JPH1146009A - 受光素子 - Google Patents
受光素子Info
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- JPH1146009A JPH1146009A JP9199582A JP19958297A JPH1146009A JP H1146009 A JPH1146009 A JP H1146009A JP 9199582 A JP9199582 A JP 9199582A JP 19958297 A JP19958297 A JP 19958297A JP H1146009 A JPH1146009 A JP H1146009A
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Abstract
かかり、チャージアップされたとき、アノード電極のガ
ードリングとカソード電極の間の受光素子表面で放電が
おこることがあり、この放電は、受光素子の耐圧特性の
劣化やチップの破壊の原因となっていた。 【解決手段】 受光素子10のアノード電極11にエミ
ッタ、ベースを短絡させたトランジスタを形成すること
により、アノード電極11とカソード電極12との間に
高電圧が印加された時トランジスタがオン状態になっ
て、カソード電極からの電気を逃がすことができ、静電
耐圧特性が向上し、静電破壊による受光素子の不良をな
くすことができる。
Description
装置等に用いられる受光素子に関するものであり、特に
その静電耐圧を向上させるための技術に関するものであ
る。
の受光素子を示す図であり、図4(a)はその上面図で
あり、図4(b)は図4(a)に示される矩形の点線部
分を側面から見た拡大略断面図である。
3は受光部であり、N-型シリコン半導体(N型不純物
濃度が1×1012atoms/cm3〜1×1013at
oms/cm3程度の半導体)のN型半導体基板54上
にP型不純物をある定量拡散してP型アノード層55を
作成し、その上を透明なSiO2の酸化膜56で覆うこ
とにより形成される。51はアノード電極であり、P型
アノード層55と直接接触している。N型半導体基板5
4の裏面はN型半導体基板54よりも高い濃度のN+型
層54aが形成されている。この受光素子50はPIN
フォトダイオードと呼ばれている。
が取付けられるアノード電極本体51aとガードリング
51bからなっている。ガードリング51bは受光部5
3の外周部に形成され、P型アノード層の周囲を覆うよ
うにリング状に形成されている。一般的に、N型半導体
基板とP型アノード層の接合部分は低濃度であり、表面
のSiO2膜に徐々に蓄積するNa+等の正電荷の影響で
負に帯電し、N型反転しやすくなる。すると、逆バイア
ス印加時に空乏層の曲率が大きくなり、耐圧不良等が発
生する。そのため、ガードリングをアノード電極と同電
位になるように設置し、逆バイアス印加時にSiO2膜
に蓄積している正電荷をガードリング側に引きつけ、S
iO2とP型アノード層の界面の反転を防ぐ必要があ
る。すなわち、ガードリング51bはN型半導体基板5
4とP型アノード層55の接合部分を保護する働きがあ
る。また、ガードリング51bは、アノード電極本体5
1aと接続されており、同じ電位である。
ノード層55と直接接触している。それは、応答速度を
上げるためであり、ガードリングがP型アノード層と接
触していないとアノード電極から遠いところで受光し、
発生したキャリアはアノードパッドまで到達するのに時
間がかかり、応答が遅くなるからである。
型基板54に高濃度のN型不純物を拡散することによっ
て形成される。N型チャンネルストッパ58はP型アノ
ード層55の外側を取り囲むように形成されている。N
型チャンネルストッパ58は逆バイアス印加時に表面で
の空乏層領域が広がるのを抑制する機能がある。
板54上に形成されている。カソード電極52とアノー
ド電極本体51aとは受光素子50のほぼ対角上に配置
されている。
の電極形成部分以外の受光素子50の表面はSiO2の
酸化膜56または57で覆われている。
は、リードフレーム等に設置され、アノード電極51ま
たはカソード電極52をワイヤーボンディングによって
リードフレーム等と電気的に接続することによって、受
光装置等として使用される。
素子は、例えば、電極へのワイヤーボンディングの工程
等で、カソード側に瞬間的に高バイアス電圧がかかり、
チャージアップされたとき、P型アノード層とN型半導
体基板の間の電圧上昇速度に対して、PN接合部の静電
気がぬける速度が追随できず、アノード電極のガードリ
ングとカソード電極の間の受光素子表面で放電がおこる
ことがあった。この放電は、受光素子の耐圧特性の劣化
やチップの破壊の原因となる。
極の距離を大きくして静電耐圧を高める必要があるが、
受光素子のサイズが大きくなるという問題点がある。
のであり、受光素子の大きさを大きくせずに静電耐圧の
高い受光素子を提供することを目的とする。
受光素子は、半導体基板と、該半導体基板不純物を拡散
して形成したアノード層と、該アノード層上に形成した
アノード電極と、前記半導体基板上に形成したカソード
電極を有する受光素子において、前記アノード電極にエ
ミッタとベースとを短絡させたトランジスタを形成した
ことを特徴とするものである。
は、前記アノード電極と前記カソード電極は同一面上に
あって、前記トランジスタのベースは前記カソード電極
近傍の前記アノード層と共有してなることを特徴とする
ものである。
は、前記トランジスタはそのベースの短絡部分がそのエ
ミッタの短絡部分よりも前記カソード電極から遠い側に
あることを特徴とするものである。
受光素子を示す図であり、図1(a)はその上面図であ
り、図1(b)は図1(a)の矩形の点線部分を側面か
ら見た拡大略断面図である。
あり、N-型シリコン半導体で構成されたN型半導体基
板14上にP型不純物をある定量拡散してP型アノード
層15を作成し、その上を透明なSiO2の酸化膜16
で覆うことにより形成されてる。11はアノード電極で
あり、P型アノード層15と直接接触している。アノー
ド電極11はアノード電極本体11a、ガードリング1
1b、トランジスタ電極部11cからなっている。ガー
ドリング11bは、受光部13の外周部に形成されてい
る。N型半導体基板14の裏面はN型半導体基板14よ
りも高い濃度のN+型層14aが形成されている。
型半導体基板に高濃度のN型不純物を拡散することによ
って形成される。N型チャンネルストッパ18はP型ア
ノード層15の外側を取り囲むようにN型半導体基板1
4形成されている。20はP型アノード層15の内部抵
抗を表している。
上に形成されている。カソード電極12とアノード電極
本体11aとは受光素子10のほぼ対角上に配置されて
いる。
の一部分であるトランジスタ電極部11cが部分的に大
きく形成されている。このトランジスタ電極部11cの
下側に高濃度のN型不純物を拡散したN型拡散領域19
が形成されている。このN型拡散領域19はP型アノー
ド層15とともにトランジスタ電極部11cに接続され
ている。すなわち、トランジスタ電極部11cの下方に
はエミッタ、ベースを短絡したNPN型のトランジスタ
が形成されている。このトランジスタはカソード電極1
2近傍のP型アノード層15にベースを有している。す
なわち、フォトダイオードとアノードとトランジスタの
ベースとが同じP型アノード層15に共有している。こ
のため、製造工程で余分な工程を付加せずにトランジス
タを形成でき、コストダウンが実現できる。
極部11cとの間は絶縁膜17で覆われており、また、
N型拡散領域19およびP型アノード層15のカソード
電極12に近い側は、絶縁膜17に覆われている。ま
た、トランジスタのエミッタ電極に対応するN型拡散領
域19とトランジスタ電極部11cの接触面19aより
もトランジスタのベース電極に対応するP型アノード層
15とトランジスタ電極部11cの接触面15aはカソ
ード電極12から遠い側に形成されている。接触面15
aを接触面19aよりもカソード電極12に対して遠い
側に設定することにより、トランジスタを確実に動作さ
せることができ、チップ表面での放電を防ぐことができ
る。
は、図2に示される回路図で表現される。図2は図1の
受光素子の等価回路図である。TrはN型拡散領域19
とP型アノード層15とN型半導体基板14からなるN
PN型のトランジスタに対応し、また、ピンチ抵抗Rは
P型アノード層15の内部抵抗20に対応している。
て高電圧がかかった場合P型アノード層の不純物に起因
する微小なピンチ抵抗Rが無視できなくなり、P型アノ
ード層14にベース電流IBが発生し、トランジスタT
rがON状態になり、カソード側からアノード側に電流
が流れる。この結果、カソード電極12とアノード電極
11との間で放電がおこることはない。
に高い電圧はかからないのでピンチ抵抗Rは無視されト
ランジスタTrは動作しない。
ソード側電極に高電圧がかかった時のみトランジスタT
rは作動する。
受光素子Aと従来例の受光素子Bとのカソードの印加電
圧とカソード−アノード間の耐圧との関係を示すグラフ
である。なお、グラフは片対数の目盛をふってある。値
は相対値である。なお受光素子Aは受光素子Bよりも
7.5%チップ上面の面積が小さくなっている。
きくなるとチップの耐圧が大きく低下しているが、受光
素子Aにおいては印加電圧が5よりも大きくなるとチッ
プの耐圧が大きく低下している。つまり、トランジスタ
を内蔵した受光素子Aはチップ上面の面積が小さくなっ
ているにもかかわらず、受光素子Bよりも5倍の耐圧特
性を示していることがわかる。
することにより静電耐圧特性が向上し、静電破壊による
受光素子の不良がなくすことができる。また、ガードリ
ングとカソード電極の間の間隔を小さくすることがで
き、受光素子の小型化を図ることができる。
導体基板と、該半導体基板不純物を拡散して形成したア
ノード層と、該アノード層上に形成したアノード電極
と、前記半導体基板上に形成したカソード電極を有する
受光素子であって、前記アノード電極にエミッタとベー
スとを短絡させたトランジスタを形成したことを特徴と
するものであり、アノード電極とカソード電極との間に
高電圧が印加された時トランジスタがオン状態になっ
て、カソード電極からの電気を逃がすことができるの
で、静電耐圧特性が向上し、静電破壊による受光素子の
不良がなくすことができる。
は、前記アノード電極と前記カソード電極は同一面上に
あって、前記トランジスタのベースは前記カソード電極
近傍の前記アノード層と共有してなることを特徴とする
ものであり、フォトダイオードのアノード層をトランジ
スタのベースとして利用することにより、コストダウン
を図ることができる。
は、前記トランジスタはそのベースの短絡部分がそのエ
ミッタの短絡部分よりも前記カソード電極から遠い側に
あることを特徴とするものであり、トランジスタを確実
に動作させてチップ表面での放電を防ぐことができる。
であり、(a)はその上面図であり、(b)はその拡大
略断面図である。
ラフである。
の上面図であり、(b)はその拡大略断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板と、該半導体基板不純物を拡
散して形成したアノード層と、該アノード層上に形成し
たアノード電極と、前記半導体基板上に形成したカソー
ド電極を有する受光素子において、前記アノード電極に
エミッタとベースとを短絡させたトランジスタを形成し
たことを特徴とする受光素子。 - 【請求項2】 請求項1記載の受光素子において、前記
アノード電極と前記カソード電極は同一面上にあって、
前記トランジスタのベースは前記カソード電極近傍の前
記アノード層と共有してなることを特徴とする受光素
子。 - 【請求項3】 請求項2記載の受光素子において、前記
トランジスタはそのベースの短絡部分がそのエミッタの
短絡部分よりも前記カソード電極から遠い側にあること
を特徴とする受光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19958297A JP3441929B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP19958297A JP3441929B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 受光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1146009A true JPH1146009A (ja) | 1999-02-16 |
JP3441929B2 JP3441929B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=16410253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19958297A Expired - Fee Related JP3441929B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 受光素子 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3441929B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007317686A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Seiko Epson Corp | 光素子チップ、並びに、光モジュールおよびその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9806112B1 (en) * | 2016-05-02 | 2017-10-31 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Electrostatic discharge guard structure |
-
1997
- 1997-07-25 JP JP19958297A patent/JP3441929B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2007317686A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Seiko Epson Corp | 光素子チップ、並びに、光モジュールおよびその製造方法 |
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