KR910009043B1 - 반도체장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도 내지 제5도는 본 발명의 실시예에 따른 단면도.
제6도는 동실시예를 포토커플러에 응용한 경우의 구성도.
제7도 및 제8도는 종래의 장치의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체기판 2 : 수광소자(포토다이오드)
3 : 반도체소자 4 : 투광성 도전막
5,5' : 금속배선 61,62: 절연막
7 : 차광성 막 8 : 안정화막
9 : 차광성 도전막 11 : 발광소자
[산업상의 이용분야]
본 발명은 빛을 받아서 동작하는 반도체장치에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
근래, 광신호를 입력신호로 해서 동작하는 반도체장치에 있어서는 포토다이오드나 포토트랜지스터처럼 빛을 전류로 변환하는 소자와 증폭회로나 파형정형회로같은 소자의 모노리딕화(monolithic 化)가 진행되고 있다. 이들 반도체장치의 응용분야는 점차 확장되어 가고 있는 반면에 그 사용환경은 해마다 악화되고 있다. 즉, 공중에는 대단히 많은 전자파가 어지러이 날고 있으며, 라인전원에는 전원회로의 개폐등에 의해 발생하는 서어지전압(surge voltage)이 항상 걸려 있기 때문에 사용환경이 나빠지게 된다. 종래에는 이 전자파나 서어지전압에 의한 반도체장치의 오동작을 방지하는 수단으로서, 반도체칩표면에 절연막을 매개해서 도전막을 피복시키는 온칩 쉴드(on-ship-shield)가 행해졌지만, 빛을 입력신호로 해서 동작하는 반도체장치에 있어서의 쉴드막은 투명한 도전성을 가질 필요가 있게 되어 산화주석, 산화인듐, 다결정실리콘등의 투광성 도전막이 이용되었다.
제7도는 상기와 같은 종래의 반도체장치의 단면을 도시한 것으로, 참조부호 1은 반도체기판, 2은 포토다이오드를 형성하는 수광부, 3은 반도체소자, 4는 투광성 도전막, 5는 금속배선, 61, 62는 절연막을 나타낸다.
또 포토다이오드, 포토트랜지스터처럼 빛을 전류로 변환하는 소자와 증폭회로, 파형정형회로등의 소자가 모노리딕화된 반도체장치에서는, 특히 빛을 전류로 변환하는 소자이외의 부분에 빛이 들어옴으로써 발생하는 오동작이 자주 문제로 되고 있기 때문에, 제8도와 같이 광신호를 전기신호로 변환하는 소자이외의 부분에 빛을 차단하는 차광성 도전막(9)을 부착시켜 놓고 있었다.
즉, 제7도에 도시된 투광성 도전막(4)에 의한 쉴드는 쉴드효과로서 양호한 결과를 얻을 수 있지만, 입력 신호로서의 빛이 칩전면에 조사되기 때문에, 포토다이오드, 포토트랜지스터처럼 광신호를 전기신호를 변환하는 소자이외의 부분에서도 광신호가 전기신호로 변환되므로 오동작이 일어나는 원인이 된다.
또, 상기 오동작을 방지하기 위해 상술한 광신호를 전기신호로 변환하는 소자이외의 부분에 설치된 차광성 도전막(9)에서는 전자파나 서어지전압에 대한 내성, 즉 쉴드효과가 좋지 않게 된다. 이것은 포토다이오드, 포토트랜지스터부가 그 칩내에서 가장 감도가 높은 부분이기 때문이라고 생각된다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 사정을 고려해서 발명된 것으로, 상기 가장 감도가 높은 부분의 쉴드효과를 충분히 거둘 수 있으면서 빛에 의한 오동작을 방지해서 신뢰성을 높일 수 있도록 되어 있는 반도체장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명의 광신호를 전기신호로 변환하는 수광부 및 반도체소자를 갖춘 반도체장치에 있어서, 적어도 상기 수광부가 형성된 반도체칩주표상에 절연막을 매개해서 형성된 투광성 도전막과, 상기 반도체소자가 형성된 반도체주표면에 절연막을 매개해서 형성된 배선층, 이 배선층을 피복해서 형성된 절연막, 이 절연막상의 상기 수광부이외의 반도체소자상의 일부 또는 전부에 형성된 차광성 막을 구비하여 이루어지고, 상기 투광성 도전막은 상기 반도체장치의 정전위라인과 전기적으로 접속되도록 한 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 광신호를 입력신호로 하여 동작하는 반도체장치중 포토다이오드, 포토트랜지스터처럼 광신호를 전기신호로 변환하는 소자상에는 투과성 도전막으로 쉴드하고, 그 밖의 다른 부분은 차광성 막으로 차광 또는 차광성 도전막으로 차광 및 쉴드를 하도록 되어 있다.
[실시예]
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 실시예의 단면도를 나타낸 것인데, 이것은 종래예와 대응시킨 경우의 예이므로 대응되는 부분에는 동일부호를 기재하였다. 제1도에 도시된 바와 같이 통상의 반도체제조공정으로 반도체기판(1)에 반도체소자(2,3)를 만들어 넣고, 그 중 포토다이오드(2)상에는 절연막(62: 투광성)을 매개해서 다결정실리콘, 산화인듐, 산화주석등의 투광성 도전막(4)을 형성한다.
또, 소정의 회로기능이 얻어지도록 금속배선(5)을 형성하고, 그 다음에 산화실리콘, 폴리이미드(polyimide), 질화실리콘등과 같이 그 소자에 적당한 절연막(61: 투광성)을 피복하며, 그 위에 알루미늄, 알루미늄합금등의 차광성 막(7, 절연성인 것도 가능)을 형성하되 적어도 포토다이오드(2)위만은 뚫려지도록 형성한다. 이것들 중에서 투광성 도전막(4)이 반도체장치의 정전위라인, 예컨대 접지전위와 전기적으로 접속될 수 있도록 배선(5')을 부착시켜 놓는다.
또, 차광성 막(7)을 제2도와 같이 도전성을 갖는 차광성 도전막(9)으로 대체하고, 그 차광성 도전막(9)도 투광성 도전막(4)과 마찬가지로 정전위라인에 접속시키면, 쉴드효과를 더욱 더 높일 수 있게 된다.
그리고 제4도 및 제5도와 같이 차광성 막(7) 또는 차광성 도전막(9)위에 산화실리콘, 폴리이미드, 질화실리콘등의 안정화막(8)을 부착시켜도 본 발명의 목적하는 바는 변하지 않게 된다.
또, 차광성 도전막(9)은 제3도와 같이 포토다이오드(2)이외의 모든 소자상에 설치할 필요없이 오동작을 일으키는 소자상에만 설치해도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
포토커플러의 수광소자(2)에 본 발명을 응용한 예는 제6도에 도시했다. 제6도중 참조번호 11은 발광소자, C는 기생용량을 나타낸다.
본 발명에 의하면 외부 노이즈로부터의 내성, 즉 쉴드효과를 충분히 견지하면서 포토다이오드이외의 소자의 광조사에 의한 오동작을 완전히 방지할 수 있게 된다. 또 본 발명에서는 신규한 공정은 필요하지 않으며, 단지 종래 공정의 조합으로 대치할 수 있다는 것도 큰 특징의 하나가 된다. 또 포토커플러의 수광소자에 본 발명을 응용한 경우에도 큰 효과를 얻을 수 있게 된다. 포토커플러는 제6도에 도시된 것처럼 전기신호를 빛을 매체로 해서 전송하는 소자로서, 발광소자(11)와 수광소자(2)로 구성되는데, 이 발광소자(11)와 수광소자(2)는 전기적으로 절연되어 있기 때문에 C에 의해 용량성 결합되게 된다. 이 상태에서 발광소자(11)와 수광소자(2)사이에 급격한 기울기를 갖는 전기적 노이즈 dv/dt가 인가되면, 상술한 용량성 결합 C에 의해 변위전류 C·dv/df가 발생되는데 이 변위전류가 오동작의 원인이 된다.
또, 포토커플러의 동작시에 발광소자(11)로부터의 빛이 수광소자(2)에 조사되는데, 이때 수광소자(2)의 수광부이외의 부분에도 빛이 조사되므로, 이것도 오동작의 원인이 된다. 그렇지만 본 발명을 실시한 수광소자를 이용함으로써 발생된 상기 변위전류를 투광성 도전막(4)으로 바이패스시킴(쉴드)과 더불어 수광소자(2)의 수광부이외의 부분을 차광할 수 있으며 오동작을 방지할 수 있게 된다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 수광부의 쉴드효과를 충분히 유지하면서 수광부이외의 소자로의 광조사에 의한 오동작을 충분히 방지할 수 있게 된다. 또, 본 발명을 포토커플러의 수광소자로서 사용하는 경우는 전기적 노이즈 dv/dt가 인가되어도 변위전류에 의한 오동작을 방지할 수 있게 된다. 또 본 발명에서는 신규한 공정은 아무런 필요가 없으며, 단지 종래 공정의 조합으로 대치시킬 수 있는 등 여러가지 이점을 갖게 된다.
Claims (5)
- 광신호를 전기신호로 변환하는 수광부(2) 및 반도체 소자(3)를 갖춘 반도체장치에 있어서, 적어도 상기 수광부(2)가 형성된 반도체칩주표면상에 절연막(62)을 매개해서 형성된 투광성 도전막(4)과, 상기 반도체소자(3)가 형성된 반도체주표면상에 절연막(62)을 매개해서 형성된 배선층(5), 이 배선층(5)을 피복해서 형성된 절연막(61), 이 절연막(61)상의 상기 수광부(2)이외의 반도체소자(3)상의 일부 또는 전부에 형성된 차광성 막(9)을 구비해서 이루어지고, 상기 투광성 도전막(4)이 상기 반도체장치(3)의 정전위라인(5')과 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
- 제1항에 있어서, 상기 차광성 막(9)상에 절연막(3)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
- 제1항에 있어서, 상기 차광성 막(9)이 도전성을 가지면서 상기 투광성 도전막(4)과 마찬가지로 상기 반도체장치의 정전위라인(5')과 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
- 제1항에 있어서, 상기 투광성 도전막(4)이 다결정실리콘으로 만들어지고, 상기 차광성 막(9)이 알루미늄계 금속으로 만들어진 것을 특징으로 하는 반도체장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체장치가 포토커플러의 수광소자(2)를 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
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