエーブ
ルパルスの幅を決定する。
ルワンショットの一例を詳細に示す。排他的ＯＲゲート
８５２の一入力端子は出力信号を直接受ける一方で、他
の入力端子は抵抗器８５６を介して出力信号に、またコ
ンデンサ８５４を介して地面に結合されている。抵抗器
８５６およびコンデンサー８５４は、出力信号をさらに
遅延し、パルス端が出力信号中に発生すると、ＸＯＲ８
５２の二つの入力は抵抗器８５６およびコンデンサー８
５４のＲＣ定数により決まる時間の間異なる値にあり、
それはまたＸＯＲ８５２により生成されるディスエーブ
ルパルスの幅を決定する。
【００７０】図３の受信機２２０の使用に適した受信機
回路のさらに別の実施例は、図９の受信機９２０であ
る。帰還パルスの大きい振幅は受信機８２０の帯域通過
フィルター８３４の出力における鳴音、オーバーシュー
トおよびアンダーシュートに貢献できる。それ故、受信
機９２０は入力増幅器９２６の出力と帯域フィルター９
３４の間に信号ディスエーブルスイッチ９４８を介在さ
せて構築される。この構成は、出力信号のエッジに応答
してＸＯＲ９５２により生成されたディスエーブルパル
スが、帯域通過フィルター９３４，比較器９４２および
ＡＧＣピーク検出器９３６から分離されるようにする。
この構成は、帰還遷移をより急速に安定化させる。その
理由は、さもなければ帯域通過フィルター９３４の出力
応答における帰還遷移によって発生する鳴音、オーバー
シュートおよびアンダーシュートの増加のために過渡が
延長される帯域通過フィルター９３４の中へ過渡信号が
入り込むことを防止するからである。この事は受信機９
２０が大振幅の帰還を受け入れること、受信機の信号対
雑音比を向上させるためにより小さい帯域を使用する
事、またはＤOUTにおけるデータ出力信号を混乱させず
により大きいパルスレートで作動させる事を可能にす
る。
回路のさらに別の実施例は、図９の受信機９２０であ
る。帰還パルスの大きい振幅は受信機８２０の帯域通過
フィルター８３４の出力における鳴音、オーバーシュー
トおよびアンダーシュートに貢献できる。それ故、受信
機９２０は入力増幅器９２６の出力と帯域フィルター９
３４の間に信号ディスエーブルスイッチ９４８を介在さ
せて構築される。この構成は、出力信号のエッジに応答
してＸＯＲ９５２により生成されたディスエーブルパル
スが、帯域通過フィルター９３４，比較器９４２および
ＡＧＣピーク検出器９３６から分離されるようにする。
この構成は、帰還遷移をより急速に安定化させる。その
理由は、さもなければ帯域通過フィルター９３４の出力
応答における帰還遷移によって発生する鳴音、オーバー
シュートおよびアンダーシュートの増加のために過渡が
延長される帯域通過フィルター９３４の中へ過渡信号が
入り込むことを防止するからである。この事は受信機９
２０が大振幅の帰還を受け入れること、受信機の信号対
雑音比を向上させるためにより小さい帯域を使用する
事、またはＤOUTにおけるデータ出力信号を混乱させず
により大きいパルスレートで作動させる事を可能にす
る。
【００７１】装置の許容範囲や作動条件のばらつきのた
めに、受信信号経路中の帰還遷移が何時落着くかを正確
に予言することは不可能である。低速の通信フォーマッ
トでは、帰還ピークの整定時間における変動を説明する
ためにディスエーブルパルスの継続時間を延長してもよ
い。しかし、上述の４ＭＢフォーマットのような高速通
信フォーマットは、データが急速な整定時間を必要とす
るパルスの時間的位置に関係するので、狭い窓を持って
いる。その結果、ＸＯＲ９５２により生成されるディス
エーブル信号は帰還ピークと正確には一致しないであろ
う。
めに、受信信号経路中の帰還遷移が何時落着くかを正確
に予言することは不可能である。低速の通信フォーマッ
トでは、帰還ピークの整定時間における変動を説明する
ためにディスエーブルパルスの継続時間を延長してもよ
い。しかし、上述の４ＭＢフォーマットのような高速通
信フォーマットは、データが急速な整定時間を必要とす
るパルスの時間的位置に関係するので、狭い窓を持って
いる。その結果、ＸＯＲ９５２により生成されるディス
エーブル信号は帰還ピークと正確には一致しないであろ
う。
【００７２】例えば、もしディスエーブル信号が１．５
μｓならば、有効入力信号遷移でその間の間隔が１．５
μｓ以下のものは検出できなくなる。このような信号遷
移を捕捉するにはディスエーブル信号の継続時間を帰還
の破壊を防ぐのに必要な最小値に設定する必要がある。
しかしながら、ＩＣタイミング許容の変動や受信機パッ
ケージおよび回路基板のトレース配置の変動に起因する
ばらつきにより、大部分の受信機が帰還を破壊すること
なく機能することを保証するのに一般に要求される値よ
りも大きい時間を持つように信号ディスエーブル期間を
設定することが必要になる。この問題は、低帰還レベル
を有する受信機パッケージまたは基板配置についての最
適信号ディスエーブル期間と望ましくない最大パルスレ
ートの正確な決定という困難なエンジニヤリング課題を
付加することになる。
μｓならば、有効入力信号遷移でその間の間隔が１．５
μｓ以下のものは検出できなくなる。このような信号遷
移を捕捉するにはディスエーブル信号の継続時間を帰還
の破壊を防ぐのに必要な最小値に設定する必要がある。
しかしながら、ＩＣタイミング許容の変動や受信機パッ
ケージおよび回路基板のトレース配置の変動に起因する
ばらつきにより、大部分の受信機が帰還を破壊すること
なく機能することを保証するのに一般に要求される値よ
りも大きい時間を持つように信号ディスエーブル期間を
設定することが必要になる。この問題は、低帰還レベル
を有する受信機パッケージまたは基板配置についての最
適信号ディスエーブル期間と望ましくない最大パルスレ
ートの正確な決定という困難なエンジニヤリング課題を
付加することになる。
【００７３】集積化受信機２２０として使用するのに適
した受信機回路のさらに別な実施例は、図１０の受信機
１０２０である。高速通信フォーマットと信号整定にお
けるアドレス変動を可能にするために、受信機１０２０
は正帰還および帰還遷移をモニターし、かつ信号ディス
エーブルスイッチ１０４８が帰還遷移中に閉じることを
防止するような帰還が得られるように設計されている。
した受信機回路のさらに別な実施例は、図１０の受信機
１０２０である。高速通信フォーマットと信号整定にお
けるアドレス変動を可能にするために、受信機１０２０
は正帰還および帰還遷移をモニターし、かつ信号ディス
エーブルスイッチ１０４８が帰還遷移中に閉じることを
防止するような帰還が得られるように設計されている。
【００７４】帰還検出比較器１０６０は、入力増幅器１
０２６の出力端子における増幅された入力データ信号を
検出しきい値電圧レベルＶDETと比較して、増幅された
入力信号が検出しきい値より大きい限り高レベル信号を
出力する。排他的ＯＲ１０６２は、帰還検出比較器１０
６０の出力と遅延されたデジタル出力信号を比較しても
し両信号が異なるならば高レベル信号を出力する。逆
に、もし両信号が一致するなら排他的ＯＲ１０６２は低
レベル信号を出力する。この低レベル出力信号は、ＡＮ
Ｄゲート１０６４を通り、排他的ＯＲ１０５２から出力
されたエッジでトリッガーされたディスエーブル信号が
通常はスイッチ１０４８を閉じさせる前に、信号ディス
エーブルスイッチ１０４８を閉じる。この事は、過渡静
定時間がエッジでトリッガーされたワンショット回路の
タイミングだけから予言される値よりも小さい時には、
受信機１０２０の高速作動を可能にする。
０２６の出力端子における増幅された入力データ信号を
検出しきい値電圧レベルＶDETと比較して、増幅された
入力信号が検出しきい値より大きい限り高レベル信号を
出力する。排他的ＯＲ１０６２は、帰還検出比較器１０
６０の出力と遅延されたデジタル出力信号を比較しても
し両信号が異なるならば高レベル信号を出力する。逆
に、もし両信号が一致するなら排他的ＯＲ１０６２は低
レベル信号を出力する。この低レベル出力信号は、ＡＮ
Ｄゲート１０６４を通り、排他的ＯＲ１０５２から出力
されたエッジでトリッガーされたディスエーブル信号が
通常はスイッチ１０４８を閉じさせる前に、信号ディス
エーブルスイッチ１０４８を閉じる。この事は、過渡静
定時間がエッジでトリッガーされたワンショット回路の
タイミングだけから予言される値よりも小さい時には、
受信機１０２０の高速作動を可能にする。
【００７５】本発明のフォトダイオードはまた赤外線信
号を受信する差動法にも組込むことができる。図１１
は、一対の差動入力ＤIR1およびＤIR2を有する受信機１
１２０と共に使用できる本発明によるフォトダイオード
１２３０の別の実施例を示す。フォトダイオード１２３
０はその構造において図３のフォトダイオード３３０と
同様である。フォトダイオード３３０におけると同様
に、一連のＮ型拡散部分３３２がＰ型基板１２１０に形
成され、それらは受信機１１２０の入力端子ＤIR1に接
続トレース１２３４を介して相互接続されている。絶縁
トレース１２３８の付加的セットが接続トレース１２３
４に隣接して形成され、受信機１１２０の入力端子Ｄ
IR2に接続されている。接続トレース１２３４と絶縁ト
レース１２３８は等しい面積を持っているからそれらは
夫々同じノイズ信号を受け、それは受信機１１２０の差
動性により実質的に相殺される。絶縁トレース１２３８
はフォトダイオードの僅か１／５０しか占めないので、
それらはフォトダイオード３３０の光効率を僅かに低減
するだけである。絶縁トレースは接続トレースと同じ面
積を持っているからそれ等はほぼ同じ大きさのノイズ信
号をピックアップする。接続トレース１２３４と絶縁ト
レース１２３８との間の差動バランスを最大にするため
には、絶縁トレース１２３８は接続トレースと同じ構造
を有し、また接続トレース１２３４と図１１に示すよう
にインターリーブ（interleaved）すなわち各トレース
１２３４各に挿入する（interlineated）必要がある。
号を受信する差動法にも組込むことができる。図１１
は、一対の差動入力ＤIR1およびＤIR2を有する受信機１
１２０と共に使用できる本発明によるフォトダイオード
１２３０の別の実施例を示す。フォトダイオード１２３
０はその構造において図３のフォトダイオード３３０と
同様である。フォトダイオード３３０におけると同様
に、一連のＮ型拡散部分３３２がＰ型基板１２１０に形
成され、それらは受信機１１２０の入力端子ＤIR1に接
続トレース１２３４を介して相互接続されている。絶縁
トレース１２３８の付加的セットが接続トレース１２３
４に隣接して形成され、受信機１１２０の入力端子Ｄ
IR2に接続されている。接続トレース１２３４と絶縁ト
レース１２３８は等しい面積を持っているからそれらは
夫々同じノイズ信号を受け、それは受信機１１２０の差
動性により実質的に相殺される。絶縁トレース１２３８
はフォトダイオードの僅か１／５０しか占めないので、
それらはフォトダイオード３３０の光効率を僅かに低減
するだけである。絶縁トレースは接続トレースと同じ面
積を持っているからそれ等はほぼ同じ大きさのノイズ信
号をピックアップする。接続トレース１２３４と絶縁ト
レース１２３８との間の差動バランスを最大にするため
には、絶縁トレース１２３８は接続トレースと同じ構造
を有し、また接続トレース１２３４と図１１に示すよう
にインターリーブ（interleaved）すなわち各トレース
１２３４各に挿入する（interlineated）必要がある。
【００７６】同業者には自明であろうが、受信機回路４
２０，６２０，８２０，９２０，および１０２０は図１
１に示したフォトダイオードと差動モードで作動するよ
うに変更することができる。
２０，６２０，８２０，９２０，および１０２０は図１
１に示したフォトダイオードと差動モードで作動するよ
うに変更することができる。
【００７７】上記の実施例の関係において本発明の原理
を例示し説明したので、この技術に習熟している人々に
は容易に明らかな如く本発明はこれらの原理から逸脱す
ることなくその配置および詳細において変更することが
できる。
を例示し説明したので、この技術に習熟している人々に
は容易に明らかな如く本発明はこれらの原理から逸脱す
ることなくその配置および詳細において変更することが
できる。
【００７８】
【発明の効果】本発明によれば、分散型フォトダイオー
ドは、第１のタイプのドーパントでドープされ、第１お
よび第２の平坦な表面を有する基板と、第２のタイプの
ドーパントでドープされ、前記基板の前記第１の平坦な
表面上に形成された複数の拡散部分と、前記基板の前記
第１の平坦な表面上に配置され、前記複数の拡散部分の
各々に結合された第１の複数の接続トレースと、を有し
ている。受信機回路と共に半導体基板上に集積化するの
に適したフォトダイオードを、標準的な半導体製造工程
を用いて製造することが可能になる。
ドは、第１のタイプのドーパントでドープされ、第１お
よび第２の平坦な表面を有する基板と、第２のタイプの
ドーパントでドープされ、前記基板の前記第１の平坦な
表面上に形成された複数の拡散部分と、前記基板の前記
第１の平坦な表面上に配置され、前記複数の拡散部分の
各々に結合された第１の複数の接続トレースと、を有し
ている。受信機回路と共に半導体基板上に集積化するの
に適したフォトダイオードを、標準的な半導体製造工程
を用いて製造することが可能になる。
【図１】 従来の赤外線送信機、受信機の対の回路図で
ある。
ある。
【図２】 従来のＰＩＮフォトダイオードの断面図であ
る。
る。
【図３】 本発明による受信機およびフォトダイオード
の一実施例の図である。
の一実施例の図である。
【図４】 図４（Ａ）は図２のフォトダイオードの一部
分の断面図であり、図４（Ｂ）は図３のフォトダイオー
ドの一部分の上面図である。
分の断面図であり、図４（Ｂ）は図３のフォトダイオー
ドの一部分の上面図である。
【図５】 受信機およびフォトダイオードを用いた集積
化受信機の本発明の一実施例で、フォトダイオードが導
電シールドを有する場合の図である。
化受信機の本発明の一実施例で、フォトダイオードが導
電シールドを有する場合の図である。
【図６】 本発明の集積化された受信機およびフォトダ
イオードとしての使用に適した赤外線受信機回路の一実
施例の機能的ブロック図である。
イオードとしての使用に適した赤外線受信機回路の一実
施例の機能的ブロック図である。
【図７】 本発明の集積化された受信機およびフォトダ
イオードとしての使用に適した赤外線受信機回路の他の
実施例の機能的ブロック図である。
イオードとしての使用に適した赤外線受信機回路の他の
実施例の機能的ブロック図である。
【図８】 本発明の集積化された受信機およびフォトダ
イオードとしての使用に適した赤外線受信機回路のさら
なる他の機能的ブロック図である。
イオードとしての使用に適した赤外線受信機回路のさら
なる他の機能的ブロック図である。
【図９】 本発明の集積化された受信機およびフォトダ
イオードとしての使用に適した赤外線受信機回路のさら
なる他の機能的ブロック図である。
イオードとしての使用に適した赤外線受信機回路のさら
なる他の機能的ブロック図である。
【図１０】 本発明の集積化された受信機およびフォト
ダイオードとしての使用に適した赤外線受信機回路のさ
らなる実施例の機能的ブロック図である。
ダイオードとしての使用に適した赤外線受信機回路のさ
らなる実施例の機能的ブロック図である。
【図１１】 差動入力受信機として使用される付加的な
絶縁トレースのセットを有するフォトダイオードを利用
した、本発明の集積化された受信機およびフォトダイオ
ードの一実施例の図である。
絶縁トレースのセットを有するフォトダイオードを利用
した、本発明の集積化された受信機およびフォトダイオ
ードの一実施例の図である。
４２ コンデンサ ２１０ Ｐ形基板 ２１２ 接地裏面板 ２２０ 受信機 ３３０ フォトダイオード ３００ フォトダイオード ３３２ Ｎ型拡散ドット ３３２ Ｎ型拡散ドット ３３４ 接続トレース ４２０ 赤外線受信機 ４２６ 増幅器 ４３４ 帯域通過フィルター ４４０ 寄生容量 ４４２ 検出比較器 ５０２ 導電性シールドトレース ６２０ 赤外線受信機 ６２８ コンデンサー ６３６ ＡＧＣピーク検出器 ６４８ ＡＧＣスイッチ ６５０ 遅延 ６５２ ＡＧＣディスエーブルワンショット ８２０ 受信機 ８３４ 帯域通過フィルター ８３６ ＡＧＣピーク検出器 ８４２ 比較器 ８４８ 信号ディスエーブルスイッチ ８５２ 排他的ＯＲゲート ８５４ コンデンサ ９２０ 受信機 ９２６ 入力増幅器 ９３４ 帯域フィルター ９３６ ＡＧＣピーク検出器 ９４２ 比較器 ９４８ 信号ディスエーブルスイッチ ９５２ ＸＯＲ １０２０ 受信機 １０２６ 入力増幅器 １０４８ 信号ディスエーブルスイッチ １０６０ 帰還検出比較器 １０５２ 排他的ＯＲ １０６２ 排他的ＯＲ １０６４ ＡＮＤゲート １１２０ 受信機 １２１０ Ｐ型基板 １２３０ フォトダイオード １２３４ 接続トレース １２３８ 絶縁トレース
フロントページの続き (71)出願人 599032361 110 Ｐｉｏｎｅｅｒ Ｗａｙ，Ｕｎｉｔ Ａ．Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ，ＣＡ 94041 Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (38)
- 【請求項１】 第１のタイプのドーパントでドープさ
れ、第１および第２の平坦な表面を有する基板と；第２
のタイプのドーパントでドープされ、前記基板の前記第
１の平坦な表面上に形成された複数の拡散部分と；前記
基板の前記第１の平坦な表面上に配置され、前記複数の
拡散部分の各々に結合された第１の複数の接続トレース
と；を有することを特徴とする分散型フォトダイオー
ド。 - 【請求項２】 前記分散型フォトダイオードは、さら
に、前記基板の前記第２の平坦な表面上に形成された導
電層を有することを特徴とする請求項１記載の分散型フ
ォトダイオード。 - 【請求項３】 前記分散型フォトダイオードは、さら
に、前記第１の複数の接続トレースに沿って配置された
複数の導電シールドを有することを特徴とする請求項１
記載の分散型フォトダイオード。 - 【請求項４】 前記複数の接続トレースの各々は、半導
体の製造工程にとって、最小サイズの構造物であること
を特徴とする請求項１記載の分散型フォトダイオード。 - 【請求項５】 前記複数の拡散部分の各々は、半導体の
製造工程にとって、最小幅の金属トレースであることを
特徴とする請求項４記載の分散型フォトダイオード。 - 【請求項６】 前記複数の拡散部分の各々は、前記複数
の拡散部分のうちの隣接する１つから、所定の間隔だけ
離間していることを特徴とする請求項１記載の分散型フ
ォトダイオード。 - 【請求項７】 前記所定の間隔は、光により生成された
前記基板中のキャリヤが再結合するまでに移動する距離
の平均よりも小さいことを特徴とする請求項６記載の分
散型フォトダイオード。 - 【請求項８】 前記分散型フォトダイオードは、さら
に、前記基板の前記第１の平坦な表面上に配置され、前
記第１の複数の接続トレースとの各々の間に挿入された
第２の複数の接続トレースを有することを特徴とする請
求項１記載の分散型フォトダイオード。 - 【請求項９】 第１および第２の平坦な表面を有する基
板を提供するステップと；第１のタイプのドーパントで
前記基板をドーピングするステップと；複数の拡散部分
を形成するために、前記基板の前記第１の平坦な表面上
の複数の場所において、第２のタイプのドーパントを拡
散させるステップと；前記複数の拡散部分の各々を相互
接続するために、前記第１の平坦な表面上に、第１の導
電性トレースのセットを配置するステップと；を有する
ことを特徴とするフォトダイオードの製造方法。 - 【請求項１０】 前記フォトダイオードの製造方法は、
さらに、前記基板の第２の平坦な表面上に、第１の導電
層を配置するステップを含むことを特徴とする請求項９
記載のフォトダイオードの製造方法。 - 【請求項１１】 前記フォトダイオードの製造方法は、
さらに、前記第１の導電性トレースのセットに隣接して
導電性シールド層を配置するステップを含むことを特徴
とする請求項９記載のフォトダイオードの製造方法。 - 【請求項１２】 複数の拡散部分を形成するために前記
基板の前記第１の平坦な表面上の複数の個所に第２のタ
イプのドーパントを拡散する前記ステップは、半導体の
製造工程にとって最小のサイズで前記拡散部分を形成す
ることを特徴とする請求項９記載のフォトダイオードの
製造方法。 - 【請求項１３】 前記複数の拡散部分の各々を相互接続
するために前記基板の前記第１の平坦な表面上に第１の
導電性トレースのセットを配置する前記ステップは、半
導体の製造工程にとって最小幅の金属トレースで導電性
トレースを形成することを特徴とする請求項１２記載の
フォトダイオードの製造方法。 - 【請求項１４】 複数の拡散部分を形成するために前記
基板の前記第１の平坦な表面上の複数個所に第２のタイ
プのドーパントを拡散するステップは、前記複数の拡散
部分を互いに所定の間隔で均一に離間させて形成する工
程を含み、前記所定の間隔は、光により生成された前記
基板中のキャリヤが再結合するまでに移動する距離の平
均よりも小さいことを特徴とする請求項９記載のフォト
ダイオードの製造方法。 - 【請求項１５】 前記フォトダイオードの製造方法は、
さらに、第２の複数の接続トレースを前記基板の前記第
１の平坦な表面上に形成するステップを有しており、前
記第２の複数の接続トレースは、前記第１の複数の接続
トレースとインタリーブしていることを特徴とする請求
項９記載のフォトダイオードの製造方法。 - 【請求項１６】 第１のタイプのドーパントでドープさ
れ、第１および第２の平坦な表面を有する基板と；第２
のタイプのドーパントでドープされ、前記基板の前記第
１の平坦な表面上に形成された複数の拡散部分と；前記
基板の前記第１の平坦な表面上に配置され、前記複数の
拡散部分の各々に結合された第１の複数の接続トレース
と；前記基板上に形成され、第１の入力端子が前記第１
の複数の接続トレースに結合されている受信機回路と；
を有することを特徴とする集積化されたフォトダイオー
ドと受信回路。 - 【請求項１７】 前記集積化されたフォトダイオードと
受信回路は、さらに、前記基板の前記第２の平坦な表面
上に形成された導電層を有することを特徴とする請求項
１６記載の集積化されたフォトダイオード及び受信機回
路。 - 【請求項１８】 前記受信回路は、さらに、 受信機の出力端子と；第１の入力端子と前記受信機出力
端子との間に設けられ、入力信号を受信しかつ増幅して
増幅された入力信号を生成するように構成された入力増
幅器であって、該入力増幅器は、利得制御信号に応答し
て該入力増幅器の利得を変化させるように構成されたて
いるものと；前記入力増幅器と前記受信機出力端子との
間に設けられ、前記増幅された入力信号を受信しかつ帯
域通過濾波して濾波された入力信号を生成するように構
成された帯域通過フィルターと；前記帯域通過フィルタ
ーと前記受信機出力端子との間に設けられ、デジタル出
力信号を生成するために、前記濾波された入力信号を検
出しきい値電圧レベルと比較するように構成された比較
器と；前記比較器と前記受信機出力端子との間に設けら
れ、前記デジタル出力信号を受信するとともに該デジタ
ル出力信号に応答して遅延デジタル出力信号を生成する
ように構成された遅延回路と；前記濾波された入力信号
を受信するように構成され、前記濾波された入力信号を
自動利得制御しきい値電圧と比較し、それに応答して利
得制御信号を生成する自動利得制御回路と；前記遅延デ
ジタル出力信号を受信するように構成され、それに応じ
た分離制御信号を生成する分離制御信号発生器と；前記
入力増幅器と前記自動利得制御回路との間に設けられた
分離スイッチであって、該分離スイッチが前記分離制御
信号を受信してそれに応答して前記自動利得制御回路を
前記増幅器入力信号から分離するように構成されたもの
と；から構成されていることを特徴とする請求項１７記
載の集積化されたフォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項１９】 前記分離スイッチは、さらに、前記分
離制御信号に応答して前記増幅された入力信号から前記
比較器を分離するように構成されていることを特徴とす
る請求項１８記載の集積化されたフォトダイオード及び
受信機回路。 - 【請求項２０】 前記分離スイッチは、さらに、前記分
離制御信号に応じて前記増幅された入力信号から前記帯
域通過フィルターを分離するように構成されていること
を特徴とする請求項１８記載の集積化されたフォトダイ
オード及び受信機回路。 - 【請求項２１】 前記分離制御信号発生器は、遅延デジ
タル出力信号内の立下りエッジに応答して所定継続時間
の出力パルスを生成するように構成されたワンショット
回路を備えることを特徴とする請求項１８記載の集積化
されたフォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項２２】 前記分離制御信号発生器は、前記遅延
デジタル出力信号の各エッジに応答して所定継続時間の
出力パルスを生成するように構成されたエッジトリッガ
ードワンショット回路を備えることを特徴とする請求項
１８記載の集積化されたフォトダイオード及び受信機回
路。 - 【請求項２３】 前記エッジトリッガードワンショット
回路は、 第１の入力端子、第２の入力端子および出力端子を有す
る第１の排他的ＯＲゲートであって、前記第１の入力端
子が前記遅延デジタル出力信号を受信するように構成さ
れたとものと；第１の端子および第２の端子を有する抵
抗器であって、前記第１の端子が前記遅延デジタル信号
を受信するように構成され、前記第２の端子が前記第１
の排他的ＯＲゲートの前記第２の入力端子に結合してい
るものと；前記第１の排他的ＯＲゲートの前記第２の入
力端子と接地との間に結合されたコンデンサーと；を有
しており、 前記第１の排他的ＯＲゲートが、その出力端子におい
て、前記遅延デジタル出力信号に応答して前記分離制御
信号を生成することを特徴とする請求項２２記載の集積
化されたフォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項２４】 前記分離制御信号発生器は、さらに、 前記増幅された入力信号を受信するとともに、それを前
記検出しきい値電圧レベルと比較して帰還検出信号を生
成するように構成された帰還検出比較器と；第１の入力
端子、第２の入力端子および出力端子を備える第２の排
他的ＯＲゲートであって、前記第１の入力端子が前記帰
還検出信号を受信するように構成され、前記第２の入力
端子が前記遅延デジタル信号を受信するように構成され
ているものと；第１の入力端子、第２の入力端子および
出力端子を備えるＡＮＤゲートであって、前記第１の入
力端子が前記第１の排他的ＯＲゲートの前記出力端子に
結合され、前記第２の入力端子が前記第２の排他的ＯＲ
ゲートの前記出力端子に結合されているものと；を有し
ており、 前記ＡＮＤゲートが、その出力端子において前記分離制
御信号を生成することを特徴とする請求項２２記載の集
積化されたフォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項２５】 前記集積化されたフォトダイオード及
び受信機回路は、さらに、前記基板の前記第１の平坦な
表面上に配置され、前記第１の複数の接続トレースとイ
ンターリーブしている第２の複数の接続トレースを有し
ており、 前記受信機回路の前記入力増幅器は、前記第２の複数の
接続トレースに結合された第２の入力端子を有する差動
増幅器であることを特徴とする請求項１８記載の集積化
されたフォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項２６】 前記分離スイッチは、さらに、前記分
離制御信号に応答して前記増幅された入力信号から前記
比較器を分離するように構成されていることを特徴とす
る請求項２５記載の集積化されたフォトダイオード及び
受信機回路。 - 【請求項２７】 前記分離スイッチは、さらに、前記分
離制御信号に応答して前記増幅された入力信号から前記
帯域通過フィルターを分離するように構成されているこ
とを特徴とする請求項２５記載の集積化されたフォトダ
イオード及び受信機回路。 - 【請求項２８】 前記分離制御信号発生器は、前記遅延
デジタル出力信号の立下りエッジに応答して所定継続時
間の出力パルスを生成するように構成されたワンショッ
ト回路を有することを特徴とする請求項２５記載の集積
化されたフォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項２９】 前記分離制御信号発生器は、前記遅延
デジタル出力信号の各エッジに応答して所定継続時間の
出力パルスを生成するように構成されたエッジトリッガ
ードワンショット回路を有することを特徴とする請求項
２５記載の集積化されたフォトダイオード及び受信機回
路。 - 【請求項３０】 前記エッジトリッガードワンショット
回路は、 第１の入力端子、第２の入力端子および出力端子を備
え、前記第１の入力端子が前記遅延デジタル出力信号を
受信するように構成された第１の排他的ＯＲゲートと；
第１および第２の端子を備え、前記第１の端子が前記遅
延デジタル出力信号を受信するように構成され、前記第
２の端子が前記第１の排他的ＯＲゲートの前記第２の入
力端子に結合された抵抗と；前記第１の排他的ＯＲゲー
トの第２の入力端子と接地との間に結合されたコンデン
サーと；から構成されており、 前記第１の排他的ＯＲゲートは、その出力端子におい
て、前記遅延デジタル出力信号に応答して前記分離制御
信号を生成することを特徴とする請求項２９記載の集積
化されたフォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項３１】 前記分離制御信号発生器は、さらに、 前記増幅された入力信号を受信し、それを前記検出しき
い値電圧レベルと比較して帰還検出信号を生成するよう
に構成された帰還検出比較器と；第１の入力端子、第２
の入力端子および出力端子を備え、前記第１の入力端子
が前記帰還検出信号を受信するように構成され、前記第
２の入力端子が前記遅延デジタル出力信号を受信するよ
うに構成された第２の排他的ＯＲゲートと；第１の入力
端子、第２の入力端子および出力端子を備え、前記第１
の入力端子が前記第１の排他的ＯＲゲートの前記出力端
子に結合し、前記第２の入力端子が前記第２の排他的Ｏ
Ｒゲートの前記出力端子に結合されたＡＮＤゲートと；
を有しており、 前記ＡＮＤゲートは、その出力端子において、前記分離
制御信号を生成することを特徴とする請求項２９記載の
集積化されたフォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項３２】 前記受信機回路は、さらに、 第１の入力端子、利得制御端子および出力端子を備え、
前記第１の入力端子が前記第１の複数の接続トレースに
結合されている入力増幅器と；入力端子および出力端子
を備え、前記入力端子が前記入力増幅器の前記出力端子
に結合されている帯域通過フィルターと；第１の入力端
子、第２の入力端子および出力端子を備え、前記第１の
入力端子が検出しきい値電圧を受信するように構成さ
れ、前記第２の入力端子が前記帯域通過フィルターの出
力に結合され、前記出力端子が前記受信機回路の出力端
子に結合された比較器と；第１の入力端子、第２の入力
端子および出力端子を備え、前記第１の入力端子が前記
帯域通過フィルターの出力に結合され、前記第２の入力
端子が自動利得制御しきい値電圧を受けるように構成さ
れ、前記出力端子が前記入力増幅器の前記利得制御端子
に結合された自動利得制御回路と；入力端子および出力
端子を備えた遅延回路であって、前記入力データ信号に
応答して前記遅延回路の前記出力端子に出力データ信号
が生成されるように、前記入力端子が前記比較器の前記
出力端子に結合されたものと；入力端子および出力端子
を備え、前記入力端子が前記遅延回路の前記出力端子に
結合された分離制御信号発生器であって、前記出力デー
タ信号のエッジに応答して該分離制御信号発生器の出力
端子において所定継続時間のパルスを発生するように構
成されたものと；入力端子、出力端子および制御端子を
備えた分離スイッチであって、前記分離スイッチが前記
自動利得制御信号に応答して前記出力端子から前記入力
端子を分離するように前記制御端子が前記分離制御信号
発生器の前記出力端子に結合され、前記分離スイッチの
前記入力端子が前記入力増幅器の前記出力端子に結合さ
れ、前記分離スイッチが前記自動利得制御回路の前記第
１の入力端子と前記入力増幅器の前記出力端子との間に
配置されるように前記分離スイッチの前記出力端子が前
記自動利得制御回路の前記第１の入力端子に結合された
ものと；を有しており、 前記分離スイッチは、前記分離制御信号に応じて前記入
力増幅器の前記出力端子から前記自動利得制御回路を分
離することを特徴とする請求項１７記載の集積化された
フォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項３３】 前記分離スイッチの前記出力端子は、
さらに、前記分離スイッチが前記比較器の前記第２の入
力端子と前記入力増幅器の前記出力端子との間に位置す
るように、前記比較器の前記第２の入力端子に結合され
ており、それにより前記分離スイッチは、前記分離制御
信号に応答して前記入力増幅器の出力端子から前記比較
器を分離するようになっていることを特徴とする請求項
３２記載の集積化されたフォトダイオード及び受信機回
路。 - 【請求項３４】 前記分離スイッチの前記出力端子は、
さらに、前記分離スイッチが前記帯域通過フィルターの
前記入力端子と前記入力増幅器の前記出力端子との間に
位置するように、前記帯域通過フィルターの入力端子に
結合されており、それにより、前記分離スイッチは、前
記分離制御信号に応答して前記入力増幅器の前記出力端
子から前記帯域通過フィルターを分離するようになって
いることを特徴とする請求項３２記載の集積化されたフ
ォトダイオード及び受信機回路。 - 【請求項３５】 前記分離スイッチの前記出力端子は、
さらに、前記分離スイッチが前記帯域通過フィルターの
前記入力端子と前記入力増幅器の前記出力端子との間に
位置するように、前記帯域通過フィルターの前記入力端
子に結合されており、それにより、前記分離スイッチ
は、前記分離制御信号に応答して前記入力増幅器の前記
出力端子から前記帯域通過フィルターを分離することを
特徴とする請求項３３記載の集積化されたフォトダイオ
ード及び受信機回路。 - 【請求項３６】 前記分離制御信号発生器は、前記遅延
デジタル出力信号の立下りエッジに応答して前記出力端
子において所定継続時間の出力パルスを発生するように
構成されたワンショット回路を有することを特徴とする
請求項３５記載の集積化されたフォトダイオード及び受
信機回路。 - 【請求項３７】 前記分離制御信号発生器は、前記遅延
デジタル出力信号の各エッジに応答して前記出力端子に
おいて所定継続時間の出力パルスを発生するように構成
されたエッジトリッガードワンショット回路を有するこ
とを特徴とする請求項３５記載の集積化されたフォトダ
イオード及び受信機回路。 - 【請求項３８】 さらに、前記基板の前記第１の平坦な
表面上に配置され、前記第１の複数の接続トレースの各
々の間に挿入された第２の複数の接続トレースを有して
おり、前記受信機回路の前記入力増幅器は、第２の複数
の接続トレースに結合された第２の入力端子を備える差
動増幅器であることを特徴とする請求項３２記載の集積
化されたフォトダイオード及び受信機回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/037,258 US6198118B1 (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Distributed photodiode structure |
| US09/037258 | 1998-03-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11298033A true JPH11298033A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=21893354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11062291A Pending JPH11298033A (ja) | 1998-03-09 | 1999-03-09 | 分散型フォトダイオ―ド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6198118B1 (ja) |
| EP (1) | EP0942472B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11298033A (ja) |
| DE (1) | DE69941412D1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002217447A (ja) * | 2001-01-16 | 2002-08-02 | Toshiba Corp | 半導体受光装置及び半導体受送信システム |
| US6649949B2 (en) | 2001-06-25 | 2003-11-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photodiode with electrode for noise immunity |
| WO2010092928A1 (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | リニアイメージセンサ |
| US8901628B2 (en) | 2009-02-13 | 2014-12-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Image sensor in which embedded photodiodes are arrayed |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2960560B2 (ja) * | 1991-02-28 | 1999-10-06 | 株式会社日立製作所 | 超小型電子機器 |
| US6753586B1 (en) | 1998-03-09 | 2004-06-22 | Integration Associates Inc. | Distributed photodiode structure having majority dopant gradient and method for making same |
| DE19835263C2 (de) * | 1998-08-04 | 2000-06-21 | Siemens Ag | Integrierte Schaltung mit durch Energieeinwirkung auftrennbaren elektrischen Verbindungstellen |
| FR2791474B1 (fr) * | 1999-03-26 | 2001-06-08 | Centre Nat Rech Scient | Detecteur infrarouge semi-conducteur et son procede de fabrication |
| US6552343B1 (en) * | 2000-05-18 | 2003-04-22 | Telasic Communications, Inc. | Unit cell with fan-out for large focal plane arrays with small detector pitch |
| US6597025B2 (en) * | 2001-03-15 | 2003-07-22 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Light sensitive semiconductor component |
| DE102005005049A1 (de) * | 2005-02-03 | 2006-08-10 | Siemens Ag | Kommunikationsfähiger Motorstarter |
| FR2933535B1 (fr) * | 2008-07-04 | 2011-03-18 | France Etat | Dispositif electronique comprenant une pluralite de composants electroniques rapportes sur un substrat et capteur infrarouge associe |
| KR101239134B1 (ko) * | 2008-12-10 | 2013-03-07 | 한국전자통신연구원 | 흡수 광변조기 및 그것의 제조 방법 |
| US8384559B2 (en) | 2010-04-13 | 2013-02-26 | Silicon Laboratories Inc. | Sensor device with flexible interface and updatable information store |
| CN102355215B (zh) * | 2011-05-20 | 2013-10-02 | 武汉艾立卡电子有限公司 | 非接触式音频设备音量控制器及控制方法 |
| US8837934B2 (en) * | 2011-08-30 | 2014-09-16 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Monitoring circuitry for optical transceivers |
| JP6482790B2 (ja) | 2014-08-21 | 2019-03-13 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 光半導体装置 |
| US11239805B2 (en) * | 2018-10-09 | 2022-02-01 | Analog Devices, Inc. | Differential opto isolator |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3377215A (en) * | 1961-09-29 | 1968-04-09 | Texas Instruments Inc | Diode array |
| US3437890A (en) * | 1963-05-10 | 1969-04-08 | Ibm | Diffused-epitaxial scanistors |
| FR1552078A (ja) * | 1967-11-15 | 1969-01-03 | ||
| US3607466A (en) * | 1967-11-22 | 1971-09-21 | Sony Corp | Method of making semiconductor wafer |
| US3539875A (en) * | 1968-09-25 | 1970-11-10 | Philips Corp | Hardware envelope with semiconductor mounting arrangements |
| US3638026A (en) * | 1970-06-29 | 1972-01-25 | Honeywell Inc | Or photovoltaic device |
| US3676741A (en) * | 1970-12-09 | 1972-07-11 | Bell Telephone Labor Inc | Semiconductor target structure for image converting device comprising an array of silver contacts having discontinuous nodular structure |
| US3882532A (en) * | 1972-07-03 | 1975-05-06 | Ibm | Externally accessing mechanically difficult to access circuit nodes in integrated circuits |
| GB2095905B (en) * | 1981-03-27 | 1985-01-16 | Philips Electronic Associated | Infra-red radiation imaging devices and methods for their manufacture |
| US5243215A (en) * | 1990-05-31 | 1993-09-07 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor photodiode device with reduced junction area |
| CA2070708C (en) * | 1991-08-08 | 1997-04-29 | Ichiro Kasai | Visible and infrared indium antimonide (insb) photodetector with non-flashing light receiving surface |
| US5646437A (en) * | 1991-08-08 | 1997-07-08 | Santa Barbara Research Center | Indium antimonide (InSb) photodetector device and structure for infrared, visible and ultraviolet radiation |
| US5633526A (en) * | 1992-11-01 | 1997-05-27 | Rohm Co., Ltd. | Photodiode array and method for manufacturing the same |
| US5329115A (en) * | 1993-04-29 | 1994-07-12 | International Business Machines Corporation | Optical receiver circuit |
| US5821567A (en) * | 1995-12-13 | 1998-10-13 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | High-resolution light-sensing and light-emitting diode array |
-
1998
- 1998-03-09 US US09/037,258 patent/US6198118B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-02-25 DE DE69941412T patent/DE69941412D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-25 EP EP99200543A patent/EP0942472B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-03-09 JP JP11062291A patent/JPH11298033A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002217447A (ja) * | 2001-01-16 | 2002-08-02 | Toshiba Corp | 半導体受光装置及び半導体受送信システム |
| US6649949B2 (en) | 2001-06-25 | 2003-11-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photodiode with electrode for noise immunity |
| WO2010092928A1 (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | リニアイメージセンサ |
| JP2010186935A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Hamamatsu Photonics Kk | リニアイメージセンサ |
| US8901628B2 (en) | 2009-02-13 | 2014-12-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Image sensor in which embedded photodiodes are arrayed |
| US8907386B2 (en) | 2009-02-13 | 2014-12-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Linear image sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69941412D1 (de) | 2009-10-29 |
| EP0942472A2 (en) | 1999-09-15 |
| EP0942472B1 (en) | 2009-09-16 |
| EP0942472A3 (en) | 2002-10-16 |
| US6198118B1 (en) | 2001-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6356375B1 (en) | Apparatus and method for an integrated photodiode in an infrared receiver | |
| JPH11298033A (ja) | 分散型フォトダイオ―ド | |
| US6556330B2 (en) | Apparatus and method for an integrated photodiode in an infrared receiver | |
| EP3387680B1 (en) | Avalanche photodetectors | |
| US20210082973A1 (en) | Pin photodetector | |
| US20160056900A1 (en) | Optical receiver circuit | |
| WO2016175828A1 (en) | Monolithically integrated photodetector and receiver | |
| JP2020507203A (ja) | 光絶縁システム及び回路、及び拡張された横方向ｐｎ接合を備える光子検出器 | |
| Hartman et al. | A monolithic silicon photodetector/amplifier IC for fiber and integrated optics application | |
| CN104576631B (zh) | 光电检测集成芯片 | |
| JP2001068947A (ja) | 光インタコネクション受信モジュール | |
| US4183034A (en) | Pin photodiode and integrated circuit including same | |
| CN100413078C (zh) | 带前均衡电路的cmos光电集成接收机 | |
| US6753586B1 (en) | Distributed photodiode structure having majority dopant gradient and method for making same | |
| JP2712836B2 (ja) | 光子誘導可変容量効果素子 | |
| CN115173944A (zh) | 一种可见光通信系统 | |
| US20030087466A1 (en) | Phototransistor device | |
| CN103972247B (zh) | 用于自动电力抄表系统的硅基单片光电集成接收芯片 | |
| US20030141437A1 (en) | Light-receiving device and light-receiving module comprising it | |
| KR20040060367A (ko) | 파장 선택성 광검출기 | |
| US5075794A (en) | Reflective opitical feedback element | |
| US5189296A (en) | Optical receiver having a low capacitance integrated photodetector | |
| JP3583815B2 (ja) | 受光素子 | |
| CN114497003A (zh) | 一种具有暗电流自补偿功能的面入射光电二极管结构 | |
| CN103996737A (zh) | 一种吸收、倍增层分离且具有滤波功能的可见光雪崩光电探测器 |