JP2630279B2 - Schottky photodetector and driving method thereof - Google Patents

Schottky photodetector and driving method thereof

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JP2630279B2
JP2630279B2 JP6271855A JP27185594A JP2630279B2 JP 2630279 B2 JP2630279 B2 JP 2630279B2 JP 6271855 A JP6271855 A JP 6271855A JP 27185594 A JP27185594 A JP 27185594A JP 2630279 B2 JP2630279 B2 JP 2630279B2
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schottky
photodetector
dielectric constant
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high dielectric
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和夫 小沼
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はショットキーダイオード
を用いた光検出器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photodetector using a Schottky diode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のショットキー型光検出器について
図5を用いて説明する。図5(A)は、ショットキー型
光検出器の構成を示す図であり、参照文献(RCA Review
vol.43 p569-587: H.Elabd and W.F.Kosonocky,“Theo
ry and Measurements of photoresponse for Thin Film
Pd2Si and PtSi Infrared Schottky-Barrier Detector
s with Optical Cavity”、アールシーエー レビュー
43巻569頁〜587頁:エラブド、及びコソノキー
著、“光学共鳴構造を有するパラディウムシリサイドと
白金シリサイドの薄膜によるショットキーバリア型赤外
線検出器の光応答特性に関する理論と実際”、以後「参
考文献1」という)で紹介されている。
2. Description of the Related Art A conventional Schottky photodetector will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a diagram showing a configuration of a Schottky-type photodetector.
vol.43 p569-587: H. Elabd and WF Kosonocky, “Theo
ry and Measurements of photoresponse for Thin Film
Pd 2 Si and PtSi Infrared Schottky-Barrier Detector
s with Optical Cavity, RCAA Review Vol. 43, pp. 569-587: Erabud and Kosonoki, "Theory on the Photoresponse Characteristics of Schottky Barrier Infrared Detectors Using Palladium Silicide and Platinum Silicide Thin Films with Optical Resonance Structure" And in fact ", hereinafter referred to as" Reference Document 1 ").

【0003】図5(A)を参照して、ショットキー型光
検出器は金属電極(1)としての白金シリサイド(Pt
Si)膜と半導体基板(2)としてのp型シリコン(p
−Si)基板により構成されている。半導体基板(2)
へのオーミックコンタクト(3)は模式的に示してあ
る。
Referring to FIG. 5A, a Schottky photodetector has a platinum silicide (Pt) as a metal electrode (1).
Si) film and p-type silicon (p) as a semiconductor substrate (2)
-Si) substrate. Semiconductor substrate (2)
The ohmic contact (3) to is shown schematically.

【0004】半導体基板(2)としてのp型シリコン基
板は比抵抗が30〜50Ωcmである。
The p-type silicon substrate as the semiconductor substrate (2) has a specific resistance of 30 to 50 Ωcm.

【0005】図5(A)に示すように、一般に、光(1
00)は基板の裏面から入射させる。
[0005] As shown in FIG.
00) is incident from the back surface of the substrate.

【0006】白金シリサイド(PtSi)のp型シリコ
ン基板に対するショットキー障壁高さが約0.22eV
であるため、この構成のショットキー型光検出器は、約
5.6μmの赤外線に感度を持つ赤外線検出器として用
いることができる。
A Schottky barrier height of platinum silicide (PtSi) with respect to a p-type silicon substrate is about 0.22 eV.
Therefore, the Schottky photodetector having this configuration can be used as an infrared detector having sensitivity to infrared rays of about 5.6 μm.

【0007】従来、入射した光(赤外線)は、図5
(B)に示されているように、白金シリサイド(PtS
i)膜で吸収され、白金シリサイド内で生成したホット
ホールは、PtSi/p−Si界面で選択通過されるも
のと理解されていた。
Conventionally, the incident light (infrared ray) is shown in FIG.
As shown in (B), platinum silicide (PtS
i) It was understood that hot holes absorbed in the film and generated in platinum silicide were selectively passed at the PtSi / p-Si interface.

【0008】図5(B)では、通過するホットホールを
符号200で示し、反射されるホットホールを符号20
1で示している。図5(B)には、金属のフェルミレベ
ル(4)、空乏層(5)、参考文献1に従ったポテンシ
ャル(6)、および逆バイアス電圧(7)が示されてい
る。
In FIG. 5B, the hot holes passing therethrough are indicated by reference numeral 200, and the hot holes that are reflected are indicated by reference numeral 20.
This is indicated by 1. FIG. 5B shows the Fermi level (4) of the metal, the depletion layer (5), the potential (6) according to Reference 1, and the reverse bias voltage (7).

【0009】この過程については、参照文献1で詳細に
記載されている。選択通過されたホットホール200
は、p型シリコン基板に流れ込み、信号として検出され
る。
This process is described in detail in Reference 1. Hot hole 200 that has been selectively passed
Flows into the p-type silicon substrate and is detected as a signal.

【0010】この理解の下に、ショットキー型赤外線イ
メージセンサが盛んに開発されて、例えば、100万画素
の赤外線イメージセンサも試作されている[参考文献:
T.Seto, A.Mori, R.Ishigaki, S.Itoh, N.Yutani, M.K
imata, N.Tubouchi, A.Akiyama, and T.Sasaki, "Perfo
rmance of IM-IRCCD imager with PtSi Schottky-barri
er detectors", proceeding of SPIE 2020, p404 (199
3) 、瀬戸 他、「PtSiショットキーバリア検出器
のIM−IRCCDの性能」、エスピーアイイーのプロ
シーデング、2020巻404頁(1993年)]。
With this understanding, Schottky type infrared image sensors have been actively developed, and, for example, a 1 million pixel infrared image sensor has been prototyped [Reference:
T.Seto, A.Mori, R.Ishigaki, S.Itoh, N.Yutani, MK
imata, N. Tubouchi, A. Akiyama, and T. Sasaki, "Perfo
rmance of IM-IRCCD imager with PtSi Schottky-barri
er detectors ", proceeding of SPIE 2020, p404 (199
3), Seto et al., "Performance of IM-IRCCD of PtSi Schottky Barrier Detector," Proc. Of SPII, 2020, 404 (1993)].

【0011】しかし残念ながら、図5(B)に基づく理
解は正確でない。
Unfortunately, the understanding based on FIG. 5B is not accurate.

【0012】すなわち、実際のショットキーダイオード
においては、ホットホールは図5(C)に実線で示すポ
テンシャル(6′)を感じながら移動することになる。
That is, in an actual Schottky diode, the hot hole moves while feeling the potential (6 ') shown by the solid line in FIG.

【0013】図5(B)と図5(C)の相違点は、鏡像
力を考慮しているか、いないかの違いによる。ホットホ
ールが実際に感じるポテンシャルは、図5(C)の点線
a(図5(B)の実線に対応する)で示したポテンシャ
ルに、図5(C)の破線bで示した鏡像力によるポテン
シシャル1/(16*π*ε*x)を加えたものである。こ
こで、εは物質の誘電率であり、xは白金シリサイド
(PtSi/p−Si)界面から半導体側への距離であ
る。
The difference between FIG. 5 (B) and FIG. 5 (C) depends on whether or not the image force is considered. The potential actually felt by the hot hole is the potential indicated by the dotted line a (corresponding to the solid line in FIG. 5B) of FIG. 5C, and the potential due to the image force indicated by the broken line b in FIG. 5C. This is obtained by adding a char 1 / (16 * π * ε * x). Here, ε is the dielectric constant of the substance, and x is the distance from the platinum silicide (PtSi / p-Si) interface to the semiconductor side.

【0014】すなわち、図5(C)の実線で示すポテン
シャル(6′)をホットホールは感じることになる。図
5(C)において、実効ショットキー障壁高さ(「バリ
ア高さ」ともいう)はΦb-effect、その位置(「バリア
位置」ともいう)はx-effectとされる。
That is, the hot hole feels the potential (6 ') shown by the solid line in FIG. In FIG. 5C, the effective Schottky barrier height (also called “barrier height”) is Φb-effect, and its position (also called “barrier position”) is x-effect.

【0015】光の吸収により白金シリサイド(PtS
i)中で生成されたホットホールは、実効ショットキー
障壁高さの位置に達して、一部が選択的に通過して、シ
リコン基板中に入り信号として検知される。
By absorbing light, platinum silicide (PtS
The hot hole generated in i) reaches the position of the effective Schottky barrier height, and a part of the hot hole selectively passes into the silicon substrate and is detected as a signal.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】このように実際には、
白金シリサイド(PtSi)中で生成したホットホール
は、白金シリサイド(PtSi)中の移動距離に加え
て、バリア位置x-effectまでの移動を行なう。その
際、ホットホールは移動中に格子散乱等によりその数が
減少する。
As described above, actually,
The hot holes generated in platinum silicide (PtSi) move to the barrier position x-effect in addition to the moving distance in platinum silicide (PtSi). At that time, the number of hot holes decreases due to lattice scattering or the like during movement.

【0017】このため、ショットキー型光検出器の感度
を向上させるには、生成したホットホールが、少ない移
動距離でバリアに達すること、及び、バリア高さを低く
することが必要とされる。
For this reason, in order to improve the sensitivity of the Schottky photodetector, it is necessary that the generated hot holes reach the barrier within a short moving distance and that the height of the barrier is reduced.

【0018】バリア高さを低くすることで、感度を向上
させる従来例として、例えば特公昭63−51546号
公報には、図6(A)に示すように、白金シリサイド/
p型シリコン(PtSi/p−Si)ショットキーダイ
オードの界面部分に、p型ドーパント(8)をイオン注
入することにより、図6(A)に示す構成をなし、図6
(B)に示すようなポテンシャルを形成したものが開示
されている。
As a conventional example in which the sensitivity is improved by lowering the barrier height, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 63-51546 discloses, as shown in FIG.
By implanting a p-type dopant (8) into the interface of the p-type silicon (PtSi / p-Si) Schottky diode, the structure shown in FIG.
A device having a potential as shown in FIG.

【0019】この方法は、界面付近のドーパント濃度を
高めることにより、空乏層幅を縮めてトンネル効果によ
り実効バリア高さを低くするものである。
In this method, the width of the depletion layer is reduced by increasing the dopant concentration near the interface, and the effective barrier height is reduced by the tunnel effect.

【0020】しかしながら、実際には、図5(C)を参
照して説明したように、鏡像効果を考慮したポテンシャ
ルとして理解するべきであり、図5(C)と同様に、シ
リコン基板中の実効バリア位置までの距離が存在する。
なお、図6について、鏡像効果を考慮したポテンシャル
を示す図は省略する。
However, in practice, as described with reference to FIG. 5C, it should be understood as a potential in consideration of the mirror image effect, and as in FIG. There is a distance to the barrier position.
In FIG. 6, a diagram showing potentials in consideration of the mirror image effect is omitted.

【0021】すなわち、従来のショットキー型光検出器
では、鏡像効果により、実効バリア位置が金属/半導体
界面より半導体側内に入って位置することが全く考慮さ
れていない。
That is, in the conventional Schottky photodetector, no consideration is given to the fact that the effective barrier position is located on the semiconductor side from the metal / semiconductor interface due to the mirror image effect.

【0022】このため、金属/半導体界面より実効バリ
ア位置までの移動の間にホットキャリア数が減少すると
いう影響に対して、何等対策が施されていない。これは
図5、図6で示した従来例に共通して言えることであ
る。
For this reason, no measure is taken against the effect that the number of hot carriers decreases during the movement from the metal / semiconductor interface to the effective barrier position. This can be said in common with the conventional example shown in FIGS.

【0023】さらに、図6に示した従来例(特公昭63
−51546号公報)では、トンネル効果により実効バ
リア高さを低下させているが、この方法では、熱励起さ
れた雑音信号分の検出も増加してしまうことになる。こ
のため、ショットキーダイオード自身のS/Nの低下と
ともに、電荷量が増えることにより、CCD等の信号転
送素子の負担も増えてしまう。
Further, a conventional example shown in FIG.
In JP-A-51546, the effective barrier height is reduced by the tunnel effect. However, in this method, the detection of the thermally excited noise signal also increases. For this reason, as the S / N of the Schottky diode itself decreases and the charge amount increases, the load on a signal transfer element such as a CCD also increases.

【0024】従って、生成したホットホールの減少を食
い止めることが肝要である。
Therefore, it is important to prevent the generated hot holes from decreasing.

【0025】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、感度特性を向上したショットキー型光検
出器を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a Schottky photodetector having improved sensitivity characteristics.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、半導体基板と金属からなるショットキー
ダイオードを用いた光検出器において、前記半導体基板
と前記金属の界面に近接して前記半導体基板中の空乏層
が広がっている領域内に、前記半導体基板よりも誘電率
の高い高誘電率層が形成されていることを特徴とするシ
ョットキー型光検出器を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a photodetector using a Schottky diode comprising a semiconductor substrate and a metal, wherein the photodetector is provided near an interface between the semiconductor substrate and the metal. Depletion layer in semiconductor substrate
Wherein a high dielectric constant layer having a higher dielectric constant than that of the semiconductor substrate is formed in a region where is spread .

【0027】また、本発明のショットキー型光検出器に
おいては、好ましくは前記半導体基板中のショットキー
ダイオード空乏層域内に、前記高誘電率層として、第2
の半導体が形成されていることを特徴とする。
In the Schottky photodetector according to the present invention, preferably, the high dielectric constant layer is formed in the Schottky diode depletion layer region in the semiconductor substrate.
Is formed.

【0028】さらに、本発明のショットキー型光検出器
においては、好ましくは前記半導体基板中のショットキ
ーダイオード空乏層域内に、前記高誘電率層として、絶
縁体の極薄膜から形成されていることを特徴とする。
Further, in the Schottky photodetector of the present invention, preferably, the high dielectric constant layer is formed of an extremely thin insulator as an insulator in a Schottky diode depletion layer region in the semiconductor substrate. It is characterized by.

【0029】本発明は、半導体基板と金属からなるショ
ットキーダイオードの空乏層域内に前記半導体よりも誘
電率の高い高誘電率層を形成したショットキー型光検出
器の駆動方法において、実効ショットキー障壁位置が、
前記高誘電率層部分に位置するようにバイアス電圧を印
加することを特徴とするショットキー型光検出器の駆動
方法を提供する。
The present invention relates to a method of driving a Schottky photodetector in which a high dielectric constant layer having a higher dielectric constant than the semiconductor is formed in a depletion layer region of a Schottky diode composed of a semiconductor substrate and a metal. The barrier position is
A method for driving a Schottky photodetector, characterized in that a bias voltage is applied so as to be located at the high dielectric layer portion.

【0030】また、本発明は、半導体基板と金属からな
るショットキーダイオードの空乏層域内に前記半導体よ
りも誘電率の高い高誘電率層を形成したショットキー型
光検出器の駆動方法において、前記ショットキー型光検
出器を所定のバイアス電圧にリセットした後に直ちに浮
動状態にし、所定時間後、再度リセットする際に電位を
読み出すことを特徴とするショットキー型光検出器の駆
動方法を提供する。
The present invention also relates to a method for driving a Schottky photodetector in which a high dielectric constant layer having a higher dielectric constant than the semiconductor is formed in a depletion layer region of a Schottky diode comprising a semiconductor substrate and a metal. A method for driving a Schottky photodetector, characterized in that the Schottky photodetector is set in a floating state immediately after resetting to a predetermined bias voltage, and a potential is read out when resetting again after a predetermined time.

【0031】[0031]

【作用】金属と半導体基板とで構成されたショットキー
ダイオードにおいては、鏡像効果のためにシリコン(S
i)基板の奥に実効バリアが位置するのに対して、本発
明によれば、空乏層が広がっている領域内に、半導体基
板よりも誘電率が高い第2の半導層または絶縁層を形成
することにより、実効バリア位置を界面近傍に近付け
て、生成したホットキャリア数の減少を抑制するもので
ある。
In a Schottky diode composed of a metal and a semiconductor substrate, silicon (S) is used for a mirror image effect.
i) While the effective barrier is located at the back of the substrate, according to the present invention, the second semiconductor layer or the insulating layer having a higher dielectric constant than the semiconductor substrate is placed in the region where the depletion layer is spread. By forming, the effective barrier position is brought closer to the vicinity of the interface, and the decrease in the number of generated hot carriers is suppressed.

【0032】本発明では、前記高誘電率層の形成によっ
て、鏡像効果によるポテンシャルの傾向が急峻になるこ
とにより、鏡像効果とショットキーダイオード空乏層と
のポテンシャルの和である実効ポテンシャルのバリア位
置が界面に近づくことを利用している。
In the present invention, by forming the high dielectric constant layer, the tendency of the potential due to the mirror image effect becomes sharp, so that the barrier position of the effective potential, which is the sum of the mirror image effect and the potential of the Schottky diode depletion layer, is reduced. Utilizes approaching the interface.

【0033】[0033]

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】[0034]

【実施例1】図1に、本発明の一実施例に係るショット
キー型光検出器の構造を示す。図1を参照して、本実施
例に係るショットキー型光検出器は、金属電極(1)と
しての白金シリサイド(PtSi)膜と、半導体基板
(2)としてのp型シリコン(p−Si)基板により構
成され、PtSi/p−Siショットキーダイオードの
p型シリコン基板中に、高誘電率材料(9)としてチタ
ンナイトライド(TiN)が形成されている。
Embodiment 1 FIG. 1 shows the structure of a Schottky photodetector according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a Schottky photodetector according to the present embodiment includes a platinum silicide (PtSi) film as a metal electrode (1) and a p-type silicon (p-Si) as a semiconductor substrate (2). Titanium nitride (TiN) is formed as a high dielectric constant material (9) in a p-type silicon substrate of a PtSi / p-Si Schottky diode.

【0035】ホットホールの多重反射効果を考慮して、
白金シリサイド(PtSi)膜は3nm、p型Si基板
はボロンドープ30〜50Ωcmを用いている。
Considering the multiple reflection effect of hot holes,
The platinum silicide (PtSi) film uses 3 nm, and the p-type Si substrate uses boron-doped 30 to 50 Ωcm.

【0036】そして、裏面から光を入射できるようにp
型シリコン基板は両面とも鏡面研磨してある。
Then, p is set so that light can be incident from the back side.
The mold silicon substrate is mirror-polished on both sides.

【0037】高誘電率材料であるチタンナイトライド
(TiN)は、PtSi/p−Si界面から略2nmの
位置から3nmの位置までの1nmの膜厚に形成されて
いる(高誘電率材料(9)は、ショットキーダイオード
の空乏層域内にある)。
Titanium nitride (TiN), which is a high dielectric constant material, is formed to a thickness of 1 nm from a position approximately 2 nm to 3 nm from the PtSi / p-Si interface (high dielectric constant material (9 ) Is in the depletion region of the Schottky diode).

【0038】図2に、図1の構造のショットキー型光検
出器のポテンシャルを示す。図2(A)は図1の構成を
そのまま描いたものである。図2(B)の実線は図2
(A)の構造によるポテンシャルを描いてある。
FIG. 2 shows the potential of the Schottky photodetector having the structure shown in FIG. FIG. 2A depicts the configuration of FIG. 1 as it is. The solid line in FIG.
The potential due to the structure of (A) is drawn.

【0039】ショットキーダイオードの印加電圧は、−
5V(逆バイアス)としてある。図2(B)のこの実線
は、ポアッソン方程式の解としてのショットキーダイオ
ードのポテンシャルと、鏡像効果によるポテンシャルの
和である。
The applied voltage of the Schottky diode is-
5 V (reverse bias). This solid line in FIG. 2B is the sum of the potential of the Schottky diode as a solution of the Poisson equation and the potential due to the mirror image effect.

【0040】なお、図2(B)において、2つのポテン
シャルの導出の際には、各深さにおける誘電率を考慮し
た1次元プロファイルモデルを用いている。
In FIG. 2B, when deriving the two potentials, a one-dimensional profile model that takes into account the dielectric constant at each depth is used.

【0041】結果として、実効バリア位置x-effect
は、PtSi/p−Si界面から3.0nmとなる。高
誘電率層(9)は1nmの極薄膜であるため、ホットホ
ールはトンネリングにより高誘電率層(9)を通過でき
る。
As a result, the effective barrier position x-effect
Is 3.0 nm from the PtSi / p-Si interface. Since the high dielectric layer (9) is a very thin film having a thickness of 1 nm, hot holes can pass through the high dielectric layer (9) by tunneling.

【0042】比較のために、高誘導率層(9)を形成し
ていない場合(従来例)のポテンシャルを、図2(B)
に破線で示してある。従来例では実効バリア位置は約
6.3nmである。
For comparison, the potential in the case where the high dielectric constant layer (9) is not formed (conventional example) is shown in FIG.
Are indicated by broken lines. In the conventional example, the effective barrier position is about 6.3 nm.

【0043】次に、図3を参照して、本発明の一実施例
に係るショットキー型光検出器の駆動方法の例を示す。
Next, an example of a method of driving a Schottky photodetector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0044】図3(A)は、図1の構造のショットキー
型光検出器に関して逆バイアス電圧5Vの条件のポテン
シャルを示す図である。
FIG. 3A is a diagram showing the potential of the Schottky photodetector having the structure shown in FIG. 1 under the condition of a reverse bias voltage of 5 V.

【0045】図3(B)は、逆バイアス電圧6Vの条
件、図3(C)は、逆バイアス電圧7Vの条件のポテン
シャルを示す図である。
FIG. 3B is a diagram showing a potential under a condition of a reverse bias voltage of 6 V, and FIG. 3C is a diagram showing a potential under a condition of a reverse bias voltage of 7 V.

【0046】図3を参照して、逆バイアス電圧の値に応
じて急激に実効バリア高さが低下することがわかる。そ
して、逆バイアス電圧の5〜7Vという電圧値は、実効
バリア位置が高誘電率膜内に位置する範囲の逆バイアス
の条件とされる。
Referring to FIG. 3, it can be seen that the effective barrier height sharply decreases according to the value of the reverse bias voltage. The reverse bias voltage of 5 to 7 V is a condition for the reverse bias in a range where the effective barrier position is located in the high dielectric constant film.

【0047】このように、高誘電率膜の深さ方向範囲内
に実効バリア位置が存在するように逆バイアス電圧を調
整する駆動方法によって、小さな駆動電圧差によって実
効ショットキー障壁高さを大きく変化させることができ
る。
As described above, the driving method of adjusting the reverse bias voltage so that the effective barrier position exists within the depth direction range of the high dielectric constant film greatly changes the effective Schottky barrier height with a small driving voltage difference. Can be done.

【0048】しかも、実効バリア位置が界面近傍に維持
された状態であるため、生成したホットホールの減少が
抑制できている。これにより、高い感度を維持しながら
その範囲内で感度調整が容易に行える。
Further, since the effective barrier position is maintained in the vicinity of the interface, reduction of generated hot holes can be suppressed. Thereby, the sensitivity can be easily adjusted within the range while maintaining high sensitivity.

【0049】高誘電率層(9)としては、シリコンの比
誘電率(11.7)よりも高い比誘電率(静電的)を有する
GaAs、InSb等の化合物半導体あるいはGe等を
用いてもよい。
As the high dielectric constant layer (9), a compound semiconductor such as GaAs or InSb having a relative dielectric constant (electrostatic) higher than that of silicon (11.7) or Ge or the like may be used.

【0050】[0050]

【実施例2】本発明のショットキー型光検出器の駆動方
法の第2の実施例について説明する。
Embodiment 2 A second embodiment of the method of driving a Schottky photodetector according to the present invention will be described.

【0051】本実施例に係る駆動方法は、図1に示した
構造のショットキー型光検出器を逆バイアス電圧7Vに
リセットした直後に浮動状態(フローティング状態)と
して、例えば33ms(ミリ秒;走査期間)後に再度リ
セットする際に、電位を読み出すものである。
In the driving method according to this embodiment, the Schottky photodetector having the structure shown in FIG. 1 is set to a floating state (floating state) immediately after resetting to a reverse bias voltage of 7 V, for example, 33 ms (millisecond; scanning). When resetting again after the period, the potential is read.

【0052】図4に、この駆動方法の感度特性を示す。
図4において、横軸は入射光量、縦軸は読み出し電位
(信号電位)である。
FIG. 4 shows the sensitivity characteristics of this driving method.
In FIG. 4, the horizontal axis is the amount of incident light, and the vertical axis is the read potential (signal potential).

【0053】図3を参照して説明したとおり、逆バイア
ス電圧7Vにおける感度は高く、逆バイアス電圧に強く
依存して感度が低下するため、低照度で高い感度を持
ち、高照度では感度が抑制される。
As described with reference to FIG. 3, the sensitivity at a reverse bias voltage of 7 V is high, and the sensitivity is reduced strongly depending on the reverse bias voltage. Therefore, the sensitivity is high at low illuminance and the sensitivity is suppressed at high illuminance. Is done.

【0054】この傾向は、従来のショットキー光検出器
においても同様に持ち合わせているが、図4中破線で示
すように緩慢である。
This tendency is similarly held in the conventional Schottky photodetector, but is slow as shown by the broken line in FIG.

【0055】本実施例においては、図4中実線で示すよ
うに、低照度(照射光量小)で高感度を持ち(読み出し
電位大)、高照度まで飽和しない感度特性は、自身の温
度と放射赤外線との関係が対数に近い物理現象の検出に
は最適といえる。
In the present embodiment, as shown by the solid line in FIG. 4, the sensitivity characteristic is high at low illuminance (small irradiation light amount) (high readout potential) and does not saturate up to high illuminance. It can be said to be optimal for detecting physical phenomena whose relationship with infrared rays is close to logarithmic.

【0056】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含む。
Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment but includes various embodiments according to the principle of the present invention.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明(請求項1)のショットキー型光
検出器によれば、金属/半導体界面から実効バリア位置
までの移動における信号電荷担体の減少が抑制され、光
検出器の高感度化を達成することができる。
According to the Schottky photodetector of the present invention (claim 1), the decrease of the signal charge carriers in the movement from the metal / semiconductor interface to the effective barrier position is suppressed, and the photodetector has high sensitivity. Can be achieved.

【0058】上記効果は請求項2〜4に記載される本発
明の好ましい態様によっても同様にして達成される。
The above-mentioned effects are similarly achieved by the preferred embodiments of the present invention.

【0059】また、本発明のショットキー型光検出器の
駆動方法(請求項5)によれば、金属/半導体界面から
実効バリア位置までの移動における信号電荷(担体)の
消滅を抑制するように逆バイアス電圧を印加することに
より、光検出器の高感度化を達成することができる。
According to the method of driving a Schottky photodetector of the present invention (claim 5), the disappearance of signal charges (carriers) during movement from the metal / semiconductor interface to the effective barrier position is suppressed. By applying a reverse bias voltage, high sensitivity of the photodetector can be achieved.

【0060】さらに、本発明の駆動方法(請求項6)に
よれば、高誘電率膜の位置におけるポテンシャルの急激
な変化を利用した駆動方法を用いることにより、低照度
において高感度とされ、かつ大きなダイナミックレンジ
を有する検出器を実現できる。
Further, according to the driving method of the present invention (claim 6), by using a driving method utilizing a sudden change in potential at the position of the high dielectric constant film, high sensitivity can be obtained at low illuminance, and A detector having a large dynamic range can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のショットキー型光検出器の実施例の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a Schottky photodetector of the present invention.

【図2】(A)本発明の一実施例の構成を示す図であ
る。 (B)本発明の一実施例のショットキー型光検出器のポ
テンシャルを示す図である。
FIG. 2A is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. (B) is a diagram showing the potential of the Schottky photodetector of one embodiment of the present invention.

【図3】本発明のショットキー型光検出器の駆動方法の
第1の実施例のポテンシャルを示す図である。(A)〜
(C)はバイアス電圧を可変とした場合のポテンシャル
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the potential of the first embodiment of the driving method of the Schottky photodetector of the present invention. (A) ~
(C) is a diagram showing the potential when the bias voltage is variable.

【図4】本発明のショットキー型光検出器の駆動方法の
第2の実施例の感度特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing sensitivity characteristics of a second embodiment of the driving method of the Schottky photodetector of the present invention.

【図5】(A)従来のショットキー型光検出器の構成を
示す図である。 (B)図5(A)の構成のポテンシャルを示す図であ
る。 (C)鏡像効果を考慮したポテンシャルを示す図であ
る。
FIG. 5A is a diagram showing a configuration of a conventional Schottky photodetector. (B) is a diagram showing the potential of the configuration of FIG. 5 (A). (C) is a diagram showing a potential in consideration of the mirror image effect.

【図6】(A)従来のショットキー型光検出器の別の構
成を示す図である。 (B)図6(A)の構成のポテンシャルを示す図であ
る。
FIG. 6A is a diagram showing another configuration of a conventional Schottky photodetector. FIG. 7B is a diagram showing the potential of the configuration of FIG.

【符号の説明】 1 金属電極 2 半導体基板 3 オーミックコンタクト 4 金属のフェルミレベル 5,5′,5″ 空乏層 6,6′ ポテンシャル 7 逆バイアス電圧 8 p+ドーパント 9 高誘電率材料(高誘電率層) 100 光 200〜202 ホットホール[Description of Signs] 1 Metal electrode 2 Semiconductor substrate 3 Ohmic contact 4 Metallic Fermi level 5, 5 ', 5 "Depletion layer 6, 6' Potential 7 Reverse bias voltage 8 P + dopant 9 High dielectric constant material (High dielectric constant Layer) 100 light 200-202 hot hole

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板と金属からなるショットキーダ
イオードを用いた光検出器において、前記半導体基板と
前記金属との界面に近接して前記半導体基板中の空乏層
が広がっている領域内に、前記半導体基板よりも誘電率
の高い高誘電率層が形成されていることを特徴とするシ
ョットキー型光検出器。
1. A photodetector using a Schottky diode composed of a semiconductor substrate and a metal, wherein a depletion layer in the semiconductor substrate is provided near an interface between the semiconductor substrate and the metal.
A Schottky-type photodetector, wherein a high-permittivity layer having a higher permittivity than the semiconductor substrate is formed in a region where the width of the semiconductor substrate extends .
【請求項2】前記半導体基板中のショットキーダイオー
ド空乏層域内に、前記高誘電率層として、第2の半導体
が形成されていることを特徴とする請求項1記載のショ
ットキー型光検出器。
2. The Schottky photodetector according to claim 1, wherein a second semiconductor is formed as the high dielectric constant layer in a Schottky diode depletion layer region in the semiconductor substrate. .
【請求項3】前記半導体基板中のショットキーダイオー
ド空乏層域内に、前記高誘電率層として、絶縁体の極薄
膜から形成されていることを特徴とする請求項1記載の
ショットキー型光検出器。
3. The Schottky-type photodetector according to claim 1, wherein the high dielectric constant layer is formed of an extremely thin insulating material in a Schottky diode depletion layer region in the semiconductor substrate. vessel.
【請求項4】前記高誘電率層がチタンナイトライド(T
iN)からなることを特徴とする請求項1に記載のショ
ットキー型光検出器。
4. The high dielectric constant layer is made of titanium nitride (T
The Schottky photodetector according to claim 1, wherein the photodetector comprises iN).
【請求項5】半導体基板と金属からなるショットキーダ
イオードの空乏層域内に前記半導体よりも誘電率の高い
高誘電率層を形成したショットキー型光検出器の駆動方
法において、実効ショットキー障壁位置が、前記高誘電
率層部分に位置するようにバイアス電圧を印加すること
を特徴とするショットキー型光検出器の駆動方法。
5. A method for driving a Schottky photodetector, wherein a high dielectric constant layer having a higher dielectric constant than the semiconductor is formed in a depletion layer region of a Schottky diode made of a semiconductor substrate and a metal. Wherein a bias voltage is applied such that the bias voltage is applied to the high dielectric constant layer portion.
【請求項6】半導体基板と金属からなるショットキーダ
イオードの空乏層域内に前記半導体よりも誘電率の高い
高誘電率層を形成したショットキー型光検出器の駆動方
法において、前記ショットキー型光検出器を所定のバイ
アス電圧にリセットした後に直ちに浮動状態にし、所定
時間後、再度リセットする際に電位を読み出すことを特
徴とするショットキー型光検出器の駆動方法。
6. A method for driving a Schottky photodetector, wherein a high dielectric constant layer having a higher dielectric constant than the semiconductor is formed in a depletion layer region of a Schottky diode made of a semiconductor substrate and a metal. A method for driving a Schottky photodetector, characterized in that a floating state is set immediately after resetting a detector to a predetermined bias voltage, and a potential is read out when resetting after a predetermined time.
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