JPS59144188A - 光結合半導体装置 - Google Patents
光結合半導体装置Info
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- JPS59144188A JPS59144188A JP58019477A JP1947783A JPS59144188A JP S59144188 A JPS59144188 A JP S59144188A JP 58019477 A JP58019477 A JP 58019477A JP 1947783 A JP1947783 A JP 1947783A JP S59144188 A JPS59144188 A JP S59144188A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は受光素子２発光素子を１つのパッケージに封止
した光結合半導体装置に関する。
した光結合半導体装置に関する。
〈従来技術〉
ホトカプラ等の光結合半導体装置において、発光素子、
受光素子間に急峻なパルスを印加すると、受光素子が誤
動作する現象はよく知られている。
受光素子間に急峻なパルスを印加すると、受光素子が誤
動作する現象はよく知られている。
これは、受光素子２発光素子間の容量による静電カップ
リングに起因している。
リングに起因している。
受光素子としてホトトランジスタを用いて説明する。
発光素子、受光素子間の容量は、第１図のホトトランジ
スタの構造及び第２図の等価回路に示されるように、コ
レクタ領域（Ｎ型基板）ｌの表面積に比例する容量ｃＧ
ｐｃ Ｉベース領域（Ｐ型不純物拡散領域）２の表面積
に比例する容量ＣＧＰＢ ｒエミッタ領域（Ｎ型不純物
拡散領域）３の表面積に比例する容量ＣＧＰＥに分離す
ることができる。
スタの構造及び第２図の等価回路に示されるように、コ
レクタ領域（Ｎ型基板）ｌの表面積に比例する容量ｃＧ
ｐｃ Ｉベース領域（Ｐ型不純物拡散領域）２の表面積
に比例する容量ＣＧＰＢ ｒエミッタ領域（Ｎ型不純物
拡散領域）３の表面積に比例する容量ＣＧＰＥに分離す
ることができる。
これらＣＧＰＣＩＣＧＰＢＩＣＧＰＥの容量のうち最も
重要なものは、ホトトランジスタの電流増幅率ｈＦＥに
関連するＣＧＰＢである。すなわち、ＣＧＰＢに対応す
る静電カップリングはベース電流となり増幅される。
重要なものは、ホトトランジスタの電流増幅率ｈＦＥに
関連するＣＧＰＢである。すなわち、ＣＧＰＢに対応す
る静電カップリングはベース電流となり増幅される。
このような静電カップリングによる誤動作を防止する方
法として、従来より、発光素子、受光素−子間に導電性
メツシュを入れたり、受光素子の表面に導電性の透明フ
ィルムを配置する方法が提案されている。
法として、従来より、発光素子、受光素−子間に導電性
メツシュを入れたり、受光素子の表面に導電性の透明フ
ィルムを配置する方法が提案されている。
しかしながら、上記のような従来の構造は封止に特殊な
工程が必要となり、また受光素子への受光効率を悪くす
るという欠点があった。
工程が必要となり、また受光素子への受光効率を悪くす
るという欠点があった。
〈発明の目的〉
本発明は受光素子の光電流が増幅される不純物拡散領域
を実質的に小さくなるよう形成し、例えばホトトランジ
スタにおける対発光素子との容量ＣＧＦＢを小さくして
静電カップリングによる誤動作を低減するものである。
を実質的に小さくなるよう形成し、例えばホトトランジ
スタにおける対発光素子との容量ＣＧＦＢを小さくして
静電カップリングによる誤動作を低減するものである。
〈実施例〉
以下第３図〜第８図に従っ、て本発明の一実施例を説明
する。
する。
第３図は本発明の受光素子として用いるホトトランジス
タの断面構造例を示す図である。ここでベース拡散領域
２は複数個２（ａ） 、 ２（ｂ） 、 ２（ｃ）に分
割して形成している。ａは分割したベース拡散領域の幅
、ｂはそれぞれベース拡散領域の間隔（距離）寸法であ
る。これらベース拡散領域２（ａ）、２（ｂ） 、 ２
（ｃ）はそれぞれ相互に電気的接続されていることは
もちろんである。
タの断面構造例を示す図である。ここでベース拡散領域
２は複数個２（ａ） 、 ２（ｂ） 、 ２（ｃ）に分
割して形成している。ａは分割したベース拡散領域の幅
、ｂはそれぞれベース拡散領域の間隔（距離）寸法であ
る。これらベース拡散領域２（ａ）、２（ｂ） 、 ２
（ｃ）はそれぞれ相互に電気的接続されていることは
もちろんである。
第３図・において有効受光領域は線１０，１０．１０で
示される。有効受光領域を第４図の要殊が断面図を用い
て説明する。
示される。有効受光領域を第４図の要殊が断面図を用い
て説明する。
第４図において線１１はＰＮ接合を示す。ＰＮ接合１１
より幅Ｗ（表面側Ｗ＋＋基板の深さ方向側Ｗ２）間は空
乏層を示す。空乏層内で光の吸収により発生した少数キ
ャリアは電界により移動する。また、幅Ｗの一端より距
離Ａの間で発生した少数キャリアは拡散により移動する
。少数キャリアが再結合せずにＰＮ接合１１に到達でき
る距離を上記Ａとすると、ＡｃｘＬＥ畳−（Ｌ ：少数
キャリアの拡散長、Ｄ：少数キャリアの拡散係数、τ：
少数キャリアの寿命）で表わされる。
より幅Ｗ（表面側Ｗ＋＋基板の深さ方向側Ｗ２）間は空
乏層を示す。空乏層内で光の吸収により発生した少数キ
ャリアは電界により移動する。また、幅Ｗの一端より距
離Ａの間で発生した少数キャリアは拡散により移動する
。少数キャリアが再結合せずにＰＮ接合１１に到達でき
る距離を上記Ａとすると、ＡｃｘＬＥ畳−（Ｌ ：少数
キャリアの拡散長、Ｄ：少数キャリアの拡散係数、τ：
少数キャリアの寿命）で表わされる。
このようにＰＮ接合１１から距離Ｂだけはなれた線１０
にてかこまれた領域を有効受光領域という。ここでＢ＝
Ｗ２＋Ａ である。
にてかこまれた領域を有効受光領域という。ここでＢ＝
Ｗ２＋Ａ である。
そこで、第３図のようにベース拡散領域２を２（ａ）
、 ２ （ｂ） ’＋ ２ （ｃ）に分割し、それぞれ
のベース拡散領域の周囲の間隔すをｂ＜２Ｂとすれば、
光感度がほとんど変化せずに拡散面積を低減できる。
、 ２ （ｂ） ’＋ ２ （ｃ）に分割し、それぞれ
のベース拡散領域の周囲の間隔すをｂ＜２Ｂとすれば、
光感度がほとんど変化せずに拡散面積を低減できる。
−例として、Ｎ型基板１として１０Ω−―のウェハーを
用いるとＬ：ｌＯＯμ程度であり、ＰＮ接合１１の逆バ
イアス電圧をＩＯＶとするとＷｉ：５μである。従って
この方式はベース拡散領域の幅ａをできるかぎり小さく
し、分割数を増加させた方が有利である。
用いるとＬ：ｌＯＯμ程度であり、ＰＮ接合１１の逆バ
イアス電圧をＩＯＶとするとＷｉ：５μである。従って
この方式はベース拡散領域の幅ａをできるかぎり小さく
し、分割数を増加させた方が有利である。
ところで、分割したベース拡散領域の幅ａは一定である
必要がな−く、エミッタ領域を含む部分２（ａ）Ｊｄ
外は細＜シ、パターンの一部でベース拡散領域を接続す
るか、もしくはＡＡ電極で配線してもよい。
必要がな−く、エミッタ領域を含む部分２（ａ）Ｊｄ
外は細＜シ、パターンの一部でベース拡散領域を接続す
るか、もしくはＡＡ電極で配線してもよい。
第５図は本発明一実施例の平面図、第６図は第５図と対
比するための従来型の平面図である。
比するための従来型の平面図である。
チップサイズは１．０Ｘ１．０ｍｍとする。コレクタ領
域１．ベース拡散領域２．エミッタ拡散領域３の表面積
Ｓ、ｃｏｌ！ｅｃｔｏｒ、 Ｓ、ｂａｓｅ、 Ｓ、ｅｍ
ｉｔｔｅｒは次のとおりである。ただし、第５図におい
て、ベース拡散領域２ （２（ａ） 、 ２（ｂ） 、
２（ｃ） ）はａ−５０μ〜３０μ、ｂ＝２００μ
としている。
域１．ベース拡散領域２．エミッタ拡散領域３の表面積
Ｓ、ｃｏｌ！ｅｃｔｏｒ、 Ｓ、ｂａｓｅ、 Ｓ、ｅｍ
ｉｔｔｅｒは次のとおりである。ただし、第５図におい
て、ベース拡散領域２ （２（ａ） 、 ２（ｂ） 、
２（ｃ） ）はａ−５０μ〜３０μ、ｂ＝２００μ
としている。
結果としてＳ、ｂａｓｅは０．２２１０．６０ ＝０．
３７倍となり静電カップリングによる誤動作は大幅に、
低減できた。
３７倍となり静電カップリングによる誤動作は大幅に、
低減できた。
また、第７図に示されるように表面にＳ ｉ０２膜４を
形成する、あるいは更に第８図に示されるようにコレク
タ・ベースのＰＮ接合上の８１０２膜４上にＡＩ！電極
５，５ を形成し、このＡｌ電極５゜５をエミッタと同
電位とすると、シールド効果かあり実質的なベース拡散
領域の低減となり非常に有効である。
形成する、あるいは更に第８図に示されるようにコレク
タ・ベースのＰＮ接合上の８１０２膜４上にＡＩ！電極
５，５ を形成し、このＡｌ電極５゜５をエミッタと同
電位とすると、シールド効果かあり実質的なベース拡散
領域の低減となり非常に有効である。
なお、ホトトランジスタの電気的な応答速度はコレクタ
・ベース間容量及び外部負荷抵抗によって著しい影響を
受ける。コレクタ・ベース間容量は同様にベース拡散領
域２の表面積に比例するが、上述によればベース拡散領
域を低減してコレクターベース間容量も減少できる。つ
まり、これによって受光素子での応答速度を高速化でき
る利点もあり、特に外部負荷抵抗の値が大きい場合は非
婿に有用である。
・ベース間容量及び外部負荷抵抗によって著しい影響を
受ける。コレクタ・ベース間容量は同様にベース拡散領
域２の表面積に比例するが、上述によればベース拡散領
域を低減してコレクターベース間容量も減少できる。つ
まり、これによって受光素子での応答速度を高速化でき
る利点もあり、特に外部負荷抵抗の値が大きい場合は非
婿に有用である。
〈発明の効果〉
以上のように本発明によれば、発光素子、受光素子間の
容量による静電カップリングで引き起される誤動作を、
受光素子の不純物拡散領域の形成によって低減できるも
のであり、有益な光結合半導体装置か提供できる。
容量による静電カップリングで引き起される誤動作を、
受光素子の不純物拡散領域の形成によって低減できるも
のであり、有益な光結合半導体装置か提供できる。
また本発明は受光素子としてホトサイリスタ等にも適用
できる。
できる。
第１図は従来の受光素子構造を示す断面図２、第２図は
発光素子、受光素子間の容量を説明する等価回路、第３
図は本発明で用いられる受光素子の構成例を示す断面図
、第４図は第３図の要部拡大断面図、第５図は同受光素
子の平面図、第６図は第５図と対比して示す従来型の受
光素子の平面図。 第７図は応用例を示す断面図、第８図は４他の応用例を
示す断面図である。 １・・・コレクタ領域、２・・ベース拡散領域、３・・
・エミッタ拡散領域、１０・・・有効受光領域、１１・
・・ＰＮ接合。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１し］ φ） ２ ｒ、ｙｌ 第３図 第４図 第５図
発光素子、受光素子間の容量を説明する等価回路、第３
図は本発明で用いられる受光素子の構成例を示す断面図
、第４図は第３図の要部拡大断面図、第５図は同受光素
子の平面図、第６図は第５図と対比して示す従来型の受
光素子の平面図。 第７図は応用例を示す断面図、第８図は４他の応用例を
示す断面図である。 １・・・コレクタ領域、２・・ベース拡散領域、３・・
・エミッタ拡散領域、１０・・・有効受光領域、１１・
・・ＰＮ接合。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１し］ φ） ２ ｒ、ｙｌ 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- １、発光素子、受光素子を１つのパッケージに封止して
なる光結合半導体装置において、光電流が増幅される受
光素子の不純物拡散領域を、複数個に分割するとともに
各拡散領域間隔を分割した拡散領域の周囲の有効受光領
域か重なる範囲内に形成したことを特徴とする光結合半
導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58019477A JPS59144188A (ja) | 1983-02-07 | 1983-02-07 | 光結合半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58019477A JPS59144188A (ja) | 1983-02-07 | 1983-02-07 | 光結合半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59144188A true JPS59144188A (ja) | 1984-08-18 |
Family
ID=12000411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58019477A Pending JPS59144188A (ja) | 1983-02-07 | 1983-02-07 | 光結合半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59144188A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5279789A (en) * | 1975-12-26 | 1977-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Photo coupled semiconductor device |
| JPS52124889A (en) * | 1976-04-12 | 1977-10-20 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor photoelectric transducer |
-
1983
- 1983-02-07 JP JP58019477A patent/JPS59144188A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5279789A (en) * | 1975-12-26 | 1977-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Photo coupled semiconductor device |
| JPS52124889A (en) * | 1976-04-12 | 1977-10-20 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor photoelectric transducer |
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