JPS61216464A - 受光ダイオ−ドとトランジスタのモノリシツク集積素子 - Google Patents
受光ダイオ−ドとトランジスタのモノリシツク集積素子Info
- Publication number
- JPS61216464A JPS61216464A JP60057806A JP5780685A JPS61216464A JP S61216464 A JPS61216464 A JP S61216464A JP 60057806 A JP60057806 A JP 60057806A JP 5780685 A JP5780685 A JP 5780685A JP S61216464 A JPS61216464 A JP S61216464A
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- Japan
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- layer
- transistor
- epitaxial growth
- buried
- buried layer
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/103—Integrated devices the at least one element covered by H10F30/00 having potential barriers, e.g. integrated devices comprising photodiodes or phototransistors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は受光ダイオードとトランジスタの集積素子に関
する。
する。
（従来の技術）
従来、受光ダイオードとその光検出電流を増幅するため
のトランジスタを四−チップ内に形成するモノリシック
型の集積素子において、受光ダイオードの光検出電流を
大きくとるためには、光検出活性層を対象とする光の波
長に応じである値以上に厚くとる必豊かあるが、トラン
ジスタのエミッタ直下のコレクタ領域の厚さは、スイッ
チング速度を速くするためにはある値以下に薄くする必
要がある。このように同一基板上にこの基板と異なる導
電型の光活性領域とコレクタ領域とを厚さをかえて形成
する方法としては、従来二′Ｎ埋込拡散法が行なわれて
いた。とζろが、前記二重埋込拡散法では、トランジス
タ部のコレクタ領域の厚さを、必要な専さに抑えておき
ながら受光ダイオード部の光活性領域の厚さを充分厚く
することは困難である。この仁とを図面を用いて説明す
る。
のトランジスタを四−チップ内に形成するモノリシック
型の集積素子において、受光ダイオードの光検出電流を
大きくとるためには、光検出活性層を対象とする光の波
長に応じである値以上に厚くとる必豊かあるが、トラン
ジスタのエミッタ直下のコレクタ領域の厚さは、スイッ
チング速度を速くするためにはある値以下に薄くする必
要がある。このように同一基板上にこの基板と異なる導
電型の光活性領域とコレクタ領域とを厚さをかえて形成
する方法としては、従来二′Ｎ埋込拡散法が行なわれて
いた。とζろが、前記二重埋込拡散法では、トランジス
タ部のコレクタ領域の厚さを、必要な専さに抑えておき
ながら受光ダイオード部の光活性領域の厚さを充分厚く
することは困難である。この仁とを図面を用いて説明す
る。
第２図は従来の受光ダイオードとトランジスタのモノリ
シック集積素子の一例の断面図である。
シック集積素子の一例の断面図である。
Ｐ型シリコン基板ｌｌｃ、まずアンチモン（ｓｂ）を拡
散してＳｂ埋込層２を形成し、充分基板１側にｓｂを押
し込んだ後、他の領域に８ｂ埋込層３を形成する。その
後で、Ｎ−のエピタキシャル成長層４を形成する。次に
受光ダイオード部とトランジスタ部を電気的に絶縁する
Ｐ 絶縁拡散層５と受光ダイオードのＮ＠電極用コンタ
クト拡散層６蓬びにトランジスタのコレクタ用コンタク
ト拡散層７を形成する。その後、受光ダイオードのＰ＋
層８とトランジスタのＰｆｆｉペース９を形成し、最後
にトランジスタのＮ型エミッタ１０を形成する。
散してＳｂ埋込層２を形成し、充分基板１側にｓｂを押
し込んだ後、他の領域に８ｂ埋込層３を形成する。その
後で、Ｎ−のエピタキシャル成長層４を形成する。次に
受光ダイオード部とトランジスタ部を電気的に絶縁する
Ｐ 絶縁拡散層５と受光ダイオードのＮ＠電極用コンタ
クト拡散層６蓬びにトランジスタのコレクタ用コンタク
ト拡散層７を形成する。その後、受光ダイオードのＰ＋
層８とトランジスタのＰｆｆｉペース９を形成し、最後
にトランジスタのＮ型エミッタ１０を形成する。
上述のように形成した従来法の集積素子の受光ダイオー
ド部Ｐとトランジスタ部のｓｂ埋込層の濃度プロファイ
ルの一例を第３図に示す。第３図の中でＮｐ及びＮｒが
それぞれ受光ダイオード部及びトランジスタ部の埋込層
２．３の濃度プロファイルである。第３図はＮ−エピタ
キシャル層厚が６μｍの場合を示し、受光ダイオード部
の埋込層２のｓｂの濃度プロファイルのピーク値が、ト
ランジスタ部よシも３μｍ基板側にせシさがりている。
ド部Ｐとトランジスタ部のｓｂ埋込層の濃度プロファイ
ルの一例を第３図に示す。第３図の中でＮｐ及びＮｒが
それぞれ受光ダイオード部及びトランジスタ部の埋込層
２．３の濃度プロファイルである。第３図はＮ−エピタ
キシャル層厚が６μｍの場合を示し、受光ダイオード部
の埋込層２のｓｂの濃度プロファイルのピーク値が、ト
ランジスタ部よシも３μｍ基板側にせシさがりている。
従って、エピタキシャル層表面から９μｍのＳｂ濃度プ
ロファイルのピーク位置までが受光ダイオードの光活性
領域□として利用できる。
ロファイルのピーク位置までが受光ダイオードの光活性
領域□として利用できる。
（発明及解決しようとする問題点）
ところが、短波長の光、例えばガリウムアルミニウムヒ
素発光ダイオードの光（ピーク波長０，６６ｎｍ）を対
象とする場合には、受光ダイオードの光活性領域は９μ
ｍ程度あれば、入射光の大部分のエネルギーを有効に光
電流として利用できるが、ビーク波長０．７７ｎｍの発
光ダイオードを光源としたときＫは、入射光を充分に利
用するには光活性領域が２０μｍ必要である。しかしな
がら、前述の従来法では、トランジスタ部のコレクタ領
域厚さを６μｍＫ保ったままで、受光ダイオード部の光
活性領域の厚さを２０μｍＫすることは不可能である。
素発光ダイオードの光（ピーク波長０，６６ｎｍ）を対
象とする場合には、受光ダイオードの光活性領域は９μ
ｍ程度あれば、入射光の大部分のエネルギーを有効に光
電流として利用できるが、ビーク波長０．７７ｎｍの発
光ダイオードを光源としたときＫは、入射光を充分に利
用するには光活性領域が２０μｍ必要である。しかしな
がら、前述の従来法では、トランジスタ部のコレクタ領
域厚さを６μｍＫ保ったままで、受光ダイオード部の光
活性領域の厚さを２０μｍＫすることは不可能である。
本発明の目的は、従来の欠点を除去し、受光ダイオード
部の光活性領域を充分厚く形成して光検出電流を大きく
シ、トランジスタのエミッタ直下の」レクタ領域の淳さ
を薄くしてスイッチング速度を速くすることのできる受
光ダイオードとトランジスタの集積素子を提供すること
にある。
部の光活性領域を充分厚く形成して光検出電流を大きく
シ、トランジスタのエミッタ直下の」レクタ領域の淳さ
を薄くしてスイッチング速度を速くすることのできる受
光ダイオードとトランジスタの集積素子を提供すること
にある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の受光ダイオードとトランジスタのモノリシック
受光素子は、第１導電型の半導体基板と、該半導体基板
上に形成された第２導電型の第１エピタキシヤル成長島
と、該第１エピタキシャル成長層と前記半導体基板の接
合部に形成され＠１エピタキシャル成長層よシも比抵抗
の低い第２導電型の第１埋込層と、前記第１エピタキシ
ャル成長層上に形成された第２導電型の第２エピタキシ
ャル成長層と、該第２エピタキシャル成長層と前記第１
エピタキシヤル成長場の接合部に形成され第２エピタキ
シャル成長層よシも比抵抗が低゛くかつ前記第１埋込層
が形成されてない上層部に形成された＃Ｉ２細込層と、
前記第１埋込層上の第２エピタキシャル成長層中に形成
されたＰ−Ｎ接合型受光ダイオードと、前記第２埋込層
上の第２°エピタキシヤル成長層中に形成されたトラン
ジスタと、前記受光ダイオード部とトランジスタ部を電
気的に絶縁する第１導電型の絶縁領域とを含んで構成さ
れる。
受光素子は、第１導電型の半導体基板と、該半導体基板
上に形成された第２導電型の第１エピタキシヤル成長島
と、該第１エピタキシャル成長層と前記半導体基板の接
合部に形成され＠１エピタキシャル成長層よシも比抵抗
の低い第２導電型の第１埋込層と、前記第１エピタキシ
ャル成長層上に形成された第２導電型の第２エピタキシ
ャル成長層と、該第２エピタキシャル成長層と前記第１
エピタキシヤル成長場の接合部に形成され第２エピタキ
シャル成長層よシも比抵抗が低゛くかつ前記第１埋込層
が形成されてない上層部に形成された＃Ｉ２細込層と、
前記第１埋込層上の第２エピタキシャル成長層中に形成
されたＰ−Ｎ接合型受光ダイオードと、前記第２埋込層
上の第２°エピタキシヤル成長層中に形成されたトラン
ジスタと、前記受光ダイオード部とトランジスタ部を電
気的に絶縁する第１導電型の絶縁領域とを含んで構成さ
れる。
（実施例）
□次に１本発明の実施例について図面を用いて説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。
比抵抗２０〜４０Ω−αのｒ型シリコン基板１１にＳｂ
を拡散して層抵抗２０．５０／口の第１８ｂ埋込層１２
を形成し、次にホウ素の）を拡散して層抵抗１８Ω／口
のホウ素埋込層１３を形成し、次にリン（乃を拡散して
層抵抗２０Ω／口のリン埋込層１４を形成する。その後
、比抵抗２Ω−α、厚さ１４μｍのＮ型第１エピタキシ
ャル成長層１５を形成する。次に層抵抗２０゜５Ω／口
の第２８ｂ埋込層１６を形成する。その後、前述の第２
８ｂ埋込層の形成が完了した第１エピタキシャル成長層
１５上に第１エピタキシャル成長層と同じ比抵抗（２Ω
−ｃｍ）で厚さ６μｍの第２エピタキシャル成長層１７
を形成する。
を拡散して層抵抗２０．５０／口の第１８ｂ埋込層１２
を形成し、次にホウ素の）を拡散して層抵抗１８Ω／口
のホウ素埋込層１３を形成し、次にリン（乃を拡散して
層抵抗２０Ω／口のリン埋込層１４を形成する。その後
、比抵抗２Ω−α、厚さ１４μｍのＮ型第１エピタキシ
ャル成長層１５を形成する。次に層抵抗２０゜５Ω／口
の第２８ｂ埋込層１６を形成する。その後、前述の第２
８ｂ埋込層の形成が完了した第１エピタキシャル成長層
１５上に第１エピタキシャル成長層と同じ比抵抗（２Ω
−ｃｍ）で厚さ６μｍの第２エピタキシャル成長層１７
を形成する。
次に、受光ダイオード部とトランジスタ部を電気的に絶
縁する丸めの絶縁ホウ素拡散層１８とダイオードのＮ側
電極用並びにトランジスタの；レクタ電極用のコンタク
トリン拡散層１９を形成する。なお絶縁ホウ素拡散層１
８と埋込ホウ素層１３は、それぞれ拡散せシ下シとせシ
上、ＤＫよシ連結される。また、トランジスタ部のコン
タクトリン拡散層１９は拡散せシ下ＤＫよシ第２８ｂ埋
込層１６と連結される。またダイオード部のコンタクト
リン拡散層１９とリン埋込層１４はそれぞれ拡散せり下
シとせシ上シによシ連結される。
縁する丸めの絶縁ホウ素拡散層１８とダイオードのＮ側
電極用並びにトランジスタの；レクタ電極用のコンタク
トリン拡散層１９を形成する。なお絶縁ホウ素拡散層１
８と埋込ホウ素層１３は、それぞれ拡散せシ下シとせシ
上、ＤＫよシ連結される。また、トランジスタ部のコン
タクトリン拡散層１９は拡散せシ下ＤＫよシ第２８ｂ埋
込層１６と連結される。またダイオード部のコンタクト
リン拡散層１９とリン埋込層１４はそれぞれ拡散せり下
シとせシ上シによシ連結される。
前述の絶縁ホウ素拡散並びにコンタクトリン拡散工程の
完了後ホウ累拡散によシダイオードのＰ＋層２０とトラ
ンジスタのベース領域２１を同時に形成し、その後リン
拡散によシエミッタ２２を形成する。なお、ダイオード
部のＰ 層２０及びトランジスタ部のベース２１の表面
撫度はＩ Ｘ １０ｆ−ｃ１１″″Ｓで、Ｐ−Ｎ接合深
さは素子裏面から１μｍである。
完了後ホウ累拡散によシダイオードのＰ＋層２０とトラ
ンジスタのベース領域２１を同時に形成し、その後リン
拡散によシエミッタ２２を形成する。なお、ダイオード
部のＰ 層２０及びトランジスタ部のベース２１の表面
撫度はＩ Ｘ １０ｆ−ｃ１１″″Ｓで、Ｐ−Ｎ接合深
さは素子裏面から１μｍである。
上記実施例の受光ダイオードの内部量子効率は、波長０
．７４μｍ並びに０．９４μｍの場合、それぞれ９０％
、３０％である。これに対して、従来法の一例の受光ダ
イオードの内部量子効率は、それぞれ７４％、１７％で
あル、本発明によれば、トランジスタ部のスイッチング
特性を劣化させることなしに受光ダイオードの内部量子
効率を大幅に改善できる。
．７４μｍ並びに０．９４μｍの場合、それぞれ９０％
、３０％である。これに対して、従来法の一例の受光ダ
イオードの内部量子効率は、それぞれ７４％、１７％で
あル、本発明によれば、トランジスタ部のスイッチング
特性を劣化させることなしに受光ダイオードの内部量子
効率を大幅に改善できる。
（発明の効果）
以上説明したように１本発明によれば、受光ダイオード
部の光活性領域を充分厚く形成でき、トランジスタのエ
ミッタ直下のコレクタ領域の厚さを薄くでき、光検出電
流を大きくシ、トランジスタのスイッチング速度を速く
することのできる受光ダイオードとトランジスタの七ノ
リシック集積素子を得ることができる。
部の光活性領域を充分厚く形成でき、トランジスタのエ
ミッタ直下のコレクタ領域の厚さを薄くでき、光検出電
流を大きくシ、トランジスタのスイッチング速度を速く
することのできる受光ダイオードとトランジスタの七ノ
リシック集積素子を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来の受
光ダイオードとトランジスタのモノリシック集積素子の
一例の断面図、第３図は従来の受光ダイオードとトラン
ジスタのそノリシック集積素子の受光ダイオード部とト
ランジスタ部のアンチモン埋込層の濃度プロファイルを
一例を示す濃度分布図である。 １・・・・・・Ｐ型シリ；ン基板、２・・・・・・ｓｂ
埋込層、３・・・・・・ｓｂ埋込層、４・・・・・・Ｎ
−エピタキシャル成長層、５・・・・・・Ｐ 絶縁拡散
層、６・・・・・・コンタクト拡散層（受光ダイオード
Ｎ側電極用）、７・・・・・・コンタクト拡散層（トラ
ンジスタのコレクタ用）、８・・・・・・Ｐ 層、９・
・・・・・Ｐ型ベース、１０・・・・・・Ｎ型エミッタ
、−１１・・・・・・Ｐ型シリコン基板、１２・・・・
・・第１８ｂ埋込層、１３・・・・・・ホウ素埋込層、
１４・・・・・・リン埋込層、１５・・・・・・Ｎｌｉ
第１エピタキシャル成長層、１６・・・・・・第２Ｓｂ
埋込層、１７・・・・・・Ｎ型第２エピタキシャル成長
層、１８・・・・・・絶縁ホウ素拡散層、１９・・・・
・・コンタクトリン拡散層、２０・・・・・・Ｐ”層、
２１・・・・・・ＰＭベースｓ ２２・・・・・・Ｎ’
ｇｚミッタ。 ・ｌ〕パ、−一 ＼Ｊン
光ダイオードとトランジスタのモノリシック集積素子の
一例の断面図、第３図は従来の受光ダイオードとトラン
ジスタのそノリシック集積素子の受光ダイオード部とト
ランジスタ部のアンチモン埋込層の濃度プロファイルを
一例を示す濃度分布図である。 １・・・・・・Ｐ型シリ；ン基板、２・・・・・・ｓｂ
埋込層、３・・・・・・ｓｂ埋込層、４・・・・・・Ｎ
−エピタキシャル成長層、５・・・・・・Ｐ 絶縁拡散
層、６・・・・・・コンタクト拡散層（受光ダイオード
Ｎ側電極用）、７・・・・・・コンタクト拡散層（トラ
ンジスタのコレクタ用）、８・・・・・・Ｐ 層、９・
・・・・・Ｐ型ベース、１０・・・・・・Ｎ型エミッタ
、−１１・・・・・・Ｐ型シリコン基板、１２・・・・
・・第１８ｂ埋込層、１３・・・・・・ホウ素埋込層、
１４・・・・・・リン埋込層、１５・・・・・・Ｎｌｉ
第１エピタキシャル成長層、１６・・・・・・第２Ｓｂ
埋込層、１７・・・・・・Ｎ型第２エピタキシャル成長
層、１８・・・・・・絶縁ホウ素拡散層、１９・・・・
・・コンタクトリン拡散層、２０・・・・・・Ｐ”層、
２１・・・・・・ＰＭベースｓ ２２・・・・・・Ｎ’
ｇｚミッタ。 ・ｌ〕パ、−一 ＼Ｊン
Claims (1)
- 第１導電型の半導体基板と、該半導体基板上に形成され
た第２導電型の第１エピタキシャル成長層と、該第１エ
ピタキシャル成長層と前記半導体基板の接合部に形成さ
れ第１エピタキシャル成長層よりも比抵抗の低い第２導
電型の第１埋込層と、前記第１エピタキシャル成長層上
に形成された第２導電型の第２エピタキシャル成長層と
、該第２エピタキシャル成長層と前記第１エピタキシャ
ル成長層の接合部に形成され第２エピタキシャル成長層
よりも比抵抗が低くかつ前記第１埋込層が形成されてな
い上層部に形成された第２埋込層と、前記第１埋込層上
の第２エピタキシャル成長層中に形成されたＰ−Ｎ接合
型受光ダイオードと、前記第２埋込層上の第２エピタキ
シャル成長層中に形成されたトランジスタと、前記受光
ダイオード部とトランジスタ部を電気的に絶縁する第１
導電型の絶縁領域とを含むことを特徴とする受光ダイオ
ードとトランジスタのモノリシック集積素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60057806A JPS61216464A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 受光ダイオ−ドとトランジスタのモノリシツク集積素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60057806A JPS61216464A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 受光ダイオ−ドとトランジスタのモノリシツク集積素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61216464A true JPS61216464A (ja) | 1986-09-26 |
Family
ID=13066161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60057806A Pending JPS61216464A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 受光ダイオ−ドとトランジスタのモノリシツク集積素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61216464A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62202567A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-07 | Canon Inc | 光センサおよびその製造方法 |
| JPS63122164A (ja) * | 1986-11-11 | 1988-05-26 | Pioneer Electronic Corp | 光センサ集積回路 |
| US5252851A (en) * | 1991-01-30 | 1993-10-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit with photo diode |
| EP0576009A1 (en) * | 1992-06-25 | 1993-12-29 | Sanyo Electric Co., Limited. | Optical semiconductor device and fabrication method therefor |
-
1985
- 1985-03-22 JP JP60057806A patent/JPS61216464A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62202567A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-07 | Canon Inc | 光センサおよびその製造方法 |
| JPS63122164A (ja) * | 1986-11-11 | 1988-05-26 | Pioneer Electronic Corp | 光センサ集積回路 |
| US5252851A (en) * | 1991-01-30 | 1993-10-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit with photo diode |
| EP0576009A1 (en) * | 1992-06-25 | 1993-12-29 | Sanyo Electric Co., Limited. | Optical semiconductor device and fabrication method therefor |
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