JPS6281758A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

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】 （発明の属する技術分野） 本発明は、光検知素子を含み、回路構成素子の光による
動作の劣化を防止した半導体集積回路装置に関する。

（従来技術とその間頴点） 従来、光検知素子を応用した装置は、多く実用化されて
おり、それらは、いずれも光検知部と信号処理回路部と
が別々の容器に納められていたが、最近はシステムのコ
ンパクト化、信号処理速度の向上等装置の性能を改善す
るために光検知部と信号処理回路部とを同一の基板上に
作り込んだ半導体集積回路装置として用いられるように
なっている。その場合、問題となるのは、光が光検知素
子以外の集積回路構成素子に入射したとき、半導体内で
本来は不必要な電子−正孔対を励起し、そのため素子の
リーク電流が増加する等の好ましくない現象が生ずるこ
とである。上記の現象は、ファクシミリ用光検知器アレ
ー、固体化撮像装置、光学式測距装置等光検知素子以外
に走査回路等の周辺回路を含むような場合は、集積回路
の動作を制限する大きな要素となる。−例として、走査
回路についてみれば、走査回路は一般に高集積密度が可
能であり、歩留りの高いＭＯＳ　シフトレジスタが使用
され走査パルスのシフトには、ＭＯＳ　トランジスタの
ゲート容世が一時的な情報記憶として利用される場合が
多い。ところが、この部分に光が入射すると、接合領域
に発生する不必要な電子−正孔対によりリーク電流が流
れ、記憶時間を著しく短かくすることになる。

上述の問題の対策として、たとえば特公昭５２−２６８
７６号公報に開示されているように、光検知素子以外の
半導体素子を含む領域上に導電性物質を絶縁膜を介して
設ける方法がある。この方法によって、不必要な電子−
正孔対によるリーク電流等の問題を解決することができ
るが、新たに次のような重大な欠点が生じる。すなわち
、導電性物質を半導体素子を含む広い領域上に形成する
と、導電性物質を通して半導体素子間に短絡事故が起こ
る可能性が発生することである。この短絡現象は、導電
性物質と半導体素子との層間絶縁を果す絶縁膜として用
いる二酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機膜もしく
はポリイミドなどの有機膜が、いずれも耐クラツク性が
低く、またピンホールが発生しやすい等の欠陥をもって
いることに起因している。したがって、これらの膜上の
広範囲に導電性物質を形成すると、導電性物質と半導体
素子に関係する配線との間が導通し、広範囲の半導体素
子間に短絡事故が生ずる確率がかなり高く、装置の製造
歩留りを著るしく低下させるという問題が起こる。

（発明の目的） 本発明は、上述の問題点を除去するためになされたもの
であり、光検知素子を含む半導体集積回路を光による雑
音から保護し、その特性を充分に発揮することができる
半導体集積回路装置を提供することを目的とする。

（発明の要点） 本発明は、信号処理回路部を遮光することにより光検知
素子を含む半導体集積回路を光による雑音から保護する
ために、通常の製造方法で作り込んだ半導体集積回路上
に絶縁膜を酸化膜と窒化膜との二層に被着した後、光検
知素子以外の部分を下層が真性シリコン膜、上層が砒素
を多量に含むシリコン膜からなる二層膜にて覆い、光が
光検知素子以外の部分に入射しないようにしたものであ
る。

（発明の実施例） 第１図は、本発明の一実施例を説明するための光信号処
理用半導体集積回路の要部構造断面図であり、光検知部
以外の領域に光入射防止膜を設けた例である。第１図に
おいて２．３および４はそれぞれＮ型シリコン基板１の
表面に形成されたＰＮ接合フォトダイオード、ＭＯＳ　
　）ランジスタ。

キアパシタであり、９はａｖＤ酸化膜７上のプラズマ窒
化膜８に被着され光信号処理部を覆う本発明による二層
構造の光入射防止膜である。５は熱酸化膜、６はアルミ
ニウム配線である。上記光入射防止膜９の製作法の１例
を以下に記す。まず光検知素子２の形成および回路配線
６の被着を完了した後、光検知部はＯＶＤ酸化膜７のみ
で保護し、信号処理回路部は、このＣｖＤ酸化膜７とプ
ラズマ窒化膜８との二層で保護するようにさらにプラズ
マ窒化膜８を被着する。光検知部をＯＶＤ酸化膜７のみ
の保護にとどめたのは、窒化膜８の屈折率が２．０と大
きく、屈折率１．４５の酸化膜７との界面での全反射に
よる光の損失を押えるためである。次にプラズマ窒化膜
８の上に、光入射防止膜９を被着するが、その際、アル
ミニウム配線６に損傷を与えないように、５００°Ｃ以
下の低温プロセスが必要である。本発明では、上記光入
射防止膜９は、シリコンを主成分とする二層の膜を一体
として形成するものであるが、以下のプロセスにより充
分低温で形成することができる。窒化膜８の被着を終了
した基板をチャンバーの中で平行平板電極間の温度２０
００のステージ上に設置し、チャンバー内を１０　Ｔｏ
ｒｒの圧力に保ちながら、水素べ−スの５％モノシラン
ガスをｌ　ＯＯｍ　ｌ　／　ｍ　ｉ　ｎ　　の流量でチ
ャンバー内に供給する。周波数１３．５６ＭＨｚ。

パワーＩ　Ｗ　／　ｃ％２のＲＩｌ’［力を印加すると
、アモルファスシリコンが２００λ／　ｍ　ｉ　ｎの割
合でこの基板の上面に堆積し、８０分の反応で約１．５
μ島の膜厚が得られる。次いで砒素を加速電圧１００Ｋ
ｅＶ。

ドーズｆｆｉ　５　Ｘ　Ｉ　０１６ｃｔｒ：２の条件で
イオン注入した後、出力１．３Ｊ／Ｃ％、ハルス幅２Ｏ
ｎ１ｇＣのＱスイッチルビーレーザでレーザアニール処
理を施こす。その後光検知部にのみ窓の開いたレジスト
パターンをマスクとしてプラズマエツチングにより光検
知部上の上記アモルファスシリコン膜を除去する。

その結果光検知部具外の領域に下層が真性アモルファス
シリコン膜、上層が砒素を５　Ｘ　１０”　Ｃｎｈ−’
程度含むアモルファスシリコン膜から成る二層構造をも
った光入射防止膜９が形成される。第２図は、上述のよ
うにして堆積した二層構造を有するアモルファスシリコ
ン膜の光吸収スペクトルを表わす線図である。第２図か
ら判るように光入射防止膜９は１ｌｏｏｒＬｒ！Ｌより
短波長側で１Ｘ１０Ｃ痛以上の吸収係数を示すので、本
発明による集積回路装置はシリコンの吸収端より短波長
側の光はほとんど遮えぎられてしまい、信号処理回路部
には、実質的に光は入射しないことになる。しかも光入
射防止膜９が集積回路上に密着して設けられるため、反
射９回折等による迷光もなく、光検知素子以外の部分に
光が入射するのを確実に避けることができる。

なお本実施例ではアモルファスシリコン膜からなる光入
射防止膜９について述べたが光入射防止膜９は他の方法
によりシリコンを主成分とする結晶質としても同様の効
果が得られることは明らかである。

また上記実施例では、光検知素子を含んだ半導体集積回
路を対象に説明したが、もちろん本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で、他の種々の集積回路に利用することができ
る。たとえば光により消去可能な半導体メモリにおいて
、そのアドレス部は本発明の方法で光を遮蔽するなどで
ある。

（発明の効果） 本発明によれば、光検知素子を含む半導体集積回路にお
ける信号処理回路部直上に、下層が真性シリコン膜、上
層が砒素を多量に含むシリコン膜からなる二層構造を有
する光入射防止膜を設けることにより、信号処理回路部
の動作を妨害することのない光検知素子を含む半導体集
積回路を実用に供することが可能となった。

しかも、本発明によれば、光入射防止膜として下層が半
絶縁性の半導体膜からなる二層膜を用い、さらに光入射
防止膜と信号処理回路部との間の層間絶縁を酸化膜と窒
化膜からなる二層の絶縁膜により行なっているために、
絶縁性が一層高められ広範囲の半導体素子間の光入射防
止膜を通しての短絡事故を防止することが可能となり、
この半導体集積回路装置の製造歩留を大幅に向上するこ
とができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の光信号処理用半導体集積
回路の要部構造断面図、第２図は本発明に適用される光
入射防止膜の光吸収スペクトルを表わす線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）同一基板上に製作した多数の半導体素子の一部が光
   感応素子である半導体集積回路装置において、上記光感
   応素子以外の半導体素子を含む領域上に絶縁膜を介して
   下層が真性シリコン膜、上層が砒素を多量に含むシリコ
   ン膜からなる一体として形成した光入射防止膜を備えた
   ことを特徴とする半導体集積回路装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、シリコ
   ン膜としてアモルファス水素化シリコン膜を形成したこ
   とを特徴とする半導体集積回路装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
   いて、上層シリコン膜中の砒素の濃度を５×１０＾２＾
   ０ｃｍ＾−＾３以上とすることを特徴とする半導体集積
   回路装置。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の装置において、絶縁膜として光感応素子上は、二酸
   化シリコンを主成分とする膜とし、光感応素子以外の領
   域は、二酸化シリコンを主成分とする膜上に窒化シリコ
   ン膜を配したものとすることを特徴とする半導体集積回
   路装置。