Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP2707147B2 - 半導体装置 - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP2707147B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JP2707147B2
JP2707147B2 JP2096039A JP9603990A JP2707147B2 JP 2707147 B2 JP2707147 B2 JP 2707147B2 JP 2096039 A JP2096039 A JP 2096039A JP 9603990 A JP9603990 A JP 9603990A JP 2707147 B2 JP2707147 B2 JP 2707147B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
current
collector
base
transistors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2096039A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03292775A (ja
Inventor
成一 横川
直憲 岡林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2096039A priority Critical patent/JP2707147B2/ja
Publication of JPH03292775A publication Critical patent/JPH03292775A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2707147B2 publication Critical patent/JP2707147B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、特に光電変換素子とバイポーラICとが同一
チップ内に形成されているか、又は隣接して配置され、
光電変換素子と共に使用されているとき、バイポーラIC
内の寄生フォトダイオードによる影響を低減化する手段
に関するものである。
(従来の技術) 第4図は従来のPNPトランジスタの等価回路であり、
第5図はバイポーラICの中のある一個のPNPトランジス
タの略断面図である。
第4図において、PNPトランジスタQ101のエミッタは
端子Eに接続され、エミッタ側からコレクタ側端子Cへ
コレクタ電流IC101が流れる。PNPトランジスタQ101のベ
ースはベース端子Bに接続され、ベース電流IB101が流
れる。
第5図において、PNPトランジスタQ101は、p型の半
導体基板1の表面に形成されたn型エピタキシャル層2
の表面に拡散されたp型層3及び4によりエミッタ及び
コレクタが形成され、n型エピタキシャル層2はベース
となり、その表面に拡散されたn+層5はベースコンタク
トとなる。これらの表面にSiO2のような絶縁膜6を設
け、所望の場所に穴を明けて、1層配線メタル7を蒸着
し、電極及び配線が形成されている。
このような構造の場合、n型エピタキシャル層2とp
型の半導体基板1との間に、寄生フォトダイオードPD10
2が存在することになる。これは第4図に示されるよう
に、トランジスタQ101のベース側と接地間に点線で接続
された寄生フォトダイオードPD102となる。
PNPトランジスタQ101が、光電変換素子であるフォト
ダイオードと同一チップ内に形成されているか、あるい
は、近接した別のチップ内にそれぞれ設けられている場
合は、本来フォトダイオードに照射されるべき光から漏
れた光が、寄生フォトダイオードPD102に照射され、光
電流IPD102が発生する。
従って、PNPトランジスタQ101のベース電流IB′101
は、周辺回路によって決定されるベース電流IB101と寄
生フォトダイオードの光電流IPD102との和、すなわち IB′101=IB101+IPD102 となる。よってPNPトランジスタQ101のコレクタ電流I
C101は、 IC101=(IB101+IPD102)×hFE101 hFE101:トランジスタQ101のhFE となる。また、寄生フォトダイオードPD102に光が発生
しない場合は、 IC101=IB101×hFE101 となり、寄生フォトダイオードPD102に発生する光電流
によって変化するPNPトランジスタQ101のコレクタ電流
ΔIC101は、 ΔIC101=IPD102×hFE101 となる。
このΔIC101により、回路の特性に多大の影響を及ぼ
す。
従来は、この影響を減少させるために、第5図に示さ
れるように、1層配線メタル7を第2の絶縁膜6−1で
覆い、さらにその表面を2層配線メタル8で覆って、表
面から侵入する光を遮断して、光電流IPD102を減少させ
る手段を講じていた。
(発明が解決しようとする課題) 前述のような構造では、チップの表面か侵入した光は
遮断できるが、第5図に示されるような、チップエッジ
1−1やチップ側面1−2から侵入した光が、寄生フォ
トダイオードPD102に到達する。また、同一チップ内に
フォトダイオードとトランジスタを共に形成している場
合には、受光部から侵入した光の一部が寄生フォトダイ
オードに到達する。これらの光は微少な光電流を発生す
る。トランジスタのベース電流を低電流領域で使用する
回路においては、特性への影響を無視できず、この微少
な光電流を防止する必要がある。
(課題を解決するための手段) 光電変換素子と共に使用される半導体装置において、
第1及び第2の同じ特性の2個のPNPトランジスタを半
導体基板の表面に近接して形成し、第1のPNPトランジ
スタのコレクタと第2のPNPトランジスタのエミッタを
接続し、第1のPNPトランジスタのベースとエミッタお
よび第2のPNPトランジスタのコレクタならびに両トラ
ンジスタの接続部を外部回路に接続するようにした。
(作用) 第1のPNPトランジスタにおける寄生フォトダイオー
ドの影響を第2のPNPトランジスタにおける寄生フォト
ダイオードにより補償することができる。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の等価回路図である。同図
に示されるように、第1のPNPトランジスタQ1のコレク
タは、第2のPNPトランジスタQ2のエミッタに接続さ
れ、トランジスタQ1(以下PNPと省略する)のエミッタ
は端子Eに接続されている。トランジスタQ1のベースは
端子Bに接続されている。第2のトランジスタQ2(以下
PNPを省略する)のコレクタは端子Cに接続されてい
る。トランジスタQ1とQ2の接続部の中間は後段へ接続す
るための端子Outに接続されている。トランジスタQ2は
寄生フォトダイオードで発生する電流で動作するため、
トランジスタQ2のベースを他に接続する必要はなく、ト
ランジスタQ2のベースは何所にも接続されていない。
第2図は第1図の回路を構成するための、トランジス
タ2個を有するチップの略断面図である。p型の半導体
基板1の表面に形成された2個のn型エピタキシャル層
2及び2−1の表面にそれぞれp型層13,14及び13−1
及び14−1ならびにn+型層15,15−1を拡散により形成
する。p型層13はトランジスタQ1のエミッタとなり、p
型層14はそのコレクタとなりn型エピタキシャル層2は
そのベースとなる。また、p型層13−1はトランジスタ
Q2のエミッタとなり、p型層14−1はそのコレクタとな
り、n型エピタキシャル層2−1はそのベースとなる。
そして、n+型層15はトランジスタQ1のベース電極部とな
り、n+型層15−1はトランジスタQ2のベース電極部とな
る。これらの表面にSiO2のような絶縁膜を形成し、所望
の場所に穴を明け、Alを蒸着して電極及び配線を形成す
る。第2図の場合ではp型層14をp型層13−1に接続す
ると、第1図の回路になる。この構造において、n型エ
ピタキシャル層2とp型の半導体基板1との間に寄生フ
ォトダイオードPD3が形成され、n型エピタキシャル層
2−1と半導体基板1との間には寄生フォトダイオード
PD4が形成される。これらは第1図において、点線でト
ランジスタQ1及びQ2に接続されている。
このようなチップに光が侵入すると、第1図に示され
るように、トランジスタQ1のベース側に、寄生フォトダ
イオードPD3による光電流IPD3が発生する。また、トラ
ンジスタQ2についても同様に、そのベース側に、寄生フ
ォトダイオードPD4による光電流IPD4が発生する。トラ
ンジスタQ1のベース電流IB1rは光電流IPD3と、周辺回路
によって決定される電流IB1との和となり、 IB1r=IPD3+IB1 となる。従って、トランジスタQ1のコレクタ電流I
C1は、 IC1=IB1r×hFE1 =(IPD3+IB1)×hFE1 hFE1:トランジスタQ1の電流増幅率 となる。また、トランジスタQ2のエミッタ電流IE2は、 IE2=IPD4×(hFE2+1) hFE2:トランジスタQ2の電流増幅率 となる。
トランジスタQ1のコレクタ端子とトランジスタQ2のエ
ミッタ端子は接続され、その中間から端子Outを経て、
後段の回路へ流入する電流IC1rは、前述のトランジスタ
Q1のコレクタ電流IC1から、トランジスタQ2のエミッタ
電流IE2を減じたものとなり、 IC1r=IC1−IE2 =(IPD3+IB1)×hFE1−IPD4×(hFE2+1) となる。トランジスタQ1及びQ2の電流増幅率が充分大き
いと仮定すれば、 IC1r≒(IPD3+IB1)×hFE1−IPD4×hFE2 となる。
寄生フォトダイオードPD3及びPD4に発生する光電流
は、同一の光に対して、第2図に示されるn型エピタキ
シャル層2及び2−1と、p型の半導体基板1との接合
面積に比例する。従って、寄生フォトダイオードPD3の
接合面積と、寄生フォトダイオードPD4の接合面積とが
等しくなるようにし、しかも、トランジスタQ1及びQ2を
近接して配置すること、つまり、集積回路において、同
一のパターンのトランジスタを2個並べて配置すること
により、光電流IPD3とIPD4をほぼ等しくすることができ
る。さらに、電流増幅率率の整合のとれた2個のトラン
ジスタを形成することにより、 IPD3≒IPD4 hFE1≒hFE2 という条件を実現できる。
この条件下において、後段へ流入する電流IC1rは、 IC1r≒IPD3×hFE1+IB1×hFE1−IPD4×hFE2 ≒IB1×hFE1 となる。
この結果、トランジスタQ1の寄生ダイオードPD3によ
る影響を、トランジスタQ2による影響によって補償し、
1個のトランジスタと同じ作用をすることができる。
第3図は他の実施例であって、第1図の実施例におけ
るトランジスタQ1及びQ2に、定電流バイアス回路を付加
したものである。第1図のトランジスタQ1及びQ2に対応
するトランジスタをそれぞれQ11及びQ12、寄生フォトダ
イオードPD3及びPD4に対応する寄生フォトダイオードを
それぞれPD13及びPD14、コレクタ電流IC1に対応するコ
レクタ電流をIC11、エミッタ電流IE2に対応するエミッ
タ電流をIE12、後段の回路へ流入する電流IC1rに対応す
るものをIC11r、トランジスタQ1及びQ2のベース電流I
B1rに対応するトランジスタQ11のベース電流をIB11r
トランジスタQ12のベース電流をIB12rとし、トランジス
タQ11及びQ12のそれぞれのベース側に、定電流バイアス
回路21及び22を設けてある。寄生フォトダイオードPD13
及びPD14には、光が入射すると、それぞれ光電流IPD13
及びIPD14が発生する。
この回路において、トランジスタQ11のベース電流I
B11rは、光電流IPD13と周辺回路によって決定されるI
B11と定電流バイアス回路21に流れる定電流Ia11との和
となり、 IB11r=IPD13+IB11+Ia11 となる。よって、トランジスタQ11のコレクタ電流IC11
は、 IC11=IB11r×hFE11 =(IPD13+IB11−+Ia11)×hFE11 hFE11:トランジスタQ11の電流増幅率 また、トランジスタQ12のベース電流IB12rは、光電流I
PD4と定電流バイアス回路22に流れる定電流Ia12との和
となり、 IB12r=IPD14+Ia12 となる。よって、トランジスタQ12のエミッタ電流IE12
は、 IE12=IB12r×(hFE12+1) =(IPD14+Ia12)×(hFE12+1) hFE12:トランジスタQ12の電流増幅率となる。
第1図の場合と同様に、後段の回路へ流入する電流I
C11rは、トランジスタQ11のコレクタ電流IC11から、ト
ランジスタQ12のエミッタ電流IE12を減じたものとな
り、 IC11r=IC11−IE12 =(IPD13+IB11+Ia11)×hFE11 −(IPD14−Ia12)×(hFE12+1) となる。トランジスタQ11及びQ12のhFEが充分大きいと
仮定すれば、 IC11r=(IPD13+IB11+Ia11)×hFE11 −(IPD14+Ia12)×hFE12 となる。
以下、第1図における場合と同様に、電流増幅率の整
合のとれた2個のトランジスタを形成することによ
り、、 IPD13≒IPD14 hFE11≒hFE12 という条件を実現できる。
ここで、hFE11とhFE12とはそれぞれトランジスタQ11
及びQ12のコレクタ電流依存性があり、hFE11とhFE12
を精度よく等しくすることができない場合がある。そこ
で、光電流IPD13及びIPD14に比べて充分大きく、なおか
つ等しい定電流Ia11及びIa12を設定すること、すなわち Ia11=Ia12》IPD13≒IPD14 とすることによって、hFE11とhFE12の差をさらに小さく
し、近似性の精度を高めることができる。
上記の条件により、後段の回路へ流入する電流IC11r
は、 IC11r≒IPD13×hFE11×IB11×hFE11+Ia11×hFE11 −IPD14×hFE12−Ia12×hFE12 ≒IB11×hFE11 となる。この結果、第3図の実施例においても、第1図
の実施例と同様に、見かけ上、光の侵入の影響を受け
ず、寄生フォトダイオードによる光電流の発生しない1
個のトランジスタと同じ動作をすることができる。
(発明の効果) 本発明は以上のような構造であるから、回路内に光が
侵入してもその影響を防止できるので、外部から侵入し
てくる光を遮断することができない素子の内部で微少電
流を扱っている回路や、寄生フォトダイオードによる光
電流の影響が無視できない素子に対して、光を遮断した
と同等の効果を奏する。そして、上記の回路や素子の特
性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は第1図の
回路を具体化したチップの略断面図、第3図は本発明の
他の実施例の回路図、第4図は従来の回路図、第5図は
これを具体化したチップの略断面図である。 1……半導体基板、2……n型エピタキシャル層、13,1
3−1,14,14−1……p型拡散層、15,15−1……n+型拡
散層、Q1,Q2,Q11,Q12……PNPトランジスタ、PD3,PD4,PD
13,PD14……寄生フォトダイオード

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光電変換素子と共に使用される半導体装置
    において、第1および第2の2個のPNPトランジスタを
    半導体基板の表面に形成し、第1のPNPトランジスタの
    コレクタと第2のPNPトランジスタのエミッタを接続
    し、第1のPNPトランジスタのベースとエミッタおよび
    第2のPNPトランジスタのコレクタならびに両PNPトラン
    ジスタのコレクタとエミッタの接続部を外部回路に接続
    し、第1のPNPトランジスタの寄生フォトダイオードに
    よる影響を第2のPNPトランジスタの寄生フォトダイオ
    ードにより補償するようにした半導体装置。
JP2096039A 1990-04-10 1990-04-10 半導体装置 Expired - Fee Related JP2707147B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2096039A JP2707147B2 (ja) 1990-04-10 1990-04-10 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2096039A JP2707147B2 (ja) 1990-04-10 1990-04-10 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03292775A JPH03292775A (ja) 1991-12-24
JP2707147B2 true JP2707147B2 (ja) 1998-01-28

Family

ID=14154354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2096039A Expired - Fee Related JP2707147B2 (ja) 1990-04-10 1990-04-10 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2707147B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4040455B2 (ja) 2002-12-27 2008-01-30 シャープ株式会社 光リーク電流補償回路およびそれを用いる光信号用回路

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50142181A (ja) * 1974-05-07 1975-11-15

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03292775A (ja) 1991-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5101253A (en) Photo sensor with monolithic differential amplifier
US5466962A (en) Light-receiving semiconductor device with plural buried layers
CN112352141A (zh) 环境光探测器、探测器阵列及方法
US5268309A (en) Method for manufacturing a photosensor
JPH05110048A (ja) 光−電子集積回路
JP2707147B2 (ja) 半導体装置
US3452206A (en) Photo-diode and transistor semiconductor radiation detector with the photodiode biased slightly below its breakdown voltage
US4903103A (en) Semiconductor photodiode device
US5130529A (en) Semiconductor optical position sensing device
JP2634679B2 (ja) Pnpトランジスタ回路
JP4076805B2 (ja) カレントミラー回路およびそれを用いる光信号用回路
US5942749A (en) Photodetector having means for processing optical input signals
JP2933870B2 (ja) 光検出装置及びその製造方法
JPH08264755A (ja) 半導体素子、ラテラル型トライアック、およびラテラル型フォトトライアック
JP3794606B2 (ja) 受光素子用接合容量
JP2906387B2 (ja) Pnpトランジスタ回路
JPH063840B2 (ja) 半導体装置
JPS63174357A (ja) 半導体集積回路装置
JP3213131B2 (ja) フォトトランジスタ及びこれを用いたフォトカプラ
JPS5996784A (ja) 光結合半導体装置
JPH0485971A (ja) 半導体装置
JPH02239674A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH1050966A (ja) 光半導体集積回路
JPS61127165A (ja) 半導体装置
JPS6123892B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees