JPH0473313B2 - - Google Patents
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- JPH0473313B2 JPH0473313B2 JP57087090A JP8709082A JPH0473313B2 JP H0473313 B2 JPH0473313 B2 JP H0473313B2 JP 57087090 A JP57087090 A JP 57087090A JP 8709082 A JP8709082 A JP 8709082A JP H0473313 B2 JPH0473313 B2 JP H0473313B2
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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
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/227—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a Schottky barrier
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はシヨツトキー・バリヤ・ダイオード
を用いた光検出素子に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a photodetecting element using a Schottky barrier diode.
一般に、シヨツトキー・バリヤ・ダイオードは
特に赤外領域の光検出素子として使用されること
が多くシリコンのLSI技術を利用して、一次元ま
たは二次元の撮像素子も形成することができる。 In general, Schottky barrier diodes are often used as photodetecting elements, especially in the infrared region, and can also be used to form one-dimensional or two-dimensional imaging elements using silicon LSI technology.
第1図は従来のシヨツトキー型光検出素子を示
す概略断面図である。同図において、1は数Ωcm
〜数+ΩcmのP型シリコン基板、2はこのP形シ
リコン基板1上に白金シリサイド、金などの金属
あるいは金属硅化物を蒸着して形成したシヨツト
キー接合の金属側電極、3は前記P形シリコン基
板1とこの金属側電極の界面に形成されるシヨツ
トキー接合である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional Schottky type photodetecting element. In the same figure, 1 is several Ωcm
2 is a metal side electrode of a Schottky junction formed by depositing a metal such as platinum silicide, gold, or a metal silicide on this P-type silicon substrate 1, and 3 is the P-type silicon substrate. This is a Schottky junction formed at the interface between No. 1 and this metal side electrode.
次に、上記構成によるシヨツトキー型光検出素
子の動作について説明する。まず、シリコン基板
1側、あるいは金属側電極2側のいずれかの側か
ら赤外領域の光が入射すると、この金属側電極中
に電子・正孔対が形成される。そして、この正孔
のうち、シヨツトキー・バリヤを越えるエネルギ
ーを持つものは、シリコン基板1側へ流れ込み光
電流となつて流れる。この光電流の大きさは、素
子の面積(シヨツトキーバリヤ3の面積)、量子
効率、入射光量で決定される。ただし、前記入射
光量は、シヨツトキーバリヤ3へ入射する光量
で、シリコン表面、あるいは金属側電極表面など
の反射を除いた量である。光電流はシヨツトキー
バリヤ3の面積に比例するが、1次元、2次元の
撮像素子では、1絵素分の面積は撮像素子全体の
寸法で制限を受けるため、単位面積当りの光電流
を大きくする必要がある。このためには、量子効
率または、入射光量を大きくすることが重要であ
る。 Next, the operation of the Schottky type photodetecting element having the above configuration will be explained. First, when light in the infrared region is incident from either the silicon substrate 1 side or the metal side electrode 2 side, electron-hole pairs are formed in the metal side electrode. Of these holes, those with energy exceeding the Schottky barrier flow toward the silicon substrate 1 side and flow as a photocurrent. The magnitude of this photocurrent is determined by the area of the element (area of the shot key barrier 3), quantum efficiency, and amount of incident light. However, the amount of incident light is the amount of light incident on the shot key barrier 3, excluding reflections from the silicon surface or the metal side electrode surface. The photocurrent is proportional to the area of the shot key barrier 3, but in one-dimensional and two-dimensional image sensors, the area for one pixel is limited by the overall dimensions of the image sensor, so the photocurrent per unit area is It needs to be bigger. For this purpose, it is important to increase the quantum efficiency or the amount of incident light.
しかしながら、従来のシヨツトキー型光検出素
子は、シリコン基板側から光入射を行なう場合
は、撮像素子をパツケージあるいはフレームに接
着する場合に素子周囲に余分な接着用糊代が必要
であり、素子寸法を大きくする。また素子の試験
を行なう場合など、素子形成面の裏側が入射面の
ため、取り扱いが面倒であるという欠点があつ
た。また、金属電極2側から光入射を行なう場合
は、入射面が金属のため、表面における反射が大
きく、シヨツトキー・バリヤ3に到達する光量が
少なくなるという欠点があつた。 However, in conventional Schottky type photodetecting elements, when light is incident from the silicon substrate side, extra adhesive is required around the element when adhering the image sensor to a package or frame, which reduces the element size. Enlarge. In addition, when testing the device, since the back side of the device formation surface is the incident surface, it is difficult to handle. Furthermore, when light is incident from the metal electrode 2 side, since the incident surface is metal, there is a drawback that reflection on the surface is large and the amount of light reaching the Schottky barrier 3 is reduced.
この発明の目的は素子形成側から光入射を行な
うことによつて取り扱いを容易にし、余分な糊代
を不用にすると共に、第1および第2のシヨツト
キーバリヤを形成し、光検出素子の実効的な面積
を増加し、かつ、入射面における光の反射を減少
させて、単位面積当りの光電流を増加させること
により、取り扱いが容易で、高性能のシヨツトキ
ー型光検出素子を提供するものである。 The purpose of the present invention is to facilitate the handling by allowing light to enter from the element formation side, eliminate the need for extra glue, and form first and second shot key barriers to form the photodetector element. To provide a Schottky-type photodetecting element that is easy to handle and has high performance by increasing the effective area and reducing light reflection on the incident surface to increase the photocurrent per unit area. It is.
このような目的を達成するため、この発明は、
シヨツトキー接合の金属側電極の上に多結晶ある
いは単結晶シリコンを形成し、この多結晶あるい
は単結晶シリコン膜と前記金属側電極との間に、
第2のシヨツトキー接合を形成しかつ、上記多結
晶あるいは単結晶シリコン膜上に光反射防止膜を
形成するものであり、以下実施例を用いて詳細に
説明する。 In order to achieve this purpose, this invention
Polycrystalline or single crystal silicon is formed on the metal side electrode of the Schottky junction, and between this polycrystalline or single crystal silicon film and the metal side electrode,
A second Schottky junction is formed and an anti-reflection film is formed on the polycrystalline or single crystal silicon film, and will be described in detail below using examples.
第2図はこの発明によるシヨツトキー型光検出
素子の一実施例を示す概略断面図である。同図に
おいて、6は前記金属側電極2上に比較的低温で
形成することができるスパツタ法などによつて形
成し、イオン注入などでホウ素などP形不純物を
ドープして、P形シリコン基板1と同程度の不純
物濃度になるようにした多結晶シリコン膜、7は
前記金属側電極2とこの多結晶シリコン膜6との
界面に形成した第2のシヨツトキーバリヤ、8は
上記多結晶シリコン膜上にスパツタ法などで形成
した酸化硅素膜(SiO)である。 FIG. 2 is a schematic sectional view showing an embodiment of the Schottky type photodetecting element according to the present invention. In the same figure, reference numeral 6 is formed on the metal side electrode 2 by a sputtering method that can be formed at a relatively low temperature, and doped with a P-type impurity such as boron by ion implantation or the like to form a P-type silicon substrate 1. 7 is a second shot key barrier formed at the interface between the metal side electrode 2 and this polycrystalline silicon film 6, and 8 is the polycrystalline silicon film having an impurity concentration similar to that of the polycrystalline silicon film. This is a silicon oxide film (SiO) formed on a film using a sputtering method.
次に、上記構成によるシヨツトキー型光検出素
子の動作について説明する。まず、第1のシヨツ
トキー接合3および第2のシヨツトキー接合7の
両方を逆バイアス状態にする。光入射は、第2の
シヨツトキー接合7のある側から入射する。光は
反射防止膜8を通り、反射による損失を最小限に
した状態で多結晶シリコン膜6を透過し、金属電
極2中に電子・正孔対を形成する。この入射光に
よつて形成された正孔は、あらゆる方向へ運動す
るので、第1のシヨツトキーバリヤ3を越えて流
れる正孔と同様に第2のシヨツトキーバリヤ7を
越えて流れる正孔も存在する。したがつて全体の
光電流Iは、第1のシヨツトキーバリヤ3を流れ
る電流I1と第2のシヨツトキーバリヤ7を流れる
電流I2の和となる。一方、第1のシヨツトキーバ
リヤ3と第2のシヨツトキーバリヤ7とは縦方向
に集積化されるので、素子面積を増大させること
はない。また素子形成面側から光入射を行なえる
ので取り扱いが簡単であり、反射防止膜を多結晶
シリコン上に形成することにより入射光の反射に
よる損失を防ぐことができる。この反射防止膜は
単層膜の場合は、良く知られているように屈折
率:n=√0 1膜厚:dλ/4nとすれば良い。ここ
でn0は真空の屈折率、n1は多結晶シリコンの屈折
率、λは入射光の波長である。シリコンと金
(Au)あるいは白金シリサイドなどとのシヨツト
キー接合は、シヨツトキーバリヤ・ハイトが光検
出の遮断波長を決定し、金で4.92μm、白金シリ
サイドで4.47μmである。したがつて、シヨツト
キー型光検出素子は通常大気の窓と呼ばれている
3〜5μm帯の赤外線検出に使用される。仮に、λ
=4μmの波長の入射光を考えればn=1.85、d=
0.54μmとなる。これを満足する物質としては、
酸化硅素(SiO)、窒化硅素(SiN)などがある。
またこの反射防止膜は多層膜でも良く、例えば2
層膜としては、下層にTiO2(n=2.48,d=
0.40μm)上層にMgF2(n=1.38,d=0.73μm),
3層膜としては下からTiO2(n=2.48,d=
0.40)、CaO(n=1.84,d=0.54),MgF2(n=
1.38,d=0.73)などがある。 Next, the operation of the Schottky type photodetecting element having the above configuration will be explained. First, both the first Schottky junction 3 and the second Schottky junction 7 are reverse biased. The light enters from the side of the second Schottky junction 7. The light passes through the antireflection film 8 and the polycrystalline silicon film 6 while minimizing loss due to reflection, forming electron-hole pairs in the metal electrode 2. Since the holes formed by this incident light move in all directions, the holes that flow over the first shot-key barrier 3 as well as the holes that flow over the second shot-key barrier 7 Holes are also present. The total photocurrent I is therefore the sum of the current I 1 flowing through the first shot key barrier 3 and the current I 2 flowing through the second shot key barrier 7 . On the other hand, since the first shot key barrier 3 and the second shot key barrier 7 are integrated in the vertical direction, the device area does not increase. Furthermore, since light can be incident from the element forming surface side, handling is easy, and by forming an antireflection film on polycrystalline silicon, loss due to reflection of incident light can be prevented. When this anti-reflection film is a single layer film, as is well known, refractive index: n=√ 0 1 film thickness: dλ/4n. Here, n 0 is the refractive index of vacuum, n 1 is the refractive index of polycrystalline silicon, and λ is the wavelength of incident light. In a Schottky junction between silicon and gold (Au) or platinum silicide, the Schottky barrier height determines the cutoff wavelength for photodetection, which is 4.92 μm for gold and 4.47 μm for platinum silicide. Therefore, Schottky type photodetecting elements are commonly used for detecting infrared rays in the 3-5 μm band, which is called the atmospheric window. If λ
= Considering incident light with a wavelength of 4 μm, n = 1.85, d =
It becomes 0.54μm. A substance that satisfies this requirement is
Examples include silicon oxide (SiO) and silicon nitride (SiN).
Further, this antireflection film may be a multilayer film, for example, 2
As a layer film, the lower layer is TiO 2 (n=2.48, d=
0.40μm) MgF 2 (n=1.38, d=0.73μm) in the upper layer,
As a three-layer film, TiO 2 (n=2.48, d=
0.40), CaO (n=1.84, d=0.54), MgF 2 (n=
1.38, d=0.73).
また、前記多結晶シリコン6は、レーザアニー
ルなどにより、より結晶性が向上し、検出感度を
向上することができる。このように、構成した光
検出素子を一次元または二次元のマトリツクス状
に配置し、電荷結合素子などと組合わせることに
より、効率のよい撮像素子をつくることができる
ことはもちろんである。 Further, the crystallinity of the polycrystalline silicon 6 can be further improved by laser annealing, and detection sensitivity can be improved. It goes without saying that by arranging the photodetecting elements constructed in this way in a one-dimensional or two-dimensional matrix and combining them with charge-coupled devices or the like, an efficient imaging device can be produced.
以上、詳細に説明したように、この発明による
シヨツトキー型光検出素子によれば、第1のシヨ
ツトキーバリヤおよび第2のシヨツトキーバリヤ
を作成することにより、実効的な素子の面積を大
きくし、シリコン上に反射防止膜を形成すること
により素子表面からの光入射時の反射による損失
を防止し、取り扱いの簡単で、検出感度の高いシ
ヨツトキー型光検出素子を提供することができ
る。 As described above in detail, according to the shot key type photodetecting element according to the present invention, by creating the first shot key barrier and the second shot key barrier, the effective area of the element can be increased. However, by forming an antireflection film on silicon, it is possible to prevent loss due to reflection when light is incident on the element surface, and to provide a Schottky type photodetector element that is easy to handle and has high detection sensitivity.
第1図は従来のシヨツトキー型光検出素子を示
す概略断面図、第2図はこの発明によるシヨツト
キー型光検出素子の一実施例と示す概略断面図で
ある。
1…P形シリコン基板、2…金属側電極、3…
シヨツトキーバリヤ、4…ガードリング(N形領
域)、6…多結晶シリコン膜、7…第2のシヨツ
トキーバリヤ、8…反射防止膜。なお、同一符号
は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a conventional Schottky type photodetecting element, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing an embodiment of the Schottky type photodetecting element according to the present invention. 1...P-type silicon substrate, 2...metal side electrode, 3...
shot key barrier, 4... guard ring (N type region), 6... polycrystalline silicon film, 7... second shot key barrier, 8... antireflection film. Note that the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
よるシヨツトキー接合を光検出に用いる光検出素
子において、このシヨツトキー接合の金属側電極
の上に多結晶シリコンあるいは単結晶シリコン膜
を形成し、この多結晶あるいは単結晶シリコン膜
と前記金属電極との間に第2のシヨツトキ接合を
形成すると共にこの多結晶あるいは単結晶シリコ
ン膜上に、光の反射防止膜を備えたことを特徴と
するシヨツトキー型光検出素子。 2 反射防止膜が屈折率1.8〜1.9、膜厚0.04μm〜
0.68μmの単層膜であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のシヨツトキー型光検出素
子。 3 反射防止膜が、下層が屈折率2.45〜2.52、膜
厚0.35〜0.50μm、上層が屈折率1.30〜1.45、膜厚
0.65〜0.80μmの2層膜であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のシヨツトキー型光検出
素子。[Claims] 1. In a photodetecting element that uses a Schottky junction formed by joining metal or metal silicide and silicon for light detection, a polycrystalline silicon or single crystal silicon film is formed on the metal side electrode of the Schottky junction. , a second shot junction is formed between the polycrystalline or single-crystalline silicon film and the metal electrode, and a light antireflection film is provided on the polycrystalline or single-crystalline silicon film. Schottky type photodetector. 2 Anti-reflection film has a refractive index of 1.8 to 1.9 and a film thickness of 0.04 μm to
The Schottky type photodetecting element according to claim 1, characterized in that it is a single layer film of 0.68 μm. 3 The antireflection film has a lower layer with a refractive index of 2.45 to 2.52 and a film thickness of 0.35 to 0.50 μm, and an upper layer with a refractive index of 1.30 to 1.45 and a film thickness.
The Schottky type photodetecting element according to claim 1, characterized in that it is a two-layer film with a thickness of 0.65 to 0.80 μm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57087090A JPS58202578A (en) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | Schottky type photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57087090A JPS58202578A (en) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | Schottky type photodetector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58202578A JPS58202578A (en) | 1983-11-25 |
| JPH0473313B2 true JPH0473313B2 (en) | 1992-11-20 |
Family
ID=13905249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57087090A Granted JPS58202578A (en) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | Schottky type photodetector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58202578A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH073866B2 (en) * | 1986-06-18 | 1995-01-18 | 日本電気株式会社 | Back-thinned infrared detector |
| JP4180827B2 (en) * | 2000-04-20 | 2008-11-12 | ディジラッド・コーポレーション | Method for suppressing edge current of semiconductor device |
-
1982
- 1982-05-20 JP JP57087090A patent/JPS58202578A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58202578A (en) | 1983-11-25 |
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