JPS6064464A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS6064464A JPS6064464A JP58172470A JP17247083A JPS6064464A JP S6064464 A JPS6064464 A JP S6064464A JP 58172470 A JP58172470 A JP 58172470A JP 17247083 A JP17247083 A JP 17247083A JP S6064464 A JPS6064464 A JP S6064464A
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- photodiode
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
Landscapes
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- Electromagnetism (AREA)
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、ジオトダイオードと電界効果トランジスタと
を集積化した半導体装置の構造に関するものである。
を集積化した半導体装置の構造に関するものである。
従来例の構成とその問題点
情報の多様化にともなって、光による情報体ＩＬの研究
開発が最近盛んである。光による情報伝送システムは発
光素子、光ファイバ、受光素子の３つの要素から構成さ
れている。この１’＋’ｉ報伝送シス−“テムにおいて
感度、Ｓ／Ｎ比、および応答速度などの特性の良い受光
素子の開発が要求されている。
開発が最近盛んである。光による情報伝送システムは発
光素子、光ファイバ、受光素子の３つの要素から構成さ
れている。この１’＋’ｉ報伝送シス−“テムにおいて
感度、Ｓ／Ｎ比、および応答速度などの特性の良い受光
素子の開発が要求されている。
そのだめの受光素子としてＰＩＮフォトダイオードと電
界効果トランジスタとを集４ｒ１化した受光素子が有望
視されている０ＰＩＮフオトダイオードと？Ｕ電界効果
トランジスタの集（１“ｉ化に関してはＲ，Ｆ、ＬＥＨ
ＫＮＹ等の報告（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｌｅｔｔｅｒ
ｓ ｖｏｌ、 １６ 、１９８０年Ｐ、３５３〜３５４
）がある。彼らが報告したＰＩＮフォトダイオードと接
合形電界効果トラ／ジスク（ＪＦＥＴ ）との集積化の
構造を第１図に示す。第１図で１は半絶練性ＩｎＰ基板
、２はｎ型ＩｎＧＩＬＡＳ層、３はＰＩＮフォトダイオ
ードの受光部のＰ散拡散層。
界効果トランジスタとを集４ｒ１化した受光素子が有望
視されている０ＰＩＮフオトダイオードと？Ｕ電界効果
トランジスタの集（１“ｉ化に関してはＲ，Ｆ、ＬＥＨ
ＫＮＹ等の報告（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｌｅｔｔｅｒ
ｓ ｖｏｌ、 １６ 、１９８０年Ｐ、３５３〜３５４
）がある。彼らが報告したＰＩＮフォトダイオードと接
合形電界効果トラ／ジスク（ＪＦＥＴ ）との集積化の
構造を第１図に示す。第１図で１は半絶練性ＩｎＰ基板
、２はｎ型ＩｎＧＩＬＡＳ層、３はＰＩＮフォトダイオ
ードの受光部のＰ散拡散層。
４はＪＦＥＴのＰ型ゲート拡散層、５はＪＦＥＴのソー
ス電極、６はＪＦＥＴのドレイン電極、７はゲート電極
である。
ス電極、６はＪＦＥＴのドレイン電極、７はゲート電極
である。
この構造において、光は矢印Ｂで示すようにＰＩＮフォ
トダイオードの受光部のＰ散拡散層３全通して入射する
。ＰＩＮフォトダイオードの場合、Ｐ散拡散層３で吸収
される光は光電流にはほとんど寄与しないのでＰ散拡散
層３の厚さが厚い場合入射光ＢはＰ散拡散層３で多く吸
収される。
トダイオードの受光部のＰ散拡散層３全通して入射する
。ＰＩＮフォトダイオードの場合、Ｐ散拡散層３で吸収
される光は光電流にはほとんど寄与しないのでＰ散拡散
層３の厚さが厚い場合入射光ＢはＰ散拡散層３で多く吸
収される。
たとえばＰ散拡散層３の厚さが２μｍであるとすると入
射光Ｂの約８６％がＰ散拡散層３で吸収されてしまい、
ＰＩＮフォトダイオードの受光効率が著しく低くなって
しまう。一方、Ｐ散拡散層３の厚さを薄くすればＰＩＮ
フォトダイオードの受光効率は高くなるがＰ散拡散層３
の周辺部の接合の曲率が小さくなるので耐圧が低くなっ
てしまう。
射光Ｂの約８６％がＰ散拡散層３で吸収されてしまい、
ＰＩＮフォトダイオードの受光効率が著しく低くなって
しまう。一方、Ｐ散拡散層３の厚さを薄くすればＰＩＮ
フォトダイオードの受光効率は高くなるがＰ散拡散層３
の周辺部の接合の曲率が小さくなるので耐圧が低くなっ
てしまう。
このような問題を解決する方法としては（１）光を基板
の裏面から入射する。
の裏面から入射する。
シ）基板をＰ型にする。
（（８）基板表面にバンドギャップの広いエピタキシャ
ル層を設け、この層内にＰ−Ｎ接合を設ける。
ル層を設け、この層内にＰ−Ｎ接合を設ける。
などの方法が考えられている。
しかし、（１）の方法に関しては、基板の裏面をパッケ
ージにボンディングするためボンディング面に光ファイ
バーを形成しなければならず素子のパッケージへの実装
の点で問題がある。（（至）の方法はＰＩＮフォトダイ
オードにバイアス電圧をかけるとｎ型ＩｎＧａＡｓ層２
の表面近傍まで空乏層を広げることができるので受光効
率は高くなるが、ＪＦＥＴのソースおよびドレインの電
極の下にＰｎの接合がで＠ ＪＦＥＴの寄生谷Ｈ１がＡ
′９加するので問題である。（３）の方法は、ＩｎＣａ
Ａｓの表面にたとえばＩｎｐを形成する場合を考えると
、気相成長では比較的容易に形成できるが液相成長の場
合１ｄ Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓの表面にＩｎｐを直接
エピタキシャル成長することは非常に困難である。
ージにボンディングするためボンディング面に光ファイ
バーを形成しなければならず素子のパッケージへの実装
の点で問題がある。（（至）の方法はＰＩＮフォトダイ
オードにバイアス電圧をかけるとｎ型ＩｎＧａＡｓ層２
の表面近傍まで空乏層を広げることができるので受光効
率は高くなるが、ＪＦＥＴのソースおよびドレインの電
極の下にＰｎの接合がで＠ ＪＦＥＴの寄生谷Ｈ１がＡ
′９加するので問題である。（３）の方法は、ＩｎＣａ
Ａｓの表面にたとえばＩｎｐを形成する場合を考えると
、気相成長では比較的容易に形成できるが液相成長の場
合１ｄ Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓの表面にＩｎｐを直接
エピタキシャル成長することは非常に困難である。
従来のＰＩＮフォトダイオードとＪＦＥＴとの集積化の
構造においては上述のような問題点かあり、高い受光効
率のＰＩＮフォトダイオードと寄生容量の少ないＪＦＥ
Ｔとを集４’ｌｌ化することは困難であった。
構造においては上述のような問題点かあり、高い受光効
率のＰＩＮフォトダイオードと寄生容量の少ないＪＦＥ
Ｔとを集４’ｌｌ化することは困難であった。
発明の目的
本発明はこのような従来の問題に鑑み、フォトダイオー
ド部に埋込領域を設けることにより高い受光効率のフォ
トダイオードと寄生容量の少ない電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）とを集積化した半導体装置を提供することを
目的とする。
ド部に埋込領域を設けることにより高い受光効率のフォ
トダイオードと寄生容量の少ない電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）とを集積化した半導体装置を提供することを
目的とする。
発明の構成
本発明は、半絶縁性半導体基板表面に選択的に形成しプ
ζ一方導電形の埋込領域と上記基鈑上に形成し／こ他方
導電形のエピタキシャル層とを備え、フォトダイオード
と電界効果トランジスタとを集積化し、上記埋込領域が
フォトダイオードの一方導電層と分離領域とを共用する
ことを特徴とするものである。
ζ一方導電形の埋込領域と上記基鈑上に形成し／こ他方
導電形のエピタキシャル層とを備え、フォトダイオード
と電界効果トランジスタとを集積化し、上記埋込領域が
フォトダイオードの一方導電層と分離領域とを共用する
ことを特徴とするものである。
実施例の説明
以下、本発明の実施例に従って説明する。第２図は本発
明のフォトダイオードと電界効果トランジ゛スタとの集
積化素子の一実施例で必る０第２回において、１１Ｆｉ
半絶縁性ＩｎＰ基板、１２はたとえばＺｎを拡散したＰ
１型埋込層、１３はｎ型ＩｎＧａＡＳ層、１４はたとえ
ばＺｎを拡散したＰ＋型分離拡散領域、１５はＰ＋型ゲ
ート拡散領域、１６および１７はｎ型ＩｎＧａＡＳ層１
３にオーミック接触したそれぞれソースおよびドレイン
電極、１８は分離拡散領域１４にオーミック接触したゲ
ート電極、１９はフォトダイオードの受光１′ＡＳであ
る。
明のフォトダイオードと電界効果トランジ゛スタとの集
積化素子の一実施例で必る０第２回において、１１Ｆｉ
半絶縁性ＩｎＰ基板、１２はたとえばＺｎを拡散したＰ
１型埋込層、１３はｎ型ＩｎＧａＡＳ層、１４はたとえ
ばＺｎを拡散したＰ＋型分離拡散領域、１５はＰ＋型ゲ
ート拡散領域、１６および１７はｎ型ＩｎＧａＡＳ層１
３にオーミック接触したそれぞれソースおよびドレイン
電極、１８は分離拡散領域１４にオーミック接触したゲ
ート電極、１９はフォトダイオードの受光１′ＡＳであ
る。
この集積化素子において光は矢印Ａで示すようにフォト
ダイオードの受光部に入射する。本実施例の場合、光は
直接ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１３に入射するので、フォトダ
イオードに逆バイアスを印加することにより表面付近ま
で空乏化することができ表面での光吸収による％ ）℃
効率の低下を防ぐことができる。まだ、本実施例ではＪ
ＦＥＴの下部はＰ“型埋込層１２が形成されていないの
ア低谷量である。また、素子の作成においても、分路１
拡散領域１４とゲート拡散領域１６とを同時に作成する
ことができるので工程数が少なくなる。本発明の特徴と
するところは、半絶縁性基板に選択的に形成した埋込領
域をフォトダイオードのＰ型層と分離領域とに共用する
ことおよび分離領域とゲート領域の形成を同時に行なう
ことである〇なぬ上記実施例でＰ型とｎ型とが反転して
いてもかまわないことはもちろんである。
ダイオードの受光部に入射する。本実施例の場合、光は
直接ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１３に入射するので、フォトダ
イオードに逆バイアスを印加することにより表面付近ま
で空乏化することができ表面での光吸収による％ ）℃
効率の低下を防ぐことができる。まだ、本実施例ではＪ
ＦＥＴの下部はＰ“型埋込層１２が形成されていないの
ア低谷量である。また、素子の作成においても、分路１
拡散領域１４とゲート拡散領域１６とを同時に作成する
ことができるので工程数が少なくなる。本発明の特徴と
するところは、半絶縁性基板に選択的に形成した埋込領
域をフォトダイオードのＰ型層と分離領域とに共用する
ことおよび分離領域とゲート領域の形成を同時に行なう
ことである〇なぬ上記実施例でＰ型とｎ型とが反転して
いてもかまわないことはもちろんである。
発明の詳細
な説明したように本発明は、半絶縁性基板上に埋込領域
を形成することにより、受光効率の高いフォトダイオー
ドと寄生容量の小さい電界効果トランジスタとを集積化
することが可能であり、しかもゲート領域と分離領域と
が同日、−に形成できるので素子の作成が簡単であり工
業的価値は高い。
を形成することにより、受光効率の高いフォトダイオー
ドと寄生容量の小さい電界効果トランジスタとを集積化
することが可能であり、しかもゲート領域と分離領域と
が同日、−に形成できるので素子の作成が簡単であり工
業的価値は高い。
第１図は従来のフォトダイオードと、ＦＥＴとの集積化
素子の構造斜視図、第２図は本発明の一実施例の集積化
素子の構造斜視図である。 １１・・・・・・半絶縁性基板、１２・・・・・・Ｐ＋
型埋込領域、１３・・・・・・ｎ型Ｉｎ（１−λＡｓ層
、１４・・・・−・分離拡散領域、１５・・・・・・ゲ
ート領域。
素子の構造斜視図、第２図は本発明の一実施例の集積化
素子の構造斜視図である。 １１・・・・・・半絶縁性基板、１２・・・・・・Ｐ＋
型埋込領域、１３・・・・・・ｎ型Ｉｎ（１−λＡｓ層
、１４・・・・−・分離拡散領域、１５・・・・・・ゲ
ート領域。
Claims (2)
- （１）半絶縁性半導体基板と、この半導体基板の表面に
選択的に形成した一方導電形の埋込領域と上記半導体基
板上に形成した他方導電形のエピタキシャル層と、上記
エピタキシャル層に形成されたフォトダイオードの電界
効果トランジスタを有し、上記埋込領域が上記フォトダ
イオードの一方導電層と分離領域とを共用することを特
徴とする半導体装置。 - （２）半絶縁性半導体基板の表面に選択的に一方導電形
の埋込領域を形成する工程、上記半導体基板の表面に他
方導電形のエピタキシャル層を形成する工程、上記エピ
タキシャル層の表面に、分離拡散領域と電界効果トラン
ジスタのゲート領域とを同時に形成する工程を備えた半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172470A JPS6064464A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172470A JPS6064464A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6064464A true JPS6064464A (ja) | 1985-04-13 |
Family
ID=15942580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58172470A Pending JPS6064464A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6064464A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5012362A (en) * | 1987-06-19 | 1991-04-30 | Olympus Optical Co., Ltd. | Apparatus for positioning a transducer for recording, reproducing or erasing information on a medium |
| BE1022696B1 (fr) * | 2013-05-13 | 2016-08-01 | Sensors Unlimited Inc. | Detecteur hybride a faible bruit utilisant le transfert de charge |
-
1983
- 1983-09-19 JP JP58172470A patent/JPS6064464A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5012362A (en) * | 1987-06-19 | 1991-04-30 | Olympus Optical Co., Ltd. | Apparatus for positioning a transducer for recording, reproducing or erasing information on a medium |
| US5130868A (en) * | 1987-06-19 | 1992-07-14 | Olympus Optical Co., Ltd. | Apparatus and method for positioning a transducer for recording, reproducing or erasing information on a medium |
| BE1022696B1 (fr) * | 2013-05-13 | 2016-08-01 | Sensors Unlimited Inc. | Detecteur hybride a faible bruit utilisant le transfert de charge |
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