(57)【要約】【課題】寄生容量や寄生抵抗によるＣＲ時定数を大幅に低減させることによってフォトダイオードの高速化を図ることができる半導体装置及びその製造方法並びに光ディスク装置を提供すること。【解決手段】Ｐ型半導体基板１０上に形成された第１のＰ型半導体層１１と、この第１のＰ型半導体層１１上に形成され、当該第１のＰ型半導体層１１よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型半導体層１２と、この第２のＰ型半導体層１２上に形成され、カソード領域となるＮ型半導体層２２と、第２のＰ型半導体層２２の一部の領域にＰ型不純物を拡散して形成された第１のＰ型拡散層１９と、第１のＰ型拡散層１９の下方に隣接し、第２のＰ型半導体層１２にＰ型不純物を拡散して形成され、第１のＰ型拡散層１９よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型拡散層１５とを有し、Ｎ型半導体層２２と第１のＰ型拡散層１９とを離隔して設ける。【選択図】図２
2010153515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ型半導体基板と、
前記Ｐ型半導体基板上に形成された第１のＰ型半導体層と、
前記第１のＰ型半導体層上に形成され、当該第１のＰ型半導体層よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型半導体層と、
前記第２のＰ型半導体層上に形成され、カソード領域となるＮ型半導体層と、
前記第２のＰ型半導体層の一部の領域にＰ型不純物を拡散して形成された第１のＰ型拡散層と、
前記第１のＰ型拡散層の下方に隣接し、前記第２のＰ型半導体層にＰ型不純物を拡散して形成され、前記第１のＰ型拡散層よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型拡散層と、を有し、
前記Ｎ型半導体層と前記第１のＰ型拡散層とを離隔して設けたフォトダイオードを形成した半導体装置。
【請求項２】
前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向の距離であって、前記Ｎ型半導体層の側端から前記第１のＰ型拡散層の側端までの距離を、３．０〜４．０μｍとした請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向の距離であって、前記Ｎ型半導体層の側端から前記第２のＰ型拡散層側端までの距離を、前記Ｎ型半導体層の側端から前記第１のＰ型拡散層の側端までの距離よりも長くした請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１のＰ型拡散層の側端から前記第２のＰ型拡散層の側端までの距離を１．０〜２．０μｍとした請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１のＰ型半導体層のＰ型不純物濃度を１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とし、
前記第２のＰ型半導体層のＰ型不純物濃度を１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とし、
前記第１のＰ型拡散層のＰ型不純物濃度を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とし、
前記第２のＰ型拡散層のＰ型不純物濃度を５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とし、
前記Ｎ型半導体層のＮ型不純物濃度を１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置を備えた光ディスク装置。
【請求項７】
Ｐ型半導体基板上に、第１のＰ型半導体層と、前記第１のＰ型半導体層よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型半導体層とを順次形成する工程と、
前記第２のＰ型半導体層の一部の領域であって前記第２のＰ型半導体層上のカソード形成領域の側端から前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向に側端が第１距離だけ離隔した領域に、Ｐ型不純物を拡散して第２のＰ型拡散層を形成する工程と、
前記第２のＰ型拡散層の一部及び前記第２のＰ型半導体層の一部の領域であって前記カソード形成領域の側端から前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向に側端が第１距離よりも短い第２距離だけ離隔した領域に、Ｐ型不純物を拡散して前記第２のＰ型半導体層よりも不純物濃度が高い第１のＰ型拡散層を形成する工程と、
前記カソード形成領域にＮ型半導体層を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダイオードを形成した半導体装置及びその製造方法並びに光ディスク装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ディスク装置においては、光ディスクから反射した光を受光して電気信号に変換するフォトディテクタＩＣが用いられている。このフォトディテクタＩＣは、受光素子であるフォトダイオードと、トランジスタなどから構成されるバイポーラ集積回路やＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）集積回路などの半導体集積回路とが、同一基板に形成された半導体装置である。
【０００３】
このようにフォトダイオードと半導体集積回路とを備えた半導体装置では、入射光がフォトダイオードによって電流に変換され、この電流がさらに電圧に変換され、所定の処理を施されて信号出力が行われる。
【０００４】
図１３はフォトダイオードと半導体集積回路とを備える従来の半導体装置１００の概略の断面図である。この半導体装置１００は、フォトダイオード１０１と、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１０２などから構成される回路領域とから構成されている。
【０００５】
具体的には、半導体装置１００は、Ｐ型の半導体基板１１０上に高濃度Ｐ型半導体層１１１が形成され、さらにその上にこの高濃度Ｐ型半導体層１１１よりも低不純物濃度の半導体層である低濃度Ｐ型エピタキシャル層１１２が形成される。さらに、フォトダイオード１０１領域において低濃度Ｐ型エピタキシャル層１１２上には、Ｎ型エピタキシャル層１１３及び高濃度Ｎ型拡散層１１４が順次形成される。この高濃度Ｎ型拡散層１１４は、フォトダイオード１０１で生成された電荷を取り出す電荷取り出し領域となる。また、フォトダイオード１０１のカソード領域の抵抗を下げて周波数特性を向上させる役割がある。また、低濃度Ｐ型エピタキシャル層１１２には、高濃度Ｎ型拡散層１１４に隣接して高濃度Ｐ型拡散層１１５が形成され、この高濃度Ｐ型拡散層１１５の下方に隣接して低濃度Ｐ型拡散層１１６が形成される。
【０００６】
ところが、従来の上記構造では、フォトダイオード１０１領域において高濃度Ｎ型拡散層１１４だけでなく、Ｎ型エピタキシャル層１１３もカソード領域となるため、ＰＮ接合付近に十分に電界が掛からず底面側の空乏層の伸びが不十分となり寄生容量が大きい。また、カソード領域の高濃度Ｎ型拡散層１１４とアノード取り出し領域となる高濃度Ｐ型拡散層１１５が直接接合しているため、寄生容量も大きい。
【０００７】
従って、フォトダイオード１０１全体の寄生容量も大きくなって高速化を図ることが困難であった。
【０００８】
そこで、フォトダイオード領域のＮ型エピタキシャル層をイオン注入により低濃度のＰ型半導体層とすることで、アノード領域の空乏層を伸ばし、寄生容量を低減する半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、Ｐ型半導体層上に直接、フォトダイオードを形成した半導体装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−３１７７６７号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、イオン注入により低濃度のＰ型半導体層を形成した場合には、不純物濃度の制御が難しくなり、安定して空乏層を形成できないため、寄生容量が不安定となり、歩留まり低下を引き起こすという問題点がある。
【００１０】
また、特許文献２に記載の技術では、従来の図１３の構成と比べたときには、寄生容量低減に関し一定の効果はある。しかし、寄生容量の低減の程度が低く不十分であり、また寄生抵抗についても考慮していない。フォトダイオードの高速化は、寄生容量と寄生抵抗との積に反比例することから、結果としてＣＲ時定数の低減効果は小さく高速化を十分図ることができないという問題点がある。
【００１１】
そこで、本発明は、寄生容量や寄生抵抗によるＣＲ時定数を大幅に低減させることによってフォトダイオードの高速化を図ることができる半導体装置及びその製造方法並びに光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、Ｐ型半導体基板と、前記Ｐ型半導体基板上に形成された第１のＰ型半導体層と、前記第１のＰ型半導体層上に形成され、当該第１のＰ型半導体層よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型半導体層と、前記第２のＰ型半導体層上に形成され、カソード領域となるＮ型半導体層と、前記第２のＰ型半導体層の一部の領域にＰ型不純物を拡散して形成された第１のＰ型拡散層と、前記第１のＰ型拡散層の下方に隣接し、前記第２のＰ型半導体層にＰ型不純物を拡散して形成され、前記第１のＰ型拡散層よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型拡散層と、を有し、前記Ｎ型半導体層と前記第１のＰ型拡散層とを離隔して設けたフォトダイオードを形成することとした。
【００１３】
また、本発明に係る半導体装置は、以下の点にも特徴を有する。
（１）前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向の距離であって、前記Ｎ型半導体層の側端から前記第１のＰ型拡散層の側端までの距離を、３．０〜４．０μｍであること。
（２）前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向の距離であって、前記Ｎ型半導体層の側端から前記第２のＰ型拡散層側端までの距離を、前記Ｎ型半導体層の側端から前記第１のＰ型拡散層の側端までの距離よりも長くしたこと。
（３）前記第１のＰ型拡散層の側端から第２のＰ型拡散層の側端までの距離を１．０〜２．０μｍとしたこと。
（４）前記第１のＰ型半導体層のＰ型不純物濃度を１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とし、前記第２のＰ型半導体層のＰ型不純物濃度を１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とし、前記第１のＰ型拡散層のＰ型不純物濃度を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とし、前記第２のＰ型拡散層のＰ型不純物濃度を５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とし、前記Ｎ型半導体層のＮ型不純物濃度を１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下としたこと。
【００１４】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、Ｐ型半導体基板上に、第１のＰ型半導体層と、前記第１のＰ型半導体層よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型半導体層とを順次形成する工程と、前記第２のＰ型半導体層の一部の領域であって前記第２のＰ型半導体層上のカソード形成領域の側端から前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向に側端が第１距離だけ離隔した領域に、Ｐ型不純物を拡散して第２のＰ型拡散層を形成する工程と、前記第２のＰ型拡散層の一部及び前記第２のＰ型半導体層の一部の領域であって前記カソード形成領域の側端から前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向に側端が第１距離よりも短い第２距離だけ離隔した領域に、Ｐ型不純物を拡散して前記第２のＰ型半導体層よりも不純物濃度が高い第１のＰ型拡散層を形成する工程と前記カソード形成領域にＮ型半導体層を形成する工程と、を有することとした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、寄生容量や寄生抵抗によるＣＲ時定数を大幅に低減させることができ、高速化を図ることができるフォトダイオードを形成した半導体装置を提供することができる。従って、例えば、短波長レーザを用いた光ディスク装置でも高速で読み書きが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．本実施形態に係る半導体装置の回路構成
２．本実施形態に係る半導体装置の構成及び特性
３．本実施形態に係る半導体装置の製造方法
４．本実施形態に係る半導体装置を組み込んだ光ディスク装置の構成
【００１７】
［１．半導体装置の回路構成］
まず、本実施形態に係る半導体装置の回路構成について図面を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態に係る半導体装置の回路構成を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１は、フォトディテクタＩＣとも呼ばれ、受光素子であるフォトダイオード２を含む光電変換回路４，加算回路５、ＲＦ増幅器６，７などからなり、フォトダイオード２で検出した光量に応じた信号を出力する。
【００１９】
フォトディテクタＩＣでは、光電変換回路４の高速化を図るために、フォトダイオード２の寄生容量と寄生抵抗との積を低減する必要がある。
【００２０】
そこで、本発明者らは鋭意研究を重ね、フォトダイオード２の側面構造を改善して、フォトダイオード２の寄生容量と寄生抵抗の積を低減する構成を有する半導体装置１を開発した。
【００２１】
［２．半導体装置１の構成及び特性］
以下、本実施形態に係る半導体装置１の構成を具体的に説明する。図２は本実施形態に係る半導体装置１の構成を示す図である。ここでは、半導体装置１は、０．２５μｍ世代以降のＣＭＯＳプロセスにバイポーラトランジスタを同時形成するＢｉＣＭＯＳプロセスで形成された例について説明する。
【００２２】
図２に示すように、半導体装置１は、フォトダイオード２と、ＮＰＮトランジスタ３などを有する回路領域（フォトダイオード２を除く光電変換回路４、加算回路５、ＲＦ増幅器６，７などが形成される領域）とから構成されている。
【００２３】
この半導体装置１は、導電型がＰ型のシリコン基板であるＰ型半導体基板１０上に、Ｐ型半導体基板１０より高濃度のＰ型（例えば、ボロン（Ｂ）等）の不純物を添加した高濃度Ｐ型半導体層１１（第１のＰ型半導体層の一例）が形成されている。さらに、高濃度Ｐ型半導体層１１上には、Ｐ型であって高濃度Ｐ型半導体層１１よりも低濃度のＰ型不純物が添加された低濃度Ｐ型半導体層１２（第２のＰ型半導体層の一例）が形成されている。なお、高濃度Ｐ型半導体層１１はエピタキシャル成長により形成してもよく、Ｐ型不純物をイオン注入により形成してもよい。また、低濃度Ｐ型半導体層１２はエピタキシャル成長により形成される。
【００２４】
フォトダイオード２領域においては、低濃度Ｐ型半導体層１２上にフォトダイオード２のカソード領域となるＮ型半導体層２２（Ｎ型半導体層の一例）が形成される。また、Ｎ型半導体層２２等は素子分離酸化膜１３で他の素子等と分離される。
【００２５】
一方、フォトダイオード２領域において、低濃度Ｐ型半導体層１２のうち、Ｎ型半導体層２２の下方を除く一部の領域に、低濃度Ｐ型拡散層１５（第２のＰ型拡散層の一例）及び高濃度Ｐ型拡散層１９（第１のＰ型拡散層の一例）が形成される。この高濃度Ｐ型拡散層１９は、低濃度Ｐ型拡散層１５の上方に隣接し、低濃度Ｐ型拡散層１５よりも不純物濃度が高い拡散層である。なお、この低濃度Ｐ型拡散層１５及び高濃度Ｐ型拡散層１９によりフォトダイオード２のアノード取り出し領域２５が構成される。
【００２６】
このように、半導体装置１では、フォトダイオード２の構造を、Ｎ型エピタキシャル半導体層を用いないＮ−ＥｐｉＬｅｓｓ構造としており、フォトダイオード２のアノード取り出し領域２５を２つの異なる深さと濃度からなるＰ型拡散層により形成している。
【００２７】
しかも、アノード取り出し領域２５とＮ型半導体層２２とは、Ｐ型半導体基板１０の表面と平行な方向（Ｘ軸方向）に距離α（第２の距離の一例）だけ離隔して形成される。
【００２８】
このように構成することで、フォトダイオード２に形成される空乏層が延び、フォトダイオード２の寄生容量を低減することができる。
【００２９】
さらに、アノード取り出し領域２５のうち、高濃度Ｐ型拡散層１９は、Ｐ型半導体基板１０の表面と平行な方向（Ｘ軸方向）に距離αだけＮ型半導体層２２と離隔し、低濃度Ｐ型拡散層１５の側端は、Ｐ型半導体基板１０の表面と平行な方向（Ｘ軸方向）に高濃度Ｐ型拡散層１９の側端から距離β（第１の距離の一例）だけ離隔するようにしている。
【００３０】
ここで、図３に距離α，βと寄生容量との関係を示し、図４に距離α，βと寄生抵抗との関係を示す。なお、距離αを０．５μｍ〜６．０μｍの範囲とし、距離βを０μｍ〜５．０μｍの範囲としている。
【００３１】
図３に示すように、距離α，βが大きいほど寄生容量が小さくなる。すなわち、高濃度Ｐ型拡散層１９はカソード領域であるＮ型半導体層２２から離れるほど寄生容量が小さくなる。従って、寄生容量を小さくしたい場合には、高濃度Ｐ型拡散層１９はＮ型半導体層２２からできるだけ離せばよいことが分かる。また、低濃度Ｐ型拡散層１５の側端は高濃度Ｐ型拡散層１９の側端からフォトダイオード２外方向に離れるほど寄生容量が小さくなる。従って、寄生容量を小さくしたい場合には、低濃度Ｐ型拡散層１５の側端は高濃度Ｐ型拡散層１９の側端からフォトダイオード２外方向にできるだけ離せばよいことが分かる。
【００３２】
一方、寄生抵抗は、図４に示すように、距離α，βが大きいほど大きくなる。すなわち、高濃度Ｐ型拡散層１９はカソード領域であるＮ型半導体層２２から離れるほど寄生抵抗が大きくなる。従って、寄生抵抗を小さくしたい場合には、高濃度Ｐ型拡散層１９をＮ型半導体層２２にできるだけ近づければよいことが分かる。また、低濃度Ｐ型拡散層１５の側端は高濃度Ｐ型拡散層１９の側端からフォトダイオード２外方向に離れるほど寄生抵抗が大きくなる。従って、寄生抵抗を小さくしたい場合には、低濃度Ｐ型拡散層１５の側端を高濃度Ｐ型拡散層１９の側端にできるだけ近づければよいことが分かる。
【００３３】
上述したようにフォトダイオード２の高速化には寄生容量と寄生抵抗の積、すなわちＣＲ時定数を改善する必要がある。
【００３４】
そこで、上記図３及び図４の結果から、距離α，βを変化させたときのフォトダイオード２のＣＲ時定数を求めた。図５は距離α，βを変化させたときのフォトダイオード２のＣＲ時定数特性を示す図である。
【００３５】
図５に示すように、距離αは３．０〜４．０μｍの範囲で、かつ距離βは０μｍ〜３．０μｍの範囲でＣＲの時定数が最適であることが分かった。すなわち、距離α，βが共に０μｍのときのＣＲ時定数に比べ、距離αは３．０〜４．０μｍの範囲で、かつ距離βは０μｍ〜３．０μｍの範囲のときには、ＣＲ時定数がおおよそ４０％以上低減することができることが分かった。
【００３６】
従って、高濃度Ｐ型拡散層１９と低濃度Ｐ型拡散層１５とを共にＮ型半導体層２２から、Ｐ型半導体基板１０の表面と平行な方向（Ｘ軸方向）に３．０〜４．０μｍ（α＝３．０〜４．０μｍ，β＝０μｍ）だけ離すことにより、フォトダイオード２の高速化を図ることができる。
【００３７】
また、少なくとも距離αが３．０〜４．０μｍの範囲のときには、距離βは１．０μｍ〜２．０μｍの範囲で特にＣＲ時定数の低減効果があり、フォトダイオード２をより高速化することができる。
【００３８】
従って、高濃度Ｐ型拡散層１９をＮ型半導体層２２からＸ軸方向に３．０〜４．０μｍとし、さらに、低濃度Ｐ型拡散層１５の側端を高濃度Ｐ型拡散層１９の側端からフォトダイオード２領域の外側に向かうＸ軸方向に１．０〜２．０μｍだけ離すことが望ましい。なお、低濃度Ｐ型拡散層１５の側端は高濃度Ｐ型拡散層１９の側端からフォトダイオード２領域の外側に向かうＸ軸方向に、１．２〜１．７μｍ、より好ましくは１．５μｍだけ離すことにより、フォトダイオード２をさらに高速化することができる。
【００３９】
なお、低濃度Ｐ型拡散層１５がない場合、寄生容量は下がることになるが、寄生抵抗が上がることになり、低濃度Ｐ型拡散層１５はＣＲ時定数の低減効果を高めるために必要な構成である。また、この低濃度Ｐ型拡散層１５は他のＭＯＳ構造の素子との関係でも必要となる。
【００４０】
また、この半導体装置１においては、高濃度Ｐ型半導体層１１、低濃度Ｐ型半導体層１２、高濃度Ｐ型拡散層１９、低濃度Ｐ型拡散層１５は不純物濃度をそれぞれ以下の範囲に設定することで、フォトダイオード２の高速化を図ることができることが分かった。
（１）高濃度Ｐ型半導体層１１：１×１０17〜１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
（２）低濃度Ｐ型半導体層１２：１×１０13〜５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
（３）高濃度Ｐ型拡散層１９：１×１０16〜１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
（４）低濃度Ｐ型拡散層１５：５×１０14〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
（５）Ｎ型半導体層２２：１×１０18〜１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下
【００４１】
以上のように、本実施形態における半導体装置１では、フォトダイオード２のアノード取り出し領域２５をカソード領域であるＮ型半導体層２２から離隔して設けることとしている。これにより側面の寄生容量及び寄生抵抗によるＣＲ時定数を低減して、受光素子であるフォトダイオード２の高速化を図っており、短波長レーザを用いた光ディスク装置でも高速で読み書き可能となる。
【００４２】
しかも、半導体装置１では、アノード取り出し領域２５を２つの異なる深さと濃度からなるＰ型拡散層（低濃度Ｐ型拡散層１５，高濃度Ｐ型拡散層１９）により形成している。そして、浅く濃度が高い高濃度Ｐ型拡散層１９はカソード領域であるＮ型半導体層２２に対して距離αのオフセットが設けられる。一方、深く濃度が薄い方の低濃度Ｐ型拡散層１５の側端は高濃度Ｐ型拡散層１９の側端に対してフォトダイオード２領域の外側に向けて離隔して距離βのオフセットが設けられる。
【００４３】
このように構成することで、ＣＲ時定数を可及的に低減することができ、フォトダイオード２をより高速化することが可能となる。
【００４４】
しかも、ベース領域２６やエミッタ領域２７を形成したＮＰＮトランジスタ３等の回路部分をフォトダイオード２と同一基板上に形成するようにしている。従って、当該半導体装置１を用いることでフォトディテクタＩＣを内蔵する光ディスク装置の小型化を図ることが可能となる。
【００４５】
［３．半導体装置の製造方法］
次に、本実施形態に係る半導体装置１の製造方法について説明する。図６〜図１１は半導体装置１の製造工程順の断面図である。ここでは、０．２５μｍ世代以降のＣＭＯＳプロセスにバイポーラトランジスタを同時形成するＢｉＣＭＯＳプロセスの例を挙げて説明する。
【００４６】
半導体装置１の半導体基板としては、シリコン基板に、例えば濃度１×１０14〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のボロン（Ｂ）などのＰ型不純物を添加して形成したＰ型半導体基板１０を用いる。
【００４７】
このＰ型半導体基板１０に対して、図６に示すように、エピタキシャル法により、濃度１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下のボロン（Ｂ）などのＰ型不純物を添加して、膜厚を５〜１０μｍ程度として堆積する。なお、高濃度Ｐ型半導体層１１は、Ｐ型不純物をイオン注入することによって形成するようにしてもよい。
【００４８】
次に、高濃度Ｐ型半導体層１１上に、エピタキシャル法により、低濃度Ｐ型半導体層１２を、濃度１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下のボロン（Ｂ）などのＰ型不純物を添加して、膜厚１３．５μｍ程度で堆積する。この低濃度Ｐ型半導体層１２は高濃度Ｐ型半導体層１１よりも低不純物濃度で形成する。
【００４９】
次に、周知のＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）技術により所定位置に素子分離酸化膜１３を形成して、フォトダイオード２とＮＰＮトランジスタ３との間やその他の素子間を分離する。その後、レジスト膜を表面に形成し、このレジスト膜をフォトリソグラフィー技術を用いて、図３に示すように、低濃度Ｐ型拡散用のイオン注入を行うためにパターニングされたレジスト膜１４を形成する。
【００５０】
図６に示すように、レジスト膜１４を用いて、フォトダイオード２のカソード形成領域下方を除く低濃度Ｐ型半導体層１２にボロン（Ｂ）等をイオン注入する。これにより、不純物濃度が５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で、深さが４．０μｍ〜６．０μｍとなるように低濃度Ｐ型拡散層１５を形成する。
【００５１】
次に、レジスト膜を表面に形成しフォトリソグラフィー技術を用いて、図７に示すように、ＮＰＮトランジスタ３のコレクタ拡散層領域を形成する領域のみに開口が存在するようにパターニングされたレジスト膜１６を表面に形成する。
【００５２】
そして、このレジスト膜１６を用いて、ＮＰＮトランジスタ３のコレクタ拡散層形成領域にリン（Ｐ）等をイオン注入して、ＮＰＮトランジスタ３のコレクタ拡散層領域１７を形成する。
【００５３】
次に、図８に示すように、フォトダイオード２のアノード取り出し領域、ＮＰＮトランジスタ３の分離層及びＮＭＯＳトランジスタのＰウェルを形成する領域のみに開口が存在するようにパターニングされたレジスト膜１８を表面に形成する。
【００５４】
そして、このレジスト膜１８を用いて、ボロン（Ｂ）等をイオン注入して、不純物濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下で、深さが１．０μｍ〜３．０μｍとなるように高濃度Ｐ型拡散層１９を形成する。このとき、フォトダイオード２のカソード領域となる後述のＮ型半導体層２２と高濃度Ｐ型拡散層１９を３．０μｍ〜４．０μｍだけ離隔して形成する。
【００５５】
次に、図９に示すように、ＮＰＮトランジスタ３のコレクタ取り出し領域とＰＭＯＳトランジスタのＮウェルとなるＮ型拡散層を形成する領域のみに開口が存在するようにパターニングされたレジスト膜２０を表面に形成する。
【００５６】
そして、このレジスト膜２０をマスクとして、リン（Ｐ）等をイオン注入して、ＮＰＮトランジスタ３のコレクタ取り出し領域とＰＭＯＳトランジスタのＮウェルとなるＮ型拡散層を形成する。
【００５７】
次に、フォトダイオード２のカソード領域を形成する領域のみに開口が存在するようにパターニングされたレジスト膜を表面に形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして、フォトダイオードのカソード領域となる領域に、図１０に示すように、砒素（Ａｓ）等をイオン注入して、Ｎ型不純物濃度が１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下のＮ型半導体層２２を形成する。
【００５８】
その後、フォトダイオード２のカソード領域であるＮ型半導体層２２上に第１反射防止膜２３及び第２反射防止膜２３を形成する。
【００５９】
次に、図１１に示すように、ＮＰＮトランジスタ３のベース領域２６を形成した後、エミッタ領域２７を形成する。
【００６０】
このように本実施形態における半導体装置１では、フォトダイオード２とＮＰＮトランジスタ３等の回路とを同一半導体基板１０に形成している。
【００６１】
［４．本実施形態に係る半導体装置を組み込んだ光ディスク装置の構成］
次に、上述した半導体装置１はＰＤＩＣ５５やフロントモニタフォトディテクタＩＣ６０として光ディスク装置５０に組み込まれる。図１２は半導体装置１を組み込んだ光ディスク装置５０の構成を示す図である。
【００６２】
図１２に示すように、光ディスク装置５０は、ＣＤ用レーザダイオード（以下、ＣＬＤとする）５２、ＤＶＤ用レーザダイオード（以下、ＤＬＤとする）５３、光学系５４、フォトディテクタＩＣ（以下、ＰＤＩＣとする）５５、フロントモニタフォトディテクタＩＣ（以下、ＦＰＤＩＣとする）６０、サーボモータ５７、ＤＳＰ６１、制御部６２などから構成される。なお、光学系５４は、レンズ７０，７１，７５〜７７と、プリズム７２と、スプリッタ７３と、反射ミラー７４とを含んでいる。
【００６３】
制御部６２は、インターフェイスを介して記録用のデータを受信すると、ＤＳＰ６１を制御して、その記録するデータに応じて変調したレーザ光をＣＬＤ５２又はＤＬＤ５３から出射させる。ＣＬＤ５２から出射されたレーザ光は、レンズ７１及びプリズム７２を介して、スプリッタ７３に入射する。同様に、ＤＬＤ５３から出射されたレーザ光は、レンズ７０及びプリズム７２を介して、スプリッタ７３に入射する。スプリッタ７３は、入射したレーザ光を反射ミラー７４方向とＦＰＤＩＣ６０方向へと分光する。反射ミラー７４方向へ分光したレーザ光は、反射ミラー７４での反射によってその光の方向が変更され、レンズ７５によってコリメートされた後、レンズ７７によって集光されて、光ディスク５６に照射される。光ディスク５６に照射され、反射したレーザ光は、レンズ７６，７５、反射ミラー７４、スプリッタ７３、レンズ７７を介して、ＰＤＩＣ５５で受光される。また、光ディスク５６に書き込まれたデータを読み取るときには、読み取りのためのレーザ光をＣＬＤ５２又はＤＬＤ５３から出射する。以降上記と同様の経路で、分光されたレーザ光がＦＰＤＩＣ６０で受光され、光ディスク５６で反射されたレーザ光がＰＤＩＣ５５で受光される。
【００６４】
ＰＤＩＣ５５は、受光されたレーザ光を電気信号に変換し、ＤＳＰ６１へ送信する。ＤＳＰ６１は、ＰＤＩＣ５５から送信される電気信号に基づいて、光ディスク５６に記録されたデータを読み取り、またフォーカスサーボやトラッキングサーボなどの制御等を行う。また、ＦＰＤＩＣ６０で受光されたレーザ光は、ＦＰＤＩＣ６０によって電気信号に変換され、ＤＳＰ６１へ送信される。ＤＳＰ６１は、ＦＰＤＩＣ６０から送信される電気信号に基づいて、各ＬＤ５２，５３から出射されるレーザ光の強度を検出し、各ＬＤ５２，５３から出射するレーザ光の強度を調整する。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示す距離α，βと寄生容量との関係を示す図である。
【図４】図２に示す距離α，βと寄生抵抗との関係を示す図である。
【図５】図２に示す距離α，βとＣＲ時定数（寄生容量と寄生抵抗の積）との関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程順の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程順の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程順の断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程順の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程順の断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程順の断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る半導体装置を組み込んだ光ディスク装置５０の構成を示す図である。
【図１３】従来の半導体装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  半導体装置
２  フォトダイオード
３  ＮＰＮトランジスタ
４  光電変換回路
５  加算回路
６，７  ＲＦ増幅器
１０  Ｐ型半導体基板
１１  高濃度Ｐ型半導体層
１２  低濃度Ｐ型半導体層
１３  素子分離酸化膜
１４  レジスト膜
１５  低濃度Ｐ型拡散層
１７  コレクタ拡散層領域
１９  高濃度Ｐ型拡散層
２２  Ｎ型半導体層（カソード領域）
２３  第１反射防止膜
２４  第２反射防止膜
２５  アノード取り出し領域
５０  光ディスク装置
【図１】
2010153515.tif 000003
【図２】
2010153515.tif 000004
【図３】
2010153515.tif 000005
【図４】
2010153515.tif 000006
【図５】
2010153515.tif 000007
【図６】
2010153515.tif 000008
【図７】
2010153515.tif 000009
【図８】
2010153515.tif 000010
【図９】
2010153515.tif 000011
【図１０】
2010153515.tif 000012
【図１１】
2010153515.tif 000013
【図１２】
2010153515.tif 000014
【図１３】
2010153515.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月16日(2009.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
Ｐ型半導体基板上に、第１のＰ型半導体層と、前記第１のＰ型半導体層よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型半導体層とを順次形成する工程と、
前記第２のＰ型半導体層の一部の領域であって前記第２のＰ型半導体層上のカソード形成領域の側端から前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向に側端が第１距離だけ離隔した領域に、Ｐ型不純物を拡散して第２のＰ型拡散層を形成する工程と、
前記第２のＰ型拡散層の一部及び前記第２のＰ型半導体層の一部の領域であって前記カソード形成領域の側端から前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向に側端が第１距離よりも短い第２距離だけ離隔した領域に、Ｐ型不純物を拡散して前記第２のＰ型拡散層よりも不純物濃度が高い第１のＰ型拡散層を形成する工程と、
前記カソード形成領域にＮ型半導体層を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、Ｐ型半導体基板上に、第１のＰ型半導体層と、前記第１のＰ型半導体層よりもＰ型不純物濃度が低い第２のＰ型半導体層とを順次形成する工程と、前記第２のＰ型半導体層の一部の領域であって前記第２のＰ型半導体層上のカソード形成領域の側端から前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向に側端が第１距離だけ離隔した領域に、Ｐ型不純物を拡散して第２のＰ型拡散層を形成する工程と、前記第２のＰ型拡散層の一部及び前記第２のＰ型半導体層の一部の領域であって前記カソード形成領域の側端から前記Ｐ型半導体基板の表面と平行な方向に側端が第１距離よりも短い第２距離だけ離隔した領域に、Ｐ型不純物を拡散して前記第２のＰ型拡散層よりも不純物濃度が高い第１のＰ型拡散層を形成する工程と前記カソード形成領域にＮ型半導体層を形成する工程と、を有することとした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、この半導体装置１においては、高濃度Ｐ型半導体層１１、低濃度Ｐ型半導体層１２、高濃度Ｐ型拡散層１９、低濃度Ｐ型拡散層１５、Ｎ型半導体層２２は不純物濃度をそれぞれ以下の範囲に設定することで、フォトダイオード２の高速化を図ることができることが分かった。
（１）高濃度Ｐ型半導体層１１：１×１０17〜１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
（２）低濃度Ｐ型半導体層１２：１×１０13〜５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
（３）高濃度Ｐ型拡散層１９：１×１０16〜１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
（４）低濃度Ｐ型拡散層１５：５×１０14〜１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
（５）Ｎ型半導体層２２：１×１０18〜１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
次に、周知のＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）技術により所定位置に素子分離酸化膜１３を形成して、フォトダイオード２とＮＰＮトランジスタ３との間やその他の素子間を分離する。その後、レジスト膜を表面に形成し、このレジスト膜をフォトリソグラフィー技術を用いて、図６に示すように、低濃度Ｐ型拡散用のイオン注入を行うためにパターニングされたレジスト膜１４を形成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
その後、フォトダイオード２のカソード領域であるＮ型半導体層２２上に第１反射防止膜２３及び第２反射防止膜２４を形成する。