JPS61185979A - 集積型光電変換素子 - Google Patents
集積型光電変換素子Info
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- JPS61185979A JPS61185979A JP60027238A JP2723885A JPS61185979A JP S61185979 A JPS61185979 A JP S61185979A JP 60027238 A JP60027238 A JP 60027238A JP 2723885 A JP2723885 A JP 2723885A JP S61185979 A JPS61185979 A JP S61185979A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
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-
- 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
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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】
〔技術分野〕
この発明は、光電変換素子、殊に高電圧の発生が可能な
集積型変換素子に関する。
集積型変換素子に関する。
フォトダイオードを第１図のように半導体基板中に集積
する場合、たとえば、第２図のような複数個のＰＮダイ
オードを、半導体基板４表面の絶縁膜上の導電膜６で、
第２図および第３図のように接続する方法が考えられる
が、この場合にはバイポーラトランジスタのダーリント
ン接続となり、出力電圧・電流がわずかしか得られなか
った。
する場合、たとえば、第２図のような複数個のＰＮダイ
オードを、半導体基板４表面の絶縁膜上の導電膜６で、
第２図および第３図のように接続する方法が考えられる
が、この場合にはバイポーラトランジスタのダーリント
ン接続となり、出力電圧・電流がわずかしか得られなか
った。
そこで、この発明は、寄生パイボーラトランジスタによ
るもれ電流を解消し、効率良く高電圧を発生させること
を目的とするものである。
るもれ電流を解消し、効率良く高電圧を発生させること
を目的とするものである。
上記目的を達成するため、この発明は、第一導電型半導
体基板と、この基板表面部分に離間して形成された複数
個の逆導電型の第一領域と、これら逆導電型の第−領域
中に形成された第一導電型の第二領域と、各第二領域の
表面に形成された逆導電型の第三領域と、前記半導体基
板表面に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ前記
第一領域のひとつおよびその表面に形成された第二領域
を電気接続するとともに、これらを、これらから離間し
た他の第一領域中に形成された第三領域に電気接続する
導電膜とをそれぞれ備え、前記第一領域の前記半導体基
板との接合深さをＸＪ、、前記第二領域の前記第一領域
との接合深さをｘｊｚ、前記第三領域の前記第二領域と
の接合深さをＸＪ３とし、互いに接続される第一の領域
の数をｎとし、入射光の吸収係数をαとするとき、これ
らが、なる関係式を満足するように、前記の各接合深さ
”ｊｌ＋ ”Ｊ：、ＸＪ３が定められていることを特
徴とする集積型光電変換素子を要旨とする。
体基板と、この基板表面部分に離間して形成された複数
個の逆導電型の第一領域と、これら逆導電型の第−領域
中に形成された第一導電型の第二領域と、各第二領域の
表面に形成された逆導電型の第三領域と、前記半導体基
板表面に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ前記
第一領域のひとつおよびその表面に形成された第二領域
を電気接続するとともに、これらを、これらから離間し
た他の第一領域中に形成された第三領域に電気接続する
導電膜とをそれぞれ備え、前記第一領域の前記半導体基
板との接合深さをＸＪ、、前記第二領域の前記第一領域
との接合深さをｘｊｚ、前記第三領域の前記第二領域と
の接合深さをＸＪ３とし、互いに接続される第一の領域
の数をｎとし、入射光の吸収係数をαとするとき、これ
らが、なる関係式を満足するように、前記の各接合深さ
”ｊｌ＋ ”Ｊ：、ＸＪ３が定められていることを特
徴とする集積型光電変換素子を要旨とする。
以下に、この発明を、その実施例をあられす図面に基い
て、詳しく説明する。第４図はこの発明の実施例の断面
を示し、１，１ａはＮ型の第一領域であって、Ｐ型の基
板４の表面部分において互いに離間するよう形成されて
いる。２，２ａは第一領域１，１ａ表面に形成されたＰ
型頭域である。３．３ａは第二領域２，２ａの表面に形
成されたＰ型の第三領域である。これら三つの領域１゜
ｌａｓ ２，２ａ、３，３ａは、Ｐ型基板４に対してＮ
−Ｐ−Ｎ三重拡散で形成される。５は基板４の表面に形
成された絶縁膜、７，７ａはチャネルストッパーのＰ゛
拡散領域であり、８，８ａはチャネルストッパーとのオ
ーミック接触のためのＮ゛拡散領域である。６は絶縁膜
５上に設けられた導電薄膜であり、一方では第一領域１
ａおよびその表面に形成された第二領域２ａを電気的に
接続するとともに、他方では、これらの領域１ａ、２ａ
を、これらから離間して形成された第一領域１内の第三
領域３に電気的に接続している。
て、詳しく説明する。第４図はこの発明の実施例の断面
を示し、１，１ａはＮ型の第一領域であって、Ｐ型の基
板４の表面部分において互いに離間するよう形成されて
いる。２，２ａは第一領域１，１ａ表面に形成されたＰ
型頭域である。３．３ａは第二領域２，２ａの表面に形
成されたＰ型の第三領域である。これら三つの領域１゜
ｌａｓ ２，２ａ、３，３ａは、Ｐ型基板４に対してＮ
−Ｐ−Ｎ三重拡散で形成される。５は基板４の表面に形
成された絶縁膜、７，７ａはチャネルストッパーのＰ゛
拡散領域であり、８，８ａはチャネルストッパーとのオ
ーミック接触のためのＮ゛拡散領域である。６は絶縁膜
５上に設けられた導電薄膜であり、一方では第一領域１
ａおよびその表面に形成された第二領域２ａを電気的に
接続するとともに、他方では、これらの領域１ａ、２ａ
を、これらから離間して形成された第一領域１内の第三
領域３に電気的に接続している。
第５図は、この発明の第二の実施例の断面を示し、Ｎ゛
埋込拡散層９，９ａを有するＰ型基板４上にＮ型のエピ
タキシャル成長層が形成され、その中に、Ｐ型の分離拡
散層７．７ａによって互いに離間された第一領域１．１
ａが形成されている。Ｐ型の第二領域２．２ａおよびＮ
型の第三領域３．３ａは、第一領域１．１ａ内に二重拡
散で形成されている。８，８ａはチャネルストッパーお
よびオーミック接触のために設けられたＮ＋層である。
埋込拡散層９，９ａを有するＰ型基板４上にＮ型のエピ
タキシャル成長層が形成され、その中に、Ｐ型の分離拡
散層７．７ａによって互いに離間された第一領域１．１
ａが形成されている。Ｐ型の第二領域２．２ａおよびＮ
型の第三領域３．３ａは、第一領域１．１ａ内に二重拡
散で形成されている。８，８ａはチャネルストッパーお
よびオーミック接触のために設けられたＮ＋層である。
６は絶縁膜５上に形成された導電薄膜であり、離間され
た第三領域３と第二領域２ａを電気的に接続するととも
に、第一領域と第二領域とを、領域８と２および８ａと
２ａというように電気的に接続している。
た第三領域３と第二領域２ａを電気的に接続するととも
に、第一領域と第二領域とを、領域８と２および８ａと
２ａというように電気的に接続している。
第６図は上記実施例の断面をあられすものであって、ｘ
ｊｌ＋ ＸＪ８．ＸＪ３はそれぞれ第一領域１ （１
ａ）、第二領域２（２ａ）、第三領域３（３ａ）の接合
深さく拡散深さ）である。
ｊｌ＋ ＸＪ８．ＸＪ３はそれぞれ第一領域１ （１
ａ）、第二領域２（２ａ）、第三領域３（３ａ）の接合
深さく拡散深さ）である。
４ 第一領域１と第二領域２と第三領域３とから形成さ
れるＮＰＮ接合において、第一領域１と第二領域２が電
気的に接続されているため、これら三つの領域から寄生
的なバイポーラトランジスタは形成されない。同様に、
基板４と第一領域１と第二領域２とから形成されるＰＮ
Ｐ接合においても、寄生的なバイポーラトランジスタは
形成されない。
れるＮＰＮ接合において、第一領域１と第二領域２が電
気的に接続されているため、これら三つの領域から寄生
的なバイポーラトランジスタは形成されない。同様に、
基板４と第一領域１と第二領域２とから形成されるＰＮ
Ｐ接合においても、寄生的なバイポーラトランジスタは
形成されない。
したがって、この発明の素子構造の等価回路は、第３図
に示したようなトランジスタを含む回路ではなく、第７
図に示したようなダイオードだけから構成される回路と
なり、従来例で問題とされていたような、トランジスタ
を介して増幅されるもれ電流が解消される。
に示したようなトランジスタを含む回路ではなく、第７
図に示したようなダイオードだけから構成される回路と
なり、従来例で問題とされていたような、トランジスタ
を介して増幅されるもれ電流が解消される。
この発明の素子構造では、ダイオードからの漏れ電流（
第４図のＩＬ）を少なくすることが必要である。
第４図のＩＬ）を少なくすることが必要である。
いま、第三領域３ （３ａ）の表面に波長λの光が密度
Φ。で入射するとすると、その吸収係数をαとすれば、
光電流ＩＰは、 で与えられるが、同時に、基板４側へのもれ電流ＩＬも
、 ・ ・ ・（２） だけ存在することになる。
Φ。で入射するとすると、その吸収係数をαとすれば、
光電流ＩＰは、 で与えられるが、同時に、基板４側へのもれ電流ＩＬも
、 ・ ・ ・（２） だけ存在することになる。
第６図に示した構造からなるフォトダイオードを、第４
図または第５図のごとくにしてｎ個直列接続した場合の
等価回路を第７図に示す。この回路の端子間から光電流
を得るためには、Ｉ、＞ｎＩＬ となることが必要であり、したがって、前記（ｌ）。
図または第５図のごとくにしてｎ個直列接続した場合の
等価回路を第７図に示す。この回路の端子間から光電流
を得るためには、Ｉ、＞ｎＩＬ となることが必要であり、したがって、前記（ｌ）。
（２）式より、
・・・（３）
なる関係式の満たされることが必要となるのである。
たとえば、ｘ ｊｌ ” １６μｍ、！、２！１４μｍ
。
。
Ｘ７ｓ＝９μｍとして、フォトダイオードを１０個直列
接続した場合（ｎ＝１０）、赤色の入射光λ＝７００ｎ
ｍに対してＣｔ＝ ’ｌ Ｘ ｌ Ｏ’ Ｃ１）ｌ−’
であるから、これを上記関係式（３）の右辺に代入して
計算すると約０．５９となり、左辺の１より小であるか
ら、関係式（３）を満足することになる。すなわち、所
望の光電流を得ることができる。
接続した場合（ｎ＝１０）、赤色の入射光λ＝７００ｎ
ｍに対してＣｔ＝ ’ｌ Ｘ ｌ Ｏ’ Ｃ１）ｌ−’
であるから、これを上記関係式（３）の右辺に代入して
計算すると約０．５９となり、左辺の１より小であるか
ら、関係式（３）を満足することになる。すなわち、所
望の光電流を得ることができる。
実施例の導電型Ｐ、Ｎが逆転したものも、この発明に含
まれる。
まれる。
この発明にかかる集積型光電変換素子は、以上のごとく
構成されているから、これによれば、モノリシック基板
上で直列接続配置されたダイオードから、接続個数分昇
圧された高い開放電圧を有する光起電力が得られる。
構成されているから、これによれば、モノリシック基板
上で直列接続配置されたダイオードから、接続個数分昇
圧された高い開放電圧を有する光起電力が得られる。
第１図は直列接続されたダイオードを示す説明図、第２
図は第１図のダイオード直列回路を実現した集積型光電
変換素子をあられす断面図、第３図は第２図の素子の等
価回路をあられす説明図、第４図はこの発明の第一実施
例をあられす部分的断面図、第５図は第二実施例をあら
れす部分的断面図、第６図は実施例の要部簡略断面図、
第７図は実施例の等価回路をあられす説明図である。 １、ｌａ・・・Ｎ型の第一領域 ２，２ａ・・・Ｐ型の
第二領域 ３，３ａ・・・Ｎ型の第三領域 ５・・・絶
縁膜 ６・・・導電膜
図は第１図のダイオード直列回路を実現した集積型光電
変換素子をあられす断面図、第３図は第２図の素子の等
価回路をあられす説明図、第４図はこの発明の第一実施
例をあられす部分的断面図、第５図は第二実施例をあら
れす部分的断面図、第６図は実施例の要部簡略断面図、
第７図は実施例の等価回路をあられす説明図である。 １、ｌａ・・・Ｎ型の第一領域 ２，２ａ・・・Ｐ型の
第二領域 ３，３ａ・・・Ｎ型の第三領域 ５・・・絶
縁膜 ６・・・導電膜
Claims (1)
- （１）第一導電型半導体基板と、この基板表面部分に離
間して形成された複数個の逆導電型の第一領域と、これ
ら逆導電型の第一領域中に形成された第一導電型の第二
領域と、各第二領域の表面に形成された逆導電型の第三
領域と、前記半導体基板表面に形成された絶縁膜と、絶
縁膜上に設けられ前記第一領域のひとつおよびその表面
に形成された第二領域を電気接続するとともに、これら
を、これらから離間した他の第一領域中に形成された第
三領域に電気接続する導電膜とをそれぞれ備え、前記第
一領域の前記半導体基板との接合深さをｘ＿ｊ＿１、前
記第二領域の前記第一領域との接合深さをｘ＿ｊ＿２、
前記第三領域の前記第二領域との接合深さをｘ＿ｊ＿３
とし、互いに接続される第一の領域の数をｎとし、入射
光の吸収係数をαとするとき、これらが、 ｘ＿ｊ＿１＋ｘ＿ｊ＿２ １＞ｅｘｐ｛−α・（ｘ＿ｊ＿１＋ｘ＿ｊ＿２）／２｝
＋ｎｅｘｐ｛−α・（ｘ＿ｊ＿２＋ｘ＿ｊ＿３）／２｝
なる関係式を満足するように、前記の各接合深さｘ＿ｊ
＿１、ｘ＿ｊ＿２、ｘ＿ｊ＿３が定められていることを
特徴とする集積型光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60027238A JPS61185979A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 集積型光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60027238A JPS61185979A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 集積型光電変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61185979A true JPS61185979A (ja) | 1986-08-19 |
| JPH0568868B2 JPH0568868B2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=12215491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60027238A Granted JPS61185979A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 集積型光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61185979A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6216567A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-24 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
| US5162887A (en) * | 1988-10-31 | 1992-11-10 | Texas Instruments Incorporated | Buried junction photodiode |
| US5382824A (en) * | 1992-07-16 | 1995-01-17 | Landis & Gyr Business Support Ag | Integrated circuit with an integrated color-selective photo diode and an amplifier following the photo-diode |
-
1985
- 1985-02-13 JP JP60027238A patent/JPS61185979A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6216567A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-24 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
| JPH0516668B2 (ja) * | 1985-07-15 | 1993-03-05 | Sharp Kk | |
| US5162887A (en) * | 1988-10-31 | 1992-11-10 | Texas Instruments Incorporated | Buried junction photodiode |
| US5382824A (en) * | 1992-07-16 | 1995-01-17 | Landis & Gyr Business Support Ag | Integrated circuit with an integrated color-selective photo diode and an amplifier following the photo-diode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568868B2 (ja) | 1993-09-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |