(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上の所定領域に形成した、一導電型と反対導電型の二導電型の埋め込み層と、
前記埋め込み層上に形成した一導電型の半導体層と、
前記一導電型の半導体層の表層部に設けた前記一導電型の半導体層より高濃度の一導電型の半導体領域とでなる受光部と、
前記受光部の近傍の、前記半導体基板上に形成された前記一導電型の半導体層の表層部に形成された回路素子と、
を備えた光半導体装置において、
前記埋め込み層の部分を除く、前記半導体基板と前記一導電型の半導体層との境界の界面層は、一導電型の半導体層であることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
一導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上の所定領域に形成した、一導電型と反対導電型の二導電型の埋め込み層と、
前記埋め込み層上に形成した一導電型の半導体層と、
前記一導電型の半導体層の表層部に設けた前記一導電型の半導体層より高濃度の一導電型の半導体領域とでなる受光部と、
前記受光部の部分を除く、前記半導体基板上に形成された前記一導電型の半導体層の表層部に形成された回路素子と、
を備えた光半導体装置の製造方法であって、
少なくとも、
前記一導電型の半導体基板上の所定領域に前記二導電型の埋め込み層を形成する工程と、
次に、前記埋め込み層を含む半導体基板上に、一導電型の反転防止層を形成する工程と、
次に、前記一導電型の反転防止層の上に、前記一導電型の半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記一導電型の反転防止層の不純物濃度は、少なくとも、前記一導電型の半導体基板および前記一導電型の半導体層の不純物濃度より高濃度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の製造方法。
【請求項４】
前記一導電型の反転防止層の不純物はボロン（Ｂ）であることを特徴とする請求項２または３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、光半導体装置およびその製造方法に関し、特に、半導体基板上の所定領域に設けた埋め込み層上に形成された受光部と、その近傍に形成された回路素子とを備えた光半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、フォトダイオードのような受光素子とバイポーラトランジスタ（または、ＣＭＯＳ）などのような回路素子とが、1つの半導体基板上に形成された光半導体装置が知られている。
【０００３】
このような従来の光半導体装置の一例を断面図として示す図２を用いて説明する。
【０００４】
図４において、１０は従来の光半導体装置、１１は低濃度のｐ-型半導体基板、１２は高濃度（不純物Ａｓ）のｎ+型埋め込み層、１３は低濃度のｐ-型エピタキシャル層、１４は高濃度のｐ+型拡散層、１５は高濃度のｎ+型拡散層、１６は受光素子部、１７は高濃度のｐ+型エミッタ層、１８は高濃度のｎ+型ベース層、１９は高濃度のｐ+型コレクタ層、２０はｐｎｐ型バイポーラトランジスタ、２１は界面層としてのｎ-型半導体層、２２は寄生トランジスタである。
【０００５】
従来の光半導体装置１０は、受光素子部１６（図中の左部分）とバイポーラトランジスタ部２０（図中の右部分）とを備えている。尚、ここでは回路素子としてバイポーラトランジスタの例で説明するが、特に限定するものではなくＣＭＯＳなど他の回路素子であってもよい。
【０００６】
受光素子部１６は、ｐ-型半導体基板１１の上に設けられたｎ+型埋め込み層１２と、その上に形成されたｐ-型エピタキシャル層１３と、そのｐ-型エピタキシャル層１３の表層部の所定領域に形成されたｐ+型拡散層１４とで構成されている。
【０００７】
また、ｐ+型拡散層１４の表面には一方の電極（図示せず）が設けられている。
【０００８】
また、ｐ-型半導体基板１１には、ｎ+型埋め込み層１２に達するｎ+型拡散層１５が、受光素子部１６領域を取り囲むように設けられている。
【０００９】
ここで、ｎ+型拡散層１５は、その表面に他方の電極（図示せず）が設けられており、表面側への電極の取り出しの役目をするとともに受光素子部１６領域とそれ以外の領域とを素子分離する役目をしている。
【００１０】
また、回路素子としてのｐｎｐ型バイポーラトランジスタ２０は、ｐ-型半導体基板１１の上に形成されたｐ-型エピタキシャル層１３の所定領域にそれぞれ設けられたｎ+型ベース層１８とｐ+型コレクタ層１９と、ｎ+型ベース層１８の表層部の一部領域に設けられたｐ+型エミッタ層１７とで構成されている。
【００１１】
また、ｐ-型半導体基板１１とｐ-型エピタキシャル層１３との境界には界面層としてｎ-型半導体層２１が形成されている。
【００１２】
このｎ-型半導体層２１は、図４中の拡大図部分に模式的に示すように、ｎ+型埋め込み層１２中の不純物（Ａｓ）がプロセス処理の熱でｐ-型半導体基板１１表面に沿って平面方向に拡散して行き、ｐ-型半導体基板１１とｐ-型エピタキシャル層１３との境界に界面層として形成される。
【００１３】
そして、その結果、ｐ-型半導体基板１１とｎ-型半導体層２１とｐ-型エピタキシャル層１３とで構成される不所望なｐｎｐ型の寄生トランジスタ２２が回路素子形成部に形成される格好となる。
【００１４】
次に、上記のような光半導体装置１０の製造方法を図５，図６を用いて説明する。図５，６は製造フローを模式的に示す断面図である。
【００１５】
先ず、図５（ａ）に示すように、ｐ-型半導体基板１１の上の受光素子形成部の所定領域にｎ+型埋め込み層１２を、フォトリソグラフィ法とエッチング処理を施してマスクを形成した後、イオン注入法で形成する。
【００１６】
次に、図５（ｂ）に示すように、そのｎ+型埋め込み層１２を含むｐ-型半導体基板１１全面にｐ-型エピタキシャル層１３をＣＶＤ法で形成する。
【００１７】
尚、このとき、プロセス処理の熱によって、ｎ+型埋め込み層１２中の不純物（Ａｓ）が周囲に拡散して、ｎ+型埋め込み層１２が増大することは周知であるが、さらに、ｎ+型埋め込み層１２中の不純物（Ａｓ）は、ｐ-型半導体基板１１表面に沿って平面方向に拡散していく。
【００１８】
このため、ｐ-型半導体基板１１とｐ-型エピタキシャル層１３との境界に界面層としてのｎ-型半導体層２１が形成される。
【００１９】
この界面層は、ｎ+型埋め込み層１２のｎ型不純物濃度（Ａｓ）が、ｐ-型半導体基板１１やｐ-型エピタキシャル層１３のｐ型不純物濃度に比較して高いために互いに相殺された結果、ｎ-型半導体層２１となる。
【００２０】
次に、図５（ｃ）に示すように、受光素子形成部の境界に素子分離用および電極接続用のｎ+型拡散層１５を形成する。
【００２１】
次に、図６（ｄ）に示すように、回路素子形成部の所定領域にｎ+型ベース層１８を形成する。
【００２２】
次に、図６（ｅ）に示すように、受光素子形成部の所定領域にｐ+型拡散層１４、回路素子形成部の所定領域にそれぞれｐ+型エミッタ層１７およびｐ+型コレクタ層１９を形成して光半導体装置１０が製造される。
【００２３】
尚、上記では、受光素子部１６の構成として、ｐ-型半導体基板１１、ｎ+型埋め込み層１２、ｐ-型エピタキシャル層１３、ｐ+型拡散層１４とで説明したが、受光素子部１６に関して言えば、すべてについて反対導電型にするならばそれでもよい。即ち、ｎ-型半導体基板、ｐ+型埋め込み層、ｎ-型エピタキシャル層、ｎ-型拡散層で構成してもよい。
【００２４】
但し、その場合は、ｎ-型半導体基板とｐ-型の半導体層（界面層）とｎ-型エピタキシャル層とでなる不所望なｎｐｎ型の寄生トランジスタが形成される格好になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかしながら、上述したように、従来の光半導体装置およびその製造方法においては、プロセス処理の熱（例えば、800℃以上）によって、ｎ+型埋め込み層１２中の不純物（Ａｓ）がｐ-型半導体基板１１の表面上に沿って平面方向に拡散していき、ｐ-型半導体基板１１とｐ-型エピタキシャル層１３との境界に界面層としてｎ-型半導体層２１が形成される。そして、その結果、ｐ-型半導体基板１１と、ｎ-型半導体層２１と、ｐ-型エピタキシャル層１３とで、不所望な寄生ｐｎｐ型の寄生トランジスタ２２が回路素子形成部に形成される格好となる。
【００２６】
本発明の主な課題は、プロセス処理の熱によって、受光素子部の高濃度埋め込み層から不純物が半導体基板表面に沿って平面方向に拡散していき、回路素子形成部に不所望な寄生トランジスタが形成され、それによる寄生容量の発生などにより周辺の回路動作が不具合を発生させることである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の光半導体装置は、
一導電型の半導体基板と、
半導体基板上の所定領域に形成した、一導電型と反対導電型の二導電型の埋め込み層と、
埋め込み層上に形成した一導電型の半導体層と、
一導電型の半導体層の表層部に設けた一導電型の半導体層より高濃度の一導電型の半導体領域とでなる受光部と、
受光部の近傍の、半導体基板上に形成された一導電型の半導体層の表層部に形成された回路素子と、
を備えた光半導体装置において、
埋め込み層の部分を除く、半導体基板と一導電型の半導体層との境界の界面層は、一導電型の半導体層であることを特徴とする光半導体装置である。
【００２８】
本発明の光半導体装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板と、
半導体基板上の所定領域に形成した、一導電型と反対導電型の二導電型の埋め込み層と、
埋め込み層上に形成した一導電型の半導体層と、
一導電型の半導体層の表層部に設けた一導電型の半導体層より高濃度の一導電型の半導体領域とでなる受光部と、
受光部の部分を除く、半導体基板上に形成された一導電型の半導体層の表層部に形成された回路素子と、
を備えた光半導体装置の製造方法であって、
少なくとも、
一導電型の半導体基板上の所定領域に二導電型の埋め込み層を形成する工程と、
次に、埋め込み層を含む半導体基板上に、一導電型の反転防止層を形成する工程と、
次に、一導電型の反転防止層の上に、一導電型の半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の光半導体装置およびその製造方法によれば、プロセス処理の熱によって、受光素子部の高濃度の埋め込み層から不純物が半導体基板の表面に沿って平面方向に拡散していっても、予め、反対導電型の半導体層を形成しておくことで相殺させ、不所望な寄生トランジスタが形成されることを防止でき、回路動作の不具合を発生させるおそれがない光半導体装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、プロセス処理の熱によって、受光素子部の高濃度の埋め込み層から不純物が半導体基板の表面に沿って平面方向に拡散していっても、回路素子形成部に不所望な寄生トランジスタが形成されることを防止するという目的を、予め反対導電型の半導体層を形成しておくことで実現した。
【実施例】
【００３１】
本発明の光半導体装置の一例を断面図として示す図１を用いて説明する。尚、図４と同一部分には同一符号を用いる。
【００３２】
図４において、１０１は本発明の光半導体装置、１１は低濃度の一導電型としてのｐ-型の半導体基板（以降、単に、ｐ-型半導体基板と呼ぶ。）、１２は高濃度（不純物Ａｓ）の一導電型の反対導電型としての二導電型のｎ+型の埋め込み層（以降、単に、ｎ+型埋め込み層と呼ぶ。）、１３は低濃度の一導電型としてのｐ-型のエピタキシャル層（以降、単に、ｐ-型エピタキシャル層と呼ぶ。）、１４は高濃度の一導電型としてのｐ+型の拡散層（以降、単に、ｐ+型拡散層と呼ぶ。）、１５は高濃度の一導電型の反対導電型としての二導電型のｎ+型の拡散層（以降、単に、ｎ+型拡散層と呼ぶ。）、１６は受光素子部、１７は高濃度のｐ+型エミッタ層、１８は高濃度のｎ+型ベース層、１９は高濃度のｐ+型コレクタ層、２０はバイポーラトランジスタ部、１０２ａは界面層としてのｐ-型半導体層、１０２はｐ型の反転防止層である。
【００３３】
本発明の光半導体装置１０１は、受光素子部１６（図中の左部分）とバイポーラトランジスタ部２０（図中の右部分）とを備えている。尚、ここでは回路素子としてバイポーラトランジスタの例で説明するが、特に限定するものではなくＣＭＯＳなど他の回路素子であってもよい。
【００３４】
受光素子部１６は、ｐ-型半導体基板１１の上に設けられたｎ+型埋め込み層１２と、その上に形成されたｐ-型エピタキシャル層１３と、そのｐ-型エピタキシャル層１３の表層部の所定領域に形成されたｐ+型拡散層１４とで構成されている。
【００３５】
また、ｐ+型拡散層１４の表面には一方の電極（図示せず）が設けられている。
【００３６】
また、ｐ-型半導体基板１１には、ｎ+型埋め込み層１２に達するｎ+型拡散層１５が、受光素子部１６領域を取り囲むように設けられている。
【００３７】
ここで、ｎ+型拡散層１５は、その表面に他方の電極（図示せず）が設けられており、表面側への電極の取り出しの役目をするとともに受光素子部１６領域とそれ以外の領域とを素子分離する役目をしている。
【００３８】
また、回路素子としてのバイポーラトランジスタ部２０は、ｐ-型半導体基板１１の上に形成されたｐ-型エピタキシャル層１３の所定領域にそれぞれ設けられたｎ+型ベース層１８とｐ+型コレクタ層１９と、ｎ+型ベース層１８の表層部の一部領域に設けられたｐ+型エミッタ層１７とで構成されている。
【００３９】
また、ｐ-型半導体基板１１とｐ-型エピタキシャル層１３との境界には界面層としてのｐ-型半導体層１０２ａが形成されている。
【００４０】
このｐ-型半導体層１０２ａは、図１中の拡大図部分に模式的に示すように、ｎ+型埋め込み層１２中の不純物（Ａｓ）がプロセス処理の熱でｐ-型半導体基板１１表面に沿って平面方向に拡散して行き、予め、ｐ-型半導体基板１１表面に形成してあったｐ型の反転防止層（図示せず）によって相殺され、トータルとしてｐ型となった半導体層である。
【００４１】
そして、その結果、従来技術で説明したような不所望な寄生トランジスタが回路素子形成部に形成されることはない。
【００４２】
次に、上記のような光半導体装置１０１の製造方法を図２，図３を用いて説明する。図２，３は製造フローを模式的に示す断面図である。
【００４３】
先ず、図２（ａ）に示すように、ｐ-型半導体基板１１の上の受光素子形成部の所定領域にｎ+型埋め込み層１２を、フォトリソグラフィ法とエッチング処理を施してマスクを形成した後、イオン注入法で形成する。
【００４４】
次に、図２（ｂ）に示すように、そのｎ+型埋め込み層１２を含むｐ-型半導体基板１１全面にｐ型の反転防止層１０２を形成する。形成方法はＣＶＤ法（不純物はＢ（ボロン））で形成する。そして、その不純物濃度は少なくとも、ｐ-型半導体基板および、この後形成予定のｐ-型エピタキシャル層の不純物濃度より高濃度とする。
【００４５】
このとき、厳密には、ｎ+型埋め込み層１２の表面にもｐ型の反転防止層が形成されるがｎ+型埋め込み層１２と相殺され無視できるレベルである。
【００４６】
尚、ここでは、ｐ-型半導体基板１１全面に形成することで説明したが、少なくとも回路素子形成部の領域に形成できればよい。
【００４７】
次に、図２（ｃ）に示すように、そのｎ+型埋め込み層１２を含むｐ-型半導体基板１１全面にｐ-型エピタキシャル層１３をＣＶＤ法で形成する。
【００４８】
尚、これ以降のプロセス処理の熱によって、ｎ+型埋め込み層１２の不純物（Ａｓ）が周囲に拡散して、ｎ+型埋め込み層１２が増大することは周知であるが、さらに、ｎ+型埋め込み層１２の不純物（Ａｓ）は、ｐ-型半導体基板１１表面に沿って平面方向に拡散していく。
【００４９】
このため、ｐ-型半導体基板１１とｐ-型エピタキシャル層１３との境界に界面層としてのｎ型の半導体層が形成されようとするが、予め、ｐ型の反転防止層１０２が形成されているため相殺される。
【００５０】
そして、ｐ型の反転防止層１０２の不純物濃度は、少なくとも、ｐ-型半導体基板およびｐ-型エピタキシャル層の不純物濃度より高濃度であり、互いに相殺された結果、トータルとしてｐ型の半導体層となる。
【００５１】
次に、図３（ｄ）に示すように、受光素子形成部の境界に素子分離用および電極と接続用のｎ+型拡散層１５を形成する。
【００５２】
次に、図３（ｅ）に示すように、回路素子形成部の所定領域にｎ+型ベース層１８を形成する。
【００５３】
次に、図３（ｆ）に示すように、受光素子形成部の所定領域にｐ+型拡散層１４、回路素子形成部の所定領域にそれぞれｐ+型エミッタ層１７およびｐ+型コレクタ層１９を形成して光半導体装置１０１が製造される。
【００５４】
尚、上記では、受光素子部１６の構成として、ｐ-型半導体基板１１、ｎ+型埋め込み層１２、ｐ-型エピタキシャル層１３、ｐ+型拡散層１４とで説明したが、受光素子部１６に関して言えば、すべてについて反対導電型にするならば、それでもよい。即ち、ｎ-型半導体基板、ｐ+型埋め込み層、ｎ-型エピタキシャル層、ｎ+型拡散層で構成されてもよい。
【００５５】
但し、その場合は、ｎ-型半導体基板とｐ-型半導体層とｎ-型エピタキシャル層とでなる不所望なｎｐｎ型の寄生トランジスタが形成されることになるので、予め、ｎ-型半導体基板の表面にｎ型の反転防止層（図示せず）を形成しておく必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、受光素子部の近傍に形成される回路素子部に不所望な寄生トランジスタの発生を防止できる光半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の光半導体装置の一例の断面図
【図２】本発明の光半導体装置の製造フローの断面図
【図３】本発明の光半導体装置の製造フローの断面図
【図４】従来の光半導体装置の一例の断面図
【図５】従来の光半導体装置の製造フローの断面図
【図６】従来の光半導体装置の製造フローの断面図
【符号の説明】
【００５８】
１０    従来の光半導体装置
１１    ｐ-型半導体基板
１２    ｎ+型埋め込み層
１３    ｐ-型エピタキシャル層
１４    ｐ+型拡散層
１５    ｎ+型拡散層
１６    受光素子部
１７    ｐ+型エミッタ層
１８    ｎ+型ベース層
１９    ｐ+型コレクタ層
２０    ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ
２１    界面層としてのｎ-型半導体層
２２    寄生トランジスタ
１０１    本発明の光半導体装置
１０２ａ    界面層としてのｐ-型半導体層
１０２    反転防止層
【図１】
0004709012.tif 000002
【図２】
0004709012.tif 000003
【図３】
0004709012.tif 000004
【図４】
0004709012.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004709012.tif 000007