JPS63174357A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体集積回路装置（以下ｒＩｃＪという）
に係り、特に光センサーが一体に組込まれたＩＣの構造
に関するものである。

〔従来の技術〕

＠４図は従来の光センサと関係回路とを同一チップ上に
構成したＩＣの構造例を示す断面図で、図において、（
２１はｐ４形基板、（３）は忙形層からなるフローティ
ングコレクタ、（４）はｒ仕分離層、（５）はｎ−形エ
ピタキシャル成長層、（６）はｒ形ペース層。

（７ａ）　、　（７ｂ）及び（７ｃ）はｔ形の拡散層で
、それぞれ光センサーのカソード、　ｎｐｎ　）ランジ
スタのコレクタ及び同じくエミッタを構成する。また、
（８）は酸化膜、　　（９ａ）　、　（９ｂ）　、　（
９ｅ）　、　（９ｄ）及び（９ｅ）はアルミ配線で、そ
れぞれ光センサーのカソード配ａ１１．　ｎｐｎ　）ラ
ンジスタのコレクタ配線、エミッタ配線、ペース配線、
光センサーの７ノード及びグランド配線を示す。αｑは
光センサーの受光部を示す。なお。

図において、Ａは光センサ一部、Ｂはｎｐｎ　ｌ’ラン
ジスタ部を示し、　（２ａ）　、　（２ｂ）はそれぞれ
の部分のｐ＋形基板、　　（５ａ）、　（５ｂ）はそれ
ぞれの部分のｎ−形エピタキシャル成長層でアル。

次に構成の詳細について説明する。図において。

光センサーの構成としては、ｆ形基板（２ａ）とｎ−形
エピタキシャル成長層（５ａ）とでｐｎ接合がつくられ
ており、そのアノード側はｐ′形分離層（４）を介して
アノード配ａ　（９ｅ）にとり出され、カソード側はｎ
＋形拡散層（７ａ）　ｌこよってオーミノクコンタクト
ヲトリ、カンード配線（９ａ）にとり出されている。一
方回路素子の一例であるｎｐｎ　トランジスタの構成と
してはｒ仕分離層（４）と戸形基板（２ｂ）と（こよっ
て囲まれたｎ−形エピタキシャル成長層（５ｂ〕の中に
ｐ′形ベース拡散層（６）に拡散ｌこよるｎ”形コレク
タ層（７ｂ）とｎ“彫工ばンタ層（７ｃ）とを追加して
、トランジスタ素子を作る。ここでｐ“仕分離層（４）
とｐ２形基板（２）とを最低電位、たとえばＧＮＤｔ位
とし、ｎ−形エピタキシャル成長層（５）の電位がＧＮ
Ｄ以上の電位であれば、ｐｎ接合が逆バイアスされるの
で、各ｎ−形エビタギシャル成長層（５）の島に構成さ
れたトランジスタは分離され１個々のトランジスタとじ
て自由な電位で使用することができる。なお、分離層（
４）及び基板（２）は不純物濃度が高いｒ形、つまり比
抵抗の小さいものが用いられる。これは、サブ（基板（
２）及び分離（４））に電流が流れ込む場合、つマリ、
ｎｐｎ）ランジスタが飽和する場合などでサブ電位が変
動する値を小さくするためである。

さて、このＩＣに２いては、図のＡ部に３いてｎ−形エ
ピタキシャル成長層（５ａ）とｐ′−形基板（２ａ）と
で構成される光センサーはその受光部αＱで受けた光信
号を電気信号に変換し、図のＢ部に形成されるｎｐｎ　
トランジスタで代表される関係回路によって増幅利用す
ることを使命とするものである。。

そして光センサーにおいて、受光部σＯから入射した光
はシリコン内でそのエネルギーによって電子と正孔との
対を生む。このよう（こして発生した電子及び正孔がそ
れぞれダイオードのｎ形層及びｐ形層に到達すると、光
電流としてカンード端子（９ａ）及びアノード端子（９
ｅ）から取出すことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが一゛上記光センサーにおいて、長波長の分光、
例えば赤外光などを受光した場合、シリコンの異面から
深い位置、一般にはｐ＋形基板島〕内で電子と正孔とが
発生する。そこでｐ＋形基板（２ａ）の不純物濃度が高
い（比抵抗が低い）場合、電子がｎ−形エビタキ７ヤル
成長層（シ）に到着するまで（こ、その多くを再結合で
失い、長波長に２ける光センサーの感度が低丁するとい
う問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するこめになされ
たもので、光センサーの感度を長波長側で低ドさせるこ
とす＜、従来と同様に関係回路素子を組込むことのでき
るＩＣの構成を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るＩＣは基板として、高比抵抗基板を用い
るとともに、関係回路素子形成領域の下面分離として高
濃度ｐ′−形拡散を行うよう（こしたものである。

〔作用〕

この発明（こ８ける。高比抵抗基板は光センサーの長波
長感度を上げ、一方関係回路素子形成領域下の高濃度ｐ
＋形拡散は従来の基板と同様に各素子の分離を完全に行
う。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図で、第
４図の従来例と同一符号は同等部分を示し、その重複説
明は避ける。第１図に３いて、（１）は高比抵抗のｐ−
形基板、　　（２Ｂ）はＢ領域の関係回路素子形成部分
のｎ−形エピタキシャル成長層（５ｂ）の下面分離用の
ｐ４形拡散層である。

第２図は光センサーの等価回路図、第３図はｐ傘形拡散
層（２Ｂ）の形成状況を示すｐ−形基板の平面図である
。

この実施例の動作は基本的には第４図に示した従来例と
同様であるが、部分Ａの光センサーにおいて、受光部α
ｑから入射した光が赤外光のようにそこが従来のように
ｐ＋形ではな（てｐ−形で比抵抗が高いので、電子の再
結合は少なくなり、ｎ−形エピタキシャル成長層（５ａ
）への到達効率は向上し。

多くの光電流を取り出すことができ、長波長光に対する
感度が上昇する。そして部分Ｂの関係回路素子としての
ｎｐｎ　トランジスタについてはその下面をｐ′形拡散
層（２Ｂ）が形成されているので、従来の構造と全く同
様の特性を得ることができる。

そして部分Ａの光センサーと部分Ｂの関係回路素子との
Ｖイアウドは自由にできることは第３図から明らかであ
る。

な３．上記実施例では長波長用光センサーをチップ上に
構成する場合について述べたが、受光部表面にペース拡
散を行ない、このｐ◆形電極とｒ形基板（１ａ）とを接
続して、全波長領域でセンサーの感度を上げる場合も同
様である。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ＩＣの基板を高比抵抗
として１回路素子部に高濃度ｐ４形層により下面分離を
行うようにしたので、赤外光などの長波長光で高感度の
光センツー−が回路素子と同一チップ上に構成でき、装
置が安価にでき、外部ノイズ等に強い回路が構成できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

Ｉｒ１図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図、第
２図は光センサーの等価回路図、第３図は下面分離用ｐ
４形拡散層の形成状況を示すｐ−形基板の平面図、′＠
４図は従来のＩＣの構成を示す断面図である。 図において、【１）はｐ−形（シリコン）基板、（２Ｂ
）は下面分離用ｐ４形拡散層、（４）はｐ４形分離層、
（５）はｎ−形エピタキシャル成長層、Ａは第１の部分
（光センサ一部）、Ｂは第２の部分（ｎｐｎ　トランジ
スタ部）である。 なお１図中同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）低濃度ｐ＾−形シリコンからなる高比抵抗基板と
   、 この高比抵抗基板の上面に部分的に形成された高濃度ｐ
   ＾＋形拡散層と、 この高濃度ｐ＾＋形拡散層の上を含め上記高比抵抗基板
   の上に形成されたｎ＾−形エピタキシャル成長層と、 このｎ＾−形エピタキシャル成長層の上記高比抵抗基板
   に直接接する第１の部分と、上記高濃度ｐ＾＋形拡散層
   に接する第２の部分とを分離する高濃度ｐ＾＋形分離層
   とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。
2. （２）第１の部分に光センサーを、第２の部分には関係
   回路素子を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の半導体集積回路装置。