(57)【要約】【課題】  同一基板上に光信号入力用のフォトダイオード（ＰＤ）と信号処理回路用のトランジスタとを形成した光半導体装置において、ノイズ成分となり得る光を吸収する光吸収領域を搭載した光半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  同一基板上に光信号入力用のＰＤ３と信号処理回路用のトランジスタ１とを形成した光半導体装置において、光吸収領域２としてＰ型ポリシリコン１９とＮ型ポリシリコン２０とからなるＰＮ接合を形成し、前記ＰＮ接合に逆バイアスを印加して、ノイズ成分となり得る光が前記ＰＮ接合に入射され光電変換されたときに生じる光電流を強制的に吸収する。これにより、同一基板上にノイズ成分となり得る光を吸収する光吸収領域２を搭載した光半導体装置を製造できる。【選択図】  図１
2006190857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に光信号入力用のフォトダイオードと信号処理回路用のトランジスタとを有する光半導体装置において、
前記基板上に、赤外領域から紫外領域までの光を吸収する半導体材料を用いて、ノイズ成分となり得る光を吸収する光吸収領域を形成した、ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記光吸収領域の上部および下部に、前記半導体材料よりも小さい屈折率を有する材料を用いて、前記光吸収領域に入射した光のうち吸収されなかった成分を反射して閉じ込める反射膜を形成した、ことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記半導体材料はポリシリコン膜であり、前記半導体材料よりも小さい屈折率を有する材料はシリコン窒化膜である、ことを特徴とする請求項２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記光吸収領域となる前記半導体材料中にＰＮ接合を形成し、前記ＰＮ接合に逆バイアスを印加して、ノイズ成分となり得る光が前記ＰＮ接合に入射し光電変換されたときに生じる光電流を強制的に吸収する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記半導体材料中のＰＮ接合は、基板に対して水平方向にＰ型領域とＮ型領域を交互に配置した櫛型構造に形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記光吸収領域の端部が導電膜で覆われている、ことを特徴とする請求項４に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記光吸収領域は、金属配線層を用いて遮光領域を形成できない領域に設けられる、ことを特徴とした請求項１〜６のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記光吸収領域は、光信号入力用のフォトダイオードに隣接してダミーフォトダイオードとして形成される、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項９】
同一基板上に光信号入力用のフォトダイオードと信号処理回路用のトランジスタとを有する光半導体装置の製造方法であって、
前記フォトダイオードと前記トランジスタとが形成された半導体基板上に絶縁膜と第１のシリコン窒化膜と第１導電型のドープドポリシリコン膜とを形成する工程と、
前記第１導電型のドープドポリシリコン膜に選択的に不純物をイオン注入して第２導電型のポリシリコン領域を前記第１導電型のドープドポリシリコン膜の底部まで形成する工程と、
少なくとも前記第１導電型のドープドポリシリコン膜が残存する領域の表面に選択的に不純物をイオン注入して第１導電型のポリシリコン領域を形成する工程と、
前記ドープドポリシリコン膜上に第２のシリコン窒化膜を形成した後、前記不純物がイオン注入された前記ドープドポリシリコン膜を熱処理する工程と、
前記第２のシリコン窒化膜と前記ドープドポリシリコン膜と前記第１のシリコン窒化膜とをパターニングしてダミーフォトダイオードになる光吸収領域を形成する工程と、
前記第２のシリコン窒化膜にコンタクトホールを形成した後、導電膜をパターニングして電極を形成する工程とを含む光半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１導電型のポリシリコン領域を形成する工程では、前記第１導電型のドープドポリシリコン膜が残存する領域の表面だけに不純物をイオン注入することにより、前記ドープドポリシリコン膜中のＰＮ接合は、前記半導体基板に対して水平方向にＰ型領域とＮ型領域を交互に配置した櫛型構造に形成される、ことを特徴とする請求項９に記載の光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、同一基板上に光信号入力用のフォトダイオード（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ；受光素子、以下ＰＤと言う）と信号処理回路用のトランジスタとを形成した光半導体装置において、赤外領域から紫外領域までの光を吸収する半導体材料を用いて光吸収領域を形成し、前記光吸収領域においてノイズ成分となり得る光を吸収する機能を有した光半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ製品に用いられる光半導体集積回路（ＯＥＩＣ）においては、さらなる高速動作を実現するために信号に混入するノイズ成分の低減が求められている。特に、光ピックアップ製品においては、光信号入力用のＰＤに入力される光信号以外に光散乱などにより不要なノイズ成分である迷光が発生し、その迷光が集積回路部に浸入することによって誤動作を起こす場合がある。
【０００３】
迷光対策としては、集積回路部に層間膜を形成した上に金属遮光膜を形成する手段が用いられている他、ダミーＰＤを形成して迷光を強制的に吸収する手段が用いられている。
【０００４】
従来のダミーＰＤの先行例としては、光信号入力用のＰＤと並列してダミーＰＤを形成するものがある。しかし、この構造では迷光の入射角度によっては、遮光膜の下で多重反射を起こした迷光が集積回路部に浸入して誤動作を起こす問題がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、遮光膜を形成できない領域に、ダミーＰＤを形成する場合には、レイアウトの制約が生じる上、チップ面積が大きくなる問題がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
以下、従来の同一基板上に光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタとダミーＰＤを搭載した光半導体装置について図面を参照しながら説明する。図１３は、従来の同一基板上に光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタとダミーＰＤを搭載した光半導体装置を示す断面図である。
【０００７】
Ｐ型シリコン基板１０４上に形成されたＮ型エピタキシャル層１０９に、トランジスタ部１０１とダミーＰＤ部１０２と光信号受光用のＰＤ部１０３の各領域を設けて、各領域の間に素子分離のＰ＋型埋め込み層１０６及びＰ＋型拡散層１１０と、Ｎ型エピタキシャル層１０９上に絶縁膜１１７が形成されている。
【０００８】
トランジスタ部１０１の領域には、Ｐ型シリコン基板１０４とコレクタのＮ型エピタキシャル層１０９の間にＮ＋型埋め込み層１０５を設けて、Ｎ型エピタキシャル層１０９にベースのＰ型拡散層１１３及びコレクタ引出のＮ＋型拡散層１１５が形成され、Ｐ型拡散層１１３にエミッタのＮ＋型拡散層１１４が形成され、絶縁膜１１７上に各拡散層に接続するエミッタ電極１２０とベース電極１２１とコレクタ電極１２２が形成されている。
【０００９】
光信号受光用のＰＤ部１０３の領域には、アノードのＰ型シリコン基板１０４に接続して、アノード引出のＰ＋型埋め込み層１０７及びＰ＋型拡散層１１１と、ＰＤ分離のＰ＋型埋め込み層１０８及びＰ＋型拡散層１１２が形成され、各々がＰＤ分離されたカソードのＮ型エピタキシャル層１０９にカソード引出のＮ＋型拡散層１１６が形成され、絶縁膜１１７上に各拡散層に接続するＰＤアノード電極１２３とＰＤカソード電極１２４が形成されている。
【００１０】
トランジスタ部１０１と光信号受光用のＰＤ部１０３の間、もしくは金属遮光膜を形成できない領域に設けるダミーＰＤ部１０２には、アノードのＰ型シリコン基板１０４に接続してアノード引出のＰ＋型埋め込み層１０７及びＰ＋型拡散層１１１が形成され、カソードのＮ型エピタキシャル層１０９にカソード引出のＮ＋型拡散層１１６が形成され、絶縁膜１１７上に各拡散層に接続するダミーＰＤアノード電極１１９とダミーＰＤカソード電極１１８が形成されている。
【００１１】
各素子が形成された領域上に層間膜１２５が形成され、光信号受光用のＰＤ部１０３及びダミーＰＤ部１０２の上に開口部を有する金属遮光膜１２６が層間膜１２５上に形成されている。
【００１２】
なお、図１３では開口部から光信号受光用のＰＤ部１０３の領域に入射する信号光１２８と、ダミーＰＤ部１０２の領域へ浸入する迷光１２７を示している。
【特許文献１】特許第３１５７２７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２００８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の同一基板上に光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタとダミーＰＤを搭載した光半導体装置では、ダミーＰＤ部１０２の領域へ浸入する迷光１２７が、入射角度によってはトランジスタ部１０１の領域へ直接到達するか、多重反射によりトランジスタ部１０１の領域へ到達してノイズ源になるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、同一基板上に光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタと、迷光によるノイズ発生を防ぐためのダミーＰＤを搭載した光半導体装置及びその製造方法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】
【００１５】
本発明の光半導体装置は、同一基板上に光信号入力用のフォトダイオードと信号処理回路用のトランジスタとを有する光半導体装置において、前記基板上に、赤外領域から紫外領域までの光を吸収する半導体材料を用いて、ノイズ成分となり得る光を吸収する光吸収領域を形成したことを特徴とするものである。
【００１６】
前記光吸収領域の上部および下部に、前記半導体材料よりも小さい屈折率を有する材料を用いて、前記光吸収領域に入射された光のうち吸収されなかった成分を反射して閉じ込める反射膜を形成する。
【００１７】
前記半導体材料はポリシリコン膜であり、前記半導体材料よりも小さい屈折率を有する材料はシリコン窒化膜である。
【００１８】
前記光吸収領域となる前記半導体材料中にＰＮ接合を形成し、前記ＰＮ接合に逆バイアスを印加して、ノイズ成分となり得る光が前記ＰＮ接合に入射され光電変換されたときに生じる光電流を強制的に吸収する。
【００１９】
前記半導体材料中のＰＮ接合は、基板に対して水平方向にＰ型領域とＮ型領域を交互に配置した櫛型構造に形成される。
【００２０】
前記光吸収領域の端部を導電膜で覆ってもよい。
【００２１】
前記光吸収領域は、金属配線層を用いて遮光領域を形成できない領域に設けられ、また光信号入力用のフォトダイオードに隣接してダミーフォトダイオードとして形成される。
【００２２】
本発明の光半導体装置によると、赤外領域から紫外領域までの光を吸収する半導体材料を用いて、ノイズ成分となり得る光を吸収する光吸収領域を形成したので、迷光によるノイズ発生を防ぐことができる。
【００２３】
また、光吸収領域の上部および下部に、半導体材料よりも小さい屈折率を有する反射膜を形成することで、一旦光吸収領域に入射された光が光吸収領域から出射され難い高い反射率を得ることができ、光の吸収率を高めることができる。
【００２４】
さらに、光吸収領域の端部を導電膜で覆うことで、光吸収領域に入射された光のうち吸収されなかった成分が、光吸収領域から外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００２５】
本発明の光半導体装置の製造方法は、同一基板上に光信号入力用のフォトダイオードと信号処理回路用のトランジスタとを有する光半導体装置の製造方法であって、前記フォトダイオードと前記トランジスタとが形成された半導体基板上に絶縁膜と第１のシリコン窒化膜と第１導電型のドープドポリシリコン膜とを形成する工程と、前記第１導電型のドープドポリシリコン膜に選択的に不純物をイオン注入して第２導電型のポリシリコン領域を前記第１導電型のドープドポリシリコン膜の底部まで形成する工程と、少なくとも前記第１導電型のドープドポリシリコン膜が残存する領域の表面に選択的に不純物をイオン注入して第１導電型のポリシリコン領域を形成する工程と、前記ドープドポリシリコン膜上に第２のシリコン窒化膜を形成した後、前記不純物がイオン注入された前記ドープドポリシリコン膜を熱処理する工程と、前記第２のシリコン窒化膜と前記ドープドポリシリコン膜と前記第１のシリコン窒化膜とをパターニングしてダミーフォトダイオードになる光吸収領域を形成する工程と、前記第２のシリコン窒化膜にコンタクトホールを形成した後、導電膜をパターニングして電極を形成する工程とを含むものである。
【００２６】
前記第１導電型のポリシリコン領域を形成する工程では、前記第１導電型のドープドポリシリコン膜が残存する領域の表面だけに不純物をイオン注入することにより、前記ドープドポリシリコン膜中のＰＮ接合は、前記半導体基板に対して水平方向にＰ型領域とＮ型領域を交互に配置した櫛型構造に形成される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の光半導体装置及びその製造方法によると、赤外領域から紫外領域までの光を吸収する半導体材料を用いて光吸収領域を形成することにより、集積回路部への迷光を吸収してノイズ発生を防ぐことができ、チップ面積が大きくなることなく、同一基板上に光信号入力用のフォトダイオードと信号処理回路用のトランジスタとダミーフォトダイオードとを搭載する光半導体装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
まずは、同一基板上に光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタとダミーＰＤを搭載した光半導体装置について、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明における同一基板上に光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタとダミーＰＤを搭載した光半導体装置を示す断面図である。
【００３０】
Ｐ型シリコン基板４上に形成されたＮ型エピタキシャル層９に、トランジスタ部１とダミーＰＤ部２と光信号受光用のＰＤ部３の各領域を設けて、各領域の間に素子分離のＰ＋型埋め込み層６及びＰ＋型拡散層１０と、Ｎ型エピタキシャル層９上に絶縁膜１７が形成されている。
【００３１】
トランジスタ部１の領域には、Ｐ型シリコン基板４とコレクタのＮ型エピタキシャル層９の間にＮ＋型埋め込み層５を設けて、Ｎ型エピタキシャル層９にベースのＰ型拡散層１３及びコレクタ引出のＮ＋型拡散層１５が形成され、Ｐ型拡散層１３にエミッタのＮ＋型拡散層１４が形成され、絶縁膜１７上に各拡散層に接続するエミッタ電極２４とベース電極２５とコレクタ電極２６が形成されている。
【００３２】
光信号受光用のＰＤ部３の領域には、アノードのＰ型シリコン基板４に接続して、アノード引出のＰ＋型埋め込み層７及びＰ＋型拡散層１１と、ＰＤ分離のＰ＋型埋め込み層８及びＰ＋型拡散層１２が形成され、各々がＰＤ分離されたカソードのＮ型エピタキシャル層９にカソード引出のＮ＋型拡散層１６が形成され、絶縁膜１７上に各拡散層に接続するＰＤアノード電極２７とＰＤカソード電極２８が形成されている。
【００３３】
トランジスタ部１と光信号受光用のＰＤ部３の間、もしくは金属遮光膜を形成できない領域に設けるダミーＰＤ部２には、下部の高反射率膜１８とＰ型ポリシリコン領域１９及びＮ型ポリシリコン領域２０を有するポリシリコン膜と上部の高反射率膜２１とからなる光吸収領域が絶縁膜１７上に形成され、高反射率膜２１上に各領域に接続するダミーＰＤアノード電極２３とダミーＰＤカソード電極２２が形成されている。
【００３４】
各素子が形成された領域上に層間膜２９が形成され、光信号受光用のＰＤ部３及びダミーＰＤ部２の上に開口部を有する金属遮光膜３０が層間膜２９上に形成されている。
【００３５】
なお、図１では開口部から光信号受光用のＰＤ部３の領域に入射する信号光３２と、ダミーＰＤ部２の領域へ浸入する迷光３１を示している。
【００３６】
上記の構成において、Ｐ型ポリシリコン領域１９とＮ型ポリシリコン領域２０とからなるＰＮ接合に逆バイアスを印加して、ＰＮ接合に入射されたノイズ成分となり得る光が光電変換されたときに生じる光電流を強制的に吸収する。特に、ダミーＰＤの下部及び上部に高反射率膜１８、２１を形成することにより、入射された迷光を閉じ込めて吸収率を向上させることができる。
【００３７】
次に、光吸収領域の材料としてポリシリコン膜を用いてダミーＰＤ部２を形成した場合の効果を説明する。
【００３８】
図２は空気（ｎ＝１、ｋ＝０）からポリシリコン膜（ｎ＞４．１、ｋ＞０．２７）へ光が浸入する様子を示した模式図であり、図３は空気（ｎ＝１、ｋ＝０）からシリコン基板（ｎ＞３．８６、ｋ＞０．０４）へ光が様子を示した模式図である。なお、ｎは屈折率、ｋは消衰係数である。
【００３９】
図４は、図２及び図３において波長λ＝４０５ｎｍ（青色光）のときの光浸入深さに対する光の吸収率の比較を示すグラフである。また、図５は、図２及び図３において波長λ＝６５０ｎｍ（赤色光）のときの光浸入深さに対する光の吸収率の比較を示すグラフである。さらに、図５は、図２及び図３において波長λ＝７８０ｎｍ（赤外光）のときの光浸入深さに対する光の吸収率の比較を示すグラフである。
【００４０】
図４から波長λ＝４０５ｎｍ（青色光）では、光の浸入深さがシリコン基板の場合は１μｍ程度であるのに対して、ポリシリコン膜の場合は０．３μｍ程度に浅くなる。図５から波長λ＝６５０ｎｍ（赤色光）では、光の浸入深さがシリコン基板の場合は６μｍ程度であるのに対して、ポリシリコン膜の場合は０．５μｍ程度に浅くなる。図６から波長λ＝７８０ｎｍ（赤外光）では、光の浸入深さがシリコン基板の場合は９μｍ程度であるのに対して、ポリシリコン膜の場合は１μｍ程度に浅くなる。
【００４１】
図４，５，６のグラフより、シリコン基板と比較してポリシリコン膜を用いることによって小さな領域で光を吸収することが可能になるため、迷光を吸収するダミーＰＤ部２を形成する材料として適しており、青色レーザを用いる高密度ＤＶＤ用ＯＥＩＣとして、赤色レーザを用いる汎用ＤＶＤ系用ＯＥＩＣとして、赤外レーザを用いるＣＤ系用ＯＥＩＣの何れの場合においても効果を発揮する。
【００４２】
図７は本発明の効果を定量的に説明するための実施例を示すダミーＰＤ部２の構造を示す断面図であり、上から空気（ｎ＝１、ｋ＝０）、層間膜：４００−Ｘｎｍ（ｎ＝１．７８、ｋ＝０）、Ｓｉ3Ｎ4膜：１００ｎｍ（ｎ＝２，ｋ＝０）、ポリシリコン膜：Ｘｎｍ（ｎ＞４．１、ｋ＞０．２７）、Ｓｉ3Ｎ4膜：１００ｎｍ（ｎ＝２，ｋ＝０）、ＳｉＯ2：１５ｎｍ（ｎ＝１．４６，ｋ＝０）、シリコン基板（ｎ＞３．８６、ｋ＞０．０４）の構成である。
【００４３】
図８は従来のダミーＰＤ部の構造を示す断面図であり、上から空気（ｎ＝１、ｋ＝０）、層間膜：６００ｎｍ（ｎ＝１．７８、ｋ＝０）、ＳｉＯ2：１５ｎｍ（ｎ＝１．４６，ｋ＝０）、シリコン基板（ｎ＞３．８６、ｋ＞０．０４）の構成である。なお、ポリシリコン膜厚であるＸの値は、図７と図８とでトータルのシリコン界面（ＳｉとＳｉＯ2との境界）から層間膜表面までの厚さを同じにした場合の説明とするため変数としている。
【００４４】
図９は、図７においてポリシリコン膜厚Ｘを１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍに設定した場合と、図８の場合とにおいて、入射角度θ１を０°から９０°まで変動させたときの、シリコン界面においてシリコン基板側へ透過する波長λ＝４０５ｎｍの光の透過率を示したグラフである。図９のグラフより、図７においてポリシリコン膜厚を３００ｎｍ程度まで厚くすると、どの角度から入射した光でもシリコン基板側へ透過しなくなるため、迷光が集積回路部へ到達することを阻止することが可能になる。
【００４５】
図１０は、図７においてポリシリコン膜厚Ｘを３００ｎｍに設定した場合と、図８の場合とにおいて、入射角度θ１＝４５°でダミーＰＤの長さに対して入射した光が吸収される吸収率を示したグラフである。なお、入射した光が遮光膜で閉じ込められ多重反射により光が基板に対して水平方向に浸入した場合を想定した吸収率をグラフにしたものである。図１０のグラフより、図８の従来構造では３μｍ程度のダミーＰＤ長が必要であるのに対して、図７においてポリシリコン膜厚Ｘを３００ｎｍに設定した場合にはダミーＰＤ長を１μｍ程度まで短くすることができるため、回路構成のレイアウトに自由度が増す上、チップ面積を低減することが可能になる。
【００４６】
次に、本実施の形態の同一基板上に光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタとダミーＰＤを搭載した光半導体装置におけるダミーＰＤの製造方法について説明する。
【００４７】
図１１は本実施の形態の光半導体装置におけるダミーＰＤの製造工程を示す断面図である。
【００４８】
まず、図１１（ａ）に示すように、光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタを形成するために、Ｐ型シリコン基板４１上にＮ型エピタキシャル層４２が形成され、Ｎ型エピタキシャル層４２上に絶縁膜４３が形成される。絶縁膜４３上に、ダミーＰＤ下部の高反射率膜４４として例えばＳｉ3Ｎ4膜を成膜する。
【００４９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、Ｎ型ドープドポリシリコン膜４５を堆積させ、図１１（ｃ）に示すように、ダミーＰＤのアノード領域を形成するためにフォトレジストにより選択的にパターンニングし、イオン注入によりＰ型ポリシリコン領域４６を形成しレジストを除去する。
【００５０】
次に、図１１（ｄ）に示すように、ダミーＰＤのカソード領域を形成するためにフォトレジストにより選択的にパターンニングし、イオン注入によりＮ型ポリシリコン領域４７をポリシリコン膜の表面に形成し、レジストを除去する。特に、Ｎ型不純物としては拡散係数の小さいＡｓ（砒素）を用いるのが好ましい。
【００５１】
次に、図１１（ｅ）に示すように、ポリシリコン膜上にダミーＰＤ上部の高反射率膜４８として例えばＳｉ3Ｎ4膜を成膜した後、イオン注入した不純物を活性化させるために、例えば１０００℃、１０秒程度のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を行う。特に、ＲＴＡ処理はポリシリコン中の不純物拡散を抑制して、不純物を活性化できるため、確実にポリシリコン膜中にＰＮ接合を形成するためには有効な手段である。
【００５２】
次に、図１１（ｆ）に示すように、ダミーＰＤ４９を形成する領域を残すようにフォトレジストにより選択的にパターンニングし、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）により絶縁膜４３まで到達するようにエッチングしレジストを除去する。
【００５３】
その後、図１１（ｇ）に示すように、ダミーＰＤ領域４９において、フォトレジストで選択的にパターンニングしＮ型ドープドポリシリコン膜４５に到達するようにＲＩＥで電極取り出しコンタクトホール５０を形成しレジストを除去する。次に、ＴｉＮ／ＡｌＳｉＣｕ／ＴｉＮ／Ｔｉなどの導電膜を堆積し、エッチングによりパターンニングしてダミーＰＤアノード電極５１とダミーＰＤカソード電極５２を形成しレジストを除去する。最後に、層間膜５３を堆積することによって、本発明のダミーＰＤが形成される。特に、この実施の形態においては、ダミーＰＤカソード電極部にＮ型ドープドポリシリコン膜４５の領域があるため、電極取り出しコンタクトホール５０を形成する際に、十分なマージンのあるＲＩＥ条件を設定することが容易になる。
【００５４】
次に、本実施の形態の光吸収領域の材料としてポリシリコン膜を用いてダミーＰＤを形成した場合に有効であるＰＮ接合のレイアウトについて説明する。
【００５５】
図１２は本発明のポリシリコン膜のＰＮ接合において、基板に対して水平方向にＰ型ポリシリコン領域６１とＮ型ポリシリコン領域６２とを交互に配置した櫛型構造を示した平面図である。６３はダミーＰＤアノード電極であり、６４はダミーＰＤカソード電極のレイアウトを例示している。特に、ポリシリコン膜中では不純物拡散が速いため熱処理によっては基板に対して垂直方向にＰＮ接合を形成することが困難となることから、マスクパターンによりＰＮ接合の位置や間隔を任意に設計できる櫛型構造は有効なレイアウトである。
【００５６】
なお、図示していないが、電極を構成する導電膜でダミーＰＤのポリシリコン膜の端部を覆うと、ポリシリコン膜に吸収されない光が光吸収領域から外部に漏れることはないので、本発明の効果がさらに向上する。
【００５７】
以上のように、赤外領域から紫外領域までの光を吸収する半導体材料としてポリシリコン膜を用いて光吸収領域を形成し、集積回路部への迷光の浸入を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、赤外領域から紫外領域までの光に関する受光素子を有する光半導体装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態における同一基板上に光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタとダミーＰＤを搭載した光半導体装置を示す断面図である。
【図２】空気（ｎ＝１、ｋ＝０）からポリシリコン膜（ｎ＞４．１、ｋ＞０．２７）へ光が浸入する様子を示した模式図である。
【図３】空気（ｎ＝１、ｋ＝０）からシリコン基板（ｎ＞３．８６、ｋ＞０．０４）へ光が様子を示した模式図である。
【図４】図２及び図３において波長λ＝４０５ｎｍ（青色光）のときの光浸入深さに対する光の吸収率を示すグラフである。
【図５】図２及び図３において波長λ＝６５０ｎｍ（赤色光）のときの光浸入深さに対する光の吸収率を示すグラフである。
【図６】図２及び図３において波長λ＝７８０ｎｍ（赤外光）のときの光浸入深さに対する光の吸収率を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態を示すダミーＰＤ部の構造を示す断面図である。
【図８】従来のダミーＰＤ部の構造を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態の効果を定量的に説明するためのグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態の効果を定量的に説明するためのグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態の光半導体装置におけるダミーＰＤの製造工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態のポリシリコン膜のＰＮ接合において、基板に対して水平方向にＰ型領域とＮ型領域を交互に配置した櫛型構造を示した平面図である。
【図１３】従来の同一基板上に光信号入力用のＰＤと信号処理回路用のトランジスタとダミーＰＤを搭載した光半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  トランジスタ部
２  ダミーＰＤ部（光吸収領域）
３  ＰＤ部
４  Ｐ型シリコン基板
９  Ｎ型エピタキシャル層
１７  絶縁膜
１８  高反射率膜（ダミーＰＤ下部）
１９  Ｐ型ポリシリコン領域
２０  Ｎ型ポリシリコン領域
２１  高反射率膜（ダミーＰＤ上部）
２２  ダミーＰＤカソード電極
２３  ダミーＰＤアノード電極
２９  層間膜
３０  金属遮光膜
３１  迷光
３２  信号光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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