JPH1065206A - 半導体受光素子の製造方法 - Google Patents
半導体受光素子の製造方法Info
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- JPH1065206A JPH1065206A JP8220192A JP22019296A JPH1065206A JP H1065206 A JPH1065206 A JP H1065206A JP 8220192 A JP8220192 A JP 8220192A JP 22019296 A JP22019296 A JP 22019296A JP H1065206 A JPH1065206 A JP H1065206A
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜特性が良好でバンドギャップが井戸層（多
結晶シリコン層）に向けて良好にワイド化し、良好な特
性をもつアバランシェフォトダイオードを提供する。 【解決手段】 本発明では、結晶半導体薄膜からなる井
戸層と結晶半導体薄膜からなる障壁層とを積層してなる
半導体受光素子の製造に際し、障壁層の形成工程が、成
膜後にアニールを行いバンドギャップを広くする工程を
含むことを特徴とする。
結晶シリコン層）に向けて良好にワイド化し、良好な特
性をもつアバランシェフォトダイオードを提供する。 【解決手段】 本発明では、結晶半導体薄膜からなる井
戸層と結晶半導体薄膜からなる障壁層とを積層してなる
半導体受光素子の製造に際し、障壁層の形成工程が、成
膜後にアニールを行いバンドギャップを広くする工程を
含むことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体受光素子の
製造方法にかかり、特に複写機、ファクシミリなどの画
像読取り用のラインイメージセンサ、ビデオカメラなど
の画像入力用の二次元イメージセンサなどに用いられる
半導体受光素子、特に光によって生成されたキャリアを
衝突電離により増倍するアバランシェ効果を利用した半
導体受光素子の製造方法に関する。
製造方法にかかり、特に複写機、ファクシミリなどの画
像読取り用のラインイメージセンサ、ビデオカメラなど
の画像入力用の二次元イメージセンサなどに用いられる
半導体受光素子、特に光によって生成されたキャリアを
衝突電離により増倍するアバランシェ効果を利用した半
導体受光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、可視光領域の光を読取るための素
子としては広くＣＣＤが用いられており、また、半導体
薄膜を用いた薄膜型イメージセンサも一部で実用化され
るようになってきている。これらの受光素子は何れも光
センシング部にはフォトダイオードを用いており、原理
的に光子１個に対して生成される電子は１個以下であり
増幅作用のないものである。一般的には受光素子外部に
増幅回路を持ち、これにより電子の増幅を行って感度を
向上させることが広く行われているが、この方法では受
光素子部分におけるノイズ成分も同時に増幅してしまう
ため、ＳＮ比の低下を伴ってしまうという問題があっ
た。従ってこれらの素子を用いて鮮明な画像を得るため
には、読取り対象に強い光をあてて十分な反射光を得ら
れる状態にして撮像を行わなければならないという欠点
がある。
子としては広くＣＣＤが用いられており、また、半導体
薄膜を用いた薄膜型イメージセンサも一部で実用化され
るようになってきている。これらの受光素子は何れも光
センシング部にはフォトダイオードを用いており、原理
的に光子１個に対して生成される電子は１個以下であり
増幅作用のないものである。一般的には受光素子外部に
増幅回路を持ち、これにより電子の増幅を行って感度を
向上させることが広く行われているが、この方法では受
光素子部分におけるノイズ成分も同時に増幅してしまう
ため、ＳＮ比の低下を伴ってしまうという問題があっ
た。従ってこれらの素子を用いて鮮明な画像を得るため
には、読取り対象に強い光をあてて十分な反射光を得ら
れる状態にして撮像を行わなければならないという欠点
がある。
【０００３】この欠点を補うことを目的とし、本発明者
らは、レーザアニール法を用いて形成した多結晶シリコ
ン薄膜／炭化シリコン薄膜超格子において障壁層を鋸刃
状のポテンシャル構造とした傾斜超格子構造のアバラン
シェフォトダイオード（ＡＰＤ）を提案している。
らは、レーザアニール法を用いて形成した多結晶シリコ
ン薄膜／炭化シリコン薄膜超格子において障壁層を鋸刃
状のポテンシャル構造とした傾斜超格子構造のアバラン
シェフォトダイオード（ＡＰＤ）を提案している。
【０００４】このアバランシェフォトダイオードは、図
１５〜１８にその製造工程図を示すように基板１上にス
パッタリング法により、下部電極としてタンタル（Ｔ
ａ）薄膜２を形成した後、プラズマＣＶＤ法により正孔
注入阻止層３としてｎ型水素化アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層を形成する。ついでＬＰＣＶＤ法に
よりアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層９を形成し、
エキシマレーザを用いてレーザエネルギー１０を照射し
結晶化する（図１５）。
１５〜１８にその製造工程図を示すように基板１上にス
パッタリング法により、下部電極としてタンタル（Ｔ
ａ）薄膜２を形成した後、プラズマＣＶＤ法により正孔
注入阻止層３としてｎ型水素化アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層を形成する。ついでＬＰＣＶＤ法に
よりアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層９を形成し、
エキシマレーザを用いてレーザエネルギー１０を照射し
結晶化する（図１５）。
【０００５】これにより、図１６に示すように、アモル
ファスシリコン層９は井戸層としての多結晶シリコン層
４となる。
ファスシリコン層９は井戸層としての多結晶シリコン層
４となる。
【０００６】この後プラズマＣＶＤ法により、障壁層５
としての炭化シリコン層５、光吸収層６としての水素化
アモルファスシリコン層、電子注入層７としてのｐ型水
素化アモルファスシリコン層を連続的に堆積し、さらに
図１７に示すように、この上層にスパッタリング法によ
り酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層からなる上部電極８を
形成する。ここで炭化シリコン層５は鋸歯状ポテンシャ
ルを得るため、多結晶シリコン層との界面でアバランシ
ェ増倍を発生させるため、堆積条件を連続的に変化さ
せ、多結晶シリコン層側をワイドバンドギャップとなる
ようにし、多結晶シリコン層／炭化シリコン層の超格子
構造の増倍層が形成される。
としての炭化シリコン層５、光吸収層６としての水素化
アモルファスシリコン層、電子注入層７としてのｐ型水
素化アモルファスシリコン層を連続的に堆積し、さらに
図１７に示すように、この上層にスパッタリング法によ
り酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層からなる上部電極８を
形成する。ここで炭化シリコン層５は鋸歯状ポテンシャ
ルを得るため、多結晶シリコン層との界面でアバランシ
ェ増倍を発生させるため、堆積条件を連続的に変化さ
せ、多結晶シリコン層側をワイドバンドギャップとなる
ようにし、多結晶シリコン層／炭化シリコン層の超格子
構造の増倍層が形成される。
【０００７】そしてパターニングし、図１８に示すよう
に、多結晶シリコン層と炭化シリコン層とが積層された
超格子構造の増倍層を具備し、増幅作用をもつアバラン
シェフォトダイオードを形成することができる。
に、多結晶シリコン層と炭化シリコン層とが積層された
超格子構造の増倍層を具備し、増幅作用をもつアバラン
シェフォトダイオードを形成することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、増倍層としての多結晶シリコン／炭化シリコン
超格子を形成するに際し、プラズマＣＶＤ法による、障
壁層５としての炭化シリコン層の堆積条件が変化させら
れ、ワイドバンドギャップ化するに従い膜特性を示すＢ
値が悪化するという問題があった。このため炭化シリコ
ンの多結晶シリコン層側には欠陥が多数存在し、暗電流
が増大し、またこの欠陥が増倍した電子をトラップして
増倍率、ＳＮ比を低下させる原因となっていた。
法では、増倍層としての多結晶シリコン／炭化シリコン
超格子を形成するに際し、プラズマＣＶＤ法による、障
壁層５としての炭化シリコン層の堆積条件が変化させら
れ、ワイドバンドギャップ化するに従い膜特性を示すＢ
値が悪化するという問題があった。このため炭化シリコ
ンの多結晶シリコン層側には欠陥が多数存在し、暗電流
が増大し、またこの欠陥が増倍した電子をトラップして
増倍率、ＳＮ比を低下させる原因となっていた。
【０００９】Ｂ値は、（ｌｎＴ×ｈν／ｔ）1/2 で表さ
れ、膜特性を表わす重要な要因であり、これが大きいほ
ど膜質がよく、欠陥準位が少ないと考えられている。こ
こでＴは透過率、ｔは膜厚とする。
れ、膜特性を表わす重要な要因であり、これが大きいほ
ど膜質がよく、欠陥準位が少ないと考えられている。こ
こでＴは透過率、ｔは膜厚とする。
【００１０】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、膜特性が良好でバンドギャップが井戸層（多結晶シ
リコン層）に向けて良好にワイド化し、良好な特性をも
つアバランシェフォトダイオードを提供することを目的
とする。
で、膜特性が良好でバンドギャップが井戸層（多結晶シ
リコン層）に向けて良好にワイド化し、良好な特性をも
つアバランシェフォトダイオードを提供することを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、第１
の結晶半導体薄膜からなる井戸層と第２の結晶半導体薄
膜からなる障壁層とを積層してなる半導体受光素子の製
造に際し、障壁層の形成工程が、成膜後にアニールを行
いバンドギャップを広くする工程を含むことを特徴とす
る。 望ましくは、このアニール工程は、エネルギー密
度３０ｍＪ／ｃｍ2以下のレーザ照射による工程である
ことを特徴とする。
の結晶半導体薄膜からなる井戸層と第２の結晶半導体薄
膜からなる障壁層とを積層してなる半導体受光素子の製
造に際し、障壁層の形成工程が、成膜後にアニールを行
いバンドギャップを広くする工程を含むことを特徴とす
る。 望ましくは、このアニール工程は、エネルギー密
度３０ｍＪ／ｃｍ2以下のレーザ照射による工程である
ことを特徴とする。
【００１２】また望ましくは井戸層との界面側で、エネ
ルギー密度が高くなるようにレーザ照射を行うようにし
ている。
ルギー密度が高くなるようにレーザ照射を行うようにし
ている。
【００１３】望ましくは、前記井戸層はアモルファスシ
リコンであり、前記障壁層は炭化シリコンであることを
特徴とする。
リコンであり、前記障壁層は炭化シリコンであることを
特徴とする。
【００１４】本発明の第２では、第１の結晶半導体薄膜
からなる井戸層と第２の結晶半導体薄膜からなる障壁層
とを積層してなる増倍層をもつ半導体受光素子の製造に
際し、前記障壁層の障壁層成膜工程と、レーザアニール
により前記障壁層のバンドギャップを広くするアニール
工程と、この上層にアモルファス半導体薄膜を成膜する
アモルファス半導体薄膜成膜工程と、前記アモルファス
半導体薄膜をアニールし、結晶半導体薄膜からなる井戸
層を形成するアニール工程を含むことにある。すなわ
ち、本発明の方法では、種々の実験の結果、プラズマＣ
ＶＤ法により形成した炭化シリコン層にレーザ光を照射
した時照射エネルギー密度を増大するに伴い光学バンド
ギャップは増大すること、およびレーザ照射後では、同
じ光学バンドギャップでもＢ値が向上していることを発
見しこれに着目してなされたもので、炭化シリコン層の
形成後にレーザ光を照射する様にしたことを特徴とす
る。この方法によれば、Ｂ値を良好に維持しワイドバン
ドギャップの障壁層を得ることができ、井戸層との界面
でのバンドギャップの急峻性を大幅に改善することがで
きる。従って暗電流を低減し、Ｓ／Ｎ比の高いアバラン
シェフォトダイオードを得ることができる。
からなる井戸層と第２の結晶半導体薄膜からなる障壁層
とを積層してなる増倍層をもつ半導体受光素子の製造に
際し、前記障壁層の障壁層成膜工程と、レーザアニール
により前記障壁層のバンドギャップを広くするアニール
工程と、この上層にアモルファス半導体薄膜を成膜する
アモルファス半導体薄膜成膜工程と、前記アモルファス
半導体薄膜をアニールし、結晶半導体薄膜からなる井戸
層を形成するアニール工程を含むことにある。すなわ
ち、本発明の方法では、種々の実験の結果、プラズマＣ
ＶＤ法により形成した炭化シリコン層にレーザ光を照射
した時照射エネルギー密度を増大するに伴い光学バンド
ギャップは増大すること、およびレーザ照射後では、同
じ光学バンドギャップでもＢ値が向上していることを発
見しこれに着目してなされたもので、炭化シリコン層の
形成後にレーザ光を照射する様にしたことを特徴とす
る。この方法によれば、Ｂ値を良好に維持しワイドバン
ドギャップの障壁層を得ることができ、井戸層との界面
でのバンドギャップの急峻性を大幅に改善することがで
きる。従って暗電流を低減し、Ｓ／Ｎ比の高いアバラン
シェフォトダイオードを得ることができる。
【００１５】なお、ここで第１および第２の結晶半導体
薄膜とは、通常多結晶を示すが、単結晶であってもよ
い。
薄膜とは、通常多結晶を示すが、単結晶であってもよ
い。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しつつ説明する。
照しつつ説明する。
【００１７】図１、２は本発明の原理を説明する図であ
る。条件を変えてプラズマＣＶＤ法により形成した炭化
シリコン層にレーザ光を照射した時の光学バンドギャッ
プと、照射エネルギー密度との関係を測定した結果を図
１に示す。ここで曲線ａは の条件でプラズマＣＶＤをおこなうことにより形成した
炭化シリコン層である。
る。条件を変えてプラズマＣＶＤ法により形成した炭化
シリコン層にレーザ光を照射した時の光学バンドギャッ
プと、照射エネルギー密度との関係を測定した結果を図
１に示す。ここで曲線ａは の条件でプラズマＣＶＤをおこなうことにより形成した
炭化シリコン層である。
【００１８】この図から照射エネルギー密度を増大する
に伴い光学バンドギャップは増大することがわかる。
に伴い光学バンドギャップは増大することがわかる。
【００１９】また、図２はレーザ光照射前（曲線Ａ）と
照射後（曲線Ｂ）の光学バンドギャップとＢ値との関係
を示す図である。この結果から、同じ光学バンドギャッ
プでもＢ値が向上していることがわかる。本発明の第１
の実施例のアバランシェフォトダイオードの製造方法
は、この点に着目してなされたもので、炭化シリコン層
の形成後にレーザ光を照射するようにしたことを特徴と
する。
照射後（曲線Ｂ）の光学バンドギャップとＢ値との関係
を示す図である。この結果から、同じ光学バンドギャッ
プでもＢ値が向上していることがわかる。本発明の第１
の実施例のアバランシェフォトダイオードの製造方法
は、この点に着目してなされたもので、炭化シリコン層
の形成後にレーザ光を照射するようにしたことを特徴と
する。
【００２０】まず図３に示すように、ガラス基板１上に
スパッタリング法により、下部電極として酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）薄膜２を１００ｎｍ程度の膜厚となるよ
うに形成した後、プラズマＣＶＤ法により正孔注入阻止
層３として膜厚５０ｎｍ程度のｎ型水素化アモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層を形成する。ついでＬＰＣ
ＶＤ法により膜厚１００ｎｍ程度のアモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）層９を形成し、発振波長２４８ｎｍのＫ
ｒＦエキシマレーザを用いて３００ｍＪ／ｃｍ2程度の
レーザ光１０を照射し結晶化する。
スパッタリング法により、下部電極として酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）薄膜２を１００ｎｍ程度の膜厚となるよ
うに形成した後、プラズマＣＶＤ法により正孔注入阻止
層３として膜厚５０ｎｍ程度のｎ型水素化アモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層を形成する。ついでＬＰＣ
ＶＤ法により膜厚１００ｎｍ程度のアモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）層９を形成し、発振波長２４８ｎｍのＫ
ｒＦエキシマレーザを用いて３００ｍＪ／ｃｍ2程度の
レーザ光１０を照射し結晶化する。
【００２１】これによりアモルファスシリコン層９は溶
融再結晶化し、多結晶シリコン層４となる。そしてこの
上層に、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍ程度の炭
化シリコン（ＳｉＣ）層１１を形成し、同様に図４に示
すようにＫｒＦエキシマレーザを用いて １００ｍＪ／
ｃｍ2程度のレーザ光１０Ｓを照射する。このとき炭化
シリコンの成膜条件は、 とし、Ｃ2Ｈ4の流量を変化しながらＣ含有率が次第に変
化し、バンドギャップが光吸収層側で小さく井戸層側で
大きくなるように組成を調整する。ここで障壁層の光吸
収層側界面でのバンドギャップ値は、光吸収層から障壁
層に電子が移動する際に、この部分でのエネルギーバリ
アによる電子の損失を防ぐために光吸収層のバンドギャ
ップの値と同一あるいはこの値より小さいことが望まし
い。一方障壁層から井戸層へと移動してきた電子がこの
界面で伝導体の差異に相当するエネルギーを受けて、こ
のエネルギーのみで井戸層中でアバランシェ増倍を引き
起こすようにするため、障壁層は井戸層に比べ、バンド
ギャップは大きければ大きいほど望ましい。このような
条件を満たすために、障壁層は光吸収層側から井戸層側
にかけてバンドギャップが連続して増加するように構成
するのが望ましい。これにより、最上層の炭化シリコン
層１１の膜質が改善され、図５に示すように、欠陥が少
なく、井戸層側でワイドバンドギャップで炭化シリコン
層からなる障壁層５が形成される。
融再結晶化し、多結晶シリコン層４となる。そしてこの
上層に、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍ程度の炭
化シリコン（ＳｉＣ）層１１を形成し、同様に図４に示
すようにＫｒＦエキシマレーザを用いて １００ｍＪ／
ｃｍ2程度のレーザ光１０Ｓを照射する。このとき炭化
シリコンの成膜条件は、 とし、Ｃ2Ｈ4の流量を変化しながらＣ含有率が次第に変
化し、バンドギャップが光吸収層側で小さく井戸層側で
大きくなるように組成を調整する。ここで障壁層の光吸
収層側界面でのバンドギャップ値は、光吸収層から障壁
層に電子が移動する際に、この部分でのエネルギーバリ
アによる電子の損失を防ぐために光吸収層のバンドギャ
ップの値と同一あるいはこの値より小さいことが望まし
い。一方障壁層から井戸層へと移動してきた電子がこの
界面で伝導体の差異に相当するエネルギーを受けて、こ
のエネルギーのみで井戸層中でアバランシェ増倍を引き
起こすようにするため、障壁層は井戸層に比べ、バンド
ギャップは大きければ大きいほど望ましい。このような
条件を満たすために、障壁層は光吸収層側から井戸層側
にかけてバンドギャップが連続して増加するように構成
するのが望ましい。これにより、最上層の炭化シリコン
層１１の膜質が改善され、図５に示すように、欠陥が少
なく、井戸層側でワイドバンドギャップで炭化シリコン
層からなる障壁層５が形成される。
【００２２】この後図６に示すように、プラズマＣＶＤ
法により、光吸収層６として膜厚１μｍの水素化アモル
ファスシリコン層、電子注入阻止層７としてのｐ型水素
化アモルファスシリコン層を連続的に堆積し、さらに、
この上層にスパッタリング法により酸化インジウム錫
（ＩＴＯ）層からなる膜厚６０ｎｍの上部電極８を形成
する。
法により、光吸収層６として膜厚１μｍの水素化アモル
ファスシリコン層、電子注入阻止層７としてのｐ型水素
化アモルファスシリコン層を連続的に堆積し、さらに、
この上層にスパッタリング法により酸化インジウム錫
（ＩＴＯ）層からなる膜厚６０ｎｍの上部電極８を形成
する。
【００２３】そしてパターニングし図７に示すように、
多結晶シリコン層と炭化シリコン層とからなる超格子構
造のアバランシェフォトダイオードが形成される。
多結晶シリコン層と炭化シリコン層とからなる超格子構
造のアバランシェフォトダイオードが形成される。
【００２４】このようにして形成されたアバランシェフ
ォトダイオードに光を照射し、特性を測定した結果を図
８および図９に示す。図８は、印加電圧と増倍率との関
係を示し、図９は印加電圧と暗電流との関係を示す。い
ずれにおいても実線は本発明実施例の方法で形成したア
バランシェフォトダイオードについての測定結果であ
り、点線は従来例の方法で形成したアバランシェフォト
ダイオードの測定結果を示す図である。この結果からも
本発明の方法によれば、暗電流が低減され、Ｓ／Ｎ比も
大幅に向上していることがわかる。
ォトダイオードに光を照射し、特性を測定した結果を図
８および図９に示す。図８は、印加電圧と増倍率との関
係を示し、図９は印加電圧と暗電流との関係を示す。い
ずれにおいても実線は本発明実施例の方法で形成したア
バランシェフォトダイオードについての測定結果であ
り、点線は従来例の方法で形成したアバランシェフォト
ダイオードの測定結果を示す図である。この結果からも
本発明の方法によれば、暗電流が低減され、Ｓ／Ｎ比も
大幅に向上していることがわかる。
【００２５】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。
る。
【００２６】前記実施例と、積層順序を変え、炭化シリ
コン層よりも上層に多結晶シリコン層が形成されるよう
にし、多結晶シリコン層との界面側から光が照射される
ようにすることにより、界面側で、よりバンドギャップ
がワイドとなるようにしたことを特徴とする。
コン層よりも上層に多結晶シリコン層が形成されるよう
にし、多結晶シリコン層との界面側から光が照射される
ようにすることにより、界面側で、よりバンドギャップ
がワイドとなるようにしたことを特徴とする。
【００２７】まず、図１０に示すようにガラス基板１上
にスパッタリング法により、下部電極として透光性のＩ
ＴＯ薄膜２を５００ｎｍ程度の膜厚となるように形成し
た後、プラズマＣＶＤ法により電子注入阻止層７として
の膜厚５０ｎｍ程度のｐ型水素化アモルファスシリコン
層、光吸収層６として膜厚１μｍの水素化アモルファス
シリコン層、膜厚５０ｎｍ程度の炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）層１１順次連続的に堆積し、ＫｒＦエキシマレーザ
を用いて１００ｍＪ／ｃｍ2程度のレーザエネルギー１
０Ｓを照射する。
にスパッタリング法により、下部電極として透光性のＩ
ＴＯ薄膜２を５００ｎｍ程度の膜厚となるように形成し
た後、プラズマＣＶＤ法により電子注入阻止層７として
の膜厚５０ｎｍ程度のｐ型水素化アモルファスシリコン
層、光吸収層６として膜厚１μｍの水素化アモルファス
シリコン層、膜厚５０ｎｍ程度の炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）層１１順次連続的に堆積し、ＫｒＦエキシマレーザ
を用いて１００ｍＪ／ｃｍ2程度のレーザエネルギー１
０Ｓを照射する。
【００２８】これにより、最上層の炭化シリコン層１１
の膜質が改善され、図１１に示すように、ワイドバンド
ギャップで欠陥の少ない炭化シリコン層からなる障壁層
５が形成される。ここで上側からレーザ光を照射してい
るため、上側に異句にしたがってよりワイドなバンドギ
ャップを得られるようになっている。
の膜質が改善され、図１１に示すように、ワイドバンド
ギャップで欠陥の少ない炭化シリコン層からなる障壁層
５が形成される。ここで上側からレーザ光を照射してい
るため、上側に異句にしたがってよりワイドなバンドギ
ャップを得られるようになっている。
【００２９】この後、図１２に示すように、ＬＰＣＶＤ
法により膜厚１００ｎｍ程度の第１のアモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ）層９を形成し、発振波長３５１ｎｍの
ＸｅＦエキシマレーザを用いて ３００ｅＶ／ｃｍ2程度
のレーザエネルギー１０を照射し結晶化する。
法により膜厚１００ｎｍ程度の第１のアモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ）層９を形成し、発振波長３５１ｎｍの
ＸｅＦエキシマレーザを用いて ３００ｅＶ／ｃｍ2程度
のレーザエネルギー１０を照射し結晶化する。
【００３０】これによりアモルファスシリコン層９は溶
融再結晶化し、多結晶シリコン層４となる。そしてさら
にプラズマＣＶＤ法により正孔注入阻止層３として膜厚
５０ｎｍ程度のｎ型マイクロクリスタルシリコン（μ−
Ｓｉ：Ｈ）層を形成する。ついでそしてこの上層にスパ
ッタリング法によりタンタル（Ｔａ）層からなる膜厚５
００ｎｍの上部電極８を形成する。（図１３）。
融再結晶化し、多結晶シリコン層４となる。そしてさら
にプラズマＣＶＤ法により正孔注入阻止層３として膜厚
５０ｎｍ程度のｎ型マイクロクリスタルシリコン（μ−
Ｓｉ：Ｈ）層を形成する。ついでそしてこの上層にスパ
ッタリング法によりタンタル（Ｔａ）層からなる膜厚５
００ｎｍの上部電極８を形成する。（図１３）。
【００３１】この後パターニングし図１４に示すよう
に、多結晶シリコン層と炭化シリコン層とが積層された
超格子構造のアバランシェフォトダイオードが形成され
る。
に、多結晶シリコン層と炭化シリコン層とが積層された
超格子構造のアバランシェフォトダイオードが形成され
る。
【００３２】このようにして形成されたアバランシェフ
ォトダイオードは、炭化シリコンと多結晶シリコンとの
界面におけるバンドギャップ差が膜厚方向に対して急峻
となるように形成するすることができ、前記第１の実施
例の方法で形成したアバランシェフォトダイオードより
もさらに暗電流が大幅に低減され、Ｓ／Ｎ比が向上し
た。
ォトダイオードは、炭化シリコンと多結晶シリコンとの
界面におけるバンドギャップ差が膜厚方向に対して急峻
となるように形成するすることができ、前記第１の実施
例の方法で形成したアバランシェフォトダイオードより
もさらに暗電流が大幅に低減され、Ｓ／Ｎ比が向上し
た。
【００３３】なお、前記実施例では、基板としてガラス
基板を用いたが、セラミック、石英、ポリイミドなど他
の絶縁性材料を用いても良く、また金属板などの導電性
材料も、アバランシェフォトダイオードの用途によって
は使用可能である。ただし基板側からレーザ光を照射す
る場合には、レーザ光を透過する材質を選択する必要が
ある。また下部電極としてはタンタルの他、モリブデ
ン、チタン、タングステンなどの金属材料、タンタルシ
リサイド、モリブデンシリサイド、チタンシリサイド、
タングステンシリサイドなどの金属シリサイドを用いて
もよい。さらに正孔注入阻止層としてもｎ型水素化アモ
ルファスシリコンに限定されることなく結晶シリコン、
多結晶シリコンなどでもよい。セレン、ゲルマニウムな
ども適用可能である。また電子注入阻止層としてもｐ型
水素化アモルファスシリコンに限定されることなく結晶
シリコン、多結晶シリコンなどでもよい。障壁層として
も炭化シリコンに限定されることなく窒化シリコンなど
も適用可能である。光吸収層としてもアモルファス水素
化シリコンに限定されることなくセレン、ゲルマニウム
なども適用可能である。上部電極としても酸化インジウ
ム錫に限定されることなく酸化錫など適宜変更可能であ
る。
基板を用いたが、セラミック、石英、ポリイミドなど他
の絶縁性材料を用いても良く、また金属板などの導電性
材料も、アバランシェフォトダイオードの用途によって
は使用可能である。ただし基板側からレーザ光を照射す
る場合には、レーザ光を透過する材質を選択する必要が
ある。また下部電極としてはタンタルの他、モリブデ
ン、チタン、タングステンなどの金属材料、タンタルシ
リサイド、モリブデンシリサイド、チタンシリサイド、
タングステンシリサイドなどの金属シリサイドを用いて
もよい。さらに正孔注入阻止層としてもｎ型水素化アモ
ルファスシリコンに限定されることなく結晶シリコン、
多結晶シリコンなどでもよい。セレン、ゲルマニウムな
ども適用可能である。また電子注入阻止層としてもｐ型
水素化アモルファスシリコンに限定されることなく結晶
シリコン、多結晶シリコンなどでもよい。障壁層として
も炭化シリコンに限定されることなく窒化シリコンなど
も適用可能である。光吸収層としてもアモルファス水素
化シリコンに限定されることなくセレン、ゲルマニウム
なども適用可能である。上部電極としても酸化インジウ
ム錫に限定されることなく酸化錫など適宜変更可能であ
る。
【００３４】そして叉、アモルファス半導体層、結晶半
導体層の形成方法としてはＬＰＣＶＤ、プラズマＣＶＤ
法に限定されることなく，ＥＣＲＣＶＤ，光ＣＶＤ、ス
パッタリング、蒸着など他の方法を用いてもよいことは
いうまでもない。
導体層の形成方法としてはＬＰＣＶＤ、プラズマＣＶＤ
法に限定されることなく，ＥＣＲＣＶＤ，光ＣＶＤ、ス
パッタリング、蒸着など他の方法を用いてもよいことは
いうまでもない。
【００３５】また、前記実施例では、アニール工程で
は、レーザとして、エキシマレーザ、色素レーザなどを
を用いたが、クリプトンレーザ，ルビーレーザ，Ａｒレ
ーザ、ＣＷ色素レーザ、Ｑスィッチレーザなどを用いて
も良くまた、ランプアニール、熱アニールも適用可能で
ある。
は、レーザとして、エキシマレーザ、色素レーザなどを
を用いたが、クリプトンレーザ，ルビーレーザ，Ａｒレ
ーザ、ＣＷ色素レーザ、Ｑスィッチレーザなどを用いて
も良くまた、ランプアニール、熱アニールも適用可能で
ある。
【００３６】さらにまた、前記実施例のアバランシェフ
ォトダイオードでは、素子側からの光を検知するように
したが、基板側からの光を検知するように構成してもよ
い。また増倍層としては井戸層と障壁層を１周期ではな
く多層構造にしてもよい。また電極についても上部電極
と下部電極とで増倍層を挟むようにしたが、これに限定
されることなく、適宜変更可能である。
ォトダイオードでは、素子側からの光を検知するように
したが、基板側からの光を検知するように構成してもよ
い。また増倍層としては井戸層と障壁層を１周期ではな
く多層構造にしてもよい。また電極についても上部電極
と下部電極とで増倍層を挟むようにしたが、これに限定
されることなく、適宜変更可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、膜特性が良好でバンドギャップが広い炭化シリコン
層を得ることができ、暗電流の少ない高品質のアバラン
シェフォトダイオードを得ることが可能となる。
ば、膜特性が良好でバンドギャップが広い炭化シリコン
層を得ることができ、暗電流の少ない高品質のアバラン
シェフォトダイオードを得ることが可能となる。
【図１】本発明の方法の原理説明図
【図２】本発明の方法の原理説明図
【図３】本発明の第１の実施例のアバランシェフォトダ
イオードの製造工程図
イオードの製造工程図
【図４】本発明の第１の実施例のアバランシェフォトダ
イオードの製造工程図
イオードの製造工程図
【図５】本発明の第１の実施例のアバランシェフォトダ
イオードの製造工程図
イオードの製造工程図
【図６】本発明の第１の実施例のアバランシェフォトダ
イオードの製造工程図
イオードの製造工程図
【図７】本発明の第１の実施例のアバランシェフォトダ
イオードの製造工程図
イオードの製造工程図
【図８】本発明の第１の実施例のアバランシェフォトダ
イオードの印加電圧と増倍率との関係を示す図
イオードの印加電圧と増倍率との関係を示す図
【図９】本発明の第１の実施例のアバランシェフォトダ
イオードの印加電圧と暗電流との関係を示す図
イオードの印加電圧と暗電流との関係を示す図
【図１０】本発明の第２の実施例のアバランシェフォト
ダイオードの製造工程図
ダイオードの製造工程図
【図１１】本発明の第２の実施例のアバランシェフォト
ダイオードの製造工程図
ダイオードの製造工程図
【図１２】本発明の第２の実施例のアバランシェフォト
ダイオードの製造工程図
ダイオードの製造工程図
【図１３】本発明の第２の実施例のアバランシェフォト
ダイオードの製造工程図
ダイオードの製造工程図
【図１４】本発明の第２の実施例のアバランシェフォト
ダイオードの製造工程図
ダイオードの製造工程図
【図１５】従来例のアバランシェフォトダイオードの製
造工程図
造工程図
【図１６】従来例のアバランシェフォトダイオードの製
造工程図
造工程図
【図１７】従来例のアバランシェフォトダイオードの製
造工程図
造工程図
【図１８】従来例のアバランシェフォトダイオードの製
造工程図
造工程図
１ ガラス基板 ２ 下部電極 ３ 正孔注入阻止層 ４ 井戸層 ５ 障壁層 ６ 光吸収層 ７ 電子注入阻止層 ８ 上部電極 ９ アモルファスシリコン層 １０ レーザ光 １０Ｓ レーザ光 １１ 炭化シリコン層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 経塚 信也 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の結晶半導体薄膜からなる井戸層と
第２の結晶半導体薄膜からなる障壁層とを積層してなる
増倍層をもつ半導体受光素子の製造に際し、 前記障壁層の形成工程が、成膜後にアニールを行いバン
ドギャップを広くする工程を含むことを特徴とする半導
体受光素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記アニール工程は、エネルギー密度３
０ｍＪ／ｃｍ2 以下のレーザ照射による工程であること
を特徴とする請求項１記載の半導体受光素子の製造方
法。 - 【請求項３】 前記アニール工程は、井戸層との界面側
で、エネルギー密度が高くなるようにレーザ照射を行う
工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体受光
素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記井戸層は多結晶シリコンであり、前
記障壁層は炭化シリコンであることを特徴とする請求項
１記載の半導体受光素子の製造方法。 - 【請求項５】 第１の結晶半導体薄膜からなる井戸層と
第２の結晶半導体薄膜からなる障壁層とを積層してなる
増倍層をもつ半導体受光素子の製造に際し、 前記障壁層の障壁層成膜工程と、 レーザアニールにより、前記障壁層のバンドギャップを
広くするアニール工程と、 この上層にアモルファス半導体薄膜を成膜するアモルフ
ァス半導体薄膜成膜工程と、 前記アモルファス半導体薄膜をアニールし、第１の結晶
半導体薄膜からなる井戸層を形成するアニール工程とを
含むことを特徴とする半導体受光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8220192A JPH1065206A (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 半導体受光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8220192A JPH1065206A (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 半導体受光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1065206A true JPH1065206A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16747334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8220192A Pending JPH1065206A (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 半導体受光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1065206A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7022544B2 (en) * | 2002-12-18 | 2006-04-04 | International Business Machines Corporation | High speed photodiode with a barrier layer for blocking or eliminating slow photonic carriers and method for forming same |
-
1996
- 1996-08-21 JP JP8220192A patent/JPH1065206A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7022544B2 (en) * | 2002-12-18 | 2006-04-04 | International Business Machines Corporation | High speed photodiode with a barrier layer for blocking or eliminating slow photonic carriers and method for forming same |
| US7161220B2 (en) | 2002-12-18 | 2007-01-09 | International Business Machines Corporation | High speed photodiode with a barrier layer for blocking or eliminating slow photonic carriers and method for forming same |
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