KR20080043700A - Photodiode - Google Patents

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노리유키 미우라
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오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤
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Abstract

A photodiode is provided to separate three wavelength ranges of ultraviolet rays and to detect respective intensities of the wavelength ranges of ultraviolet rays by opposing a high-density P-type diffusion region and a high-density N-type diffusion region to each other. A plurality of silicon semiconductor layers(4a,4b) having different thickness values are formed on an insulating layer. Each of the silicon semiconductor layers has a low-density diffusion region which is formed by diffusing one of a low-density P type impurity and a low-density N type impurity. A high-density P-type diffusion region is formed by diffusing a high-density P type impurity. A high-density N-type diffusion region is formed by diffusing a high-density N type impurity. The high-density P-type diffusion region and the high-density N-type diffusion region are arranged opposite to each other.

Description

포토 다이오드{PHOTODIODE}Photodiode {PHOTODIODE}

본 발명은 광, 특히 자외선을 받아 전류를 발생시키는 포토 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a photodiode that receives light, in particular ultraviolet light, to generate a current.

종래의 포토 다이오드는 실리콘 기판 상에 매립 산화막을 사이에 두고 150㎚ 정도 두께의 실리콘 반도체층을 형성한 SOI (Silicon On Insulator) 기판의 N 형 불순물을 저농도로 확산시킨 실리콘 반도체층에, N 형 불순물을 고농도로 확산시켜 「E」자 형상의 빗형으로 형성한 N+ 확산층과, P 형 불순물을 고농도로 확산시켜 「Π」자 형상의 빗형으로 형성한 P+ 확산층의 빗살부를 맞물리게 하여 횡형으로 대향 배치하고, N+ 확산층 및 P+ 확산층에 전기적으로 접속하는 금속 배선에 소정의 전압을 인가하여 자외선의 강도를 검출하고 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).A conventional photodiode is an N-type impurity in a silicon semiconductor layer in which N-type impurities of a SOI (Silicon On Insulator) substrate in which a silicon semiconductor layer having a thickness of about 150 nm is formed with a buried oxide film on a silicon substrate are diffused at low concentration. The N + diffused layer formed by diffusing to a high concentration to form an "E" comb and the comb portion of the P + diffused layer formed by forming a "Π" comb into a high concentration by diffusing P-type impurities into a horizontal shape, A predetermined voltage is applied to a metal wiring electrically connected to the N + diffusion layer and the P + diffusion layer to detect the intensity of the ultraviolet rays (see Patent Document 1, for example).

[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 평 7-162024호 (제 4 페이지 단락 0025-제 5 페이지 단락 0035, 도 2, 도 3)[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-162024 (Page 4, Paragraph 0025-Page 5, Paragraph 0035, Fig. 2, Fig. 3)

오늘날, 오존층의 파괴에 의한 자외선의 조사량의 증가에 수반하여, 태양광에 포함되는 자외선의 인체나 환경에 주는 영향이 우려되고 있다.Today, with the increase in the irradiation amount of ultraviolet rays due to the destruction of the ozone layer, there is a concern about the effect on the human body and the environment of ultraviolet rays contained in sunlight.

일반적으로, 자외선은 파장 400㎚ 이하의 자외선 영역의 시인할 수 없는 광을 말하지만, 장파 자외선 (UV-A 파:파장 약 320~400㎚) 과, 중파 자외선 (UV-B 파:파장 약 280~320㎚) 과, 단파 자외선 (UV-C 파:파장 약 280㎚ 이하) 으로 분류되고, 이들 파장 영역에 따라 인체나 환경에 주는 영향이 다르며, UV-A 파는 피부를 흑화시키고, 진피에 도달하여 노화의 원인이 되고, UV-B 파는 피부에 염증을 일으키고, 피부암을 유발할 우려가 있고, UV-C 파는 강한 살균 작용이 있지만 오존층에서 흡수된다고 여겨지고 있다.Generally, ultraviolet rays refer to unrecognizable light in the ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less, but long-wave ultraviolet (UV-A wavelength: about 320 to 400 nm) and medium-wave ultraviolet (UV-B wave: about 280 to wavelength) 320 nm) and short-wave ultraviolet light (UV-C wave: wavelength of about 280 nm or less), and the influence on the human body and the environment varies according to these wavelength ranges, and the UV-A wave blackens the skin and reaches the dermis. It causes aging, and UV-B waves cause skin irritation and skin cancer, and UV-C waves are considered to be absorbed by the ozone layer although they have a strong bactericidal action.

이 때문에, 이들 3 개의 파장 영역의 자외선을 분리하여, 그 강도를 검출하는 센서의 개발에 대한 기대가 높아지고 있다.For this reason, the expectation is high for the development of the sensor which isolate | separates the ultraviolet-ray of these three wavelength ranges, and detects the intensity.

그러나, 상기 서술한 종래의 기술에 있어서는, 파장 400㎚ 이하의 자외선 영역의 자외선의 총량은 검출할 수 있지만, 3 개의 파장 영역을 분리하여 검출할 수는 없다는 문제가 있다.However, in the conventional technique described above, although the total amount of ultraviolet rays in the ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less can be detected, there is a problem that three wavelength regions cannot be detected separately.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 자외선의 3 개의 파장 영역을 분리하고, 그 강도를 검출하는 것이 가능한 포토 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a photodiode capable of separating three wavelength regions of ultraviolet rays and detecting the intensity thereof.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 포토 다이오드가 절연층 상에 형성된 두께가 상이한 복수의 실리콘 반도체층을 구비하고, 상기 각각의 두께의 실리콘 반도체층은 P 형 및 N 형의 어느 일방의 유형의 불순물을 저농도로 확산시켜 형성된 저농도 확산층을 갖고, 각각의 상기 저농도 확산층을 사이에 두고, P 형의 불순물을 고농도로 확산시켜 형성된 P 형 고농도 확산층과, N 형의 불순물을 고농도로 확산시켜 형성된 N 형 고농도 확산층이 대향 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention includes a plurality of silicon semiconductor layers having different thicknesses formed on the insulating layer, and each of the silicon semiconductor layers having a thickness of either the P-type or N-type P type high concentration diffusion layer formed by diffusing impurities at low concentration and formed by diffusing P type impurities at high concentration with each of said low concentration diffusion layers interposed therebetween, and N type formed by diffusing N type impurities at high concentration The high concentration diffusion layer is arranged to face each other.

이로써, 본 발명은 두께가 상이한 실리콘 반도체층에 형성된 각각의 감광 소Thus, the present invention provides each photosensitive element formed in a silicon semiconductor layer having a different thickness.

자의 출력으로부터 연산에 의해 3 개의 파장 영역의 자외선을 분리하여 그 강도를 구할 수 있고, 3 개의 파장 영역의 자외선을 분리하고, 또한 그 강도를 검출하는 것이 가능한 포토 다이오드를 용이하게 얻을 수 있다는 효과가 얻어진다.From the output of the ruler, it is possible to obtain the photodiode which can separate the ultraviolet rays of the three wavelength ranges by calculation, and can easily obtain the photodiode which can separate the ultraviolet rays of the three wavelength ranges and detect the intensity. Obtained.

이하에, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 포토 다이오드의 실시예에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the Example of the photodiode by this invention is described with reference to drawings.

[실시예 1]Example 1

도 1 은 실시예 1 의 포토 다이오드의 상면을 나타내는 설명도, 도 2 는 실시예 1 의 포토 다이오드의 단면을 나타내는 설명도, 도 3 내지 도 6 은 실시예 1 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.1 is an explanatory diagram showing a top surface of a photodiode of Example 1, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a cross section of a photodiode of Example 1, and FIGS. 3 to 6 are views showing a manufacturing method of a photo IC of Example 1; It is also.

또한, 도 2 는 도 1 의 A-A 단면선을 따른 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 1.

도 1, 도 2 에 있어서, 1 은 포토 다이오드이며, 도시하지 않는 실리콘 (Si) 으로 이루어지는 실리콘 기판 상에, 산화 실리콘 (SiO2) 으로 이루어지는 절연층으로서의 매립 산화막 (3) 을 사이에 두고 얇은 단결정 실리콘으로 이루어지는 실리콘 반도체층 (4) 을 형성한 SOI 구조의 반도체 웨이퍼의 두께가 상이한 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 에 형성된 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 에 의해 구성된다.1 and 2, 1 is a photodiode, and a thin single crystal is interposed between a buried oxide film 3 serving as an insulating layer made of silicon oxide (SiO 2 ) on a silicon substrate made of silicon (Si) (not shown ). By the first and second photosensitive elements 11 and 21 formed in the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b having different thicknesses of the semiconductor wafer of the SOI structure in which the silicon semiconductor layer 4 made of silicon is different. It is composed.

본 실시예의 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 의 두께는, 파장 400㎚ 이하의 자외선 영역의 3 개의 파장 영역의 자외선을 분리하고, 그 강도를 검출하기 위하여, 36㎚ 이하의 두께의 범위에서, 각각 단계적으로 상이한 두께로 설정된다.The thicknesses of the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b of the present embodiment are 36 nm or less in thickness in order to separate the ultraviolet rays of the three wavelength regions of the ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less and detect the intensity thereof. In the range of, each step is set to a different thickness.

즉, 실리콘 중에 있어서의 광흡수율 I/Io 는, 광흡수계수 α 를 이용한 다음식에 나타내는 베르의 법칙에 의해 표시된다.That is, the light absorption factor I / Io in silicon is represented by the Ber's law shown in the following formula using the light absorption coefficient α.

I/Io=exp(-αZ) ------ (1)I / Io = exp (-αZ) ------ (1)

여기서, Z 는 광의 진입 깊이, I 는 깊이 Z 에 있어서의 광강도, Io 는 입사광강도를 나타낸다.Where Z is the entrance depth of light, I is the light intensity at depth Z, and Io is the incident light intensity.

광흡수계수 α 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이 파장 의존성이 있고, 식 (1) 을 이용하여 실리콘 반도체층 (4) 의 두께 (Z) 마다 광흡수율 I/Io 를 구하면, 도 8 에 나타내는 바와 같은 그래프가 얻어진다.As shown in FIG. 7, the light absorption coefficient α has a wavelength dependency, and when the light absorption coefficient I / Io is obtained for each thickness Z of the silicon semiconductor layer 4 using Equation (1), as shown in FIG. 8. A graph is obtained.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 광흡수율 I/Io 가 0.1 이하, 즉 10% 이하가 되면, 광흡수율 I/Io 는 급격히 저하되고, 그 파장은 두께가 얇아짐에 따라 단파장의 방향, 즉 자외선 영역의 방향으로 이행함을 알 수 있다.As shown in Fig. 8, when the light absorption rate I / Io is 0.1 or less, i.e., 10% or less, the light absorption rate I / Io decreases rapidly, and as the thickness becomes thinner, the wavelength becomes shorter, that is, in the ultraviolet region. It can be seen that the shift in the direction.

이 성질을 이용하기 위하여, 실리콘 반도체층 (4) 의 두께에 대한 광흡수율 I/Io 가 10% 가 되는 파장을 구하면, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 파장 400㎚ 이하의 자외선 영역에서 선택적으로 감도를 갖도록 하기 위해서는, 실리콘 반도체층 (4) 의 두께를 50㎚ 이하의 두께로 하면 됨을 알 수 있다.In order to take advantage of this property, when the wavelength at which the light absorption rate I / Io is 10% with respect to the thickness of the silicon semiconductor layer 4 is obtained, as shown in FIG. 9, sensitivity is selectively selected in an ultraviolet region having a wavelength of 400 nm or less. In order to have it, it turns out that the thickness of the silicon semiconductor layer 4 should just be 50 nm or less.

상기의 계산 결과에 기초하여, 두께를 50㎚ 이하의 범위에서 다양하게 두께를 변화시킨 실리콘 반도체층 (4) 에 후술하는 제 1 감광 소자 (11) 와 동일한 구성을 갖는 감광 소자를 단독으로 형성하고, 이들의 광의 파장에 대한 감도를 실험에 의해 계측하였다.Based on the above calculation results, a photosensitive element having the same configuration as that of the first photosensitive element 11 described later is formed alone in the silicon semiconductor layer 4 whose thickness is varied in a range of 50 nm or less. The sensitivity with respect to the wavelength of these light was measured by experiment.

도 20 은 실리콘 반도체층 (4) 의 두께를 40.04㎚ 로 하였을 때의 감광 소자의 감도를 나타내는 그래프이다. 도 20 에 나타내는 바와 같이, 두께를 약 40㎚ 로 한 감광 소자에 있어서는, 자외선의 파장 영역 (파장 400㎚ 이하의 파장 영역) 보다 긴 가시광의 파장 영역 (보라색) 에 서브피크 (도 20 에 나타내는 동그라미) 가 존재함을 알 수 있다.20 is a graph showing the sensitivity of the photosensitive element when the thickness of the silicon semiconductor layer 4 is 40.04 nm. As shown in FIG. 20, in the photosensitive element whose thickness was set to about 40 nm, the sub peak (circle shown in FIG. 20) to the wavelength range (purple) of visible light longer than a wavelength range of an ultraviolet-ray (wavelength range 400 nm or less of wavelength) is shown. ) Is present.

이것은 상기의 계산에 있어서는, 광이 실리콘 반도체층 (4) 을 그대로 통과한다고 가정하여 계산하였으나, 실제의 감광 소자에 있어서는, 실리콘 반도체층 (4) 과 매립 산화막 (3) 의 계면에서 광이 반사하고, 광이 통과하는 경로의 길이가 길어져 자외선의 파장 영역보다 긴 파장의 가시광과 반응하고, 이것이 서브피크가 되어 출현하기 때문인 것으로 생각된다.This calculation was performed assuming that light passed through the silicon semiconductor layer 4 as it was in the above calculation. However, in the actual photosensitive device, light is reflected at the interface between the silicon semiconductor layer 4 and the buried oxide film 3. This is considered to be because the length of the path through which the light passes increases and reacts with visible light having a wavelength longer than that of the ultraviolet light, which appears as a sub peak.

이러한 서브피크는 더욱 얇은 실리콘 반도체층 (4) 에 있어서도 출현하고, 그 출현하는 파장 (서브피크 파장이라고 한다) 을 실험에 의해 구한 결과를 도 21 에 나타낸다.Such a sub peak also appears in the thinner silicon semiconductor layer 4, and the resultant wavelength (referred to as the sub peak wavelength) is obtained by experiment.

도 21 에 나타내는 바와 같이, 서브피크 파장은 실리콘 반도체층 (4) 의 두께가 얇아짐에 따라 짧아지고, 실리콘 반도체층 (4) 의 두께를 Tsi (단위:㎚) 로 하고, 서브피크 파장을 Ls (단위:㎚) 로 하였을 때에,As shown in FIG. 21, the sub peak wavelength is shortened as the thickness of the silicon semiconductor layer 4 becomes thin, the thickness of the silicon semiconductor layer 4 is Tsi (unit: nm), and the sub peak wavelength is Ls. When set to (unit: nm),

Ls=2.457Tsi+312.5 ------ (2)Ls = 2.457Tsi + 312.5 ------ (2)

로 표시되는 실험식으로 근사되고, 실리콘 반도체층 (4) 과 매립 산화막 (3) 의 계면에서의 반사의 영향을 피하여, 파장 400㎚ 보다 긴 파장의 가시광과 반응시키지 않기 위해서는, 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 의 두께를 36㎚ 이하의 두께의 범위에서 상이한 두께로 하면 됨을 알 수 있다.The first and second silicon are approximated by an empirical formula represented by, in order to avoid the influence of reflection at the interface between the silicon semiconductor layer 4 and the buried oxide film 3 and not to react with visible light having a wavelength longer than 400 nm. It is understood that the thicknesses of the semiconductor layers 4a and 4b should be different thicknesses in the range of 36 nm or less.

이 때문에, 자외선 영역만을 선택적으로 검출하기 위한 실리콘 반도체층 (4) 의 두께는 36㎚ 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 그 하한은 3㎚ 로 설정하는 것이 바람직하다.For this reason, the thickness of the silicon semiconductor layer 4 for selectively detecting only the ultraviolet region is preferably set to 36 nm or less, and the lower limit thereof is preferably set to 3 nm.

실리콘 반도체층 (4) 의 두께를 3㎚ 이상으로 하는 것은, 이것보다 얇게 하면 반도체 웨이퍼에 실리콘 반도체층 (4) 을 형성하는 경우에 있어서의 두께의 편차를 흡수하는 것이 곤란해지기 때문이다.The thickness of the silicon semiconductor layer 4 is 3 nm or more because it becomes difficult to absorb the variation in thickness in the case of forming the silicon semiconductor layer 4 on the semiconductor wafer.

본 실시예의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 은 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 보다 두꺼운 두께로 형성되고, 그 두께는 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 이 35㎚, 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 이 10㎚ 이다.The first silicon semiconductor layer 4a of the present embodiment is formed to a thickness thicker than the second silicon semiconductor layer 4b, and the thickness of the first silicon semiconductor layer 4a is 35 nm and the second silicon semiconductor layer 4b. Is 10 nm.

이와 같이 하여, 두께가 설정된 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 상에는, 도 3 내지 도 6 에 나타내는 바와 같이, 포토 다이오드 (1) 의 제 1 감광 소자 (11) 를 형 성하기 위한 제 1 다이오드 형성 영역 (6a), MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 로서의 nMOS 소자 (31) 나 pMOS 소자 (41) 를 형성하기 위한 트랜지스터 형성 영역 (8a, 8b) 이 설정되고, 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 상에는 포토 다이오드 (1) 의 제 2 감광 소자 (21) 를 형성하기 위한 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 이 설정되어 있다.Thus, on the 1st silicon semiconductor layer 4a with the thickness set, as shown in FIGS. 3-6, the 1st diode formation area for forming the 1st photosensitive element 11 of the photodiode 1 is shown. 6a, transistor forming regions 8a and 8b for forming nMOS element 31 and pMOS element 41 as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) are set, and on second silicon semiconductor layer 4b The second diode formation region 6b for forming the second photosensitive element 21 of the photodiode 1 is set.

또한, 제 1 및 제 2 다이오드 형성 영역 (6a, 6b), 트랜지스터 형성 영역 (8a, 8b) 의 각각의 주위를 직사각형의 틀 형상으로 둘러싸는 영역에는 소자 분리층 (9) 을 형성하기 위한 소자 분리 영역 (10) 이 설정되어 있다.In addition, element isolation for forming the element isolation layer 9 is formed in a region surrounding each of the first and second diode formation regions 6a and 6b and the transistor formation regions 8a and 8b in a rectangular frame shape. The area 10 is set.

소자 분리층 (9) 은 소자 분리 영역 (10) 의 두께가 두꺼운 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 산화 실리콘 등의 절연 재료로 매립 산화막 (3) 에 도달하여 형성되어 있고, 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 의 제 1 및 제 2 다이오드 형성 영역 (6a, 6b), 그리고 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 의 트랜지스터 형성 영역 (8a, 8b) 의 이웃하는 각각의 사이를 전기적으로 절연 분리하는 기능을 갖고 있다.The element isolation layer 9 is formed by reaching the buried oxide film 3 with an insulating material such as silicon oxide in the first silicon semiconductor layer 4a having a thick thickness of the element isolation region 10. Electrically between the first and second diode forming regions 6a and 6b of the silicon semiconductor layers 4a and 4b and neighboring each of the transistor forming regions 8a and 8b of the first silicon semiconductor layer 4a. It has a function of separating and insulating.

또한, 본 설명에 있어서는, 도 1, 도 2 등에 나타내는 바와 같이, 소자 분리층 (9) 은 구별을 위하여 그물선으로 나타낸다.In addition, in this description, as shown to FIG. 1, FIG. 2 etc., the element isolation layer 9 is shown by the mesh wire for a distinction.

본 실시예의 제 1 감광 소자 (11) 는 두께가 두꺼운 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 설정된 제 1 의 다이오드 형성 영역 (6a) 에 형성된다.The first photosensitive element 11 of the present embodiment is formed in the first diode forming region 6a set in the thick first silicon semiconductor layer 4a.

12 는 P 형 고농도 확산층으로서의 제 1 의 P+ 확산층이며, 제 1 다이오드 형성 영역 (6a) 의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 붕소 (B) 등의 P 형 불순물을 비교적 고농도로 확산시켜 형성된 확산층으로서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 소자 분리층 (9) 의 내측의 한 변 (9a) 에 접하는 봉우리부 (12a) 와, 봉우리부 (12a) 로부터 한 변 (9a) 에 대향하는 소자 분리층 (9) 의 내측의 다른 변 (9b) 을 향하여 연장되는 복수의 빗살부 (12b) 로 형성된 빗형으로 형성된다.12 is a first P + diffusion layer as a P-type high concentration diffusion layer, and is a diffusion layer formed by diffusing P-type impurities such as boron (B) at a relatively high concentration in the first silicon semiconductor layer 4a of the first diode formation region 6a. As shown in FIG. 1, the peak part 12a which contact | connects the one side 9a inside the element isolation layer 9, and the element isolation layer 9 which oppose the one side 9a from the peak part 12a are shown. Is formed in a comb shape formed of a plurality of comb portions 12b extending toward the other side 9b of the inner side.

본 실시예의 제 1 의 P+ 확산층 (12) 은 봉우리부 (12a) 로부터 2 개의 빗살부 (12b) 를 연장시켜 「Π」자 형상으로 형성되어 있다.The first P + diffusion layer 12 of the present embodiment extends the two comb portions 12b from the peak portion 12a and is formed in a “Π” shape.

14 는 N 형 고농도 확산층으로서의 제 1 의 N+ 확산층이며, 제 1 다이오드 형성 영역 (6a) 의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에, P 형 고농도 확산층과 반대의 형, 즉 인 (P) 이나 비소 (As) 등의 N 형 불순물을 비교적 고농도로 확산시켜 형성된 확산층으로서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 소자 분리층 (9) 의 내측의 다른 변 (9b) 에 접하는 봉우리부 (14a) 와, 봉우리부 (14a) 로부터 대향하는 한 변 (9a) 을 향하여 연장되는 복수의 빗살부 (14b) 로 형성된 빗형으로 형성된다.14 is a first N + diffusion layer as an N-type high concentration diffusion layer, and in the first silicon semiconductor layer 4a of the first diode formation region 6a, a type opposite to the P-type high concentration diffusion layer, that is, phosphorus (P) or arsenic ( As a diffusion layer formed by diffusing an N-type impurity such as As) at a relatively high concentration, as shown in FIG. 1, the peak portion 14a and the peak portion (a) contacting the other side 9b inside the device isolation layer 9 are formed. It is formed in the shape of a comb formed from a plurality of comb portions 14b extending from the side 14a toward the opposite side 9a.

본 실시예의 제 1 의 N+ 확산층 (14) 은 봉우리부 (14a) 의 양 단부와 중앙부로부터 3 개의 빗살부 (14b) 를 연장시켜 「E」자 형상으로 형성되어 있다.The first N + diffusion layer 14 of the present embodiment extends the three comb-tooth portions 14b from both ends and the center of the peak portion 14a, and is formed in an "E" shape.

15 는 저농도 확산층으로서의 제 1 의 P- 확산층이며, 서로 이간되어 빗살부 (12b, 14b) 를 맞물리게 하여 대향 배치된 제 1 의 P+ 확산층 (12) 과 제 1 의 N+ 확산층 (14) 에 각각 접하는 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에, P 형 불순물을 비교적 저농도로 확산시켜 형성된 확산층으로서, 여기에 형성되는 공핍층에 흡수된 자외선에 의해 전자-정공쌍이 발생하는 부위이다.15 is a first P-diffusion layer serving as a low concentration diffusion layer, which is spaced apart from each other to engage the comb portions 12b and 14b so as to be in contact with the first P + diffusion layer 12 and the first N + diffusion layer 14 which are disposed to face each other. A diffusion layer formed by diffusing a P-type impurity at a relatively low concentration in one silicon semiconductor layer 4a, and is a site where electron-hole pairs are generated by ultraviolet light absorbed by a depletion layer formed thereon.

상기의 구성에 의해, 본 실시예의 포토 다이오드 (1) 의 제 1 감광 소자 (11) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 그 제 1 의 P+ 확산층 (12) 과 제 1 의 N + 확산층 (14) 을, 각각의 빗살부 (12b, 14b) 를 맞물리게 하여 제 1 의 P- 확산층 (15) 을 사이에 두고 대향 배치하고, 각각의 제 1 의 P- 확산층 (15) 과의 경계 (16) 를 제외한 주연의 부위를 소자 분리층 (9) 에 접하도록 하여 형성되어 있다.By the above structure, as shown in FIG. 1, the 1st photosensitive element 11 of the photodiode 1 of a present Example has the 1st P + diffused layer 12 and the 1st N + diffused layer 14 Are arranged to face each other with the comb portions 12b and 14b interposed therebetween, with the first P-diffusion layer 15 interposed therebetween, except for the boundary 16 with the respective first P-diffusion layer 15. The peripheral part is formed in contact with the element isolation layer 9.

본 실시예의 제 2 감광 소자 (21) 는 두께가 얇은 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 에 설정된 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 에 제 1 감광 소자 (11) 와 마찬가지로 형성되고, 도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 소자 분리층 (9) 의 내측의 한 변 (9c) 에 접하는 봉우리부 (22a) 로부터 한 변 (9c) 에 대향하는 소자 분리층 (9) 의 내측의 다른 변 (9d) 을 향하여 연장되는 복수의 빗살부 (22b) 에서 「Π」자 형상의 빗형으로 형성된 P 형 불순물을 비교적 고농도로 확산시킨 P 형 고농도 확산층으로서의 제 2 의 P+ 확산층 (22) 과, 소자 분리층 (9) 의 내측의 다른 변 (9d) 에 접하는 봉우리부 (24a) 로부터 대향하는 한 변 (9c) 을 향하여 연장되는 복수의 빗살부 (24b) 에서 「E」자 형상의 빗형으로 형성된 N 형 불순물을 비교적 고농도로 확산시킨 N 형 고농도 확산층으로서의 제 2 의 N+ 확산층 (24) 을 서로의 빗살부 (22b, 24b) 를 맞물리게 하여 대향 배치하고, 이 제 2 의 P+ 확산층 (22) 과 제 2 의 N+ 확산층 (24) 사이에 경계 (26) 에 의해 접하여 개재하는 P 형 불순물을 비교적 저농도로 확산시킨 저농도 확산층으로서의 제 2 의 P- 확산층 (25) 을 구비하고 있다.The second photosensitive element 21 of the present embodiment is formed in the second diode forming region 6b set in the thin second silicon semiconductor layer 4b in the same manner as the first photosensitive element 11, and FIGS. 1 and 2. As shown in the figure, the other side 9d of the inner side of the element isolation layer 9 which faces the one side 9c from the peak 22a in contact with the one side 9c of the inner side of the element isolation layer 9 is disposed. A second P + diffusion layer 22 and a device isolation layer 9 as a P-type high concentration diffusion layer in which a plurality of P-type impurities formed in a “Π” -shaped comb shape are diffused at a relatively high concentration in the plurality of comb portions 22b extending toward the surface. A relatively high concentration of N-type impurities formed in the shape of a comb of an "E" shape in a plurality of comb portions 24b extending from the peak portion 24a facing the other side 9d on the inner side thereof to face one side 9c. N + diffusion as an N-type high concentration diffusion layer diffused by The layers 24 are disposed to face each other by engaging the comb portions 22b and 24b with each other, and are interposed in contact with the boundary 26 between the second P + diffusion layer 22 and the second N + diffusion layer 24. A second P-diffusion layer 25 is provided as a low concentration diffusion layer in which P-type impurities are diffused at a relatively low concentration.

본 실시예의 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 는, 도 6 (P13) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 형성되는 nMOS 소자 (31) 및 pMOS 소자 (41) 와 함께 형성된다.As shown in FIG. 6 (P13), the first and second photosensitive elements 11 and 21 of the present embodiment include the nMOS element 31 and the pMOS element 41 formed in the first silicon semiconductor layer 4a. Formed together.

본 실시예의 nMOS 소자 (31) 는, 두께가 두꺼운 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 설정된 트랜지스터 형성 영역 (8a) 에 형성된다.The nMOS element 31 of the present embodiment is formed in the transistor formation region 8a set in the thick first silicon semiconductor layer 4a.

도 6 (P13) 에 있어서, 32 는 게이트 산화막이며, 산화 실리콘 등의 절연 재료로 이루어지는 비교적 막두께가 얇은 절연막이다.In Fig. 6 (P13), 32 is a gate oxide film, and a relatively thin film insulating film made of an insulating material such as silicon oxide.

33 은 게이트 전극이며, 소스층 (35) (후술) 과 같은 유형의 불순물 (본 실시예에서는 N 형) 을 비교적 고농도로 확산시킨 폴리실리콘 등으로 이루어지는 전극으로서, 트랜지스터 형성 영역 (8a) 의 게이트 길이 방향의 중앙부에 게이트 산화막 (32) 를 사이에 두고 트랜지스터 형성 영역 (8a) 의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 대향하여 형성되고, 그 측면에는 질화 실리콘 (Si3N4) 등의 절연 재료로 이루어지는 사이드 월 (34; side wall) 이 형성되어 있다.33 is a gate electrode, and is an electrode made of polysilicon or the like in which impurities (N type in this embodiment) of the same type as the source layer 35 (described later) are diffused at a relatively high concentration, and the gate length of the transistor formation region 8a is formed. It is formed to face the first silicon semiconductor layer 4a of the transistor formation region 8a with the gate oxide film 32 therebetween in the center of the direction, and on the side thereof with an insulating material such as silicon nitride (Si 3 N 4 ). A side wall 34 is formed.

트랜지스터 형성 영역 (8a) 의 게이트 전극 (33) 의 양측의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에는, N 형 불순물을 비교적 고농도로 확산시킨 소스층 (35) 및 드레인층 (36) 이 형성되고, 각각의 게이트 전극 (33) 측에는 소스층 (35) 및 드레인층 (36) 의 각각의 연장부 (37) 가 소스층 (35) 과 같은 유형의 불순물을 소스층 (35) 보다 저농도 (중농도라고 한다) 로 확산시켜 형성되어 있다.In the first silicon semiconductor layer 4a on both sides of the gate electrode 33 of the transistor formation region 8a, a source layer 35 and a drain layer 36 in which N-type impurities are diffused in a relatively high concentration are formed, respectively. On the gate electrode 33 side of each of the extension portions 37 of the source layer 35 and the drain layer 36, impurities of the same type as the source layer 35 have a lower concentration (medium concentration) than the source layer 35. It is formed by diffusing.

게이트 산화막 (32) 아래의 소스층 (35) 및 드레인층 (36) 의 각각의 연장부 (37) 사이의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에는, 소스층 (35) 과는 반대의 유형의 불순물인 P 형 불순물을 비교적 저농도로 확산시킨 nMOS 소자 (31) 의 채널이 형성되는 채널 영역 (38) 이 형성되어 있다.In the first silicon semiconductor layer 4a between the source layer 35 under the gate oxide film 32 and the respective extending portions 37 of the drain layer 36, impurities of the type opposite to the source layer 35 are formed. A channel region 38 in which a channel of the nMOS element 31 in which phosphorus P-type impurities are diffused at a relatively low concentration is formed.

본 실시예의 pMOS 소자 (41) 는 두께가 두꺼운 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 설정된 트랜지스터 형성 영역 (8b) 에 nMOS 소자 (31) 의 불순물의 형을 반대로 하여 동일하게 형성되고, 소스층 (45) 및 드레인층 (46) 과, 소스층 (45) 과 드레인층 (46) 의 각각의 연장부 (47) 사이의 채널 영역 (48) 에 게이트 산화막 (42) 을 사이에 두고 대향하는 측면에 사이드 월 (34) 이 형성된 게이트 전극 (43) 을 갖고 있다.The pMOS element 41 of this embodiment is formed in the transistor formation region 8b set in the thick first silicon semiconductor layer 4a in the same manner with the impurity of the nMOS element 31 reversed, and the source layer 45 ) And the side on the side opposite to each other with the gate oxide film 42 interposed between the drain layer 46 and the channel region 48 between each of the extension portions 47 of the source layer 45 and the drain layer 46. It has the gate electrode 43 in which the wall 34 was formed.

본 실시예의 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 의 제 1 및 제 2 의 P+ 확산층 (12, 22) 과, pMOS 소자 (41) 의 소스층 (45) 및 드레인층 (46) 은, 각각 P 형의 같은 불순물을 같은 농도로 확산시켜 형성된다.The first and second P + diffusion layers 12 and 22 of the first and second photosensitive elements 11 and 21 of the present embodiment, and the source layer 45 and the drain layer 46 of the pMOS element 41, It is formed by diffusing the same impurities of the P type at the same concentration.

또한, 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 의 제 1 및 제 2 의 N+ 확산층 (14, 24) 과, nMOS 소자 (31) 의 소스층 (35) 및 드레인층 (36) 은, 각각 N 형의 같은 불순물을 같은 농도로 확산시켜 형성된다.In addition, the 1st and 2nd N + diffused layers 14 and 24 of the 1st and 2nd photosensitive elements 11 and 21, and the source layer 35 and the drain layer 36 of the nMOS element 31 are respectively, It is formed by diffusing the same impurities of N type to the same concentration.

또한, 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 의 제 1 및 제 2 의 P- 확산층 (15, 25) 과, nMOS 소자 (31) 의 채널 영역 (38) 은 각각 P 형의 같은 불순물을 같은 농도로 확산시켜 형성된다.Further, the first and second P-diffusion layers 15 and 25 of the first and second photosensitive elements 11 and 21 and the channel region 38 of the nMOS element 31 each contain the same impurity of P type. It is formed by diffusion to the same concentration.

또한, 상기의 게이트 길이 방향은 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 의 상면과 평행하게 소스층 (35 또는 45) 으로부터 드레인층 (36 또는 46) 으로 향하는 방향, 또는 그 반대의 방향을 말한다.In addition, said gate length direction means the direction from the source layer 35 or 45 to the drain layer 36 or 46 in parallel with the upper surface of the 1st silicon semiconductor layer 4a, or the reverse direction.

도 3 내지 도 5 에 있어서, 51 은 마스크 부재로서의 레지스트 마스크이며, 포토 리소그래피에 의해 실리콘 반도체층 (4) 상에 도포된 포지티브형 또는 네거티 브형의 레지스트를 노광 및 현상 처리하여 형성된 마스크 패턴으로서, 본 실시예의 에칭이나 이온 주입에 있어서의 마스크로서 기능한다.3 to 5, 51 is a resist mask as a mask member, and is a mask pattern formed by exposing and developing a positive or negative type resist applied on the silicon semiconductor layer 4 by photolithography. It functions as a mask in the etching and ion implantation of this embodiment.

이하에, 도 3 내지 도 6 에 P 로 나타내는 공정에 따라, 본 실시예의 포토 IC 의 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the photo IC of a present Example is demonstrated according to the process shown by P in FIGS.

본 실시예의 반도체 웨이퍼의 실리콘 반도체층 (4) 은 SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) 법에 의해 매립 산화막 (3) 상에 얇은 실리콘층을 남겨 형성된 SOI 구조의 반도체 웨이퍼, 또는 매립 산화막 (3) 상에 얇은 실리콘층을 붙여 형성된 SOI 구조의 반도체 웨이퍼의 얇은 실리콘층에 열산화법에 의해 희생 산화막을 형성하고, 이것을 웨트 에칭에 의해 제거하여 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 의 두께와 같은 35㎚ 로 형성된다.The silicon semiconductor layer 4 of the semiconductor wafer of this embodiment is formed on the semiconductor wafer of the SOI structure or the buried oxide film 3 formed by leaving a thin silicon layer on the buried oxide film 3 by the SIMO (Separation by Implanted Oxygen) method. A sacrificial oxide film is formed by a thermal oxidation method on a thin silicon layer of a semiconductor wafer of an SOI structure formed by attaching a thin silicon layer, which is removed by wet etching to form a thickness of 35 nm equal to the thickness of the first silicon semiconductor layer 4a. .

P1 (도 3), 매립 산화막 (3) 상에 소정의 두께 (본 실시예에서는 35㎚) 의 실리콘 반도체층 (4) 을 형성한 반도체 웨이퍼의 실리콘 반도체층 (4) 상에 열산화법에 의해 얇은 막두께의 패드 산화막을 형성하고, 그 패드 산화막 상에 CVD (Chemical Vapor Deposition) 법에 의해 질화 실리콘으로 이루어지는 실리콘 질화막을 형성하고, 포토 리소그래피에 의해 실리콘 질화막 상에 제 1 다이오드 형성 영역 (6a, 6b) 및 트랜지스터 형성 영역 (8a, 8b) 을 덮는, 즉 소자 분리 영역 (10) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (도시 생략) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 이방성 에칭에 의해 실리콘 질화막을 제거하여 패드 산화막을 노출시킨다.On the silicon semiconductor layer 4 of the semiconductor wafer in which the silicon semiconductor layer 4 of predetermined thickness (35 nm in this embodiment) was formed on the P1 (FIG. 3) and the buried oxide film 3, it was thin by the thermal oxidation method. A pad oxide film having a film thickness is formed, a silicon nitride film made of silicon nitride is formed on the pad oxide film by CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and the first diode forming regions 6a, 6b are formed on the silicon nitride film by photolithography. ) And a resist mask (not shown) covering the transistor formation regions 8a and 8b, i.e., exposing the element isolation regions 10, are formed as a mask to remove the silicon nitride film by anisotropic etching to expose the pad oxide film. .

상기의 레지스트 마스크를 제거하여, 노출된 실리콘 질화막을 마스크로서, LOCOS (Local Oxidation Of Silicon) 법에 의해, 소자 분리 영역 (10) 의 실리콘 반도체층 (4) 을 산화시켜 매립 산화막 (3) 에 도달하는 소자 분리층 (9) 을 형성하고, 웨트 에칭에 의해 실리콘 질화막 및 패드 산화막을 제거하여, 실리콘 반도체층 (4) 의 각각의 소자 분리 영역 (10) 에 소자 분리층 (9) 을 형성한다.By removing the resist mask and using the exposed silicon nitride film as a mask, the silicon semiconductor layer 4 of the device isolation region 10 is oxidized by the LOCOS (Local Oxidation Of Silicon) method to reach the buried oxide film 3. The device isolation layer 9 is formed, the silicon nitride film and the pad oxide film are removed by wet etching, and the device isolation layer 9 is formed in each device isolation region 10 of the silicon semiconductor layer 4.

그리고, 실리콘 반도체층 (4) 상에, CVD 법에 의해 질화 실리콘으로 이루어지는 실리콘 질화막 (53) 을 형성하고, 포토 리소그래피에 의해 실리콘 질화막 (53) 상에 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 이방성 에칭에 의해 실리콘 질화막 (53) 을 제거하여 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 의 실리콘 반도체층 (4) 을 노출시킨다.Then, a silicon nitride film 53 made of silicon nitride is formed on the silicon semiconductor layer 4 by CVD, and the second diode forming region 6b is exposed on the silicon nitride film 53 by photolithography. The resist mask 51 is formed, and as a mask, the silicon nitride film 53 is removed by anisotropic etching to expose the silicon semiconductor layer 4 of the second diode formation region 6b.

P2 (도 3), 공정 P1 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 열산화법에 의해 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 의 실리콘 반도체층 (4) 에 희생 산화막 (54) 을 형성한다.The resist mask 51 formed in P2 (FIG. 3) and step P1 is removed, and a sacrificial oxide film 54 is formed in the silicon semiconductor layer 4 of the second diode formation region 6b by thermal oxidation.

P3 (도 3), 웨트 에칭에 의해 희생 산화막 (54) 를 제거하고, 열인산에 침지시켜 실리콘 질화막 (53) 을 제거하고, 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 의 실리콘 반도체층 (4) 의 두께를 10㎚ 의 두께로 한 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 을 형성한다.P3 (FIG. 3), the sacrificial oxide film 54 is removed by wet etching, immersed in thermal phosphoric acid to remove the silicon nitride film 53, and the thickness of the silicon semiconductor layer 4 in the second diode formation region 6b. The second silicon semiconductor layer 4b having a thickness of 10 nm is formed.

이로써, 실리콘 질화막 (53) 에 덮여 있던 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 이외의 영역의 실리콘 반도체층 (4) 이 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 으로서 형성된다.Thereby, the silicon semiconductor layer 4 of regions other than the 2nd diode formation region 6b which was covered by the silicon nitride film 53 is formed as the 1st silicon semiconductor layer 4a.

P4 (도 3), 포토 리소그래피에 의해 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 의 제 1 다이오드 형성 영역 (6a) 및 트랜지스터 형성 영역 (8a), 그리고 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 의 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서, 노출되어 있는 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 에 P 형 불순물 이온을 주입하고, 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 P 형 불순물을 비교적 저농도로 확산시킨 제 1 감광 소자 (11) 의 제 1 의 P- 확산층 (15) 및 nMOS 소자 (31) 의 채널 영역 (38) 을 형성함과 함께, 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 에 P 형 불순물을 비교적 저농도로 확산시킨 제 2 감광 소자 (21) 의 제 2 의 P- 확산층 (25) 을 형성한다.P4 (FIG. 3), the first diode forming region 6a and the transistor forming region 8a of the first silicon semiconductor layer 4a by photolithography, and the second diode forming region of the second silicon semiconductor layer 4b. A resist mask 51 having exposed 6b is formed, and as a mask, P-type impurity ions are implanted into the exposed first and second silicon semiconductor layers 4a, 4b, and the first silicon semiconductor layer ( In the 4a), the first P-diffusion layer 15 of the first photosensitive element 11 in which the P-type impurity is diffused at a relatively low concentration, and the channel region 38 of the nMOS element 31 are formed. In the semiconductor layer 4b, a second P-diffusion layer 25 of the second photosensitive element 21 in which P-type impurities are diffused at a relatively low concentration is formed.

P5 (도 4), 공정 P4 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 다시 포토 리소그래피에 의해 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 의 트랜지스터 형성 영역 (8b) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 노출되어 있는 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 N 형 불순물 이온을 주입하고, 트랜지스터 형성 영역 (8b) 의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 N 형 불순물을 비교적 저농도로 확산시킨 pMOS 소자 (41) 의 채널 영역 (48) 을 형성한다.The resist mask 51 formed at P5 (FIG. 4) and step P4 is removed, and a resist mask 51 is formed by exposing the transistor formation region 8b of the first silicon semiconductor layer 4a by photolithography. N-type impurity ions are implanted into the first silicon semiconductor layer 4a exposed as a mask, and N-type impurities are diffused in a relatively low concentration into the first silicon semiconductor layer 4a of the transistor formation region 8b. The channel region 48 of the pMOS element 41 is formed.

P6 (도 4), 열산화법에 의해 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 의 상면을 산화시켜 실리콘 산화막 (55) 을 형성하고, 그 실리콘 산화막 (55) 상에 CVD 법에 의해 폴리실리콘을 퇴적시켜 비교적 두꺼운 막의 폴리실리콘층 (56) 을 형성한다.P6 (FIG. 4), the upper surfaces of the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b are oxidized by thermal oxidation to form a silicon oxide film 55, and the polyoxide is deposited on the silicon oxide film 55 by CVD. Silicon is deposited to form a polysilicon layer 56 of relatively thick film.

P7 (도 4), 포토 리소그래피에 의해 폴리실리콘층 (56) 상에, 트랜지스터 형성 영역 (8a, 8b) 의 게이트 길이 방향의 중앙부의 게이트 전극 (33, 43) 의 형성 영역을 덮는 레지스트 마스크 (도시 생략) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 드라이 에칭 등에 의해 폴리실리콘층 (56) 및 실리콘 산화막 (55) 을 에칭하고, 게이트 산 화막 (32, 42) 을 개재하여 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 의 채널 영역 (38, 48) 에 대향하는 게이트 전극 (33, 43) 을 형성하고, 상기의 레지스트 마스크를 제거한다.P7 (FIG. 4), the resist mask which covers the formation area of the gate electrode 33 and 43 of the center part of the gate length direction of the transistor formation area 8a, 8b on the polysilicon layer 56 by photolithography (illustration ), The polysilicon layer 56 and the silicon oxide film 55 are etched by dry etching or the like as a mask, and the channel of the first silicon semiconductor layer 4a is interposed through the gate oxidizing films 32 and 42. Gate electrodes 33 and 43 opposing the regions 38 and 48 are formed, and the above resist mask is removed.

P8 (도 4), 포토 리소그래피에 의해 제 1 및 제 2 다이오드 형성 영역 (6a, 6b) 의 제 1 및 제 2 의 N+ 확산층 (14, 24) 의 형성 영역 (도 1 에 나타내는 「E」자 형상의 부위) 및 트랜지스터 형성 영역 (8a) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 노출되어 있는 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 및 게이트 전극 (33) 의 폴리실리콘에 N 형 불순물 이온을 주입하고, 게이트 전극 (33) 의 양측의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 N 형 불순물을 중농도로 확산시킨 nMOS 소자 (31) 의 연장부 (37) 를 형성함과 함께, 게이트 전극 (33) 및 제 1 및 제 2 의 N+ 확산층 (14, 24) 의 형성 영역의 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 에 중농도의 N 형 불순물을 확산시킨다.P8 (FIG. 4), formation region of the 1st and 2nd N + diffused layers 14 and 24 of the 1st and 2nd diode formation area | regions 6a and 6b by photolithography ("E" shape shown in FIG. 1) And the resist mask 51 which exposes the transistor formation region 8a, and exposes it as a mask, the polysilicon of the 1st and 2nd silicon semiconductor layers 4a and 4b and the gate electrode 33 which were exposed. N-type impurity ions are implanted into the first silicon semiconductor layer 4a on both sides of the gate electrode 33 to form an extension portion 37 of the nMOS element 31 in which the N-type impurity is diffused at a medium concentration. In the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b in the formation region of the gate electrode 33 and the first and second N + diffusion layers 14 and 24, medium concentration N-type impurities are diffused.

P9 (도 5), 공정 P8 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 포토 리소그래피에 의해 제 1 및 제 2 다이오드 형성 영역 (6a, 6b) 의 제 1 및 제 2 의 P+ 확산층 (12, 22) 의 형성 영역 (도 1 에 나타내는 「Π」자 형상의 부위) 및 트랜지스터 형성 영역 (8b) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 노출되어 있는 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 및 게이트 전극 (43) 의 폴리실리콘에 P 형 불순물 이온을 주입하고, 게이트 전극 (43) 의 양측의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 P 형 불순물을 중농도로 확산시킨 pMOS 소자 (41) 의 연장부 (47) 를 형성함과 함께, 게이트 전극 (43) 및 제 1 및 제 2 의 P+ 확산층 (12, 22) 의 형성 영역의 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 에 중농 도의 P 형 불순물을 확산시킨다.The resist mask 51 formed at P9 (FIG. 5) and step P8 is removed, and the first and second P + diffusion layers 12 and 22 of the first and second diode formation regions 6a and 6b are removed by photolithography. ) And a resist mask 51 exposing the transistor formation region 8b and the first and second silicon semiconductor layers exposed as a mask. PMOS devices in which P-type impurity ions are implanted into the polysilicon of the gate electrodes 43 and 4a and 4b, and the P-type impurities are diffused to the first silicon semiconductor layer 4a on both sides of the gate electrode 43 at a medium concentration. The extension part 47 of the 41 is formed, and the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b in the formation region of the gate electrode 43 and the first and second P + diffusion layers 12 and 22. D-type impurities are diffused to the medium.

P10 (도 5), 공정 P9 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 게이트 전극 (33, 43) 및 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 상의 전면에 CVD 법에 의해 질화 실리콘을 퇴적시켜 실리콘 질화막을 형성하고, 이방성 에칭에 의해 실리콘 질화막을 에칭하고, 게이트 전극 (33, 43) 의 상면 및 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 의 상면을 노출시켜, 게이트 전극 (33, 43) 의 측면에 사이드 월 (34) 을 형성한다.The resist mask 51 formed in P10 (FIG. 5) and step P9 is removed, and silicon nitride is deposited on the entire surfaces of the gate electrodes 33 and 43 and the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b by CVD. Is deposited to form a silicon nitride film, the silicon nitride film is etched by anisotropic etching, and the top surfaces of the gate electrodes 33 and 43 and the top surfaces of the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b are exposed to form a gate electrode. Side walls 34 are formed on the side surfaces of the sides 33 and 43.

P11 (도 5), 포토 리소그래피에 의해 상기 공정 P8 과 동일한 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 노출되어 있는 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 및 게이트 전극 (33) 의 폴리실리콘에 N 형 불순물 이온을 주입하고, 사이드 월 (34) 의 양측의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 N 형 불순물을 비교적 고농도로 확산시킨 nMOS 소자 (31) 의 소스층 (35), 드레인층 (36), 그리고 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 에 각각 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 의 제 1 및 제 2 의 N+ 확산층 (14, 24) 을 형성함과 함께, 게이트 전극 (33) 에 비교적 고농도의 N 형 불순물을 확산시킨다.P11 (FIG. 5), the same resist mask 51 as in step P8 is formed by photolithography, and the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b and the gate electrode 33 exposed as a mask are exposed. The source layer 35 and the drain of the nMOS element 31 in which N-type impurity ions are injected into polysilicon and N-type impurities are diffused in a relatively high concentration in the first silicon semiconductor layer 4a on both sides of the sidewall 34. Forming first and second N + diffused layers 14, 24 of the first and second photosensitive elements 11, 21 on the layer 36 and the first and second silicon semiconductor layers 4a, 4b, respectively. In addition, relatively high concentrations of N-type impurities are diffused into the gate electrode 33.

P12 (도 5), 공정 P11 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 포토 리소그래피에 의해 상기 공정 P9 와 동일한 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 노출되어 있는 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 및 게이트 전극 (43) 의 폴리실리콘에 P 형 불순물 이온을 주입하고, 사이드 월 (34) 의 양측의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 P 형 불순물을 비교적 고농도로 확산시킨 pMOS 소자 (41) 의 소스층 (45), 드레인층 (46), 그리고 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 에 각각 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 의 제 1 및 제 2 의 P+ 확산층 (12, 22) 을 형성함과 함께, 게이트 전극 (43) 에 비교적 고농도의 P 형 불순물을 확산시킨다.The resist mask 51 formed in P12 (FIG. 5) and step P11 is removed, and the same resist mask 51 as in step P9 is formed by photolithography, and the first and second silicon exposed as a mask are exposed. P-type impurity ions are implanted into the polysilicon of the semiconductor layers 4a and 4b and the gate electrode 43, and the P-type impurities are diffused into the first silicon semiconductor layer 4a on both sides of the sidewall 34 in a relatively high concentration. The first and second photosensitive elements 11 and 21 to the source layer 45, the drain layer 46, and the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b of the pMOS device 41, respectively. And the second P + diffusion layers 12, 22, and a relatively high concentration of P-type impurities are diffused into the gate electrode 43. As shown in FIG.

P13 (도 6), 공정 P12 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 각 확산층을 활성화시키기 위한 열처리를 실시하여, 본 실시예의 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21), 그리고 nMOS 소자 (31), pMOS 소자 (41) 가 형성된다.The resist mask 51 formed in P13 (FIG. 6) and step P12 was removed, and heat treatment was performed to activate the respective diffusion layers, thereby providing the first and second photosensitive elements 11 and 21 of the present embodiment, and the nMOS element. 31, the pMOS element 41 is formed.

그 후에, 소자 분리층 (9) 상 등의 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층 (4a, 4b) 상의 전면에, CVD 법에 의해 산화 실리콘 등의 절연 재료를 비교적 두껍게 퇴적시키고, 그 상면을 평탄화 처리하여 층간 절연막을 형성하고, 포토 리소그래피에 의해 층간 절연막 상에, 제 2 의 P+ 확산층 (22) 및 제 2 의 N+ 확산층 (24) 상의 컨택트홀의 형성 영역의 층간 절연막을 노출시킨 개구부를 갖는 레지스트 마스크 (도시 생략) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 산화 실리콘을 선택적으로 에칭하는 이방성 에칭에 의해 층간 절연막을 관통하여 제 2 의 P+ 확산층 (22) 및 제 2 의 N+ 확산층 (24) 에 도달하는 컨택트홀을 형성하고, 상기의 레지스트 마스크의 제거 후에, CVD 법 또는 스퍼터법에 의해 컨택트홀내에 도전 재료를 매립하여 컨택트 플러그를 형성하고, 그 상면을 평탄화 처리하여 층간 절연막의 상면을 노출시킨다.Thereafter, an insulating material such as silicon oxide is deposited relatively thick on the entire surface of the first and second silicon semiconductor layers 4a and 4b, such as on the element isolation layer 9, by the CVD method, and the top surface thereof is planarized. A resist mask having an opening in which an interlayer insulating film is formed, and the interlayer insulating film of the contact hole formation region on the second P + diffusion layer 22 and the second N + diffusion layer 24 is exposed on the interlayer insulating film by photolithography. (Not shown) to form a contact hole through the interlayer insulating film to reach the second P + diffusion layer 22 and the second N + diffusion layer 24 by anisotropic etching to selectively etch silicon oxide as a mask. After removing the resist mask, a conductive material is embedded in the contact hole by CVD or sputtering to form a contact plug, and the top surface thereof is planarized. The upper surface of the interlayer insulating film is exposed.

다음에, 상기와 동일하게 하여, 제 1 의 P+ 확산층 (12) 및 제 1 의 N+ 확산층 (14), 소스층 (35, 45) 및 드레인층 (36, 46) 상의 컨택트홀에 도전 재료를 매립하여 컨택트 플러그를 형성하고, 그 상면을 평탄화 처리하여 층간 절연막의 상 면을 노출시킨다.Next, in the same manner as above, a conductive material is embedded in the contact holes on the first P + diffusion layer 12 and the first N + diffusion layer 14, the source layers 35 and 45, and the drain layers 36 and 46. To form a contact plug, and to planarize the upper surface thereof to expose the upper surface of the interlayer insulating film.

또한, 상기와 동일하게 하여, 게이트 전극 (33, 43) 에 도달하는 컨택트홀에 도전 재료를 매립하여 컨택트 플러그를 형성하고, 평탄화 처리를 실시하여 본 실시예의 포토 IC (58) 을 형성한다.In the same manner as above, a contact plug is formed by embedding a conductive material in the contact holes reaching the gate electrodes 33 and 43, and a planarization process is performed to form the photo IC 58 of the present embodiment.

이와 같이 하여 형성된 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 는 그 제 1 및 제 2 의 P- 확산층 (15, 25) 이 포토 IC (58) 을 구성하는 nMOS 소자 (31) 의 채널 영역 (38) 과 같은 P 형 불순물을 같은 농도로 확산시키고 있으므로, nMOS 소자 (31) 의 채널 영역 (38) 을 형성하는 공정 P4 에 있어서, 같은 레지스트 마스크 (51) 를 이용하여 동시에 형성하는 것이 가능해져, 포토 IC (58) 의 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.The first and second photosensitive elements 11 and 21 formed in this way have a channel region (n) of the nMOS element 31 whose first and second P-diffusion layers 15 and 25 constitute a photo IC 58. Since the same P-type impurities as 38) are diffused at the same concentration, in step P4 of forming the channel region 38 of the nMOS element 31, it is possible to simultaneously form using the same resist mask 51, The manufacturing process of the photo IC 58 can be simplified.

또한, 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 의 제 1 및 제 2 의 N+ 확산층 (14, 24) 이 포토 IC (58) 를 구성하는 nMOS 소자 (31) 의 소스층 (35), 드레인층 (36) 과 같은 N 형 불순물을 같은 농도로 확산시키고 있으므로, nMOS 소자 (31) 의 소스층 (35), 드레인층 (36) 을 형성하는 공정 P11 에 있어서, 동일한 레지스트 마스크 (51) 를 이용하여 동시에 형성하는 것이 가능해져, 포토 IC (58) 의 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.In addition, the source layer 35 and the drain of the nMOS element 31 in which the first and second N + diffusion layers 14 and 24 of the first and second photosensitive elements 11 and 21 constitute the photo IC 58. Since the N-type impurities like the layer 36 are diffused at the same concentration, the same resist mask 51 is used in the step P11 of forming the source layer 35 and the drain layer 36 of the nMOS element 31. It becomes possible to form simultaneously, and can simplify the manufacturing process of the photo IC 58.

또한, 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 의 제 1 및 제 2 의 P+ 확산층 (12, 22) 이 포토 IC (58) 를 구성하는 pMOS 소자 (41) 의 소스층 (45), 드레인층 (46) 과 같은 P 형 불순물을 같은 농도로 확산시키고 있으므로, pMOS 소자 (41) 의 소스층 (45), 드레인층 (46) 을 형성하는 공정 P12 에 있어서, 동일한 레지스트 마 스크 (51) 를 이용하여 동시에 형성하는 것이 가능해져, 포토 IC (58) 의 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.In addition, the source layer 45 and the drain of the pMOS element 41, in which the first and second P + diffusion layers 12 and 22 of the first and second photosensitive elements 11 and 21 constitute the photo IC 58, respectively. Since the P-type impurities such as the layer 46 are diffused at the same concentration, in the step P12 of forming the source layer 45 and the drain layer 46 of the pMOS element 41, the same resist mask 51 is used. It becomes possible to form simultaneously using it, and can simplify the manufacturing process of the photoIC58.

상기의 제 1 및 제 2 의 P- 확산층 (15, 25) 의 두께가 각각 상이한 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 로 이루어지는 포토 다이오드 (1) 에 자외선 영역의 모든 파장의 자외선을 균일하게 조사했을 경우의 파장에 대한 광흡수율 I/Io 의 계산 결과를 도 10 에 나타낸다.Uniformity of ultraviolet rays of all wavelengths in the ultraviolet region is applied to the photodiode 1 composed of the first and second photosensitive elements 11 and 21 having different thicknesses of the first and second P-diffusion layers 15 and 25, respectively. The calculation result of the light absorption rate I / Io with respect to the wavelength at the time of irradiation is shown in FIG.

계산에 이용한 제 1 감광 소자 (11) 의 제 1 의 P- 확산층 (15) 의 두께는 35㎚, 제 2 감광 소자 (21) 의 제 2 의 P- 확산층 (25) 의 두께는 10㎚ 이다.The thickness of the 1st P-diffusion layer 15 of the 1st photosensitive element 11 used for calculation is 35 nm, and the thickness of the 2nd P-diffusion layer 25 of the 2nd photosensitive element 21 is 10 nm.

도 10 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 제 1 감광 소자 (11)(제 1 의 P- 확산층 (15) 의 두께:35㎚) 와, 제 2 감광 소자 (21)(제 2 의 P- 확산층 (25) 의 두께:10㎚) 의 광흡수율 특성은 다르고, 이 특성을 이용하여, 이들의 출력의 차이 또는 그 절대치 또는 그들의 비례배, 및 그들의 조합 등에 의해 연산을 실시함으로써, UV-A 파, UV-B 파, UV-C 파 (이하 A 파, B 파, C 파라고 한다) 를 분리하여 각각의 강도를 검출하는 것이 가능하게 된다.As shown in Fig. 10, the first photosensitive element 11 (thickness of the first P-diffusion layer 15: 35 nm) of the present embodiment, and the second photosensitive element 21 (second P-diffusion layer ( 25) thickness: 10 nm), the light absorption rate characteristics are different, and using this characteristic, UV-A wave, UV by calculating by the difference in their output or their absolute value or their proportional multiple, their combination, etc. -B wave and UV-C wave (hereinafter referred to as A wave, B wave and C para) can be separated to detect respective intensities.

즉, 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 에는, 동일한 모든 파장의 자외선이 균일하게 조사되고 있지만, 그 실리콘 반도체층 (4) 의 두께가 상이하기 때문에 각각의 광흡수율 특성이 다르므로, 도 11(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 감광 소자 (21) 의 출력을 약 1.1 배 (도 11(a) 에 나타내는 파선) 하고, 이것을 제 1 감광 소자 (11) 의 출력에서 빼면, C 파가 상쇄되어 그 차이는 A 파와 B 파를 각각 약 5% 포함하는 출력이 된다.That is, although the ultraviolet rays of all the same wavelengths are irradiated uniformly to the 1st and 2nd photosensitive elements 11 and 21, since the thickness of each silicon semiconductor layer 4 is different, each light absorption rate characteristic differs, As shown in Fig. 11 (a), the output of the second photosensitive element 21 is approximately 1.1 times (broken line shown in Fig. 11 (a)) and subtracted from the output of the first photosensitive element 11, the C wave. Cancels the difference, resulting in an output containing approximately 5% of A and B waves, respectively.

이 차이를 약 20 배하여 A 파와 B 파를 합한 파장 영역의 입사광강도를 구하고, 이것을 제 1 감광 소자 (11) 를 약 5 배하여 구한 자외선 영역의 입사광강도에서 빼면, C 파의 입사광강도를 얻을 수 있다.This difference is approximately 20 times to obtain the incident light intensity of the wavelength region where A and B waves are combined, and subtracted from the incident light intensity of the ultraviolet region obtained by about 5 times the first photosensitive element 11 to obtain the incident light intensity of C wave. Can be.

또한, 도 11(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 감광 소자 (21) 의 출력을 약 1.4 배 (도 11(b) 에 나타내는 파선) 하고, 이것을 제 1 감광 소자 (11) 의 출력에서 빼면, 그 차이의 절대치는 A 파가 상쇄되어 B 파와 C 파를 각각 약 5% 포함하는 출력이 된다.In addition, as shown in FIG. 11 (b), when the output of the second photosensitive element 21 is approximately 1.4 times (broken line shown in FIG. 11 (b)), and subtracted from the output of the first photosensitive element 11, The absolute value of the difference is that the A wave cancels out, resulting in an output containing about 5% of the B and C waves, respectively.

이 차이의 절대치를 약 20 배하여 B 파와 C 파를 합한 파장 영역의 입사광강도를 구하고, 이로부터 상기에서 구한 C 파의 입사광강도를 빼면, 그 차이는 B 파의 입사광강도가 된다.The incident light intensity of the wavelength region obtained by adding the B wave and the C wave by calculating the absolute value of this difference by about 20 times, and subtracting the incident light intensity of the C wave obtained above from the difference, becomes the incident light intensity of the B wave.

그리고, 제 1 감광 소자 (11) 를 약 5 배하여 구한 자외선 영역의 입사광강도에서 상기에서 구한 B 파 및 C 파의 입사광강도를 빼면, 그 차이는 A 파의 입사광강도가 된다.Then, the incident light intensity of the B wave and the C wave obtained above is subtracted from the incident light intensity of the ultraviolet region obtained by multiplying the first photosensitive element 11 by about five times, and the difference becomes the incident light intensity of the A wave.

상기의 연산과 동일하게 하여, 짧은 파장폭으로 각 파장폭의 각각의 입사광강도를 구한 결과를 도 12 에 나타낸다.In the same manner as in the above calculation, the result of obtaining the incident light intensities of the respective wavelength widths in the short wavelength width is shown in FIG.

도 12 에서 알 수 있듯이, 본 실시예의 포토 다이오드 (1) 의 2 종류의 두께를 갖는 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 로부터의 각각의 출력을 연산하면, UV-A 파, UV-B 파, UV-C 파를 분리한 상태에서, 각각의 강도를 검출하는 것이 가능함을 알 수 있다.As can be seen from Fig. 12, when the respective outputs from the first and second photosensitive elements 11 and 21 having two kinds of thicknesses of the photodiode 1 of the present embodiment are calculated, UV-A waves, UV- It can be seen that in the state where the B wave and the UV-C wave are separated, the respective intensities can be detected.

이 경우에, 포토 다이오드 (1) 의 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 로부터 의 출력은 광발생 전류를 저항 등을 이용하여 전압으로 변환하고, 이것을 A/D 컨버터 등으로 디지털치로 변환하여 취출하고, 이들을 외부 회로에 형성한 연산 회로에서 연산함으로써 각각의 파장 영역의 강도를 검출하면 된다.In this case, the output from the first and second photosensitive elements 11, 21 of the photodiode 1 converts the photo-generated current into a voltage using a resistor or the like and converts it into a digital value with an A / D converter or the like. What is necessary is just to detect the intensity | strength of each wavelength area | region by extracting and calculating these by the calculation circuit formed in the external circuit.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 절연층 상에 형성된 두께가 상이한 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층에 각각 P- 확산층을 사이에 두고 대향 배치된 P+ 확산층과 N+ 확산층을 구비한 제 1 및 제 2 감광 소자를 형성함으로써, 제 1 및 제 2 감광 소자로부터 출력되는 2 종류의 출력으로부터 연산에 의해 3 개의 파장 영역의 자외선을 분리하여 그 강도를 구할 수가 있고, 3 개의 파장 영역의 자외선을 분리하고, 또한 그 강도를 검출하는 것이 가능한 포토 다이오드를 용이하게 얻을 수 있다.As described above, in the present embodiment, the first and second layers each having a P + diffusion layer and an N + diffusion layer disposed opposite to each other with a P− diffusion layer interposed therebetween in the first and second silicon semiconductor layers having different thicknesses formed on the insulating layer. By forming two photosensitive elements, ultraviolet rays in three wavelength ranges can be determined by calculation from two kinds of outputs outputted from the first and second photosensitive elements, and their intensities can be obtained. Moreover, the photodiode which can detect the intensity | strength can be obtained easily.

[실시예 2]Example 2

도 13 은 실시예 2 의 포토 다이오드의 단면을 나타내는 설명도, 도 14 내지 도 17 은 실시예 2 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.FIG. 13 is an explanatory diagram showing a cross section of the photodiode of Example 2, and FIGS. 14 to 17 are explanatory diagrams showing a manufacturing method of the photo IC of Example 2. FIG.

또한, 도 13 은 실시예 1 의 도 2 와 동일한 단면으로 나타낸 단면도이며, 그 상면은 실시예 1 의 도 1 과 동일하다. 또한 상기 실시예 1 과 동일한 부분은, 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.13 is sectional drawing shown by the same cross section as FIG. 2 of Example 1, and the upper surface is the same as FIG. 1 of Example 1. FIG. In addition, the part same as the said Example 1 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.

본 실시예의 두께가 얇은 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 은 도 14 내지 도 17 에 나타내는 바와 같이, 제 2 의 P- 확산층 (25) 의 제 2 의 P- 형성 영역 (61)(도 1 에 나타내는 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 의 「Π」자 형상의 제 2 의 P+ 확산층 (22) 과, 「E」자 형상의 제 2 의 N+ 확산층 (24) 에 끼워진 영역을 말한다) 에 만 형성되어 있다.As shown in FIGS. 14 to 17, the thinner second silicon semiconductor layer 4b of the present embodiment has a second P-formation region 61 (shown in FIG. 1) of the second P-diffusion layer 25. It is formed only in the "(pi)" shape 2nd P + diffused layer 22 of the 2nd diode formation area | region 6b, and the area | region inserted in the 2nd N + diffused layer 24 of the "E" shape). .

이 때문에, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 제 2 의 P+ 확산층 (22) 과 제 2 의 N+ 확산층 (24) 은 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 과 같은 두께로 형성되어 있다.For this reason, as shown in FIG. 13, the 2nd P + diffused layer 22 and the 2nd N + diffused layer 24 of a present Example are formed in the same thickness as the 1st silicon semiconductor layer 4a.

이 경우에, 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 은 3㎚ 이상, 30㎚ 미만의 두께로 설정되고, 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 은 30㎚ 이상, 36㎚ 이하로 설정된다.In this case, the second silicon semiconductor layer 4b is set to a thickness of 3 nm or more and less than 30 nm, and the first silicon semiconductor layer 4a is set to 30 nm or more and 36 nm or less.

실리콘 반도체층 (4) 의 두께를 3㎚ 이상, 36㎚ 이하로 하는 것은, 상기 실시예 1 과 동일한 이유에 의한다.The thickness of the silicon semiconductor layer 4 is set to 3 nm or more and 36 nm or less for the same reason as in the first embodiment.

제 2 실리콘 반도체층 (4b) 의 두께를 30㎚ 미만으로 설정했을 경우에, 제 2 의 P+ 확산층 (22) 과 제 2 의 N+ 확산층 (24) 의 두께를 30㎚ 이상으로 하는 것은, 제 2 의 P+ 확산층 (22) 및 제 2 의 N+ 확산층 (24) 의 두께를 각각 30㎚ 미만으로 하면, 도 18 에 나타내는 P+ 확산층의 경우에 있어서도, 도 19 에 나타내는 N+ 확산층의 경우에 있어서도, 시트 저항이 극도로 상승하여, 제 2 감광 소자 (21) 로부터의 출력이 저하되기 때문이다.When the thickness of the second silicon semiconductor layer 4b is set to less than 30 nm, the thickness of the second P + diffusion layer 22 and the second N + diffusion layer 24 is 30 nm or more. When the thicknesses of the P + diffusion layer 22 and the second N + diffusion layer 24 are each less than 30 nm, even in the case of the P + diffusion layer shown in FIG. 18, even in the case of the N + diffusion layer shown in FIG. 19, the sheet resistance is extremely high. It is because it rises to and the output from the 2nd photosensitive element 21 falls.

또한, 도 18, 도 19 에 있어서의 횡축은 각각 P+ 확산층, N+ 확산층의 게이트 길이 방향의 폭, 즉 도 13 에 나타내는 단면 방향의 각각의 폭이다.In addition, the horizontal axis in FIG. 18, FIG. 19 is the width | variety of the gate length direction of P + diffusion layer and N + diffusion layer, ie, each width of the cross-sectional direction shown in FIG.

이하에, 도 14 내지 도 17 에 PA 로 나타내는 공정에 따라, 본 실시예의 포토 IC 의 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the photo IC of a present Example is demonstrated according to the process shown by PA in FIGS. 14-17.

본 실시예의 반도체 웨이퍼의 실리콘 반도체층 (4) 은 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 의 두께와 같은 35㎚ 로 형성된다.The silicon semiconductor layer 4 of the semiconductor wafer of this embodiment is formed in the same manner as in the above-described first embodiment at 35 nm equal to the thickness of the first silicon semiconductor layer 4a.

PA1 (도 14), 실시예 1 의 공정 P1 과 동일하게 하여, 실리콘 반도체층 (4) 의 각각의 소자 분리 영역 (10) 에 소자 분리층 (9) 을 형성하고, 실리콘 반도체층 (4) 상에, CVD 법에 의해 질화 실리콘으로 이루어지는 실리콘 질화막 (53) 을 형성하고, 포토 리소그래피에 의해 실리콘 질화막 (53) 상에 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 의 제 2 의 P- 형성 영역 (61) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서, 이방성 에칭에 의해 실리콘 질화막 (53) 을 제거하여 제 2 의 P- 형성 영역 (61) 의 실리콘 반도체층 (4) 을 노출시킨다.In the same manner as in the process of PA1 (FIG. 14) and Example P1, an element isolation layer 9 is formed in each element isolation region 10 of the silicon semiconductor layer 4, and the silicon semiconductor layer 4 is formed on the element isolation region 10. Next, a silicon nitride film 53 made of silicon nitride is formed by the CVD method, and the second P-forming region 61 of the second diode formation region 6b is formed on the silicon nitride film 53 by photolithography. The exposed resist mask 51 is formed, and as a mask, the silicon nitride film 53 is removed by anisotropic etching to expose the silicon semiconductor layer 4 of the second P-formation region 61.

PA2 (도 14), 공정 P1 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 열산화법에 의해 제 2 의 P- 형성 영역 (61) 의 실리콘 반도체층 (4) 에 희생 산화막 (54) 을 형성한다.The resist mask 51 formed in PA2 (FIG. 14) and step P1 is removed, and a sacrificial oxide film 54 is formed in the silicon semiconductor layer 4 of the second P-forming region 61 by thermal oxidation. .

PA3 (도 14), 웨트 에칭에 의해 희생 산화막 (54) 을 제거하고, 열인산에 침지시켜 실리콘 질화막 (53) 을 제거하고, 제 2 의 P- 형성 영역 (61) 의 실리콘 반도체층 (4) 의 두께를 10㎚ 의 두께로 한 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 을 형성한다.The sacrificial oxide film 54 is removed by wet etching with PA3 (FIG. 14), the silicon nitride film 53 is removed by immersion in thermal phosphoric acid, and the silicon semiconductor layer 4 of the second P-formation region 61 is formed. The second silicon semiconductor layer 4b having a thickness of 10 nm is formed.

이로써, 실리콘 질화막 (53) 에 덮여 있던 제 2 의 P- 형성 영역 (61) 이외의 영역의 실리콘 반도체층 (4) 이 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 으로서 형성된다.As a result, the silicon semiconductor layer 4 in a region other than the second P-formed region 61 covered with the silicon nitride film 53 is formed as the first silicon semiconductor layer 4a.

PA4 (도 14), 포토 리소그래피에 의해 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 의 제 1 다이오드 형성 영역 (6a) 및 트랜지스터 형성 영역 (8a), 그리고 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 을 포함하는 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서, 실시예 1 의 공정 P4 와 동일하게 하여, 제 1 감광 소자 (11) 의 제 1 의 P- 확산층 (15) 및 nMOS 소자 (31) 의 채널 영역 (38) 을 형성함과 함께, 제 2 실리콘 반도체층 (4b) 을 포함하는 제 2 다이오드 형성 영역 (6b) 에 P 형 불순물을 비교적 저농도로 확산시킨 제 2 감광 소자 (21) 의 제 2 의 P- 확산층 (25) 을 형성한다.A second diode comprising PA4 (FIG. 14), a first diode forming region 6a and a transistor forming region 8a of the first silicon semiconductor layer 4a by photolithography, and a second silicon semiconductor layer 4b. The resist mask 51 which exposed the formation area 6b was formed, and it was made the same as process P4 of Example 1 as a mask, and the 1st P-diffusion layer 15 of the 1st photosensitive element 11 and The second photosensitive element in which the channel region 38 of the nMOS element 31 is formed, and the P-type impurity is diffused in a relatively low concentration in the second diode formation region 6b including the second silicon semiconductor layer 4b. The second P-diffusion layer 25 of 21 is formed.

PA5 (도 15), 공정 P4 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 실시예 1 의 공정 P5 와 동일하게 하여, pMOS 소자 (41) 의 채널 영역 (48) 을 형성한다.The resist mask 51 formed in PA5 (FIG. 15) and step P4 is removed, and the channel region 48 of the pMOS element 41 is formed in the same manner as in step P5 of the first embodiment.

PA6 (도 15), 실시예 1 의 공정 P6 과 동일하게 하여, 실리콘 산화막 (55) 을 형성하고, 그 위에 폴리실리콘층 (56) 을 형성한다.In the same manner as PA6 (FIG. 15) and Step P6 in Example 1, a silicon oxide film 55 is formed, and a polysilicon layer 56 is formed thereon.

PA7 (도 15), 실시예 1 의 공정 P7 과 동일하게 하여, 게이트 산화막 (32, 42) 을 개재하여 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 의 채널 영역 (38, 48) 에 대향하는 게이트 전극 (33, 43) 을 형성한다.PA7 (FIG. 15) and the gate electrode 33 which oppose the channel regions 38 and 48 of the first silicon semiconductor layer 4a via the gate oxide films 32 and 42 in the same manner as in the step P7 of the first embodiment. , 43).

PA8 (도 15), 포토 리소그래피에 의해 제 1 및 제 2 다이오드 형성 영역 (6a, 6b) 의 제 1 및 제 2 의 N+ 확산층 (14, 24) 의 형성 영역 (도 1 에 나타내는 「E」자 형상의 부위) 및 트랜지스터 형성 영역 (8a) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 노출되어 있는 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 및 게이트 전극 (33) 의 폴리실리콘에 N 형 불순물 이온을 주입하고, 게이트 전극 (33) 의 양측의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 N 형 불순물을 중농도로 확산시킨nMOS 소자 (31) 의 연장부 (37) 를 형성함과 함께, 게이트 전극 (33) 및 제 1 및 제 2 의 N+ 확산층 (14, 24) 의 형성 영역의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 중농도의 N 형 불순물을 확산시킨다.Formation area | region of the 1st and 2nd N + diffused layers 14 and 24 of 1st and 2nd diode formation area | region 6a, 6b by PA8 (FIG. 15) and photolithography ("E" shape shown in FIG. 1) N-type impurity ions are formed in the polysilicon of the first silicon semiconductor layer 4a and the gate electrode 33, which are exposed as a mask. Is injected into the first silicon semiconductor layer 4a on both sides of the gate electrode 33 to form an extension 37 of the nMOS element 31 in which the N-type impurities are diffused in a medium concentration, and the gate electrode 33 is formed. ) And medium N-type impurities in the first silicon semiconductor layer 4a in the formation regions of the first and second N + diffusion layers 14 and 24.

PA9 (도 16), 공정 PA8 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 포토 리소그래피에 의해 제 1 및 제 2 다이오드 형성 영역 (6a, 6b) 의 제 1 및 제 2 의 P+ 확산층 (12, 22) 의 형성 영역 (도 1 에 나타내는 「Π」자 형상의 부위) 및 트랜지스터 형성 영역 (8b) 을 노출시킨 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 노출되어 있는 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 및 게이트 전극 (43) 의 폴리실리콘에 P 형 불순물 이온을 주입하고, 게이트 전극 (43) 의 양측의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 P 형 불순물을 중농도로 확산시킨 pMOS 소자 (41) 의 연장부 (47) 를 형성함과 함께, 게이트 전극 (43) 및 제 1 및 제 2 의 P+ 확산층 (12, 22) 의 형성 영역의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 중농도의 P 형 불순물을 확산시킨다.The resist mask 51 formed at PA9 (FIG. 16) and step PA8 is removed, and the first and second P + diffusion layers 12, 22 of the first and second diode formation regions 6a, 6b are removed by photolithography. ) And a resist mask 51 exposing the transistor forming region 8b and the first silicon semiconductor layer 4a exposing this as a mask. And the extension of the pMOS element 41 in which P-type impurity ions are implanted into the polysilicon of the gate electrode 43, and the P-type impurity is diffused to the first silicon semiconductor layer 4a on both sides of the gate electrode 43 at a medium concentration. The portion 47 is formed and medium concentration P-type impurities are diffused into the gate electrode 43 and the first silicon semiconductor layer 4a in the formation regions of the first and second P + diffusion layers 12 and 22. Let's do it.

PA10 (도 16), 실시예 1 의 공정 P10 과 동일하게 하여, 게이트 전극 (33, 43) 의 측면에 사이드 월 (34) 을 형성한다.In the same manner as in step PA10 (FIG. 16) and step P10 in Example 1, sidewalls 34 are formed on the side surfaces of the gate electrodes 33 and 43.

PA11 (도 16), 포토 리소그래피에 의해 상기 공정 PA8 과 동일한 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 노출되어 있는 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 및 게이트 전극 (33) 의 폴리실리콘에 N 형 불순물 이온을 주입하고, 사이드 월 (34) 의 양측의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 N 형 불순물을 비교적 고농도로 확산시킨 nMOS 소자 (31) 의 소스층 (35), 드레인층 (36), 그리고 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 의 제 1 및 제 2 의 N+ 확산층 (14, 24) 을 형성함과 함께, 게이트 전극 (33) 에 비교적 고농도의 N 형 불순물을 확산시킨다.The same resist mask 51 as in the step PA8 is formed by PA11 (FIG. 16) and photolithography, and the N-type is formed on the polysilicon of the first silicon semiconductor layer 4a and the gate electrode 33 which are exposed as a mask. Source layer 35 and drain layer 36 of nMOS element 31 in which impurity ions are implanted and N-type impurities are diffused in relatively high concentrations in first silicon semiconductor layer 4a on both sides of sidewall 34; The first and second N + diffusion layers 14 and 24 of the first and second photosensitive elements 11 and 21 are formed in the first silicon semiconductor layer 4a, and the concentration is relatively high in the gate electrode 33. D-type impurities are diffused.

PA12 (도 16), 공정 PA11 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 포토 리소그래피에 의해 상기 공정 PA9 와 동일한 레지스트 마스크 (51) 를 형성하고, 이것을 마스크로서 노출되어 있는 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 및 게이트 전극 (43) 의 폴리실리콘에 P 형 불순물 이온을 주입하고, 사이드 월 (34) 의 양측의 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 P 형 불순물을 비교적 고농도로 확산시킨 pMOS 소자 (41) 의 소스층 (45), 드레인층 (46), 그리고 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 의 제 1 및 제 2 의 P+ 확산층 (12, 22) 을 형성함과 함께, 게이트 전극 (43) 에 비교적 고농도의 P 형 불순물을 확산시킨다.The resist mask 51 formed in PA12 (FIG. 16) and step PA11 is removed, and the same resist mask 51 as in step PA9 is formed by photolithography, and the first silicon semiconductor layer exposed as a mask ( The pMOS device 41 in which P-type impurity ions are implanted into the polysilicon of the 4a) and the gate electrode 43, and the P-type impurity is diffused in a relatively high concentration in the first silicon semiconductor layer 4a on both sides of the sidewall 34. The first and second P + diffusion layers 12, 22 of the first and second photosensitive elements 11, 21 on the source layer 45, the drain layer 46, and the first silicon semiconductor layer 4a. In addition, relatively high concentration of P-type impurities are diffused into the gate electrode 43.

PA13 (도 17), 공정 PA12 에서 형성한 레지스트 마스크 (51) 를 제거하고, 각 확산층을 활성화시키기 위한 열처리를 실시하여, 본 실시예의 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21), 그리고 nMOS 소자 (31), pMOS 소자 (41) 가 형성된다.The resist mask 51 formed in PA13 (FIG. 17) and step PA12 was removed, and heat treatment was performed to activate the respective diffusion layers, thereby providing the first and second photosensitive elements 11 and 21 of the present embodiment, and the nMOS element. 31, the pMOS element 41 is formed.

그 후에, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 층간 절연막을 형성하고, 포토 리소그래피에 의해 층간 절연막 상에, 제 1 및 제 2 의 P+ 확산층 (12, 22), 제 1 및 제 2 의 N+ 확산층 (14, 24), 소스층 (35, 45) 및 드레인층 (36, 46) 상의 컨택트홀의 형성 영역의 층간 절연막을 노출시킨 개구부를 갖는 레지스트 마스크 (도시 생략) 를 형성하고, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 각 확산층에 도달하는 컨택트 플러그를 형성하고, 그 상면을 평탄화 처리하여 층간 절연막의 상면을 노출시킨다.Thereafter, an interlayer insulating film is formed in the same manner as in Example 1, and the first and second P + diffusion layers 12 and 22 and the first and second N + diffusion layers 14 are formed on the interlayer insulating film by photolithography. 24, a resist mask (not shown) having an opening exposing the interlayer insulating film of the contact hole formation region on the source layers 35 and 45 and the drain layers 36 and 46 is formed, and is the same as in the first embodiment. To form contact plugs that reach each of the diffusion layers, and planarize the upper surface to expose the upper surface of the interlayer insulating film.

다음에, 상기와 동일하게 하여, 게이트 전극 (33, 43) 에 도달하는 컨택트홀에 도전 재료를 매립하여 컨택트 플러그를 형성하고, 평탄화 처리를 실시하여 본 실시예의 포토 IC (58) 를 형성한다.Next, in the same manner as described above, a contact plug is formed by filling a conductive material in the contact holes reaching the gate electrodes 33 and 43, and a planarization process is performed to form the photo IC 58 of the present embodiment.

이와 같이 하여 형성된 제 1 및 제 2 감광 소자 (11, 21) 는, 상기 실시예 1 과 마찬가지로, 각각의 확산층이 nMOS 소자 (31) 및 pMOS 소자 (41) 의 각 확산층과 같은 유형의 같은 불순물을 같은 농도로 확산시키고 있으므로, 각각의 형성 공정에 있어서, 같은 레지스트 마스크 (51) 를 이용하여 동시에 형성하는 것이 가능해져, 포토 IC (58) 의 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.The first and second photosensitive elements 11 and 21 thus formed have the same impurities as those of the first embodiment, each diffusion layer having the same type as each of the diffusion layers of the nMOS element 31 and the pMOS element 41. Since the diffusion is carried out at the same concentration, it is possible to simultaneously form the same resist mask 51 in each formation step, thereby simplifying the manufacturing process of the photo IC 58.

상기와 같이, 본 실시예의 제 2 감광 소자 (21) 의 제 2 의 P- 확산층 (25) 이 30㎚ 미만의 두께였다 하더라도, 제 2 의 P+ 확산층 (22) 및 제 2 의 N+ 확산층 (25) 은 30㎚ 이상의 두께를 갖는 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 형성되어 있으므로, 시트 저항이 과대해지는 일은 없고, 제 2 감광 소자 (21) 로부터의 출력이 저하되는 일도 없다.As described above, even if the second P- diffusion layer 25 of the second photosensitive element 21 of the present embodiment has a thickness of less than 30 nm, the second P + diffusion layer 22 and the second N + diffusion layer 25 Since it is formed in the 1st silicon semiconductor layer 4a which has a thickness of 30 nm or more, sheet resistance does not become excessive and the output from the 2nd photosensitive element 21 does not fall.

또한, 제 2 의 P+ 확산층 (22) 및 제 2 의 N+ 확산층 (25) 을 nMOS 소자 (31) 및 pMOS 소자 (41) 를 형성하는 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 형성하므로, 컨택트홀의 깊이를 다른 소스층 등의 확산층에 형성하는 컨택트홀의 깊이와 같게 할 수 있고, 컨택트 플러그를 형성할 때의 공정을 간소화하여, 포토 IC (58) 의 제조 공정의 간략화를 더욱 도모할 수 있다.In addition, since the second P + diffusion layer 22 and the second N + diffusion layer 25 are formed in the first silicon semiconductor layer 4a forming the nMOS element 31 and the pMOS element 41, the depth of the contact hole is increased. The depth of the contact hole formed in the diffusion layer of another source layer or the like can be the same, and the process for forming the contact plug can be simplified, and the manufacturing process of the photo IC 58 can be simplified further.

또한, 본 실시예에서는, 제 2 의 P- 확산층 (25) 의 두께를 30㎚ 미만으로 하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 제 2 의 P- 확산층 (25) 의 두께를 30㎚ 이상으로 하는 경우라도, 제 2 의 P+ 확산층 (22) 및 제 2 의 N+ 확산층 (25) 을 제 1 실리콘 반도체층 (4a) 에 형성하면, 상기와 동일한 컨택트 플러그 형성시의 공정 간소화의 효과가 얻어진다.In the present embodiment, the case where the thickness of the second P-diffusion layer 25 is less than 30 nm has been described as an example, but the case where the thickness of the second P-diffusion layer 25 is 30 nm or more is explained. When the second P + diffusion layer 22 and the second N + diffusion layer 25 are formed in the first silicon semiconductor layer 4a, the effect of the process simplification in forming the same contact plug as described above is obtained.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 상기 실시예 1 과 동일한 효과에 더하여, 제 2 의 P- 확산층을 형성하는 제 2 실리콘 반도체층의 두께를 30㎚ 미만으로 했을 경우에, 제 2 의 P+ 확산층 및 제 2 의 N+ 확산층을 30㎚ 이상의 두께로 하도록 함으로써, 제 2 감광 소자의 고농도 확산층의 시트 저항이 과대해지는 것을 방지하여, 제 2 감광 소자로부터의 출력의 저하를 방지할 수 있다.As described above, in the present embodiment, in addition to the same effect as in the first embodiment, when the thickness of the second silicon semiconductor layer forming the second P-diffusion layer is less than 30 nm, the second P + diffusion layer And by setting the second N + diffusion layer to a thickness of 30 nm or more, the sheet resistance of the high concentration diffusion layer of the second photosensitive element can be prevented from being excessive, and a decrease in the output from the second photosensitive element can be prevented.

또한, 제 2 의 P+ 확산층 및 제 2 의 N+ 확산층을 제 1 실리콘 반도체층에 형성하도록 함으로써, 제 2 의 P+ 확산층 및 제 2 의 N+ 확산층의 상면을 MOSFET 의 소스층, 드레인층의 상면과 같은 높이로 할 수 있고, 컨택트 플러그 형성시의 공정을 간소화하여 포토 IC 의 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.Further, by forming the second P + diffusion layer and the second N + diffusion layer in the first silicon semiconductor layer, the upper surfaces of the second P + diffusion layer and the second N + diffusion layer are flush with the upper surfaces of the source and drain layers of the MOSFET. The manufacturing process of the photo IC can be simplified by simplifying the process at the time of forming the contact plug.

또한, 상기 각 실시예에 있어서는, 포토 다이오드의 감광 소자의 저농도 확산층은 2 종류의 두께가 상이한 실리콘 반도체층에 각각 형성하는 것으로 설명하였지만, 3 종류 이상의 상이한 두께를 갖는 실리콘 반도체층에 각각 형성하도록 해도 된다.In each of the above embodiments, the low concentration diffusion layer of the photodiode of the photodiode has been described as being formed in two kinds of silicon semiconductor layers having different thicknesses, but may be formed in silicon semiconductor layers having three or more kinds of different thicknesses, respectively. do.

또한, 상기 각 실시예에 있어서는, 저농도 확산층은 P 형 불순물을 확산시켜 형성하는 것으로 설명하였지만, N 형의 불순물을 비교적 저농도로 확산시켜 형성해도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.In the above embodiments, the low concentration diffusion layer was formed by diffusing the P-type impurities, but the same effect as described above can be obtained even when the N-type impurities are formed by diffusing at a relatively low concentration.

또한, 상기 각 실시예에 있어서는, P+ 확산층은 「Π」자 형상, N+ 확산층은 「E」자 형상인 것으로 설명하였지만, 각각의 형상을 반대로 해도 되고, 빗살부의 수를 더 많게 해도 된다.In each of the above embodiments, the P + diffusion layer has been described as having a "?" Shape and the N + diffusion layer has a "E" shape. However, the shapes may be reversed and the number of comb portions may be increased.

또한, 상기 각 실시예에 있어서는, P+ 확산층 및 N+ 확산층에는 빗살부를 복수 형성하고, 이들을 맞물리게 하여 배치하는 것으로 설명하였지만, 빗살부를 형성하지 않고, 봉우리부만을 저농도 확산층을 사이에 두고 대향 배치하도록 해도 된다.Incidentally, in the above embodiments, it has been described that a plurality of comb portions are formed in the P + diffusion layer and the N + diffusion layer and are arranged so as to be interlocked with each other. However, the peak portions may be disposed to face each other with only the low concentration diffusion layer interposed therebetween. .

또한, 상기 각 실시예에 있어서는, 실리콘 반도체층은 SOI 기판의 절연층으로서의 매립 산화막 상에 형성된 실리콘 반도체층인 것으로 설명하였지만, 절연층으로서의 사파이어 기판 상에 형성된 SOS (Silicon On Sapphire) 기판의 실리콘 반도체층이라도, 절연층으로서의 쿼츠 기판 상에 형성된 SOQ (Silicon On Quartz) 기판의 실리콘 반도체층 등이어도 된다.In each of the above embodiments, the silicon semiconductor layer is described as being a silicon semiconductor layer formed on the buried oxide film as the insulating layer of the SOI substrate, but the silicon semiconductor of the SOS (Silicon On Sapphire) substrate formed on the sapphire substrate as the insulating layer. The layer may be a silicon semiconductor layer of a silicon on quartz (SOQ) substrate formed on a quartz substrate as an insulating layer.

[도 1] 실시예 1 의 포토 다이오드의 상면을 나타내는 설명도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the upper surface of the photodiode of Example 1. FIG.

[도 2] 실시예 1 의 포토 다이오드의 단면을 나타내는 설명도.Explanatory drawing which shows the cross section of the photodiode of Example 1. FIG.

[도 3] 실시예 1 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도.FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the photo IC of Example 1. FIG.

[도 4] 실시예 1 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도.4 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the photo IC of Example 1. FIG.

[도 5] 실시예 1 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도.FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing the photo IC of Example 1. FIG.

[도 6] 실시예 1 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도.FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the photo IC of Example 1. FIG.

[도 7] 실리콘 (100) 의 광흡수계수의 파장 의존성을 나타내는 그래프.7 is a graph showing the wavelength dependence of the light absorption coefficient of silicon (100).

[도 8] 실리콘 반도체층의 두께에 따른 광흡수율을 나타내는 그래프.8 is a graph showing the light absorption rate according to the thickness of the silicon semiconductor layer.

[도 9] 광흡수율이 10% 가 되는 파장을 나타내는 그래프.9 is a graph showing a wavelength at which the light absorption rate becomes 10%.

[도 10] 실시예 1 의 포토 다이오드의 각 감광 소자의 광흡수율을 나타내는 그래프.10 is a graph showing the light absorption of each photosensitive element of the photodiode of Example 1. FIG.

[도 11] 실시예 1 의 포토 다이오드의 각 파장 영역의 자외선의 검출 방법을 나타내는 설명도.FIG. 11 is an explanatory diagram showing a detection method of ultraviolet light in each wavelength region of the photodiode of Example 1. FIG.

[도 12] 실시예 1 의 포토 다이오드의 출력 특성을 나타내는 그래프.12 is a graph showing the output characteristics of the photodiode of Example 1. FIG.

[도 13] 실시예 2 의 포토 다이오드의 단면을 나타내는 설명도.FIG. 13 is an explanatory diagram showing a cross section of a photodiode of Example 2. FIG.

[도 14] 실시예 2 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도.FIG. 14 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing the photo IC of Example 2. FIG.

[도 15] 실시예 2 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도.FIG. 15 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing the photo IC of Example 2. FIG.

[도 16] 실시예 2 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도.FIG. 16 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing the photo IC of Example 2. FIG.

[도 17] 실시예 2 의 포토 IC 의 제조 방법을 나타내는 설명도.FIG. 17 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing the photo IC of Example 2. FIG.

[도 18] 실시예 2 의 P+ 확산층의 시트 저항을 나타내는 그래프.FIG. 18 is a graph showing sheet resistance of P + diffusion layers of Example 2. FIG.

[도 19] 실시예 2 의 N+ 확산층의 시트 저항을 나타내는 그래프.FIG. 19 is a graph showing the sheet resistance of the N + diffusion layer of Example 2. FIG.

[도 20] 실리콘 반도체층의 두께를 40.04㎚ 로 했을 때의 감광 소자의 감도를 나타내는 그래프.20 is a graph showing the sensitivity of the photosensitive element when the thickness of the silicon semiconductor layer is 40.04 nm.

[도 21] 실리콘 반도체층의 두께에 따른 서브피크 파장을 나타내는 그래프.Fig. 21 is a graph showing the sub-peak wavelength according to the thickness of the silicon semiconductor layer.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

1:포토 다이오드1: Photodiode

3:매립 산화막3: buried oxide film

4:실리콘 반도체층4: silicon semiconductor layer

4a:제 1 실리콘 반도체층4a: first silicon semiconductor layer

4b:제 2 실리콘 반도체층4b: second silicon semiconductor layer

6a:제 1 다이오드 형성 영역6a: 1st diode formation area

6b:제 2 다이오드 형성 영역6b: second diode formation region

8a, 8b:트랜지스터 형성 영역8a, 8b: transistor formation region

9:소자 분리층9: element isolation layer

9a, 9c:한 변9a, 9c: One side

9b, 9d:다른 변9b, 9d : other side

10:소자 분리 영역10: device isolation region

11:제 1 감광 소자11: first photosensitive element

12:제 1 의 P+ 확산층12: first P + diffusion layer

12a, 14a, 22a, 24a: 봉우리부12a, 14a, 22a, 24a: Peak part

12b, 14b, 22b, 24b:빗살부12b, 14b, 22b, 24b: comb part

14:제 1 의 N+ 확산층14 first N + diffusion layer

15:제 1 의 P- 확산층15: first P-diffusion layer

16, 26:경계16, 26: Boundary

21:제 2 감광 소자21: second photosensitive element

22:제 2 의 P+ 확산층22: second P + diffusion layer

24:제 2 의 N+ 확산층24: Second N + diffusion layer

25:제 2 의 P- 확산층25: second P-diffusion layer

31:nMOS 소자31: nMOS element

32, 42:게이트 산화막32, 42 : gate oxide film

33, 43:게이트 전극33, 43: gate electrode

34:사이드 월34: Side wall

35, 45:소스층35, 45 : Source layer

36, 46:드레인층36, 46 : Drain floor

37, 47:연장부37, 47: Extension part

38, 48:채널 영역38, 48 : Channel area

41:pMOS 소자41 : pMOS element

51:레지스트 마스크51: resist mask

53:실리콘 질화막53: silicon nitride film

54:희생 산화막54: sacrificial oxide film

55:실리콘 산화막55 silicon silicon film

56:폴리실리콘층56: Polysilicon layer

58:포토 IC58: Photo IC

61:제 2 의 P- 형성 영역61: second P-forming region

Claims (9)

절연층 상에 형성된 두께가 상이한 복수의 실리콘 반도체층을 구비하고,A plurality of silicon semiconductor layers having different thicknesses formed on the insulating layer, 상기 각각의 두께의 실리콘 반도체층은 P 형 및 N 형의 어느 일방의 유형의 불순물을 저농도로 확산시켜 형성된 저농도 확산층을 갖고,The silicon semiconductor layer of each thickness has a low concentration diffusion layer formed by diffusing impurities of either type of P type and N type at low concentration, 각각의 상기 저농도 확산층을 사이에 두고, P 형의 불순물을 고농도로 확산시켜 형성된 P 형 고농도 확산층과, N 형의 불순물을 고농도로 확산시켜 형성된 N 형 고농도 확산층이 대향 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드.A P-type high concentration diffusion layer formed by diffusing P-type impurities at high concentration with each of the low concentration diffusion layers interposed therebetween, and an N-type high concentration diffusion layer formed by diffusing N-type impurities at high concentration. diode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저농도 확산층을 사이에 두고 대향 배치된 상기 P 형 고농도 확산층과, 상기 N 형 고농도 확산층이 같은 두께의 실리콘 반도체층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드.The P-type high concentration diffusion layer and the N-type high concentration diffusion layer which are disposed to face each other with the low concentration diffusion layer interposed therebetween are formed in a silicon semiconductor layer of the same thickness. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 두께가 상이한 실리콘 반도체층은 각각 3㎚ 이상, 36㎚ 이하의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드.And the silicon semiconductor layers having different thicknesses each have a thickness in a range of 3 nm or more and 36 nm or less. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저농도 확산층을 30㎚ 미만이 되는 실리콘 반도체층에 형성하는 경우 에, 그 저농도 확산층을 사이에 두고 대향 배치된 상기 P 형 고농도 확산층 및 N 형 고농도 확산층을 30㎚ 이상, 36㎚ 이하의 두께로 하는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드.When the low concentration diffusion layer is formed in a silicon semiconductor layer of less than 30 nm, the P-type high concentration diffusion layer and the N-type high concentration diffusion layer, which face each other with the low concentration diffusion layer interposed therebetween, have a thickness of 30 nm or more and 36 nm or less. Photodiode characterized in that. 절연층 상에 형성된 제 1 실리콘 반도체층과,A first silicon semiconductor layer formed on the insulating layer, 상기 절연층 상에 형성된 상기 제 1 실리콘 반도체층보다 얇은 두께를 갖는 제 2 실리콘 반도체층과,A second silicon semiconductor layer having a thickness thinner than the first silicon semiconductor layer formed on the insulating layer; 상기 제 1 실리콘 반도체층에 형성된, P 형 및 N 형의 어느 일방과 같은 유형의 불순물을 저농도로 확산시킨 제 1 저농도 확산층과, 그 제 1 저농도 확산층을 사이에 두고, P 형의 불순물을 고농도로 확산시킨 제 1 의 P 형 고농도 확산층과, N 형의 불순물을 고농도로 확산시킨 제 1 의 N 형 고농도 확산층을 대향 배치시킨 제 1 감광 소자와,The first low concentration diffusion layer in which the impurity of any one of the P type and the N type formed on the first silicon semiconductor layer is diffused at low concentration, and the first low concentration diffusion layer is interposed between the first low concentration diffusion layer at a high concentration. A first photosensitive element in which a first P-type high concentration diffusion layer diffused and a first N-type high concentration diffusion layer in which N-type impurities are diffused at high concentration are opposed to each other; P 형 및 N 형의 어느 일방과 같은 유형의 불순물을 저농도로 확산시킨 제 2 저농도 확산층과, 그 제 2 저농도 확산층을 사이에 두고, P 형의 불순물을 고농도로 확산시킨 제 2 의 P 형 고농도 확산층과, N 형의 불순물을 고농도로 확산시킨 제 2 의 N 형 고농도 확산층을 대향 배치시킨 제 2 감광 소자를 구비하고,The second low concentration diffusion layer in which the impurities of the same type as either the P type or the N type are diffused at low concentration, and the second P type high concentration diffusion layer in which the P type impurities are diffused at a high concentration between the second low concentration diffusion layer. And a second photosensitive element in which a second N-type high concentration diffusion layer in which N-type impurities are diffused at high concentration is disposed to face each other. 상기 제 2 실리콘 반도체층에, 상기 제 2 저농도 확산층을 형성한 것을 특징으로 하는 포토 다이오드.And the second low concentration diffusion layer is formed in the second silicon semiconductor layer. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 제 2 의 P 형 고농도 확산층 및 제 2 의 N 형 고농도 확산층이, 상기 제 2 실리콘 반도체층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드.The second P-type high concentration diffusion layer and the second N-type high concentration diffusion layer are formed in the second silicon semiconductor layer. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 제 2 의 P 형 고농도 확산층 및 제 2 의 N 형 고농도 확산층이, 상기 제 1 실리콘 반도체층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드.The second P-type high concentration diffusion layer and the second N-type high concentration diffusion layer are formed in the first silicon semiconductor layer. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 5 to 7, 상기 제 1 및 제 2 실리콘 반도체층은 각각 3㎚ 이상, 36㎚ 이하의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드.And the first and second silicon semiconductor layers each have a thickness in a range of 3 nm or more and 36 nm or less. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 5 to 7, 상기 제 1 실리콘 반도체층은 30㎚ 이상, 36㎚ 이하의 범위의 두께를 갖고, 상기 제 2 의 실리콘 반도체층은 3㎚ 이상, 30㎚ 미만의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드.And the first silicon semiconductor layer has a thickness in the range of 30 nm or more and 36 nm or less, and the second silicon semiconductor layer has a thickness in the range of 3 nm or more and less than 30 nm.
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