JPS6145862B2

JPS6145862B2 -

Info

Publication number: JPS6145862B2
Application number: JP51047873A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Arai; Akinori Takakura
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1976-04-28
Filing date: 1976-04-28
Publication date: 1986-10-09
Also published as: JPS52131489A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、光電変換装置の製造方法に関す
る。

まず、第１図に基づきこの発明の製造方法が適
用される光電変換装置について説明する。この第
１図に示した装置は、同一半導体基板（ウエハ）
上に構成された多数（図示では３個）の接合部列
を有するフオトダイオードアレイと通称されてい
る集積化光電変換装置である。ここでは３個の光
電変換素子の場合を示しており、第１図Ａは等価
回路図、第１図Ｂは光電変換装置の構造を示す断
面図（第１図ＣにおけるＡ―A′線に沿つて切断
して示した図）、そして第１図Ｃはその平面図で
ある。

等価回路的には第１図Ａより明らかなように、
光電変換素子としての３個のフオトダイオード
D₁〜D₃のカソードが共通に接地され、各フオト
ダイオードD₁〜D₃のアノードはそれぞれ端子T₁
〜T₃に接続するようになつている。

また、構造的には第１図Ｂおよび第１図Ｃから
明らかなように、たとえばＮ形半導体基板１（シ
リコンウエハ）の上面に所定の間隔をもつて異種
不純物を導入してＰ形半導体部２が形成されてお
り、このＮ形半導体基板１とＰ形半導体部２の上
面には透明絶縁材料よりなる保護膜３が形成され
ている。ただし、保護膜３は、Ｐ形半導体部２の
電極部６においては、その電極部６と配線とのオ
ーミツクコンタクトをとるために取り除かれてい
る。そして、この保護膜３上には光遮蔽膜４が形
成されており、この光遮蔽膜４には各Ｐ形半導体
部２の上面中央部において入射光の窓５が形成さ
れる。また、光遮蔽膜４は、Ｐ形半導体部２の電
極部６においては、前記保護膜３と同様に取り除
かれている。

ところで、このような光電変換装置に於いて
は、光電変換量は入射光量が一定のときには、そ
の接合部の面積に比例する。したがつて、Ｎ形半
導体基板１とＰ形半導体部２により構成された各
接合部の面積が不均一な場合感度は不均一とな
る。

また、各接合部を一定にすることにより、各素
子間の感度を均一にする試みを行つた場合でも、
各素子間の材質が不均一であるとき感度は不均一
となる。

通常100素子のフオートダイオードアレイで
は、20％程度あるいはそれ以上の感度の不均一性
を有することが多く、このような不均一性はこの
フオトダイオードアレイを同時にウエハ内に作成
した後、アレイを素子化（チツプ化）し、各素子
をボンデイング等の組立てを行つた後、感度測定
してはじめて知られる。

このように、従来の半導体光電変換装置におい
ては、半導体材料は特有の構造敏感性を有するた
め、空間的な不均一性に極めて敏感であり、その
光電変換量は例えば均一な量を得ることが困難で
あつた。

特に、多数の光電変換部を有する装置において
は、均一な光電変換量を得ることは勿論、任意の
感度分布を有する光電変換装置を作ることは極め
て困難であつた。

また、高精度化を要請されている光像情報の認
識や伝送などのシステム機器に適合する光電変換
装置を得るには技術的に至難であつた。

この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、半導体基板上の複数の光電変換素子の感度を
所望の感度に高精度に制御して光電変換装置を製
造できる光電変換装置の製造方法を提供すること
を目的とする。

以下この発明の一実施例を第１図を参照して説
明する。

この発明の一実施例では、まず、Ｎ形半導体基
板１（Ｎ形シリコンウエハ）に通常のブレーナ技
術を用いて複数のＰ形半導体部２を形成した後、
そのＰ形半導体部形成の際の熱処理工程により同
時に基板１の表面に形成される酸化膜からなる保
護膜３上に光遮蔽膜４を形成し、この光遮蔽膜４
に通常より小さく入射光の窓５およびＰ形半導体
部２の電極部６における窓を開け、さらに同じく
Ｐ形半導体部２の電極部６において保護膜３に窓
を開ける。その後、各Ｐ形半導体部２と基板１か
らなる各光電変換素子（フオトダイオード）の感
度測定を行い、しかる後、前記感度測定結果に基
づいて、各素子の感度が所望の感度となるように
入射光の窓５の大きさを調整する。なお、感度測
定は、露出させた電極部６の表面に探針を立てて
光電変換出力を測定する、プロービング技術によ
つて行うことができる。

なお、窓５の大きさの調整による感度調整方法
が単純簡単であるが、エツチングや蒸着により光
遮蔽膜４の膜厚を増減させて感度調整をすること
も可能である。

上記光遮蔽膜４の窓５の大きさの調整法として
は、たとえば、電子ビーム加工、レーザ加工など
の微細パターン化技術を用いることができる。

この加工の際、光電変換素子（フオトダイオー
ド）が破損することを防ぐためにも、保護膜３の
材料は充分選択されねばならないものであり、た
とえば、前述したシリコン酸化膜SiO₂のほか
に、シリコン窒化膜Si₃N₄やアルミナAl₂O₃などが
好材料である。

また、光遮蔽膜４の加工は直接加工もあり得る
が、樹脂膜などを用いるリソグラフイ技術を用い
る間接的加工もある。

なお、第１図の一実施例では、半導体基板１と
してＮ形、半導体部２としてＰ形の場合について
説明したが、それぞれ、その逆の導電形の半導体
であつてもよいことは云うまでもない。

さて、上記一実施例では、単なるPN接合を利
用した光電変換素子アレイに関して説明したが、
第２図に示す走査機能を内蔵した所謂モノリシツ
クの自己走査型受光素子アレイにおいても同様に
して感度を所望の感度に調整することができる。
この例がこの発明の他の実施例である。

第２図Ａは自己走査型受光素子アレイの４絵素
分の等価回路を示し、第２図Ｂは自己走査型受光
素子アレイの平面図を示している。

まず、第２図ＡにおけるD₁₁〜D₁₄はそれぞれ光
電変換素子、７は走査機能を有する回路（以下、
走査回路と称する）、８―１〜８―４はMOS
FETスイツチであり、走査回路７の出力側は
MOS FETスイツチ８―１〜８―４の各ゲートに
接続され、各MOS FETスイツチ８―１〜８―４
のソースは光電変換素子D₁₁〜D₁₄を通して接地さ
れている。

MOS FETスイツチ８―１〜８―４のドレイン
は光電変換素子D₁₁〜D₁₄により光電変換された電
流を取り出す線９（ビデオラインとも称されてお
り、以下、ここではビデオラインと呼ぶことにす
る）に接続されている。

一方、第２図Ｂは第２図Ａの等価回路に対応す
る自己走査型受光素子アレイの平面図であり、こ
れはシリコンゲート技術を用いれば、比較的簡単
に製作可能である。

この第２図Ｂにおいて、第２図Ａに相当する部
分には同一符号が付されており、図中の１１は走
査回路７からMOS FETスイツチ８―１〜８―４
のゲートに駆動信号を伝達するためのライン、す
なわち、駆動信号伝達ラインであつて、MOS
FETスイツチ８―１〜８―４のゲートをも構成
している。

１２はMOS FETスイツチ８―１〜８―４のド
レイン、１３はドレイン１２と外部への信号読出
のための信号ライン１４とのコンタクトを形成す
るためのオーミツクコンタクト孔である。

信号ライン１４は上記ビデオライン９とコンタ
クトするために、オーミツクコンタクト孔１５と
コンタクトするようになつている。

この場合、駆動信号伝達ライン１１と信号ライ
ン１４は不純物をドープした多結晶シリコンで構
成され、また、ビデオライン９は金属配線であ
る。

１６は光遮蔽膜であり、ビデオライン９を形成
するとき同時に製作することも可能である。な
お、５は第１図の場合と同様、入射光の窓であ
る。

このように構成された自己走査型受光素子アレ
イでは、窓５に光を照射した状態で走査回路７か
ら駆動信号伝達ライン１１を介して順次駆動信号
をMOS FETスイツチ８―１〜８―４に送出すれ
ば、MOS FETスイツチ８―１〜８―４は順次オ
ンとなつてビデオライン９より光電変換素子D₁₁
〜D₁₄で光電変換された電流を取り出すことがで
き、したがつて、光電変換量は時系列的にビデオ
ライン９の端子で観測可能である。

各光電変換素子D₁₁〜D₁₄の光電変換量（感度）
の偏差は第１図の場合で述べた原因と同じ理由に
よつて、たとえば、512絵素（ピツチ30μｍ）で
は通常20％にもなる。

この自己走査型受光素子アレイにおいても、入
射光の窓５を通常より小さくして、その受光素子
アレイを製作した後、各光電変換素子の感度測定
を行い、その結果に基づいて再度例えば窓５の大
きさを調整することにより、前記各光電変換素子
の感度を所望の感度にし得る。

このような方法を用いることにより、光電変換
量（感度）の偏差が３％以内の高精度の光量の検
出が可能である。

同様に、電荷転送素子を用いた光電変換素子に
もこの発明を適用できるものである。

以上詳述したように、この発明によれば、あら
かじめ予備的に製作された集積化光電変換装置の
各光電変換素子間の感度をより高精度に修正加工
するようにしたもので、望ましい感度分布にする
ことができ、したがつて、従来は、たとえば、各
光電変換素子ごとに接続された増幅器の増幅度を
それぞれ調整する必要があつたのに対し、この発
明ではその調整が不要となるばかりでなく、光電
変換素子に続く接続回路の簡易化もできるなどの
利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光電変換装置の製造方法の
一実施例を説明するための図で、Ａは等価回路
図、Ｂは光電変換装置の断面図、Ｃは同上光電変
換装置の平面図、第２図はこの発明の他の実施例
を説明するための図で、Ａは等価回路図、Ｂは光
電変換装置の平面図である。１……Ｎ形半導体基板、２……Ｐ形半導体部、
４……光遮蔽膜、５……窓、１６……光遮蔽膜、
D₁〜D₃……フオトダイオード、D₁₁〜D₁₄……光
電変換素子。

Claims

【特許請求の範囲】

１半導体基板上に複数の光電変換素子を形成し
た後、その基板上に光遮蔽膜を形成し、この光遮
蔽膜には各光電変換素子上にて入射光の窓を形成
する工程と、その後、前記各光電変換素子の感度
を測定する工程と、その後、前記感度測定結果に
基づいて光電変換素子の感度が所望の感度となる
ように前記入射光の窓の大きさ或いは光遮蔽膜の
厚みを調整する工程とを具備してなる光電変換装
置の製造方法。