專利名稱：分路光電二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被裝入光學(xué)拾像裝置等所用受光元件中的分路光電二極管，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有可提供響應(yīng)速度得到改善的分路光電二極管。
光學(xué)拾像裝置被用于包括CD-ROM、DVD(數(shù)字多用盤)等在內(nèi)的各類光盤設(shè)備。近些年來(lái)，尤其是DVD已經(jīng)愈益得到積極的和迅速的發(fā)展。目前，這樣的光盤設(shè)備都需要處理大量的對(duì)于存儲(chǔ)移動(dòng)畫片等所必須的數(shù)據(jù)。另外，最可能的是具有兩倍或甚至四倍于現(xiàn)有DVD響應(yīng)速度那樣快的DVD將在不久的將來(lái)得到開發(fā)。鑒于這些情況，迫切地需求實(shí)現(xiàn)盡可能高的光學(xué)拾像裝置響應(yīng)速度。
分路光電二極管中將受光區(qū)分成多個(gè)光檢測(cè)區(qū)域，這種二極管已慣用為光學(xué)拾像裝置的信號(hào)探測(cè)元件。
隨著近年來(lái)小尺寸的高性能光盤設(shè)備的實(shí)現(xiàn)，減小光學(xué)拾像裝置的尺寸和重量已變得越來(lái)越重要。為了實(shí)現(xiàn)這樣的光學(xué)拾像裝置，提出一種具有單個(gè)全息元件的光學(xué)組件，其中使追蹤光束發(fā)生部分、光分支部分以及誤差信號(hào)發(fā)生部分成為一體。將這種光學(xué)組件設(shè)在被一體化整裝于其內(nèi)的激光二極管、光電二極管等的頂部表面。


圖18表示帶這種光學(xué)組件的光學(xué)拾像裝置的光學(xué)系統(tǒng)的概略布置圖。
以下將簡(jiǎn)述這種光學(xué)系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)原理。由在全息元件31下表面下形成的產(chǎn)生尋軌光束的衍射光柵30使激光二極管LD發(fā)射的光被分束成三束光，即兩束用于尋軌的子光束和一束用于讀出信息信號(hào)的主光束。此后，使這些光束作為0級(jí)光通過所述組件上表面上形成的全息元件31，由準(zhǔn)直透鏡32變換成平行光束，然后由物鏡33會(huì)聚到光盤34上。
隨著受到光盤34上所成凹坑的調(diào)制，光從光盤34反射，透過物鏡33和準(zhǔn)直透鏡32，再被全息元件31衍射，使之作為1級(jí)衍射光束被引導(dǎo)到其上形成五個(gè)分開的光檢測(cè)區(qū)域D1至D5(以下也稱“光檢測(cè)光電二極管區(qū)域D1至D5”)的五分路光電二極管PD上。
全息元件31包括兩個(gè)各有不同衍射周期的區(qū)域31a和31b。當(dāng)主光束的反射光入射到該二區(qū)域之一時(shí)，該光被會(huì)聚在使光檢測(cè)區(qū)域D2和D3互相隔開的分隔部分上。另一方面，當(dāng)主光束的反射光入射到全息元件31的另一個(gè)區(qū)域時(shí)，該光被會(huì)聚在光檢測(cè)區(qū)域D4上。兩束子光束的反射光束被全息元件31分別會(huì)聚到光檢測(cè)區(qū)域D1和D5上。
在這種光學(xué)系統(tǒng)中，隨全息元件31和光盤34之間距離的變化，使光電二極管PD上反射的主光束入射位置沿光檢測(cè)光電二極管區(qū)域D2和D3對(duì)的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。在主光束聚焦于光盤34的情況下，其反射光束入射到光電二極管Pd的光檢測(cè)區(qū)域D2和D3對(duì)之間的絕緣部分上。
于是，設(shè)若用S1至S5分別表示五分路光電二極管PD的光檢測(cè)區(qū)域D1至D5的輸出，則由公式FES＝S2-S3給出聚焦誤差信號(hào)FES。
另一方面，用所謂“三束法”檢測(cè)尋軌誤差。由于用于尋軌的兩個(gè)子光束分別被會(huì)聚在光檢測(cè)區(qū)域D1和D5上，所以由公式TES＝S1-S5給出尋軌誤差信號(hào)TES。于是，當(dāng)尋軌誤差信號(hào)TES為0時(shí)，主光束準(zhǔn)確地位于被規(guī)定要由主光束照射的目標(biāo)軌道上。
此外，根據(jù)公式RF＝S2+S3+S4，由用于接受主光束反射光的光檢測(cè)區(qū)域D2至D4輸出之和給出被再現(xiàn)的信號(hào)RF。
圖19是沿圖18所示的普通光檢測(cè)分路光電二極管的a-a＇線所取的斷面圖。應(yīng)予說(shuō)明的是，圖19中省去了繼金屬線處理步驟之后各處理步驟期間擬形成的各種帶有多層金屬線、保護(hù)膜等的組件。圖19中的D1、D2、D3和D5表示光檢測(cè)區(qū)域。
以下將參照?qǐng)D20A和20B所示的斷面圖描述制作分路光電二極管的方法。圖19和圖20A及20B中用相同的標(biāo)號(hào)表示同樣的部件。
首先，如圖20A所示，在P型半導(dǎo)體基板1中的多個(gè)區(qū)域形成多個(gè)P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2，它們是為互相隔開的光檢測(cè)區(qū)域D1至D5形成隔離的區(qū)域。
接下去如圖20B所示，在P型半導(dǎo)體基板1的整個(gè)表面上方形成N型外延生長(zhǎng)層4。然后在N型外延生長(zhǎng)層4中與各P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)形成P型隔離的擴(kuò)散區(qū)5。將P型隔離的擴(kuò)散區(qū)5形成，使與N型外延生長(zhǎng)層4的表面垂直延伸，到達(dá)P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2的上部。換句話說(shuō)，使每一對(duì)由區(qū)域2和5組成的P型隔離的擴(kuò)散區(qū)形成自N型外延生長(zhǎng)層4表面至P型半導(dǎo)體基板1延伸。于是，使N型外延生長(zhǎng)層4被分成多個(gè)(圖20B所示的例子中為4個(gè))電絕緣的N型半導(dǎo)體區(qū)，從而形成各個(gè)光檢測(cè)區(qū)域D1至D5(盡管圖20B中未示出光檢測(cè)區(qū)域D4)。
繼而，在N型外延生長(zhǎng)層4表面的所述分路光電二極管的各個(gè)區(qū)域內(nèi)形成N型擴(kuò)散區(qū)6。由這些N型擴(kuò)散區(qū)6減小所述光電二極管的串聯(lián)電阻。結(jié)果，使其CR時(shí)間常數(shù)減小，從而實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性。
此后，如圖19所示，具有通孔的氧化膜12形成在包含這些N型擴(kuò)散區(qū)6的N型外延生長(zhǎng)層4上，并在該氧化膜12上制成各電極13。以此方式可以制成圖19所示的普通光檢測(cè)分路光電二極管，其中每個(gè)電極13經(jīng)一相關(guān)的通孔被電連接至一個(gè)相關(guān)聯(lián)的隔離的擴(kuò)散區(qū)5。
對(duì)于光檢測(cè)區(qū)域D2、D3和D4來(lái)說(shuō)，為處理再現(xiàn)的信號(hào)RF，需要高速運(yùn)作。具體地說(shuō)，在使光束照射到光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間的分隔區(qū)上的情況下，光檢測(cè)區(qū)域D2和D3需要工作在很高的速度下。但在使光束照射到光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間的分隔區(qū)上的情況下，與使光束照射到光檢測(cè)區(qū)域D2和D3的中心上的情況相比，會(huì)使所述分路光電二極管PD的截止頻率減小。這里的截止頻率的意思是與低頻范圍的增益相比，使增益降低約3dB情況下的頻率。
圖21A和21B中示出表示所述分路光電二極管PD截止頻率減小的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖21A是表示圖19所示分路光電二極管PD的光檢測(cè)區(qū)域D2和D3對(duì)附近的斷面圖。另一方面，圖21B是表示分路光電二極管PD截止頻率相對(duì)于光束位置的關(guān)系曲線。圖21B中的橫坐標(biāo)軸代表入射到光檢測(cè)區(qū)域D2和D3附近的衍射光的光束位置，而縱坐標(biāo)軸代表各個(gè)位置處的截止頻率fc(MHz)。圖21B中所示的測(cè)量結(jié)果是在將P型半導(dǎo)體基板1的電阻率設(shè)定為約15Ωcm、將加給所述二極管的反偏壓設(shè)定為約1.5v和將負(fù)載電阻設(shè)定為約380Ω條件下得到的。
有如從圖21B所能理解的，當(dāng)使入射光束位于光檢測(cè)區(qū)域D2和D3對(duì)之間的分隔區(qū)域附近時(shí)，與使該光束位于光檢測(cè)區(qū)域D2和D3中心的情況相比，使截止頻率fc降低。在使光束入射到光檢測(cè)區(qū)域D2和D3對(duì)之間的分隔區(qū)域上時(shí)，截止頻率的值略大于20MHz。所以，具有這種截止頻率的光電二極管可適用于DVD。但這種光電二極管不能以二倍速DVD、四倍速DVD等的在較高響應(yīng)速度下工作。
當(dāng)使光束入射于光檢測(cè)區(qū)域D2和D3對(duì)之間的分隔區(qū)域上時(shí)，截止頻率要降低，這是因?yàn)樵赑型絕緣的擴(kuò)散區(qū)2條件下，P型半導(dǎo)體基板1區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的光學(xué)載流子造成P型絕緣的擴(kuò)散區(qū)2周圍的迂回回路到達(dá)N型外延生長(zhǎng)層4與P型半導(dǎo)體基板1間的P-N結(jié)內(nèi)形成的耗盡層。具體地說(shuō)，由于在P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2條件下所產(chǎn)生的光學(xué)載流子需要在幾十微米的距離上擴(kuò)散移動(dòng)。這種長(zhǎng)的移動(dòng)距離降低了光電二極管的截止頻率。
圖22表示為在P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2中以及與光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間的分隔區(qū)域相對(duì)應(yīng)的相鄰區(qū)得到的電流通路所用模型的結(jié)果，其中用各箭號(hào)指示電流分方向。在圖22中，0μm縱坐標(biāo)所示的位置相當(dāng)于基板表面，而P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2的下端位于所述基板表面之下。
起光學(xué)載流子作用的電子沿圖22中箭號(hào)所示方向的相反方向移動(dòng)。有如從圖22所能理解的那樣，這些光學(xué)載流子造成起分隔區(qū)域作用的P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2周圍的迂回回路到達(dá)N型外延生長(zhǎng)層4與P型半導(dǎo)體基板1間的P-N結(jié)內(nèi)存在的耗盡層。
圖23是表示相鄰各光檢測(cè)區(qū)間的分隔區(qū)域內(nèi)沿深度方向的電位分布曲線。圖23中的縱坐標(biāo)軸代表電位(伏)，橫坐標(biāo)軸代表自基板表面的深度(微米)。區(qū)域5對(duì)應(yīng)于P型隔離的擴(kuò)散區(qū)5，而區(qū)域2對(duì)應(yīng)于P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2。
有如從圖23所能理解的那樣，在這種電位分布下，P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2具有較高的電位，因而起電位阻擋層的作用，阻止作為光學(xué)載流子的電子在基板1內(nèi)向其表面移動(dòng)。因此，如圖22所示，光學(xué)載流子移動(dòng)，同時(shí)在P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2周圍造成迂回回路。
具有代表性的是，通常所用P型半導(dǎo)體基板1的電阻率大約是15Ωcm。因此，如圖22所示，在將約為1.5v的反偏壓加給光檢測(cè)光電二極管各區(qū)域的情況下，構(gòu)成各光檢測(cè)區(qū)域的電壓是大約1.5v，當(dāng)造成迂回回路時(shí)，光學(xué)載流子所跑過的整個(gè)距離大約為幾十微米。
為解決上述各問題，進(jìn)行各種測(cè)量。
例如，日本專利申請(qǐng)No.8-166284(相應(yīng)于日本未審公開出版物No.9-153605)中提出一種具有如圖24所示結(jié)構(gòu)的分路光電二極管。
圖24中所示的分路光電二極管不同于圖19所示的普通分路光電二極管，它采用具有高電阻率的基板作為P型半導(dǎo)體基板1。于是，當(dāng)將相等量級(jí)的反偏壓加給圖19和24所示的光電二極管時(shí)，與圖19所示光電二極管相比，圖24所示光電二極管中的N型外延生長(zhǎng)層4與P型半導(dǎo)體基板1a間的P-N結(jié)內(nèi)存在的耗盡層面積比較大。因此，該耗盡層向著位于光檢測(cè)區(qū)域D2和D3間的分隔區(qū)域內(nèi)的P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2下面區(qū)域延伸的程度較大。于是，使得在P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2情況下，P型半導(dǎo)體基板1內(nèi)產(chǎn)生的光學(xué)載流子與在P型隔離的擴(kuò)散區(qū)2周圍造成迂回回路的同時(shí)所跑過的整個(gè)距離變短。因此，使所述光電二極管的響應(yīng)速度和截止頻率加大。所述基板的電阻率設(shè)定得越大，可使光學(xué)載流子跑過的距離越短，并且二極管的響應(yīng)速度越快。
不過，作為更詳細(xì)的研究結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述響應(yīng)速度并不總是由于基板電阻率的增加而令人滿意地增大。
如上所述，通過增大基板的電阻率可提高分路光電二極管的響應(yīng)速度。但是，作為更詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本發(fā)明人已證實(shí)，如果基板的電阻率過大，則會(huì)引起一些問題。參照?qǐng)D25將會(huì)描述這一點(diǎn)。
如圖25所示，如果使用電阻率約為500Ωcm這樣高的半導(dǎo)體基板，則用光照射的P型隔離擴(kuò)散區(qū)下的所述區(qū)域內(nèi)(如圖25中的區(qū)域B)耗盡層的面積會(huì)變得較大。結(jié)果，使光學(xué)載流子的整個(gè)運(yùn)行距離變短，在所述運(yùn)行的同時(shí)形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)2周圍的迂回回路。但與此同時(shí)，獲得所述光電二極管基板電位的各個(gè)P型隔離擴(kuò)散區(qū)(即圖25中的區(qū)域A和C)下的區(qū)域也被消耗。如果P型隔離擴(kuò)散區(qū)(即圖25中的區(qū)域A和C)下的P型半導(dǎo)體基板的區(qū)域被消耗，則這些區(qū)域內(nèi)的電阻(即圖25中的R1)明顯增大，從而也使所述光電二極管的串聯(lián)電阻增大。因此，由于在這些區(qū)域內(nèi)通過電阻分量使CR時(shí)間常數(shù)得以增大，所以使光電二極管的響應(yīng)速度減小。
另外，如果基板的電阻率過大，就會(huì)使基板電阻率本身所造成的電阻分量(即圖25中的R2)增大。于是，會(huì)使光電二極管的響應(yīng)速度因與這種電阻分量相關(guān)的CR時(shí)間常數(shù)而產(chǎn)生不利地下降。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種分路光電二極管，其中本發(fā)明在隔離擴(kuò)散區(qū)下面的半導(dǎo)體基板各區(qū)域內(nèi)設(shè)置埋置擴(kuò)散區(qū)，由此得到光電二極管的基板電位。于是，可防止在隔離擴(kuò)散區(qū)下半導(dǎo)體基板各區(qū)域因反偏壓加于其上而被消耗。結(jié)果可以避免因耗盡層的產(chǎn)生而使光電二極管的串聯(lián)電阻增大，并因而可以增大光電二極管的截止頻率。
另外，當(dāng)使光束照射到各半導(dǎo)體區(qū)域之間的分隔區(qū)域上時(shí)，可因增大半導(dǎo)體基板的電阻率而使耗盡層得以加長(zhǎng)。于是，使耗盡層的端部大大伸向所述隔離擴(kuò)散區(qū)下面的區(qū)域。普通分路光電二極管中，光載流子移動(dòng)的同時(shí)會(huì)在所述隔離擴(kuò)散區(qū)周圍造成迂回回路。但按照本發(fā)明，可使這種光載流子的迂回回路受到抑制，從而縮短其擴(kuò)散移動(dòng)的距離。因此，可使光電二極管的截止頻率增大。
本發(fā)明的分路二極管包括一個(gè)第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板；一個(gè)第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層形成于該半導(dǎo)體基板的表面上；以及多個(gè)第一種導(dǎo)電類型的隔離擴(kuò)散區(qū)。每個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)都由至少一層構(gòu)成，并有多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)形成于所述半導(dǎo)體層中的多個(gè)區(qū)域內(nèi)，分別從所述半導(dǎo)體層的表面相對(duì)于它的與所述半導(dǎo)體基板連接的另一個(gè)表面伸展，到達(dá)該半導(dǎo)體基板表面下的區(qū)域，所述多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)還將所述半導(dǎo)體層分成至少三個(gè)第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域。使光照射在多個(gè)借助分隔區(qū)而彼此相鄰的半導(dǎo)體區(qū)域組合的一個(gè)分隔區(qū)附近，所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域至少有三個(gè)，它們被多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)分開；還使所述光實(shí)際上照射在所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合以外的半導(dǎo)體區(qū)域中心。還在位于除所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合中的分隔區(qū)內(nèi)的特定隔離擴(kuò)散區(qū)以外的其余隔離擴(kuò)散區(qū)下面形成第一種導(dǎo)電類型的第一埋置擴(kuò)散區(qū)，并通過加給反偏壓而抑制所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)域下的區(qū)域內(nèi)半導(dǎo)體基板的消耗。
最好在位于多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合內(nèi)的分隔區(qū)域中的特定隔離擴(kuò)散區(qū)下面的區(qū)域內(nèi)省去形成第一埋置擴(kuò)散區(qū)。
最好半導(dǎo)體基板的電阻率約為100Ωcm或更大。
最好在形成所述第一埋置擴(kuò)散區(qū)下的所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)上方形成抑制雜散光照射于第一埋置擴(kuò)散區(qū)上用的遮光膜。
最好使第一埋置擴(kuò)散區(qū)形成具有等于或大于約5μm的擴(kuò)散深度Xj。
最好使第一埋置擴(kuò)散區(qū)形成具有約1×1017atomscm3或更小的表面濃度。
最好使第一埋置擴(kuò)散區(qū)及所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)制成在該第一埋置擴(kuò)散區(qū)與所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)之間的連接區(qū)內(nèi)具有約5×1014atoms/cm3或更大的表面濃度。
最好通過使第一埋置擴(kuò)散區(qū)的一端與位于分隔區(qū)內(nèi)比較靠近所述特定隔離擴(kuò)散區(qū)的所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)的一端連接而制成該第一埋置擴(kuò)散區(qū)及所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)。
可以有這樣一種結(jié)構(gòu)，即在比所述至少三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域?qū)挼姆秶鷥?nèi)存在所述半導(dǎo)體基板和半導(dǎo)體層，并且在所述至少三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域外側(cè)形成一個(gè)信號(hào)處理器。
還可以有這樣一種結(jié)構(gòu)，所述信號(hào)處理器包括第一種導(dǎo)電類型的第二埋置擴(kuò)散區(qū)，并且第二埋置擴(kuò)散區(qū)與第一埋置擴(kuò)散區(qū)同時(shí)制成。
又可以有這樣一種結(jié)構(gòu)，將第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度設(shè)定為約5×1015atoms/cm3或更大，以防止來(lái)自第一埋置擴(kuò)散區(qū)的硼自動(dòng)攙雜。
本發(fā)明的另一種分路二極管包括一個(gè)第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板，一個(gè)第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層，它形成于該半導(dǎo)體基板的表面上，以及多個(gè)第一種導(dǎo)電類型的隔離擴(kuò)散區(qū)。每個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)都由至少一層構(gòu)成，并有多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)形成于所述半導(dǎo)體層中的多個(gè)區(qū)域內(nèi)，他們分別從所述半導(dǎo)體層的表面相對(duì)于它的與所述半導(dǎo)體基板連接的另一個(gè)表面伸展，到達(dá)該半導(dǎo)體基板表面下的區(qū)域，所述多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)將所述半導(dǎo)體層分成至少三個(gè)第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域。使光照射在多個(gè)借助分隔區(qū)彼此相鄰的半導(dǎo)體區(qū)域組合的一個(gè)分隔區(qū)附近，所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域至少有三個(gè)，它們被多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)分開，還使所述光實(shí)際上照射在所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合以外的半導(dǎo)體區(qū)域中心。將位于所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合中的所述分隔區(qū)內(nèi)的各隔離擴(kuò)散區(qū)的一個(gè)特定的區(qū)域制成到達(dá)所述半導(dǎo)體基板表面下的淺層，并將其余隔離擴(kuò)散區(qū)制成到達(dá)所述半導(dǎo)體基板表面下的深層。
可以有這樣一種結(jié)構(gòu)，即在比所述至少三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域?qū)挼姆秶鷥?nèi)存在所述半導(dǎo)體基板和半導(dǎo)體層，并在所述至少三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域外側(cè)形成一個(gè)信號(hào)處理器。
還可以有這樣一種結(jié)構(gòu)，所述信號(hào)處理器包括第一種導(dǎo)電類型的埋置擴(kuò)散區(qū)。
因此，這里所描述的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可提供一種能確實(shí)提高其響應(yīng)速度的分路光電二極管。
通過參照各附圖閱讀和理解以下的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的這一優(yōu)點(diǎn)及其它優(yōu)點(diǎn)對(duì)于那些熟悉本領(lǐng)域的人變得愈為清晰。
圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例分路光電二極管結(jié)構(gòu)的斷面圖2A和2B表示制作圖1所示分路光電二極管過程步驟的斷面圖；圖3是示意地表示造成P型埋置擴(kuò)散區(qū)周圍迂回回路的光學(xué)載流子移動(dòng)的斷面圖；圖4是示意地表示造成P型隔離擴(kuò)散區(qū)周圍迂回回路的光學(xué)載流子移動(dòng)的斷面圖；圖5是表示本發(fā)明埋置擴(kuò)散區(qū)提高截止頻率效果的曲線；圖6是表示硼自動(dòng)攙雜現(xiàn)象的示意斷面圖；圖7是表示沿已發(fā)生硼自動(dòng)攙雜的光電二極管中心區(qū)內(nèi)的深度方向相對(duì)各電子的電位分布(即沿圖6中x-x＇線所取的雜質(zhì)分布)曲線；圖8是表示本發(fā)明第二實(shí)施例分路光電二極管結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖9是表示本發(fā)明第三實(shí)施例分路光電二極管結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖10是表示本發(fā)明第四實(shí)施例分路光電二極管結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖11是表示本發(fā)明第五實(shí)施例分路光電二極管結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖12A和12B是表示制作圖11所示分路光電二極管過程步驟的斷面圖；圖13是表示本發(fā)明第五實(shí)施例分路光電二極管另一種結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖14是當(dāng)N型外延生長(zhǎng)層的雜質(zhì)濃度為大約1.7×1015atoms/cm3時(shí)的雜質(zhì)濃度分布；圖15是當(dāng)N型外延生長(zhǎng)層的雜質(zhì)濃度為大約5.0×1015atoms/cm3時(shí)的雜質(zhì)濃度分布；圖16是表示NPN晶體管擊穿電壓與N型外延生長(zhǎng)層雜質(zhì)濃度關(guān)系的曲線；圖17是表示本發(fā)明第六實(shí)施例分路光電二極管結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖18是表示使用全息元件之光學(xué)拾像裝置的光學(xué)系統(tǒng)布置示意圖；圖19是表示現(xiàn)有分路光電二極管結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖20A和20B是表示制作圖19所示分路光電二極管過程步驟的斷面圖；圖21A是表示部分圖19所示分路光電二極管結(jié)構(gòu)的示意圖，圖21B是表示圖19所示分路光電二極管截止頻率與光束位置依賴關(guān)系的曲線；圖22表示關(guān)于圖19所述分路光電二極管進(jìn)行的裝置模擬的結(jié)果，其中使光束照射到所述分路光電二極管的分隔區(qū)域附近；
圖23是表示有關(guān)沿圖19所示分路光電二極管深度方向的分隔區(qū)域中電位分布的裝置模擬結(jié)果曲線；圖24是表示現(xiàn)有分路光電二極管另一種結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖25是表示圖19所示分路光電二極管的串聯(lián)電阻的斷面圖；圖26A和26B分別示意地示出應(yīng)用本發(fā)明的分路光電二極管的光檢測(cè)區(qū)域的示例布置。
以下將參照各附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。例1以下將參照附圖描述本發(fā)明第一實(shí)施例的光電二極管。
圖1是第一實(shí)施例分路光電二極管的結(jié)構(gòu)斷面圖。應(yīng)予說(shuō)明的是，圖1中省去在進(jìn)行金屬線處理步驟同時(shí)的各處理步驟期間所要形成的包括多層金屬線、保護(hù)膜等在內(nèi)的各個(gè)組元。
在該分路光電二極管內(nèi)，使N型外延生長(zhǎng)層4周圍的半導(dǎo)體層形成于P型高電阻率半導(dǎo)體基板11上，所述基板由具有譬如約500Ωcm高電阻率的硅制成。在多個(gè)區(qū)域內(nèi)形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)對(duì)2和5，它們自N型外延生長(zhǎng)層4的上表面延伸到達(dá)水準(zhǔn)面略低于半導(dǎo)體基板11表面的區(qū)域。將每個(gè)P型隔離擴(kuò)散區(qū)2制成使其自水準(zhǔn)面略低于半導(dǎo)體基板11表面的區(qū)域伸展，并到達(dá)N型外延生長(zhǎng)層4中部的區(qū)域。在相關(guān)的隔離擴(kuò)散區(qū)2上面制成各個(gè)P型隔離擴(kuò)散區(qū)5，使其到達(dá)N型外延生長(zhǎng)層4的上表面。
P型隔離擴(kuò)散區(qū)對(duì)2和5將N型外延生長(zhǎng)層4分成多個(gè)區(qū)域(如圖1所示的本例中的四個(gè)區(qū)域)，使這些區(qū)域彼此電絕緣。其中最外面的區(qū)域還與相鄰各區(qū)電絕緣。在N型外延生長(zhǎng)層4各分隔區(qū)域的上部形成一N型擴(kuò)散區(qū)6。由P型隔離擴(kuò)散區(qū)對(duì)2和5隔開的四個(gè)區(qū)域分別成為光電二極管的光檢測(cè)區(qū)域D1、D2、D3和D5。光檢測(cè)區(qū)域D1和D5是獲得尋軌誤差信號(hào)TES的區(qū)域。在光檢測(cè)區(qū)域D1和D5中的每一個(gè)內(nèi)，使光束基本上照射在其中心。光檢測(cè)區(qū)域D2和D3是獲得聚焦誤差信號(hào)FES的區(qū)域。在光檢測(cè)區(qū)域D2和D3中，光主要照射在其分隔區(qū)域上。
N型外延生長(zhǎng)層4上形成一層氧化膜12。氧化膜12上設(shè)有四個(gè)電極13，從它們?nèi)〕龌咫娢?，它們穿過所述氧化膜12。將電極13設(shè)在除光檢測(cè)區(qū)域D2和D3間的隔離擴(kuò)散區(qū)之外的整個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)5上。各電極13的下端到達(dá)相關(guān)的P型隔離擴(kuò)散區(qū)5。此外，在相應(yīng)于其上制成有電極13的P型隔離擴(kuò)散區(qū)5的隔離擴(kuò)散區(qū)2下面形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3。
接下去將參照?qǐng)D2A和2B所示的斷面圖描述制作具有如此結(jié)構(gòu)之第一實(shí)施例分路光電二極管的方法。應(yīng)予說(shuō)明的是，圖1與圖2A和2B中以相同的參考標(biāo)號(hào)表示同樣的組元。
如圖2A所示，首先在P型高電阻率半導(dǎo)體基板11的表面內(nèi)使光檢測(cè)區(qū)域D1至D5彼此隔開的五個(gè)區(qū)域的四個(gè)區(qū)域，比如相應(yīng)于獲得基板電位的隔離擴(kuò)散區(qū)的區(qū)域下面形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3。繼而在與使光檢測(cè)區(qū)域D1至D5彼此隔開的所述五個(gè)分隔區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域內(nèi)形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)2。
然后如圖2B所示，在整個(gè)P型高電阻率半導(dǎo)體基板11的表面上形成N型外延生長(zhǎng)層4。
繼而，在與各個(gè)P型隔離擴(kuò)散區(qū)2對(duì)應(yīng)的N型外延生長(zhǎng)層4內(nèi)的區(qū)域中形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)5。使這些P型隔離擴(kuò)散區(qū)5形成為自N型外延生長(zhǎng)層4的上表面延伸，并到達(dá)各P型隔離擴(kuò)散區(qū)2。于是，使P型隔離擴(kuò)散區(qū)對(duì)2和5形成各自從自N型外延生長(zhǎng)層4的上表面延伸，并到達(dá)P型半導(dǎo)體基板11的表面。應(yīng)予說(shuō)明的是，在這一處理過程中，P型隔離擴(kuò)散區(qū)2自基板11向著N型外延生長(zhǎng)層4伸展。通過制成這些P型隔離擴(kuò)散區(qū)對(duì)2和5，使N型外延生長(zhǎng)層4被分成多個(gè)電絕緣的N型半導(dǎo)體區(qū)，以形成各個(gè)光檢測(cè)區(qū)域D1至D5(這些圖中未示出D4)。
接下去在與各光檢測(cè)區(qū)域D1至D5對(duì)應(yīng)的N型外延生長(zhǎng)層4的各區(qū)內(nèi)形成N型擴(kuò)散區(qū)6。設(shè)置這些N型擴(kuò)散區(qū)6旨在減小光電二極管的串聯(lián)電阻，從而減小CR時(shí)間常數(shù)，實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性。
如圖1所示，最后形成氧化膜12和電極13，從而構(gòu)成本實(shí)施例的分路光電二極管。
在本例的分路光電二極管中，在獲得基板電位的各P型隔離擴(kuò)散區(qū)下面形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3，以致P型隔離擴(kuò)散區(qū)下面的P型高電阻率半導(dǎo)體基板11的各個(gè)區(qū)域不因加給光電二極管的反偏壓而被消耗。因此，就能避免光電二極管的串聯(lián)電阻會(huì)因耗盡層的形成而被增大，同時(shí)還能提供光電二極管的截止頻率。
例如，在本例的光電二極管中，其中P型高電阻率半導(dǎo)體基板11的電阻率約為500Ωcm，如果將加給本光電二極管的反偏壓設(shè)定為約1.5v，則耗盡層在P型隔離擴(kuò)散區(qū)2下面的P型半導(dǎo)體基板11內(nèi)向下的延伸寬度為約10μm。于是，若P型埋置擴(kuò)散區(qū)3的寬度大于大約20μm，則可免除諸如因耗盡層的延伸所引起的光電二極管串聯(lián)電阻增大等問題。
下面將描述為什么在不受信號(hào)光照射的隔離擴(kuò)散區(qū)下面形成埋置擴(kuò)散區(qū)3的理由。
正像參照?qǐng)D18已經(jīng)描述的那樣，在本發(fā)明的分路光電二極管中，光電二極管PD上反射的主光束的入射位置根據(jù)全息元件31與光盤34間的距離，沿光檢測(cè)區(qū)域D2和D3的縱向移動(dòng)。于是，當(dāng)主光束聚焦在光盤34上時(shí)，由光盤反射的光入射，使光束點(diǎn)的中心位于光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間的分隔區(qū)域上。
如圖3所示，在這種情況下，如果還使埋置擴(kuò)散區(qū)3形成于光入射于其上的光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間的分隔區(qū)下面，則存在類似于參照?qǐng)D22和23已經(jīng)描述的情況的問題出現(xiàn)。具體地說(shuō)，在埋置擴(kuò)散區(qū)3下產(chǎn)生的光學(xué)載流子造成埋置擴(kuò)散區(qū)3周圍的迂回回路到達(dá)N型外延生長(zhǎng)層4與P型高電阻率半導(dǎo)體基板11之間的P-N結(jié)內(nèi)形成的耗盡層。此外，由于形成埋置擴(kuò)散區(qū)3，以致不再消耗P型高電阻率半導(dǎo)體基板11在埋置擴(kuò)散區(qū)3下的區(qū)域，所述埋置擴(kuò)散區(qū)3具有較圖22和23所示P型隔離擴(kuò)散區(qū)更大的擴(kuò)散深度和更大的橫向伸展寬度。
因此，如果也使埋置擴(kuò)散區(qū)3形成于有如圖3所示的被光照射的光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間的分隔區(qū)下面，則埋置擴(kuò)散區(qū)3下面所產(chǎn)生的光學(xué)載流子移動(dòng)、同時(shí)在埋置擴(kuò)散區(qū)3周圍造成迂回回路的整個(gè)距離變得大于在如圖4所示的任何地方均不形成埋置擴(kuò)散區(qū)3情況下，光學(xué)載流子移動(dòng)、同時(shí)在隔離擴(kuò)散區(qū)2周圍造成迂回回路的整個(gè)距離。結(jié)果，明顯地使光電二極管的響應(yīng)速度降低。
于是，按照本發(fā)明，在除有光照射于其上的光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間存在的分隔區(qū)之外的各分隔區(qū)下面形成埋置擴(kuò)散區(qū)3。在這種情況下，由于P型埋置擴(kuò)散區(qū)3形成于自其取出光電二極管基板電位的P型隔離擴(kuò)散區(qū)下面，從而避免因所加給的反偏壓而消耗P型高電阻率半導(dǎo)體基板11在P型隔離擴(kuò)散區(qū)2下的區(qū)域，所以可防止使光電二極管的串聯(lián)電阻因耗盡層的擴(kuò)展而被增大，并可提高光電二極管的截止頻率。
在這種情況下，通過使用具有大電阻率(如大約500Ωcm)的基板為P型半導(dǎo)體基板11，在其上有光照射的光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間的分隔區(qū)下可使響應(yīng)加給光電二極管的反偏壓而延伸的耗盡層得以加大。于是，可使在P型隔離擴(kuò)散區(qū)2下產(chǎn)生的光學(xué)載流子在P型半導(dǎo)體基板11區(qū)域內(nèi)運(yùn)行、同時(shí)在P型隔離擴(kuò)散區(qū)2周圍造成迂回回路的整個(gè)距離得以縮短。因而可使光電二極管的響應(yīng)速度和截止頻率得以加大。
圖5中示出截止頻率增大的效果。
圖5是表示有關(guān)埋置擴(kuò)散區(qū)3存在于自其取出基板電位的隔離擴(kuò)散區(qū)域下的各區(qū)域內(nèi)的情況，以及有關(guān)不存在埋置擴(kuò)散區(qū)3的情況時(shí)，截止頻率與基板電阻率依賴關(guān)系的曲線。
如圖5所示，在基板的電阻率等于或大于約100Ωcm范圍內(nèi)，基板的電阻率被設(shè)定得越大，因設(shè)置埋置擴(kuò)散區(qū)3而使截止頻率增大變得越明顯。
以下將描述埋置擴(kuò)散區(qū)3的擴(kuò)散深度xj。
與埋置擴(kuò)散區(qū)3的擴(kuò)散深度較深的情況相比，在形成埋置擴(kuò)散區(qū)3，使其具有較淺擴(kuò)散深度的情況下，耗盡層更適于擴(kuò)展。因此，需要P型埋置擴(kuò)散區(qū)3有較大的寬度，以使在埋置擴(kuò)散區(qū)3下的P型高電阻率半導(dǎo)體基板11的區(qū)域不被消耗。因此，如果形成埋置擴(kuò)散區(qū)3，使其具有較淺擴(kuò)散深度，則為了得到較小尺寸的有效光檢測(cè)區(qū)域，就需增加光電二極管的尺寸。結(jié)果，使芯片的尺寸加大，并因此而使相關(guān)的成本也增加。此外，光電二極管尺寸的加大，還會(huì)引起光電二極管的電容值增大，從而不希望地減小其響應(yīng)速度。
因此，按照本發(fā)明，使P型埋置擴(kuò)散區(qū)3形成其擴(kuò)散深度xj等于或大于5μm。從而可省去上述問題，并能給出表現(xiàn)出極好響應(yīng)特性的分路光電二極管。
此外，按照本發(fā)明，使P型埋置擴(kuò)散區(qū)3形成具有約為1×1017atoms/cm3或更小的表面濃度。
在形成N型外延生長(zhǎng)層4的外延生長(zhǎng)過程中，發(fā)生有如圖6所示的雜質(zhì)自P型埋置擴(kuò)散區(qū)3向外擴(kuò)散所造成的硼自動(dòng)攙雜現(xiàn)象。當(dāng)產(chǎn)生硼自動(dòng)攙雜現(xiàn)象時(shí)，在N型外延生長(zhǎng)層4與P型高電阻率半導(dǎo)體基板11之間形成一個(gè)高濃度硼自動(dòng)攙雜層。高濃度硼自動(dòng)攙雜層的形成抑制了N型外延生長(zhǎng)層4與P型高電阻率半導(dǎo)體基板11之間耗盡層的擴(kuò)展，從而增加了光電二極管的所述電容，并不利地降低了二極管的響應(yīng)速度。
另外，如果形成高濃度硼自動(dòng)攙雜層，則如圖7所示，該自動(dòng)攙雜層對(duì)P型高電阻率半導(dǎo)體基板11中產(chǎn)生的光學(xué)載流子(電子)起位壘的作用。因而使響應(yīng)速度降低。
自動(dòng)攙雜的硼的量取決于作為自動(dòng)攙雜發(fā)生源的P型埋置擴(kuò)散區(qū)表面周圍的雜質(zhì)濃度。因此，為了抑制由于發(fā)生這種自動(dòng)攙雜所造成的不利影響，必須降低P型埋置擴(kuò)散區(qū)的表面雜質(zhì)濃度。
在此，自動(dòng)攙雜的硼的量通常是作為自動(dòng)攙雜源的P型埋置擴(kuò)散區(qū)表面雜質(zhì)濃度的大約1/103。此外，將P型高電阻率半導(dǎo)體基板11的電阻率設(shè)定在從大約幾百Ωcm到大約幾千Ωcm范圍內(nèi)。于是，基板內(nèi)的雜質(zhì)濃度接近從大約1×103atoms/cm3至大約1×1014atom/cm3的范圍。因此，為將所述硼的自動(dòng)攙雜抑制在可予忽略的程度，最好將P型埋置擴(kuò)散區(qū)的表面雜質(zhì)濃度設(shè)定在大約1×1017atoms/cm3或更小。
此外，按照本發(fā)明，使P型埋置擴(kuò)散區(qū)3和P型隔離擴(kuò)散區(qū)2兩者形成為在其間的聯(lián)系區(qū)域內(nèi)具有約5×1014atoms/cm3或更大的雜質(zhì)濃度。
P型埋置擴(kuò)散區(qū)3的作用在于防止在P型埋置擴(kuò)散區(qū)3之下P型高電阻率半導(dǎo)體基板11的區(qū)域因加給光電二極管反偏壓而被消耗。因此，在P型埋置擴(kuò)散區(qū)3與P型隔離擴(kuò)散區(qū)2之間的聯(lián)系區(qū)域內(nèi)的濃度無(wú)需比所必須的值大?？蓪⒃摑舛仍O(shè)定為任何適宜的值，只要即使在將一反偏壓加給光電二極管時(shí)也能防止P型埋置擴(kuò)散區(qū)3與P型隔離擴(kuò)散區(qū)2之間的聯(lián)系區(qū)域的消耗。
在普通半導(dǎo)體制作過程中，因?yàn)樵谄浜蟮臒崽幚磉^程中的橫向擴(kuò)散的緣故，所以即使將P型隔離擴(kuò)散區(qū)2設(shè)計(jì)成具有最小的寬度，其最終寬度通常也大約為4μm。如果P型埋置擴(kuò)散區(qū)3與P型隔離擴(kuò)散區(qū)2之間聯(lián)系區(qū)域的寬度大約為4μm，并且加給光電二極管反偏壓是大約1.5v，則需形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3，以便聯(lián)系具有約5×1014atoms/cm3的雜質(zhì)濃度的P型隔離擴(kuò)散區(qū)2，以防止P型埋置擴(kuò)散區(qū)3與P型隔離擴(kuò)散區(qū)2之間聯(lián)系區(qū)域的被消耗。這就可以避免由光電二極管的串聯(lián)電阻增大等所引起的響應(yīng)速度降低的問題。
按照前面的描述，設(shè)計(jì)P型隔離擴(kuò)散區(qū)2，使之具有最小寬度。作為另一種選擇，也可使P型隔離擴(kuò)散區(qū)2的寬度大于該最小寬度。在這種情況下，即使P型埋置擴(kuò)散區(qū)3與P型隔離擴(kuò)散區(qū)2之間的聯(lián)系區(qū)域具有大約5×1014atoms/cm3或更高的雜質(zhì)濃度，也不會(huì)出現(xiàn)問題，這將使有關(guān)耗盡層設(shè)計(jì)的自由度得以增加。
另外，按照本發(fā)明，最好將P型半導(dǎo)體基板11的電阻率設(shè)定在從大約300Ωcm至大約2500Ωcm的寬范圍內(nèi)。下面將敘述其理由。
由DVD處理的信號(hào)頻率最大的情況是大約4.5MHz。二倍速DVD及四倍速DVD的頻率各為約9.0MHz和18.0MHz。因此，二倍速DVD所用的光電二極管在從低頻直至約9.0MHz范圍內(nèi)需有恒定的增益。類似地，四倍速DVD所用的光電二極管在從低頻直至約18.0MHz范圍內(nèi)需有恒定的增益。于是，為了適應(yīng)四倍速DVD或具有更高再現(xiàn)速度的DVD，光電二極管需有約50MHz或更高的截止頻率(在-3dB情況下)。
在實(shí)際使用期間用光照射的各個(gè)光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，基板的電阻率被設(shè)定得越大，耗盡層變得越大，并且耗盡層外面產(chǎn)生的光學(xué)載流子走過的距離變得越短(即擴(kuò)散電流分量的時(shí)間常數(shù)變得越小)。于是，使光電二極管的響應(yīng)速度增大。不過，如果將基板的電阻率值設(shè)定得過大，則使基板電阻率自身造成的電阻分量增大，而且由于在由其獲得基板電位的隔離擴(kuò)散區(qū)下的P型半導(dǎo)體基板11區(qū)域的消耗，也使該電阻分量增大。從而使CR時(shí)間常數(shù)增大，并使光電二極管的響應(yīng)速度減小。于是，如圖5所示，通過將P型半導(dǎo)體基板11的電阻率設(shè)定在從大約300Ωcm至大約2500Ωcm的寬范圍內(nèi)，就能提供可適應(yīng)四倍速DVD或具有更高再現(xiàn)速度的DVD的光電二極管。
在本實(shí)施例中，作為光電二極管，描述了在N型外延生長(zhǎng)層4的表面內(nèi)形成N型擴(kuò)散區(qū)6的結(jié)構(gòu)。但本發(fā)明的應(yīng)用并不限于此。例如，對(duì)于光電二極管各區(qū)域的結(jié)構(gòu)并無(wú)限制，而且本發(fā)明可用于任何其它光電二極管結(jié)構(gòu)，并不會(huì)產(chǎn)生問題。對(duì)于以下各例，這也是正確的。例2圖8表示P型埋置擴(kuò)散區(qū)3用于一種結(jié)構(gòu)，其中在為從其獲得再現(xiàn)信號(hào)RF的光檢測(cè)區(qū)域D2與為從其獲得尋軌誤差信號(hào)TES的光檢測(cè)區(qū)域D1之間的區(qū)域內(nèi)，以及在為從其獲得再現(xiàn)信號(hào)RF的光檢測(cè)區(qū)域D3與為從其獲得尋軌誤差信號(hào)TES的光檢測(cè)區(qū)域D5之間的區(qū)域內(nèi)設(shè)置具有短路P-N結(jié)的等效光電二極管。
以下將就光檢測(cè)區(qū)域D1與D2之間的等效光電二極管描述具有等效光電二極管的本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。當(dāng)光檢測(cè)區(qū)域D1與D2之間不存在等效光電二極管時(shí)，光學(xué)載流子就像虛線所指示的那樣從光檢測(cè)區(qū)域D2向著光檢測(cè)區(qū)域D1和從光檢測(cè)區(qū)域D1向著光檢測(cè)區(qū)域D2移動(dòng)。但是，如果形成等效光電二極管，則可避免光學(xué)載流子的這種移動(dòng)，從而可移動(dòng)地對(duì)光進(jìn)行檢測(cè)。
光檢測(cè)區(qū)域D3與D5之間的等效光電二極管也有同樣的特點(diǎn)和相同的效果。
應(yīng)予說(shuō)明的是，還可將本發(fā)明用于具有除圖8所示結(jié)構(gòu)的光電二極管而不會(huì)引起任何問題。按照?qǐng)D8所示的結(jié)構(gòu)，使等效光電二極管的P-N結(jié)短路。不過并非必須使這種P-N結(jié)短路，而且若給其加以適當(dāng)?shù)姆雌珘海筒粫?huì)出現(xiàn)問題。例3接下去將參照附圖描述本發(fā)明第三實(shí)施例中作為光檢測(cè)元件的分路光電二極管。
圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例分路光電二極管的斷面圖。
在該分路光電二極管中，在一對(duì)隔離擴(kuò)散區(qū)2和5上形成擋光膜15，而所述一對(duì)隔離擴(kuò)散區(qū)下形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3。在擋光膜15下形成由不會(huì)對(duì)光檢測(cè)引起問題的透明材料，如氮化硅制成的絕緣膜14(基板11的內(nèi)側(cè))。利用這層絕緣膜14使擋光膜15與電極13彼此電絕緣。
設(shè)置擋光膜15理由如下。具體地說(shuō)，在光學(xué)拾像系統(tǒng)中，受到反射并被衍射的光，產(chǎn)生雜散光。于是，本例中通過形成埋置擴(kuò)散區(qū)3的區(qū)域上形成具有低透射率的擋光膜15，阻止光透入埋置擴(kuò)散區(qū)3。因此，可消除在埋置擴(kuò)散區(qū)3下產(chǎn)生的光學(xué)載流子在埋置擴(kuò)散區(qū)3造成迂回回路的問題。
擋光膜15最好由具有擋光特性的金屬材料制成。另外，只要不引起與光檢測(cè)有關(guān)的問題，也可采用其它材料。例4第四實(shí)施例將描述另一種P型絕緣擴(kuò)散區(qū)2與P型埋置擴(kuò)散區(qū)3間的示例位置關(guān)系。圖10是該實(shí)施例分路光電二極管的斷面圖。
正如參照?qǐng)D18已經(jīng)描述的那樣，需要特別高的響應(yīng)速度的光檢測(cè)區(qū)域是用以得到再現(xiàn)信號(hào)RF的光檢測(cè)區(qū)域D2、D3和D4。本實(shí)施例中，將P型絕緣擴(kuò)散區(qū)2形成為，在靠近需要高響應(yīng)速度的光檢測(cè)區(qū)域D2或D3的一側(cè)，使其各端與相關(guān)的P型埋置擴(kuò)散區(qū)3端部接觸。于是，使需要高響應(yīng)速度的光檢測(cè)區(qū)域的尺寸受到限制，從而減小了光電二極管的電容。因此能使CR時(shí)間常數(shù)減小，并能使光電二極管的響應(yīng)速度提高。
在這種情況下，使得光電二極管的尋軌區(qū)域，即光檢測(cè)區(qū)域D1和D5的尺寸被增大。并因此而使光電二極管各區(qū)的電容增大。但是，由于被光檢測(cè)區(qū)域D1和D5處理的信號(hào)的速度比自光檢測(cè)區(qū)域D2、D3和D4得到再現(xiàn)信號(hào)RF的速度慢整整一位數(shù)，所以這些光電二極管區(qū)域的電容的增大是可忽略不計(jì)的。例5本實(shí)施例將描述在上述任何一例的分路光電二極管附近形成一個(gè)信號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)。
圖11是本實(shí)施例分路光電二極管的斷面圖，其中形成一個(gè)NPN晶體管，作為信息處理器。應(yīng)予說(shuō)明的是，圖11省略了在繼金屬線處理步驟之后的各處理步驟期間所要形成的包括多層金屬線、保護(hù)膜等在內(nèi)的各種組元。
在這種分路光電二極管中，由比如硅制成的P型高電阻率半導(dǎo)體基板11上形成一N型外延生長(zhǎng)層4。在多個(gè)區(qū)域內(nèi)形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)對(duì)2和5，它們自N型外延生長(zhǎng)層4的上表面伸展，到達(dá)略低半導(dǎo)體基板11表面的水準(zhǔn)面區(qū)域。使每一個(gè)P型隔離擴(kuò)散區(qū)2形成自略低于半導(dǎo)體基板11表面的水準(zhǔn)面區(qū)域伸展，到達(dá)N型外延生長(zhǎng)層4中部的區(qū)域。使每一個(gè)P型隔離擴(kuò)散區(qū)5形成在相關(guān)的隔離擴(kuò)散區(qū)2上，到達(dá)N型外延生長(zhǎng)層4的上表面。
P型隔離擴(kuò)散區(qū)對(duì)2和5，將N型外延生長(zhǎng)層4分成多個(gè)區(qū)域(如圖11中所示的實(shí)例中的五個(gè))，使得這些區(qū)域彼此電絕緣。其中最外面的區(qū)域還與相鄰的區(qū)域電絕緣。由P型隔離擴(kuò)散區(qū)對(duì)2和5隔開的所述五個(gè)區(qū)域中最左面的四個(gè)區(qū)域分別為光電二極管的光檢測(cè)區(qū)域D1、D2、D3和D5。另一方面，圖11中最右面的區(qū)域是一個(gè)作為信號(hào)處理器的NPN晶體管。
在隔離的光檢測(cè)區(qū)域D1、D2、D3和D5的上部、N型外延生長(zhǎng)層4表面附近形成N型擴(kuò)散區(qū)6。光檢測(cè)區(qū)域D1和D5是擬從其獲取尋軌誤差信號(hào)TES的區(qū)域。在光檢測(cè)區(qū)域D1和D5的每一個(gè)中，使光基本上照射于其中心。光檢測(cè)區(qū)域D2和D3是擬獲取聚焦誤差信號(hào)FES的區(qū)域。在光檢測(cè)區(qū)域D2和D3中，光主要照射在其分隔區(qū)域上。
另外，在擬形成NPN晶體管的區(qū)域內(nèi)，在半導(dǎo)體基板11的一部分與N型外延生長(zhǎng)層4的一部分的上方形成N型埋置擴(kuò)散區(qū)7。在N型外延生長(zhǎng)層4的上部區(qū)域內(nèi)，形成擬作為基極的P型擴(kuò)散區(qū)8和分別擬作為取出發(fā)射極的擴(kuò)散區(qū)及取出集電極的擴(kuò)散區(qū)的N型擴(kuò)散區(qū)9和10。
在N型外延生長(zhǎng)層4上形成氧化膜12。穿過氧化膜12設(shè)置七個(gè)電極13，用于從其取出基板電位。在此，若在圖11中分別以13a，13b，13c，13d，13e，13f和13g自左至右順次給這些極編號(hào)，則電極13a至13d設(shè)在除光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間的隔離擴(kuò)散區(qū)5之外的各隔離擴(kuò)散區(qū)5的上方。電極13e至13g被形成于擬形成NPN晶體管的范圍內(nèi)的P型擴(kuò)散區(qū)8及N型擴(kuò)散區(qū)9和10的上方。
各光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的電極13a至13d中每一個(gè)的最下端到達(dá)相關(guān)的P型隔離擴(kuò)散區(qū)5。另一方面，擬形成NPN晶體管的范圍內(nèi)的電極13e至13g的最下端分別到達(dá)P型擴(kuò)散區(qū)8及N型擴(kuò)散區(qū)9和10。此外，在與分別設(shè)有電極13a至13c的最左面三個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)5對(duì)應(yīng)的隔離擴(kuò)散區(qū)2下形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3。另外，在最右面的P型隔離擴(kuò)散區(qū)對(duì)2和5之間的N型埋置擴(kuò)散區(qū)7下形成包括最右面兩個(gè)P型隔離擴(kuò)散區(qū)2的最下端在內(nèi)的P型埋置擴(kuò)散區(qū)31。
繼而將參照?qǐng)D12A和12B所示的斷面圖描述制作具有如此結(jié)構(gòu)之分路光電二極管的方法。應(yīng)予說(shuō)明的是，在圖11及圖12A和12B中，以相同的參考標(biāo)號(hào)表示同樣的部件。
如圖12A所示，首先在由比如由硅制成的P型高電阻率半導(dǎo)體基板11的表面內(nèi)，擬形成各個(gè)分隔區(qū)，以使光檢測(cè)區(qū)域D1至D5彼此隔開的區(qū)域內(nèi)(除了在實(shí)際使用期間光照射于其上的光檢測(cè)區(qū)域D2和D3之間的分隔區(qū)域之外)形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3。
接下去在擬形成信號(hào)處理器的區(qū)域內(nèi)形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)31。設(shè)置P型埋置擴(kuò)散區(qū)31，用以防止閉鎖現(xiàn)象，由于基板11的高電阻率，這種現(xiàn)象是可能引起的。本實(shí)施例中分開形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3和P型埋置擴(kuò)散區(qū)31。但本發(fā)明并不限于此。因此，即使同時(shí)形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3和31，也沒有問題。此外，通過同時(shí)形成P型埋置擴(kuò)散區(qū)3和31，可有利于降低制作過程的步驟數(shù)目和成本。
繼而，在與使光檢測(cè)區(qū)域D1至D5互相分隔的分隔區(qū)域相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)以及使信號(hào)處理器的各裝置互相分隔的區(qū)域內(nèi)形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)2。在這種處理步驟中，在擬形成信號(hào)處理器的區(qū)域中的一部分內(nèi)形成N型埋置擴(kuò)散區(qū)7，用以減小NPN晶體管的集電極電阻。
然后，如圖12B所示，在P型高電阻率半導(dǎo)體基板11的整個(gè)表面上方形成一N型外延生長(zhǎng)層4。繼而在與各P型隔離擴(kuò)散區(qū)2對(duì)應(yīng)的N型外延生長(zhǎng)層4內(nèi)的區(qū)域形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)5。使這些P型隔離擴(kuò)散區(qū)5形成為從N型外延生長(zhǎng)層4的上表面伸展，到達(dá)各P型隔離擴(kuò)散區(qū)2。應(yīng)予說(shuō)明的是，在這個(gè)處理步驟中，各P型隔離擴(kuò)散區(qū)2從半導(dǎo)體基板11內(nèi)擴(kuò)散地伸向N型外延生長(zhǎng)層4。通過這些P型隔離擴(kuò)散區(qū)2和5對(duì)，使N型外延生長(zhǎng)層4被分成多個(gè)電絕緣的N型半導(dǎo)體區(qū)域，分別形成光檢測(cè)區(qū)域D1至D5(圖中未示出D4)和一個(gè)電絕緣的信號(hào)處理器。
繼而，在與各分路光電二極管區(qū)域?qū)?yīng)的N型外延生長(zhǎng)層4的各區(qū)內(nèi)形成N型擴(kuò)散區(qū)6。設(shè)置這些N型擴(kuò)散區(qū)6旨在減小光電二極管的串聯(lián)電阻，從而減小CR時(shí)間常數(shù)，實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性。另一方面，繼而在信號(hào)處理區(qū)內(nèi)，在N型外延生長(zhǎng)層4表面下的預(yù)定區(qū)域內(nèi)依次形成擬作為基極的P型擴(kuò)散區(qū)8和分別擬作為取出發(fā)射極的擴(kuò)散區(qū)及取出集電極的擴(kuò)散區(qū)的N型擴(kuò)散區(qū)9和10。
最后，如圖11所示，形成氧化膜12和電極13a至13g，從而完成圖11所示本實(shí)施例的光檢測(cè)分路光電二極管。
在如此制成的分路光電二極管中，在同一硅基板上形成光檢測(cè)分路光電二極管區(qū)域和信號(hào)處理區(qū)域。因此，與分開制成這兩種區(qū)域的情況相比，可減小最終的尺寸，并能使光學(xué)拾像裝置減小尺寸。
另外，由于在同一硅基板上形成光檢測(cè)分路光電二極管區(qū)域和信號(hào)處理區(qū)域，所以可用金屬線聯(lián)系所述分路光電二極管區(qū)域和信號(hào)處理區(qū)域。因此，與借助金屬線制品連接這些區(qū)域的情況相比，所組成的裝置變得很少受外部噪聲的影響，而且在高速工作時(shí)，不會(huì)因金屬線制品等的電感而損害其工作特性。此外，由于可借助短金屬線連接光電二極管和信號(hào)處理器，所以可減小相關(guān)的線間電容，實(shí)現(xiàn)高速工作。
圖13是表示將本實(shí)施例的上述結(jié)構(gòu)用于包含圖8所示等效光電二極管的分路光電二極管情況的斷面圖。在圖13所示的例子中，也是在同一硅基板上形成分路光電二極管區(qū)域和信號(hào)處理區(qū)域。
如上所述，按照本發(fā)明，對(duì)于具有多種結(jié)構(gòu)的分路光電二極管，可將分路光電二極管區(qū)域和信號(hào)處理區(qū)域形成在同一基板上。
本例中，為了抑制N型外延生長(zhǎng)層4與P型半導(dǎo)體基板11之間形成的硼自動(dòng)攙雜層的影響，使N型外延生長(zhǎng)層4形成具有約5×1015atoms/cm3或更高的雜質(zhì)濃度。
如上所述，在形成N型外延生長(zhǎng)層4的外延生長(zhǎng)過程中，產(chǎn)生由雜質(zhì)自P型埋置擴(kuò)散區(qū)3和31向外擴(kuò)散所引起的硼自動(dòng)攙雜現(xiàn)象。硼自動(dòng)攙雜現(xiàn)象特別會(huì)引起光電二極管響應(yīng)速度被降低。因此，本例中通過形成N型外延生長(zhǎng)層4，使其具有約5×1015atoms/cm3或更高的雜質(zhì)濃度，通過在完成外延生長(zhǎng)之后進(jìn)行隔離擴(kuò)散的熱處理，使N型外延生長(zhǎng)層4中的N型雜質(zhì)(如磷)可擴(kuò)散到P型半導(dǎo)體基板11中。結(jié)果，就能防止硼自動(dòng)攙雜層對(duì)光電二極管的不利影響。
圖14和15是表示由所采用的裝置模擬得到的分析結(jié)果曲線。
具體地說(shuō)，圖14和15表示對(duì)于在電阻率約為10,000Ωcm的P型基板上生長(zhǎng)厚度約為3μm的N型外延生長(zhǎng)層的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的裝置模擬的結(jié)果。在該二圖中，深度0μm表示所述基板與外延生長(zhǎng)層間的分界面。在所述基板與外延生長(zhǎng)層間的分界面內(nèi)，有意產(chǎn)生表面雜質(zhì)濃度約為5.0×1014atoms/cm3的硼自動(dòng)攙雜層。圖14表示當(dāng)N型外延生長(zhǎng)層4的雜質(zhì)濃度大約為1.7×1015atoms/cm3時(shí)，沿深度方向光電二極管區(qū)域的雜質(zhì)濃度分布，而圖15表示當(dāng)N型外延生長(zhǎng)層4的雜質(zhì)濃度大約為5×1015atoms/cm3時(shí)，沿深度方向光電二極管區(qū)域的雜質(zhì)濃度分布。
如圖15所示，如果N型外延生長(zhǎng)層4的雜質(zhì)濃度約為5.0×1015atoms/cm3，則只在N型外延生長(zhǎng)層4的下部存在雜質(zhì)濃度約為5.0×1013atoms/cm3，寬度約為1μm的硼自動(dòng)攙雜層。通過給光電二極管加約1.5v的反偏壓，使這個(gè)自動(dòng)攙雜層被完全消耗。于是，可消除諸如光電二極管的電容增大，其響應(yīng)速度降低等問題。
因此，通過使N型外延生長(zhǎng)層4形成具有約5.0×1015atoms/cm3或更高的雜質(zhì)濃度，可防止因硼自動(dòng)攙雜層的產(chǎn)生而使光電二極管的響應(yīng)速度降低。
不過，若進(jìn)一步增大N型外延生長(zhǎng)層的雜質(zhì)濃度，就會(huì)出現(xiàn)某些問題。具體地說(shuō)，在靠近分路光電二極管區(qū)域形成的NPN晶體管內(nèi)，會(huì)使其集電極與發(fā)射極之間的擊穿電壓特性變差。擊穿電壓的測(cè)量結(jié)果被示于圖16中。如從圖16所見，當(dāng)N型外延生長(zhǎng)層4的雜質(zhì)濃度達(dá)到大約13×1015atoms/cm3時(shí)，其擊穿電壓變得低于5v。因而，不能將NPN晶體管用于5v電源電壓的制品。
因此，最好將N型外延生長(zhǎng)層4的雜質(zhì)濃度設(shè)定在從5×1015atoms/cm3到13×1015atoms/cm3的范圍內(nèi)。例6本實(shí)施例中將描述省略埋置擴(kuò)散區(qū)的結(jié)構(gòu)。
圖17是表示本實(shí)施例分路光電二極管的斷面圖。這種分路光電二極管基本上具有類似于圖1所示分路光電二極管的結(jié)構(gòu)。不過，圖17所示的分路光電二極管被做成使其隔離擴(kuò)散區(qū)2的下端到達(dá)一個(gè)比基板11表面更低些的水準(zhǔn)面。具有如此特殊形狀的隔離擴(kuò)散區(qū)2實(shí)現(xiàn)了有如埋置擴(kuò)散區(qū)一樣的作用。通過植入具有約1Mev或更高的高能離子而形成這種橫向?qū)挾泉M窄的深擴(kuò)散區(qū)2a(雜質(zhì)濃度的峰值深度Rp≈2.23μm；雜質(zhì)沿深度方向的值σΔRp≈0.18μm)。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到有如圖1所示分路光電二極管同樣的功能和效果。不過，為了得到有如圖1所示分路光電二極管同樣的功能和效果，最好使隔離擴(kuò)散區(qū)2的下端位于與圖1所示分路光電二極管之埋置擴(kuò)散區(qū)3下端同樣的水準(zhǔn)面。
本實(shí)施例中，將這種舉例的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)用于圖1所示的分路光電二極這。不過，本例的工藝特點(diǎn)不僅可被應(yīng)用于圖1所示的分路光電二極管，還可用于具有其它類型結(jié)構(gòu)的分路光電二極管。例如，將這些特點(diǎn)用于圖3、4和10所示的分路光電二極管，和用于圖11和13所示的與信號(hào)處理器一起形成于同一基板上的分路光電二極管區(qū)域。
在上面的描述中，將半導(dǎo)體基板11以及隔離擴(kuò)散區(qū)2和5等的導(dǎo)電類型假定為P型，并將外延生長(zhǎng)層4及擴(kuò)散區(qū)6等的導(dǎo)電類型假定為N型。但本發(fā)明的使用并不限于此。還可以假定半導(dǎo)體基板11以及隔離擴(kuò)散區(qū)2和5等的導(dǎo)電類型假定為N型，而外延生長(zhǎng)層4及擴(kuò)散區(qū)6等的導(dǎo)電類型假定為P型。
在上面的描述中，將本發(fā)明描述成可用于有如圖18所示的包含五個(gè)光檢測(cè)區(qū)域的分路光電二極管。但本發(fā)明的應(yīng)用并不限于此。作為選擇，可將本發(fā)明用于任何分路光電二極管，只要該分路光電二極管包含多個(gè)借助分隔區(qū)域彼此相鄰的光檢測(cè)區(qū)域的組合，其中光被照射于所述的隔離區(qū)域上，即使其特定的結(jié)構(gòu)不同于各示例的結(jié)構(gòu)。
例如，圖26A作為“樣式A”示出如圖18所示分路光電二極管中五個(gè)光檢測(cè)區(qū)域D1至D5的布置。代替這種布置，本發(fā)明還可以是如圖26B作為“樣式B”示出的分路光電二極管布置，而且在這種情況下，可以達(dá)到有如上述同樣的優(yōu)點(diǎn)。
按照?qǐng)D26B的布置，設(shè)置四個(gè)光檢測(cè)區(qū)域Db的組合，使之被插入到光檢測(cè)區(qū)域Da和Dc之間。在這種布置中，光檢測(cè)區(qū)域Db的組合與圖26A布置中的一對(duì)光檢測(cè)區(qū)域D2和D3對(duì)應(yīng)。圖26A和26B中的圓圈各自表示光照射點(diǎn)。
有如已經(jīng)詳細(xì)敘述過的那樣，本發(fā)明在自其取出所述分路光電二極管基板電位的隔離擴(kuò)散區(qū)下，于半導(dǎo)體基板的各區(qū)域內(nèi)設(shè)置埋置擴(kuò)散區(qū)。這就避免了在隔離擴(kuò)散區(qū)下半導(dǎo)體基板各區(qū)域因加給其反偏壓而被消耗。因而，由于光電二極管的串聯(lián)電阻不因耗盡層的形成而被增大，所以可使分路光電二極管的截止頻率及響應(yīng)速度提高。
另外，通過將半導(dǎo)體基板的電阻率設(shè)定得較高，當(dāng)先照射于借助分隔區(qū)域彼此相鄰的多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域的組合中的一個(gè)分隔區(qū)域上時(shí)，耗盡層可延伸于較寬的區(qū)域。于是，耗盡層的端部較大地延伸到所述隔離擴(kuò)散區(qū)下面的區(qū)域。因而，可使光學(xué)載流子的迂回回路受到約束，并使其擴(kuò)散移動(dòng)距離縮短。因此，還可使分路光電二極管的截止頻率及響應(yīng)速度提高。
對(duì)于那些熟悉本領(lǐng)域的人來(lái)說(shuō)，各種其它的改型都將是顯見的，而且可以毫不費(fèi)力地制得，而不至脫離本發(fā)明的范圍和精髓。因此，并不可將所附各權(quán)利要求的范圍限于如前的描述，而應(yīng)概括地解釋各權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種分路光電二極管，包括一個(gè)第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板；一個(gè)第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層，它形成于該半導(dǎo)體基板的表面上；多個(gè)第一種導(dǎo)電類型的隔離擴(kuò)散區(qū)，每個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)都由至少一層構(gòu)成，在所述半導(dǎo)體層中的多個(gè)區(qū)域內(nèi)形成多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)，分別從所述半導(dǎo)體層的表面相對(duì)于它的與所述半導(dǎo)體基板連接的另一個(gè)表面伸展，到達(dá)該半導(dǎo)體基板表面下的區(qū)域，所述多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)將所述半導(dǎo)體層分成至少三個(gè)第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域；其特征在于，使光照射在多個(gè)借助分隔區(qū)而彼此相鄰的半導(dǎo)體區(qū)域組合的一個(gè)分隔區(qū)附近，所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域至少有三個(gè)，它們被多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)分開，還使所述光實(shí)際上照射在所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合以外的半導(dǎo)體區(qū)域中心；在除位于所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合中的分隔區(qū)內(nèi)的特定隔離擴(kuò)散區(qū)以外的其余隔離擴(kuò)散區(qū)下面還形成第一種導(dǎo)電類型的第一埋置擴(kuò)散區(qū)，并通過加給反偏壓而抑制所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)域下的區(qū)域內(nèi)半導(dǎo)體基板的消耗。
2.一種如權(quán)利要求1所述的分路光電二極管，其特征在于，在位于多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合內(nèi)的分隔區(qū)域中的特定隔離擴(kuò)散區(qū)下的區(qū)域內(nèi)省去第一埋置擴(kuò)散區(qū)結(jié)構(gòu)。
3.一種如權(quán)利要求1所述的分路光電二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體基板的電阻率大約為100Ωcm或更大。
4.一種如權(quán)利要求1所述的分路光電二極管，其特征在于，在形成所述第一埋置擴(kuò)散區(qū)下的所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)的上方形成抑制雜散光照射于第一埋置擴(kuò)散區(qū)上用的遮光膜。
5.一種如權(quán)利要求1所述的分路光電二極管，其特征在于，使所述第一埋置擴(kuò)散區(qū)形成具有等于或大于約5μm的擴(kuò)散深度Xj。
6一種如權(quán)利要求1所述的分路光電二極管，其特征在于，使所述第一埋置擴(kuò)散區(qū)形成具有約1×1017atoms/cm3或更小的表面濃度。
7.一種如權(quán)利要求1所述的分路光電二極管，其特征在于，使所述第一埋置擴(kuò)散區(qū)及所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)制成在該第一埋置擴(kuò)散區(qū)與所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)之間的連接區(qū)內(nèi)具有約5×1014atoms/cm3或更大的濃度。
8.一種如權(quán)利要求1所述的分路光電二極管，其特征在于，通過使所述第一埋置擴(kuò)散區(qū)的一端與位于分隔區(qū)內(nèi)比較靠近所述特定隔離擴(kuò)散區(qū)的所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)的一端連接而制成該第一埋置擴(kuò)散區(qū)及所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)。
9.一種如權(quán)利要求1所述的分路光電二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體基板和半導(dǎo)體層存在于比所述至少三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域?qū)挼姆秶鷥?nèi)，并在所述至少三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域外側(cè)形成一個(gè)信號(hào)處理器。
10.一種如權(quán)利要求9所述的分路光電二極管，其特征在于，所述信號(hào)處理器包括第一種導(dǎo)電類型的第二埋置擴(kuò)散區(qū)，并與第一埋置擴(kuò)散區(qū)同時(shí)制成該第二埋置擴(kuò)散區(qū)。
11.一種如權(quán)利要求9所述的分路光電二極管，其特征在于，將第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度設(shè)定為約5×1015atoms/cm3或更大，以防止來(lái)自第一埋置擴(kuò)散區(qū)的硼自動(dòng)攙雜。
12.一種分路光電二極管，包括一個(gè)第一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板；一個(gè)第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層，它形成于該半導(dǎo)體基板的表面上；多個(gè)第一種導(dǎo)電類型的隔離擴(kuò)散區(qū)，每個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)都由至少一層構(gòu)成，多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)形成于所述半導(dǎo)體層中的多個(gè)區(qū)域內(nèi)，分別從所述半導(dǎo)體層的表面相對(duì)于它的與所述半導(dǎo)體基板連接的另一個(gè)表面伸展，到達(dá)該半導(dǎo)體基板表面下的區(qū)域，所述多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)將所述半導(dǎo)體層分成至少三個(gè)第二種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域；其特征在于，使光照射在多個(gè)借助分隔區(qū)而彼此相鄰的半導(dǎo)體區(qū)域組合的一個(gè)分隔區(qū)附近，所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域至少有三個(gè)，它們被多個(gè)隔離擴(kuò)散區(qū)分開，還使所述光實(shí)際上照射在所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合以外的半導(dǎo)體區(qū)域中心；將位于所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合中的所述分隔區(qū)域內(nèi)的各隔離擴(kuò)散區(qū)的一個(gè)特定的區(qū)域制成到達(dá)所述半導(dǎo)體基板表面下的淺層，并將其余隔離擴(kuò)散區(qū)制成到達(dá)所述半導(dǎo)體基板表面下的深層。
13.一種如權(quán)利要求12所述的分路光電二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體基板和半導(dǎo)體層存在于比所述至少三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域?qū)挼姆秶鷥?nèi)，并在所述至少三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域外側(cè)形成一個(gè)信號(hào)處理器。
14.一種如權(quán)利要求13所述的分路光電二極管，其特征在于，所述信號(hào)處理器包括第一種導(dǎo)電類型的埋置擴(kuò)散區(qū)。
全文摘要
一種分路光電二極管,包括:半導(dǎo)體基板;形成于其表面上的半導(dǎo)體層;在該基板中的諸區(qū)域內(nèi)形成的諸隔離擴(kuò)散區(qū),使各隔離擴(kuò)散區(qū)分別從半導(dǎo)體層表面伸展到該半導(dǎo)體基板表面下的區(qū)域,以將該半導(dǎo)體層分成至少三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域。在除位于借助分隔區(qū)彼此相鄰的所述多個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域組合中的分隔區(qū)內(nèi)的特定隔離擴(kuò)散區(qū)以外的其余隔離擴(kuò)散區(qū)下面形成第一埋置擴(kuò)散區(qū),并通過加給反偏壓而抑制所述其余隔離擴(kuò)散區(qū)域下的區(qū)域內(nèi)半導(dǎo)體基板的消耗。
文檔編號(hào)H01L27/146GK1190265SQ98103798
公開日1998年8月12日 申請(qǐng)日期1998年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月27日
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