JPH04196589A - Optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、半導体基板上に、1または2以上の受光素子
を配置して形成される、分割型フォトダイオード、フォ
トトランジスタアレイなどの光半導体装置に関する。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to optical semiconductors such as split photodiodes and phototransistor arrays, which are formed by arranging one or more light receiving elements on a semiconductor substrate. Regarding equipment.
[従来の技術]
フォトダイオード等の光半導体装置には、基板のほぼ全
面を有効受光面とするものの他、特殊な形態のものとし
て、基板の一部を有効受光面とするもの、また、同一基
板に複数個のフォトダイオードが形成されているものが
ある。ところが、これらの特殊形態のものには、一般的
形態のものにはない、特殊な問題がある。[Prior art] Optical semiconductor devices such as photodiodes include those in which almost the entire surface of the substrate is used as an effective light-receiving surface, as well as those in special forms in which a part of the substrate is used as an effective light-receiving surface, and those in which the effective light-receiving surface is formed on a part of the substrate. Some have multiple photodiodes formed on the substrate. However, these special forms have special problems that the general forms do not have.
第1に、基板の一部を有効受光面とするものにあっては
、有効受光面以外の、本来不感帯であるべき部分に、光
が照射されて生じるキャリアが、有効受光面部分に拡散
流入して、有効受光部固有の受光量に対応する以上の光
電流を生じさせるという問題がある。この場合、有効受
光部の面積に対する不感帯の面積比が大きいほど光電流
の増加量が多い傾向がある。First, in the case where a part of the substrate is used as an effective light-receiving surface, carriers generated when light is irradiated onto a part other than the effective light-receiving surface that should originally be a dead zone diffuse and flow into the effective light-receiving surface. Therefore, there is a problem in that a photocurrent exceeding the amount of light received by the effective light receiving section is generated. In this case, there is a tendency that the larger the area ratio of the dead zone to the area of the effective light-receiving portion is, the larger the amount of increase in photocurrent is.
第2に、同一基板に複数個のフォトダイオードが形成さ
れているものにあっては、互いに隣接するフォトダイオ
ード間において、一方のフォトダイオードの出力を開放
状態として、他方のフォトダイオードの光電流を計測す
ると、開放状態のフォトダイオードで生成されたキャリ
アが拡散して、他方のフォトダイオードに流入し、光が
入射していない受光素子部にも出力が生じるというクロ
ストーク現象が生じるという問題がある。Second, when multiple photodiodes are formed on the same substrate, the output of one photodiode is left open between adjacent photodiodes, and the photocurrent of the other photodiode is reduced. When measured, carriers generated in an open photodiode diffuse and flow into the other photodiode, causing a crosstalk phenomenon in which an output is generated even in the light receiving element where no light is incident. .
このような問題を解決する技術としては、実開昭62−
74350号公報に記載の技術がある。As a technology to solve such problems,
There is a technique described in Japanese Patent No. 74350.
この技術は、フォトダイオードを構成する拡散面の近傍
に、半導体基板の導電型と反対の導電型を形成する不純
物を選択的に拡散するとともに、形成される拡散面と上
記半導体基板とを短絡してなる拡散キャリア吸収帯を設
けて、同一基板の他の領域からフォトダイオードへの拡
散キャリア流れ込みを減少する構成とするという技術で
ある。This technology selectively diffuses impurities that form a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate near the diffusion surface that constitutes the photodiode, and shorts the formed diffusion surface and the semiconductor substrate. In this technique, a diffused carrier absorption band is provided to reduce the flow of diffused carriers from other regions of the same substrate into the photodiode.
[発明が解決しようとする課題]
しかし、上記技術では、フォトダイオードに流入する拡
散キャリアによる光電流を本来の信号光電流の20〜1
0%程度以下にしか抑えることがことができない。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above technology, the photocurrent due to diffused carriers flowing into the photodiode is reduced to 20 to 1 % of the original signal photocurrent.
It can only be suppressed to about 0% or less.
この理由を、次に説明する。The reason for this will be explained next.
例えば、N形半導体基板上にダイオードアレイを形成す
る場合においては、半導体基板は共通電極をとるため、
N形半導体基板のダイオード形成面の反対側である裏面
に、N形不純物(リン等)を高濃度に拡散して、N形半
導体層とし、裏面電極と、コンンタクトをとっている。For example, when forming a diode array on an N-type semiconductor substrate, since the semiconductor substrate has a common electrode,
An N-type impurity (such as phosphorus) is diffused at a high concentration on the back surface of the N-type semiconductor substrate opposite to the diode formation surface to form an N-type semiconductor layer, which is in contact with the back electrode.
このような場合は、N形半導体層が裏面に存在するので
、受光によって発生したキャリアは、N/N界面の存在
によって、拡散できる距離が長くなり、その結果、拡散
キャリア吸収帯は全ての拡散キャリアを吸収することが
できず、光が入射していない受光素子部に達する量が増
加すると考えられるからである。In such a case, since the N-type semiconductor layer exists on the back surface, carriers generated by light reception can diffuse over a longer distance due to the existence of the N/N interface, and as a result, the diffused carrier absorption band covers all the diffused This is because carriers cannot be absorbed, and the amount of light reaching the light-receiving element portion where no light is incident is thought to increase.
本発明は、有効受光部固有の受光量に対応する以上の光
電流を生じさせることなく、また、クロストーク現象を
減少させる光半導体装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device that does not generate a photocurrent exceeding the amount of light received unique to an effective light receiving part and reduces crosstalk phenomena.
[課題を解決するための手段]
上記目的は、フォトダイオードを形成する半導体基板面
と反対側の面に、この基板と同型の不純物を高濃度に選
択拡散する領域と、この高濃度選択拡散をしない領域に
は、上記基板の導電型と反対の導電型を形成する不純物
を選択的に拡散する領域と、上記高濃度選択拡散領域と
上記不純物選択拡散領域とに接して形成される電極とす
る薄膜と、を備えて構成される光半導体装置によって達
成できる。[Means for Solving the Problems] The above object is to provide a region on the surface opposite to the surface of the semiconductor substrate on which the photodiode is formed, in which impurities of the same type as that of the substrate are selectively diffused at a high concentration, and a region where impurities of the same type as the substrate are selectively diffused. The non-conductive region includes a region in which impurities forming a conductivity type opposite to that of the substrate is selectively diffused, and an electrode formed in contact with the high concentration selective diffusion region and the impurity selective diffusion region. This can be achieved by an optical semiconductor device comprising a thin film.
[作用]
上記したように、N形半導体基板のダイオード形成面の
反対側である裏面に、N形不純物を高濃度に拡散して、
N形半導体層とし、裏面電極と、オーミックコンタクト
をとっている。[Operation] As described above, by diffusing N-type impurities at a high concentration on the back surface of the N-type semiconductor substrate, which is the opposite side to the diode formation surface,
It is an N-type semiconductor layer and is in ohmic contact with the back electrode.
ところが、本発明者は、裏面N形半導体層を形成せず、
基板に直接純粋なAuを蒸着して合金化処理した電極を
用いると、クロストークが軽減することを実験的に見出
した。However, the inventor did not form a back N-type semiconductor layer,
We have experimentally found that crosstalk can be reduced by using an electrode that is alloyed with pure Au deposited directly on the substrate.
また、受光素子間のクロストークを減少させるには、拡
散する不必要なキャリアをすみやかに吸収させてしまえ
ばよい。このためには、本発明者は、ウェハー裏面に不
必要キャリア吸収帯を形成すれば、クロストーク現象は
減少すると考えた。Further, in order to reduce crosstalk between light receiving elements, it is sufficient to promptly absorb unnecessary carriers that diffuse. For this purpose, the present inventor thought that the crosstalk phenomenon would be reduced by forming an unnecessary carrier absorption band on the back surface of the wafer.
しかし、裏面から共通電極をとり出す必要があるため、
裏面全体をキャリア吸収層とするわけにはいかない。However, since it is necessary to take out the common electrode from the back side,
The entire back surface cannot be used as a carrier absorption layer.
そこで、両者を満足するためには、P層とN層とが適切
な割合で混在していればよいことを実験的に見出した。Therefore, it has been experimentally found that in order to satisfy both conditions, it is sufficient to mix the P layer and the N layer in an appropriate ratio.
裏面に、P層とN層とが適切な割合で混在して拡散キャ
リア吸収帯を形成している場合には、不感帯部分で生成
されたキャリアは、この拡散キャリア吸収帯に流入し、
短絡電路を通じて、基板に流れる。その結果、これらの
キャリアが受光素子部に流入して、本来の光電流を異常
に増加させることを防止することができる。When the P layer and the N layer are mixed in an appropriate ratio to form a diffused carrier absorption band on the back surface, carriers generated in the dead zone flow into this diffused carrier absorption band,
Flows to the board through a short circuit path. As a result, it is possible to prevent these carriers from flowing into the light receiving element portion and causing an abnormal increase in the original photocurrent.
[実施例]
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。[Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第1実施例について、第1図を用いて説明する
。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
同図は1本実施例の光半導体装置の拡大断面図である。This figure is an enlarged cross-sectional view of an optical semiconductor device according to one embodiment.
同図に示すように、本実施例の光半導体装置4は、N形
のSi基板1上の目的位置に、P形不純物のボロンを選
択的に拡散して形成されたP形波散層3と、上記Si基
板下面に形成された裏面Au電極2とを備えて構成され
る。As shown in the figure, the optical semiconductor device 4 of this embodiment includes a P-type wave dispersion layer 3 formed by selectively diffusing boron as a P-type impurity at a target position on an N-type Si substrate 1. and a rear Au electrode 2 formed on the lower surface of the Si substrate.
この光半導体装置4の製造方法について説明する。A method of manufacturing this optical semiconductor device 4 will be explained.
まず、N形のSi基板として、比抵抗100Ωl、厚さ
400μmのSiウェハを用いる。First, a Si wafer with a specific resistance of 100 Ωl and a thickness of 400 μm is used as an N-type Si substrate.
このSiウェハ表面上に、厚さ3000人のウェット酸
化膜を形成し、表面酸化膜を目的のパターンにエツチン
グする。A wet oxide film with a thickness of 3,000 wafers is formed on the surface of this Si wafer, and the surface oxide film is etched into a desired pattern.
次に、ボロンを、1μmの深さに熱拡散し、主感度面の
PN接合を形成する。Next, boron is thermally diffused to a depth of 1 μm to form a PN junction on the main sensitive surface.
次に、ウェハ裏面の酸化膜をエツチング除去する。Next, the oxide film on the back surface of the wafer is removed by etching.
次に、ウェハ裏面の全てに、リンを約1.5μmに深さ
まで熱拡散し、N層を形成する。その後、弗硝酸を用い
て、形成した裏面N層をエツチング除去する。なお、こ
の裏面N層は、始めから形成しなくてもよい。Next, phosphorus is thermally diffused to a depth of approximately 1.5 μm over the entire back surface of the wafer to form an N layer. Thereafter, the formed back N layer is removed by etching using fluoronitric acid. Note that this back surface N layer does not have to be formed from the beginning.
次に、ウェハ表面の目的位置に、コンタクトホールを開
孔する。Next, contact holes are formed at desired positions on the wafer surface.
次に、電極を形成するために、ウェハ裏面に高純度の金
を全面蒸着し、表面にはアルミニウムを1μmの厚さに
蒸着する。その後、目的のパターンにエツチングする。Next, in order to form electrodes, high-purity gold is deposited on the entire surface of the wafer, and aluminum is deposited to a thickness of 1 μm on the front surface. Then, etch it into the desired pattern.
次に、N2雰囲気で、約500 ℃、1o分間の合金化
処理をする。Next, an alloying treatment is performed at approximately 500° C. for 10 minutes in a N2 atmosphere.
なお、裏面電極として、金を蒸着後、さらに、ニッケル
を蒸着してもよい。Note that, after gold is deposited, nickel may be further deposited as the back electrode.
上記構成の光半導体装置4の作用について説明する。The operation of the optical semiconductor device 4 having the above configuration will be explained.
光照射された受光素子4に生成したキャリアは、N/N
界面が存在しないので、そのほとんどが、裏面Au電極
2に流れる。その結果、光照射されていない受光素子に
はキャリアは流れず、クロストーク現象を減少させるこ
とができる。The carriers generated in the light receiving element 4 irradiated with light are N/N.
Since there is no interface, most of it flows to the back Au electrode 2. As a result, carriers do not flow to the light-receiving elements that are not irradiated with light, and crosstalk phenomena can be reduced.
なお、本実施例の光半導体装置が、どの程度りロストー
ク現象を減少できるかの具体的なデータは5次に説明す
る第2実施例の光半導体装置についてのデータとともに
、後で説明する。Note that specific data regarding the extent to which the optical semiconductor device of this embodiment can reduce the losstalk phenomenon will be explained later together with data regarding the optical semiconductor device of the second embodiment, which will be explained in the fifth section.
次に、本発明の第2実施例について、第2図を用いて説
明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 2.
同図は1本実施例の光半導体装置の拡大断面図である。This figure is an enlarged cross-sectional view of an optical semiconductor device according to one embodiment.
同図に示すように、本実施例の光半導体装置5は、N形
のSi基板7表面の目的位置に、P形不純物のボロンを
選択的に拡散して形成されたP膨拡散層6と、上記Si
基板裏面の目的位置に形成されたP膨拡散層からなるキ
ャリア吸収帯8と、このキャリア吸収帯8に隣接して形
成される8層9と、このキャリア吸収帯8と8層9との
裏面に形成される裏面電極10とを備えて構成される。As shown in the figure, the optical semiconductor device 5 of this embodiment has a P-swelled diffusion layer 6 formed by selectively diffusing boron as a P-type impurity at a target position on the surface of an N-type Si substrate 7. , the above Si
A carrier absorption band 8 consisting of a P expansion diffusion layer formed at a target position on the back surface of the substrate, an 8 layer 9 formed adjacent to this carrier absorption band 8, and a back surface of this carrier absorption band 8 and 8 layer 9. and a back electrode 10 formed on the back surface electrode 10 .
この裏面電極10の材料は、必ずしも金である必要はい
。The material of this back electrode 10 does not necessarily have to be gold.
次に、上記構成のように、裏面にキャリア吸収帯8と、
8層9とを形成する構造とした理由について説明する。Next, as in the above configuration, a carrier absorption band 8 is provided on the back surface,
The reason for the structure in which eight layers 9 are formed will be explained.
光半導体装置の裏面に、直接、金を形成した第1実施例
の光半導体装置でも、充分、光電流を分離効果はある。Even the optical semiconductor device of the first embodiment in which gold is directly formed on the back surface of the optical semiconductor device has a sufficient photocurrent separation effect.
また、発明者の実験結果では、ダイオード定数も良好で
あった。Further, according to the inventor's experimental results, the diode constant was also good.
しかし、多数の試作品で実験を重ねた場合においては、
その全てが必ずしも、オーミックコンタクトがとれない
ときがあった。また、金電極とシリコン基板との間でダ
イオード特性がみられる場合もあった。However, when conducting repeated experiments with many prototypes,
In all cases, there were times when ohmic contact could not be established. In addition, diode characteristics were sometimes observed between the gold electrode and the silicon substrate.
そこで、必ず、オーミックコンタクトがとれ、かつ、不
必要なキャリアを吸収する部分を有する構造にするため
に、本実施例の構造としたのである。Therefore, in order to ensure that ohmic contact is established and to have a structure that absorbs unnecessary carriers, the structure of this embodiment was adopted.
次に、この光半導体装置5の製造方法について、第3図
を用いて説明する。Next, a method for manufacturing this optical semiconductor device 5 will be explained using FIG. 3.
まず、N形のSi基板として、比抵抗100Ω国、厚さ
400μmのSiウェハ7を用いる。First, a Si wafer 7 with a specific resistance of 100 Ω and a thickness of 400 μm is used as an N-type Si substrate.
このSiウェハの表と裏の両面上に、厚さ3 t)O0
人のウェット酸化膜11a、llbを形成する(同図(
1))。On both the front and back sides of this Si wafer, a thickness of 3t)O0
Wet oxide films 11a and llb are formed (see the same figure).
1)).
次に、表面酸化膜を目的のパターンにエツチングし、こ
のパターニングされた表面の酸化膜を保護するためにレ
ジスト12aを塗布する。また、裏面のSiO2を目的
のパターンにエツチングするためのフォト・レジスト1
2bを塗布する(同図(2))。Next, the surface oxide film is etched into a desired pattern, and a resist 12a is applied to protect the patterned surface oxide film. Also, photoresist 1 for etching the SiO2 on the back side into the desired pattern.
2b ((2) in the same figure).
次に、裏面酸化膜を目的のパターンにエツチングする。Next, the backside oxide film is etched into the desired pattern.
次に、表面と裏面とに、ボロンを約1μmの深さに熱拡
散し、P層を形成し、表面には主感度面13を、裏面に
はキャリア吸収帯14を形成する(同図(3))。Next, boron is thermally diffused to a depth of approximately 1 μm on the front and back surfaces to form a P layer, and a main sensitive surface 13 is formed on the front surface and a carrier absorption band 14 is formed on the back surface (see FIG. 3)).
次に、表面と裏面に、再度、酸化膜15a。Next, an oxide film 15a is formed on the front and back surfaces again.
15bを形成する。15b is formed.
裏面に形成した酸化膜で、ボロンが拡散されていない部
分の酸化膜をエツチング除去する。The portions of the oxide film formed on the back surface where boron has not been diffused are removed by etching.
次に、裏面に、リンを約1.5μmの深さに熱拡散し、
8層16とする(同図(4))。Next, phosphorus is thermally diffused to a depth of about 1.5 μm on the back side.
There are 8 layers 16 ((4) in the same figure).
次に、表面酸化膜の目的位置に、コンタクトホール17
を開孔するとともに、裏面の酸化膜を全面的に除去する
(同図(5))。Next, a contact hole 17 is inserted into the target position of the surface oxide film.
At the same time, the oxide film on the back surface is completely removed ((5) in the same figure).
次に、裏面に、高純度の金を蒸着し、裏面Au電極1,
19とする。また、表面には、アルミニウムを約1μm
を厚さに蒸着して、目的のパターンにエツチングし、表
AI電極18とする。Next, high-purity gold is vapor-deposited on the back surface, and the back Au electrode 1,
19. In addition, the surface is coated with approximately 1 μm of aluminum.
is deposited to a thickness and etched into a desired pattern to form the front AI electrode 18.
次に、N2雰囲気で、約500℃、10分間の合金化処
理をする(同図(6))。Next, an alloying treatment is performed at approximately 500° C. for 10 minutes in a N2 atmosphere ((6) in the same figure).
なお、裏面電極として、金を蒸着後、さらに、ニッケル
を蒸着してもよい。Note that, after gold is deposited, nickel may be further deposited as the back electrode.
次に、上記構成の光半導体装置5の作用について説明す
る。Next, the operation of the optical semiconductor device 5 having the above configuration will be explained.
上記構成の光半導体装置の裏面には、P層とN層とが適
切な割合で混在して、拡散キャリア吸収帯を形成してい
るので、不感帯部分で生成されたキャリアは、この拡散
キャリア吸収帯に流入し、短絡電路を通じて、基板に流
れる。その結果、これらのキャリアが受光素子部に流入
して5本来の光電流を異常に増加させることを防止する
ことができる。On the back surface of the optical semiconductor device having the above configuration, the P layer and the N layer are mixed in an appropriate ratio to form a diffused carrier absorption band, so that the carriers generated in the dead zone are absorbed by this diffused carrier absorption band. band and flows to the substrate through a short circuit path. As a result, it is possible to prevent these carriers from flowing into the light receiving element portion and abnormally increasing the original photocurrent.
次に、裏面キャリア吸収層の配置の一例について、第1
1A、B、C図を用いて説明する。Next, regarding an example of the arrangement of the back carrier absorption layer, the first
This will be explained using Figures 1A, B, and C.
第11A図は、裏面のパターンを示す平面図、第11B
図は表面パターンを示す平面図、第11C図は第11B
図のa −a断面図である。Figure 11A is a plan view showing the pattern on the back side;
The figure is a plan view showing the surface pattern, and Figure 11C is the figure 11B.
It is a sectional view taken along the line a-a in the figure.
同図に示すように、裏面にキャリア吸収層10を設ける
場合、裏面には第11A、B、C図に示すように、表面
パターンに一致するように、P。As shown in the figure, when the carrier absorption layer 10 is provided on the back surface, P is applied to the back surface so as to match the surface pattern as shown in FIGS. 11A, B, and C.
N拡散層を形成してもよい。An N diffusion layer may also be formed.
また、表面に、従来技術に示されているような、主感光
面の間にキャリア吸収帯を設ければクロストークを更に
減少させることができる。Further, crosstalk can be further reduced by providing a carrier absorption band on the surface between the main photosensitive surfaces as shown in the prior art.
次に、上記第1,2実施例の光半導体装置と、従来から
の光半導体装置との比較実験の結果を示す。Next, the results of a comparative experiment between the optical semiconductor devices of the first and second embodiments and a conventional optical semiconductor device will be shown.
この実験に用いた3つの半導体装置の平面図を第4図に
示す。FIG. 4 shows a plan view of three semiconductor devices used in this experiment.
3つの半導体装置の一つは、同図に示す半導体装置40
であり、基板41上に、4つの半導体受光素子43,4
4,45.46を配置したものである。One of the three semiconductor devices is the semiconductor device 40 shown in the figure.
On the substrate 41, four semiconductor light receiving elements 43, 4 are arranged.
4, 45, and 46 are arranged.
他の2つの半導体装置の平面図も、第4図と同様である
。Plan views of the other two semiconductor devices are also similar to FIG. 4.
なお、第2実施例に示す光半導体装置を用いる場合の裏
面の構造を第5図に示す。Note that FIG. 5 shows the structure of the back surface when the optical semiconductor device shown in the second embodiment is used.
同図に示すように、この裏面構造は、−辺1.0■のボ
ロン拡散層51を取り囲むようにリンを深さ約1.5μ
mに拡散して、N層とした構造である。As shown in the figure, this backside structure has phosphorus spread to a depth of about 1.5μ so as to surround the boron diffusion layer 51 with a side of −1.0μ.
It has a structure in which N is diffused into N layers.
この3つの半導体装置に、次の実験を行った。The following experiments were conducted on these three semiconductor devices.
φ60μmの白色スポット光を、100μmステップに
て、第4図に示す矢印47の方向に移動する。このとき
、■端子に電流計を接続して、出力の変化をみた。なお
、他の電極W、U、、Zには何も接続せずオープンのま
まとした。A white spot light having a diameter of 60 μm is moved in the direction of an arrow 47 shown in FIG. 4 in steps of 100 μm. At this time, I connected an ammeter to the ■ terminal and observed changes in the output. Note that the other electrodes W, U, and Z were left open without being connected to anything.
その結果を第6図に示す。The results are shown in FIG.
第6図は、白色スポット光移動時に端子Vに表れる光電
流分布を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the photocurrent distribution appearing at the terminal V when the white spot light moves.
同図の縦軸は光電流、横軸は白色スポット光移動距離を
示す。光電流の単位はnAであり、対数表示である。ま
た、横軸は半導体受光素子44の一端を基準(Onm)
とし、白色スポット光の移動方向を正にしている。また
、距離の単位はIである。In the figure, the vertical axis shows the photocurrent, and the horizontal axis shows the moving distance of the white spot light. The unit of photocurrent is nA and is expressed in logarithm. In addition, the horizontal axis is referenced to one end of the semiconductor light receiving element 44 (Onm).
, and the moving direction of the white spot light is positive. Further, the unit of distance is I.
同図の上方には、半導体受光素子との位置関係を表すた
めに、半導体受光素子の概略図を示している。In the upper part of the figure, a schematic diagram of the semiconductor light receiving element is shown to show the positional relationship with the semiconductor light receiving element.
同図中、実、#61は従来品の光半導体装置を用いた場
合の光電流分布を示し、破線62および一点鎖線63は
、それぞれ、第1および第2実施例の光半導体装置を用
いた場合の光電流分布を示す。In the figure, #61 indicates the photocurrent distribution when the conventional optical semiconductor device is used, and the broken line 62 and the dashed-dotted line 63 indicate the photocurrent distribution when the optical semiconductor device of the first and second embodiments are used, respectively. The photocurrent distribution in the case of
同図に示すように、白色スポット光がWの主感光面にあ
るときのクロストークは、第1,2実施例の光半導体装
置を用いた場合は、従来品に比へ大幅に減少することが
わかる。特に、裏面にキャリア吸収帯を設けた第3実施
例の光半導体装置を用いた場合はよくなることがわかる
。As shown in the figure, when the optical semiconductor devices of the first and second embodiments are used, the crosstalk when the white spot light is on the main photosensitive surface of W is significantly reduced compared to the conventional product. I understand. It can be seen that the results are particularly good when the optical semiconductor device of the third embodiment in which a carrier absorption band is provided on the back surface is used.
しかし、端子Vの主感光面に入射しているときの出力に
は、3つともほとんど変化のないことがわかる。However, it can be seen that there is almost no change in the output when the light is incident on the main photosensitive surface of the terminal V for all three.
第6図の結果から明らかなように、クロストークを減少
させるには、第1,2実施例に示す構造とすればよい。As is clear from the results shown in FIG. 6, the structures shown in the first and second embodiments may be used to reduce crosstalk.
次に、半導体装置の全面に光照射した場合の実験につい
て説明する。Next, an experiment in which the entire surface of a semiconductor device is irradiated with light will be described.
この実験は、第4図に示す半導体装置40に、A光源を
用いて、1001uxの全面光照射した場合における端
子■の出力を測定した実験である。In this experiment, the output of the terminal (2) was measured when the entire surface of the semiconductor device 40 shown in FIG. 4 was irradiated with 1001 ux of light using a light source A.
なお、試料は、上記スポット光移動の実験と同じ3つの
試料を用いた。Note that the same three samples used in the above spot light movement experiment were used.
この実験の結果を第7図に示す。The results of this experiment are shown in FIG.
第7図は、半導体装置4oに上記条件で全面照射したと
きの端子Vに流れる光電流が、他の主感光面端子の接続
によってどのように変化するかを表した説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing how the photocurrent flowing through the terminal V when the entire surface of the semiconductor device 4o is irradiated under the above conditions changes depending on the connection of other main photosensitive surface terminals.
他の主感光面端子の接続は、オープンと、コモン端子に
ショートとの2種類である。There are two types of connections for the other main photosensitive surface terminals: open and short to the common terminal.
同図に示すように、他の主感光面の影響がなければ、他
の主感光面端子の接続がオープンであってもコモン端子
にショートであっても、端子Vの出力に変化は生じない
はずであるが、受光素子裏面の構造によって変化がある
ことがわかる。As shown in the figure, if there is no influence from other main photosensitive surfaces, the output of terminal V will not change even if the connections of other main photosensitive surface terminals are open or shorted to the common terminal. As expected, it can be seen that there are changes depending on the structure of the back surface of the light receiving element.
また、同図に示すオープン/ショートの値は、1.0に
近いほどよいのであり、この点から考えても、従来技術
の受光素子を用いた半導体装置に比べ、第1,2実施例
の受光素子を用いた半導体装置は優れている。In addition, the closer the open/short value shown in the figure is to 1.0, the better. From this point of view, compared to the semiconductor device using the conventional light receiving element, the first and second embodiments are better. Semiconductor devices using light-receiving elements are excellent.
次に、上記3つの半導体装置のIf−Vf特性を測定し
て、端子のダイオード定数nを求め、オーミックス性を
調べる実験を行った。Next, an experiment was conducted to measure the If-Vf characteristics of the three semiconductor devices described above, determine the diode constant n of the terminals, and examine the ohmic properties.
この実験結果を、第8.9.10図に示す。The results of this experiment are shown in Figures 8.9.10.
第8.9.10図の縦軸は対数で電流値(A)を表し、
横軸は電圧値(mV)を表す。The vertical axis in Figure 8.9.10 represents the current value (A) logarithmically,
The horizontal axis represents the voltage value (mV).
第8図は、従来技術の受光素子を用いた場合、第9図は
第1実施例の受光素子を用いた場合、第10図は第2実
施例の受光素子を用いた場合の結果をそれぞれ示す。Figure 8 shows the results when using the light receiving element of the prior art, Figure 9 shows the results when using the light receiving element of the first embodiment, and Figure 10 shows the results when using the light receiving element of the second embodiment. show.
ダイード定数nは、Vr= 100mVと400mVの
ときのIt”If値を直線で結び、その傾きから計算し
た。The Dyde constant n was calculated from the slope of a straight line connecting the It"If values when Vr = 100 mV and 400 mV.
その結果、従来技術の受光素子を用いた場合は、n=1
.054となり、第1実施例の受光素子を用いた場合は
、n=1.030となり、第2実施例の受光素子を用い
た場合は、n=1.048となり、どれも大差無く良好
であった。As a result, when using the conventional photodetector, n=1
.. 054, when the light-receiving element of the first example is used, n=1.030, and when the light-receiving element of the second example is used, n=1.048, all of which are good without much difference. Ta.
[発明の効果コ
本発明は、簡単な構造で、有効受光部固有の受光量に対
応する以上の光電流を生じさせることなく、また、クロ
ストーク現象を減少させる光半導体装置を実現できる効
果がある。[Effects of the Invention] The present invention has the effect of realizing an optical semiconductor device that has a simple structure, does not generate a photocurrent exceeding the amount of light received by the effective light receiving part, and reduces crosstalk phenomena. be.
第1図は第1実施例の光半導体装置の拡大断面図、第2
図は第2実施例の光半導体装置の拡大断面図、第3図は
第2実施例の光半導体装置の製造方法の説明図、第4図
は実験に用いた半導体装置の平面図、第5図は第2実施
例に示す光半導体装置を用いる場合の裏面の構造の平面
図、第6図は白色スポット光移動時に端子Vに表九る光
電流分布を示すグラフ、第7図は半導体装置に全面照射
したときの端子■に流れる光電流の変化を表した説明図
、第8図は従来技術の受光素子を用いた場合の半導体装
置のItVt特性を示すグラフ、第9図は第1実施例の
受光素子を用いた場合の半導体装置のI t −V を
特性を示すグラフ、第10図は第2実施例の受光素子を
用いた場合の半導体装置のItVt特性を示すグラフ、
第11A図は裏面のパターンを示す平面図、第11B図
は表面パターンを示す平面図、第11C図は第11B図
のa−a断面図である。FIG. 1 is an enlarged sectional view of the optical semiconductor device of the first embodiment, and FIG.
The figure is an enlarged sectional view of the optical semiconductor device of the second embodiment, FIG. 3 is an explanatory diagram of the manufacturing method of the optical semiconductor device of the second embodiment, FIG. 4 is a plan view of the semiconductor device used in the experiment, The figure is a plan view of the backside structure when using the optical semiconductor device shown in the second embodiment, FIG. 6 is a graph showing the photocurrent distribution at terminal V when the white spot light moves, and FIG. 7 is the semiconductor device. Fig. 8 is a graph showing the ItVt characteristics of a semiconductor device using a conventional photodetector, and Fig. 9 is a graph showing the change in the photocurrent flowing through the terminal ■ when the entire surface is irradiated. A graph showing the I t −V characteristics of the semiconductor device when using the light receiving element of the example, FIG. 10 is a graph showing the ItVt characteristics of the semiconductor device when using the light receiving element of the second example,
FIG. 11A is a plan view showing the pattern on the back side, FIG. 11B is a plan view showing the front pattern, and FIG. 11C is a sectional view taken along the line aa in FIG. 11B.
Claims (1)
電型を形成する不純物を選択的に拡散して形成されるフ
ォトダイオードを備えて構成される光半導体装置におい
て、 上記フォトダイオードを形成する半導体基板面と反対側
の面に、上記基板と同型の不純物を高濃度に選択拡散す
る領域と、この高濃度選択拡散をしない領域には、上記
基板の導電型と反対の導電型を形成する不純物を選択的
に拡散する領域と、上記高濃度選択拡散領域と上記不純
物選択拡散領域とに接して形成される電極となる薄膜と
、を備えて構成されることを特徴とする光半導体装置。 2、上記フォトダイオードを構成する拡散面の近傍に、
上記不純物と同型の不純物を選択的に拡散するとともに
、形成される拡散面と上記半導体基板とを短絡してなる
拡散キャリア吸収帯を設けて構成されることを特徴とす
る請求項1記載の光半導体装置。 3、上記基板と同型の不純物を高濃度に選択拡散する部
分の厚さと、上記基板の導電型と反対の導電型を形成す
る不純物を選択的に拡散する部分の厚さは、略同じ厚さ
であることを特徴とする請求項1または2記載の光半導
体装置。 4、上記半導体基板はSi基板であることを特徴とする
請求項1、2または3記載の光半導体装置。 5、半導体基板の適所に、この基板の導電型と反対の導
電型を形成する不純物を選択的に拡散して形成されるフ
ォトダイオードを備えて構成される光半導体装置におい
て、 上記フォトダイオードを構成する拡散面の近傍に、基板
の導電型と反対の導電型を形成する不純物を選択的に拡
散するとともに、この形成される拡散面と上記半導体基
板とを短絡してなる拡散キャリア吸収帯と、上記フォト
ダイオードを形成する半導体基板面と反対側の面に、基
板に接して形成される電極とする薄膜と、を備えて構成
されることを特徴とする光半導体装置。 6、上記電極とする薄膜は、Auからなることを特徴と
する請求項1、2、3、4または5記載の光半導体装置
。[Claims] 1. In an optical semiconductor device comprising a photodiode formed by selectively diffusing an impurity forming a conductivity type opposite to that of the substrate in a suitable position of a semiconductor substrate. , On the surface opposite to the semiconductor substrate surface on which the photodiode is formed, there is a region where impurities of the same type as the substrate are selectively diffused at a high concentration, and a region where this high concentration selective diffusion is not performed. A region for selectively diffusing impurities forming opposite conductivity types, and a thin film serving as an electrode formed in contact with the high concentration selective diffusion region and the impurity selective diffusion region. Characteristic optical semiconductor device. 2. Near the diffusion surface that constitutes the photodiode,
2. The light source according to claim 1, wherein an impurity having the same type as said impurity is selectively diffused, and a diffused carrier absorption band formed by short-circuiting a diffusion surface to be formed and said semiconductor substrate is provided. Semiconductor equipment. 3. The thickness of the part where the same type of impurity as the substrate is selectively diffused at a high concentration and the thickness of the part where the impurity forming the conductivity type opposite to the conductivity type of the substrate is selectively diffused are approximately the same thickness. The optical semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that: 4. The optical semiconductor device according to claim 1, 2 or 3, wherein the semiconductor substrate is a Si substrate. 5. An optical semiconductor device comprising a photodiode formed by selectively diffusing an impurity forming a conductivity type opposite to that of the substrate in an appropriate position of a semiconductor substrate, the photodiode comprising: a diffused carrier absorption band formed by selectively diffusing an impurity forming a conductivity type opposite to that of the substrate in the vicinity of the diffusion surface, and short-circuiting the formed diffusion surface and the semiconductor substrate; An optical semiconductor device comprising: a thin film serving as an electrode formed in contact with the substrate on a surface opposite to the semiconductor substrate surface on which the photodiode is formed. 6. The optical semiconductor device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the thin film serving as the electrode is made of Au.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2331626A JPH04196589A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2331626A JPH04196589A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Optical semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04196589A true JPH04196589A (en) | 1992-07-16 |
Family
ID=18245763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2331626A Pending JPH04196589A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Optical semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04196589A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007134457A (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Hamamatsu Photonics Kk | Photodetector |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP2331626A patent/JPH04196589A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007134457A (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Hamamatsu Photonics Kk | Photodetector |
JP4634282B2 (en) * | 2005-11-09 | 2011-02-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | Photodetector |
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