專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置和制造該半導(dǎo)體裝置的方法，特別是，涉及包括 所謂光電探測器集成電路的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，在光電探測器集成電 路中用作光電探測器裝置的光敏二極管和半導(dǎo)體集成電路例如雙極性集成
電路或者M(jìn)OS集成電路形成在相同的半導(dǎo)體基板上。
背景技術(shù)：
包括光電探測器集成電路(光電探測器IC)的半導(dǎo)體裝置是其中用作光 電探測器裝置的光敏二極管將光轉(zhuǎn)換成電流并且進(jìn)行信號處理的半導(dǎo)體裝 置，這些信號處理例如為IV (電流到電壓)轉(zhuǎn)換和矩陣電路。
下面參照圖24描述已有的光電探測器IC半導(dǎo)體裝置。
如圖24所示，光敏二極管201至204的陽極由P型硅基板210、 P型掩 埋層211和形成在P型硅基板210和P型掩埋層211上的低濃度P型外延層 212形成。多個陰極(在圖24中為兩個)由N型陰極區(qū)域214形成(例如， 參照曰本未審查專利申請公開第11-266033號或者曰本未審查專利申請公開 第2001-60713號)。另外，陽極采用P型陽極引出區(qū)域(leading-out region ) 213引出。此外，半導(dǎo)體集成電路的進(jìn)行信號處理的元件(未示出)提供在 P型陽極引出區(qū)域213的外側(cè)。
另外，如圖25所示，在已有的光敏二極管集成電路的電路功能中，每 個光敏二極管201至204的輸出被電流/電壓(IV)轉(zhuǎn)換并且被計算，從而 引出光盤的聚焦跟蹤信號(focus tracking signal )。此后，加法放大器Aadd 加總這些輸出以產(chǎn)生用作光盤數(shù)據(jù)信號的RF ( WRF 、 RRF )信號。
發(fā)明內(nèi)容
要解決的問題是，因?yàn)橐延械墓饷舳O管集成電路的電路功能是通過電 流/電壓(IV)轉(zhuǎn)換光敏二極管的輸出并計算該輸出來引出光盤的聚焦跟蹤信號，并且獲取這些輸出的總和作為用作光盤的數(shù)據(jù)信號的RF信號，所以
RF信號的噪聲增加，并且因此增加S/N比。這是因?yàn)楣饷舳O管的輸出被 電流/電壓轉(zhuǎn)換且隨后被加總，或者光敏二極管的輸出被加總且隨后被電流/ 電壓轉(zhuǎn)換。另外，P型基板用作所有光敏二極管公共的陽極。然而，當(dāng)RF 信號從P型基板引出時，難于僅引出光敏二極管的公共陽極輸出。這是因?yàn)?P型基板起到進(jìn)行信號處理的雙極性裝置或者CMOS裝置的電路的GND的 作用。此外，在具有圖24所示已有結(jié)構(gòu)的光敏二極管中，光敏二極管201 和202具有公共陽極，而光敏203和204具有公共陽極。因此，在光敏二極 管201和202之間和光敏二極管203和204之間產(chǎn)生串?dāng)_(crosstalk )。在給 光敏二極管圖案發(fā)射三個光點(diǎn)的情況下，如圖26所示，串?dāng)_不利地產(chǎn)生在 每個都包括四個段的光敏二極管301、 302和303中。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種技術(shù)，其中多個光敏二極管的陰極和陽極形成 為與半導(dǎo)體基才反電獨(dú)立(electrically independent),多個光l丈二才及管具有公共 陽極(陰極)和多個分離的陰極(陽極)，并且通過將公共陽極(陰極)的 輸出作為等效于該多個分離的光敏二極管的輸出的總和可以重新得到RF信 號而不加總光敏二極管的輸出。本發(fā)明的另 一個目標(biāo)是提供減少串?dāng)_的技 術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，在半導(dǎo)體基板上具有多個光敏二極管的半導(dǎo)體裝置，其特 征在于，多個光敏二極管的陰極和陽極形成為與半導(dǎo)體基板電獨(dú)立，該多個 光敏二極管具有公共陽極和多個分離的陰極，并且來自公共陽極的輸出被作 為等效于多個分離的光敏二極管輸出的總和，或者多個光敏二極管具有公共 陰極和多個分離的陽極，并且來自公共陰極的輸出被作為等效于多個分離的 光敏二極管輸出的總和。
在每個半導(dǎo)體裝置中，因?yàn)槎鄠€光敏二極管的陰極和陽極形成為與半導(dǎo) 體基板電獨(dú)立，所以RF信號可以從公共陽極(或者陰極)獲得。另外，通 過將公共陽極(陰極)的輸出作為等效于多個分離的光敏二極管輸出的總和， 可以獲得RF信號而無需加總各個光敏二極管的輸出。
根據(jù)本發(fā)明，制造半導(dǎo)體裝置的第一方法的特征在于，該方法包括下面 的步驟在形成于半導(dǎo)體基板上的絕緣層上形成P型掩埋層，在該掩埋層上 形成濃度低于該掩埋層的濃度的P型低濃度層，形成到達(dá)該絕緣層的隔離區(qū) 域以便將該低濃度層和該掩埋層分段和隔離成獨(dú)立的公共陽極區(qū)域，以及在該低濃度層中形成N型區(qū)域用作光敏二極管的陰極。
根據(jù)本發(fā)明，制造半導(dǎo)體裝置的第二方法的特征在于，該方法包括下面
的步驟在形成于半導(dǎo)體基板上的絕緣層上形成N型掩埋層，在該掩埋層上 形成濃度低于該掩埋層的濃度的N型低濃度層，形成到達(dá)絕緣層的隔離區(qū)域 以便將低濃度層和掩埋層分段和隔離成獨(dú)立的公共陰極區(qū)域，以及在低濃度 層中形成P型區(qū)域用作光敏二極管的陽極。
在制造半導(dǎo)體裝置的第一和第二方法中，用作公共陽極或者公共陰極的 掩埋層和低濃度層形成在半導(dǎo)體基板上形成的絕緣層上。另外，隔離區(qū)域形 成為到達(dá)絕緣層。因此，掩埋層和低濃度層形成為通過絕緣層和隔離區(qū)域與 半導(dǎo)體基板電獨(dú)立。公共陽極或者公共陰極由掩埋層和低濃度層形成。
根據(jù)本發(fā)明，制造半導(dǎo)體裝置的第三方法的特征在于，該方法包括下面 的步驟在N型半導(dǎo)體基板中形成P型掩埋層，在半導(dǎo)體基板中形成用作 PN結(jié)型隔離區(qū)域的N型隔離層的下層，在掩埋層和包括隔離區(qū)域的下層的 半導(dǎo)體基板上形成濃度低于掩埋層的濃度的P型低濃度層，在低濃度層中形 成到達(dá)隔離層的下層的N型隔離層的上層以便用隔離層的下層和上層與半 導(dǎo)體基板分段獨(dú)立的公共陽極區(qū)域，以及在低濃度層中形成N型區(qū)域用作光 敏二極管的陰極。
根據(jù)本發(fā)明，制造半導(dǎo)體裝置的第四方法的特征在于，該方法包括下面 的步驟在P型半導(dǎo)體基板中形成N型掩埋層，在半導(dǎo)體基板中形成用作 PN結(jié)型隔離區(qū)域的P型隔離層的下層，在掩埋層和包括隔離區(qū)域的下層的 半導(dǎo)體基板上形成濃度低于掩埋層的濃度的N型低濃度層，在低濃度層中形 成到達(dá)隔離層的下層的P型隔離層的上層以便用隔離層的下層和上層與半 導(dǎo)體基板分段獨(dú)立的公共陰極，以及在低濃度層中形成P型區(qū)域用作光敏二 極管的陽極。
在制造半導(dǎo)體裝置的第三和第四方法中，導(dǎo)電類型與半導(dǎo)體基板的導(dǎo)電 類型相反的掩埋層形成在半導(dǎo)體基板中。另外，導(dǎo)電類型與半導(dǎo)體基板的導(dǎo) 電類型相同的隔離區(qū)域的下層形成在半導(dǎo)體基板中。此外，導(dǎo)電類型與半導(dǎo) 體基板的導(dǎo)電類型相反的低濃度層形成在半導(dǎo)體基板上。導(dǎo)電類型與半導(dǎo)體 基板的導(dǎo)電類型相同的隔離區(qū)域的上層形成在低濃度層中以到達(dá)隔離區(qū)域 的下層。因此，與半導(dǎo)體基板電獨(dú)立的掩埋層和低濃度層通過采用PN結(jié)的 隔離而形成。掩埋層和低濃度層形成公共陽極或公共陰極。
圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí)施例的第 一示例的示意性構(gòu)造的 截面圖。
圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí)施例的第一示例的等效電路圖。 圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí)施例的第 一 示例的示意性構(gòu)造的 截面圖。
圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí)施例的第 一示例的示意性構(gòu)造的 截面圖。
圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí)施例的第一示例的示意性構(gòu)造的 截面圖。
圖6是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第 一 方法實(shí)施例的示例的制
造工藝截面圖。
圖7是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第 一 方法實(shí)施例的示例的制
造工藝截面圖。
圖8是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第 一 方法實(shí)施例的示例的制 造工藝截面圖。
圖9是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第 一 方法實(shí)施例的示例的制 造工藝截面圖。
圖10是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第一方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖11是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第二方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖12是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第二方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖13是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第二方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖14是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第二方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖15是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第二方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。圖16是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第三方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖17是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第三方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖18是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第三方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖19是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第三方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖20是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第四方法實(shí)施例的示例的
制造工藝截面圖。
圖21是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第四方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖22是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第四方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖23是圖示制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第四方法實(shí)施例的示例的 制造工藝截面圖。
圖24是圖示已有光電探測器IC半導(dǎo)體裝置示例的示意性構(gòu)造的截面圖。
圖25是圖示已有光敏二極管集成電路示例的電路圖。 圖26是用于圖示串?dāng)_的光敏二極管的布置圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1所示示意性結(jié)構(gòu)的截面圖來描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí)施 例的第一示例。圖1圖示了半導(dǎo)體裝置的示例，該半導(dǎo)體裝置包括與采用 SOI (絕緣體上硅)基板的半導(dǎo)體基板電隔離的多個光敏二極管。
如圖1所示，采用了 SOI (絕緣體上硅)基板，其中絕緣層12形成在 半導(dǎo)體基板11上，并且硅層形成在絕緣層12上。絕緣層12由氧化硅膜形 成。f型雜質(zhì).引入硅層中。該硅層用作P+型掩埋層13。例如，掩埋層13的 雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于1 x 10'"cm3而低于或者等于1 x 1 022/cm3的 值。P—型低濃度層14形成在掩埋層13上。低濃度層14的濃度低于掩埋層 13的濃度。低濃度層14由通過采用例如外延生長形成的p-硅層形成。低濃度層14的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于1 x 10"/cm3而低于或者等于x 10"/cr^的值。所希望的是由掩埋層13和低濃度層14所形成的半導(dǎo)體區(qū)域 的厚度大于光學(xué)吸收長度。因此，可以取得光敏二極管具有高的光接收靈敏 度的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)描述如下。
通過以這種方式設(shè)定用作高濃度區(qū)域的掩埋層13的雜質(zhì)濃度，可以減 少掩埋層13的電阻，并且可以延伸頻率特性。另外，通過設(shè)定低濃度層14 的雜質(zhì)濃度，可以減少雜質(zhì)濃度，并且可以易于擴(kuò)展耗盡層。因此，由于減
在低濃度層14中，形成陽極引出區(qū)域15以到達(dá)掩埋層13。陽極引出區(qū) 域15由例如濃度高于低濃度層14的濃度的雜質(zhì)層形成。例如，P'雜質(zhì)層 的濃度可以設(shè)定為與掩埋層13的濃度相同的濃度。公共陽極21由掩埋層13、 低濃度層14和陽極引出區(qū)域15形成。公共陽極21由形成在低濃度層14和 掩埋層13中到達(dá)絕緣層12的隔離區(qū)域16隔離。例如，隔離層16由深溝槽 隔離形成。因此， 一個公共陽極21通過隔離區(qū)域16和絕緣層12與相鄰的 公共陽極21和半導(dǎo)體基板11電隔離。
多個陰極22形成在公共陽極21的低濃度層14的上部中。陰極22由例 如N型層形成。因此，形成兩個光l文二極管20 (20a)和20 (20b)。應(yīng)當(dāng)注 意的是，在附圖中，對于一個公共陽才及21形成兩個陰極22a和22b。然而， 可以形成三個、四個或者更多個陰極22 (未示出)。
如上所述，通過采用利用SOI基板和具有到達(dá)由氧化硅膜形成的絕緣層 12的深溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)域16的隔離技術(shù)，光敏二極管20可以與半導(dǎo) 體基板11完全絕緣和隔離。因此，可以獲得光敏二極管20的公共陽極21 的輸出作為具有分離的陰極22的光敏二極管20的加總信號。
例如，光敏二極管20接收來自光盤(未示出)的反射光線(未示出)， 并且可以直接使用公共陽極21的輸出作為RF信號而不使用加法放大器。另 外，來自多個分離的陰極22的信號可以用于例如聚焦跟蹤的信號處理。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體裝置1包括形成為與半導(dǎo)體基板電獨(dú)立的多個光敏 二極管20的陰極22和公共陽極21。因此，例如，如圖2的等效電^^所示， 公共陽極21的輸出可以直接用作RF信號而不用加法放大器。就是說，通過 采用公共陽極21的輸出作為等效的多個分離的光敏二極管20的加總信號， 可以獲得RF信號而沒有加總光敏二極管20的輸出。另外，多個分離的陰極22的輸出可以用作經(jīng)進(jìn)行例如聚焦跟蹤的計算的信號。這樣，可以有利于減
少噪聲，并且可以改善S/N比和頻率范圍。此外，消除了形成已有加法放大 器的需求。因此，可以簡化該裝置的構(gòu)造。還有，因?yàn)楣饷舳O管20和半 導(dǎo)體基板11構(gòu)造成彼此獨(dú)立，所以可以提供防止光敏二極管20之間串?dāng)_的構(gòu)造。
參照圖3所示的示意性結(jié)構(gòu)的截面圖來描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí) 施例的第二示例。圖3圖示了圖1所示半導(dǎo)體裝置的修改示例。
如圖3所示，采用SOI (絕緣體上硅)基板，其中絕緣層32形成在半 導(dǎo)體基板31上，并且硅層形成在絕緣層32上。絕緣層32由氧化硅膜形成。 N+型雜質(zhì)引入硅層。該硅層用作N+型掩埋層33。例如，掩埋層33的雜質(zhì)濃 度設(shè)定為高于或者等于1 x 10"/cit^而低于或者等于1 x 10"/cr^的值。N—型 低濃度層34形成在掩埋層33上。低濃度層34的濃度低于掩埋層33的濃度。 低濃度層34由采用例如外延生長形成的hT硅層形成。低濃度層34的雜質(zhì)濃 度設(shè)定為高于或者等于1 x 10'VciV而低于或者等于1 x 10'6/cm3的值。所希 望的是由掩埋層33和低濃度層34所形成的半導(dǎo)體區(qū)域的厚度大于光學(xué)吸收 長度。因此，可以獲得光敏二極管具有高光接收靈敏度的結(jié)構(gòu)。下面描述這 種結(jié)構(gòu)。
通過以這種方式設(shè)定用作高濃度區(qū)域的掩埋層33的雜質(zhì)濃度，可以減 少掩埋層33的電阻，并且可以延伸頻率特性。另外，通過設(shè)定低濃度層34 的雜質(zhì)濃度，可以減少雜質(zhì)濃度，并且可以易于擴(kuò)展耗盡層。因此，由于減 少了電容可以改善頻率特性，并且可以改善光接收靈敏度。
在低濃度層34中，陽極引出區(qū)域35形成為到達(dá)掩埋層33。陽極引出區(qū) 域35由例如濃度高于低濃度層34的濃度的N+雜質(zhì)層形成。例如，N'雜質(zhì) 層的濃度可以設(shè)定為與掩埋層33的濃度相同的濃度。公共陰極41由掩埋層 33、低濃度層34和陰極引出區(qū)域35形成。公共陰極41由形成在低濃度層 34和掩埋層33中直至到達(dá)絕緣層32的隔離區(qū)域36隔離。例如，隔離層36 由深溝槽隔離形成。因此， 一個公共陰極41通過隔離區(qū)域36和絕緣層32 與相鄰的公共陰極41和半導(dǎo)體基板31電隔離。
多個陽極42形成在公共陰極41的低濃度層34的上部中。陽極42由例 如P型層形成。因此，形成兩個光每文二極管40 (40a)和40 (40b)。應(yīng)當(dāng)注 意的是，在附圖中，對于一個公共陰極41形成兩個陽極42a和42b。然而，可以形成三個、四個或者更多個陽極42 (未示出)。
如上所述，通過采用利用SOI基板和具有到達(dá)由氧化硅膜形成的絕緣層
32的深溝槽隔離結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)域36的隔離技術(shù)，光敏二極管40可以與半導(dǎo) 體基板31完全絕緣和隔離。因此，可以獲得光敏二極管40的公共陰極41 的輸出作為具有分離的陽極42的光敏二極管40的加總信號。
例如，光敏二極管40接收來自光盤(未示出)的反射光線(未示出)， 并且可以直接用公共陰極41的輸出作為RF信號而不使用加法放大器。另夕卜， 來自多個分離的陽極42的信號可以用于例如聚焦跟蹤的信號處理。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體裝置2包括形成為與半導(dǎo)體基板電獨(dú)立的多個光敏 二極管40的陽極42和公共陰極41 。因此，公共陰極41的輸出可以直接用 作RF信號而不用加法放大器。就是說，通過采用公共陰極41的輸出作為多 個分離的光敏二極管40的等效的加總信號，可以獲得RF信號而沒有加總光 敏二極管40的輸出。另外，多個分離的陽極42的輸出可以用作進(jìn)行例如聚 焦跟蹤的計算的信號。這樣，可以有利于減少噪聲，并且可以改善S/N比和 頻率范圍。此外，消除了形成已有加法放大器的需求。因此，可以簡化該裝 置的構(gòu)造。還有，因?yàn)楣饷舳O管40和半導(dǎo)體基板31構(gòu)造成彼此獨(dú)立，所 以可以提供防止光敏二極管40之間串?dāng)_的構(gòu)造。
參照圖4所示的示意性結(jié)構(gòu)的截面圖來描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí) 施例的第三示例。圖4圖示了包括多個光敏二極管的半導(dǎo)體裝置的示例，其 中包括掩埋層和低濃度層的陽極(陰極)區(qū)域由半導(dǎo)體基板和采用PN結(jié)的 隔離區(qū)域分隔。
如圖4所示，N+型隔離區(qū)域的下層52和P+型掩埋層53形成在N-型半 導(dǎo)體基板51的上部中。例如，半導(dǎo)體基板51由N—型硅基板形成。另外，隔 離區(qū)域的下層52由N+型雜質(zhì)層形成。掩埋層53由N+型雜質(zhì)層形成。掩埋 層53的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于1 x 10l6/cm3而低于或者等于1 x 1022/cmWi。此外，r型低濃度層54形成在半導(dǎo)體基板51上。低濃度層 54的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于1 x 10'Vcr^而低于或者等于1 x IO'(W 的值。另外，所希望的是掩埋層53的厚度大于光學(xué)吸收長度。因此，可以 獲得光敏二極管具有高光接收靈敏度的結(jié)構(gòu)。下面描述這種結(jié)構(gòu)。如果掩埋 層53的厚度小于光學(xué)吸收長度，則在掩埋層53和半導(dǎo)體基板51之間產(chǎn)生 寄生光敏二極管。因此，檢測出寄生光敏二極管的輸出。寄生光敏二極管的輸出可以按著需要積極利用。
通過以這種方式設(shè)定用作高濃度區(qū)域的掩埋層53的雜質(zhì)濃度，可以減
少掩埋層53的電阻，并且可以延伸頻率特性。另外，通過設(shè)定低濃度層54
的雜質(zhì)濃度，可以減少雜質(zhì)濃度，并且可以易于擴(kuò)展耗盡層。因此，由于減 少了電容可以改善頻率特性，并且可以改善光接收靈敏度。
在低濃度層54中，陽極引出區(qū)域55形成為到達(dá)掩埋層53。陽極引出區(qū) 域55由例如濃度高于低濃度層54的濃度的P+雜質(zhì)層形成。例如，P'雜質(zhì)層 的濃度可以設(shè)定為與掩埋層53的濃度相同的濃度。公共陽極61由掩埋層53 、 低濃度層54和陽極引出區(qū)域55形成。在低濃度層54中形成到達(dá)隔離區(qū)域 的下層52的隔離區(qū)域的上層56。例如，隔離區(qū)域的上層56由與隔離區(qū)域的 下層52的濃度相同的高濃度的N+型雜質(zhì)層形成。在下文，隔離區(qū)域的下層 52和上層56統(tǒng)稱為"隔離區(qū)域57"。
公共陽極61由半導(dǎo)體基板51和隔離區(qū)域57隔離。就是說，通過采用 PN結(jié)來實(shí)現(xiàn)隔離。
多個陰極62形成在公共陽極61的低濃度層54的上部中。陰極62由例 如N型層形成。因此，形成兩個光壽文二極管60 ( 60a)和60 ( 60b)。應(yīng)當(dāng)注 意的是，在附圖中，對于一個公共陽極61形成兩個陰極62a和62b。然而， 可以形成三個、四個或者更多個陰才及62 (未示出)。
如上所述，通過采用利用PN結(jié)的隔離區(qū)域57來隔離公共陽極61,光 敏二極管60可以與半導(dǎo)體基板51完全電絕緣和隔離。因此，可以獲得光敏 二極管60的公共陽極61的輸出作為具有分離的陰極62的光敏二極管的加 總信號。
例如，光敏二極管60接收來自光盤(未示出)的反射光線(未示出)， 并且可以直接使用公共陽極61的輸出作為RF信號而沒有使用加法放大器。 另外，來自多個分離的陰極62的信號可以用于例如聚焦跟蹤的信號處理。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體裝置3包括形成為與半導(dǎo)體基板電獨(dú)立的多個光敏 二極管60的陰極62和公共陽極61。因此，公共陽極61的輸出可以直4妄用 作RF信號而不用加法放大器。就是說，通過采用公共陽極61的輸出作為多 個分離的光敏二極管60的等效的加總信號，可以獲得RF信號而沒有加總光 敏二極管60的輸出。另外，多個分離的陰極62的輸出可以用作進(jìn)行例如聚 焦跟蹤的計算的信號。這樣，可以有利于減少噪聲，并且可以改善S/N比。此外，消除了形成已有加法放大器的需求。因此，可以簡化該裝置的構(gòu)造。
還有，因?yàn)楣饷舳O管60和半導(dǎo)體基板51構(gòu)造成彼此獨(dú)立，所以可以提供 防止光敏二極管60之間串?dāng)_的構(gòu)造。
接下來，參照圖5所示的示意性結(jié)構(gòu)的截面圖來描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo) 體裝置實(shí)施例的第四示例。圖5圖示了圖4所示半導(dǎo)體裝置的修改示例。
如圖5所示，P+型隔離區(qū)域的下層72和N+型掩埋區(qū)域73形成在p-型半 導(dǎo)體基板71的上部中。例如，半導(dǎo)體基板71由P—型硅基板形成。另外，隔 離區(qū)域的下層72由P+型雜質(zhì)層形成。掩埋層73由P+型雜質(zhì)層形成。掩埋 層73的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于I x 10l6/cm3而低于或者等于1 x 10"/ciV的值。此外，R型低濃度層74形成在半導(dǎo)體基板71上。低濃度層 74的雜質(zhì)濃度低于掩埋層73的雜質(zhì)濃度。低濃度層74的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高 于或者等于1 x 10'VciV而低于或者等于1 x 1()16/cm3的值。另外，所希望的 是掩埋區(qū)域73的厚度大于光學(xué)吸收長度。因此，可以獲得光敏二極管具有 高光接收靈敏度的結(jié)構(gòu)。下面描述這種結(jié)構(gòu)。如果掩埋區(qū)域73的厚度小于 光學(xué)吸收長度，則在掩埋區(qū)域73和半導(dǎo)體基板71之間產(chǎn)生寄生光敏二極管。 因此，檢測出寄生光敏二極管的輸出。寄生光敏二極管的輸出可以按著需要 積極利用。
通過以這種方式設(shè)定用作高濃度區(qū)域的掩埋區(qū)域73的雜質(zhì)濃度，可以 減少掩埋區(qū)域73的電阻，并且可以延伸頻率特性。另外，通過設(shè)定低濃度 層74的雜質(zhì)濃度，可以減少雜質(zhì)濃度，并且可以易于擴(kuò)展耗盡層。因此， 由于減少了電容可以改善頻率特性，并且可以改善光接收靈敏度。
在低濃度層74中，陽極引出區(qū)域75形成為到達(dá)掩埋層73。陽極引出區(qū) 域75由例如濃度高于低濃度層74的濃度的N+雜質(zhì)層形成。例如，N'雜質(zhì) 層的濃度可以設(shè)定為與掩埋區(qū)域73的濃度相同的濃度。公共陰極81由掩埋 區(qū)域73、低濃度層74和陽極引出區(qū)域75形成。另外，到達(dá)隔離區(qū)域的下層 72的隔離區(qū)域的上層76形成在低濃度層74中。例如，隔離區(qū)域的上層76 由與隔離區(qū)域的下層72的濃度相同的高濃度的P+型雜質(zhì)層形成。在下文， 隔離區(qū)域的下層72和上層76統(tǒng)稱為"隔離區(qū)域77"。
公共陰極81由半導(dǎo)體基板71和隔離區(qū)域77隔離。就是說，采用PN 結(jié)來實(shí)現(xiàn)隔離。多個陽極82形成在公共陰極81的低濃度層74的上部中。陽極82由例 如P型層形成。因此，形成兩個光敏二極管80 (80a)和80 (80b)。應(yīng)當(dāng)注 意的是，在附圖中，對于一個公共陰極81形成兩個陽極82a和82b。然而， 可以形成三個、四個或者更多個陽極82 (未示出)。
如上所述，通過采用利用PN結(jié)的隔離區(qū)域77來隔離公共陰極81，光 敏二極管80可以與半導(dǎo)體基板71完全電絕緣和隔離。因此，可以獲得光敏 二極管80的公共陰極81的輸出作為具有分離的陽極82的光敏二極管的加 總信號。
例如，光敏二極管80接收來自光盤(未示出)的反射光線(未示出)， 并且可以直接使用公共陰極81的輸出作為RF信號而沒有使用加法放大器。 另外，來自多個分離的陽極82的信號可以用于例如聚焦跟蹤的信號處理。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體裝置4包括形成為與半導(dǎo)體基板電獨(dú)立的多個光敏 二極管80的陽極82和公共陰極81。因此，公共陰極81的輸出可以直接用 作RF信號而沒有用加法放大器。就是說，通過采用公共陰極81的輸出作為 多個分離的光敏二極管80的等效的加總信號，可以獲得RF信號而不加總光 敏二極管80的輸出。另外，多個分離的陽極82的輸出可以用作進(jìn)行例如聚 焦跟蹤的計算的信號。這樣，可以有利于減少噪聲，并且可以改善S/N比和 頻率范圍。此外，消除了形成已有加法放大器的需求。因此，可以簡化該裝 置的構(gòu)造。還有，因?yàn)楣饷舳O管80和半導(dǎo)體基板71構(gòu)造成彼此獨(dú)立，所 以可以提供防止光敏二極管80之間串?dāng)_的構(gòu)造。
接下來，參照圖6至10所示的制造工藝的截面圖來描述根據(jù)本發(fā)明制 造半導(dǎo)體裝置的第一方法實(shí)施例的示例。圖6至10圖示了制造半導(dǎo)體裝置 的方法的示例，該半導(dǎo)體裝置包括采用SOI (絕緣體上硅)與半導(dǎo)體基板電 隔離的多個光敏二極管。就是說，圖示了圖1所示半導(dǎo)體裝置的制造方法。
如圖6所示，采用了 SOI (絕緣體上硅)基板，其中絕緣層12形成在 半導(dǎo)體基板11上，并且硅層形成在絕緣層12上。絕緣層12由氧化硅膜形 成。P型雜質(zhì)引入硅層中。該硅層用作P+型掩埋層13。例如，掩埋層13通 過引入P型雜質(zhì)形成，從而掩埋層13的雜質(zhì)濃度高于或者等于1 x 1016/cm3 而低于或者等于1 x 1022/cm3JB。，引入P型雜質(zhì)使得濃度約為1 x 10'"cm3。 通過以這樣的方式設(shè)定用作高濃度區(qū)域的掩埋層13的雜質(zhì)濃度，可以減少 掩埋層13的電阻，并且可以擴(kuò)展延伸特性。隨后，如圖7所示，低濃度層14形成在掩埋層13上。低濃度層14是 通過采用例如外延生長形成的P—型硅層。低濃度層14的濃度低于掩埋層13 的濃度。低濃度層14的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于1 x 10'Vcm3而低于或 等于1 x 1016/cm3的值。例如，低濃度層14通過沉積厚度為20 fim的P型外 延層來形成，以便具有約700 Q.cm的值。另外，通過以這樣的方式設(shè)定低 濃度層14的雜質(zhì)濃度，可以減少雜質(zhì)濃度，并且可以易于擴(kuò)展耗盡層。因 此，由于減少了電容可以改善頻率特性，并且可以改善光接收靈敏度。此外， 所希望的是由掩埋層13和低濃度層14所形成的半導(dǎo)體區(qū)域的厚度大于光學(xué) 吸收長度。因此，可以實(shí)現(xiàn)光敏二極管具有高光接收靈敏度的結(jié)構(gòu)。下面描 述這種結(jié)構(gòu)。
在下文，如圖8所示，陽極引出區(qū)域15形成在低濃度層14中以到達(dá)4奄 埋層13。陽極引出區(qū)域15由例如濃度比低濃度層14的濃度更高的P雜質(zhì) 層形成。例如，陽極引出區(qū)域15的濃度可以設(shè)定為與掩埋層13的濃度相同。 公共陽極21由掩埋層13、低濃度層14和陽極引出區(qū)域15形成。
隨后，如圖9所示，為了隔離公共陽極21，隔離區(qū)域16形成在低濃度 層14和掩埋層13中以到達(dá)絕緣層12。例如，隔離區(qū)域16由深溝槽隔離形 成。例如，在為了采用光刻技術(shù)形成溝槽而形成蝕刻掩模后，到達(dá)絕緣層12 的溝槽通過采用蝕刻掩模蝕刻形成在低濃度層14和掩埋層13中。其后，絕 緣層形成在溝槽中。形成在低濃度層14上的多余的絕緣層通過例如化學(xué)機(jī) 械拋光(CMP)去除。例如，氧化硅可以用作絕緣層。例如，當(dāng)氣化硅用作 絕緣層時，可以氧化溝槽的內(nèi)壁來形成氧化層。其后，溝槽的內(nèi)部可以用非 摻雜多晶硅或者氧化硅填充。這樣，隔離區(qū)域16由形成在溝槽內(nèi)的絕緣層 形成。因此， 一個公共陽極21通過隔離區(qū)域16和絕緣層12與相鄰的公共 陽極21和半導(dǎo)體基板11電隔離。
隨后，如圖10所示，多個陰極22形成在公共陽極21的低濃度層14的 上部中。陰極22例如通過采用離子注入方法在低濃度層14的上層中引入N 型雜質(zhì)以便形成N型層來形成。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)進(jìn)行離子注入時，在形成 陰極22的區(qū)域之上具有開口的離子注入掩模預(yù)先形成在低濃度層14上。在 進(jìn)行離子注入后去除注入掩模。同樣應(yīng)當(dāng)注意的是，在附圖中，對于一個公 共陽才及21形成兩個陰才及22a和22b。然而，可以形成三個、四個或者更多個 陰極22(未示出)。這樣，通過為公共陽極21形成多個陰極22，可以實(shí)現(xiàn)圖1所示的包括多個光敏二極管20 (20a)和20 (20b)的半導(dǎo)體裝置l。
根據(jù)制造半導(dǎo)體裝置的第一方法，用作公共陽極21的掩埋層3和低濃 度層14形成在半導(dǎo)體基板11上所形成的絕緣層12上。另外，隔離區(qū)域16 形成為到達(dá)絕緣層12。因此，絕緣層12和隔離區(qū)域16形成與半導(dǎo)體基板 11電獨(dú)立的掩埋層13和低濃度層14。所形成的掩埋層13和低濃度層14用 作公共陽極21 。因此，因?yàn)槎鄠€光敏二極管的陰極22和公共陽極21可以形 成為與半導(dǎo)體基板11電獨(dú)立，所以可以實(shí)現(xiàn)這樣的構(gòu)造，其中分離的陰極 22的輸出可以用作例如聚焦跟蹤的計算的信號，并且公共陽極21的輸出可 以直接用作RF信號而不使用加法放大器。因此，可以生產(chǎn)包括可以減少噪 聲并且改善S/N比和頻率范圍的光敏二極管的半導(dǎo)體裝置1。另外，因?yàn)橄?除了形成加法放大器的需要，所以可以簡化裝置的構(gòu)造。此外，光敏二極管 20可以制造成這樣的構(gòu)造，其中光敏二極管20與半導(dǎo)體11獨(dú)立。因此，可 以提供一種構(gòu)造，其中防止在由例如隔離區(qū)域6隔離的光敏二極管中的串 擾。
接下來，參照圖1至15所示的制造工藝的截面圖來描述根據(jù)本發(fā)明制 造半導(dǎo)體裝置的第二方法實(shí)施例的示例。圖11至15圖示了制造半導(dǎo)體裝置 的方法的示例，該半導(dǎo)體裝置包括采用SOI (絕緣體上硅)與半導(dǎo)體基板電 隔離的多個光敏二極管。就是說，描述了圖3所示半導(dǎo)體裝置的制造方法。
如圖11所示，采用了 SOI (絕緣體上硅)基板，其中絕緣層32形成在 半導(dǎo)體基板31上，并且硅層形成在絕緣層32上。絕緣層32由氧化硅膜形 成。N型雜質(zhì)引入硅層中。該硅層用作N+型掩埋層33。例如，掩埋層33通 過引入N型雜質(zhì)形成，從而掩埋層33的雜質(zhì)濃度高于或者等于1 x 10'6/cm3 而低于或者等于1 x 1022/(:1713。例如，引入N型雜質(zhì)使得濃度約為1 x 10'9/cm:'。 通過以這樣的方式設(shè)定用作高濃度區(qū)域的掩埋層33的雜質(zhì)濃度，可以減少 掩埋層33的電阻，并且可以擴(kuò)展頻率特性。
隨后，如圖12所示，低濃度層34形成在掩埋層33上。低濃度層34是 通過采用例如外延生長形成的N—型硅層。低濃度層34的濃度低于掩埋層33 的濃度。低濃度層34的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于1 x 10"/cn 而低于或 等于1 x 10'6/cm3的值。例如，低濃度層34通過沉積厚度為20 (im的N型外 延層來形成，以便具有約700 Q.cm的值。另外，通過以這樣的方式設(shè)定低 濃度層34的雜質(zhì)濃度，可以減少雜質(zhì)濃度，并且可以易于擴(kuò)展耗盡層。因此，由于減少了電容可以改善頻率特性，并且可以改善光接收靈敏度。此外， 所希望的是由掩埋層33和低濃度層34所形成的半導(dǎo)體區(qū)域的厚度大于光學(xué) 吸收長度。因此，可以實(shí)現(xiàn)光敏二極管具有高光接收靈敏度的結(jié)構(gòu)。下面描 述這種結(jié)構(gòu)。
在下文，如圖13所示，陰極引出區(qū)域35形成在低濃度層34中以到達(dá) 掩埋層33。陰極引出區(qū)域35由例如濃度比低濃度層34的濃度更高的N雜 質(zhì)層形成。例如，陰極引出區(qū)域35的濃度可以設(shè)定為與掩埋層33的濃度相 同的濃度。公共陰極41由掩埋層33、低濃度層34和陰極引出區(qū)域35形成。
隨后，如圖14所示，為了隔離公共陰極41,隔離區(qū)域36形成在低濃度 層34和掩埋層33中以到達(dá)絕緣層32。例如，隔離層36由深溝槽隔離形成。 例如，在為了采用光刻技術(shù)形成溝槽而形成蝕刻掩模后，到達(dá)絕緣層32的 溝槽通過采用蝕刻掩模蝕刻形成在低濃度層34和掩埋層33中。其后，絕緣 層形成在溝槽中。形成在低濃度層34上的多余的絕緣層通過例如化學(xué)機(jī)械 拋光(CMP)去除。例如，氧化硅可以用作絕緣層。例如，當(dāng)氧化硅用作絕 緣層時，可以氧化溝槽的內(nèi)壁來形成氧化層。其后，溝槽的內(nèi)部可以用非摻 雜多晶硅或者氧化硅填充。這樣，隔離區(qū)域36由形成在溝槽內(nèi)部的絕緣層 形成。因此， 一個公共陰極41通過隔離區(qū)域36和絕緣層32與相鄰的公共 陰極41和半導(dǎo)體基板31電隔離。
隨后，如圖15所示，多個陽極42形成在公共陰極41的低濃度層34的 上部中。陽極42例如通過采用離子注入方法在低濃度層34的上層中引入P 型雜質(zhì)以便形成P型層來形成。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)進(jìn)行離子注入時，在形成 陽極42的區(qū)域之上具有開口的離子注入掩模預(yù)先形成在低濃度層34上。在 進(jìn)行離子注入后去除注入掩模。同樣應(yīng)當(dāng)注意的是，在附圖中，對于一個公 共陰極41形成兩個陽極42 (42a)和42 (42b)。然而，可以形成三個、四 個或者更多個陽極42 (未示出)。這樣，通過為公共陰極41形成陽極42， 可以實(shí)現(xiàn)圖3所示的包括多個光敏二極管40a和40b的半導(dǎo)體裝置2。
根據(jù)制造半導(dǎo)體裝置的第二方法，用作公共陰極41的掩埋層33和低濃 度層34形成在半導(dǎo)體基板31上所形成的絕緣層32上。另外，隔離區(qū)域36 形成為到達(dá)絕緣層32。因此，絕緣層32和隔離區(qū)域36形成與半導(dǎo)體基板 31電獨(dú)立的掩埋層33和低濃度層34。所形成的掩埋層33和低濃度層34用 作公共陰極41 。因此，因?yàn)槎鄠€光敏二極管的陽極42和公共陰極4可以形成為與半導(dǎo)體基板31電獨(dú)立，所以可以實(shí)現(xiàn)這樣的構(gòu)造，其中分離的陽極 42的輸出可以用作例如聚焦跟蹤的計算的信號，并且公共陰極41的輸出可
以直接用作RF信號而不使用加法放大器。因此，可以生產(chǎn)包括可以減少噪 聲并且改善S/N比和頻率范圍的光敏二極管的半導(dǎo)體裝置2。另外，因?yàn)橄?除了形成加法放大器的需要，所以可以簡化裝置的構(gòu)造。此外，光敏二極管 40可以制造成具有這樣的構(gòu)造，其中光敏二極管40是與半導(dǎo)體基板31獨(dú)立 的。因此，可以提供一種構(gòu)造，其中防止在由例如隔離區(qū)域36隔離的光敏 二極管中的串?dāng)_。
接下來，參照圖16至19所示的制造工藝的截面圖來描述根據(jù)本發(fā)明制 造半導(dǎo)體裝置第三方法實(shí)施例的示例。圖16至19圖示了制造半導(dǎo)體裝置的 方法的示例，該半導(dǎo)體裝置包括采用PN結(jié)與半導(dǎo)體基板電隔離的多個光敏 二極管。就是說，描述了圖4所示半導(dǎo)體裝置的制造方法。
如圖16所示，由N+型雜質(zhì)層組成的隔離區(qū)域的下層52形成在R型半 導(dǎo)體基板51的上部中。例如隔離區(qū)域的下層52可以采用離子注入方法形成。 另外，P+型掩埋層53形成在半導(dǎo)體基板51的由隔離區(qū)域的下層52分段和 分離的上部中。例如，P+型掩埋層53可以采用雜質(zhì)摻雜技術(shù)形成，如雜質(zhì) 擴(kuò)散法或者離子注入法。掩埋層53的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于lx 10'Vcm"而低于或者等于1 x 10"/cm3的值。通過以這樣的方式設(shè)定用作3濃 度區(qū)域的掩埋層53的雜質(zhì)濃度，可以減少掩埋層53的電阻，并且可以擴(kuò)展 頻率特性。
隨后，如圖17所示，F(xiàn)型低濃度層54形成在半導(dǎo)體基板51上。低濃度 層54的濃度低于掩埋層53的濃度。低濃度層54采用例如外延生長法形成。 低濃度層54的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于1 x 10力cn^而低于或等于1 x 1016/(^3的值。通過以這樣的方式設(shè)定低濃度層54的雜質(zhì)濃度，可以減少雜 質(zhì)濃度，并且可以易于擴(kuò)展耗盡層。因此，由于減少了電容可以改善頻率特 性，并且可以改善光接收靈敏度。另外，所希望的是掩埋層53的厚度大于 光學(xué)吸收長度。因此，可以實(shí)現(xiàn)光敏二極管具有高光接收靈敏度的結(jié)構(gòu)。下 面描述這種結(jié)構(gòu)。另外，在外延生長中，已經(jīng)形成的隔離區(qū)域的下層52和 掩埋層53的雜質(zhì)在低濃度層54中擴(kuò)散，并且因此雜質(zhì)延伸到低濃度層54 中。
隨后，如圖18所示，陽極引出區(qū)域55形成在低濃度層54中以到達(dá)掩埋層53。陽極引出區(qū)域55可以采用例如離子注入法形成。陽極引出區(qū)域55 是濃度高于低濃度層54的濃度的P型雜質(zhì)層。例如，P型雜質(zhì)層的濃度可 以設(shè)定為與掩埋層53的濃度相同的濃度。這樣，公共陽極61由掩埋層53、 低濃度層54和陽極引出區(qū)域55形成。另外，到達(dá)隔離區(qū)域的下層52的隔 離區(qū)域的上層56形成在低濃度層54中。例如，隔離區(qū)域的上層56可以采 用離子注入法形成。上層56由與隔離區(qū)域的下層52的濃度相同的高濃度 N+型雜質(zhì)層形成。因此，PN結(jié)型隔離區(qū)域57可以由隔離區(qū)域的下層52和 上層56形成。
因此，公共陽極61由半導(dǎo)體基板51和采用PN結(jié)的隔離區(qū)域57隔離。 隨后，如圖19所示，多個陰極62形成在公共陽極61的低濃度層54的 上部中。陰極62通過采用例如離子注入方法在低濃度層54的上層中引入N 型雜質(zhì)來形成。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)進(jìn)行離子注入時，在形成陰極62的區(qū)域 之上具有開口的離子注入掩模預(yù)先形成在低濃度層54上。在進(jìn)行離子';主入 后去除注入掩模。同樣應(yīng)當(dāng)注意的是，在附圖中，對于一個公共陽極6形 成兩個陰極62a和62b。然而，可以形成三個、四個或者更多個陰極62 (未 示出)。這樣，通過為公共陽極61形成多個陰極62,可以實(shí)現(xiàn)圖4所示的包 括多個光敏二極管60 (60a)和60 ( 60b )的半導(dǎo)體裝置3。
如上所述，通過采用利用PN結(jié)的隔離區(qū)域57來隔離公共陽極61 ，光 敏二極管60可以完全與半導(dǎo)體基板51電絕緣和隔離。因此，可以獲得光敏 二極管60的公共陽極61的輸出，作為具有分離的陰極62的光敏二極管的 加總信號。
根據(jù)制造半導(dǎo)體裝置的第三方法，到達(dá)半導(dǎo)體基板51的PN結(jié)型隔離區(qū) 域57形成在半導(dǎo)體基板51上所形成的低濃度層54中。因此，多個光敏二 極管60的陰極62和公共陽極61形成為與半導(dǎo)體基板電獨(dú)立。因此，可以 獲得這樣的構(gòu)造，其中分離的陰極62的輸出可以用作例如聚焦跟蹤的計算 的信號，而公共陽極61的輸出可以直接用作RF信號而不采用加法放大器。 因此，可以生產(chǎn)包括可以減少噪聲并且改善S/N比和頻率范圍的光敏二極管 的半導(dǎo)體裝置3。另外，因?yàn)橄诵纬梢延屑臃ǚ糯笃鞯男枰钥梢?簡化該裝置的構(gòu)造。此外，光敏二極管60可以制造成具有這樣的構(gòu)造，其 中光敏二極管60與半導(dǎo)體基板51獨(dú)立。因此，可以提供一種構(gòu)造，其中防 止在由例如隔離區(qū)域57隔離的光敏二極管中的串?dāng)_。接下來，參照圖20至23所示的制造工藝的截面圖來描述根據(jù)本發(fā)明制 造半導(dǎo)體裝置的第四方法實(shí)施例的示例。圖20至23圖示了制造半導(dǎo)體裝置 的方法的示例，該半導(dǎo)體裝置包括采用PN結(jié)與半導(dǎo)體基板電隔離的多個光 敏二極管。就是說，描述了圖5所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
如圖20所示，由P+型雜質(zhì)層組成的隔離區(qū)域的下層72形成在P—型半導(dǎo) 體基板71的上部中。例如隔離區(qū)域的下層72可以采用離子注入方法形成。 另外，N+型掩埋區(qū)域73形成在半導(dǎo)體基板71由隔離區(qū)域的下層72分段和 分離的上部中。例如，N+型掩埋區(qū)域73可以采用雜質(zhì)摻雜技術(shù)形成，如雜 質(zhì)擴(kuò)散法或者離子注入法。掩埋區(qū)域73的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于 lxlO'Vcm3而低于或者等于lxl022/cm3的值。通過以這樣的方式設(shè)定用作高 濃度區(qū)域的掩埋區(qū)域73的雜質(zhì)濃度，可以減少掩埋區(qū)域73的電阻，并且可 以擴(kuò)展頻率特性。
隨后，如圖21所示，M型低濃度層74形成在半導(dǎo)體基板71上。低濃 度層74的濃度低于掩埋區(qū)域73的濃度。低濃度層74采用例如外延生長法 形成。低濃度層74的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于或者等于1 x 10'Vcn 而低于或等 于1 x 10"/ciV的值。通過以這樣的方式設(shè)定低濃度層74的雜質(zhì)濃度，可以 減少雜質(zhì)濃度，并且可以易于擴(kuò)展耗盡層。因此，由于減少了電容可以改善 頻率特性，并且可以改善光接收靈敏度。另外，所希望的是掩埋區(qū)域73的 厚度大于光學(xué)吸收長度。因此，可以實(shí)現(xiàn)光敏二極管具有高光接收靈敏度的 結(jié)構(gòu)。下面描述這種結(jié)構(gòu)。另外，在外延生長中，已經(jīng)形成的隔離區(qū)域的下 層72和掩埋區(qū)域73的雜質(zhì)在低濃度層74中擴(kuò)散，并且因此雜質(zhì)延伸到低 濃度層74中。
隨后，如圖22所示，陰極引出區(qū)域75形成在低濃度層74中以到達(dá)掩 埋區(qū)域73。陰極引出區(qū)域75可以采用例如離子注入法形成。陰極引出區(qū)域 75是濃度高于低濃度層74的濃度的N型雜質(zhì)層。例如，N型雜質(zhì)層的濃度 可以設(shè)定為與掩埋區(qū)域73的濃度相同的濃度。這樣，公共陰極81由掩埋區(qū) 域73、低濃度層74和陰極引出區(qū)域75形成。另外，到達(dá)隔離區(qū)域的下層 72的隔離區(qū)域的上層76形成在低濃度層74中。例如，隔離區(qū)域的上層76 可以采用離子注入法形成。上層76由與隔離區(qū)域的下層72的濃度相同的高 濃度P+型雜質(zhì)層形成。因此，PN結(jié)型隔離區(qū)域77可以由隔離區(qū)域的下層 72和上層76形成。因此，公共陰極81由半導(dǎo)體基板71和采用PN結(jié)的隔離區(qū)域77隔離。
隨后，如圖23所示，多個陽極82形成在公共陰極81的低濃度層74的 上部中。陽極82通過采用例如離子注入方法在低濃度層74的上層中引入N 型雜質(zhì)來形成。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)進(jìn)行離子注入時，在形成陽極82的區(qū)域 之上具有開口的離子注入掩模預(yù)先形成在低濃度層74上。在進(jìn)行離子注入 后去除注入掩模。同樣應(yīng)當(dāng)注意的是，在附圖中，對于一個公共陰極81形 成兩個陽極82a和82b。然而，可以形成三個、四個或者更多個陽極82 (未 示出)。這樣，通過為公共陰極81形成多個陽極82，可以實(shí)現(xiàn)圖5所示的包 括多個光敏二極管80a和80b的半導(dǎo)體裝置4。
如上所述，通過采用利用PN結(jié)的隔離區(qū)域77來隔離公共陰極81，光 敏二極管80可以完全與半導(dǎo)體基板71電絕緣和隔離。因此，可以獲得光敏 二極管80的公共陰極81的輸出，作為具有分離的陽極82的光敏二極管的 加總信號。
根據(jù)制造半導(dǎo)體裝置的第四方法，到達(dá)半導(dǎo)體基板71的PN結(jié)型隔離區(qū) 域77形成在半導(dǎo)體基板71上所形成的低濃度層74中。因此，多個光敏二 極管80的陽極82和公共陰極81形成為與半導(dǎo)體基板電獨(dú)立。因此，可以 獲得這樣的構(gòu)造，其中分離的陽極82的輸出可以用作例如聚焦跟蹤的計算 的信號，而公共陰極81的輸出可以直接用作RF信號而不采用加法放大器。 因此，可以生產(chǎn)包括可以減少噪聲并且改善S/N比和頻率范圍的光敏二極管 的半導(dǎo)體裝置4。另外，因?yàn)橄诵纬梢延屑臃ǚ糯笃鞯男枰?，所以可?簡化該裝置的構(gòu)造。此外，光敏二極管80可以制造成具有這樣的構(gòu)造，其 中光敏二極管80是與半導(dǎo)體基板71獨(dú)立的。因此，可以提供一種構(gòu)造，其 中防止在由例如隔離區(qū)域77隔離的光敏二極管中串?dāng)_。
在上述的第一至第四制造方法中，分別與光敏二極管20、 40、 60和80 一起安裝在半導(dǎo)體基板11、 31、 51和71的雙極裝置(未示出)或者CMOS 裝置(未示出)可以采用廣泛使用的制造方法形成。該裝置可以在形成光敏 二極管20、 40、 60或80后形成。另外，在形成裝置時，與光敏二極管20、 40、 60或80的部件可以共享的部件，可以在光壽文二極管20、 40、 60或80 的工藝時間形成。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，多個光敏二極管的陰極和陽極形成為與半導(dǎo) 體基板電獨(dú)立。因此，分離的陰極(或者陽極)的輸出可以用作例如聚焦跟蹤的計算的信號，而公共陽極(或者陰極)的輸出可以直接用作RF信號而
不用加法放大、器。因此，可以有利于減少噪聲，并且可以改善S/N比。另夕卜，
因?yàn)楣饷舳O管可以具有其中光敏二極管與半導(dǎo)體基板獨(dú)立的構(gòu)造，所以可 以提供其中防止在光敏二極管中串?dāng)_的構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體裝置的方法，多個光敏二極管的陰極和陽極可 以形成為與半導(dǎo)體基板電獨(dú)立。因此，分離的陰極(或者陽極)的輸出可以 用作例如聚焦跟蹤的計算的信號，而公共陽極(或者陰極)的輸出可以直接
用作RF信號而不用加法放大器。因此，可以有利于減少噪聲，并且可以改 善S/N比。另外，因?yàn)楣饷舳O管可以制造成具有其中光敏二極管與半導(dǎo)體 基板獨(dú)立的構(gòu)造，所以可以提供其中防止在光敏二極管中串?dāng)_的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1. 一種在半導(dǎo)體基板上具有多個光敏二極管的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該多個光敏二極管的陰極和陽極形成為與該半導(dǎo)體基板電獨(dú)立，該多個光敏二極管具有公共陽極和多個分離的陰極，并且來自該公共陽極的輸出被作為等效于該多個分離的光敏二極管輸出的總和，或者該多個光敏二極管具有公共陰極和多個分離的陽極，并且來自該公共陰極的輸出被作為等效于該多個分離的光敏二極管輸出的總和。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該光敏二極管形成在絕緣體上硅結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層中，該絕緣體上硅結(jié)構(gòu)包括形成在該半導(dǎo)體 基板上的半導(dǎo)體層和在該半導(dǎo)體基板和該半導(dǎo)體層之間的絕緣層，該半導(dǎo)體 層由到達(dá)該絕緣層的溝槽隔離成多個部分，并且該公共陽極和該多個陰極提 供在該隔離的半導(dǎo)體層中，或者該公共陰極和該多個陽極提供在該隔離的半 導(dǎo)體層中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體層的厚 度大于光學(xué)吸收長度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，P型半導(dǎo)體基板 和N型半導(dǎo)體基板之一用作該半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體裝置包括形成在該半導(dǎo)體基板上的P型掩埋層，在該半導(dǎo)體基板和P型掩埋層之間有絕緣層；由濃度低于該掩埋層的濃度的P型層形成 在該掩埋層上的P型低濃度層；以及形成在該低濃度層的上層中用作該多個 陰極的N型層，并且由該低濃度層和該掩埋層形成的陽極區(qū)域由到達(dá)該半導(dǎo)體基板的隔離 區(qū)域分段和隔離，且該公共陽極由被該隔離區(qū)域分段和隔離的該掩埋層和該 低濃度層形成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該掩埋層的厚度 大于光學(xué)吸收長度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該光敏二極管接 收從光盤反射的反射光，該半導(dǎo)體裝置使用該公共陽極的輸出作為RF信號， 并且該半導(dǎo)體裝置使用該多個分離的陰極的輸出進(jìn)行聚焦信號處理和跟蹤信號處理。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，N型半導(dǎo)體基板和p型半導(dǎo)體基板之一用作該半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體裝置包括形成在該半導(dǎo)體基板上的N型掩埋層，在該半導(dǎo)體 基板和該N型掩模層之間有絕緣層；由濃度低于該掩埋層的濃度的N型層 形成在該掩埋層上的N型低濃度層；以及形成在該低濃度層的上層中用作該 多個陽極的P型層，并且由該低濃度層和該掩埋層形成的陰極區(qū)域被到達(dá)該半導(dǎo)體基板的隔離 區(qū)域分段和隔離，且該公共陰極由被該隔離區(qū)域分段和隔離的該掩埋層和該 低濃度層形成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該掩埋層的厚度 大于光學(xué)吸收長度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在形成在該半導(dǎo) 體基板上并且導(dǎo)電類型與該半導(dǎo)體基板的導(dǎo)電類型相反的半導(dǎo)體層中形成 該光敏二極管，該半導(dǎo)體層由到達(dá)該絕緣層的PN結(jié)隔離來隔離成多個部分， 并且該公共陽極和該多個陰極形成在該隔離的半導(dǎo)體層中，或者該公共陰極 和該多個陽極形成在該隔離的半導(dǎo)體層中。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體層的厚 度大于光學(xué)吸收長度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，N型半導(dǎo)體基板 用作該半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體裝置包括形成在該半導(dǎo)體基板上的P型低濃度層；P型掩埋 層，由濃度高于該低濃度層的濃度的P型層形成并且形成在該半導(dǎo)體基板和 該低濃度層之間設(shè)置的陽極區(qū)域的下部中；以及形成在該低濃度層的上層中 用作該多個陰極的N型層，并且用作該陽極區(qū)域的該低濃度層由到達(dá)該半導(dǎo)體基板的隔離區(qū)域分段和 隔離，且該公共陽極由被該隔離區(qū)域分段和隔離的該低濃度層和該掩埋層形 成0
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該掩埋層的厚 度大于光學(xué)吸收長度。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，P型半導(dǎo)體基板 用作該半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體裝置包括形成在該半導(dǎo)體基板上的N型低濃度層；N型掩埋 層，由濃度高于該低濃度層的濃度的N型層形成并且形成在該半導(dǎo)體基板和 該低濃度層之間設(shè)置的陰極區(qū)域的下部中；以及形成在該低濃度層的上層中 用作該多個陽極的P型層，并且用作該陰極區(qū)域的該低濃度層由到達(dá)該半導(dǎo)體基板的隔離區(qū)域分段和 隔離，且該公共陰極由被該隔離區(qū)域分段和隔離的該低濃度層和該掩埋層形 成。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該掩埋層的厚 度大于光學(xué)吸收長度。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該光敏二極管接 收從光盤反射的反射光，并且該半導(dǎo)體裝置使用該公共陰極的輸出作為RF信號，并且使用該多個分 離的陽極的輸出進(jìn)行聚焦信號處理和跟蹤信號處理，或者該半導(dǎo)體裝置使用該公共陽極的輸出作為RF信號，并且使用該多個分 離的陰極的輸出進(jìn)行聚焦信號處理和跟蹤信號處理。
16、 一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其特征在于，包括下面的步驟 在半導(dǎo)體基板上形成的絕緣層上形成P型掩埋層， 在該掩埋層上形成濃度低于該掩埋層的濃度的P型低濃度層， 形成到達(dá)該絕緣層的隔離區(qū)域以便將該低濃度層和該掩埋層分段和隔離成獨(dú)立的公共陽極區(qū)域，以及在該低濃度層中形成N型區(qū)域用作光敏二極管的陰極。
17、 一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其特征在于，包括下面的步驟 在半導(dǎo)體基板上形成的絕緣層上形成N型掩埋層，形成到達(dá)該絕緣層的隔離區(qū)域以便將該低濃度層和該掩埋層分段和隔 離成獨(dú)立的公共卩月極區(qū)域，以及在該低濃度層中形成P型區(qū)域用作光敏二極管的陽極。
18、 一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其特征在于，包括下面的步驟在N型半導(dǎo)體基板中形成P型掩埋層和用作PN結(jié)型隔離區(qū)域的N型隔離層的下層，在該掩埋層和包括該隔離區(qū)域的下層的該半導(dǎo)體基板上形成濃度低于 該掩埋層的濃度的P型低濃度層，在該低濃度層中形成到達(dá)該隔離層的下層的該N型隔離層的上層以便 使用該隔離層的下層和上層以及該半導(dǎo)體基板分段得到獨(dú)立的公共陽極區(qū) 域，以及在該低濃度層中形成N型區(qū)域用作光敏二極管的陰極。 19、 一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其特征在于，包括下面的步驟 在P型半導(dǎo)體基板中形成N型掩埋層和用作PN結(jié)型隔離區(qū)域的N型隔 離層的下層，在該掩埋層和包括該隔離區(qū)域的下層的該半導(dǎo)體基板上形成濃度低于 該掩埋層的濃度的N型低濃度層，在該低濃度層中形成到達(dá)該隔離層的下層的P型隔離層的上層以便使 用該隔離層的下層和上層以及該半導(dǎo)體基板分段得到獨(dú)立的公共陰極，以及在該低濃度層中形成P型區(qū)域用作光敏二極管的陽極。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置(1)，具有在半導(dǎo)體基板(11)上的多個光敏二極管(20)。光敏二極管(20(20a、20b))具有陰極(22)和公共陽極(21)，其形成為與半導(dǎo)體基板(11)電獨(dú)立。在具有公共陽極(21)和分離的陰極(22)的多個光敏二極管(20)中，來自公共陽極(21)的輸出被作為等效于多個分離的光敏二極管(20)輸出的總和?；蛘?，多個光敏二極管具有公共陰極和多個分離的陽極，來自公共陰極的輸出被作為等效于多個分離的光敏二極管輸出的總和。光敏二極管的陽極和陰極與基板完全電隔離，由此可以減少噪聲和串?dāng)_。
文檔編號H01L21/761GK101300685SQ200680041298
公開日2008年11月5日 申請日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者荒井千廣 申請人:索尼株式會社