(57)【要約】  【課題】本発明の目的は、新たに工程を増加させたり、透光性を悪化させたりすることなく、透光性導電膜に導入する不純物が下地へ拡散することを防止できる受光素子及びその製造方法を提供することである。  【解決手段】本発明の受光素子１０１は、素子形成領域のｎ型エピタキシャル層４の表面に形成したｐ型拡散層７と、この表面に設けた薄いシリコン酸化膜８と、このシリコン酸化膜８上のｐ型拡散層７領域を被覆するように形成した透光性導電膜であるポリシリコン層１０２と、ポリシリコン層１０２と電気的に接続された遮光用アルミニウム１３とを有しており、ポリシリコン層１０２の下面側の一部には本発明の特徴である酸化ポリシリコン層１０３が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電位ラインと電気的に接続し外部ノイズを遮断する低抵抗化のための不純物を含んだ透光性導電膜を備えた受光素子において、前記透光性導電膜は、前記不純物が下地に拡散することを防止するための少なくとも１層以上の酸化層をその内部に有することを特徴とする受光素子。
【請求項２】
前記酸化層は、前記透光性導電膜の下面側の一部または中間の一部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の受光素子。
【請求項３】
前記酸化層は、前記透光性導電膜の下面側の一部および中間の一部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の受光素子。
【請求項４】
前記透光性導電膜は、ポリシリコンで成り、前記酸化膜は、酸化ポリシリコンで成ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の受光素子。
【請求項５】
定電位ラインと電気的に接続し外部ノイズを遮断する低抵抗化のための不純物を含んだ透光性導電膜を備えた受光素子の製造方法において、前記透光性導電膜は化学気相成長法で形成し、その化学気相成長の際、前記透光性導電膜を成長させる反応ガス中に一時的に酸素を添加して前記透光性導電膜の内部に少なくとも１層以上の酸化層を形成し、かつ、前記透光性導電膜形成後に低抵抗化のための不純物を前記透光性導電膜に導入することを特徴とする受光素子の製造方法。
【請求項６】
前記酸素の添加は、前記透光性導電膜の成長の初期段階または中間段階に行うことを特徴とする請求項５に記載の受光素子の製造方法。
【請求項７】
前記酸素の添加は、前記透光性導電膜の成長の初期段階および中間段階に行うことを特徴とする請求項５に記載の受光素子の製造方法。
【請求項８】
前記透光性導電膜はポリシリコンで形成し、前記酸化層は前記ポリシリコンを酸化させて得る酸化ポリシリコンで形成することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の受光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電位ラインと電気的に接続し外部ノイズを遮断する低抵抗化のための不純物を含んだ透光性導電膜を備えた受光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号を電気信号に変換するフォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子においては、電磁波などの外部ノイズに対する誤動作対策として、例えばグランド電位などの定電位ラインと電気的に接続された透光性導電膜で被覆することが知られている。
【０００３】
従来の受光素子の一例として、フォトダイオードの断面図を図８に示す。
【０００４】
従来のフォトダイオード１は、ｐ型シリコン基板２に設けたｎ型埋込層３を含む表面に成長させたｎ型エピタキシャル層４と、そのｎ型エピタキシャル層４に設けて素子形成領域を区画するｐ型素子分離層５と、ｎ型埋込層３に達するｎ型拡散層６と、素子形成領域のｎ型エピタキシャル層４の表面に形成したｐ型拡散層７と、これらの表面に設けた薄いシリコン酸化膜８と、このシリコン酸化膜８上にｐ型拡散層７領域を被覆するように形成した透光性導電膜であるポリシリコン層９と、これらの表面に設けた窒化シリコン膜１０と、この窒化シリコン膜１０やシリコン酸化膜８に設けたコンタクトホールを通してｎ型拡散層６，ｐ型拡散層７，ポリシリコン層９に、それぞれ接続する電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、これらを含む表面に設けた厚い窒化シリコン膜１２と、この窒化シリコン膜１２に設けたコンタクトホールを通して電極１１ｃおよびポリシリコン層９と電気的に接続された遮光用アルミニウム１３とを有している。
【０００５】
ここで、ポリシリコン層９は、遮光用アルミニウム１３を通じてグランド電位に保たれており、外部ノイズの影響を遮断するノイズシールドの役目を果たしている。
【０００６】
また、ポリシリコン層９には、例えばリンなどの不純物が導入されており低抵抗化が図られている。（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００７】
次に、上記のフォトダイオード１の製造方法を図９〜図１３に示す。尚、図９〜図１３は工程順を示す断面図である。
【０００８】
先ず、図９（ａ）に示すように、ｐ型シリコン基板２の所定領域にヒ素を注入してｎ型埋込層３を形成する。
【０００９】
次に、図９（ｂ）に示すように、ｎ型エピタキシャル層４を成長させる。
【００１０】
次に、図９（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜１４を成長させた後、その上に一般的なフォトリソグラフィ法を用いて、ｎ型拡散層となる部分を開口したフォトレジストマスク１５を形成後、シリコン酸化膜１４をエッチングする。
【００１１】
次に、図１０（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜１４とフォトレジストマスク１５をマスクとしてリンを注入後、高温アニール処理をしてｎ型拡散層６を形成する。
【００１２】
その後、フォトレジストマスク１５とシリコン酸化膜１４を順次、除去する。
【００１３】
次に、図１０（ｅ）に示すように、表面に薄いシリコン酸化膜８を成長させた後、その上に一般的なフォトリソグラフィ法を用いて、ｐ型素子分離層となる部分を開口したフォトレジストマスク１６を形成してボロンを注入し、ｐ型素子分離層５を形成する。尚、シリコン酸化膜８は、上下を絶縁分離するとともに不純物注入時のダメージを減少させる目的で形成する。
【００１４】
その後、フォトレジストマスク１６を除去する。
【００１５】
次に、図１１（ｆ）に示すように、一般的なフォトリソグラフィ法を用いて、ｐ型拡散層となる部分を開口したフォトレジストマスク１７を形成し、リンを注入してｐ型拡散層７を形成する。
【００１６】
その後、フォトレジストマスク１７を除去する。
【００１７】
次に、図１１（ｇ）に示すように、化学気相成長（ＣＶＤ）法によりポリシリコン膜９ａを形成する。
【００１８】
次に、図１２（ｈ）に示すように、ポリシリコン膜９ａに熱拡散法（または、イオン打ち込み法）などを用いてリンを導入し、外部ノイズを素早くグランド電位に落とせるように低抵抗化を図る。ところが、ここで、導入されたリンの一部は薄いシリコン酸化膜８を通過して不所望にも下地に拡散するおそれがあった。
【００１９】
次に、図１２（ｉ）に示すように、ポリシリコン膜を一般的なフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いてパターニングし透光性導電膜としてのポリシリコン層９を形成する。
【００２０】
次に、図１３（ｊ）に示すように、ポリシリコン層９を含む表面に窒化シリコン膜１０を形成した後、一般的なフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、この窒化シリコン膜１０やシリコン酸化膜８にコンタクトホールを設け、このコンタクトホールを通してｎ型拡散層６，ｐ型拡散層７に、それぞれ接続する電極１１ａ，１１ｂや、ポリシリコン層９に接続する電極１１ｃなどを形成する。
【００２１】
最後に、図１３（ｋ）に示すように、電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃを含む表面に窒化シリコン膜１２を形成し、一般的なフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、この窒化シリコン膜１２にコンタクトホールを設け、窒化シリコン膜１２上に遮光用アルミニウム１３を形成するとともに、このコンタクトホールを通して遮光用アルミニウム１３と電極１１ｃとを電気的に接続して完成する。
【特許文献１】特開平４−８５８８５号公報
【特許文献２】特開昭５９−１２５６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上記のようなフォトダイオード１においては、前述したように低抵抗化を目的にポリシリコン層９に導入したリンが、薄いシリコン酸化膜８を通過して下地へ拡散するおそれがあった。そして、これを防止するために新たな絶縁膜などを形成したりすると工程が増加する上に、透光性を悪化させるおそれがあった。
【００２３】
本発明の目的は、新たに工程を増加させたり、透光性を悪化させたりすることなく、透光性導電膜に導入する不純物が下地へ拡散することを防止できる受光素子及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の受光素子は、定電位ラインと電気的に接続し外部ノイズを遮断する低抵抗化のための不純物を含んだ透光性導電膜を備えた受光素子において、透光性導電膜は、不純物が下地に拡散することを防止するための少なくとも１層以上の酸化層をその内部に有することを特徴とする受光素子である。
【００２５】
本発明の受光素子の製造方法は、定電位ラインと電気的に接続し外部ノイズを遮断する低抵抗化のための不純物を含んだ透光性導電膜を備えた受光素子の製造方法において、透光性導電膜は化学気相成長法で形成し、その化学気相成長の際、透光性導電膜を成長させる反応ガス中に一時的に酸素を添加して透光性導電膜の内部に少なくとも１層以上の酸化層を形成し、かつ、透光性導電膜形成後に低抵抗化のための不純物を透光性導電膜に導入することを特徴とする受光素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の受光素子によると、透光性導電膜の内部に少なくとも１層以上の不純物拡散防止膜としての酸化層を有するため、低抵抗化を目的に透光性導電膜に不純物を導入しても不純物が下地へ拡散することを防止できる。また、透光性導電膜とは別に新たな絶縁膜を設けたりしないため透光性を悪化させることがない。また、酸化層は、酸化ポリシリコンのような信頼できる絶縁体で形成するとよい。
【００２７】
本発明の受光素子の製造方法によると、透光性導電膜を化学気相成長（ＣＶＤ）法で形成する際に、酸素を一時的に添加し透光性導電膜の内部に少なくとも１層以上の不純物拡散防止膜としての酸化層を形成するため、新たに工程を増加させなくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の受光素子の一例としてフォトダイオードの断面図を図１に示す。尚、図８と同一部分には同一符号を付す。
【００２９】
本発明のフォトダイオード１０１は、ｐ型シリコン基板２に設けたｎ型埋込層３を含む表面に成長させたｎ型エピタキシャル層４と、そのｎ型エピタキシャル層４に設けて素子形成領域を区画するｐ型素子分離層５と、ｎ型埋込層３に達するｎ型拡散層６と、素子形成領域のｎ型エピタキシャル層４の表面に形成したｐ型拡散層７と、これらの表面に設けた薄いシリコン酸化膜８と、このシリコン酸化膜８上にｐ型拡散層７領域を被覆するように形成した透光性導電膜であるポリシリコン層１０２と、これらの表面に設けた窒化シリコン膜１０と、この窒化シリコン膜１０やシリコン酸化膜８に設けたコンタクトホールを通してｎ型拡散層６，ｐ型拡散層７，ポリシリコン層１０２に、それぞれ接続する電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、これらを含む表面に設けた厚い窒化シリコン膜１２と、この窒化シリコン膜１２に設けたコンタクトホールを通して電極１１ｃおよびポリシリコン層１０２と電気的に接続された遮光用アルミニウム１３とを有している。
【００３０】
ここで、ポリシリコン層１０２は、遮光用アルミニウム１３を通じてグランド電位に保たれており、外部ノイズの影響を遮断するノイズシールドの役目を果たしている。
【００３１】
また、ポリシリコン層１０２の下面側の一部には、本発明の特徴である不純物拡散防止膜としての酸化ポリシリコン層１０３が形成されている。
【００３２】
そして、ポリシリコン層１０２のうち酸化ポリシリコン層１０３の部分を除く残りの部分には、リンなどの不純物が導入され低抵抗化が図られている。
【００３３】
次に、上記のフォトダイオード１０１の製造方法を図２〜図６に示す。尚、図２〜図６は工程順を示す断面図であり、図９〜図１３と同一部分には同一符号を付す。
【００３４】
先ず、図２（ａ）に示すように、ｐ型シリコン基板２の所定領域にヒ素を注入して、ｎ型埋込層３を形成する。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｎ型エピタキシャル層４を成長させる。
【００３６】
次に、図２（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜１４を成長させた後、その上に一般的なフォトリソグラフィ法を用いて、ｎ型拡散層となる部分を開口したフォトレジストマスク１５を形成後、シリコン酸化膜１４をエッチングする。
【００３７】
次に、図３（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜１４とフォトレジストマスク１５をマスクとしてリンを注入後、高温アニール処理をしてｎ型拡散層６を形成する。
【００３８】
その後、フォトレジストマスク１５とシリコン酸化膜１４を順次、除去する。
【００３９】
次に、図３（ｅ）に示すように、表面に薄いシリコン酸化膜８を成長させた後、その上に一般的なフォトリソグラフィ法を用いて、ｐ型素子分離層となる部分を開口したフォトレジストマスク１６を形成してボロンを注入し、ｐ型素子分離層５を形成する。尚、シリコン酸化膜８は、上下を絶縁分離するとともに不純物注入時のダメージを減少させる目的で形成する。。
【００４０】
その後、フォトレジストマスク１６を除去する。
【００４１】
次に、図４（ｆ）に示すように、一般的なフォトリソグラフィ法を用いて、ｐ型拡散層となる部分を開口したフォトレジストマスク１７を形成し、リンを注入してｐ型拡散層７を形成する。
【００４２】
その後、フォトレジストマスク１７を除去する。
【００４３】
次に、図４（ｇ）に示すように、化学気相成長（ＣＶＤ）法によりポリシリコン膜１０２ａを形成する。ここで、ポリシリコン膜１０２ａを成長させる初期段階において、反応ガス中に酸化層を形成可能な量の酸素を一時的に添加する。これにより、ポリシリコン膜１０２ａの下面側の一部に酸化ポリシリコン膜１０３ａが形成される。  
【００４４】
次に、図５（ｈ）に示すように、ポリシリコン膜１０２ａに熱拡散法（または、イオン打ち込み法）などを用いてリンを導入し、外部ノイズを素早くグランド電位に落とせるように低抵抗化を図る。尚、このとき、ポリシリコン膜１０２ａの下面側の一部には不純物拡散防止膜としての酸化ポリシリコン膜１０３ａが形成されているため、リンが下地へ拡散する心配がない。
【００４５】
次に、図５（ｉ）に示すように、ポリシリコン膜を一般的なフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いてパターニングし透光性導電膜としてのポリシリコン層１０２および酸化ポリシリコン膜１０３を形成する。
【００４６】
次に、図６（ｊ）に示すように、ポリシリコン層１０２を含む表面に窒化シリコン膜１０を形成した後、一般的なフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、この窒化シリコン膜１０やシリコン酸化膜８にコンタクトホールを設け、このコンタクトホールを通してｎ型拡散層６，ｐ型拡散層７に、それぞれ接続する電極１１ａ，１１ｂや、ポリシリコン層１０２に接続する電極１１ｃなどを形成する。
【００４７】
最後に、図６（ｋ）に示すように、電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃを含む表面に窒化シリコン膜１２を形成し、一般的なフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、この窒化シリコン膜１２にコンタクトホールを設け、窒化シリコン膜１２上に遮光用アルミニウム１３を形成するとともに、このコンタクトホールを通して遮光用アルミニウム１３と電極１１ｃとを電気的に接続して完成する。
【００４８】
尚、上記の例では、ポリシリコン膜１０２ａの成長の初期段階に酸素を添加し、下面側の一部に酸化ポリシリコン層１０３ａを形成することで説明したが、酸素の添加のタイミングは特にこれに限るものではなく、図７（ａ）に示すように、ポリシリコン膜の成長の中間段階に酸素を添加して、ポリシリコン層１０２の中間の一部に酸化ポリシリコン層１０３を形成することもできる。
【００４９】
また、図７（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜の成長の初期段階と中間段階に酸素を添加し、ポリシリコン層１０２の下面側の一部および中間の一部に２層の酸化ポリシリコン層１０３を形成することもできる。このようにすると不純物拡散防止膜としての効果が向上する。
【００５０】
また、上記の例では、シリコン基板に形成したフォトダイオードを用いて説明したが、特にこれに限るものではなく、ＧａＡｓ等の化合物半導体基板に形成したフォトダイオードであってもよく、また、受光素子としては、フォトダイオードに限らずフォトトランジスタなどでも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
透光性導電膜に導入する低抵抗化のための不純物が下地へ拡散することを防止できる受光素子及びその製造方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の受光素子の一例としてのフォトダイオードの断面図
【図２】本発明の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【図３】本発明の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【図４】本発明の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【図５】本発明の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【図６】本発明の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【図７】本発明の受光素子の一例としてのフォトダイオードの変形例の断面図
【図８】従来の受光素子の一例としてのフォトダイオードの断面図
【図９】従来の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【図１０】従来の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【図１１】従来の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【図１２】従来の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【図１３】従来の受光素子の一例としてのフォトダイオードの製造方法の工程順を示す断面図
【符号の説明】
【００５３】
１    従来の受光素子の一例としてのフォトダイオード
２    ｐ型シリコン基板
３    ｎ型埋込層
４    ｎ型エピタキシャル層
５    ｐ型素子分離層
６    ｎ型拡散層
７    ｐ型拡散層
８，１４    シリコン酸化膜
９    ポリシリコン層
９ａ    ポリシリコン膜
１０    窒化シリコン膜
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ    電極
１２    窒化シリコン膜
１３    遮光用アルミニウム
１５，１６，１７    フォトレジストマスク
１０１    本発明の受光素子の一例としてのフォトダイオード
１０２    ポリシリコン層
１０２ａ    ポリシリコン膜
１０３    酸化ポリシリコン層
１０３ａ    酸化ポリシリコン膜
【図１】
2005197599.tif 000003
【図２】
2005197599.tif 000004
【図３】
2005197599.tif 000005
【図４】
2005197599.tif 000006
【図５】
2005197599.tif 000007
【図６】
2005197599.tif 000008
【図７】
2005197599.tif 000009
【図８】
2005197599.tif 000010
【図９】
2005197599.tif 000011
【図１０】
2005197599.tif 000012
【図１１】
2005197599.tif 000013
【図１２】
2005197599.tif 000014
【図１３】
2005197599.tif 000015