(57)【要約】【課題】 電磁ノイズの影響を受けにくい構造を有し、シールドケースを必要としないフォトダイオードを提供する。【解決手段】 第１のｐ型層となるｐ型の基板上にｎ型層を形成し、ｎ型層の周囲にｐ型の分離帯を設けてｎ型層を端縁から分離し、ｎ型層上にその一部を残して第２のｐ型層をｐ型の分離帯に接続するように形成して、保護膜層で覆う。保護膜層上に第１および第２の電極を設け、保護膜層に形成した開口を介して、第１の電極をｎ型層に接続し、第２の電極をｐ型の分離帯に接続する。第２の電極をグランド電位に接続して、第１および第２のｐ型層をグランド電位とし、光電変換で生じた電荷を第１の電極から出力する。第２のｐ型層はグランド電位に接続されてローインピーダンスであるためシールド効果をもち、表面からの電磁ノイズが遮断される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のｐ型層と、該第１のｐ型層上に形成されたｎ型層とを有し、ｎ型層側から光を受けて光電変換し、生成した電荷をｎ型層から出力するフォトダイオードにおいて、
前記ｎ型層上に設けられた第２のｐ型層と、
前記ｎ型層から電荷を出力するための第１電極と、
前記第１のｐ型層および前記第２のｐ型層を、これらをローインピーダンスとする所定電位に接続するための第２電極とを含み、
前記第２のｐ型層は、前記第１の電極と前記ｎ型層との接続部を三方から取り囲んでいることを特徴とするフォトダイオード。
【請求項２】
前記ｎ型層の周囲に形成され、前記第１のｐ型層と接続したｐ型帯をさらに含み、
前記第２のｐ型層は、前記第１の電極と前記ｎ型層との接続部を除く端縁で、前記ｐ型帯に接続されていることを特徴とする請求項１記載のフォトダイオード。
【請求項３】
第１のｐ型層と、該第１のｐ型層上に形成されたｎ型層とを有し、ｎ型層側から光を受けて光電変換し、生成した電荷をｎ型層から出力するフォトダイオードにおいて、
前記ｎ型層上に設けられた第２のｐ型層と、
前記ｎ型層の周囲に形成され、前記第１のｐ型層と接続したｐ型帯と、
前記ｎ型層から電荷を出力するための第１電極と、
前記第１のｐ型層および前記第２のｐ型層を、これらをローインピーダンスとする所定電位に接続するための第２電極とを含み、
前記第２のｐ型層は、前記第１の電極と前記ｎ型層との接続部を除き、前記ｎ型層の全範囲を覆っているとともに、前記ｐ型帯に接続され、このｐ型帯とともに前記第１の電極と前記ｎ型層との接続部を取り囲んでいることを特徴とするフォトダイオード。
【請求項４】
前記第１電極は、前記ｎ型層にオーミック接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフォトダイオード。
【請求項５】
前記ｎ型層において、前記第１電極とのオーミック接続部には、周囲よりも高濃度にｎ型不純物を含む高濃度層が配置されていることを特徴とする請求項４記載のフォトダイオード。
【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に関し、より詳しくは、電磁ノイズの影響を受けにくいフォトダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
光を受けて電気信号に変換するフォトダイオードは、リモートコントロールや光通信の装置の受信用素子として多用されている。
従来のフォトダイオードは、図５に示すように、ｐ型の基板５１上にｎ型層５２を形成して成り、ｐ型基板５１の下面が銀ペースト５３等によって、グランド電位に接続されたフレーム５４にダイボンディングされている。したがって、アノード５６がフレーム側、カソード５５が光を受けるチップ表面側となっている。
【０００３】
チップ表面から入射した光はｎ型層５２とｐ型基板５１の接合面で光電変換され、これにより生成した電荷が、受光量を表す信号として、カソード５５より取り出される。
図６に示すように、カソード５５は信号処理回路９に接続されており、カソードから出力される微弱な信号は、増幅された後、装置に応じた処理を受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記構成のフォトダイオードは、チップ表面のカソードがハイインピーダンスになるため、ブラウン管やコンピュータ等の、フォトダイオードが組み込まれる装置の他の部分からの電磁ノイズを受けて、偽信号を出力し易くなっている。偽信号は信号処理回路の誤動作を招き、リモートコントロールが正しく機能しなくなったり、光通信で情報が変化したりする等の重大な問題を引き起こす。
【０００５】
このため、従来より、フォトダイオードを金属性のシールドケースで覆うことにより電磁ノイズを遮断して、フォトダイオードが偽信号を出力するのを防止することが行われている。
しかしながら、シールドケースで覆うとフォトダイオードが大型化するとともに、部品点数が増加してコストが上昇し、製造工程数も多くなる。また、シールドケースは電磁ノイズの遮断に有効な方法ではあるが、電磁ノイズの影響を受け易いというフォトダイオードの弱点を本質的に解決するものではない。
【０００６】
本発明は、電磁ノイズの影響を受けにくい構造を有し、シールドケースを必要としないフォトダイオード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】
【０００７】
請求項１記載の発明は、第１のｐ型層と、該第１のｐ型層上に形成されたｎ型層とを有し、ｎ型層側から光を受けて光電変換し、生成した電荷をｎ型層から出力するフォトダイオードにおいて、前記ｎ型層上に設けられた第２のｐ型層と、前記ｎ型層から電荷を出力するための第１電極と、前記第１のｐ型層および前記第２のｐ型層を、これらをローインピーダンスとする所定電位に接続するための第２電極とを含み、前記第２のｐ型層は、前記第１の電極と前記ｎ型層との接続部を三方から取り囲んでいることを特徴とするフォトダイオードである。
【０００８】
光は第２のｐ型層より入射し、第２のｐ型層とｎ型層およびｎ型層と第１のｐ型層の接合面で光電変換が行われる。光電変換によって生成された電荷はｎ型層から出力するが、ｎ型層の上部には第２のｐ型層が設けられている。この第２のｐ型層は、グランド電位のような所定電位に接続されてローインピーダンスになっているためシールド効果をもち、外部からの電磁ノイズを遮断することができる。したがって、ｎ型層に電磁ノイズが達することはなく、ｎ型層からノイズによって発生した電荷が出力されることはない。
【０００９】
よって、この発明のフォトダイオードによれば、外部からの電磁ノイズが第２のｐ型層によって遮断されるため、ノイズに起因する信号を出力することがない。このため、シールドケースでフォトダイオードを覆う必要がなくなり、また、コストを低減し製造工程数を減少させることができる。
請求項２記載の発明は、前記ｎ型層の周囲に形成され、前記第１のｐ型層と接続したｐ型帯をさらに含み、前記第２のｐ型層は、前記第１の電極と前記ｎ型層との接続部を除く端縁で、前記ｐ型帯に接続されていることを特徴とする請求項１記載のフォトダイオードである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、第１のｐ型層と、該第１のｐ型層上に形成されたｎ型層とを有し、ｎ型層側から光を受けて光電変換し、生成した電荷をｎ型層から出力するフォトダイオードにおいて、前記ｎ型層上に設けられた第２のｐ型層と、前記ｎ型層の周囲に形成され、前記第１のｐ型層と接続したｐ型帯と、前記ｎ型層から電荷を出力するための第１電極と、前記第１のｐ型層および前記第２のｐ型層を、これらをローインピーダンスとする所定電位に接続するための第２電極とを含み、前記第２のｐ型層は、前記第１の電極と前記ｎ型層との接続部を除き、前記ｎ型層の全範囲を覆っているとともに、前記ｐ型帯に接続され、このｐ型帯とともに前記第１の電極と前記ｎ型層との接続部を取り囲んでいることを特徴とするフォトダイオードである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、前記第１電極は、前記ｎ型層にオーミック接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフォトダイオードである。
請求項５記載の発明は、前記ｎ型層において、前記第１電極とのオーミック接続部には、周囲よりも高濃度にｎ型不純物を含む高濃度層が配置されていることを特徴とする請求項４記載のフォトダイオードである。
【発明の実施の形態】
【００１２】
以下、本発明のフォトダイオードについて図面を参照して説明する。
図１に一参考例に係るフォトダイオード１のチップの断面図を示し、図２にその平面図を示す。フォトダイオード１は、第１のｐ型層１１、ｎ型層１２、第２のｐ型層１３、保護膜層１４、および２つの電極１５および１６より成る。
ｎ型層１２は、第１のｐ型層１１であるｐ型のＳｉ基板上にエピタキシャル成長によって形成されており、ｐ型不純物の拡散によって周囲に形成されたｐ型帯１１ａによりチップ端縁から分離されている。第２のｐ型層１３は、ｎ型層１２にイオンを注入することによって形成されており、ｎ型層１２の周辺部を除く領域の上部に設けられている。
【００１３】
保護膜層１４はＳｉＯ2またはＳｉＮより成り、チップ上面全体を覆うように設けられている。保護膜層１４には、ｎ型層１２を露出させるための開口１４ａ、第２のｐ型層１３を露出させるための開口１４ｂ、およびｐ型帯１１ａを露出させるための開口１４ｃが、それぞれ帯状に形成されている。
第１の電極１５は開口１４ａの上に設けられており、ｎ型層１２に接続している。第２の電極１６は、開口１４ｂと開口１４ｃの上に設けられており、第２のｐ型層１３に接続し、ｐ型帯１１ａを介して第１のｐ型層１１に接続している。電極１５は、ｎ型層１２にオーミック接続されており、このオーミック接続は、ｎ型層１２において、電極１５とのオーミック接続部に、周囲よりも高濃度にｎ型不純物を含む高濃度層を配置して形成されている。同様にして、電極１６は、第２のｐ型層１３およびｐ型帯１１ａにオーミック接続されている。
【００１４】
電極１６はグランド電位に接続される。これにより、第１のｐ型層１１と第２のｐ型層１３が共にグランド電位となる。
フォトダイオード１は保護膜層１４が設けられているチップ表面側より光を受ける。光は保護膜層１４を透過して、第２のｐ型層１３とｎ型層１２およびｎ型層１２と第１のｐ型層１１の接合面で光電変換が行われる。光電変換で生成した電荷はｎ型層１２より電極１５に出力される。
【００１５】
上記構成では、電極１５がカソードとなり電極１６がアノードとなる。電極１５は実装時に図外の信号処理回路に接続され、フォトダイオード１の受光量を表す電極１５からの出力信号は、信号処理回路において増幅された後、フォトダイオード１を組み込む装置に応じた処理を受ける。
装置内の他の部分が電磁ノイズを発生し、これがチップ表面からフォトダイオード１に進入したとしても、第２のｐ型層１３がグランド電位に接続されてローインピーダンスになっているため、電磁ノイズは第２のｐ型層１３で遮断される。したがって、電磁ノイズがｎ型層１２に達することはなく、外部の電磁ノイズに起因する電荷が電極１５に現れることはない。このため、信号処理回路は常時正しく動作し、フォトダイオード１を組み込んだ装置の信頼性はきわめて高いものとなる。
【００１６】
第２のｐ型層１３は従来のシールドケースと同様の機能を果たす。すなわち、フォトダイオード１は内部に電磁ノイズを遮断する構造を備えており、シールドケースによって覆わなくても、安定して動作する。したがって、フォトダイオード１を単体で使用することが可能である。
なお、ここでは、保護膜層１４の開口１４ｂを第２のｐ型層１３の１辺に沿う形状とし、第２のｐ型層１３と電極１６とを直線状に接続する構造としたが、開口１４ｂを第２のｐ型層１３の４辺に沿って形成し、第２のｐ型層１３を電極１６で取り囲む構造としてもよい。第２のｐ型層１３の全範囲が均一にグランド電位になって、電磁ノイズを遮断する機能が一層高まる。
【００１７】
この発明の第１の実施形態に係るフォトダイオードの断面を図３に示す。このフォトダイオード２は、第２のｐ型層１３とｐ型帯１１ａとが内部で接続されており、前述の参考例のフォトダイオード１の保護膜層１４に形成されていた第２のｐ型層１３と電極１６とを接続するための開口１４ｂは形成されていない。第２のｐ型層１３は、第１のｐ型層１１と同様に、ｐ型帯１１ａを介して電極１６に接続されている。
【００１８】
このフォトダイオード２では、電極１５との接続のために必要な端縁部を除き、ｎ型層１２の全体にわたって第２のｐ型層１３が形成される。このようにすると、第２のｐ型層１３が３つの端縁でｐ型帯１１ａと接続されることになって、第２のｐ型層１３の全体が均一にグランド電位になり、電磁ノイズ遮断の効果が増す。しかも、ｎ型層１２の全範囲が第２のｐ型層１３または電極１５に覆われることになって、電磁ノイズを確実に遮断することができる。
【００１９】
より具体的には、図３Ａにおいて斜線を付して示すように、第２のｐ型層１３は、電極１５とｎ型層１２との接続部を除き、ｎ型層１２の全範囲を覆っている。その結果、第２のｐ型層１３は、電極１５とｎ型層１２との接続部を三方から取り囲むことになる。
また、第２のｐ型層１３は、電極１５とｎ型層１２との接続部以外の全端縁においてｐ型帯１１ａに接続されることになるから、このｐ型帯１１ａとともに、電極１５とｎ型層１２との接続部を包囲するｐ型部を形成することになる。
【００２０】
その他の構成は、フォトダイオード１と同様であり、説明を省略する。
第２の実施形態のフォトダイオードの断面を図４に示す。このフォトダイオード３は、第２のｐ型層１３とｐ型帯１１ａが内部で接続されており、また、第１のｐ型層１１はその下面に設けられた電極１６ａからグランド電位に接続される。第２のｐ型層１３はｐ型帯１１ａと第１のｐ型層１１を介してグランド電位に接続されることになる。
【００２１】
前記参考例のフォトダイオード１の、保護膜層１４の２つの開口１４ｂ、１４ｃ、および電極１６はフォトダイオード３では形成されていない。このフォトダイオード３は、銀ペースト等によってフレームにダイボンディングされる。
他の構成はフォトダイオード２と同様であり、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】参考例に係るフォトダイオードの構造を模式的に示す断面図。
【図２】図１のフォトダイオードの構造を模式的に示す平面図。
【図３】第１の実施形態のフォトダイオードの構造を模式的に示す断面図。
【図３Ａ】図３のフォトダイオードの構造を模式的に示す平面図。
【図４】第２の実施形態のフォトダイオードの構造を模式的に示す断面図。
【図５】従来のフォトダイオードの構造を模式的に示す図。
【図６】従来のフォトダイオードとその出力信号を処理する回路の接続を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１      フォトダイオード
２      フォトダイオード
３      フォトダイオード
１１    第１のｐ型層
１１ａ  ｐ型帯
１２    ｎ型層
１３    第２のｐ型層
１４    保護膜層
１４ａ  開口
１４ｂ  開口
１４ｃ  開口
１５    電極（カソード）
１６    電極（アノード）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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