专利名称：光检测装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及检测特定波段光的光检测装置及其制造方法。
以往，为检测特定波段的光，一般使用在硅光敏二极管等光敏器件的前面配置了具有所希望的波段特性的光学滤光片和分光器的光检测装置。
但是，这样结构的光检测装置存在形状大成本高的缺点。现在已提出了用于解决这些问题的光检测装置的提案(例如，特开昭63-65325号公报，特开平2-291182号公报)。
图10中作为现有例示出了特开平2-291182号公报中公开的光检测装置的结构。图10中，41是传感器复合体，42是由运算放大器等构成的放大器，43是电阻，44、45是布线，46是P型半导体基板，47、48是N型杂质区，49是P型杂质区。
图10所示的光检测装置以传感器复合体41及放大器42作为主要的结构元件。传感器复合体41具备有互不相同的光检测特性的第1受光部分PD1′及第2受光部分PD2′、把第1光敏部分PD1′和第二受光部分PD2′逆向并联地连接的布线44、45。另外，第1受光部分PD1′是由P型半导体基板46及N型杂质区47构成的光电二极管，第2受光部分PD2′是由N型杂质区48及P型杂质区49构成的光电二极管。这里，所谓逆向并联，指的是把作为受光部分的光电二极管的极性相反地并联连接。放大器42放大第1受光部分PD1′和第2受光部分PD2′的输出电流之差。
该光检测装置中，当光照射到和1受光部分PD1′及第2受光部分PD2′上时，则各受光部分上分别发生对应于各光检测特性的光电流，这些光电流之差经由布线44输出到放大器42。所产生的光电汉量与各受光部分具有灵敏度的波段中的光量成比例。
然而，现有的光检测装置中存在以下的课题。
在上述的光检测装置中，第1受光部分PD1′用布线44、45逆向并联连接。但是，逆向并联连接时，若给一方的受光部分施加反偏置电压则在另一方的受光部分上流过过大的正向电流，故不能够施加反偏置电压。于是，放大光电流差的放大器42就被限定为输入偏置电压为Ov的正负双电源型放大器。由此，存在光检测装置的电路规模变大的问题。
另外，由于不能施加反偏置电压故P型杂质区和N型杂质区的结面上没有耗尽层的扩展。所以，存在各受光部分的光灵敏度差的问题，产生出为提高光灵敏度而增大受光部分的面积的必要性。
还有，在照射小于各受光部分面积的点光时，存在不能检测出希望检测的波段的光量这样的问题。
本发明以提供能够使用各种放大器且电路规模小的光检测装置及其制造方法、提供受光部分的光灵敏度高的光检测装置及其制造方法以及提供在照射小于各受光部分面积的点光时也能检测出希望检测的波段的光量这样的光检测装置及其制造方法为课题。
为解决上述课题，本发明的光检测装置具有
由形成在第1导电型的半导体基板上的第2导电型的第1杂质区和形成在该第1杂质区上的第1导电型的第2杂质区构成的第1受光部分；由上述第1导电型的半导体基板和在该半导体基板上形成的第2导电型第3杂质区构成的，具有与上述第1受光部分不同的光检测特性且和上述第1受光部分串联连接的第2光敏部分；从上述第1光敏部分和上述第2受光部分的连接部位输入在上述第1及第2受光部分发出的光电流的差电流并进行放大的放大器。
倘采用上述光检测装置，则在第1受光部分及第2受光部分上照射相同的光时，则根据各自的光检测特性发生光电流。由于用放大器放大该光电流的差电流，所以放大器的输出电流与希望检测波段的光量成比例。这里，因为第1及第2受光部分串联连接，所以能够使用各种放大器，例如，通过使用双极型晶体管能够减小光检测装置的电路规模，同时能降低成本。
另外，在上述光检测装置中，第2导电型的第1杂质区及第2导电型的第3杂质区可以用外延层形成。
倘采用上述光检测装置，由于通过使用外延层能够以低浓度且均匀地形成第1杂质区和第3杂质区，因此，由光照射形成的载流子的寿命延长。其结果是，光吸收率提高，光灵敏度成为高灵敏度。
还有，上述光检测装置还可以给第1及第2光敏部分施加反向偏置电压。由此，各光敏部分的耗尽层区扩大，光灵敏度成为高灵敏度。另外，结电容降低还改善了频率特性。
另外，上述光检测装置还可以用第1受光部分和第2受光部分的面积比设定进行光检测的波段。由此，就没有必要为设定进行光检测的波段而变更第1-第3杂质区的浓度及深度，能够容易地用第1受光部分和第2受光部分的面积比设定波段。
此外，上述光检测装置其第1及第2受光部分的表面形状可以相互交错。由此，即使照射小于各受光部分的点光也能够检测出所希望检测波段的光量。
此外，本发明的光检测装置还具有串联连接的第1受光部分及第2受光部分；与上述第2受光部分并联连接且有和上述第1受光部分同等暗电流特性并被遮光的第3受光部分；与上述第1受光部分并联连接且有和上述第2受光部分同等暗电流特性并被遮光的第4受光部分；从上述第1受光部分和上述第2受部分的连接部分位输入上述第1及第2受光部分发生的光电流的差电流并进行放大的放大器。
倘采用上述光检测装置，从第1受光部分发生的暗电流被从第3受光部分发生的暗电流抵消，从第2受光部分发生的暗电流被从第4受光部分发生的暗电流抵消。而且，由于第3及第4受光部分被遮光，所以，对光检测装置总体的光检测特性没有影响。从而，能够防止发生起因于流过各受光部分的暗电流的偏置电位。
另外，本发明制造光检测装的方法，该光检测装置具有由形成在第1导电型的半导体基板上的第2导电型的第1杂质区和形成在该第1杂质区上的第1导电型的第2杂质区构成的第1受光部分；由上述第1导电型的半导体基板和形成在该半导体基板上的第2导电型的第3杂质构成的、具有和上述第1受光部分不同的光检测特性且与上述第1受光部分串联连接的第2受光部分；具有由形成在第1导电型的半导体基板上的多个杂质区构成的放大器、并从上述第1受光部分和上述第2受光部分的连接部位输入上述第1及第2受光部分发生的光电流的差电流并进行放大的放大装置；该方法，是在同一个扩散工序中同时形成构成上述放大器的多个杂质区中的至少1个杂质区和上述第1、第2及第3杂质区中的至少1个杂质区。
采用上述光检测装置的制造方法，能够在把各受光部分及放大器集成化时容易地进行扩散工序，还抑制了扩散工序的增加。
此外，本发明制造光检测装置的方法，该光检测装置具有由形成在第1导电型的半导体基板上的外延层构成的第2导电型的第1杂质区和形成在该上述第1杂质区的第1导电型的第2杂质区共同构成的第1受光部分；由上述第1导电型的半导体基板和形成在该半导体基板上的上述外延层构成的第2导电型的第3杂质区共同构成的，具有和上述第1受光部分不同的光检测特性且与上述第1受光部分串联连接的第2受光部分；在由上述第1及第3杂质区和分隔区所隔离的外延层上形成基板区，并把上述基板区连接到上述第1受光部分和上述第2受光部分连接部位的双极型晶体管；该光检测装置制造方法，是在同一个工序中同时形成上述双极型晶体管；
该方法，在集成各受光部分及双极型晶体管时，能够容易地进行扩散工序，还抑制了扩散工序的增加。
图1示出了有关本发明第1实施例的光检测装置的结构。
图2示出了有关本发明第1实施例的光检测装置的光检测特性。
图3是表示有关本发明第1实施例的光检测装置中第1及第2受光部分表面形状的平面图。
图4是表示有关本发明第1实施例的光检测装置中第1及第2受光部分表面形状的平面图。
图5是表示有关本发明第2实施例的光检测装置结构的断面图。
图6示出有关本发明第3实施例的光检测装置的结构。
图7是示出在有关本发明的实施例的光检测装置中，用双极型晶体管构成放大器时的电路结构的电路图。
图8(a)及(b)是示出基于有关本发明实施例的光检测装置的其它电路结构例的电路图。
图9是示出有关本发明第4实施例的光检测装置结构的电路图。
图10示出了现有的光检测装置的结构。
发明的详细说明参照附图，说明本发明的实施形态。另外，在以下的实施形态中，设第1导电型的P型，第2导电型为N型进行说明。
第1实施形态图1示出有关本发明第1实施形态的光检测装置的结构。图1中，PD1是第1受光部分，PD2是第2受光部分，1、2、9是布线，3是P型半导体基板，4是N型的第1杂质区，5是P型的第2杂质区，6是N型的第3杂质区，7是P型的隔离区，8是放大手段。
有关本实施形态的光检测装置以第1受光部分PD1、第2受光部分PD2及放大手段8为主要构成部件。第1受光敏部分PD1是短波长检测用的光电二极管，由掺入低浓度的磷并较深地形成在P型半导体基板3上的N型第1杂质区4(表面浓度＝10-16cm-2以下，杂质区深度＝3μm以上)和掺入硼并较浅地形成在N型第1杂质区4的表面上的P型第2杂质区5(表面浓度＝10-18cm-2以上，杂质区深度＝2μm以下)构成，峰值灵敏波长为560nm。
第2受光部分PD2是长波长检测用的光电二极管，由P型半导体基板3和掺入低浓度的磷并较深地形成在P型半导体基板3上的N型第3杂质区6(表面浓度＝10-16·cm-2以下，杂质区深度＝3μm以上)，峰值灵敏波长为880nm。
而且，通过用布线9连接第1受光部分PD1的P型第2杂质区5和第2受光部分PD2的N型第3杂质区6。串联连接2个光电2极管(受光部分PD1、受光部分PD2)，并把其连接部位与放大手段8相连。另外，在第2实施形态中将说明，若放大手段8由双极型晶体管构成，则成为图7所示的电路。
图2中示出有关图1所示本实施形态的光检测装置的光检测特性。图2中，纵轴是光电流(nA)，横轴是光波长入(nm)，10是第1受光部分PD1的光检测特性，11是第2受光部分PD2的光检测特性，12是图1所示光检测装置的总体光检测特性。另外，13是把第2受光部分PD2的面积取为2倍时推测的光检测特性。还有，纵轴的光电流和光灵敏度之间有(光电流＝光灵敏度×光功率×光敏部分的面积)这样的关系。此外，本实施形态中，取(第1受光部分PD1的面积)∶(第2受光部分PD2的面积)＝5∶1。
以下，用图1及图2说明有关本实施形态的光检测装置的动作。
该光检测装置把布线1接正电源(正极性基准电压)Vcc，同时把布线2接地GND，把布线9的电位取为Vcc和GND之间的电位，从而，第1受光部分PD1及第2受光部分PD2上予先分别加入反向偏置电压。当光照射到第1受光部分PD1及第2受光部分PD2上时，则第1受光部分PD1中发生与以入＝560nm为峰值的光检测特性10相对应的光电流I1，第2受光部分PD2中发生与以入＝880nm为峰值的光检测特性11相对应的光电流I2。从第1受光部分PD1和第2受光部分PD2的连接部位输出光电流I1、I2的差电流I3，由放大手段8进行放大。
第1受光部分PD1的光检测特性10和第2受光部分PD2的光检测特性11的交点上的光波长是880nm。由此，在第1受光部分PD1中发生的光电流中由入＝880nm以上的光成分引起的光电流被在第2受光部分PD2中发生的光电流中由入＝880nm以上的光成分引起的光电流抵消。从而，作为差电流I3，能够得到与照射的光中对应于光检测装置的总体光检测特性12的波段的光量成比例的电流。
若倘采用本实施形态，则由于构成为串联连接第1、第2受光部分PD1、PD2，并在其连接部位连接放大器8，所以，作为放大手段8，能够使用以双极型晶体管的2只晶体管构成的阻抗变换型放大器(参照特开昭57-140053号公报的第1图及特开昭57-142031号公报的第1图等)、基于FET的阻抗变换型放大器(参照NationalTechnical Report Vol.34 No.1 Feb.1988，p36等)、单电源型运算放大器(AN1358、AN6500等)等各种简易放大器，能够减小光检测装置的电路规模。
进而，在本实施形态中，由于串联连接的光电二极管构成的第1受光部分PD1及第2受光部分PD2上分别施加反向偏置电压，因此，各受光部分PD1、PD2的光灵敏度比0偏压状态高，同时，结电容降低，频率特性也得到改善。
还有，通过改变第1受光部分PD1和第2受光部分PD2的面积比，能够容易地改变检测光的波段。例如，把第2受光部分PD2的面积取为2倍，第1受光部分PD1和第2受光部分PD2的面积比设定为5∶2。这时，图2中第2受光部分PD2的光检测特性成为13那样，在与第1受光部分PD1的光检测特性10的交点处光波长从880nm变为800nm。于是，能够把检测的光波段设定为400nm～800nm，能够充分降低对红外光的灵敏度，能够检测接近人的相对可见度因数的亮度。
图3是表示本实施形态中第1受光部分PD1及第2受光部分PD2的配置结构的平面图。图3中，第1受光部分PD1和第2受光部分PD2呈梳状相互交错配置。由此，在照射小于各受光部分PD1、PD2的面积的点光时也能够检测出希望检测的波段的光量。
图4是表示本实施形态中第1受光部分PD1及第2受光部分PD2的配置结构另一例的平面图。如图4所示，即使第1受光部分PD1和第2受光部分PD2以弯曲的形状相互交错配置，也能得到和图3所示的配置结构同样的效果。另外，图3、图4所示的配置结构只是一例，如果相互交错地配置第1受光部分PD1和第2受光部分PD2，则即使是除上述之外的配置结构也能得到同样的效果。
第2实施形态下面，说明本发明的第2实施形态。有关本实施形态的光检测装置是以双极型晶体管构成有关图1所示第1实施形态的光检测装置中的放大手段8。
图5是表示有关本发明第2实施形态的光检测装置结构的断面图。图5中，PD1是第1受光部分，PD2是第2受光部分，27是双极型晶体管，布线省略。另外，20是P型半导体基板，21是N型第1杂质区，22是P型第2杂质区，23是N型第3杂质区，24是双极型晶体管27的集电极区(N型)，25是双极型晶体管27的基极区。第1受光部发PD1是由N型第1杂质区21和P型第2杂质区22构成的光电二极管，第2受光部分PD2是由P型半导体基板20和N型第3杂质区23构成的光电二极管。
另外，图7是示出图5所示的光检测装置电路结构的电路图。如图7所示，第1受光部分PD1和第2受光部分PD2串联连接，分别加入反向偏压。第1受光部分PD1和第2受光部分PD2的连接部位连接晶体管Tr1的基极。当光照射该光检测装置时，则第1受光部分PD1流过光电流I1，第2受光部分PD2流过光电流I2，其差电流I3流入晶体管Tr1的基极，能够得到与希望检测的波段的光量成比例的电流。
倘采用本实施形态，通过以双极型晶体管27构成放大器，则能够集成各受光部分及放大器，能够减小光检测装置的电路规模。
还有，本实施形态中，通过使第1受光部分PD1的P型第2杂质区22的深度等于双极型晶体管27的基区25的深度，能够容易地进行扩散工序。进而，通过使第1杂质区21及第3杂质区23的深度等了双极型晶体管27的集电区24的深度，能够容易地进行扩散工序。由此，易于集成各受光部分PD1、PD2和作为放大器的双极型晶体管27。
下面，说明有关本实施形态的光检测装置的制造方法。在形成双极型晶体管27的集电区24的扩散工序中同时形成第1杂质21及第3杂质区23，在形成双极型晶体管27的基区25的扩散工序中同时形成第2杂质区22。由此，在形成放大器(双极型晶体管27)的同时形成各受光部分PD1、PD2，能够抑制伴随集成化而增加扩散工序。另外，双极型晶体管27通过在P型半导体基板20上掺入N型杂质形成集电区24、在集电区24上掺入P型杂质形成基区25、在基区25上掺入N型杂质形成发射区(未图示)而制成。
第3实施形态下面，说明本发明的第3实施形态。
图6是表示有关本发明第3实施形态的光检测装置结构的断面图。图6中，PD1是第1受光部分，PD2是第2受光部分，40是作为放大手段的双极型晶体管。另外，30是P型隔离区，31是P型半导体基板，32是由外延层构成的N型第1杂质区，33是P型第2杂质区，34是由外延层构成的N型第3杂质区，35、36、37是布线，38是P型杂质区，39是外延层构成的作为放大器形成区域的N型杂质区。P型杂质区38为双极型晶体管40的基区，N型杂质区39为双极型晶体管40的集电区。
有关本实施形态的光检测装置以第1受光部分PD1、第2受光部分PD2及双极型晶体管40为主要构成部件，第1受光部分PD1和第2受光部分PD2、第1、第2受光部分PD1、PD2和双极型晶体管40由隔离区30隔离。
第1受光部分PD1是短波长检测用的光电二极管，由利用外延工序在P型半导体基板31上形成的、包含低浓度的磷且较深地形成的N型第1杂质区32(表面浓度＝10-16cm-2，杂质区深度＝5μm)和在N型第1杂质区32的表面上包含硼且较浅地形成的P型第2杂质区33(表面浓度＝10-18cm-2，杂质区深度＝2μm)构成，峰值灵敏度波长＝560nm。
第2受光部分PD2是长波长检测用的光电二极管，由P型半导体基板31和利用外延工序在其上形成的、包含低浓度的磷且较深地形成的N型第3杂质区34(表面浓度＝10-16cm-2，杂质区深度＝5μm)构成，峰值灵敏波长＝880nm。
而且，通过用铝布线35连接第1受光部分PD1的第2杂质区33和第2受光部分PD2的第3杂质区34，把第1、第2受光部分PD1、PD2串联连接，并把其连接部位与双极型晶体管40的基区38相连。还有，图6所示的光检测装置的电路结构和有关第2实施形态的光检测装置同样，为图7所示的形式。
另外，本实施形态中第1受光部分PD1和第2受光部分PD2的配置结构和第1实施形态同样，如图3或图4所示，第1受光部分PD1和第2受光部分PD2配置为相互交错的形状。
和第1实施形态的主要区别在于在外延层形成N型第1杂质区32、N型第3杂质区34及N型第4杂质区40，由隔离区30隔离。隔离区30是P型杂质区，形成为从N型外延层(32、34、39)达到半导体基板31。
图6所示的光检测装置的动作和第1实施形态相同。把布线36连接正电源Vcc的同时把布线37接地GND，第1受光部分PD1和第2受光部分PD2上分别施加反向偏压。当把光照射到第1受光部分PD1及第2受光部分PD2上时，则第1受光部分PD1发生对应于以入＝560nm为峰值的光检测特性的光电流I1，第2受光部分PD2发生对应于以入＝880nm为峰值的光检测特性的光电流I2，光电流I1和I2的差电流I3由双极型晶体管40放大。从而，本实施形态中也能够得到和第1实施形态同样的效果。
进而，由于在本实施形态中，通过使用外延层能够同时地、低浓度且均匀地形成第1受光部分PD1的N型第1杂质区32及第2受光部分PD2的N型第3杂质区34，故能够延长由光照射而生成的载流子的寿命，提高光的吸收率，光灵敏度进一步提高。
此外，由于在由用隔离区30隔离的外延层构成的N型杂质区39上形成作为放大器的双极型晶体管40，所以易于集成光检测装置，能够减小电路规模，同时能够降低噪声及成本。
进而，通过使第1受光部分PD1的P型第2杂质区33的深度和成为双极型晶体管40的基区的P型杂质38的深度相等，能够容易地进行扩散工序。进而，通过使第1杂质区32、第3杂质区34的深度和成为双极型晶体管40的集电区的N型杂质区39的深度相等，能够容易地进行扩散工序。由此，易于集成各受光部分PD1、PD2和作为放大器的双极型晶体管。
图6所示的光检测装置的制造方法如下在形成作为双极型晶体管40的集电区的N型杂质区39的外延层形成工序中同时形成第1受光部分PD1的N型第1杂质区32及第2受光部分PD2的N型第3杂质区34。其次，在形成作为双极型晶体管40的基区的P型的杂质区33的工序中同时形成第1受光部分PD1的P型第2杂质区33。由此，由于在形成放大器(双极型晶体管)的同时形成各光敏部分PD1、PD2，因而能够抑制伴随集成化而增加扩散工序。
还有，虽然在第1～第3实施形态中，设第1导电型为P型，第2导电型为N型进行了说明，但设第1导电型为N型，第2导电型为P型也能够得到同样的效果。
这里，说明图7所示电路的动作。
第1受光部分PD1和第2受光部分PD2串联连接，第1受光部分PD1的阴极接电源Vcc同时第2受光部分PD2的阳极接地，各受光部分PD1、PD2上施加反向偏压。另外，NPN型晶体管Tr1的集电极连接输出端子Iout，发射极接地，基极连接第1受光部分PD1的阴极及第2受光部分PD2的阳极。NPN型晶体管Tr1的基-射间的电压若为VBE，则第1、第2受光部分PD1、PD2分别被加上(Vcc-VBE)，VBE的反向偏压，光灵敏度就均成为高灵敏度。
当照射光时，则各受光部分PD1、PD2就根据各自的光检测特性流过电流I1、I2，差电流I3(＝I1-I2)流入NPN型晶体管Tr1的基极。其结果是，从输出端子Iout流出hFE1×I3(hFE1是NPN型晶体管Tr1的电流放大倍数)的电流。该电流的大小与由受光部分PD1、PD2设定的波段的光量成比例。
另外，有关第1～第3实施形态的光检测装置的电路结构不限于图7。图8是表示其它电路结构的电路图。
图8(a)是使用PNP型晶体管Tr2代替NPN型晶体管Tr1的例子。第1受光部分PD1和第2受光部分PD2串联连接，第2受光部分PD2的阴极连接电源Vcc同时第1受光部分PD1的阳极接地，各受光部分PD1、PD2上加入反向偏压。另外，PNP型晶体管Tr2的集电极连接输出端子Iout，发射极接电源Vcc，基极连接第1受光部分PD1的阴极及第2受光部分PD2的阳极。如令PNP型晶体管Tr2的基一射极间电压为VBE，则第1、第2受光部分PD1、PD2上分别加上(Vcc-VBE)、VBE的反向偏压，光灵敏度成为高灵敏度。
当照射光时，则各受光部分PD1、PD2上就根据各自的光检测特性流过光电流I1、I2，从PNP型晶体管的基极流出差电流I3(＝I1-I2)。其结果，从输出端子Iout流入hFE2×I3(hFE2是PNP型晶体管Tr2的电流放大倍数)。该电流与由受光部分PD1、PD2设定的波段的光量成比例。
还有，和图7所示电路相同，由于各受光部分PD1、PD2串联连接加入反向偏压，所以，能够比0偏压状态提高光灵敏度，能减小受光部分面积，同时由于能够连接各种放大器因而可以减小电路规模。
图8(b)是使用了NPN型晶体管Tr1和电阻R1及R2的例子。第1受光部分PD1和第2受光部分PD2串联连接，第2受光部分PD2的阴极连接电源Vcc，第1受光部分PD1的阳极接地，各受光部分PD1、PD2上加上反向偏压。还有，NPN型晶体管Tr1的集电极连接输出端子Vout，发射极接地，基极连接第1受光部分PD1的阴极及第2受光部分PD2的阳极。电阻R1配置在NPN型晶体管Tr1的基一集极之间，电阻R2配置在NPN型晶体管Tr1的集电极和电源Vcc之间。第1、第2受光部分PD1、PD2上分别加入VBE、(VCC-VBE)的反向偏压，光灵敏度均成为高灵敏度。
当照射光时，则各受光部分PD1、PD2根据各自的光检测特性流过光电流I1、I2，输出端子Vout上输出以下式表示的电压Vout＝A+B×(I1-I2)式中，A＝(R1VCC+(R2+R2hFE)VBE)/(R2+R2hFE+R1)B＝R1R2hFE/(R2+R2hFE+R1)这里，由于R1、R2、hFE1、VBE、VCC是常数，故A及B为常数，所以，电压Vout与由受光部分PD1、PD2设定的波段的光量成比例。
另外，和图7所示电路同样，由于串联连接各受光部分PD1、PD2施加反向偏压，所以能够比0偏压状态提高光灵敏度，能减小受光部分面积，同时由于能连接各种放大器因而能减小电路规模，能够与微机直接连接等。
第4实施形态图9是有关本发明第4实施形态的光检测装置的电路图。图9中，第1受光部分PD1和第2受光部分PD2串联连接，第3受光部分PD3和第4受光部分PD4也串联连接。第1受光部分PD1的阳极以及第4受光部分PD4的阳极共同接地，第2受光部分PD2的阴极和第3受光部分PD3的阴极共同连接电源VCC。另外，第1及第4受光部分PD1、PD4的阴极和第2及第3受光部分PD2、PD3的阳极共同连接NPN型晶体管Tr1的基极。
另外，电阻R1配置在NPN型晶体管Tr1的集一基极之间，电阻R2配置在NPN型晶体管Tr1的集电极和电源VCC之间，电阻R3配置在NPN型晶体管Tr1的发射极和GND之间。电阻R3的值调整为向第1-第4受光部分PD1-PD4上分别加上反向偏置电压VCC/2。
第1受光部分PD1和第3受光部分PD3的受光特性相等，第2受光部分PD2和第4受光部分PD4的受光特性相等。这里，所谓受光特性相等，指的是杂质区的深度和受光面积相等，光灵敏度的波长特性和暗电流等的温度特性一样。另外，第3及第4受光部分PD3、PD4的表面被遮光。
图9所示的电路以能够防止发生起因于流过各受光部分的暗电流的偏置电位为特征。
图7或图8所示的电路构成的光检测装置中，由于未照射光时，第1、第2受光部分PD1、PD2中也不断流过暗电流，故发生偏移电位Voff。另外，由于暗电流随温度按指数函数增加，因而，特别在高温情况下，发生高偏移电位Voff。
例如，图8(b)所示电路中，若把第1受光部分PD1的暗电流记为Id1、第2受光部分PD2的暗电流记为Id2，则偏移电位Voff为R1(Id1-Id2)。(Id1-Id2)在常温25℃下为数nA，75℃下增长几十倍，若R1为几百MΩ，则偏移电位Voff在常温下约为500mV，但由于在75℃时为5V左右，因而电路不能正常动作。
与此相对，若倘采用图9所示电路，在分别把第1-第4光敏部分PD1-PD4的暗电流记为Id1、Id2、Id3、Id4时，偏移电位Voff成为R1·{(Id1-Id2)-(Id3-Id4)}。这里，由于第1受光部分PD1和第3受光部分PD3的暗电流特性相等，第2受光部分PD2和第4受光部分PD4的暗电流特性相等，而且，加到各受光部分上的反向偏置电压分别相同，所以Id1和Id3相等，Id2和Id4相等。从而，理论上偏移电位Voff为OV。实际上由于各受光部分的特性具有分散性，所以，偏移电位Voff在常温25℃下为10mv，75℃下为100mV左右。
这样，倘采用有关第4实施形态的光检测装置，则能够防止发生起因于流过各受光部分的暗电流的偏移电位。
权利要求
1.一种光检测装置，特征在于具有由形成在第1导电型半导体基板上的第2导电型的第1杂质区和形成在该第1杂质区上的第1导电型的第2杂质区构成的第1受光部分；由上述第1导电型半导体基板和形成在该半导体基板上的第2导电型的第3杂质区构成的、具有与上述第1受光部分不同的光检测特性且和上述第1受光部分串联连接的第2受光部分；从上述第1受光部分和上述第2受光部分的连接部位输入上述第1及第2受光部分发生的光电流的差电流并进行放大的放大装置。
2.权利要求1中记述的光检测装置，特征在于上述放大装置具有由形成在上述第1导电型半导体基板上的多个杂质区构成的放大器。
3.权利要求2中记述的光检测装置，特征在于构成上述放大器的多个杂质区中至少1个杂质区深度与上述第1、第2及第3杂质区中的至少1个杂质区深度相等。
4.权利要求1中记述的光检测装置，特征在于构成为给第1及第2受光部分施加反向偏置电压。
5.权利要求1中记述的光检测装置，特征在于构成为以第1受光部分和第2受光部分的面积比设定进行光检测的波段。
6.权利要求1中记述的光检测装置，特征在于第1及第2受光部分的表面形状相互交错。
7.一种光检测装置，特征在于具有由用形成在第1导电型半导体基板上的外延层构成的第2导电型的第1杂质区和形成在该第1杂质区上的第1导电型的第2杂质区构成的第1受光部分；由上述第1导电型半导体基板和用形成在该半导本基板上的上述外延层构成的第2导电型的第3杂质区共同构成的、具有与上述第1受光部分不同的光检测特性且和上述第1受光部分串联连接的第2受光部分；把上述外延层分隔为上述第1杂质区和上述第3杂质区的隔离区；从上述第1受光部分和上述第2受光部分的连接部位输入上述第1及第2受光部分发生的光电流的差电流并进行放大的放大装置。
8.权利要求7中记述的光检测装置，特征在于还具有由上述外延层构成的、并且用隔离区隔离为上述第1及第3杂质区的放大器形成区；上述放大装置具有由形成在上述放大器形成区的多个杂质区构成的放大器。
9.权利要求8中记述的光检测装置，特征在于上述放大器是基区连接到上述第1受光部分和上述第2受光部分的连接部位的双极型晶体管，上述基区深度和上述第2杂质区深度相等。
10.权利要求7中记述的光检测装置，特征在于构成为给第1及第2受光部分上施加反向偏置电压。
11.权利要求7中记述的光检测装置，特征在于构成为以第1受光部分和第2受光部分的面积比设定进行光检测的波段。
12.权利要求7中记述的光检测装置，特征在于第1及第2光敏部分的表面形状相互交错。
13.光检测装置，特征在于具有串联连接的第1受光部分及第2受光部分；与上述第2受光部分发并联连接并具有和上述第1受光部分相同的暗电流特性且被遮光的第3受光部分；与上述第1受光部分并联连接并具有和上述第2受光部分相同的暗电流特性且被遮光的第4受光部分；从上述第1受光部分和上述第2受光部分的连接部位输入上述第1及第2受光部分发生的光电流的差电流并进行放大的放大装置。
14.权利要求13中记述的光检测装置，特征在于构成为给第1-第4受光部分上施加相同的反向偏置电压。
15.一种光检测装置的制造方法，制造的光检测装置具有由形成在第1导电型半导体基板上的第2导电型的第1杂质区和形成在该第1杂质区上的第1导电型的第2杂质区构成的第1受光部分；由上述第1导电型半导体基板和形成在该半导体基板上的第2导电型的第3杂质区构成的、具有与上述第1受光部分不同的光检测特性且和上述第1受光部分串联连接的第2受光部分；具有由形成在第1导电型半导体基板上的多个杂质区构成的放大器、从上述第1受光部分和上述第2受光部分的连接部位输入上述第1及第2受光部分发出的光电流的差电流并进行放大的放大装置；其特征在于在同一个扩散工序内同时形成构成上述放大器的多个杂质区中的至少1个杂质区和上述第1、第2及第3杂质区中的至少1个杂质区。
16.一种光检测装置的制造方法制造的光检测装置具有由用形成在第1导电型半导体基板上的外延层构成的第2导电型的第1杂质区和形成在该第1杂质区上的第1导电型的第2杂质区共同构成的第1受光部分；由上述第1导电型半导体基板和用形成在该半导体基板上的上述外延层构成的第2导电型的第3杂质区共同构成的、具有与上述第1受光部分不同的光检测特性且和上述第1受光部分串联连接的第2受光部分；在上述第1及第3杂质区和由隔离区隔离的外延层上形成基区，并把上述基区连接到上述第1受光部分和上述第2受光部分的连接部位的双极型晶体管；其特征在于在同一个扩散工序内同时形成上述双极型晶体管的基区和上述第2杂质区。
全文摘要
提供可使用各种放大器且电路规模小的光检测装置及其制造方法。第1受光部分PD
文档编号H01L27/144GK1138752SQ96100548
公开日1996年12月25日 申请日期1996年4月4日 优先权日1995年4月5日
发明者大泽胜市, 老邑克彦, 薄窪秀昭 申请人:松下电子工业株式会社