KR0136730B1 - 반도체 장치 - Google Patents
반도체 장치Info
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Abstract
본 발명은 실드 효과를 보유하면서 수광 감도의 저하를 억제하는 도전막을 제공하여, 이 도전막에 의해 피복되는 수광 소자를 갖고 있는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 반도체 장치는 반도체 기판(11)에 설치된 포토다이오드(12)와, 반도체 기판(11) 상에 형성된 절연막(14)와, 포토다이오드(12) 상의 절연막(14)의 내부에 형성된 투광성 도전막(15)와, 절연막(17) 상에 설치된 포토다이오드(12)위를 개구하는 차광성 도전막(18)을 갖고 있고, 투광성 도전막(15)는 그물눈 형태로 형성되고, 또 정전위 라인과 전기적으로 접속된다.
Description
제 1 도는 본 발명에 따른 한 실시예의 반도체 장치를 도시한 단면도.
제 2 도는 본 발명의 투광성 도전막의 형상을 모식적으로 도시한 평면도.
제 3 도는 포토커플러의 구성을 도시한 도면.
제 4 도는 종래 기술에 따른 반도체 장치를 도시한 도면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 반도체 기판,12 : 포토 다이오드,
13 : 바이폴라 트랜지스터,14 : 절연막,
15 : 투광성 도전막,16 : 금속 배선,
17 : 절연막,18 : 차광성 도전막
본 발명은 광을 수광하여 동작하는 반도체 장치에 관한 것이다.
광 신호를 입력 신호로서 동작하는 반도체 장치에 있어서, 포토다이오드 및 포토트랜지스터 등의 광을 전류로 변환하는 소자는 증폭 회로 및 파형 정형 회로 등의 소자와 함께 집적화된다. 이들의 반도체 장치의 사용 환경은 해가 갈수록 악화될 수 있고, 전자파나 서지 전압 등의 외래(外來) 노이즈에 대한 오동작이 문제로 되고 있다. 그 대책으로서, 반도체 칩 표면을 절연막을 개재하여 도전막으로 피복하는 온 칩 실드가 행해지고 있다.
종래의 기술을 제4도를 참조하여 설명한다. 반도체 기판(41)에 반도체 소자로서 포토다이오드(42) 및 바이폴라 트랜지스터(43)이 설치되어 있다. 반도체 기판(41)의 표면에 절연막(투광성(44)가 형성된다. 여기에서, 포토다이오드(42) 상의 절연막(44)의 내부에 투광성 도전막(45)가 형성되어 있다. 그 후, 소정의 회로 기능이 얻어지도록 금속 배선(46)이 부가되고, 반도체 기판(41)의 표면을 절연막(47)로 피복한다. 이 절연막(47) 상에서 차광성막(48)을 포토다이오드(42) 상부 이외의 영역에 형성한다. 투광성 도전막(45)는 반도체 장치의 정전위라인, 예를 들면 접지 전위와 전기적으로 접속할 수 있도록 배선(46a)와 같이 배선된다.
이와 같이, 포토다이오드(42) 상의 수광 영역을 투광성 도전막(45), 그 이외의 영역을 차광성막(48)로 피복한다. 이로 인해, 수광 영역에는 광이 조사되고, 광이 오동작의 원인으로 되는 그 이외의 영역에는 광이 차단된다. 단, 투광성 도전막(45)는 불연속부를 갖지 않도록 수광 영역의 전면에 형성된다.
그러나, 수광 영역에 투광성 도전막(45)를 형성하는 것은 투광성이라도 포토다이오드(42)의 광에 대한 감도는 저하한다. 따라서, 저하분을 예상하여 수광영역을 크게 형성할 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 반도체 칩을 도전막으로 피복할 때, 상기 수광 소자 상에 형성되는 도전막만을 투광성막으로 한다. 그러나, 투광성 도전막에 의한 수광 감도가 저하하기 때문에, 수광 영역을 크게 형성해야만 한다. 반도체 소자를 미세화하여 반도체 칩의 칩 사이즈를 축소한 데다, 수광 소자를 크게 형성하는 것은 칩 사이즈의 소형화를 방해함과 동시에 제조 코스트의 중대 요인으로 된다.
그러므로, 본 발명은 실드 효과를 보유하면서 수광 감도의 저하를 억제하는 도전막을 제공하여, 이 도전막에 의해 피복되는 수광 소자를 갖고 있는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 반도체 기판에 설치되어 최소한 하나의 수광 소자를 포함하는 반도체 소자와, 상기 반도체 기판 상에 형성된 절연막과, 상기 수광 소자 상에 설치된 상기 절연막의 내부에 형성되어 정전위 라인과 전기적으로 접속하는 투광성 도전막과, 상기 절연막 상에 상기 수광 소자 위를 개구하도록 형성된 차광성막을 갖고 있는 반도체 장치에 있어서, 상기 투광성 도전막은 그물눈 형태 또는 슬릿 형태로 형성된다.
상기 구성에 따르면, 상기 투광성 도전막은 상기 수광 소자 상에 절연막을 개재하여 그물눈 형태로 형성된다. 이로 인해, 수광 영역 위에는 상기 투광성 도전막으로 피복된 부분과 피복되지 않은 부분을 갖는다. 상기 피복되지 않은 부분에 의해 상기 투광성 도전막에 의한 수광 감도의 저하분이 보상된다. 한편, 상기 피복되지 않은 부분에 영향을 끼치는 외란 노이즈는 상기 피복된 부분, 즉 상기 투광성 도전막에 의해 실드 효과를 보유할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 한 실시예를 제1도를 참조하여 설명한다.
반도체 기판(11)에는 반도체 소자로서 포토다이오드(12) 및 바이폴라 트랜지스터(13)이 형성되고, 반도체 기판(11)의 표면에는 절연막(투광성)(14)가 형성된다. 포토다이오드(12)상에 형성된 절연막(14) 내부에는 폴리실리콘으로 이루어지는 투광성 도전막(15)가 설치되어 있다. 단, 투광성 도전막(15)는 그물눈 형태로 형성된다. 그 후, 소정의 기능이 얻어지도록 금속막(16)을 부가한다. 다음에, 반도체 기판(11)의 표면에 절연막(투광성)(17)을 형성하고, 이 절연막(17) 상에 A1 또는 A1 합금 등의 차광성 도전막(18)을 형성한다. 여기에서, 차광성 도전막(18)은 최소한 포토다이오드(12)위를 개구하도록 형성된다.
본 발명의 실시예에 있어서, 투광성 도전막(15)은 반도체 장치의 정전위 라인, 예를 들면 접지 전위와 전기적으로 접속하도록 배선(15a)가 부가된다. 또한, 차광성 도전막(18)도 투광성 도전막(15)와 동일하게 정전위 라인에 접속하여, 실드 효과, 즉 외란 노이즈에 대한 내량을 보다 높일 수 있다.
제2도는 투광성 도전막(15)의 형상을 모식적으로 도시한 평면도이다. 흑색 부분은 투광성 도전막(15)를 나타낸다. 제2(a)도는 그물눈 형태로 형성되어 있고, 제2(b)도는 열(列) 형태로 형성되어 있는 것이다. 어느쪽의 형상에 있어서도 투광성 도전막(15)는 일부분에 집중되는 것이 아니라 전체적으로 균등하게 형성된다.
이와 같은 형상의 투광성 도전막(15)를 이용하여 포토다이오드(12 : 제1도)의 수광 영역을 피복하면, 수광 영역은 피복된 부분과 피복되지 않은 부분이 형성된다. 상기 피복된 부분, 즉 투광성 도전막(15)가 형성된 부분이 직접 수광하는 외란 노이즈는 투광성 도전막(15)에 의해 실드(바이패스)된다. 또한, 상기 피복되지 않은 부분이 받는 외란 노이즈도 상기 투광성 도전막(15)에 의해 실드된다. 그러므로, 투광성 도전막(15)의 형상은 영역 상에 균일하게 형성되고, 미세한 패턴 형상인 쪽이 실드 효과가 높다. 또한, 상기 피복되지 않은 부분은 직접광이 입력되기 때문에 수광 감도가 저하하지 않는다. 그러므로, 상기 피복된 부분의 수광 감도의 저하분을 보상할 수 있다.
다음에, 본 구조의 수광 소자를 포토커플러에 응용한 경우를 도시한다. 제3도에 도시한 바와 같이, 포토커플러는 전기 신호를 광을 매체로서 전달하는 소자이고, 발광 소자(31)과 수광 소자(12)로 이루어지며, 발광 소자(31)과 수광 소자(12)는 전기적으로 절연되어 있기 때문에 기생 용량(C)에 의해 용량성 결합된다. 발광 소자(31)과 수광 소자(12) 사이에 급격하게 상승하는 전기적 노이즈(dv/dt)가 인가되면, 용량성 결합(C)에 의해 변위 전류(C·dv/dt)가 발생하여 오동작의 원인이 된다. 그러나, 본 발명의 투광성 도전막으로 피복된 수광 소자이면, 상기 변위 전류를 바이패스(실드)하여 오동작을 방지할 수 있다.
또, 투광성 도전막은 폴리실리콘만으로 형성하지 않고, 산화 인듐 또한 산화 주석 등을 이용하여 형성할 수도 있다. 또한, 투광성의 절연막은 산화 실리콘, 폴리이미드 및 질화 실리콘 등으로 형성된다.
더욱이, 차광성 도전막(18)은 절연성의 차광성 막으로 형성하는 것도 가능하다. 차광성 도전막(18)은 포토다이오드(12) 이외의 모든 반도체 소자 위를 피복할 필요는 없고, 오동작을 일으키는 반도체 소자상에만 피복해도 좋다.
본 발명에 따르면, 수광 소자의 실드 효과를 보유하면서, 종래에 비해 수광감도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 수광 소자가 고감도로 됨으로써 수광 소자를 미세하게 형성할 수 있고, 또 제조 코스트의 저감을 도모할 수 있다.
Claims (5)
- 반도체 기판에 설치된, 광신호를 전기 신호로 변환하는 수광 소자와, 상기 수광 소자 상에 절연막을 개재하여 형성하여 정전위 라인과 전기적으로 접속된 투광성 도전막과, 상기 절연막 상이 상기 수광 소자 위를 개구하도록 형성된 차광성막을 구비하는 반도체 장치에 있어서, 상기 투광성 도전막은 복수의 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 투광성 도전막은 그물눈 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 투광성 도전막은 슬릿 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 투광성 도전막은 상기 절연막의 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 투광성 도전막이 폴리실리콘이고, 상기 차광성막이 A1계 금속으로 이루어지는 차광성 도전막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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