JPS6342863B2 - - Google Patents
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- JPS6342863B2 JPS6342863B2 JP55155111A JP15511180A JPS6342863B2 JP S6342863 B2 JPS6342863 B2 JP S6342863B2 JP 55155111 A JP55155111 A JP 55155111A JP 15511180 A JP15511180 A JP 15511180A JP S6342863 B2 JPS6342863 B2 JP S6342863B2
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- layer
- polysilicon layer
- oxide layer
- forming
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- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
- H10F77/331—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
- H10F77/334—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers or cold shields for infrared detectors
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はホトダイオードアレイの製造方法に関
し、特に紫外線に露光されるときに生ずる漏れ電
流の増大を阻止した構造のホトダイオードアレイ
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a photodiode array, and more particularly to a photodiode array having a structure that prevents an increase in leakage current that occurs when exposed to ultraviolet light.
保護構造をもたない従来のホトダイオードアレ
イを紫外線に連続して露光すると、漏れ電流が連
続的に増大し、ホトダイオードアレイの寿命が短
かくなる。 Continuous exposure of a conventional photodiode array to ultraviolet light without a protective structure results in a continuous increase in leakage current and shortens the life of the photodiode array.
ホトダイオードアレイは分光光度計のような分
析装置におけるスペクトル検出器として使用され
始めている。しかしながら従来の検出器において
は、漏れ電流によつて装置の感度が低下ないし制
限される。即ち紫外線の照射による漏れ電流の増
加によつて、検出器の寿命が短かくなる、分析装
置の感度が低下する、紫外線強度が低い動作条件
において検出器の使用が制限される等の欠点があ
つた。特に紫外線周波数を含むスペクトル範囲を
もつ高感度分光光度計や紫外線周波数の光線が照
射される他の装置におけるホトダイオードアレイ
の使用が制限される。 Photodiode arrays are beginning to be used as spectral detectors in analytical instruments such as spectrophotometers. However, in conventional detectors, leakage current reduces or limits the sensitivity of the device. In other words, there are drawbacks such as the increase in leakage current due to ultraviolet irradiation, which shortens the life of the detector, reduces the sensitivity of the analyzer, and limits the use of the detector in operating conditions where the intensity of ultraviolet light is low. Ta. In particular, the use of photodiode arrays in highly sensitive spectrophotometers with a spectral range that includes ultraviolet frequencies and other devices in which radiation at ultraviolet frequencies is applied is limited.
ホトダイオードにおける漏れ電流はそれが紫外
線の照射を受けるときに増大する。この増大は空
乏領域がシリコン表面と交差する拡散領域の端部
で主に起る。よつて、紫外線に不透明(透過しな
い)物質によつて、拡散領域の端部をシールドす
ることにより前述漏れ電流の増大を阻止すること
ができる。 Leakage current in a photodiode increases when it is exposed to ultraviolet radiation. This increase occurs primarily at the edges of the diffusion region where the depletion region intersects the silicon surface. Therefore, by shielding the ends of the diffusion region with a material that is opaque to (does not transmit) ultraviolet rays, it is possible to prevent the leakage current from increasing.
光シールドを形成する一つの方法として、拡散
領域が従来技術により形成され、そしてその拡散
領域の端部上に紫外線シールドが形成される。光
シールドは前記端部をオーバーラツプするように
形成され、その端部を保護する。 In one method of forming a light shield, a diffusion region is formed using conventional techniques, and a UV shield is formed on the edge of the diffusion region. A light shield is formed to overlap and protect the ends.
第1図は従来のホトダイオードアレイの断面図
である。図示のホトダイオードアレイでは、これ
に紫外線を照射すると漏れ電流が増大する。基板
12中に一連の複数個の拡散領域11が形成され
る。拡散領域11は基板12の導電型と反対の導
電型を有する。拡散領域11の位置は一連の複数
個の酸化物層13によつて決定される。拡散領域
11の位置を定めるために他の物質を使用しても
よいが、シリコン酸化膜が一般的である。酸化物
層16は電気的絶縁層を形成するためにホトダイ
オードアレイの表面上に形成される。基板12と
拡散領域11との境界部に空乏領域14が形成さ
れる。紫外線を照射した場合、空乏領域14が酸
化物層13と交差する拡散領域11の端部15に
おいて、漏れ電流の増大が主に起きることがわか
つた。そしてこの増大は2800Å以下の波長の光線
で主に起きる。よつて、拡散領域11の端部15
即ち高エネルギー光子が入射するアレイの一部分
をシールドする必要がある。一般的に、紫外線は
100Å程度の深さまで透過し、一方拡散領域は0.1
〜1.0μm程度の深さを有するから、ホトダイオー
ドアレイの表面の100Å以内に拡がつている空乏
領域のみをシールドする。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional photodiode array. In the illustrated photodiode array, leakage current increases when the photodiode array is irradiated with ultraviolet light. A series of plurality of diffusion regions 11 are formed in the substrate 12 . Diffusion region 11 has a conductivity type opposite to that of substrate 12 . The location of the diffusion region 11 is determined by a series of oxide layers 13. Although other materials may be used to define the location of diffusion region 11, silicon oxide is commonly used. An oxide layer 16 is formed on the surface of the photodiode array to form an electrically insulating layer. A depletion region 14 is formed at the boundary between the substrate 12 and the diffusion region 11. It has been found that when irradiated with ultraviolet rays, an increase in leakage current mainly occurs at the end portion 15 of the diffusion region 11 where the depletion region 14 intersects with the oxide layer 13. And this increase mainly occurs for light rays with wavelengths below 2800 Å. Therefore, the end 15 of the diffusion region 11
That is, it is necessary to shield a portion of the array into which high-energy photons are incident. Generally, ultraviolet rays
Transmits to a depth of about 100 Å, while the diffusion region is 0.1
Since the depth is on the order of ~1.0 μm, only the depletion region extending within 100 Å of the surface of the photodiode array is shielded.
第2図は光シールドを有するホトダイオードア
レイの断面図である。図において、拡散領域21
の端部25上に紫外線を通さない物質層が形成さ
れ、紫外線シールド27を形成する。この物質層
として例えばアルミニウムが好適である。という
のはアルミニウムは紫外線を通さず、また半導体
製造技術において幅広く使用されているからであ
る。よつて従来の製造技術において、アルミニウ
ム光シールドの形成場所を定め、そしてこれを形
成する工程を追加すればよい。特に集積回路の製
造工程はアルミニウムの接続体の形成位置を定め
且つこれを形成する工程を含むから、アルミニウ
ム光シールドを形成するためにこの工程を使用で
きる。なお光シールド27が端部25を確実に覆
うようにしなければならない。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a photodiode array with a light shield. In the figure, the diffusion region 21
A layer of UV opaque material is formed on the end 25 of the UV light shield 27 to form a UV shield 27 . For example, aluminum is suitable as this material layer. This is because aluminum is opaque to ultraviolet light and is widely used in semiconductor manufacturing technology. Therefore, in conventional manufacturing techniques, it is only necessary to add the steps of determining where to form the aluminum light shield and forming it. In particular, since the integrated circuit manufacturing process includes locating and forming aluminum connections, this process can be used to form aluminum light shields. Note that it is necessary to ensure that the light shield 27 covers the end portion 25.
本発明の実施例によれば、拡散領域の位置を定
め且つ紫外線に対して前述端部を保護するため
に、紫外線を通さないシールドが使用される。こ
の実施例によれば、光シールドと拡散領域の端部
とを自己整合させる利点がある。オーバーラツプ
部分はアレーの光感応領域を小さくするので、本
発明の方が広い光感応領域を得ることができる。
この場合、光シールドとして選択される物質は紫
外線を通さないと共に、拡散領域を作るための拡
散工程に適合(または耐える)する物理的性質を
もたねばならない。特に前記物質は拡散工程にお
ける高温度に耐えるものでなければならない。こ
のような光シールドとしての物質および構造体と
してはシリコン酸化層上に形成したポリシリコン
層がある。というのはこれらの物質は拡散工程に
耐え、且つ同一チツプ上に形成されるMOS回路
において既に使用されており、付加工程を必要と
しないからである。以下図面を用いて本発明を詳
述する。 According to an embodiment of the invention, a UV-impermeable shield is used to locate the diffusion region and protect said edge against UV radiation. This embodiment has the advantage of self-aligning the light shield and the end of the diffusion region. Since the overlapping portion reduces the photosensitive area of the array, the present invention provides a wider photosensitive area.
In this case, the material selected for the light shield must be impervious to UV radiation and have physical properties that are compatible with (or withstand) the diffusion process to create the diffusion region. In particular, the material must be able to withstand the high temperatures during the diffusion process. Materials and structures used as such light shields include polysilicon layers formed on silicon oxide layers. This is because these materials withstand diffusion processes and are already used in MOS circuits formed on the same chip, requiring no additional steps. The present invention will be explained in detail below using the drawings.
第3図は本発明の実施例によるホトダイオード
アレイの断面図であり、上述した特性を有する構
造を示している。図において、基板32上に約
0.5μm厚の酸化物層33が形成され、そしてこの
酸化物層33上にポリシリコン層37が形成され
る。そしてポリシリコン層37および酸化物層3
3は不純物を拡散するために必要な領域から除去
される。酸化物層33は不純物の拡散に不感であ
るので、拡散領域はポリシリコン層37および酸
化物層33の除去によつて露出された領域にのみ
形成される。酸化物層33は拡散が行なわれる領
域を完全に包囲するので、隔離されたダイオード
が酸化物層33によつて定められる。不純物は基
板32中に下方向のみならず横方向にも幾分拡散
するので、拡散領域31の端部35はポリシリコ
ン層37によつてシールドされる。拡散領域31
はポリシリコン光シールド37と自己整合して形
成されるので、第2図に関連して前述した拡散領
域の端部上を光シールドがオーバーラツプする構
造と比べてより広い光感応領域を得ることができ
る。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a photodiode array according to an embodiment of the invention, illustrating a structure with the characteristics described above. In the figure, approximately
A 0.5 μm thick oxide layer 33 is formed, and a polysilicon layer 37 is formed on this oxide layer 33. and polysilicon layer 37 and oxide layer 3
3 is removed from the region required to diffuse impurities. Since oxide layer 33 is insensitive to impurity diffusion, diffusion regions are formed only in the regions exposed by the removal of polysilicon layer 37 and oxide layer 33. An isolated diode is defined by the oxide layer 33 since it completely surrounds the area where the diffusion takes place. The ends 35 of the diffusion regions 31 are shielded by the polysilicon layer 37, since the impurities diffuse into the substrate 32 not only downwardly but also somewhat laterally. Diffusion area 31
Since the polysilicon light shield 37 is formed in self-alignment with the polysilicon light shield 37, a larger light sensitive area can be obtained compared to the structure in which the light shield overlaps over the edge of the diffusion region described above in connection with FIG. can.
第1図は従来のホトダイオードアレイの断面
図、第2図は光シールドを有するホトダイオード
アレイの断面図、第3図は本発明の実施例による
製造方法により形成したホトダイオードアレイの
断面図である。
11,21,31:拡散領域、12,22,3
2:基板、13,23,16,26,36:酸化
物層、15,25,35:空乏領域の端部、2
7:光シールド、33:ゲート酸化物層、37:
ポリシリコン層。
FIG. 1 is a sectional view of a conventional photodiode array, FIG. 2 is a sectional view of a photodiode array having a light shield, and FIG. 3 is a sectional view of a photodiode array formed by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. 11, 21, 31: diffusion region, 12, 22, 3
2: Substrate, 13, 23, 16, 26, 36: Oxide layer, 15, 25, 35: End of depletion region, 2
7: Light shield, 33: Gate oxide layer, 37:
polysilicon layer.
Claims (1)
該酸化物層上に紫外線に不透明なポリシリコン層
を形成する工程と、前記酸化物層およびポリシリ
コン層を複数個の所定位置において除去する工程
と、前記除去された位置に不純物を供給して、前
記第1導電型とは反対の第2導電型の複数個の領
域を前記半導体物質中に形成することにより複数
個のダイオードを形成する工程とより成り、除去
されなかつた前記ポリシリコン層を前記ダイオー
ドの形成後紫外線遮光膜として残し、前記領域の
形成において前記領域を前記ポリシリコン層と自
己整合させることにより前記半導体物質表面にお
ける前記領域の全端部が前記ポリシリコン層で覆
われるようになし、紫外線に不透明な前記ポリシ
リコン層により紫外線が前記端部に照射されるの
を防止するようにしたホトダイオードアレイの製
造方法。1 an oxide layer on a semiconductor material layer of a first conductivity type,
forming a polysilicon layer that is opaque to ultraviolet light on the oxide layer; removing the oxide layer and the polysilicon layer at a plurality of predetermined locations; and supplying impurities to the removed locations. forming a plurality of diodes by forming a plurality of regions of a second conductivity type opposite the first conductivity type in the semiconductor material; After the formation of the diode, the film is left as an ultraviolet shielding film, and when forming the region, the region is self-aligned with the polysilicon layer so that all edges of the region on the surface of the semiconductor material are covered with the polysilicon layer. None. A method of manufacturing a photodiode array, wherein the polysilicon layer, which is opaque to ultraviolet light, prevents ultraviolet light from being irradiated to the end portion.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (1)
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|---|---|
| JPS5673479A (en) | 1981-06-18 |
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