JPS6249678A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JPS6249678A
JPS6249678A JP60191354A JP19135485A JPS6249678A JP S6249678 A JPS6249678 A JP S6249678A JP 60191354 A JP60191354 A JP 60191354A JP 19135485 A JP19135485 A JP 19135485A JP S6249678 A JPS6249678 A JP S6249678A
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JP
Japan
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layer
type
photodiode
signal processing
photodiodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP60191354A
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English (en)
Inventor
Masaru Kubo
勝 久保
Tetsuya Yamanaka
山中 哲也
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえばバイポーラ型半導体集積回路に波長
識別素子と、その信号処理回路とを一体化した光半導体
装置に関する。
背景技術 従来からの波長識別素子の基本構造は、第7図およびf
f18図に示されるように、一方のPN接合でホトダイ
オードD1が構成され、他方のPN接合によってホトダ
イオードD2が構成される。矢符Wからの光がP形およ
びN形シリコン層1,2t3内に入射すると、入射光に
より発生した少数キャリアがPN接合まで再結合するこ
となく移動して光電流となる、シリコンの光吸収率は、
一般に入射光が長波長であるほど小さく、したがって長
波長であるほどシリコン内に入射光が深く浸入する。
したがってホトダイオードD1は、短波長側に感度をも
ち、ホトダイオードD2は、長波長側に感度をもつ。こ
の波長識別素子4の分光感度の特性は、各シリコン層1
〜3の深さや少数キャリヤの拡散長などによって決定さ
れる。ホトダイオードDi、D2の分光感度特性は第3
図に示される。
このように分光感度の異なる2つのホトダイオードDi
、D2からの各光電流の比(第4図に示す)を演算する
ことによって、その光の波長(色)を識別することがで
きる。そこでこのような波長識別素子4を、その信号処
理回路と一体化した光半導体装置がなく、この上うな光
半導体装置の実現が所望されている。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、波長識別
素子と信号処理回路とを一体化した光半導体装置を提供
することである。
問題点を解決するための手段 本発明は、第1導電形式の同一の半導体基板上に形成さ
れる複数の回路ユニットであって、半導体基板に形成さ
れる第2導電形式の第1屑と、第1層によって囲まれる
第1導電形式の第2Mと、第1層に囲まれる第2導電形
式のPAa層とを含み、第2層およびpIS3層にそれ
ぞれ電極を接続する、そのような回路ユニット、および
前記回路ユニットの構造にさらに第2層に囲まれる第2
導電形式の第4/Iを含み、第2M、第3層および第4
層にそれぞれ電極を接続する、そのような回路ユニット
を含むことを特徴とする光半導体装置である。
作  用 本発明に従えば、第1導電形式の同一の半導体基板上に
、$22導電形のfjS1層と、第1層によって囲まれ
る$1導電形式の第2層と、tIS1層に囲まれる第2
導電形式の第3Nとを形成し、IjS2層およC/第3
層に電極を接続する回路ユニット、および前記回路ユニ
ットの構造にさらに第2層に囲まれる第2導電形式の1
4層を含み、第2/1.第3層および第4層にそれぞれ
電極を接続する、そのような回路ユニットをそれぞれ複
数個形成することによって、波長識別素子と信号処理回
路とを含む光半導体装置を作成することができる。
実施例 第1図は本発明の一実施例の断面図であり、第2図はそ
の等価回路図である。第1導電形式のP形半導体基板2
1上には、本発明に従う波長識別素子20と、波長識別
素子20がらの信号を処理する信号処理回路19とが一
体的に形成される。
波長識別素子20は、一対の回路ユニットであるホトダ
イオードDll、D22とによって構成される。ホトダ
イオードDllは、P形半導体基板21と、P形半導体
基板21上に形成される第2導電形式のN形エピタキシ
ャル層22と、N形エピタキシャル層22内に拡散によ
って形成されるホトダイオードDllの7ノード用のP
+形拡散層23およびホトダイオードD11のカンード
用のN+形拡散層24とがら成る。ホトダイオードD2
2は、P形半導体基板21上に形成されるN“形埋込み
屑25と、N4形埋込み屑25上に形成されるN形エピ
タキシャル層22と、N形エピタキシャル122内に拡
散によって形成されるホトダイオードD22の7ノード
用のP22形拡散23およびN+形拡散層26と、N形
エピタキシャル層22内に拡散によって形成されるホト
ダイオードD22のカンード用のN+形拡散Ir124
とがら成る。このようなホトダイオードDll、D22
は、P4形分離拡散M(アイソレーション)27により
てそれぞれ分離される。これらホトダイオードDll、
D22は、上記P1形分離拡散N27によって、隣接し
て形成される信号処理回路19とも分離される。
P+形拡散層23には、ホトダイオードDllのアンー
ド電極が接続され、N+形拡散層24には、ホトダイオ
ードDllのカソード電極が接続される。またP+形拡
散層23およびN4形拡散層26には、ホトダイオード
D22の7ノード電極が接続され、N+形拡散層24に
は、ホトダイオードD22のカソード電極が接続される
。このようにP+形拡散層23と、N+形拡散層24を
有するN形エピタキシャル層22とのPN接合によって
、ホトダイオードDllが構成される。またP+形拡散
層23およびN”形波散層26と、N+形拡散層24を
有するN形エピタキシャル屑22とのPN接合によって
、ホトダイオードD22が構成される。
ホトダイオードDll、D22の各光感度は、第5A図
のラインJ!4およびラインJ!5で示されるとおりで
ある。この光感度特性から明らかなように、ホトダイオ
ードDllは、短波長側に感度を有し、ホトダイオード
D22は、長波長側に感度を有することとなる。このよ
うに分光感度の異なる2つのホトダイオードDll、D
22を、P形半導体基板21の横方向(第1図の左右方
向)に配列して形成するようにしたことによって、これ
らホトダイオードDll、D22の各光電流IAI工。
の比Ill/IA  から第5B図のライン!6で示さ
れるような波長に対する固有の出力が得られる。
短波長側に感度を有するホトダイオードDllは、N4
形埋込み層25を有しておらず、ホトダイオードD22
のようにN2形埋込み層25を有している場合に比べて
長波長側における感度が低下する。一方、N+形埋込み
層25を有しているホトダイオードD22においては、
有効な受光領域が参照符Sで示される位置、すなわちN
形エピタキシャル層22の最下部まであるのに対し、N
形埋込み7I22を有しないホトダイオードDllにお
いては、その有効な受光領域が参照符丁で示される位置
、すなわちP+形拡散層23と、P形半導体基板21と
のほぼ中央位置である。このことがらホトダイオードD
ll、D22の分光感度が異なることが理解される。
ホトダイオードDllは、N形エピタキシャル層22に
拡散されたP+形拡散層23と、N+形拡散層24とに
よって構成されるため、これらPN接合の不純物濃度が
あまり高くならず、これら各層23.24の領域内にお
けるキャリアのライフタイムを長くすることができる。
これによってホトダイオードDllの感度(光電流)は
極めて太き(なるという長所を有する。
またホトダイオードD22のP+形拡散層23と、N+
形拡散層26とを短絡させることによって、波長識別素
子20の表面に近い部分で発生するホトキャリアは、P
33形拡散23とN4形拡散屑26とが短絡されて形成
されるホトダイオードD22の短絡電流となるため、ホ
トグイオーVD22の光電流には寄与しないこととなる
。すなわちホトダイオードDllのようにN1形拡散層
26を形成しない場合に比べて、短波長での感度が低下
する。したがってホトダイオードD22は、長波長側に
感度を有することとなる。
第6図を参照して、本発明に従う波長識別素子20を形
成するにあたっては、まずP形半導体基板21に、ff
16図(1)で示されるように、N+形埋込み[25を
拡散により形成する。
次いで、エピタキシャル成長法によって、tIS6図(
2)で示されるように、P形半導体基板21およびN1
形埋込み層25の全表面に亘って、N形エピタキシャル
層22を成長させる。
次いで、第6図(3)で示されるように、N形エピタキ
シャルM22をP+形分離拡散層 (アイソレージタン
)27によって分離する。
次いで、fjS6図(4)で示されるように、N形エピ
タキシャル層22内に拡散によって、ホトダイオードD
ll、D22の各7ノード用のP+形拡散層23を形成
する。
次いで、PIS6図(5)で示されるように、P“形波
散層23内に拡散によってホトダイオードD22の7ノ
ード用のN+形拡散層26を形成するとともに、N形エ
ピタキシャル層22内に拡散によってホトダイオードD
ll、D22の各カソード用のN+形拡散層24をそれ
ぞれ形成する。
その後、第1図で示されるように、P+形拡故層23と
、N+形拡散層24.26とに、電極を個別的に接続し
、隣接して形成される信号処理回路に導くことによって
、分光感度の異なるホトダイオードDll、D22を有
する波長識別素子20を作成することができる。
前記実施例では、2個のホトダイオードD11゜D22
によって、波長識別素子20を構成したけれども、P形
半導体基板21の横方向にさらに複数のホトダイオード
を配列し、識別すべき波長の種類を増加するようにして
もよい、また前記実施例では、ホトダイオードDllに
はN+型拡散屑26を形成しなかったが、形成しても十
分に波長識別を行なうことができるものである。
またエピタキシャル成長法と拡散法以外の方法、たとえ
ばイオン注入法などによって、波長識別集子20を作成
するような構成であってもよい。
本発明に従う光半導体装置は、たとえばカラーマークセ
ンサやVTRのホワイトバランス調整用など、広範囲の
技術分野に亘って実施されることができる6またバイポ
ーラ型半導体集積回路だけではなく、ユニボーラ型半導
体集積回路に関しても実施されることができる。
効  果 以上のように本発明によれば、第1導電形式の同一の半
導体基板上に、第2導電形式の第1層と、tjS1層に
よって囲まれる第1導電形式の第2層と、第1層に囲ま
れるPt52導電形導電箔3屑とを形成し、第2層お上
V第3層に電極を接続する回路ユニットを複数個形成す
ることによって、波長識別素子と信号処理回路とを含む
光半導体装置を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の断面図、12図はその等価
回路図、第3図〜第4図は波i識別の原理を説明するた
めのグラフ、tjSs図Aおよび@5図Bはホトダイオ
ードDll、D22の分光感度特性を説明するための図
、第6図は本発明に従う波長識別素子20の製造工程を
説明するための図、第7図および第8図は先行技術を説
明するための図である。 20・・・波gk識別素子、21・・・P形半導体基板
、22・・・N形エピタキシャル層、23・・・P+形
拡故層、24,26・・・N+形拡散層、25・・・N
1形埋込み層、Dll、D22・・・ホトダイオード代
理人  弁理士  画数 圭一部 第3図 波長(0m)第4オ ニ、定長(nm) 第5A図 5度表(nm) 第58図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1導電形式の同一の半導体基板上に形成される複数の
    回路ユニットであって、 半導体基板上に形成される第2導電形式の第1層と、第
    1層によって囲まれる第1導電形式の第2層と、第1層
    に囲まれる第2導電形式の第3層とを含み、第2層およ
    び第3層にそれぞれ電極を接続する、そのような回路ユ
    ニット、および前記回路ユニットの構造にさらに第2層
    に囲まれる第2導電形式の第4層を含み、第2層、第3
    層および第4層にそれぞれ電極を接続する、そのような
    回路ユニットを含むことを特徴とする光半導体装置。
JP60191354A 1985-08-29 1985-08-29 光半導体装置 Pending JPS6249678A (ja)

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JP60191354A JPS6249678A (ja) 1985-08-29 1985-08-29 光半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55119198U (ja) * 1979-02-17 1980-08-23

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55119198U (ja) * 1979-02-17 1980-08-23
JPS5821583Y2 (ja) * 1979-02-17 1983-05-07 株式会社日本プラントサ−ビスセンタ− パイプ内壁の洗浄装置

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