(57)【要約】【課題】リップル（波）のないフラットな分光感度特性を得る。また、紫外域の光をカットし、視感度特性に合った分光感度特性を実現する。【解決手段】半導体基板１１上に形成されたエピタキシャル層１３と、エピタキシャル層１３の表面に形成された受光領域１４の表面上のフィールド酸化膜が除去され、受光領域１４の表面上に光学フィルタとして形成された誘電体多層膜１５を有する。【効果】本発明によれば、リップル（波）のないフラットな分光感度特性を得ることが可能である。【選択図】　図１
2004119678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成されたエピタキシャル層と、
上記エピタキシャル層の表面に形成された受光領域の表面上のフィールド酸化膜が除去され、上記受光領域の表面上に光学フィルタとして形成された誘電体多層膜を有することを特徴とする受光素子。
【請求項２】
半導体基板上に形成されたエピタキシャル層と、
上記エピタキシャル層の表面に形成された受光領域の表面上のフィールド酸化膜が除去され、上記受光領域の表面上に形成された窒化膜及び酸化膜と、上記酸化膜上に光学フィルタとして形成された誘電体多層膜を有することを特徴とする受光素子。
【請求項３】
上記窒化膜は、窒化シリコン膜であることを特徴とする請求項２記載の受光素子。
【請求項４】
上記フィールド酸化膜が除去された受光領域の表面が粗面のままとされ、その上に窒化膜が形成されていることを特徴とする請求項２記載の受光素子。
【請求項５】
半導体基板上にエピタキシャル層を形成し、上記エピタキシャル層の表面に受光領域を形成し、上記半導体基板上にフィールド酸化膜を形成した後、
上記受光領域の表面上の上記フィールド酸化膜をエッチング除去し、上記受光領域の表面上に誘電体多層膜を形成することを特徴とする受光素子の製造方法。
【請求項６】
半導体基板上にエピタキシャル層を形成し、上記エピタキシャル層の表面に受光領域を形成し、上記半導体基板上にフィールド酸化膜を形成した後、
上記受光領域の表面上の上記フィールド酸化膜をエッチング除去し、上記受光領域の表面上に窒化膜及び酸化膜を形成し、
さらに上記酸化膜上に誘電体多層膜を形成することを特徴とする受光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光素子であるフォトダイオード上に誘電体多層膜を光学フィルターとして形成した受光素子及びその製造方法に関するものであり、特に、その分光感度特性の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板上に形成したフォトダイオード（以下、受光素子）において、例えばエピタキシャル成長により形成されたｎ−型エピタキシャル層の表面に受光領域である高濃度のｐ＋型拡散層を拡散することにより形成されるｐｎ接合を利用した受光素子の分光感度特性は、波長６５０ｎｍ付近にピークを持った特性となる。
【０００３】
このような分光感度特性は、人間の目で感じる視感度とは特性が大きく異なるため、例えば照度センサー等の用途で使用する場合、可視光域以外の光が照射されたときに誤動作するという問題がある。このため、従来は、受光素子上に誘電体多層膜を赤外光カットフィルタとして形成し、上記誤動作に対する対策として
いる（例えば、
【特許文献１参照】）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１７０３６６号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の受光素子製造プロセスでは、保護膜形成のため受光素子の受光領域表面にもフィールド酸化膜が形成される。図７は従来の受光素子１００の構成例を示すものであり、ｐ−型半導体基板１０１の上にｎ−型のエピタキシャル層１０２を形成し、エピタキシャル層１０２の表面に受光領域であるｐ＋型拡散層１０３を形成し、ｐ＋型拡散層１０３の表面上にはＳｉＯ２膜であるフィールド酸化膜１０４が形成され、その上に誘電体多層膜１０５が赤外光カットフィルタとして形成される。
【０００５】
しかしながら、フィールド酸化膜１０４上に誘電体多層膜１０５のような光学フィルタを形成した場合、受光素子１００の分光感度特性は、フィールド酸化膜１０４の影響で波状になるという問題がある。図８は、従来構造の受光素子における分光感度特性を示すものであるが、この分光感度特性にはリップルと称される特性の波が表れている。
【０００６】
また、赤外光カットフィルタとして用いられる誘電体多層膜１０５は、赤外域の光をカットする上では有効であるが、同時に紫外域の光をカットすることは困難である。視感度特性に合わせるためには、紫外域の感度を落とし、可視光領域（５００〜７００ｎｍ）に分光感度特性を合わせ込むことが必要であるが、上記誘電体多層膜のみでの対応は難しい。
【０００７】
本発明は、従来の受光素子の有する欠点を解消するために提案されたものであり、リップル（波）のないフラットな分光感度特性を得ることが可能な受光素子を提供することを目的とし、さらにはその製造方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、赤外域の光のみならず紫外域の光も抑制することができ、視感度特性に合った分光感度特性を実現することが可能な受光素子を提供することを目的とし、さらにはその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本願発明の第１の特徴は、半導体基板上に形成されたエピタキシャル層と、上記エピタキシャル層の表面に形成された受光領域の表面上のフィールド酸化膜が除去され、上記受光領域の表面上に光学フィルタとして形成された誘電体多層膜を有することにある。かかる構成の受光素子を製造するには、半導体基板上にエピタキシャル層を形成し、上記エピタキシャル層の表面に受光領域を形成し、上記半導体基板上にフィールド酸化膜を形成した後、上記受光領域の表面上の上記フィールド酸化膜をエッチング除去し、上記受光領域の表面上に誘電体多層膜を形成する。
【０００９】
この第１の特徴にあるように、受光領域の表面上のフィールド酸化膜を除去した後、受光領域の表面上に誘電体多層膜を形成することで、フィールド酸化膜の影響で受光素子の分光感度特性に表れていたリップルがなくなる。
【００１０】
上記に加えて紫外域の感度も落として視感度特性に近づけるというのが本願発明のもう一つの考えである。すなわち、本願発明の第２の特徴は、半導体基板上に形成されたエピタキシャル層と、上記エピタキシャル層の表面に形成された受光領域の表面上のフィールド酸化膜が除去され、上記受光領域の表面上に形成された窒化膜及び酸化膜と、上記酸化膜上に光学フィルタとして形成された誘電体多層膜を有することにある。かかる構成の受光素子を製造するには、半導体基板上にエピタキシャル層を形成し、上記エピタキシャル層の表面に受光領域を形成し、上記半導体基板上にフィールド酸化膜を形成した後、上記受光領域の表面上の上記フィールド酸化膜をエッチング除去し、上記受光領域の表面上に窒化膜及び酸化膜を形成し、さらに上記酸化膜上に誘電体多層膜を形成する。
【００１１】
窒化膜とその後通常工程で形成される酸化膜との積層膜は、短波長域での透過率が低く、これを受光領域の表面上に形成することで短波長域の感度を落とすことが可能である。したがって、これによる紫外光カットと誘電体多層膜による赤外光カットにより、受光素子の分光感度は可視光領域に制限される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した受光素子及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
先ず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、この第１の実施例の受光素子を示すものである。受光素子１０は、ｐ−型半導体基板１１の表面に形成された寄生抵抗を低減するためのｎ＋型埋め込み拡散層１２と、ｐ−型半導体基板１１上に形成されたｎ−型エピタキシャル層１３と、ｎ−型エピタキシャル層１３の表面に形成されたｎ−型エピタキシャル層１３とｐｎ接合を形成し且受光領域であるｐ＋型拡散層１４の表面上のフィールド酸化膜が除去され、ｐ＋型拡散層１４の表面上に光学フィルタとして形成された誘電体多層膜１５を有する。なお、ｎ−型エピタキシャル層１３には逆バイアスを印加する電極１６が接続され、ｐ＋型拡散層１４には信号取り出し用の電極１７が接続されている。
【００１４】
上記のように、フィールド酸化膜の除去後、受光領域であるｐ＋型拡散層１４表面に形成された誘電体多層膜１５を有することにより、フィールド酸化膜（ＳｉＯ２膜）の影響で受光素子の分光感度に表れていたリップルがなくなる。図２（ａ）は誘電体多層膜１５を形成する前の受光素子１０の分光感度特性を示すものであり、図２（ｂ）は誘電体多層膜１５の透過率特性を示すものである。図２（ａ）に示す特性を有する受光素子１０上に図２（ｂ）に示す特性を有する誘電体多層膜１５を形成することで、受光素子の分光感度特性は図２（ｃ）に示すようなものとなる。これにより、従来の受光素子１００の分光感度特性に比べ受光素子１０の光に対する感度特性が安定することがわかる。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この実施の形態では、紫外域の感度を落とすようにしている。図３は、この第２の実施例の受光素子を示すものである。
【００１６】
受光素子の基本的な構成は図１に示すものと同様であり、本実施の形態では、受光素子２０は受光領域であるｐ＋型拡散層１４表面のＳｉＯ２膜であるフィールド酸化膜を除去後、ｐ＋型拡散層１４表面上に形成された窒化膜２４及び酸化膜２５と、酸化膜２５上に形成された誘電体多層膜１５を有している。窒化膜２４は、例えばＳｉＮ膜である。ここで、窒化膜２４は、ＳｉＯ２膜のイオンエッチング除去後、ダメージ処理を行うことなく形成されている。したがって、受光領域であるｐ＋型拡散層１４の表面は、荒れた状態のままであり、イオンエッチングの結果、凹凸を有する粗面となっている。酸化膜５は、電極形成のための層間絶縁膜である。
【００１７】
窒化膜２４を追加することで、次の２点の効果がある。第１に、フォトダイオード２上に形成した窒化膜２４と、その後通常工程で形成される酸化膜５にて、図４（ａ）に示す透過率を持つ膜特性になり、短波長域の感度を落とすことが可能である。
【００１８】
第２に、受光領域であるｐ＋型拡散層１４の表面が荒れた状態のままであるため、紫外域の感度を低下することが可能である。窒化膜４を形成する際に、フィールド酸化膜除去のために一度ｐ＋型拡散層１４をエッチングするが、その際、エッチングでＳｉ表面に残ったダメージ層を取り除くためのダメージ処理は行わない。これにより、照射された光によって発生した電子・正孔対が凹凸を有する表面付近では再結合し易くなる。光は、短波長であるほど表面で吸収され易い性質を持つため、短波長光である紫外光によって発生した電子・正孔対は、他の長波長の光によって発生した電子・正孔対に比べて再結合し易いことになる。したがって、受光素子の分光感度特性において、紫外域の感度が低下する。
【００１９】
これら２点の効果により、受光素子の分光感度特性は図４（ｂ）に示すようなものとなり、紫外域の分光感度特性を視感度特性に合わせこむことが可能である。さらに、誘電体多層膜１５を形成すれば、赤外域の分光感度特性も視感度特性に合わせこむことが可能である。
【００２０】
以上の構成を有する受光素子は、図５に示すような工程を経て製造される。すなわち、受光領域形成のためのｐ＋型拡散工程２１後、保護膜形成のためのフィールド酸化２２が行われるが、この後、酸化膜エッチング工程２３により受光領域の表面上のフィールド酸化膜（Ｓｉ０２膜）をエッチングにより除去する。エッチングの手法としては、反応性イオンエッチング等のドライエッチングが好適である。
【００２１】
この酸化膜エッチング工程２３の後、直ちに通常工程２５を行えば、図１に示す構造の受光素子を製造することができる。また、酸化膜エッチング２３の後、窒化膜形成２４を経て通常工程２５を行えば、図４に示す構造の受光素子を製造することができる。いずれの場合にも追加工程は僅かなもので済む。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、リップル（波）のないフラットな分光感度特性を得ることが可能である。また、本発明によれば、赤外域の光のみならず紫外域の光もカットすることができ、視感度特性に合った分光感度特性を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）は誘電体多層膜を形成する前の受光素子の分光感度特性を示し、（ｂ）は誘電体多層膜の透過率特性を示し、（ｃ）は誘電体多層膜を形成する後の受光素子の分光感度特性を示す。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】（ａ）は窒化膜形成時の光透過率特性を示し、（ｂ）は窒化膜工程を追加したときの分光感度特性を示す。
【図５】受光素子の製造プロセスの一例を示すフローチャートである。
【図６】従来構造の受光素子の一例を示す断面図である。
【図７】従来構造の受光素子における分光感度特性を示すものである。
【符号の説明】
１０，２０　受光素子
１１　　　　半導体基板
１２　　　　ｎ＋型埋め込み拡散層
１３　　　　ｎ−型エピタキシャル層
１４　　　　ｐ＋型拡散層
１５　　　　誘電体多層膜
２４　　　　窒化膜
２５　　　　酸化膜
【図１】
2004119678.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004119678.tif 000006
【図５】
2004119678.tif 000007
【図６】
2004119678.tif 000008
【図７】
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