JPS6259474B2 - - Google Patents
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- JPS6259474B2 JPS6259474B2 JP56018679A JP1867981A JPS6259474B2 JP S6259474 B2 JPS6259474 B2 JP S6259474B2 JP 56018679 A JP56018679 A JP 56018679A JP 1867981 A JP1867981 A JP 1867981A JP S6259474 B2 JPS6259474 B2 JP S6259474B2
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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
- H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に光
電変換用の半導体装置の製造方法に関する。
電変換用の半導体装置の製造方法に関する。
光電変換装置の使用例の１つとして、光学式情
報読取装置のピツクアツプがあるが、これは光学
式ビデオデイスクにレーザ光を照射してデイスク
の記録面上のビデオトラツクにより変調された反
射光若しくは透過光を光電変換して電気信号を得
るためのものである。
報読取装置のピツクアツプがあるが、これは光学
式ビデオデイスクにレーザ光を照射してデイスク
の記録面上のビデオトラツクにより変調された反
射光若しくは透過光を光電変換して電気信号を得
るためのものである。
かゝるビデオデイスクの読取装置においては、
デイスクの記録面上に常に照射光を収束せしめる
ためにいわゆる収束レンズのフオーカスサーボ装
置が設けられる。このサーボ装置のために、反射
光若しくは透過光が収束レンズによつて収束され
る途中の光路に円筒レンズを配設し、その後に受
光素子を配置している。この受光素子は第１図に
示すようにその受光面がａ〜ｄの４つに分割され
ている。そして円筒レンズの母線を含む面内と、
それに直交する面内とではこのレンズを透過する
光線束が収束する光軸上の位置が異なる性質を利
用して、受光面ａ〜ｄに投影される光線束の形状
を検出測定することによつて、デイスク記録面と
収束レンズとの位置関係を判定している。すなわ
ち、デイスク面と収束レンズとの位置が正しくな
されている場合には反射光が円筒レンズを透過し
て受光素子の受光面に作る光線束の形状は第１図
Ａに示す如く円形となるように互いの位置関係が
定められる。こゝでデイスク面がレンズにより近
接した場合には、受光面上の光線束の形状は第１
図Ｂの如き楕円状となり、逆に両者間の距離がよ
り遠くなつた場合は、同図Ｃの如く反対に傾斜し
た楕円状となる。従つて、素子ａとｂの出力和
と、素子ｃとｄの出力和の差信号はデイスク面と
レンズとの離間距離と正確に対応していることに
なるから、この差信号を用いて収束レンズの位置
を制御している。またこれら素子の全出力の和を
用いて再生RF信号を得ている。更には、収束光
がビデオトラツクを常に正確に追跡すべくいわゆ
るトラツキングサーボ装置が設けられており、こ
のためのサーボ信号も４分割受光素子の出力を適
当に組合せて得られる。
デイスクの記録面上に常に照射光を収束せしめる
ためにいわゆる収束レンズのフオーカスサーボ装
置が設けられる。このサーボ装置のために、反射
光若しくは透過光が収束レンズによつて収束され
る途中の光路に円筒レンズを配設し、その後に受
光素子を配置している。この受光素子は第１図に
示すようにその受光面がａ〜ｄの４つに分割され
ている。そして円筒レンズの母線を含む面内と、
それに直交する面内とではこのレンズを透過する
光線束が収束する光軸上の位置が異なる性質を利
用して、受光面ａ〜ｄに投影される光線束の形状
を検出測定することによつて、デイスク記録面と
収束レンズとの位置関係を判定している。すなわ
ち、デイスク面と収束レンズとの位置が正しくな
されている場合には反射光が円筒レンズを透過し
て受光素子の受光面に作る光線束の形状は第１図
Ａに示す如く円形となるように互いの位置関係が
定められる。こゝでデイスク面がレンズにより近
接した場合には、受光面上の光線束の形状は第１
図Ｂの如き楕円状となり、逆に両者間の距離がよ
り遠くなつた場合は、同図Ｃの如く反対に傾斜し
た楕円状となる。従つて、素子ａとｂの出力和
と、素子ｃとｄの出力和の差信号はデイスク面と
レンズとの離間距離と正確に対応していることに
なるから、この差信号を用いて収束レンズの位置
を制御している。またこれら素子の全出力の和を
用いて再生RF信号を得ている。更には、収束光
がビデオトラツクを常に正確に追跡すべくいわゆ
るトラツキングサーボ装置が設けられており、こ
のためのサーボ信号も４分割受光素子の出力を適
当に組合せて得られる。
第２図は上記サーボ用信号及び再生RF信号を
得るためのピツクアツプの概略ブロツクを示すも
ので、１は受光面が４分割された受光素子であ
り、各受光面に入射した光に応じた電気信号出力
は各増幅器２〜６を介して図に示す如き各信号出
力が得られている。こゝで、これら各増幅器２〜
６においては、受光素子からの微小なRF信号を
扱うものであるから、その周波数対利得特性や信
号対雑音特性（歪率特性をも含む）等が良好であ
ることが要求される。そのために、低雑音特性の
能動素子や位相補償用の容量素子が用いられる
が、特に位相補償用容量素子はその両端印加電圧
に無関係に略一定の値を呈することが要求される
と共に、集積回路化した場合にはその占有面積を
出来るだけ小とすること等が要求されることにな
る。更には、受光素子１と増幅用能動素子及び位
相補償用容量素子を含んだ増幅器２〜６とが一体
的に集積化されて、受光素子と各増幅器間の連結
線を不要とし感度の上昇及びＳ／Ｎの向上更には
ピツクアツプ装置の小型化を図る必要が生じてい
る。
得るためのピツクアツプの概略ブロツクを示すも
ので、１は受光面が４分割された受光素子であ
り、各受光面に入射した光に応じた電気信号出力
は各増幅器２〜６を介して図に示す如き各信号出
力が得られている。こゝで、これら各増幅器２〜
６においては、受光素子からの微小なRF信号を
扱うものであるから、その周波数対利得特性や信
号対雑音特性（歪率特性をも含む）等が良好であ
ることが要求される。そのために、低雑音特性の
能動素子や位相補償用の容量素子が用いられる
が、特に位相補償用容量素子はその両端印加電圧
に無関係に略一定の値を呈することが要求される
と共に、集積回路化した場合にはその占有面積を
出来るだけ小とすること等が要求されることにな
る。更には、受光素子１と増幅用能動素子及び位
相補償用容量素子を含んだ増幅器２〜６とが一体
的に集積化されて、受光素子と各増幅器間の連結
線を不要とし感度の上昇及びＳ／Ｎの向上更には
ピツクアツプ装置の小型化を図る必要が生じてい
る。
従つて、本発明の目的は特性の均一な容量素子
と受光素子とを同一半導体基板上に集積化して小
型のピツクアツプ装置を得ることができる半導体
装置の製造方法を提供することである。
と受光素子とを同一半導体基板上に集積化して小
型のピツクアツプ装置を得ることができる半導体
装置の製造方法を提供することである。
本発明の半導体装置の製造方法は、第１導電型
の半導体層を互いに電気的に分離して第１及び第
２の島領域を形成する工程と、第１及び第２の島
領域内の各々にイオン注入法により第２導電型の
不純物領域を形成する工程と、このイオン注入を
なす工程時において得られた第２の島領域上の絶
縁膜上に上部電極層を形成する工程と、この第２
の島領域上の絶縁膜直下に形成された第２導電型
の不純物領域を下部電極層の少くとも１部とすべ
く電極導出をなす工程とを含み、第１の島領域内
に形成されたPN接合素子を光電変換素子とする
と共に第２の島領域に形成された素子を容量素子
とすることを特徴としている。
の半導体層を互いに電気的に分離して第１及び第
２の島領域を形成する工程と、第１及び第２の島
領域内の各々にイオン注入法により第２導電型の
不純物領域を形成する工程と、このイオン注入を
なす工程時において得られた第２の島領域上の絶
縁膜上に上部電極層を形成する工程と、この第２
の島領域上の絶縁膜直下に形成された第２導電型
の不純物領域を下部電極層の少くとも１部とすべ
く電極導出をなす工程とを含み、第１の島領域内
に形成されたPN接合素子を光電変換素子とする
と共に第２の島領域に形成された素子を容量素子
とすることを特徴としている。
以下に第３図Ａ〜Ｅを用いて本発明の製造方法
の一実施例につき説明する。本例においては、光
電変換素子１と増幅器２〜６の能動素子であるバ
イポーラNPNトランジスタ８と更には位相補償
用容量素子７（第３図Ｅ参照）とが集積化されて
いる場合を示している。
の一実施例につき説明する。本例においては、光
電変換素子１と増幅器２〜６の能動素子であるバ
イポーラNPNトランジスタ８と更には位相補償
用容量素子７（第３図Ｅ参照）とが集積化されて
いる場合を示している。
先ず、５〜10Ω−cmのＰ型半導体基板１を準備
し、光電変換素子１、容量素子７及び能動素子８
を形成すべき基板１０の一主面の部分に選択的に
高濃度のＮ型領域１１〜１３を夫々形成し埋込層
とする（第３図Ａ）。そして、この基板１０の当
該主面上にエピタキシヤル法により約10Ω−cmで
約10μｍの厚さのＮ型半導体層１４を形成して埋
込層１１〜１３の上部に相当する半導体層を互い
に電気的に分離して島領域１４ａ，１４ｂ及び１
４ｃとすべく、Ｐ型のアイソレーシヨン領域１５
を拡散により設ける（第３図Ｂ）。
し、光電変換素子１、容量素子７及び能動素子８
を形成すべき基板１０の一主面の部分に選択的に
高濃度のＮ型領域１１〜１３を夫々形成し埋込層
とする（第３図Ａ）。そして、この基板１０の当
該主面上にエピタキシヤル法により約10Ω−cmで
約10μｍの厚さのＮ型半導体層１４を形成して埋
込層１１〜１３の上部に相当する半導体層を互い
に電気的に分離して島領域１４ａ，１４ｂ及び１
４ｃとすべく、Ｐ型のアイソレーシヨン領域１５
を拡散により設ける（第３図Ｂ）。
次に、島領域１４ｃ内にNPNトランジスタ８
のベース領域１６を形成すべくＰ型の不純物を拡
散するが、このベース拡散工程においては、同時
に島領域１４ａ内に光電変換素子１のためのアノ
ード電極導出領域１７を形成すると共に島領域１
４ｂ内に容量素子７のための下部電極層となる領
域１８をも形成する。その後、NPNトランジス
タ８のエミツタ領域１９及びコレクタ電極導出領
域２０を形成すべくＮ型不純物を拡散するが、同
時にこのエミツタ拡散と共に、島領域１４ａ内に
は光電変換素子１のカソード電極導出領域２１を
形成する（第３図Ｃ）。
のベース領域１６を形成すべくＰ型の不純物を拡
散するが、このベース拡散工程においては、同時
に島領域１４ａ内に光電変換素子１のためのアノ
ード電極導出領域１７を形成すると共に島領域１
４ｂ内に容量素子７のための下部電極層となる領
域１８をも形成する。その後、NPNトランジス
タ８のエミツタ領域１９及びコレクタ電極導出領
域２０を形成すべくＮ型不純物を拡散するが、同
時にこのエミツタ拡散と共に、島領域１４ａ内に
は光電変換素子１のカソード電極導出領域２１を
形成する（第３図Ｃ）。
そして、厚いフイールド絶縁膜３０を基板表面
全面に被着して、島領域１４ａにおける光電変換
用ダイオード１のアノード活性層形成予定領域上
及び島領域１４ｂにおける容量素子７の誘電体層
形成予定領域部分の当該フイールド絶縁膜をエツ
チング処理により除去する。しかる後にこれら除
去部分に約1000Åの極めて薄い酸化膜２２，２３
を被着形成すべく、例えば約1000℃のウエツト酸
素雰囲気中にて約15分間熱処理を行う。この熱処
理は、NPNトランジスタ８のエミツタ拡散後の
熱処理となるためにエミツタ領域の再分布を防止
すべくできるだけ低温で行うのが望ましい（第３
図Ｄ）。
全面に被着して、島領域１４ａにおける光電変換
用ダイオード１のアノード活性層形成予定領域上
及び島領域１４ｂにおける容量素子７の誘電体層
形成予定領域部分の当該フイールド絶縁膜をエツ
チング処理により除去する。しかる後にこれら除
去部分に約1000Åの極めて薄い酸化膜２２，２３
を被着形成すべく、例えば約1000℃のウエツト酸
素雰囲気中にて約15分間熱処理を行う。この熱処
理は、NPNトランジスタ８のエミツタ拡散後の
熱処理となるためにエミツタ領域の再分布を防止
すべくできるだけ低温で行うのが望ましい（第３
図Ｄ）。
この状態において、ダイオード素子１のＰ型活
性層２４を形成すべくイオン注入技術を用いてド
ーズ量２×1013／cm2のボロンイオンを約40KVeに
て半導体層へ注入する。この時厚いフイールド絶
縁膜３０は注入時のマスクとして作用し、薄い酸
化膜２２及び２３はボロンイオンを透過せしめる
ので各酸化膜２２，２３の直下の領域にボロンイ
オンが注入されることになり、これを活性化処理
すべく約950℃で約30分間アニール処理してダイ
オード１のアノード２４及び容量素子７の下部電
極層１８の１部を形成するものである（第３図
Ｅ）。
性層２４を形成すべくイオン注入技術を用いてド
ーズ量２×1013／cm2のボロンイオンを約40KVeに
て半導体層へ注入する。この時厚いフイールド絶
縁膜３０は注入時のマスクとして作用し、薄い酸
化膜２２及び２３はボロンイオンを透過せしめる
ので各酸化膜２２，２３の直下の領域にボロンイ
オンが注入されることになり、これを活性化処理
すべく約950℃で約30分間アニール処理してダイ
オード１のアノード２４及び容量素子７の下部電
極層１８の１部を形成するものである（第３図
Ｅ）。
このイオン注入法により、ダイオード１のアノ
ード領域２４の深さは極めて小とすることが可能
である。これは、光学式情報読取装置のピツクア
ツプに用いる場合には例えばHe−Neレーザ光
（入＝6328Å）が使用されるから、極めて短波長
の光を扱うことになり、この短波長光は受光面近
傍で吸収されてしまうために、キヤリヤの発生さ
れるPN接合面が受光面から深い構造では受光素
子の感度が著しく低下することになり、よつて
PN接合面は極めて浅く（約0.3μｍ）形成される
必要がある。そのためにはこのイオン注入技術が
最良となるものである。尚、このイオン注入の直
前に酸化膜２２を形成していないと半導体表面か
らある深さの個所で不純物濃度分布が最大となつ
て浅いPN接合面を得ることが困難となる関係
上、この前酸化を行つて薄い酸化膜２２を形成し
ておくことにより、半導体表面で濃度分布を最大
とすることが可能となると共に後のイオン注入工
程で基板表面が保護されることにもなる。この前
酸化による薄い酸化膜２３を容量素子の島領域１
４ｂにおいても同時に形成して、誘電体として用
いることが本発明の特徴となるものである。
ード領域２４の深さは極めて小とすることが可能
である。これは、光学式情報読取装置のピツクア
ツプに用いる場合には例えばHe−Neレーザ光
（入＝6328Å）が使用されるから、極めて短波長
の光を扱うことになり、この短波長光は受光面近
傍で吸収されてしまうために、キヤリヤの発生さ
れるPN接合面が受光面から深い構造では受光素
子の感度が著しく低下することになり、よつて
PN接合面は極めて浅く（約0.3μｍ）形成される
必要がある。そのためにはこのイオン注入技術が
最良となるものである。尚、このイオン注入の直
前に酸化膜２２を形成していないと半導体表面か
らある深さの個所で不純物濃度分布が最大となつ
て浅いPN接合面を得ることが困難となる関係
上、この前酸化を行つて薄い酸化膜２２を形成し
ておくことにより、半導体表面で濃度分布を最大
とすることが可能となると共に後のイオン注入工
程で基板表面が保護されることにもなる。この前
酸化による薄い酸化膜２３を容量素子の島領域１
４ｂにおいても同時に形成して、誘電体として用
いることが本発明の特徴となるものである。
最後に、第３図Ｅに示すようにダイオード１の
アノード電極Ａ、カソード電極Ｋ、容量素子７の
上部電極Ｕ、下部電極Ｌ及びトランジスタ素子８
のベース、エミツタ及びコレクタ電極Ｂ，Ｅ及び
Ｃを夫々形成して、光電変換素子１を増幅器２〜
６とが一の半導体基板１０上に集積化されて得ら
れることになる。
アノード電極Ａ、カソード電極Ｋ、容量素子７の
上部電極Ｕ、下部電極Ｌ及びトランジスタ素子８
のベース、エミツタ及びコレクタ電極Ｂ，Ｅ及び
Ｃを夫々形成して、光電変換素子１を増幅器２〜
６とが一の半導体基板１０上に集積化されて得ら
れることになる。
こうすることにより、誘電体層２３の厚さは極
めて薄いものであるから単位面積当りの容量値は
大とすることができ、よつて容量素子７の基板上
に占める面積を小としうるものである。またこの
容量素子７はMOS型構造のために、PN接合に逆
バイアを加えて得られる容量素子に比し特性の安
定な素子となるものである。すなわち、PN接合
によるものは、その逆バイアス電圧の変化により
空乏層の幅が変化するために容量値が変動する
が、第３図ＥのMOS構造では容量値は一定とす
ることができる。また、PN接合面では空乏層の
幅を小として容量値を大とするとブレークダウン
現象を生じ易くなる欠点があるが、MOS構造で
は誘電体の厚さを1000Åとして容量値を大として
もブレークダウンは生じにくいものとなり、更に
はリーク電流も極めて小であるという利点があ
る。特に島領域１４ｂのＮ型層には回路の最高電
位が付与されて使用されるために、島領域１４ｂ
とＰ型の下部電極領域１８とのなすPN接合面は
逆バイアスとなつてこの面でのリーク電流はほと
んど無視可能である。
めて薄いものであるから単位面積当りの容量値は
大とすることができ、よつて容量素子７の基板上
に占める面積を小としうるものである。またこの
容量素子７はMOS型構造のために、PN接合に逆
バイアを加えて得られる容量素子に比し特性の安
定な素子となるものである。すなわち、PN接合
によるものは、その逆バイアス電圧の変化により
空乏層の幅が変化するために容量値が変動する
が、第３図ＥのMOS構造では容量値は一定とす
ることができる。また、PN接合面では空乏層の
幅を小として容量値を大とするとブレークダウン
現象を生じ易くなる欠点があるが、MOS構造で
は誘電体の厚さを1000Åとして容量値を大として
もブレークダウンは生じにくいものとなり、更に
はリーク電流も極めて小であるという利点があ
る。特に島領域１４ｂのＮ型層には回路の最高電
位が付与されて使用されるために、島領域１４ｂ
とＰ型の下部電極領域１８とのなすPN接合面は
逆バイアスとなつてこの面でのリーク電流はほと
んど無視可能である。
このように、本発明によれば光電変換用のPN
接合ダイオードの活性層を形成するイオン注入時
の薄い酸化層（絶縁層）を同時に容量素子の誘電
体としても形成して、単位面積当りの容量値を大
とし得るから極めて小形の容量素子とすることが
でき、またMOS構造のために特性が安定したも
のとなり得る。よつて、光学式情報読取用ピツク
アツプの光電変換素子及びその増幅器として集積
化するには好適なものとなる。
接合ダイオードの活性層を形成するイオン注入時
の薄い酸化層（絶縁層）を同時に容量素子の誘電
体としても形成して、単位面積当りの容量値を大
とし得るから極めて小形の容量素子とすることが
でき、またMOS構造のために特性が安定したも
のとなり得る。よつて、光学式情報読取用ピツク
アツプの光電変換素子及びその増幅器として集積
化するには好適なものとなる。
尚、能動素子８としてNPNトランジスタを用
いたが、電界効果トランジスタを一体的に形成し
てより一層低雑音化するようにしてもよい。
いたが、電界効果トランジスタを一体的に形成し
てより一層低雑音化するようにしてもよい。
第１図Ａ〜Ｃは光学式情報読取装置のピツクア
ツプの受光面と光線束の形状との関係を示す図、
第２図は光電変換素子と増幅器との関係を示すブ
ロツク図、第３図Ａ〜Ｅは本発明の実施例の製造
工程を示す断面図である。 主要部分の符号の説明、１４……半導体層、１
５……素子間分離領域、１４ａ〜１４ｃ……島領
域、２２，２３……薄い酸化膜、Ｕ……上部電
極、Ｌ……下部電極。
ツプの受光面と光線束の形状との関係を示す図、
第２図は光電変換素子と増幅器との関係を示すブ
ロツク図、第３図Ａ〜Ｅは本発明の実施例の製造
工程を示す断面図である。 主要部分の符号の説明、１４……半導体層、１
５……素子間分離領域、１４ａ〜１４ｃ……島領
域、２２，２３……薄い酸化膜、Ｕ……上部電
極、Ｌ……下部電極。
Claims (1)
- １ 第１導電型の半導体層を互いに電気的に分離
して第１及び第２の島領域を形成する工程と、前
記第１及び第２の島領域上にイオン注入法によつ
て注入されるイオンが透過する程度に薄い絶縁膜
を形成する工程と、前記第１及び第２の島領域内
の各々の前記絶縁膜直下にイオン注入法により第
２導電型の不純物領域を形成する工程と、前記第
２の島領域上の前記絶縁膜上に上部電極層を形成
する工程と、前記第２の島領域上の前記絶縁膜直
下に形成された前記第２導電型の不純物領域を下
部電極層の少くとも１部とすべく電極導出をなす
工程とを含み、前記第１の島領域内に形成された
PN接合素子を光電変換素子とすると共に前記第
２の島領域に形成された素子を容量素子とするこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56018679A JPS57133684A (en) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56018679A JPS57133684A (en) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57133684A JPS57133684A (en) | 1982-08-18 |
| JPS6259474B2 true JPS6259474B2 (ja) | 1987-12-11 |
Family
ID=11978289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56018679A Granted JPS57133684A (en) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57133684A (ja) |
-
1981
- 1981-02-10 JP JP56018679A patent/JPS57133684A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57133684A (en) | 1982-08-18 |
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