JPH0473313B2 - - Google Patents
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- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- schottky
- silicon
- metal
- polycrystalline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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。
を用いた光検出素子に関するものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属あるいは金属硅化物とシリコンの接合に
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57087090A JPS58202578A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | シヨツトキ−型光検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57087090A JPS58202578A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | シヨツトキ−型光検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58202578A JPS58202578A (ja) | 1983-11-25 |
| JPH0473313B2 true JPH0473313B2 (ja) | 1992-11-20 |
Family
ID=13905249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57087090A Granted JPS58202578A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | シヨツトキ−型光検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58202578A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH073866B2 (ja) * | 1986-06-18 | 1995-01-18 | 日本電気株式会社 | 裏面入射型赤外線検出装置 |
| US6677182B2 (en) | 2000-04-20 | 2004-01-13 | Digirad Corporation | Technique for suppression of edge current in semiconductor devices |
-
1982
- 1982-05-20 JP JP57087090A patent/JPS58202578A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58202578A (ja) | 1983-11-25 |
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