JPH1145988A - Light-receiving semiconductor device having built-in bicmos - Google Patents

Light-receiving semiconductor device having built-in bicmos

Info

Publication number
JPH1145988A
JPH1145988A JP10019311A JP1931198A JPH1145988A JP H1145988 A JPH1145988 A JP H1145988A JP 10019311 A JP10019311 A JP 10019311A JP 1931198 A JP1931198 A JP 1931198A JP H1145988 A JPH1145988 A JP H1145988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
region
semiconductor layer
layer
buried
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.)
Granted
Application number
JP10019311A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4077063B2 (en
Inventor
Masaaki Sawara
正哲 佐原
Takashi Suzuki
高志 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP01931198A priority Critical patent/JP4077063B2/en
Priority to PCT/JP1999/000397 priority patent/WO1999039391A1/en
Priority to AU21854/99A priority patent/AU2185499A/en
Publication of JPH1145988A publication Critical patent/JPH1145988A/en
Priority to US09/628,446 priority patent/US6392282B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4077063B2 publication Critical patent/JP4077063B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To constitute a vertical P-N-P transistor and an avalanche photodiode on the same P-type semiconductor substrate without damaging the characteristics of these transistor and avalanche photodiode by a method wherein P-type first and second semiconductor layers are formed onto an N-type first buried layer and used as an anode for the avalanche photodiode. SOLUTION: An avalanche photodiode(APD) is constituted while using a P-type first semiconductor layer 5 and a P-type second semiconductor layer 13 in the APD forming region as an anode and an N-type first buried layer 3 in the APD forming region as a cathode. The anode for the APD is separated by an N-type second buried region 7 brought into contact on the N-type first buried layer 3 of the APD forming region, while being formed as surrounding a P-type second buried layer 11 and an N-type sixth semiconductor region 42 formed while being brought into contact on the second buried region 7. Accordingly, a vertical type P-N-P transistor and the APD can be configured on the same P-type semiconductor substrate 1 without damaging the characteristics of these vertical type P-N-P transistor and APD.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、BiCMOS内蔵
受光半導体装置に関し、特に、縦型PNPトランジスタ
(縦型PNP−Tr)、MOSトランジスタおよび紫外
領域、可視領域から近赤外領域にわたり高感度のアバラ
ンシェフォトダイオード(APD)を備えたBiCMO
S内蔵受光半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a BiCMOS built-in light receiving semiconductor device, and more particularly to a vertical PNP transistor (vertical PNP-Tr), a MOS transistor, and a highly sensitive avalanche from ultraviolet to visible and near infrared regions. BiCMO with photodiode (APD)
The present invention relates to a semiconductor device incorporating S.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、APDの殆どは単独素子として形
成されていた。このため、受光した信号を処理するため
に、APDは信号処理用集積回路と共に使用され、また
は信号処理用半導体装置と同一パッケージに組み立てら
れて、ハイブリッド集積回路(ハイブリッドIC)とし
て使用されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, most APDs have been formed as single elements. Therefore, in order to process the received signal, the APD has been used together with the signal processing integrated circuit, or assembled in the same package as the signal processing semiconductor device, and used as a hybrid integrated circuit (hybrid IC).

【0003】一方、特開平2ー218160号公報に
は、CCDまたはMOS型トランジスタとAPDとを形
成する例が提案されている。この例では、イメージセン
サにおいて、トランジスタ等の能動素子とAPDとをモ
ノリシックに構成している。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2-218160 proposes an example in which a CCD or a MOS transistor and an APD are formed. In this example, in an image sensor, an active element such as a transistor and an APD are monolithically configured.

【0004】APDをモノリシックに形成する場合、一
般にAPDは高速の用途に使用されるため、信号処理回
路も高速、且つ広帯域で動作できる素子を必要とする。
このような素子として、高速のNPNトランジスタ(N
PN−Tr)およびPNPトランジスタ(PNP−T
r)が考えられる。NPN−Trは、高速動作に適した
縦型構造のものが容易に形成できる。ところが、PNP
−Trは、NPN−Tr製造プロセスにおいて寄生的に
形成される横型構造となるので、低速で帯域も狭い。
When an APD is formed monolithically, the APD is generally used for high-speed applications, and therefore, a signal processing circuit also needs an element that can operate at a high speed and in a wide band.
As such an element, a high-speed NPN transistor (N
PN-Tr) and PNP transistor (PNP-T)
r) is conceivable. The NPN-Tr having a vertical structure suitable for high-speed operation can be easily formed. However, PNP
-Tr has a low speed and a narrow band because -Tr has a horizontal structure formed parasitically in the NPN-Tr manufacturing process.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ハイブリッド
ICとする方法では、APDと信号処理回路とを同一パ
ッケージに組み立てるので、組立ての構成が複雑であ
る。また、ハイブリッドICであるために、誘導により
雑音を生じやすく、また寄生容量も増加する。更に、信
号処理回路と共にAPDをアレイ化して配置することが
困難である。
However, in the method of forming a hybrid IC, since the APD and the signal processing circuit are assembled in the same package, the structure of the assembly is complicated. In addition, since it is a hybrid IC, noise is easily generated by induction, and parasitic capacitance also increases. Further, it is difficult to arrange the APD together with the signal processing circuit in an array.

【0006】特開平2ー218160号公報に記載され
た例では、選択エピタキシャル成長等の複雑な製造工程
を必要とするため、APDの特性が十分に得られなかっ
たり、APDを安定して製造することが困難であったり
する。また、この公報に開示されたNPNトランジスタ
は寄生的な構造をしているので、エミッタ抵抗、コレク
タ抵抗、ベース抵抗といった寄生抵抗が大きい。このた
め、トランジスタの直線性や周波数特性等がAPDから
の信号を処理するには必ずしも十分ではない。言い換え
れば、微弱な高速光信号を検出できる高性能なAPDを
製造するには、APDのPN接合の形成条件に厳しい制
約があり、特性が素子構造に依存する。一方、バイポー
ラトランジスタやMOS型トランジスタ等の集積回路
は、これらの素子を集積するために、製造条件に制約が
ある。このため、両者の特性を引き出しつつ、同一基板
上に形成することは難しい。
In the example described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-218160, since a complicated manufacturing process such as selective epitaxial growth is required, the characteristics of the APD cannot be sufficiently obtained or the APD can be manufactured stably. Is difficult. Further, since the NPN transistor disclosed in this publication has a parasitic structure, parasitic resistance such as an emitter resistance, a collector resistance, and a base resistance is large. For this reason, the linearity and frequency characteristics of the transistor are not always sufficient to process the signal from the APD. In other words, to manufacture a high-performance APD capable of detecting a weak high-speed optical signal, there are severe restrictions on the conditions for forming the PN junction of the APD, and the characteristics depend on the element structure. On the other hand, integrated circuits such as bipolar transistors and MOS transistors have restrictions on manufacturing conditions in order to integrate these elements. For this reason, it is difficult to form them on the same substrate while deriving both characteristics.

【0007】一方、バイポーラトランジスタを形成する
ためには、基板上にエピタキシャル層を成長する。とこ
ろが、バイポーラトランジスタに使用するエピタキシャ
ル層は比較的薄いが、近赤外領域まで高い感度を得るた
めに、APDでは比較的厚いエピタキシャル層が必要で
ある。この要求を両立させることも難しい。
On the other hand, to form a bipolar transistor, an epitaxial layer is grown on a substrate. However, although the epitaxial layer used for the bipolar transistor is relatively thin, the APD requires a relatively thick epitaxial layer in order to obtain high sensitivity up to the near infrared region. It is also difficult to meet this demand.

【0008】APDの信号処理回路に使用する素子とし
て、縦型NPN−Trに加えて、縦型PNP−Trがあ
ると非常に便利である。縦型NPN−Trを構成するに
は、P型基板を用いるのが好適である。そこで、縦型P
NP−TrもP型基板上に構成しなくてはならない。し
かし、P型基板では、縦型PNP−Trのコレクタを基
板と分離できないので、コレクタが常に接地されてしま
う。したがって、信号処理回路に好適な縦型PNP−T
rを得ることができない。
It is very convenient to use a vertical PNP-Tr in addition to a vertical NPN-Tr as an element used in an APD signal processing circuit. In order to configure a vertical NPN-Tr, it is preferable to use a P-type substrate. Therefore, vertical P
The NP-Tr must also be formed on a P-type substrate. However, in the case of a P-type substrate, the collector of the vertical PNP-Tr cannot be separated from the substrate, so that the collector is always grounded. Therefore, a vertical PNP-T suitable for a signal processing circuit
r cannot be obtained.

【0009】本発明の目的は、縦型PNP−Trおよび
APDの特性を損なうことなく、これらを同一のP型半
導体基板上に構成したBiCMOS内蔵受光半導体装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a BiCMOS built-in light receiving semiconductor device in which the vertical PNP-Tr and the APD are formed on the same P-type semiconductor substrate without deteriorating the characteristics thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は次のよ
うな構成とした。
Therefore, the present invention has the following configuration.

【0011】本発明に係わるBiCMOS内蔵受光半導
体装置は、P型半導体基板1内の上面表層のアバランシ
ェフォトダイオード形成領域(APD形成領域)および
縦型PNPトランジスタ形成領域(縦型PNP−Tr形
成領域)に形成されたN型第1埋め込み層3と、P型半
導体基板1およびN型第1埋め込み層3上であって、A
PD形成領域、縦型PNP−Tr形成領域、MOS型P
チャネルトランジスタ形成領域(PMOS−Tr形成領
域)、MOS型Nチャネルトランジスタ形成領域(NM
OS−Tr形成領域)および縦型NPNトランジスタ形
成領域(縦型NPN−Tr形成領域)に形成されたP型
第1半導体層5と、PMOS−Tr形成領域および縦型
NPN−Tr形成領域のP型第1半導体層5内の上面表
層に形成されたN型第2埋め込み領域7と、縦型PNP
−Tr形成領域のN型第1埋め込み層3上であって、P
型第1半導体層5内の上面表層に形成されたP型第1埋
め込み層9と、APD形成領域のN型第1埋め込み層3
上であって、P型第1半導体層5内の上面表層に形成さ
れたP型第2埋め込み層11と、P型第1半導体層5、
P型第1埋め込み層9、P型第2埋め込み層11および
N型第2埋め込み領域7上に形成されたP型第2半導体
層13と、縦型NPN−Tr形成領域のN型第2埋め込
み領域7上に接して形成されたN型第1半導体層15
と、PMOS−Tr形成領域のN型第2埋め込み領域7
上に接して形成されたN型第2半導体層17と、縦型P
NP−Tr形成領域のP型第1埋め込み層9上に形成さ
れたN型第3半導体層19と、縦型NPN−Tr形成領
域のN型第1半導体層15内の表面上層に形成されたN
型第4半導体層25と、縦型NPN−Tr形成領域のN
型第1半導体層15内の表面上層にあって、N型第4半
導体層25の底面および側面を囲んで形成されたP型第
3半導体層27と、縦型PNP−Tr形成領域のN型第
3半導体層19内の表面上層に形成されたP型第4半導
体層29と、を備えて成り、縦型PNP−Trは、当該
縦型PNP−Tr形成領域のP型第1埋め込み層9、P
型第1半導体層5およびP型第2半導体層13をコレク
タとし、N型第3半導体層19をベースとし、P型第4
半導体層29をエミッタとして構成され、縦型NPN−
Trは、当該縦型NPN−Tr形成領域のN型第2埋め
込み領域7およびN型第1半導体層15をコレクタと
し、P型第3半導体層27をベースとし、N型第4半導
体層25をエミッタとし構成され、APDは、当該AP
D形成領域のP型第1半導体層5およびP型第2半導体
層13をアノードとし、APD形成領域のN型第1埋め
込み層3をカソードとして構成され、更に、縦型PNP
−Trのコレクタは、縦型PNP−Tr形成領域のN型
第1埋め込み層3上に接すると共にP型第1埋め込み層
9を囲んで形成されたN型第2埋め込み領域7と、この
N型第2埋め込み領域7上に接して形成されたN型第5
半導体領域41とにより分離され、APDのアノード
は、APD形成領域のN型第1埋め込み層3上に接する
と共にP型第2埋め込み層11を囲んで形成されたN型
第2埋め込み領域7と、このN型第2埋め込み領域7上
に接して形成されたN型第6半導体領域42とにより分
離されている。
In the BiCMOS built-in light receiving semiconductor device according to the present invention, an avalanche photodiode formation region (APD formation region) and a vertical PNP transistor formation region (vertical PNP-Tr formation region) on the upper surface layer of the P-type semiconductor substrate 1 are provided. The N-type first buried layer 3 formed on the P-type semiconductor substrate 1 and the N-type first buried layer 3
PD formation area, vertical PNP-Tr formation area, MOS P
Channel transistor formation region (PMOS-Tr formation region), MOS type N-channel transistor formation region (NM
The P-type first semiconductor layer 5 formed in the OS-Tr formation region) and the vertical NPN transistor formation region (vertical NPN-Tr formation region), and the P-type first semiconductor layer 5 in the PMOS-Tr formation region and the vertical NPN-Tr formation region. An N-type second buried region 7 formed in an upper surface layer in the first semiconductor layer 5;
On the N-type first buried layer 3 in the Tr formation region,
P-type first buried layer 9 formed in the upper surface layer in first type semiconductor layer 5 and N-type first buried layer 3 in the APD formation region
A P-type second buried layer 11 formed on the upper surface layer in the P-type first semiconductor layer 5;
P-type second semiconductor layer 13 formed on P-type first buried layer 9, P-type second buried layer 11 and N-type second buried region 7, and N-type second buried in vertical NPN-Tr formation region N-type first semiconductor layer 15 formed in contact with region 7
And the N-type second buried region 7 in the PMOS-Tr formation region
An N-type second semiconductor layer 17 formed in contact with the
An N-type third semiconductor layer 19 formed on the P-type first buried layer 9 in the NP-Tr formation region and an upper surface layer in the N-type first semiconductor layer 15 in the vertical NPN-Tr formation region. N
Type fourth semiconductor layer 25 and N in the vertical NPN-Tr formation region.
A P-type third semiconductor layer 27 which is formed on the upper surface of the first type semiconductor layer 15 and surrounds the bottom and side surfaces of the N-type fourth semiconductor layer 25; And a P-type fourth semiconductor layer 29 formed on the upper surface of the third semiconductor layer 19. The vertical PNP-Tr is a P-type first buried layer 9 in the vertical PNP-Tr formation region. , P
The n-type first semiconductor layer 5 and the p-type second semiconductor layer 13 are used as collectors, the n-type third semiconductor layer 19 is used as a base, and the p-type
The vertical NPN-
Tr uses the N-type second buried region 7 and the N-type first semiconductor layer 15 in the vertical NPN-Tr formation region as collectors, the P-type third semiconductor layer 27 as a base, and the N-type fourth semiconductor layer 25 as Tr. The APD is configured as an emitter,
The P-type first semiconductor layer 5 and the P-type second semiconductor layer 13 in the D formation region are used as anodes, and the N-type first buried layer 3 in the APD formation region is used as a cathode.
The collector of -Tr is in contact with the N-type first buried layer 3 in the vertical PNP-Tr formation region and surrounds the P-type first buried layer 9; An N-type fifth region formed in contact with second embedding region 7
An N-type second buried region 7 formed on the N-type first buried layer 3 in the APD formation region and surrounding the P-type second buried layer 11; It is separated from the N-type sixth semiconductor region 42 formed in contact with the N-type second buried region 7.

【0012】このように、P型第1半導体層5とP型第
2半導体層13とをN型第1埋め込み層3上に形成して
APDのアノードとしたので、これらのP型層全体の厚
さによってAPDの特性を向上できる。また、N型第2
埋め込み領域7およびP型第1埋め込み層9をP型第1
半導体層5上に形成するので、P型第2半導体層13の
厚さを調整して、縦型NPN−Trおよび縦型PNP−
Trの特性をそれぞれ向上できる。つまり、P型第1半
導体層5の厚さをAPDの特性に合わせて変更すれば、
バイポーラトランジスタの特性に影響を与えずにAPD
の長波長に対する感度を変更できる。
As described above, the P-type first semiconductor layer 5 and the P-type second semiconductor layer 13 are formed on the N-type first buried layer 3 to serve as the anode of the APD. The characteristics of the APD can be improved by the thickness. In addition, N-type second
The buried region 7 and the P-type first buried layer 9 are
Since the P-type second semiconductor layer 13 is formed on the semiconductor layer 5, the thickness of the P-type second semiconductor layer 13 is adjusted so that the vertical NPN-Tr and the vertical PNP-
The characteristics of Tr can be respectively improved. That is, if the thickness of the P-type first semiconductor layer 5 is changed according to the characteristics of the APD,
APD without affecting the characteristics of the bipolar transistor
The sensitivity to long wavelengths can be changed.

【0013】APD形成領域において、N型第1埋め込
み層3をP型基板1上に形成しているので、カソードを
分離できる。また、P型第2埋め込み層11を囲んで形
成されたN型第2埋め込み領域7と、このN型第2埋め
込み領域7上に接して形成されたN型第6半導体領域4
2とからなる分離領域をN型第1埋め込み層3上に接し
て設け、この分離領域により、P型第1半導体層5およ
びP型第2半導体層13をP型基板1と分離したので、
アノードを分離できる。このように、アノードおよびカ
ソードが分離されるので、APDを独立した素子として
取り扱うことができる。更に、P型第1半導体層5上の
表面上層にP型第2埋め込み層11を形成したので、A
PDの特性の調整が容易になる。つまり、P型第2埋め
込み層11の不純物プロファイルにより、アバランシェ
降伏電圧を調整できる。
Since the N-type first buried layer 3 is formed on the P-type substrate 1 in the APD formation region, the cathode can be separated. Further, an N-type second buried region 7 formed around the P-type second buried layer 11 and an N-type sixth semiconductor region 4 formed on and in contact with the N-type second buried region 7
2 is provided in contact with the N-type first buried layer 3, and the P-type first semiconductor layer 5 and the P-type second semiconductor layer 13 are separated from the P-type substrate 1 by this separation region.
The anode can be separated. As described above, since the anode and the cathode are separated, the APD can be handled as an independent element. Further, since the P-type second buried layer 11 was formed in the upper layer on the surface of the P-type first semiconductor layer 5, A
Adjustment of PD characteristics becomes easy. That is, the avalanche breakdown voltage can be adjusted by the impurity profile of the P-type second buried layer 11.

【0014】縦型PNP−Tr形成領域において、N型
第1埋め込み層3上にP型第1埋め込み層9を形成する
ので、コレクタをP型基板1から分離できる。また、N
型第1埋め込み層3上に接して上記分離領域を設け、P
型第1半導体層5およびP型第2半導体層13を他のP
型半導体層と分離したので、コレクタを分離できる。更
に、P型第1半導体層5上にP型第1埋め込み層9を形
成するので、コレクタ抵抗を低減できる。更に、また、
N型第3半導体層19をベースとし、P型第4半導体層
29をエミッタとするので、ベースプロファイルとエミ
ッタ接合の形成を他の素子と独立して制御できる。つま
り、縦型PNP−Trの電流増幅率、アーリ電圧および
周波数特性等を高性能にできる。
Since the P-type first buried layer 9 is formed on the N-type first buried layer 3 in the vertical PNP-Tr formation region, the collector can be separated from the P-type substrate 1. Also, N
Providing the isolation region in contact with the first mold buried layer 3;
Type first semiconductor layer 5 and P-type second semiconductor layer 13
Since it is separated from the mold semiconductor layer, the collector can be separated. Further, since the P-type first buried layer 9 is formed on the P-type first semiconductor layer 5, the collector resistance can be reduced. In addition,
Since the N-type third semiconductor layer 19 is used as the base and the P-type fourth semiconductor layer 29 is used as the emitter, the formation of the base profile and the emitter junction can be controlled independently of other elements. That is, the current amplification factor, the early voltage, the frequency characteristics, and the like of the vertical PNP-Tr can be improved.

【0015】縦型NPN−Tr形成領域において、P型
第1半導体層5上にN型第2埋め込み領域7を形成して
いるので、低抵抗のコレクタを形成できると共に、コレ
クタをP型基板1から分離できる。また、P型第3半導
体層27をベースとし、N型第4半導体層25をエミッ
タとするので、ベースプロファイルとエミッタの接合形
成を他の素子と独立して制御できる。つまり、縦型NP
N−Trの電流増幅率、アーリ電圧および周波数特性等
を高性能にできる。
Since the N-type second buried region 7 is formed on the P-type first semiconductor layer 5 in the vertical NPN-Tr formation region, a low-resistance collector can be formed, and the collector is formed as the P-type substrate 1. Can be separated from In addition, since the P-type third semiconductor layer 27 is used as a base and the N-type fourth semiconductor layer 25 is used as an emitter, the junction between the base profile and the emitter can be controlled independently of other elements. In other words, vertical NP
The current amplification factor, the early voltage and the frequency characteristics of the N-Tr can be improved.

【0016】NMOS−Tr形成領域を、P型第2半導
体層13の上面表層に設けるので、製造工程が簡素にで
きる。
Since the NMOS-Tr formation region is provided on the upper surface layer of the P-type second semiconductor layer 13, the manufacturing process can be simplified.

【0017】また、PMOS−Tr形成領域を、N型第
2埋め込み領域7上のN型第2半導体層17の上面表層
に設けるので、このN型層をベースとする寄生のPNP
トランジスタのhfeを小さくできる。このため、ラッチ
アップ耐性を向上できる。
Since the PMOS-Tr forming region is provided on the upper surface of the N-type second semiconductor layer 17 on the N-type second buried region 7, a parasitic PNP based on this N-type layer is provided.
The hfe of the transistor can be reduced. Therefore, the latch-up resistance can be improved.

【0018】分離領域が、N型第2埋め込み領域7とこ
の上に形成されたN型第5半導体領域41、N型第6半
導体領域42とにより構成されるので、小さい分離領域
で素子分離ができる。この結果、NMOS−Tr形成領
域のP型第1半導体層5を他の素子形成領域と分離でき
る。
Since the isolation region is constituted by the N-type second buried region 7 and the N-type fifth semiconductor region 41 and the N-type sixth semiconductor region 42 formed thereon, element isolation can be achieved with a small isolation region. it can. As a result, the P-type first semiconductor layer 5 in the NMOS-Tr formation region can be separated from other element formation regions.

【0019】本発明に係わるBiCMOS内蔵受光半導
体装置は、縦型PNP−TrのベースであるN型第3半
導体層19が、N型第2半導体層17と同一プロセスで
形成されていてもよい。
In the BiCMOS built-in light receiving semiconductor device according to the present invention, the N-type third semiconductor layer 19 which is the base of the vertical PNP-Tr may be formed in the same process as the N-type second semiconductor layer 17.

【0020】このように、N型第3半導体層19をN型
第2半導体層17と同一プロセスで形成すれば、縦型P
NP−TrのベースとPMOS−Trの基板ゲート部の
N型層とを同時に形成できるので、製造工程が簡素にで
きる。
As described above, when the N-type third semiconductor layer 19 is formed by the same process as the N-type second semiconductor layer 17, the vertical P-type semiconductor layer 19 is formed.
Since the base of the NP-Tr and the N-type layer in the substrate gate portion of the PMOS-Tr can be formed simultaneously, the manufacturing process can be simplified.

【0021】本発明に係わるBiCMOS内蔵受光半導
体装置は、縦型PNP−Tr、縦型NPN−Tr、NM
OS−TrおよびPMOS−Tr上に遮光膜37を有す
ると共にアバランシェフォトダイオードのアノード上に
は遮光膜37の開口部を有するようにしてもよい。
The BiCMOS built-in light receiving semiconductor device according to the present invention includes a vertical PNP-Tr, a vertical NPN-Tr, and an NM.
The light-shielding film 37 may be provided on the OS-Tr and the PMOS-Tr, and the opening of the light-shielding film 37 may be provided on the anode of the avalanche photodiode.

【0022】このように、縦型PNP−Tr、縦型NP
N−Tr、NMOS−TrおよびPMOS−Tr上に遮
光膜37を有するようにすれば、照射される光の量に係
わらず、これらの素子が安定して動作する。また、アノ
ード上に遮光膜37の開口部を有するようにすれば、ア
ノード部に光を導入できる。
As described above, the vertical PNP-Tr and the vertical NP
If the light-shielding film 37 is provided on the N-Tr, the NMOS-Tr, and the PMOS-Tr, these elements operate stably regardless of the amount of irradiated light. Further, if the light shielding film 37 has an opening on the anode, light can be introduced into the anode.

【0023】本発明に係わるBiCMOS内蔵受光半導
体装置は、N型第5半導体領域41およびN型第6半導
体領域42は、N型第1半導体層15およびN型第2半
導体層17の少なくとも一方と同一プロセスで形成され
ていてもよい。
In the BiCMOS built-in light receiving semiconductor device according to the present invention, the N-type fifth semiconductor region 41 and the N-type sixth semiconductor region 42 are connected to at least one of the N-type first semiconductor layer 15 and the N-type second semiconductor layer 17. They may be formed by the same process.

【0024】このように、N型第1半導体層15および
N型第2半導体層17の少なくとも一方と同一の工程で
N型第5半導体領域41およびN型第6半導体領域42
を形成すれば、製造工程を簡素にできる。
As described above, the N-type fifth semiconductor region 41 and the N-type sixth semiconductor region 42 are formed in the same step as at least one of the N-type first semiconductor layer 15 and the N-type second semiconductor layer 17.
Is formed, the manufacturing process can be simplified.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を説明する。また、同一の部分には同一の符号を付
して、重複する説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the same portions are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

【0026】図1から図4は、本発明のBiCMOS内
蔵受光半導体装置の製造工程の各工程における断面図で
ある。これらを用いて、BiCMOS内蔵受光半導体装
置の製造プロセスについて説明する。
FIGS. 1 to 4 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing the BiCMOS built-in light receiving semiconductor device of the present invention. The manufacturing process of the BiCMOS built-in light receiving semiconductor device will be described using these.

【0027】半導体基板は、P型Si基板1を使用する
(図1(a))。基板1は、不純物濃度が1×1014
ー3以上2×1015cmー3以下が好ましく、面方位は
(100)を使用することが好ましい。
As the semiconductor substrate, a P-type Si substrate 1 is used (FIG. 1A). The substrate 1 has an impurity concentration of 1 × 10 14 c
m -3 or more and 2 * 1015 cm -3 or less is preferable, and (100) is preferably used as the plane orientation.

【0028】まず、基板1の上面表層にN型第1埋め込
み層3を形成する(図1(b))。N型埋め込み層3
は、基板1上にSi酸化膜を形成し、フォトリソグラフ
ィ技術を用いてこの酸化膜の所定の領域をエッチングに
より除去し、残存Si酸化膜をマスクにしてN型不純物
を熱拡散で導入して形成する。不純物は、アンチモン
(Sb)あるいは砒素(As)が好ましい。
First, an N-type first buried layer 3 is formed on the upper surface layer of the substrate 1 (FIG. 1B). N-type buried layer 3
Is to form an Si oxide film on the substrate 1, remove a predetermined region of the oxide film by etching using a photolithography technique, and introduce an N-type impurity by thermal diffusion using the remaining Si oxide film as a mask. Form. The impurity is preferably antimony (Sb) or arsenic (As).

【0029】N型第1埋め込み層3は、図1(b)に示
すように、APD形成領域および縦型PNP−Tr形成
領域に形成される。APD形成領域に形成されると、カ
ソードとなる。カソードの抵抗を低くするために、接合
の深さは4μm〜6μm程度が好ましく、表面濃度は1
×1019cmー3以上5×1019cmー3以下が好ましい。
このように形成すると、基板1からカソードを電気的に
分離できる。また、縦型PNP−Tr形成領域に形成さ
れると、コレクタを基板1から電気的に分離するための
N型埋め込み層として利用される。
As shown in FIG. 1B, the N-type first buried layer 3 is formed in the APD formation region and the vertical PNP-Tr formation region. When formed in the APD formation region, it becomes a cathode. In order to lower the resistance of the cathode, the junction depth is preferably about 4 μm to 6 μm, and the surface concentration is 1 μm.
It is preferably from × 10 19 cm -3 to 5 × 10 19 cm -3 .
When formed in this manner, the cathode can be electrically separated from the substrate 1. When formed in the vertical PNP-Tr formation region, the collector is used as an N-type buried layer for electrically separating the collector from the substrate 1.

【0030】次に、P型第1半導体層5をウエハ表面全
面に形成する(図1(c))。この層5を、縦型NPN
−Tr形成領域、NMOS−Tr形成領域、PMOS−
Tr形成領域、縦型PNP−Tr形成領域およびAPD
形成領域に形成してもよい。P型第1半導体層5は、濃
度が一様で比較的厚い半導体層を形成するために、エピ
タキシャル成長により形成する。P型半導体層5の厚み
は、N型第1埋め込み層3と後に形成されるN型第2埋
め込み領域7がつながる範囲で厚み調整し、APDの空
乏層の広がり、動作電圧、入射波長、分光感度によって
決定する。また、この層5を基板と考えて、NMOS−
Tr、PMOS−Tr、縦型NPN−Trおよび縦型P
NP−Trを形成するので、比抵抗および不純物濃度は
基板1と同じ程度が好ましい。特に、不純物濃度は、1
×1014cmー3以上1×1015cmー3以下の範囲でもよ
い。
Next, a P-type first semiconductor layer 5 is formed on the entire surface of the wafer (FIG. 1C). This layer 5 is formed by a vertical NPN
-Tr formation region, NMOS-Tr formation region, PMOS-
Tr forming region, vertical PNP-Tr forming region and APD
It may be formed in the formation region. The P-type first semiconductor layer 5 is formed by epitaxial growth in order to form a relatively thick semiconductor layer having a uniform concentration. The thickness of the P-type semiconductor layer 5 is adjusted in a range where the N-type first buried layer 3 and the N-type second buried region 7 formed later are connected, and the depletion layer of the APD, operating voltage, incident wavelength, spectral Determined by sensitivity. Also, considering this layer 5 as a substrate, the NMOS-
Tr, PMOS-Tr, vertical NPN-Tr and vertical P
Since an NP-Tr is formed, the specific resistance and the impurity concentration are preferably the same as those of the substrate 1. In particular, the impurity concentration is 1
The range may be from × 10 14 cm -3 to 1 × 10 15 cm -3 .

【0031】続いて、P型第1半導体層5の上面表層に
N型第2埋め込み領域7を形成する(図2(a))。N
型第2埋め込み領域7は、フォトリソグラフィ技術を用
いて、N型第1埋め込み層3と同じ方法により形成でき
る。不純物は、アンチモン(Sb)あるいは砒素(A
s)が好ましい。コレクタ抵抗を低くするために、接合
の深さは4μm〜6μmが好ましく、表面濃度は1×1
19cmー3以上5×1019cmー3以下が好ましい。な
お、図2(a)でN型第1埋め込み層3がP型第1半導
体層5の領域まで拡大されて示されているが、これはN
型第2埋め込み領域7を形成する工程においてN型第1
埋め込み層3の不純物がP型第1半導体層5に拡散して
N型領域が拡大するからである。しかし、以下では同様
のことは記述を省略する。
Subsequently, an N-type second buried region 7 is formed in the upper surface layer of the P-type first semiconductor layer 5 (FIG. 2A). N
The mold second buried region 7 can be formed by the same method as the N-type first buried layer 3 using a photolithography technique. The impurities are antimony (Sb) or arsenic (A
s) is preferred. In order to reduce the collector resistance, the junction depth is preferably 4 μm to 6 μm, and the surface concentration is 1 × 1
It is preferably from 0 19 cm −3 to 5 × 10 19 cm −3 . In FIG. 2A, the N-type first buried layer 3 is shown enlarged to the region of the P-type first semiconductor layer 5, but this is because
In the step of forming the second mold buried region 7, the first
This is because the impurities in the buried layer 3 diffuse into the P-type first semiconductor layer 5 and the N-type region expands. However, description of the same thing will be omitted below.

【0032】N型第2埋め込み領域7は、図2(a)に
示すように、縦型NPN−Tr形成領域、PMOS−T
r形成領域、縦型PNP−Tr形成領域およびAPD形
成領域に形成される。N型第2埋め込み領域7は、縦型
NPN−Tr形成領域に形成されると縦型NPN−Tr
のコレクタとなり、PMOS−Tr形成領域に形成され
ると基板ゲート部(図4(b)のB)となる。このよう
に、コレクタおよび基板ゲート部をP型第1半導体層5
上面表層に形成するので、縦型NPN−TrおよびPM
OS−Trに関しては、P型第1半導体層5を基板とみ
なして夫々の素子を構成できる。また、APD形成領域
および縦型PNP−Tr形成領域では、N型第2埋め込
み領域7は、N型第1埋め込み層3上に分離領域として
形成される。このように形成すると、N型第2埋め込み
領域7とN型第1埋め込み層3とが重なり合って、電気
的に接続される。分離領域は、N型第1埋め込み層3上
の外周に沿って帯状の閉じた領域に形成される。詳述す
れば、縦型PNP−Tr形成領域では、後に形成される
P型第1埋め込み層9を囲んでコレクタ分離領域として
形成される。APD形成領域では、後に形成されるP型
第2埋め込み層11を囲んでカソード分離領域として形
成される。
As shown in FIG. 2A, the N-type second buried region 7 includes a vertical NPN-Tr forming region, a PMOS-T
It is formed in the r formation region, the vertical PNP-Tr formation region, and the APD formation region. When the N-type second buried region 7 is formed in the vertical NPN-Tr formation region, the vertical NPN-Tr
And when it is formed in the PMOS-Tr formation region, it becomes a substrate gate portion (B in FIG. 4B). As described above, the collector and the substrate gate are connected to the P-type first semiconductor layer 5.
Since it is formed on the upper surface layer, the vertical NPN-Tr and PM
Regarding OS-Tr, each element can be configured by regarding the P-type first semiconductor layer 5 as a substrate. In the APD formation region and the vertical PNP-Tr formation region, the N-type second buried region 7 is formed on the N-type first buried layer 3 as an isolation region. When formed in this manner, the N-type second buried region 7 and the N-type first buried layer 3 overlap and are electrically connected. The isolation region is formed in a band-shaped closed region along the outer periphery on the N-type first buried layer 3. More specifically, in the vertical PNP-Tr formation region, the vertical PNP-Tr formation region is formed as a collector isolation region surrounding a P-type first buried layer 9 to be formed later. In the APD formation region, it is formed as a cathode separation region surrounding a P-type second buried layer 11 to be formed later.

【0033】続いて、P型第1埋め込み層9を縦型PN
P−Tr形成領域に形成する(図2(a))。P型第1
埋め込み層9は、フォトリソグラフィ技術を用いてイオ
ン注入により形成することが好ましく、不純物はボロン
(B+)が好ましい。P型第1埋め込み層9は、N型第
1埋め込み層3上であって、先に形成したN型第2埋め
込み領域7の内側に形成される。コレクタ抵抗を低くす
るために、ドーズ量は5×1013cmー2以上3×1014
cmー2以下が好ましい。最終的には、P型第1埋め込み
層9は、1×1017cmー3〜5×1017cmー3のピーク
濃度をもつ。
Subsequently, the P-type first buried layer 9 is replaced with a vertical PN
It is formed in a P-Tr formation region (FIG. 2A). P type first
The buried layer 9 is preferably formed by ion implantation using a photolithography technique, and the impurity is preferably boron (B + ). The P-type first buried layer 9 is formed on the N-type first buried layer 3 and inside the previously formed N-type second buried region 7. In order to lower the collector resistance, the dose is 5 × 10 13 cm −2 or more and 3 × 10 14
cm -2 or less is preferable. Finally, the P-type first buried layer 9 has a peak concentration of 1 × 10 17 cm −3 to 5 × 10 17 cm −3 .

【0034】次に、P型第2埋め込み層11をAPD形
成領域に形成する(図2(a))。P型第2埋め込み層
11は、フォトリソグラフィ技術を用いてイオン注入に
より形成することが好ましく、また不純物はボロン(B
+)が好ましい。P型第2埋め込み層11は、N型第1
埋め込み層3上であって、先に形成したN型第2埋め込
み領域7の内側に形成される。APDの特性を向上させ
るために、ドーズ量は3×1011cmー2以上3×1012
cmー2以下が好ましく、最終的には、P型第2埋め込み
層11は、1×1015cmー3〜6×1015cmー3のピー
ク濃度をもつ。この不純物層によりAPDの特性を調整
できる。つまり、P型第2埋め込み層11はP型第1半
導体層5の上面表層にN型第1埋め込み層3と対向して
配置されるので、その不純物プロファイルによりN型第
1埋め込み層3からの空乏層の広がり具合が制御され
る。したがって、アバランシェ降伏電圧を調整できる。
Next, a P-type second buried layer 11 is formed in the APD formation region (FIG. 2A). The P-type second buried layer 11 is preferably formed by ion implantation using a photolithography technique, and the impurity is boron (B
+ ) Is preferred. The P-type second buried layer 11 is an N-type first buried layer.
It is formed on the buried layer 3 and inside the previously formed N-type second buried region 7. In order to improve the characteristics of the APD, the dose is 3 × 10 11 cm −2 or more and 3 × 10 12
cm -2 or less, and ultimately, P-type second buried layer 11 has a peak concentration of 1 × 10 15 cm -3 to 6 × 10 15 cm -3. The characteristics of the APD can be adjusted by this impurity layer. That is, since the P-type second buried layer 11 is disposed on the upper surface layer of the P-type first semiconductor layer 5 so as to face the N-type first buried layer 3, the P-type second buried layer 11 has a different impurity profile from the N-type first buried layer 3. The extent of the depletion layer is controlled. Therefore, the avalanche breakdown voltage can be adjusted.

【0035】なお、N型第2埋め込み領域7の形成に先
立ち、P型第1埋め込み層9およびP型第2埋め込み層
11を形成してもよい。
Prior to the formation of the N-type second buried region 7, the P-type first buried layer 9 and the P-type second buried layer 11 may be formed.

【0036】これらの不純物層を形成後、P型第2半導
体層13をウエハ表面全面に形成する(図2(b))。
また、この層13を、縦型NPN−Tr形成領域、NM
OS−Tr形成領域、PMOS−Tr形成領域、縦型P
NP−Tr形成領域およびAPD形成領域に形成しても
よい。P型第2半導体層13は、濃度が一様で比較的厚
い半導体層を形成するために、エピタキシャル成長によ
り形成する。エピタキシャル層の厚さは、バイポーラト
ランジスタの特性を十分に発揮させるために、5μm〜
10μm程度が好ましく、不純物濃度は基板1と同じ程
度が好ましい。NMOS−Tr形成領域では、P型第2
半導体層13は、既に形成されたP型第1半導体層5と
一体となってNMOS−Trの基板ゲート部(図4
(b)のC部)になる。APD形成領域では、P型第1
半導体層5およびP型第2半導体層13が光吸収層とな
るので、これら2つの層の厚さにより長波長側の感度が
決定される。したがって、P型第1半導体層5を厚くす
ることにより全光吸収層を厚くすると、バイポーラトラ
ンジスタの特性を変更することなくAPDの長波長感度
を上げることができる。
After forming these impurity layers, a P-type second semiconductor layer 13 is formed on the entire surface of the wafer (FIG. 2B).
Further, this layer 13 is formed as a vertical NPN-Tr formation region, NM
OS-Tr formation region, PMOS-Tr formation region, vertical P
It may be formed in the NP-Tr formation region and the APD formation region. The P-type second semiconductor layer 13 is formed by epitaxial growth in order to form a relatively thick semiconductor layer having a uniform concentration. The thickness of the epitaxial layer is 5 μm or more in order to sufficiently exhibit the characteristics of the bipolar transistor.
The thickness is preferably about 10 μm, and the impurity concentration is preferably about the same as that of the substrate 1. In the NMOS-Tr formation region, the P-type second
The semiconductor layer 13 is integrated with the already formed P-type first semiconductor layer 5 to form a substrate gate portion of the NMOS-Tr (FIG. 4).
(C part of (b)). In the APD formation region, the P-type first
Since the semiconductor layer 5 and the P-type second semiconductor layer 13 serve as light absorbing layers, the sensitivity on the long wavelength side is determined by the thickness of these two layers. Therefore, if the P-type first semiconductor layer 5 is made thicker to make the total light absorbing layer thicker, the long-wavelength sensitivity of the APD can be increased without changing the characteristics of the bipolar transistor.

【0037】次に、フォトリソグラフィ技術を用いN型
不純物をイオン注入して、N型第1半導体層15を形成
する(図2(c))。N型第1半導体層15は、比較的
深く低い濃度に制御された半導体層であるので、イオン
注入により形成され、また不純物は燐(P+)を使用す
ることが好ましい。縦型NPN−Tr特性を十分に発揮
させるため、ドーズ量は3×1012cmー2以上6×10
12cmー2以下が好ましい。
Next, an N-type impurity is ion-implanted using a photolithography technique to form an N-type first semiconductor layer 15 (FIG. 2C). Since the N-type first semiconductor layer 15 is a semiconductor layer which is relatively deep and controlled to a low concentration, it is preferably formed by ion implantation, and the impurity is preferably phosphorus (P + ). In order to sufficiently exhibit vertical NPN-Tr characteristics, the dose amount is 3 × 10 12 cm −2 or more and 6 × 10 6
It is preferably 12 cm -2 or less.

【0038】N型第1半導体層15は、図2(c)に示
すように、APD形成領域のN型第6半導体領域42と
同一プロセスにて形成してもよい。
The N-type first semiconductor layer 15 may be formed by the same process as the N-type sixth semiconductor region 42 in the APD formation region, as shown in FIG.

【0039】縦型NPN−Tr形成領域では、N型第1
半導体層15は、特にN型第2埋め込み領域7上に略同
一形状で形成されることが好ましい。このように形成す
ると、不純物の拡散によって重なり合い電気的に接続さ
れるので、低抵抗のコレクタを形成できる。
In the vertical NPN-Tr formation region, the N-type first
The semiconductor layer 15 is preferably formed in substantially the same shape on the N-type second buried region 7. When formed in this manner, the electrodes are overlapped and electrically connected by the diffusion of impurities, so that a collector having low resistance can be formed.

【0040】APD形成領域では、N型第6半導体領域
42は、アノード分離領域に形成される。この分離領域
は、N型第2埋め込み領域7上に接し、アノードの周囲
を囲んで帯状の閉じた領域に形成される。このように形
成すると、不純物の拡散によって相互に重なり合い電気
的に接続される。更に、小さい領域でアノードが分離で
きるので、N型第2埋め込み領域7と略同一形状で形成
されることが好ましい。
In the APD formation region, the N-type sixth semiconductor region 42 is formed in the anode isolation region. The isolation region is formed in a band-like closed region surrounding the anode and in contact with the N-type second buried region 7. When formed in this manner, they are mutually overlapped and electrically connected by diffusion of impurities. Further, since the anode can be separated in a small region, it is preferable that the anode is formed in substantially the same shape as the N-type second buried region 7.

【0041】続けて、N型第1半導体層15と同様にし
て、N型第2半導体層17を形成する(図2(c))。
PMOS−Tr特性を十分に発揮させるために、ドーズ
量は6×1012cmー2以上8×1012cmー2以下が好ま
しい。
Subsequently, an N-type second semiconductor layer 17 is formed in the same manner as the N-type first semiconductor layer 15 (FIG. 2C).
In order to sufficiently exhibit the PMOS-Tr characteristics, the dose is preferably from 6 × 10 12 cm −2 to 8 × 10 12 cm −2 .

【0042】N型第2半導体層17は、図2(c)に示
すように、縦型PNP−Tr形成領域のN型第3半導体
層19およびN型第5半導体領域41と同一プロセスに
て形成してもよい。
As shown in FIG. 2C, the N-type second semiconductor layer 17 is formed by the same process as the N-type third semiconductor layer 19 and the N-type fifth semiconductor region 41 in the vertical PNP-Tr formation region. It may be formed.

【0043】PMOS−Tr形成領域では、N型第2半
導体層17は、N型第2埋め込み領域7上に形成され、
略同一形状で形成されることが好ましい。このようにす
ると、不純物の拡散によってN型第2埋め込み領域7と
重なり合い、基板ゲート部が形成される。寄生トランジ
スタのN型ベースの不純物濃度が高く、厚い層となるた
めトランジスタ動作を抑え、ラッチアップ耐性が向上す
る。また、これらはP型第1半導体層5およびP型第2
半導体層13により側面および底面が囲まれるので、基
板1、縦型NPN−Trのコレクタおよび他のPMOS
−Tr基板ゲート部から電気的に分離される。
In the PMOS-Tr formation region, the N-type second semiconductor layer 17 is formed on the N-type second buried region 7,
Preferably, they are formed in substantially the same shape. In this case, the substrate is overlapped with the N-type second buried region 7 by the diffusion of the impurity to form a substrate gate portion. Since the impurity concentration of the N-type base of the parasitic transistor is high and a thick layer is formed, the transistor operation is suppressed, and the latch-up resistance is improved. These are the P-type first semiconductor layer 5 and the P-type second semiconductor layer 5.
Since the side surface and the bottom surface are surrounded by the semiconductor layer 13, the substrate 1, the collector of the vertical NPN-Tr and other PMOS
-It is electrically separated from the gate portion of the Tr substrate.

【0044】縦型PNP−Tr形成領域では、N型第5
半導体領域41は、コレクタ分離領域に形成される。こ
の分離領域は、N型第2埋め込み領域7上に接し、コレ
クタの周囲を囲んで帯状の閉じた領域に形成される。こ
のように形成すると、不純物の拡散によって重なり合い
電気的に接続される。更に、小さい領域でコレクタが分
離できるので、N型第2埋め込み領域7と略同一形状で
形成されることが好ましい。N型第3半導体層19は、
P型第1埋め込み層9上にあって、P型第2半導体層1
3の表面に形成され、縦型PNP−Trのベースとな
る。
In the vertical PNP-Tr formation region, the N-type fifth
The semiconductor region 41 is formed in the collector isolation region. The isolation region is formed in a band-like closed region surrounding the collector and in contact with the N-type second buried region 7. When formed in this way, they are overlapped and electrically connected by diffusion of impurities. Further, since the collector can be separated in a small region, it is preferable that the collector be formed in substantially the same shape as the N-type second buried region 7. The N-type third semiconductor layer 19 is
P-type second semiconductor layer 1 on P-type first buried layer 9
3 and serves as a base of the vertical PNP-Tr.

【0045】N型第1半導体層15およびN型第2半導
体層17のイオン注入後に、高温ドライブの熱工程を通
して、N型層15、17の深さを2μm〜4μmにする
ことが好ましい。
After the ion implantation of the N-type first semiconductor layer 15 and the N-type second semiconductor layer 17, it is preferable that the depth of the N-type layers 15 and 17 be 2 μm to 4 μm through a heat step of high-temperature drive.

【0046】続いて、LOCOS21を形成する(図3
(a))。LOCOS21は、例えば、次の方法により
形成できる。ウエハ表面のSi酸化膜上にSi窒化膜を
堆積し、フォトリソグラフィ技術により活性領域以外の
Si窒化膜をエッチングにより除いた後に酸化炉で酸化
を行うと、Si窒化膜が存在しない部分の酸化膜が厚く
なり、活性領域以外の領域にフィールド酸化膜21が形
成される。フィールド酸化膜21は、縦型PNP−Tr
形成領域、縦型NPN−Tr形成領域、PMOS−Tr
形成領域、NMOS−Tr形成領域およびAPD形成領
域内のそれぞれの活性領域間に形成される。このように
形成すると、活性領域に形成されたAPD、NMOS−
Tr、PMOS−Tr、縦型PNP−Trおよび縦型N
PN−Trが、フィールド酸化膜21によりそれぞれの
領域を分離できる。
Subsequently, LOCOS 21 is formed (FIG. 3)
(A)). The LOCOS 21 can be formed, for example, by the following method. When a silicon nitride film is deposited on the silicon oxide film on the wafer surface, and the silicon nitride film other than the active region is removed by etching using a photolithography technique and then oxidized in an oxidation furnace, the oxide film in a portion where the silicon nitride film does not exist is obtained. And the field oxide film 21 is formed in a region other than the active region. The field oxide film 21 is formed of a vertical PNP-Tr
Formation region, vertical NPN-Tr formation region, PMOS-Tr
The active region is formed between the active region in the formation region, the NMOS-Tr formation region, and the APD formation region. When formed in this manner, APD and NMOS-
Tr, PMOS-Tr, vertical PNP-Tr and vertical N
Each region of the PN-Tr can be separated by the field oxide film 21.

【0047】この後に、PMOS−Trのチャネル領域
およびNMOS−Trのチャネル領域にそれぞれイオン
注入で不純物導入を行って、PMOS−TrおよびNM
OS−Trのゲート表面領域を適切な不純物濃度にす
る。このイオン注入よって、PMOS−TrおよびNM
OS−Trのしきい値電圧がそれぞれ決定される。そし
て、ゲート酸化膜をチャネル部に形成する。
Thereafter, impurities are introduced by ion implantation into the channel region of the PMOS-Tr and the channel region of the NMOS-Tr, respectively.
The gate surface region of the OS-Tr has an appropriate impurity concentration. By this ion implantation, the PMOS-Tr and NM
The threshold voltage of OS-Tr is determined. Then, a gate oxide film is formed on the channel portion.

【0048】続いて、ポリシリコンをCVD法で堆積し
て、低抵抗化のために燐拡散を行った後に、フォトリソ
グラフィ技術を用いてポリシリコンをパターニングし、
エッチングして、NMOS−TrおよびPMOS−Tr
のゲート電極23と配線とを形成する(図3(a))。
Subsequently, polysilicon is deposited by a CVD method, phosphorus is diffused to reduce the resistance, and then the polysilicon is patterned by using a photolithography technique.
Etching, NMOS-Tr and PMOS-Tr
The gate electrode 23 and the wiring are formed (FIG. 3A).

【0049】次に、縦型NPN−Tr形成領域にベース
としてP型第3半導体層27を形成する(図3
(b))。P型第3半導体層27は、N型第1半導体層
15内の上面表層にこの半導体層15によって側面およ
び底面を囲まれて形成される。P型第3半導体層27
は、フォトリソグラフィ技術を用いてP型不純物を低エ
ネルギーでイオン注入を行って形成され、不純物はB+
を用いる。縦型NPN−Trの特性を十分に発揮させる
ために、ドーズ量は5×1013cmー2以上3×1014
ー2以下が好ましい。活性化後の接合の深さは、縦型N
PN−Trの高速化を図るために、0.5μm〜0.7
μm程度が好ましい。
Next, a P-type third semiconductor layer 27 is formed as a base in the vertical NPN-Tr formation region.
(B)). The P-type third semiconductor layer 27 is formed on the upper surface layer in the N-type first semiconductor layer 15 so as to surround the side and bottom surfaces by the semiconductor layer 15. P-type third semiconductor layer 27
Is formed by ion-implanting a P-type impurity with low energy using a photolithography technique, and the impurity is B +
Is used. In order to sufficiently exhibit the characteristics of the vertical NPN-Tr, the dose is 5 × 10 13 cm −2 or more and 3 × 10 14 c
m -2 or less is preferable. The depth of the junction after activation is vertical N
In order to increase the speed of PN-Tr, 0.5 μm to 0.7 μm
It is preferably about μm.

【0050】続いて、N型第4半導体層25を基板表層
の活性領域内に形成する(図3(b))。N型第4半導
体層25は、接合が浅く高濃度に形成するため、イオン
注入により、砒素(As+)を不純物に用いることが好
ましい。NMOS−TrおよびNPN−Trのエミッタ
の特性を十分に発揮させるために、ドーズ量は3×10
15cmー2以上10×1015cmー2以下が好ましく、活性
化後の接合の深さは0.2μm〜0.4μmが好まし
い。
Subsequently, an N-type fourth semiconductor layer 25 is formed in the active region on the surface of the substrate (FIG. 3B). Since the N-type fourth semiconductor layer 25 has a shallow junction and a high concentration, it is preferable to use arsenic (As + ) as an impurity by ion implantation. In order to sufficiently exhibit the characteristics of the emitters of the NMOS-Tr and the NPN-Tr, the dose is 3 × 10
The thickness is preferably 15 cm -2 or more and 10 × 10 15 cm -2 or less, and the depth of the junction after activation is preferably 0.2 μm to 0.4 μm.

【0051】N型第4半導体層25は、縦型PNP−T
r形成領域、縦型NPN−Tr形成領域、APD形成領
域およびNMOS−Tr形成領域に形成される。詳述す
ると、N型第4半導体層25は、縦型PNP−Tr形成
領域では、N型第2半導体層19の上面表層に形成され
るとベースの拡散電極となる。縦型NPN−Tr形成領
域では、P型第3半導体層27内の上面表層に形成され
るとエミッタとなり、またN型第1半導体層15内の上
面表層に形成されるとコレクタの拡散電極となる。AP
D形成領域では、分離領域のN型第1半導体層15の上
部表層に形成されると、分離領域に対する拡散電極とな
る。NMOS−Tr形成領域内では、ゲート電極23の
両側に隣接して形成されると、NMOS−Trのソース
・ドレインとなる。このような高濃度の拡散層は、N型
半導体層とメタル電極33とのオーム性接触を形成する
ために利用される。
The N-type fourth semiconductor layer 25 is formed of a vertical PNP-T
It is formed in the r formation region, the vertical NPN-Tr formation region, the APD formation region, and the NMOS-Tr formation region. More specifically, when the N-type fourth semiconductor layer 25 is formed on the upper surface of the N-type second semiconductor layer 19 in the vertical PNP-Tr formation region, it becomes a base diffusion electrode. In the vertical NPN-Tr formation region, when formed on the upper surface layer in the P-type third semiconductor layer 27, it becomes an emitter, and when formed on the upper surface layer in the N-type first semiconductor layer 15, the diffusion electrode of the collector is formed. Become. AP
In the D formation region, when formed on the upper surface layer of the N-type first semiconductor layer 15 in the isolation region, it becomes a diffusion electrode for the isolation region. In the NMOS-Tr formation region, when formed adjacent to both sides of the gate electrode 23, it becomes the source / drain of the NMOS-Tr. Such a high concentration diffusion layer is used to form an ohmic contact between the N-type semiconductor layer and the metal electrode 33.

【0052】次に、P型第4半導体層29をAPD形成
領域等の表層の活性領域に形成する(図3(c))。P
型第4半導体層29は、接合が浅く高濃度に形成するた
め、イオン注入によりP型不純物はB+を用いることが
好ましい。PMOS−TrおよびPNP−Trのエミッ
タの特性を十分に発揮させるために、ドーズ量は1×1
15cmー2以上5×1015cmー2以下が好ましく、活性
化後の接合の深さは、0.2μm〜0.4μmが好まし
い。
Next, a P-type fourth semiconductor layer 29 is formed in a surface active region such as an APD formation region (FIG. 3C). P
Since the junction of the type fourth semiconductor layer 29 is formed at a high concentration with a shallow junction, it is preferable to use B + as a P-type impurity by ion implantation. In order to sufficiently exhibit the characteristics of the emitters of the PMOS-Tr and PNP-Tr, the dose is 1 × 1.
0 15 cm -2 to 5 × preferably 10 15 cm -2 or less, the junction depth after activation, 0.2Myuemu~0.4Myuemu is preferred.

【0053】P型第4半導体層29は、縦型PNP−T
r形成領域、APD形成領域、縦型NPN−Tr形成領
域、PMOS−Tr形成領域に形成される。詳述すれ
ば、P型第4半導体層29は、縦型PNP−Tr形成領
域では、N型第3半導体層19の上面表層に形成される
とエミッタとなり、P型第2半導体層13の上面表層に
形成されるとコレクタの拡散電極となる。APD形成領
域では、アノード分離領域の内側であって、N型第1埋
め込み層3上にアノードの拡散電極として形成される。
縦型NPN−Tr形成領域では、第3のP型拡散層27
の上部表層に形成されると、ベースのP型拡散電極とな
る。PMOS−Tr形成領域内では、ゲート電極8の両
側に隣接して形成されると、PMOS−Trのソース・
ドレインとなる。このような高濃度の拡散層は、P型半
導体層とメタル電極33とのオーム性接触を形成するた
めに利用される。
The P-type fourth semiconductor layer 29 is formed of a vertical PNP-T
It is formed in an r formation region, an APD formation region, a vertical NPN-Tr formation region, and a PMOS-Tr formation region. More specifically, the P-type fourth semiconductor layer 29 functions as an emitter when formed on the upper surface of the N-type third semiconductor layer 19 in the vertical PNP-Tr formation region, and the upper surface of the P-type second semiconductor layer 13. When formed on the surface layer, it becomes a diffusion electrode of the collector. In the APD formation region, a diffusion electrode of the anode is formed on the N-type first buried layer 3 inside the anode isolation region.
In the vertical NPN-Tr formation region, the third P-type diffusion layer 27 is formed.
Formed on the upper surface layer of the P-type diffusion layer serves as a base P-type diffusion electrode. In the PMOS-Tr formation region, when formed adjacent to both sides of the gate electrode 8, the source-source of the PMOS-Tr is formed.
Becomes a drain. Such a high concentration diffusion layer is used to form an ohmic contact between the P-type semiconductor layer and the metal electrode 33.

【0054】次に、全面にBPSG膜31をCVD法で
成長する(図4(a))。BPSG膜31は熱処理を行
って、リフローによりウエハ表面の平坦性を良好にす
る。
Next, a BPSG film 31 is grown on the entire surface by the CVD method (FIG. 4A). The BPSG film 31 is subjected to a heat treatment to improve the flatness of the wafer surface by reflow.

【0055】そして、メタル電極33、拡散電極25、
29およびゲートポリシリコン23を接続するために、
コンタクト用のビアホールを異方性エッチングによりB
PSG膜31に開孔する(図4(a))。
Then, the metal electrode 33, the diffusion electrode 25,
29 and gate polysilicon 23,
Via hole for contact is anisotropically etched to B
A hole is formed in the PSG film 31 (FIG. 4A).

【0056】その後、ウエハ全面にメタルを堆積し、フ
ォトリソグラフィ技術によってパターニングし、エッチ
ングして、メタル電極33を形成する(図4(a))。
加工が容易なので、メタルはアルミニウムを用いること
が好ましい。また、ステップカバリッジが良好なので、
メタルの堆積はスパッタ法が好ましい。なお、メタル電
極33は、N型拡散電極25およびP型拡散電極29上
に設けると、オーム性接触が得られる。
Thereafter, metal is deposited on the entire surface of the wafer, patterned by photolithography, and etched to form a metal electrode 33 (FIG. 4A).
It is preferable to use aluminum as the metal because of easy processing. Also, because the step coverage is good,
The metal is preferably deposited by sputtering. When the metal electrode 33 is provided on the N-type diffusion electrode 25 and the P-type diffusion electrode 29, ohmic contact is obtained.

【0057】続いて、ウエハ全面に層間絶縁膜35を形
成する(図4(b))。層間絶縁膜35は、形成が容易
なので、Si酸化膜、Si窒化膜またはこれらの多層膜
が好ましい。
Subsequently, an interlayer insulating film 35 is formed on the entire surface of the wafer (FIG. 4B). Since the interlayer insulating film 35 is easy to form, a Si oxide film, a Si nitride film or a multilayer film thereof is preferable.

【0058】次に、遮光膜を層間絶縁膜35上に堆積す
る(図4(b))。APDのアノード以外の領域に光が
入射しないようにするために、フォトリソグラフィ技術
を用いてAPDの領域の遮光膜を除く。遮光膜37は、
遮光性が良いので、金属が好ましい。金属としては、特
に、成膜および加工が容易なので、アルミニウムが好ま
しい。遮光膜37は、縦型PNP−Tr、縦型NPN−
Tr、NMOS−TrおよびPMOS−Trを覆うよう
に2次元的に形成されると共に、アノード上には遮光膜
37の開口部を有している。なお、遮光膜37がアルミ
ニウム等の金属膜であるときは、素子間を接続する配線
としても利用できる。
Next, a light-shielding film is deposited on the interlayer insulating film 35 (FIG. 4B). In order to prevent light from entering the area other than the anode of the APD, the light-shielding film in the area of the APD is removed using a photolithography technique. The light shielding film 37
Metals are preferred because of their good light-shielding properties. Aluminum is particularly preferable as the metal because it is easy to form and process the metal. The light-shielding film 37 includes a vertical PNP-Tr, a vertical NPN-
It is formed two-dimensionally so as to cover Tr, NMOS-Tr and PMOS-Tr, and has an opening of the light shielding film 37 on the anode. When the light-shielding film 37 is a metal film such as aluminum, the light-shielding film 37 can be used as a wiring connecting elements.

【0059】更に、ウエハ表面全面にパッシベーション
膜39を堆積する(図4(b))。
Further, a passivation film 39 is deposited on the entire surface of the wafer (FIG. 4B).

【0060】以上説明した方法により、BiCMOS内
蔵受光半導体装置(図4(b))が製造できる。すなわ
ち、図4(b)に示すように、BiCMOS内蔵受光半
導体装置の左側から右側へ、縦型PNP−Tr形成領
域、PMOS−Tr形成領域、NMOS−Tr形成領
域、縦型NPN−Tr形成領域およびAPD形成領域を
配置して、APD形成領域および縦型PNP−Tr形成
領域のP型半導体基板1内の上面表層に形成されたN型
第1埋め込み層3と、P型半導体基板1およびN型第1
埋め込み層3上であって、APD形成領域、縦型PNP
−Tr形成領域、NMOS−Tr形成領域、PMOS−
Tr形成領域および縦型NPN−Tr形成領域に形成さ
れたP型第1半導体層5と、PMOS−Tr形成領域お
よび縦型NPN−Tr形成領域のP型第1半導体層5内
の上面表層に形成されたN型第2埋め込み領域7と、縦
型PNP−Tr形成領域のN型第1埋め込み層3上であ
って、P型第1半導体層5内の上面表層に形成されたP
型第1埋め込み層9と、APD形成領域のN型第1埋め
込み層3上であって、P型第1半導体層5内の上面表層
に形成されたP型第2埋め込み層11と、P型第1半導
体層5、P型第1埋め込み層9、P型第2埋め込み層1
1およびN型第2埋め込み領域7上に形成されたP型第
2半導体層13と、縦型NPN−Tr形成領域のN型第
2埋め込み領域7上に接して形成されたN型第1半導体
層15と、PMOS−Tr形成領域のN型第2埋め込み
領域7上に接して形成されたN型第2半導体層17と、
縦型PNP−Tr形成領域のP型第1埋め込み層9上に
形成されたN型第3半導体層19と、縦型NPN−Tr
形成領域のN型第1半導体層15内の表面上層に形成さ
れたN型第4半導体層25と、縦型NPN−Tr形成領
域のN型第1半導体層15内の表面上層にあって、N型
第4半導体層25の底面および側面を囲んで形成された
P型第3半導体層27と、縦型PNP−Tr形成領域の
N型第3半導体層19内の表面上層に形成されたP型第
4半導体層29と、を備えている。
According to the method described above, the BiCMOS built-in light receiving semiconductor device (FIG. 4B) can be manufactured. That is, as shown in FIG. 4B, from the left side to the right side of the BiCMOS built-in light receiving semiconductor device, a vertical PNP-Tr formation region, a PMOS-Tr formation region, an NMOS-Tr formation region, and a vertical NPN-Tr formation region. And an APD formation region, an N-type first buried layer 3 formed on the upper surface of the P-type semiconductor substrate 1 in the APD formation region and the vertical PNP-Tr formation region, and the P-type semiconductor substrates 1 and N Type 1
On the buried layer 3, an APD formation region, a vertical PNP
-Tr formation region, NMOS-Tr formation region, PMOS-
The P-type first semiconductor layer 5 formed in the Tr formation region and the vertical NPN-Tr formation region, and the upper surface layer in the P-type first semiconductor layer 5 in the PMOS-Tr formation region and the vertical NPN-Tr formation region The N-type second buried region 7 formed and the P-type layer formed on the upper surface layer in the P-type first semiconductor layer 5 on the N-type first buried layer 3 in the vertical PNP-Tr formation region.
A first P-type buried layer 9, a P-type second buried layer 11 formed on the N-type first buried layer 3 in the APD formation region and on the upper surface layer in the P-type first semiconductor layer 5, First semiconductor layer 5, P-type first buried layer 9, P-type second buried layer 1
P-type second semiconductor layer 13 formed on 1 and N-type second buried region 7 and N-type first semiconductor formed on N-type second buried region 7 in the vertical NPN-Tr formation region A layer 15, an N-type second semiconductor layer 17 formed in contact with the N-type second buried region 7 in the PMOS-Tr formation region,
An N-type third semiconductor layer 19 formed on the P-type first buried layer 9 in the vertical PNP-Tr formation region;
An N-type fourth semiconductor layer 25 formed on the upper surface of the N-type first semiconductor layer 15 in the formation region, and an N-type fourth semiconductor layer 25 formed on the surface of the N-type first semiconductor layer 15 in the vertical NPN-Tr formation region; A P-type third semiconductor layer 27 formed so as to surround the bottom and side surfaces of the N-type fourth semiconductor layer 25, and a P-type layer formed on the surface of the N-type third semiconductor layer 19 in the vertical PNP-Tr formation region. Mold fourth semiconductor layer 29.

【0061】そして、縦型PNP−Trは、当該縦型P
NP−Tr形成領域のP型第1埋め込み層9、P型第1
半導体層5およびP型第2半導体層13をコレクタと
し、N型第3半導体層19をベースとし、P型第4半導
体層29をエミッタとして構成される。また、縦型NP
N−Trは、当該縦型NPN−Tr形成領域のN型第2
埋め込み領域7およびN型第1半導体層15をコレクタ
とし、P型第3半導体層27をベースとし、N型第4半
導体層25をエミッタとして構成される。更に、APD
は、当該APD形成領域のP型第1半導体層5およびP
型第2半導体層13をアノードとし、APD形成領域の
N型第1埋め込み層3をカソードとして構成される。
The vertical PNP-Tr is the same as the vertical PNP-Tr.
P-type first buried layer 9 in the NP-Tr formation region, P-type first buried layer 9
The semiconductor layer 5 and the P-type second semiconductor layer 13 are used as collectors, the N-type third semiconductor layer 19 is used as a base, and the P-type fourth semiconductor layer 29 is used as an emitter. Also, vertical NP
N-Tr is the N-type second of the vertical NPN-Tr formation region.
The buried region 7 and the N-type first semiconductor layer 15 are used as a collector, the P-type third semiconductor layer 27 is used as a base, and the N-type fourth semiconductor layer 25 is used as an emitter. Furthermore, APD
Are the P-type first semiconductor layers 5 and P in the APD formation region.
The second semiconductor layer 13 is used as an anode, and the first buried layer 3 in the APD formation region is used as a cathode.

【0062】更に、縦型PNP−Trのコレクタは、縦
型PNP−Tr形成領域のN型第1埋め込み層3上に接
すると共にP型第1埋め込み層9を囲んで形成されたN
型第2埋め込み領域7と、このN型第2埋め込み領域7
上に接して形成されたN型第5半導体領域41と、によ
り分離され、APDのアノードは、APD形成領域のN
型第1埋め込み層3上に接すると共にP型第2埋め込み
層11を囲んで形成されたN型第2埋め込み領域7と、
このN型第2埋め込み領域7上に接して形成されたN型
第6半導体領域42と、により分離されたBiCMOS
内蔵受光半導体装置(図4(b))が製造できる。
Further, the collector of the vertical PNP-Tr contacts the N-type first buried layer 3 in the vertical PNP-Tr formation region and surrounds the P-type first buried layer 9.
-Type second buried region 7 and N-type second buried region 7
The anode of the APD is separated from the N-type fifth semiconductor region 41 formed on and in contact with the N-type fifth semiconductor region 41.
An N-type second buried region 7 formed on the first type buried layer 3 and surrounding the P-type second buried layer 11;
BiCMOS separated by N-type sixth semiconductor region 42 formed in contact with N-type second buried region 7
The built-in light receiving semiconductor device (FIG. 4B) can be manufactured.

【0063】以下、本発明のBiCMOS内蔵受光半導
体装置の平面構成について説明する。図5は、上述の製
造方法で製造したBiCMOS内蔵受光半導体装置の平
面図であり、図5のa−a’線断面図が図4(b)であ
る。また、各半導体層の配置を明示できるように、メタ
ル電極33および遮光膜37の図示は省略する。図5で
は、基板1の左側から右側へ、縦型PNP−Tr形成領
域、PMOS−Tr形成領域、NMOS−Tr形成領
域、縦型NPN−Tr形成領域およびAPD形成領域が
配置されている。
Hereinafter, the planar configuration of the BiCMOS built-in light receiving semiconductor device of the present invention will be described. FIG. 5 is a plan view of the BiCMOS built-in light-receiving semiconductor device manufactured by the above-described manufacturing method, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line aa ′ of FIG. The illustration of the metal electrode 33 and the light shielding film 37 is omitted so that the arrangement of each semiconductor layer can be clearly shown. In FIG. 5, a vertical PNP-Tr formation region, a PMOS-Tr formation region, an NMOS-Tr formation region, a vertical NPN-Tr formation region, and an APD formation region are arranged from the left side to the right side of the substrate 1.

【0064】縦型PNP−Tr形成領域では、N型第4
半導体層19(ベース、B1)はP型拡散層29(エミ
ッタ、E1)の周囲を囲んで設けられ、またP型第1埋
め込み層9、P型第2半導体層13(コレクタ、C1)
はベース19の周囲を囲んで設けられているので、PN
Pからなる構造が形成される。このPNP構造により、
P型第1埋め込み層9によりコレクタ抵抗が低減され、
且つ縦方向に増幅電流が流れる縦型PNP−Trが形成
される。また、ベースプロファイルとエミッタ接合の形
成を他の素子と独立して制御できるので、電流増幅率、
アーリ電圧および周波数特性等を高性能にできる。更
に、N型第1埋め込み層3上に接して形成されたN型第
2半導体領域7と、この領域7上に形成されたN型第5
半導体領域41と、によりコレクタ分離領域を構成し、
且つ帯状の閉じた形状のコレクタ分離領域によってP型
第1埋め込み層9を囲むので、P型第1埋め込み層9、
P型第1半導体層5およびP型第2半導体層13が分離
される。したがって、コレクタに独立した電位を与える
ことができる。なお、コレクタ(C1)の拡散電極29
は、コレクタ抵抗を低減するために、ベース(B1)を
囲んで形成することが好ましい。
In the vertical PNP-Tr formation region, the N-type fourth
The semiconductor layer 19 (base, B1) is provided so as to surround the P-type diffusion layer 29 (emitter, E1), and the P-type first buried layer 9, the P-type second semiconductor layer 13 (collector, C1)
Is provided so as to surround the base 19, so that PN
A structure made of P is formed. With this PNP structure,
The collector resistance is reduced by the P-type first buried layer 9,
In addition, a vertical PNP-Tr in which an amplification current flows in the vertical direction is formed. In addition, since the base profile and the formation of the emitter junction can be controlled independently of other elements, the current amplification factor,
Early voltage and frequency characteristics can be improved. Further, the N-type second semiconductor region 7 formed on the N-type first buried layer 3 and the N-type fifth semiconductor region 7 formed on the region 7 are formed.
A collector isolation region is constituted by the semiconductor region 41;
Moreover, since the P-type first buried layer 9 is surrounded by the band-shaped closed collector isolation region, the P-type first buried layer 9,
The P-type first semiconductor layer 5 and the P-type second semiconductor layer 13 are separated. Therefore, an independent potential can be given to the collector. The diffusion electrode 29 of the collector (C1)
Is preferably formed around the base (B1) in order to reduce the collector resistance.

【0065】PMOS−Tr形成領域では、基板ゲート
部の電位を固定するために、N型第2半導体層17内の
領域にもN型拡散層25が設けられる。このように拡散
電極を多数設けると、基板ゲート部の電位を均一、且つ
安定にできる。また、ソースおよびドレインは、ゲート
電極23で2分割にされた活性領域に形成されたP型第
4半導体層29からなる。ソースおよびドレイン29
は、自己整合的に形成することが好ましい。
In the PMOS-Tr formation region, an N-type diffusion layer 25 is also provided in a region in the N-type second semiconductor layer 17 in order to fix the potential of the substrate gate portion. By providing a large number of diffusion electrodes as described above, the potential of the substrate gate portion can be made uniform and stable. The source and the drain are composed of the P-type fourth semiconductor layer 29 formed in the active region divided into two by the gate electrode 23. Source and drain 29
Is preferably formed in a self-aligned manner.

【0066】NMOS−Tr形成領域では、基板ゲート
部の電位を固定するために、P型第2半導体層13内の
領域にもP型拡散層29が設けられる。このように拡散
電極を多数設けると、基板ゲート部の電位を均一、且つ
安定にできる。また、ソースおよびドレインは、ゲート
電極23で2分割にされた活性領域に形成された第4の
N型拡散層25からなる。ソースおよびドレイン25
は、自己整合的に形成することが好ましい。
In the NMOS-Tr formation region, a P-type diffusion layer 29 is provided also in a region in the P-type second semiconductor layer 13 in order to fix the potential of the substrate gate portion. By providing a large number of diffusion electrodes as described above, the potential of the substrate gate portion can be made uniform and stable. The source and the drain are formed of a fourth N-type diffusion layer 25 formed in the active region divided into two by the gate electrode 23. Source and drain 25
Is preferably formed in a self-aligned manner.

【0067】縦型NPN−Tr形成領域では、P型第3
半導体層27(ベース、B2)は、N型拡散層25(エ
ミッタ、E2)の周囲を囲んで設けられ、またN型第1
半導体層15(コレクタ、C2)は、ベース27の周囲
を囲んで設けられているので、NPNからなる構造が形
成される。このNPN構造により、N型第2埋め込み領
域7によりコレクタ抵抗が低減され、且つ縦方向に増幅
電流が流れる縦型NPN−Trが形成される。また、ベ
ースプロファイルとエミッタ接合の形成を他の素子と独
立して制御できるので、電流増幅率、アーリ電圧および
周波数特性等を高性能にできる。更に、N型第2埋め込
み領域7およびN型第1半導体層15は、P型第1半導
体層5およびP型第2半導体層13により囲まれている
ので、コレクタに独立した電位を与えることができる。
なお、コレクタ(C2)の拡散電極25は、コレクタ抵
抗を低減するために、ベース(B2)を囲んで形成する
ことが好ましい。
In the vertical NPN-Tr formation region, the P-type third
The semiconductor layer 27 (base, B2) is provided so as to surround the periphery of the N-type diffusion layer 25 (emitter, E2).
Since the semiconductor layer 15 (collector, C2) is provided so as to surround the base 27, a structure made of NPN is formed. With this NPN structure, a collector resistance is reduced by the N-type second buried region 7, and a vertical NPN-Tr in which an amplification current flows in the vertical direction is formed. Further, since the formation of the base profile and the emitter junction can be controlled independently of other elements, the current amplification factor, the early voltage, the frequency characteristics, and the like can be improved. Further, the N-type second buried region 7 and the N-type first semiconductor layer 15 are surrounded by the P-type first semiconductor layer 5 and the P-type second semiconductor layer 13, so that an independent potential can be applied to the collector. it can.
The diffusion electrode 25 of the collector (C2) is preferably formed so as to surround the base (B2) in order to reduce the collector resistance.

【0068】APD形成領域では、P型第1半導体層5
とP型第2半導体層13とからなる領域を光吸収層とし
てアノード領域に設け、このP型第2半導体層13内の
上部表層に設られたP型第4半導体層29がアノード
(A)電極となる。カソード(K)は、P型基板1上に
設けられたN型第1埋め込み層3から成るので、基板1
から分離されて、カソード引き出し領域によりウエハ表
面に引き出されている。この引き出し領域は、N型第1
埋め込み層3上に接して形成されたN型第2半導体領域
7と、この領域7上に形成されたN型第6半導体領域4
2と、から構成されている。そして、カソード引き出し
領域はアノード(A)電極29またはP型第2埋め込み
層11を囲んで帯状の閉じた領域に形成すれば、光吸収
領域として5、13が光吸収領域として寄与する領域と
寄与しない領域として分離される。したがって、カソー
ドに加えて、アノードも分離される。つまり、カソード
引き出し領域はアノード分離領域と兼用できる。なお、
カソードの周囲の電位を安定させるために、P型拡散電
極29からなるガードリングにより、カソードを囲むこ
とが好ましい。
In the APD formation region, the P-type first semiconductor layer 5
A region composed of the P-type second semiconductor layer 13 and the P-type second semiconductor layer 13 is provided in the anode region as a light absorbing layer, and the P-type fourth semiconductor layer 29 provided on the upper surface layer in the P-type second semiconductor layer 13 serves as an anode (A). It becomes an electrode. Since the cathode (K) is composed of the N-type first buried layer 3 provided on the P-type substrate 1,
And is drawn out to the wafer surface by the cathode drawing-out area. This lead-out area is an N-type first
N-type second semiconductor region 7 formed in contact with buried layer 3 and N-type sixth semiconductor region 4 formed on this region 7
And 2. If the cathode extraction region is formed in a band-like closed region surrounding the anode (A) electrode 29 or the P-type second buried layer 11, the light absorption regions 5 and 13 contribute to the region which contributes as the light absorption region. It is separated as an area that does not. Thus, in addition to the cathode, the anode is also separated. That is, the cathode extraction region can also be used as the anode separation region. In addition,
In order to stabilize the potential around the cathode, it is preferable to surround the cathode with a guard ring composed of a P-type diffusion electrode 29.

【0069】図4(b)の縦型PNP−Trのベースで
あるN型第3半導体層19の形成条件は、縦型PNP−
Trの高速化を図るために、PMOS−Tr基板ゲート
部の形成条件と変えてもよい。この場合は、不純物はリ
ン(P+)を使用し、ドーズ量は3×1013cmー2以上
3×1014cmー2以下が好ましい。このように、ベース
を他の工程と独立に形成すると、縦型PNP−Trの特
性を独立して制御できる。
The conditions for forming the N-type third semiconductor layer 19, which is the base of the vertical PNP-Tr of FIG.
In order to increase the speed of Tr, the conditions for forming the gate portion of the PMOS-Tr substrate may be changed. In this case, phosphorus (P + ) is used as the impurity, and the dose is preferably 3 × 10 13 cm −2 or more and 3 × 10 14 cm −2 or less. As described above, when the base is formed independently of the other steps, the characteristics of the vertical PNP-Tr can be controlled independently.

【0070】また、N型第3半導体層19は、N型第1
半導体層15を形成するイオン注入およびN型第2半導
体層17を形成するイオン注入を共に行って形成しても
よい。このようにすると、イオン注入量が増えた分、縦
型PNP−Trのhefが下がり耐圧が増加するが、目
的、状況に応じて選択することができる。
The N-type third semiconductor layer 19 is formed of an N-type first semiconductor layer.
The ion implantation for forming the semiconductor layer 15 and the ion implantation for forming the N-type second semiconductor layer 17 may be performed together. In this way, the partial ion implantation amount is increased, but the vertical type PNP-Tr of h ef decreases breakdown voltage is increased, can be selected depending the purpose and situation.

【0071】更に、N型第3半導体層19の形成は、縦
型NPN−TrおよびPMOS−Trを形成する熱工程
の後にイオン注入を行い、その後の縦型NPN−Trの
ベースの熱工程と兼用して活性化を行ってもよい。この
ようにすると、0.5μm〜1μmの浅い接合となり、
ベース幅の小さい高速用PNP−Trが形成できる。
Further, the N-type third semiconductor layer 19 is formed by performing ion implantation after a heat step of forming a vertical NPN-Tr and a PMOS-Tr, followed by a heat step of a base of the vertical NPN-Tr. Activation may also be performed in combination. In this way, a shallow junction of 0.5 μm to 1 μm is obtained,
A high-speed PNP-Tr with a small base width can be formed.

【0072】図6は、2個のAPDを配置した場合の平
面図である。P型第2半導体層13の上部表層に独立し
たP型第4半導体層29を設け、その周囲をカソード引
き出し領域で囲むと、共通のカソード(K)と独立した
アノード(A1、A2)とを有するAPDを構成でき
る。これらを並列に接続すれば、APDの直列抵抗を小
さくできる。また、複数個のAPDのそれぞれに信号処
理回路を接続すれば、アレイ化された受光半導体装置を
構成できる。
FIG. 6 is a plan view when two APDs are arranged. When an independent P-type fourth semiconductor layer 29 is provided on the upper surface layer of the P-type second semiconductor layer 13 and its periphery is surrounded by a cathode extraction region, a common cathode (K) and independent anodes (A1, A2) are formed. APD can be configured. If these are connected in parallel, the series resistance of the APD can be reduced. If a signal processing circuit is connected to each of the plurality of APDs, an arrayed light receiving semiconductor device can be configured.

【0073】図7は、更にカソードも独立したAPDを
2個配置した場合の平面図である。P型第2半導体層1
3の上部表層に独立したP型第4半導体層29を設け、
それぞれの周囲をカソード引き出し領域で囲むと、独立
したカソード(K1、K2)と独立したアノード(A
1、A2)とを有するAPDを構成できる。複数個のA
PDのそれぞれに信号処理回路を接続すれば、アレイ化
された受光半導体装置を構成できる。更に、独立したカ
ソードを有するので、回路接続上の制限を緩和できる。
更に、また、それぞれのAPDにおいてP型第2埋め込
み層11の濃度を異なるように形成すれば、異なる特性
のAPDを同一基板1上に形成できる。
FIG. 7 is a plan view showing a case where two APDs each having an independent cathode are arranged. P-type second semiconductor layer 1
3, an independent P-type fourth semiconductor layer 29 is provided on the upper surface layer of
When each periphery is surrounded by a cathode extraction region, independent cathodes (K1, K2) and independent anodes (A
1, A2). Multiple A
If a signal processing circuit is connected to each of the PDs, an arrayed light receiving semiconductor device can be configured. In addition, since there are independent cathodes, restrictions on circuit connection can be relaxed.
Furthermore, if the concentration of the P-type second buried layer 11 is different in each APD, APDs having different characteristics can be formed on the same substrate 1.

【0074】図8(a)はAPDを2個配置した場合の
平面図であり、図8(b)はb−b’断面図である。図
8(a)においては、P型第1半導体層5とP型第2半
導体層13との界面に単一の矩形のP型第2埋め込み層
11を設け、この埋め込み層11上にあって、P型第2
半導体層13の上部表層に矩形の分離された2個のP型
第4半導体層29を相互に近接して設ける。更に、これ
らの周囲を共通のカソード引き出し領域で囲んでAPD
を構成する。このようなAPDでは、アノードとカソー
ド間に高電圧を印加してP型第2半導体層5、13を完
全に空乏化させると、2個のP型第4半導体層29は空
乏層により電気的に分離される。したがって、共通なカ
ソードを有すると共に、電気的に分離された2個のアノ
ードを有するAPDとして動作する。このようにすれ
ば、複数のアノードを近接して配置できるので、独立し
たアノードを有する小型のAPDを構成できる。
FIG. 8A is a plan view when two APDs are arranged, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line bb '. In FIG. 8A, a single rectangular P-type second buried layer 11 is provided at the interface between the P-type first semiconductor layer 5 and the P-type second semiconductor layer 13, and is located on the buried layer 11. , P-type second
Two rectangular separated P-type fourth semiconductor layers 29 are provided on the upper surface layer of the semiconductor layer 13 in proximity to each other. Further, the periphery of these elements is surrounded by a common cathode lead-out area, and the APD
Is configured. In such an APD, when a high voltage is applied between the anode and the cathode to completely deplete the P-type second semiconductor layers 5 and 13, the two P-type fourth semiconductor layers 29 are electrically depleted by the depletion layers. Is separated into Therefore, it operates as an APD having a common cathode and two electrically separated anodes. In this way, since a plurality of anodes can be arranged close to each other, a small APD having independent anodes can be configured.

【0075】なお、図5〜図7、図8(a)の平面図に
示すように、APDの構成する半導体部であって高電圧
が印加されるものは、角部分に丸みをつけることがこと
が好ましい。このようにすると電界を緩和できるので、
APDの耐圧を向上させることができる。
As shown in the plan views of FIG. 5 to FIG. 7 and FIG. 8A, the semiconductor portion of the APD to which a high voltage is applied may have rounded corners. Is preferred. In this way, the electric field can be reduced,
The breakdown voltage of the APD can be improved.

【0076】図面をもって説明はしないが、縦型NPN
−Trのエミッタは、NMOS−Trのソース・ドレイ
ン25と別の工程で形成してもよい。この工程は、図3
(c)に相当する工程で行うことができる。例えば、エ
ミッタ部の酸化膜を除去してウエハ表面全面にポリシリ
コンを堆積して、そのポリシリコンに不純物を導入しフ
ォトリソグラフィ技術を用いてパターンを形成し、さら
にポリシリコンから不純物を拡散させてエミッタを形成
しても良い。ポリシリコンへの不純物導入は、不純物は
砒素(As+)、リン(P+)を用い、イオン注入で行う
ことが好ましい。このようにすると第3のP型半導体層
27内の上部表層に接合が浅く高濃度のN型半導体層を
形成できるので、これをエミッタとすれば、高性能の縦
型NPN−Trを構成できる。
Although not described with reference to the drawings, a vertical NPN
The emitter of -Tr may be formed in a step different from that of the source / drain 25 of the NMOS-Tr. This step is shown in FIG.
It can be performed in a step corresponding to (c). For example, removing the oxide film of the emitter portion, depositing polysilicon on the entire surface of the wafer, introducing impurities into the polysilicon, forming a pattern using photolithography technology, and further diffusing the impurities from the polysilicon. An emitter may be formed. The impurity is preferably introduced into the polysilicon by ion implantation using arsenic (As + ) and phosphorus (P + ). In this manner, a high-concentration N-type semiconductor layer having a shallow junction can be formed in the upper surface layer in the third P-type semiconductor layer 27. If this is used as an emitter, a high-performance vertical NPN-Tr can be formed. .

【0077】また、縦型PNP−Trのエミッタは、P
MOS−Trのソース・ドレイン29と別の工程で形成
してもよい。このエミッタは、縦型NPN−Trのエミ
ッタと同様の方法で形成できるので、詳細は省略する。
The emitter of the vertical PNP-Tr is P
It may be formed in a step different from that of the source / drain 29 of the MOS-Tr. Since this emitter can be formed by the same method as the emitter of the vertical NPN-Tr, the details are omitted.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よって、アノードおよびカソードが分離され、且つ近赤
外領域から可視領域に高い感度を持つAPDを同一のP
型基板上に集積したBiCMOS内蔵受光半導体装置を
提供できる。
As described in detail above, according to the present invention, the anode and the cathode are separated, and the APD having high sensitivity from the near-infrared region to the visible region can be converted into the same PPD.
A light receiving semiconductor device with a built-in BiCMOS integrated on a mold substrate can be provided.

【0079】また、本発明によって、基板と分離された
コレクタを有し、許容電流が大きく、アーリ効果および
コレクタ抵抗が小さく、そして周波数特性が改善された
縦型PNP−Trと、基板から分離されたコレクタを有
する縦型NPN−Trとを、同一のP型基板上に集積さ
れたBiCMOS内蔵受光半導体装置を提供できる。
Further, according to the present invention, a vertical PNP-Tr having a collector separated from a substrate, having a large allowable current, having a small Early effect and a small collector resistance, and having improved frequency characteristics is provided. A vertical NPN-Tr having a collector can be provided on the same P-type substrate to provide a BiCMOS built-in light receiving semiconductor device.

【0080】したがって、APDの信号処理回路にコン
プリメンタリ回路を利用できるので、増幅回路の利得の
増加、高速化が実現できると共に、回路動作の電源電圧
依存性を低減できる。
Therefore, since a complementary circuit can be used in the signal processing circuit of the APD, the gain of the amplifier circuit can be increased and the speed can be increased, and the power supply voltage dependence of the circuit operation can be reduced.

【0081】また、APDとその信号処理回路とを対に
してアレイ状に配置すれば、信号処理が高速なアレイ化
されたAPDを実現できる。
Further, if the APD and its signal processing circuit are arranged in a pair and arranged in an array, it is possible to realize an arrayed APD with a high signal processing speed.

【0082】更に、BiCMOS回路を用いれば、温度
補償付きAPDを実現できる。
Further, if a BiCMOS circuit is used, an APD with temperature compensation can be realized.

【0083】すなわち、この受光半導体装置を利用する
と、光機器、光システム、通信等で光信号を電気信号に
変換する増幅器を備えた光変換素子と、その信号をアナ
ログ・デジタル回路で処理できる半導体装置とを提供で
きる。
That is, when the light receiving semiconductor device is used, an optical conversion element having an amplifier for converting an optical signal into an electric signal in an optical device, an optical system, communication, or the like, and a semiconductor capable of processing the signal by an analog / digital circuit Equipment can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)〜(c)は、BiCMOS内蔵受光
半導体装置の製造方法を説明するための各工程における
断面図である。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views in each step for describing a method of manufacturing a BiCMOS built-in light receiving semiconductor device.

【図2】図2(a)〜(c)は、BiCMOS内蔵半導
体受光装置の製造方法を説明するための各工程における
断面図である。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views in each step for describing a method for manufacturing a BiCMOS built-in semiconductor light receiving device.

【図3】図3(a)〜(c)は、BiCMOS内蔵受光
半導体装置の製造方法を説明するための各工程における
断面図である。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views in each step for explaining a method of manufacturing a BiCMOS built-in light receiving semiconductor device.

【図4】図4(a)、(b)は、BiCMOS内蔵半導
体受光装置の製造方法を説明するための各工程における
断面図である。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views in each step for describing a method of manufacturing a BiCMOS built-in semiconductor light receiving device.

【図5】図5は、図4(b)に対応するBiCMOS内
蔵受光半導体装置の平面図である。
FIG. 5 is a plan view of the BiCMOS built-in light receiving semiconductor device corresponding to FIG. 4B.

【図6】図6は、異なる構造を有するAPDの平面図で
ある。
FIG. 6 is a plan view of an APD having a different structure.

【図7】図7は、異なる構造を有するAPDの平面図で
ある。
FIG. 7 is a plan view of an APD having a different structure.

【図8】図8(a)は、異なる構造を有するAPDの平
面図である。図8(b)は、異なる構造を有するAPD
のbーb’線断面図である。
FIG. 8A is a plan view of an APD having a different structure. FIG. 8B shows an APD having a different structure.
3 is a sectional view taken along the line bb ′ of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…P型Si基板、3…N型第1埋め込み層、5…P型
第1半導体層、7…N型第2埋め込み領域、9…P型第
1埋め込み層、11…P型第2埋め込み層、13…P型
第2半導体層、15…N型第1半導体層、17…N型第
2半導体層、19…N型第3半導体層、21…フィール
ド酸化膜、23…ゲートポリシリコン、25…N型第4
半導体層、27…P型第3半導体層、29…P型第4半
導体層、31…BPSG膜、33…メタル電極、35…
層間絶縁膜、37…遮光膜、39…パッシベーション
膜、41…N型第5半導体領域、42…N型第6半導体
領域
Reference Signs List 1 ... P-type Si substrate, 3 ... N-type first buried layer, 5 ... P-type first semiconductor layer, 7 ... N-type second buried region, 9 ... P-type first buried layer, 11 ... P-type second buried layer Layers: 13: P-type second semiconductor layer, 15: N-type first semiconductor layer, 17: N-type second semiconductor layer, 19: N-type third semiconductor layer, 21: field oxide film, 23: gate polysilicon, 25 ... N-type fourth
Semiconductor layer, 27: P-type third semiconductor layer, 29: P-type fourth semiconductor layer, 31: BPSG film, 33: metal electrode, 35 ...
Interlayer insulating film, 37: light shielding film, 39: passivation film, 41: N-type fifth semiconductor region, 42: N-type sixth semiconductor region

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 P型半導体基板内の上面表層のアバラン
シェフォトダイオード形成領域および縦型PNPトラン
ジスタ形成領域に形成されたN型第1埋め込み層と、 前記P型半導体基板および前記N型第1埋め込み層上で
あって、前記アバランシェフォトダイオード形成領域、
前記縦型PNPトランジスタ形成領域、MOS型Nチャ
ネルトランジスタ形成領域、MOS型Pチャネルトラン
ジスタ形成領域および縦型NPNトランジスタ形成領域
に形成されたP型第1半導体層と、 前記MOS型Pチャネルトランジスタ形成領域および前
記縦型NPNトランジスタ形成領域の前記P型第1半導
体層内の上面表層に形成されたN型第2埋め込み領域
と、 前記縦型PNPトランジスタ形成領域の前記N型第1埋
め込み層上であって、前記P型第1半導体層内の上面表
層に形成されたP型第1埋め込み層と、 前記アバランシェフォトダイオード形成領域の前記N型
第1埋め込み層上であって、前記P型第1半導体層内の
上面表層に形成されたP型第2埋め込み層と、 前記P型第1半導体層、前記P型第1埋め込み層、前記
P型第2埋め込み層および前記N型第2埋め込み領域上
に形成されたP型第2半導体層と、 前記縦型NPNトランジスタ形成領域のN型第2埋め込
み領域上に接して形成されたN型第1半導体層と、 前記MOS型Pチャネルトランジスタ形成領域のN型第
2埋め込み領域上に接して形成されたN型第2半導体層
と、 前記縦型PNPトランジスタ形成領域の前記P型第1埋
め込み層上に形成されたN型第3半導体層と、 前記縦型NPNトランジスタ形成領域の前記N型第1半
導体層内の表面上層に形成されたN型第4半導体層と、 前記縦型NPNトランジスタ形成領域の前記N型第1半
導体層内の表面上層にあって、前記N型第4半導体層の
底面および側面を囲んで形成されたP型第3半導体層
と、 前記縦型PNPトランジスタ形成領域のN型第3半導体
層内の表面上層に形成されたP型第4半導体層と、を備
えて成り、 前記縦型PNPトランジスタは、当該縦型PNPトラン
ジスタ形成領域の前記P型第1埋め込み層、前記P型第
1半導体層および前記P型第2半導体層をコレクタと
し、前記N型第3半導体層をベースとし、前記P型第4
半導体層をエミッタとして構成され、 前記縦型NPNトランジスタは、当該縦型NPNトラン
ジスタ形成領域の前記N型第2埋め込み領域および前記
N型第1半導体層をコレクタとし、前記P型第3半導体
層をベースとし、前記N型第4半導体層をエミッタとし
て構成され、 前記アバランシェフォトダイオードは、当該アバランシ
ェフォトダイオード形成領域の前記P型第1半導体層お
よび前記P型第2半導体層をアノードとし、前記アバラ
ンシェフォトダイオード形成領域の前記N型第1埋め込
み層をカソードとして構成され、 更に、前記縦型PNPトランジスタのコレクタは、前記
縦型PNPトランジスタ形成領域の前記N型第1埋め込
み層上に接すると共に前記P型第1埋め込み層を囲んで
形成された前記N型第2埋め込み領域と、このN型第2
埋め込み領域上に接して形成されたN型第5半導体領域
とにより分離され、 前記アノードは、前記アバランシェフォトダイオード形
成領域の前記N型第1埋め込み層上に接すると共に前記
P型第2埋め込み層を囲んで形成された前記N型第2埋
め込み領域と、このN型第2埋め込み領域上に接して形
成された前記N型第6半導体領域とにより分離されてい
ることを特徴とするBiCMOS内蔵受光半導体装置。
An N-type first buried layer formed in an avalanche photodiode formation region and a vertical PNP transistor formation region on an upper surface layer in a P-type semiconductor substrate; the P-type semiconductor substrate and the N-type first burying On the layer, the avalanche photodiode formation region,
A P-type first semiconductor layer formed in the vertical PNP transistor formation region, a MOS N-channel transistor formation region, a MOS P-channel transistor formation region and a vertical NPN transistor formation region; and the MOS P-channel transistor formation region An N-type second buried region formed on a top surface layer in the P-type first semiconductor layer of the vertical NPN transistor formation region; and an N-type first buried layer of the vertical PNP transistor formation region. A P-type first buried layer formed on an upper surface layer in the P-type first semiconductor layer; and the P-type first semiconductor on the N-type first buried layer in the avalanche photodiode formation region. A P-type second buried layer formed on an upper surface layer in the layer; the P-type first semiconductor layer; the P-type first buried layer; A P-type second semiconductor layer formed on the N-type second buried layer and the N-type second buried region; and an N-type second semiconductor layer formed on the N-type second buried region in the vertical NPN transistor formation region. One semiconductor layer; an N-type second semiconductor layer formed in contact with the N-type second buried region of the MOS P-channel transistor formation region; and the P-type first buried layer of the vertical PNP transistor formation region. An N-type third semiconductor layer formed thereon, an N-type fourth semiconductor layer formed on an upper surface of the surface of the N-type first semiconductor layer in the vertical NPN transistor formation region, and a formation of the vertical NPN transistor A P-type third semiconductor layer formed on a surface of the region in the N-type first semiconductor layer and surrounding a bottom surface and a side surface of the N-type fourth semiconductor layer; N A P-type fourth semiconductor layer formed on an upper surface of the third semiconductor layer. The P-type first buried layer of the vertical PNP transistor forming region, A first semiconductor layer and the second P-type semiconductor layer serving as collectors; a third semiconductor layer serving as the N-type base;
The vertical NPN transistor is constituted by using the semiconductor layer as an emitter, and the N-type second buried region and the N-type first semiconductor layer in the vertical NPN transistor forming region are used as collectors, and the P-type third semiconductor layer is used as a collector. The avalanche photodiode is configured as a base, the N-type fourth semiconductor layer is used as an emitter, and the avalanche photodiode is configured such that the P-type first semiconductor layer and the P-type second semiconductor layer in the avalanche photodiode forming region are used as anodes. The N-type first buried layer in the photodiode forming region is configured as a cathode, and the collector of the vertical PNP transistor is in contact with the N-type first buried layer in the vertical PNP transistor forming region, and Said N-type second buried region formed surrounding said first buried layer; Of the N-type second
The anode is separated from an N-type fifth semiconductor region formed in contact with the buried region, and the anode is in contact with the N-type first buried layer in the avalanche photodiode formation region and forms the P-type second buried layer. A light receiving semiconductor with a built-in BiCMOS, which is separated by the N-type second buried region formed so as to surround and the N-type sixth semiconductor region formed in contact with the N-type second buried region. apparatus.
【請求項2】 前記縦型PNPトランジスタのベースで
ある前記N型第3半導体層は、前記N型第2半導体層と
共通に形成されていることを特徴とする請求項1に記載
のBiCMOS内蔵受光半導体装置。
2. The built-in BiCMOS according to claim 1, wherein the N-type third semiconductor layer serving as a base of the vertical PNP transistor is formed in common with the N-type second semiconductor layer. Light receiving semiconductor device.
【請求項3】 前記縦型PNPトランジスタ、前記縦型
NPNトランジスタ、前記MOS型Nチャネルトランジ
スタおよび前記MOS型Pチャネルトランジスタ上に遮
光膜を備えると共に前記アバランシェフォトダイオード
のアノード上には前記遮光膜の開口部を備えることを特
徴とする請求項1に記載のBiCMOS内蔵受光半導体
装置。
3. A light shielding film is provided on the vertical PNP transistor, the vertical NPN transistor, the MOS N-channel transistor and the MOS P channel transistor, and the light shielding film is provided on an anode of the avalanche photodiode. The light receiving semiconductor device with a built-in BiCMOS according to claim 1, further comprising an opening.
【請求項4】 前記N型第5半導体領域および前記N型
第6半導体領域は、前記N型第1半導体層および前記N
型第2半導体層の少なくとも一方と同一プロセスで形成
されていることを特徴とする請求項1に記載のBiCM
OS内蔵受光半導体装置。
4. The N-type fifth semiconductor region and the N-type sixth semiconductor region include the N-type first semiconductor layer and the N-type fifth semiconductor region.
2. The BiCM according to claim 1, wherein the BiCM is formed in the same process as at least one of the mold second semiconductor layers.
Light-receiving semiconductor device with built-in OS.
JP01931198A 1997-05-27 1998-01-30 BiCMOS built-in light receiving semiconductor device Expired - Fee Related JP4077063B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01931198A JP4077063B2 (en) 1997-05-27 1998-01-30 BiCMOS built-in light receiving semiconductor device
PCT/JP1999/000397 WO1999039391A1 (en) 1998-01-30 1999-01-29 LIGHT-RECEIVING SEMICONDUCTOR DEVICE WITH BUIT-IN BiCMOS AND AVALANCHE PHOTODIODE
AU21854/99A AU2185499A (en) 1998-01-30 1999-01-29 Light-receiving semiconductor device with buit-in bicmos and avalanche photodiode
US09/628,446 US6392282B1 (en) 1998-01-30 2000-07-28 BiCMOS-integrated photodetecting semiconductor device having an avalanche photodiode

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13702397 1997-05-27
JP9-137023 1997-05-27
JP01931198A JP4077063B2 (en) 1997-05-27 1998-01-30 BiCMOS built-in light receiving semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1145988A true JPH1145988A (en) 1999-02-16
JP4077063B2 JP4077063B2 (en) 2008-04-16

Family

ID=26356146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01931198A Expired - Fee Related JP4077063B2 (en) 1997-05-27 1998-01-30 BiCMOS built-in light receiving semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4077063B2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231917A (en) * 2001-02-05 2002-08-16 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor light detection device
JP2003017577A (en) * 2001-07-04 2003-01-17 Denso Corp Semiconductor device
JP2004023107A (en) * 2002-06-20 2004-01-22 Samsung Electronics Co Ltd Image sensor and its manufacturing method
JP2007184370A (en) * 2006-01-05 2007-07-19 Nec Electronics Corp Optical semiconductor device and method for manufacturing same
WO2010047058A1 (en) * 2008-10-22 2010-04-29 パナソニック株式会社 Optical semiconductor device
US7768090B2 (en) 2007-03-20 2010-08-03 Panasonic Corporation Semiconductor photodetector device
KR101026245B1 (en) * 2007-09-04 2011-03-31 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 Segmented photodiode
KR20160039150A (en) * 2013-05-22 2016-04-08 시-위안 왕 Microstructure enhanced absorption photosensitive devices
JP2018508970A (en) * 2014-11-18 2018-03-29 ダブリュアンドダブリュセンス デバイシーズ, インコーポレイテッドW&Wsens Devices, Inc. Microstructure-enhanced absorption photosensitive device
JP2018064086A (en) * 2016-10-13 2018-04-19 キヤノン株式会社 Photo-detection apparatus and photo-detection system
JP2020141012A (en) * 2019-02-27 2020-09-03 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device, photoelectric conversion systems, and mobiles
US10964834B2 (en) 2018-03-20 2021-03-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Photodetector and light detection and ranging

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231917A (en) * 2001-02-05 2002-08-16 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor light detection device
JP2003017577A (en) * 2001-07-04 2003-01-17 Denso Corp Semiconductor device
JP4541666B2 (en) * 2002-06-20 2010-09-08 三星電子株式会社 Image sensor and manufacturing method thereof
JP2004023107A (en) * 2002-06-20 2004-01-22 Samsung Electronics Co Ltd Image sensor and its manufacturing method
JP2007184370A (en) * 2006-01-05 2007-07-19 Nec Electronics Corp Optical semiconductor device and method for manufacturing same
US7768090B2 (en) 2007-03-20 2010-08-03 Panasonic Corporation Semiconductor photodetector device
KR101026245B1 (en) * 2007-09-04 2011-03-31 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 Segmented photodiode
WO2010047058A1 (en) * 2008-10-22 2010-04-29 パナソニック株式会社 Optical semiconductor device
KR20160039150A (en) * 2013-05-22 2016-04-08 시-위안 왕 Microstructure enhanced absorption photosensitive devices
KR20220019844A (en) * 2013-05-22 2022-02-17 시-위안 왕 Microstructure enhanced absorption photosensitive devices
JP2018508970A (en) * 2014-11-18 2018-03-29 ダブリュアンドダブリュセンス デバイシーズ, インコーポレイテッドW&Wsens Devices, Inc. Microstructure-enhanced absorption photosensitive device
JP2018064086A (en) * 2016-10-13 2018-04-19 キヤノン株式会社 Photo-detection apparatus and photo-detection system
US10964834B2 (en) 2018-03-20 2021-03-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Photodetector and light detection and ranging
JP2020141012A (en) * 2019-02-27 2020-09-03 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device, photoelectric conversion systems, and mobiles

Also Published As

Publication number Publication date
JP4077063B2 (en) 2008-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6392282B1 (en) BiCMOS-integrated photodetecting semiconductor device having an avalanche photodiode
JP2002043557A (en) Semiconductor device comprising solid-state imaging element and manufacturing method thereof
JP4077063B2 (en) BiCMOS built-in light receiving semiconductor device
JPH10256270A (en) Complementary bipolar transistor and manufacture therefor
JP4342142B2 (en) Semiconductor photo detector
JP2003224253A (en) Optical semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method
JP3512937B2 (en) Semiconductor device
US20090261441A1 (en) Optical semiconductor device
JP3918220B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH09232621A (en) Semiconductor device
JP3975515B2 (en) Semiconductor device having light receiving element and manufacturing method thereof
JP3634660B2 (en) Semiconductor device
JP3813687B2 (en) BiCMOS built-in light receiving semiconductor device
KR100711172B1 (en) Semiconductor device
JPH10233525A (en) Avalanche photodiode
JPWO2002056381A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3208307B2 (en) Optical semiconductor device
JP4043246B2 (en) Optical semiconductor integrated circuit device
JPH09331080A (en) Semiconductor device with photodetector and its manufacture
JPH04151874A (en) Semiconductor device
JP3768829B2 (en) Photoelectric conversion semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH10189928A (en) Light-receiving semiconductor device incorporating bicmos
JP3553715B2 (en) Optical semiconductor device
JPH09275199A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH1093129A (en) Photodetecting semiconductor device containing bicmos

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040408

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040408

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080131

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees