DE112018001216T5

DE112018001216T5 - Halbleiter-Lichtdetektionselement

Info

Publication number: DE112018001216T5
Application number: DE112018001216.6T
Authority: DE
Inventors: Kazuto Ofuji; Masashi Ito; Katsumi Shibayama; Akira Sakamoto
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2019-11-21
Also published as: CN117038690A; WO2018163965A1; US11664405B2; JP7090400B2; CN110383503A; US20200035747A1; JP7445705B2; CN110383503B; JP2018148138A; US11205676B2; JP2022113791A; US20220028906A1

Abstract

Bereitgestellt ist ein Halbleiter-Lichtdetektionselement, das beinhaltet: einen Halbleiterabschnitt mit einer Vorderseite, die einen Lichtempfangsbereich, der einfallendes Licht empfängt, beinhaltet und das einfallende Licht, das auf den Lichtempfangsbereich einfällt, photoelektrisch umwandelt; einen Metallabschnitt, der auf der Vorderseite bereitgestellt ist; und einen Kohlenstoffnanoröhrenfilm, der auf dem Lichtempfangsbereich bereitgestellt ist und durch Ablegen einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren gebildet ist. Der Kohlenstoffnanoröhrenfilm erstreckt sich über eine Oberseite des Metallabschnitts von einer Oberseite des Lichtempfangsbereichs.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiter-Lichtdetektionselement.
Hintergrund
Patentschrift 1 offenbart ein Halbleiter-Lichtdetektionselement, das in der Lage ist, eine Verringerung in einer Monitorgenauigkeit mit Bezug auf Laserlicht mit zunehmender Anzahl der Nutzungsdauern zu vermeiden. Dieses Halbleiter-Lichtdetektionselement ist ein Halbleiter-Lichtdetektionselement, das Träger als Reaktion auf einfallendes Licht erzeugt und ein Siliziumsubstrat, einen Edelmetallfilm und eine Unterschicht beinhaltet. Das Siliziumsubstrat ist die zweite Art der Leitfähigkeit und beinhaltet einen Verunreinigungsbereich der Art Leitfähigkeit, der auf der ersten Vorderseite bereitgestellt ist. Der Edelmetallfilm ist auf mindestens einer Vorderseite der ersten und zweiten Vorderseiten des Siliziumsubstrats bereitgestellt. Die Unterschicht ist zwischen dem Edelmetallfilm und dem Siliziumsubstrat bereitgestellt und ist eine Schicht mit einer höheren Haftung zu dem Siliziumsubstrat als zu dem Edelmetallfilm. Somit reduziert das Bereitstellen des Edelmetallfilms auf der Vorderseite des Siliziumsubstrats das Aufladen, wenn Licht auf die Vorderseite des Siliziumsubstrats einfällt.
Referenzliste
Patentschriften
Patentschrift 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nr. 2007-27186
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In dem Fall von Detektion von ultraviolettem Licht unter Verwendung eines Halbleiter-Lichtdetektionselements wird die Verschlechterung von Detektionsempfindlichkeit (Reduzierung von Detektionsempfindlichkeit auf Grund von kontinuierlicher Strahlung relativ zur Detektionsempfindlichkeit bevor der Strahlung) ein Problem. Die Verschlechterung von Detektionsempfindlichkeit wird verursacht durch Ladungen, die auf einer Vorderseite eines Halbleiters durch Strahlung von ultraviolettem Licht mit hoher Energie erzeugt werden, was das Aufladen der Vorderseite des Halbleiters ermöglicht. Falls sich die Detektionsempfindlichkeit des Halbleiter-Lichtdetektionselements verschlechtert, verringert sich die Anzahl der Träger mit Bezug auf ultraviolettes Licht mit einer gewissen Intensität allmählich, sodass die Detektionsgenauigkeit des ultravioletten Lichts allmählich reduziert wird.
Um solch ein Problem zu lösen, wird in dem in Patentschrift 1 beschriebenen Halbleiter-Lichtdetektionselement ein Edelmetallfilm auf der Vorderseite des Halbleiters durch eine Unterschicht bereitgestellt und somit werden Ladungen durch den Edelmetallfilm abgegeben, sodass das Aufladen der Vorderseite des Halbleiters verhindert wird. Auf Grund von Reflektion und Absorption des ultravioletten Lichts in dem Edelmetallfilm wird jedoch die Lichtmenge des ultravioletten Lichts, das auf die Vorderseite des Halbleiters einfällt, erheblich reduziert und als Ergebnis gibt es ein Problem, dass die Detektionsempfindlichkeit verschlechtert wird.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Ansicht von solchen Problemen gemacht und die vorliegende Offenbarung ist es, ein Halbleiter-Lichtdetektionselement bereitzustellen, das in der Lage ist, das Aufladen einer Vorderseite eines Halbleiters zu verhindern und eine Verringerung in Detektionsempfindlichkeit im Vergleich mit zum Beispiel einem Fall, in dem ein Edelmetallfilm bereitgestellt ist, zu vermeiden.
Lösung des Problems
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Halbleiter-Lichtdetektionselement bereitgestellt, das beinhaltet: einen Halbleiterabschnitt mit einer Vorderseite, die einen Lichtempfangsbereich, der einfallendes Licht empfängt, beinhaltet und das einfallende Licht, das auf den Lichtempfangsbereich einfällt, photoelektrisch umwandelt; einen Metallabschnitt, der auf der Vorderseite bereitgestellt ist; und einen Kohlenstoffnanoröhrenfilm, der auf dem Lichtempfangsbereich bereitgestellt ist und durch Ablegen einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren gebildet ist. Der Kohlenstoffnanoröhrenfilm erstreckt sich über eine Oberseite des Metallabschnitts von einer Oberseite des Lichtempfangsbereichs.
In diesem Halbleiter-Lichtdetektionselement wird ein Kohlenstoffnanoröhrenfilm, in dem eine Vielzahl von Kohlenstoffröhren abgelegt ist, auf dem Lichtempfangsbereich bereitgestellt. Die Kohlenstoffnanoröhre hat genug Leitfähigkeit, um die Ladungen, die auf der Vorderseite des Halbleiterabschnitts erzeugt werden, abzugeben. Somit kann das Aufladen der Vorderseite des Halbleiterabschnitts, zum Beispiel ähnlich zu einem Fall, in dem ein Edelmetallfilm bereitgestellt ist, angemessen verhindert werden. Darüber hinaus haben die Kohlenstoffnanoröhren hohe Transparenz verglichen mit zum Beispiel Edelmetallen. Somit können die Reflektion und Absorption des ultravioletten Lichts reduziert werden und dadurch kann die Reduzierung der Lichtmenge des ultravioletten Lichts, das auf die Vorderseite des Halbleiterabschnitts einfällt, verhindert werden. Als Ergebnis ist es gemäß diesem Halbleiter-Lichtdetektionselement möglich, eine Verringerung in der Detektionsempfindlichkeit verglichen mit zum Beispiel einem Fall, in dem ein Edelmetallfilm bereitgestellt ist, zu verhindern.
Außerdem wird der Metallabschnitt in dem Halbleiter-Lichtdetektionselement auf der Vorderseite des Halbleiterabschnitts bereitgestellt. In einem Beispiel ist der Metallabschnitt eine Elektrode, die mit dem Halbleiterabschnitt elektrisch verbunden ist. In einem anderen Beispiel ist der Metallabschnitt ein lichtabschirmender Film zum Verhindern, dass Licht auf einen anderen Bereich als den Lichtempfangsbereich einfällt. Der Kohlenstoffnanoröhrenfilm erstreckt sich über die Oberseite des Metallabschnitts von der Oberseite des Lichtempfangsabschnitts. Somit können die Ladungen, die von der Vorderseite des Halbleiterabschnitts auf den Kohlenstoffnanoröhrenfilm übertragen werden, durch den Metallabschnitt angemessen abgegeben werden. Falls solch eine Konfiguration zum Beispiel in dem Edelmetallfilm von Patentschrift 1 realisiert wird, gibt es außerdem Bedenken, dass ein elektrischer Leitungsausfall auf Grund einer Trennung des Edelmetallfilms an der Stufendifferenz zwischen der Vorderseite des Halbleiterabschnitts und des Metallabschnitts auftreten kann. In vielen Fällen wird der Edelmetallfilm durch Dampfabscheidung (physikalische Dampfabscheidung (PVD), chemische Dampfabscheidung (CVD) oder dergleichen) gebildet, aber das Edelmetall haftet seltener an der Seitenfläche. Auf der anderen Seite kann in dem Kohlenstoffnanoröhrenfilm, da lange faserige Kohlenstoffnanoröhren sich von der Vorderseite des Halbleiterabschnitts zu der Oberseite des Metallabschnitts erstrecken können, elektrische Leitfähigkeit angemessen auch an der Stufendifferenz zwischen der Vorderseite des Halbleiterabschnitts und des Metallabschnitts durchgeführt werden.
In dem oben beschriebenen Halbleiter-Lichtdetektionselement kann eine Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren mit bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren und nicht bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren konfiguriert sein. Sogar in solch einem Fall ist es möglich, vorzugsweise einen Kohlenstoffnanoröhrenfilm zu realisieren, der die oben beschriebene Funktion aufweist.
In dem oben beschriebenen Halbleiter-Lichtdetektionselement kann ein Flächenwiderstand des Kohlenstoffnanoröhrenfilms 10⁴ Ω/□ oder mehr sein. Durch Reduzieren einer Dichte von Kohlenstoffnanoröhren, die den Kohlenstoffnanoröhrenfilm bilden (das heißt Reduzieren der Menge von Kohlenstoffnanoröhren pro Einheit Volumen), wird die Durchlässigkeit von ultravioletten Strahlen verbessert. Obwohl der Flächenwiderstand erhöht wird, ist andererseits ausreichend, dass der oben beschriebene Kohlenstoffnanoröhrenfilm die Ladungen abgeben kann, die auf der Vorderseite des Halbleiterabschnitts erzeugt werden. Somit ist solch eine hohe Leitfähigkeit als eine sogenannte transparente Elektrode für den Kohlenstoffnanoröhrenfilm nicht notwendigerweise erforderlich, und falls der Kohlenstoffnanoröhrenfilm einen relativ großen Flächenwiderstand hat, ist es möglich, sowohl hohe ultraviolette Strahlendurchlässigkeit als auch ausreichend Leitfähigkeit zu erreichen.
In dem oben beschriebenen Halbleiter-Lichtdetektionselement kann eine Länge einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem Kohlenstoffnanoröhrenfilm enthalten sind, größer gleich einer Höhe der Oberseite des Metallabschnitts relativ zu der Vorderseite sein. Als Ergebnis ist es möglich, den elektrischen Leitfähigkeitsausfall auf Grund der Trennung des Kohlenstoffnanoröhrenfilms an der Stufendifferenz zwischen der Vorderseite des Halbleiterabschnitts und des Metallabschnitts effektiver zu verhindern.
In dem oben beschriebenen Halbleiter-Lichtdetektionselement kann eine Länge einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem Kohlenstoffnanoröhrenfilm enthalten sind, 1µm oder mehr sein. Da die Höhe der Oberseite des Metallabschnitts relativ zu der Vorderseite des Halbleiterabschnitts typischerweise 1µm oder weniger ist, ist es möglich, den elektrischen Leitfähigkeitsausfall auf Grund der Trennung des Kohlenstoffnanoröhrenfilms an der Stufendifferenz zwischen der Vorderseite des Halbleiterabschnitts und des Metallabschnitts effektiver zu verhindern.
In dem oben beschriebenen Halbleiter-Lichtdetektionselement kann ein Verhältnis von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die in dem Kohlenstoffnanoröhrenfilm beinhaltet sind, größer als ein Verhältnis von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren sein. Die einwandigen Kohlenstoffnanoröhren haben höhere Durchlässigkeit als die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren, während sie den gleichen Grad von Leitfähigkeit wie die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren haben. Somit ist es gemäß solch einer Konfiguration möglich, eine Verringerung in Detektionsempfindlichkeit des Halbleiter-Lichtdetektionselements zu verhindern, während das Aufladen der Vorderseite des Halbleiterabschnitts angemessen verhindert wird.
Alternativ kann in dem oben beschriebenen Halbleiter-Lichtdetektionselement das Verhältnis der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die in dem Kohlenstoffnanoröhrenfilm enthalten sind, größer als das Verhältnis der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren sein. Generell ist das Verfahren zur Herstellung der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren einfacher als das Verfahren zur Herstellung der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren und die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren können zu niedrigeren Kosten als die einwandigen Kohlenstoffnanoröhren hergestellt werden. Somit ist es gemäß solch einer Konfiguration möglich, ein kostengünstiges Halbleiter-Lichtdetektionselement bereitgestellt werden, das leicht herzustellen ist.
In dem oben beschriebenen Halbleiter-Lichtdetektionselement kann die Durchlässigkeit des Kohlenstoffnanoröhrenfilms in einem Wellenlängenbereich von 400nm oder weniger 85% oder mehr sein. Somit ist es möglich, ein Halbleiter-Lichtdetektionselement bereitzustellen, das eine ausreichende Detektionsempfindlichkeit zu ultraviolettem Licht hat. In diesem Fall kann die Durchlässigkeit des Kohlenstoffnanoröhrenfilms in einem Wellenlängenbereich von 200nm oder mehr 85% oder mehr sein.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß dem Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Aufladung auf der Vorderseite eines Halbleiters zu verhindern und eine Verringerung in der Detektionsempfindlichkeit verglichen mit einem Fall, in dem ein Edelmetallfilm bereitgestellt ist, zu verhindern.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration von einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang Linie II-II der in 1 dargestellten Lichtdetektionsvorrichtung genommen ist.
3 ist eine Querschnittsansicht, die eine interne Konfiguration eines Halbleiter-Lichtdetektionselements darstellt.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen peripheren Kantenabschnitt eines CNT Films darstellt.
5 ist eine Mikroskopaufnahme, die einen CNT Film eines Halbleiter-Lichtdetektionselements, das als ein Prototyp hergestellt ist, zeigt.
6 ist eine Mikroskopaufnahme, die einen CNT Film eines Halbleiter-Lichtdetektionselements, das als ein Prototyp hergestellt ist, zeigt.
7 ist eine vergrößerte schematische Ansicht, die eine Darstellung von Kohlenstoffnanoröhren, die in einem CNT Film beinhaltet sind, darstellt.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens einer Herstellung eines CNT Films darstellt.
9 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Messung von spektralen Empfindlichkeitscharakteristiken eines Halbleiter-Lichtdetektionselements, das als ein Prototyp hergestellt ist, zeigt.
10 ist ein Graph, der Ergebnisse einer Messung zur Detektionsempfindlichkeit vor einer Bestrahlung mit ultravioletten Licht, nach Bestrahlung für 200 Sekunden, nach Bestrahlung für 400 Sekunden und nach Bestrahlung für 800 Sekunden mit Bezug auf einen Fall, in dem kein leitfähiger Film auf einem Lichtempfangsbereich bereitgestellt ist, einen Fall, in dem ein Edelmetallfilm bereitgestellt ist, und einen Fall, in dem ein CNT Film bereitgestellt ist, zeigt.
11 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Festkörperbildaufnahmeelements als ein Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Halbleiter-Lichtdetektionselements gemäß der vorliegenden Erfindung in Detail mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Außerdem werden in der Beschreibung der Figuren dieselben Elemente mit denselben Referenzzeichen benannt und redundante Beschreibungen ausgelassen.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration von einer Lichtdetektionsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang Linie II-II der in 1 dargestellten Lichtdetektionsvorrichtung 1 genommen ist. Wie in 1 und 2 dargestellt, beinhaltet die Lichtdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Gehäuse 2 und ein Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A, das in dem Gehäuse 2 untergebracht ist. Die Lichtdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung zum hauptsächlichen Detektieren der Intensität von ultraviolettem Licht.
Das Gehäuse 2 hat zum Beispiel eine planare Form, wie beispielsweise ein Viereck, und hat einen konkaven Unterbringungsraum. Das Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A ist in dem Unterbringungsraum untergebracht. Das Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A ist auf einer Unterseite 2a montiert, die den Unterbringungsraum des Gehäuses 2 definiert. Das Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A hat zum Beispiel eine planare Form, wie beispielsweise ein Viereck, und beinhaltet einen Halbleiterabschnitt 13, eine Kathodenelektrode 11 und eine erste Anodenelektrode 12, die auf der Vorderseite des Halbleiterabschnitts 13 bereitgestellt ist, und eine zweite Anodenelektrode (nicht dargestellt), die auf der Rückseite des Halbleiterabschnitts 13 bereitgestellt ist. Ein Lichtempfangsbereich 10a, der einfallendes Licht empfängt, ist auf der Vorderseite des Halbleiterabschnitts 13 bereitgestellt. Der Lichtempfangsbereich 10a hat zum Beispiel eine planare Form, wie beispielsweise ein Viereck, ähnlich zu dem Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A. Die Kathodenelektrode 11 umgibt den Lichtempfangsbereich 10a und hat zum Beispiel eine planare Form, wie beispielsweise eine viereckige Rahmenform. Die erste Anodenelektrode 12 ist in einem Abschnitt des Lichtempfangsbereichs 10a in eine Umfangsrichtung bereitgestellt und ist außerhalb der Kathodenelektrode 11 bereitgestellt.
Das Gehäuse 2 hat ein Paar vonMetallstiften 3 und 4, die in einen Bodenplattenabschnitt 2b des Gehäuses 2 eindringen. Ein Ende jedes Stifts 3 und 4 befindet sich in dem Unterbringungsraum des Gehäuses 2 auf der Unterseite 2a und das andere Ende jedes Stifts 3 und 4 befindet sich außerhalb des Unterbringungsraums des Gehäuses 2 auf der Rückseite der Unterseite 2a. Ein Ende des Stifts 3 ist elektrisch mit der ersten Anodenelektrode 12 des Halbleiter-Lichtdetektionselements 10A durch einen Verbindungsdraht 5 verbunden und ist elektrisch mit der zweiten Anodenelektrode verbunden. Ein Ende des Stifts 4 ist elektrisch mit der Kathodenelektrode 11 des Halbleiter-Lichtdetektionselements 10A durch einen Verbindungsdraht 6 verbunden. In einer Ausführungsform ist das Halbleiter-Lichtdetektionselements 10A zwischen einem Ende des Stifts 3 und einem Ende des Stifts 4 angeordnet.
3 ist eine Querschnittsansicht, die eine interne Konfiguration des Halbleiter-Lichtdetektionselements 10A darstellt, und veranschaulicht einen Querschnitt des Halbleiter-Lichtdetektionselements 10A entlang der Linie II-II in 1. Das Halbleiter-Lichtdetektionselements 10A ist eine Fotodiode vom pn-Übergangstyp. Wie in 3 dargestellt, zusätzlich zu der Kathodenelektrode 11, der ersten Anodenelektrode 12, dem Halbleiterabschnitt 13 und der zweiten Anodenelektrode 19, oben beschrieben, beinhaltet das Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich einen Schutzfilm 20 und einen Kohlenstoffnanoröhren- (CNT) -film 21.
Der Halbleiterabschnitt 13 hat innen einen pn-Übergang 13c und wandelt einfallendes Licht photoelektrisch um. Das heißt, dass Träger, die als Reaktion auf das Einfallen von Licht auf dem pn-Übergang 13c, der als photoelektrischer Umwandlungsabschnitt funktioniert, erzeugt werden, als ein elektrisches Signal extrahiert werden. Der Halbleiterabschnitt 13 ist zum Beispiel ein Siliziumsubstrat. Der Halbleiterabschnitt 13 hat eine flache Vorderseite 13a und eine flache Rückseite 13b, die sich einander in Richtung der Dicke gegenüberliegen. Die Vorderseite 13a beinhaltet einen Lichtempfangsbereich 10a. Zusätzlich beinhaltet der Halbleiterabschnitt 13 einen hochkonzentrierten Halbleiterbereich des p-Typs (p⁺ Bereich) 14, einen Halbleiterbereich des p-Typs (p Bereich) 15, einen niedrigkonzentrierten Halbleiterbereich des p-Typs (p^- Bereich) 16, einen hochkonzentrierten Halbleiterbereich des p-Typs (p⁺ Bereich) 17 und einen hochkonzentrierten Halbleiterbereich des n-Typs (n⁺ Bereich) 18. Außerdem bezeichnet „hochkonzentriert“, dass die Konzentration von Verunreinigungen zum Beispiel 1 x 10¹⁷ cm^-3 oder mehr ist, und „niedrigkonzentriert“ bezeichnet, dass die Konzentration von Verunreinigungen zum Beispiel 1 x 1015 cm^-3 oder weniger ist.
Der p⁺ Bereich 14 ist ein Verunreinigungsbereich, der in einem Bereich in dem Halbleiterabschnitt 13 einschließlich der Rückseite 13b bereitgestellt ist. Der p⁺ Bereich 14 ist zum Beispiel durch Ionenimplantation von Verunreinigungen des p-Typs von der Rückseite eines Siliziumsubstrats des p-Typs gebildet, das eine Basis des Halbleiterabschnitts 13 ist. Der p Bereich 15 ist ein Bereich, der sich zwischen dem p⁺ Bereich 14 und dem p^- Bereich 16 befindet, und ist ein Bereich, in dem das Siliziumsubstrat des p-Typs so bleibt wie es ist. Der p^- Bereich 16 ist ein Verunreinigungsbereich, der auf der Vorderseite 13a in dem Halbleiterabschnitt 13 bereitgestellt ist. Der p^- Bereich 16 ist zum Beispiel durch Ionenimplantation einer kleinen Anzahl von Verunreinigungen des n-Typs von der Vorderseite eines Siliziumsubstrats des p-Typs gebildet. Der p⁺ Bereich 17 ist ein Verunreinigungsbereich, der in einem Bereich in dem Halbleiterabschnitt 13 einschließlich der Vorderseite 13a bereitgestellt ist. Der p⁺ Bereich 17 ist zum Beispiel durch Ionenimplantation von Verunreinigungen des p-Typs in den p^- Bereich 16 gebildet.
Der n⁺ Bereich 18 ist ein Verunreinigungsbereich, der in einem Bereich in dem Halbleiterabschnitt 13 einschließlich der Vorderseite 13a bereitgestellt ist. Der pn-Übergang 13c ist auf einer Oberfläche zwischen dem n⁺ Bereich 18 und dem n^- Bereich 16 innerhalb des Halbleiterabschnitts 13 gebildet. Der pn-Übergang 13c überlappt mit dem Lichtempfangsbereich 10a, wenn er von der Richtung der Dicke des Halbleiterabschnitts 13 angesehen wird. Der n⁺ Bereich 18 ist zum Beispiel durch Ionenimplantation einer großen Menge von Verunreinigungen des n-Typs in den p^- Bereich 16 gebildet. Der n⁺ Bereich 18 überlappt mit dem Lichtempfangsbereich 10a und der Kathodenelektrode 11, wenn er von der Richtung der Dicke des Halbleiterabschnitts 13 angesehen wird. Der n⁺ Bereich 18 hat zum Beispiel eine planare Form, wie beispielsweise ein Viereck. Der p⁺ Bereich 17 umgibt den n⁺ Bereich 18, wenn er von der Richtung der Dicke des Halbleiterabschnitts 13 angesehen wird. Die Dicke des n⁺ Bereichs 18 (das heißt, die Tiefe des pn-Übergangs 13c von der Vorderseite 13a) ist zum Beispiel in einem Bereich von 70nm bis 150nm.
Die zweite Anodenelektrode 19 ist auf der gesamten Oberfläche der Rückseite 13b des Halbleiterabschnitts 13 bereitgestellt und ist in ohmschen Kontakt mit dem p⁺ Bereich 14. Die zweite Anodenelektrode 19 hat zum Beispiel eine gestapelte Struktur, wie beispielsweise Ti/Ni/Au. Der Schutzfilm 20 ist ein isolierender dielektrischer Film und ist zum Beispiel ein Siliziumoxidfilm. Der Schutzfilm 20 bedeckt einen Bereich der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 ausgenommen des Lichtempfangsbereichs 10a. In anderen Worten ist das Innere einer Öffnung 20a, die in dem Schutzfilm 20 gebildet ist, der Lichtempfangsbereich 10a. Innerhalb der Öffnung 20a ist der n⁺ Bereich 18 von dem Schutzfilm 20 freigelegt. Die Dicke des Schutzfilms 20 ist zum Beispiel in einem Bereich von 100nm bis 300nm.
Die Kathodenelektrode 11 ist ein Beispiel eines Metallabschnitts, der auf der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 bereitgestellt ist. Die Kathodenelektrode 11 der vorliegenden Erfindung ist auf dem Schutzfilm 20 bereitgestellt und ist in ohmschen Kontakt mit dem n⁺ Bereich 18 durch eine Öffnung, die in dem Schutzfilm 20 gebildet ist. Die Kathodenelektrode 11 ist zum Beispiel aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium (Al) gemacht. Die Seitenoberfläche auf der inneren Seite (der Lichtempfangsbereichsseite 10a) der Kathodenelektrode 11 ist so geformt, dass sie bündig mit einer Seitenoberfläche ist, die die Öffnung 20a des Schutzfilms 20 definiert. In anderen Worten definiert die Seitenoberfläche der inneren Seite der Kathodenelektrode 11 die äußere Kante des Lichtempfangsbereichs 10a. Die Dicke der Kathodenelektrode 11 relativ zu der Oberseite (die Oberfläche des Schutzfilms 20 gegenüber dem Halbleiterabschnitt 13) des Schutzfilms 20 ist zum Beispiel in einem Bereich von 700nm bis 1000nm. Somit ist die Höhe der Oberseite (die Oberfläche der Kathodenelektrode 11 gegenüber dem Halbleiterabschnitt 13) der Kathodenelektrode 11 relativ zu der Vorderseite 13a zum Beispiel in einem Bereich von 800nm bis 1300nm. Die erste Anodenelektrode 12 ist auf dem Schutzfilm 20 bereitgestellt und ist in ohmschen Kontakt mit dem p⁺ Bereich 17 durch eine Öffnung, die in dem Schutzfilm 20 gebildet ist. Die erste Anodenelektrode 12 ist zum Beispiel aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium (Al) gemacht.
Der CNT Film 21 ist ein leitfähiger Film, der durch Ablegen einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren gebildet ist. Um das Aufladen der Vorderseite des n⁺ Bereichs 18 zu verhindern, ist der CNT Film 12 auf dem Lichtempfangsbereich 10a bereitgestellt, sodass der gesamte Lichtempfangsbereich 10a bedeckt ist, und ist in Kontakt mit der Vorderseite des n⁺ Bereichs 18. Außerdem ist ein Abschnitt des CNT Films 21 auf der Kathodenelektrode 11 bereitgestellt und ist in Kontakt mit der Kathodenelektrode 11. Somit erlaubt der CNT Film 21, dass die Vorderseite des n⁺ Bereichs 18 und die Kathodenelektrode 11 in elektrischer Leitfähigkeit miteinander sind. Der Lichteinfall auf das Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A geht durch den CNT Film 21 und erreicht den Halbleiterabschnitt 13.
Wenn das Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A benutzt wird, ist die Kathodenelektrode 11 mit einem Massepotential (GND Potential) durch den Stift 4 (bezogen auf 1 und 2) verbunden. Wenn Licht durch den CNT Film 21 geht und auf den Halbleiterabschnitt 13 von dem Lichtempfangsbereich 10a der Vorderseite 13a einfällt, erreicht ein Abschnitt des einfallenden Lichts dann das Innere einer Verarmungsschicht, die in der Nähe des pn-Übergangs 13c gebildet ist. In der Verarmungsschicht werden Träger als Reaktion auf das einfallende Licht erzeugt und die Träger werden an das Äußere der Lichtdetektionsvorrichtung 1 durch die zweiten Anodenelektrode 19 und den Stift 3 ausgegeben (bezogen auf 1 und 2).
Hierin wird der CNT Film 21 der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich beschrieben. Die Filmdicke des CNT Films 21 auf dem Lichtempfangsbereich 10a ist zum Beispiel in einem Bereich von 10 bis 50nm. Um die Ladungen, die sich auf der Vorderseite des n⁺ Bereichs 18 ansammeln, angemessen abzugeben, wird der Flächenwiderstand des CNT Films 21 auf zum Beispiel 10⁸ Ω/□ oder weniger gesetzt. Solch eine Leitfähigkeit wie eine transparente Elektrode wird jedoch nicht benötigt und der Flächenwiderstand des CNT Films 21 wird auf zum Beispiel 10⁴ Ω/□ oder mehr gesetzt. Außerdem ist der Flächenwiderstand einer transparenten Elektrode, die generell in einer Halbleitervorrichtung benutzt wird, generell in einem Bereich von ungefähr 10² bis 10³ Ω/□. Somit ist die Dichte von Kohlenstoffnanoröhren in dem CNT Film 21, verglichen mit dem CNT Film, der für die transparente Elektrode benutzt wird, klein (nicht dicht) und der Flächenwiderstand hoch, sodass ultraviolette Strahlungen leicht übertragen werden. Außerdem war der Flächenwiderstand des CNT Films 21, der als ein Prototyp von dem Anmelder hergestellt worden ist, 10⁵ Ω/□.
In einem Beispiel ist ein Verhältnis von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 beinhaltet sind, größer als ein Verhältnis von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren. Die einwandigen Kohlenstoffnanoröhren haben im Wesentlichen den gleichen Grad von Leitfähigkeit als den der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren. Das liegt daran, dass sowohl die einwandigen Kohlenstoffnanoröhren als auch die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren im Wesentlichen den gleichen Grad von Leitfähigkeit pro Kohlenstoffnanoröhre aufweisen. Außerdem haben die einwandigen Kohlenstoffnanoröhren höhere Durchlässigkeit als die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren, In den mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren wird Licht nicht nur in der äußeren Schicht absorbiert, sondern auch in der inneren Schicht. Somit ist es durch Erhöhen des Verhältnisses der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren möglich, den Widerstand ohne Absenkung der Lichtdurchlässigkeit des CNT Films 21 zu reduzieren. Das angemessene Verhältnis der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren ist zum Beispiel 90% oder mehr.
In einem anderen Beispiel ist das Verhältnis der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 beinhaltet sind, größer als das Verhältnis der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren. Generell ist das Verfahren zur Herstellung der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren einfacher als das Verfahren zur Herstellung der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren und die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren können zu niedrigeren Kosten als die einwandigen Kohlenstoffnanoröhren hergestellt werden. In diesem Fall ist das angemessene Verhältnis der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren zum Beispiel 90% oder mehr.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Durchlässigkeit des CNT Films 21 in einem Wellenlängenbereich (das heißt ultraviolettem Bereich) von 200nm oder mehr und 400nm oder weniger zum Beispiel 85% oder mehr und in einer Ausführungsform 93%. Die Lichtdurchlässigkeitsleistung zu dem Objekt in dem ultravioletten Bereich ist niedriger als die in dem sichtbaren Bereich und die Lichtempfangsempfindlichkeit in dem Halbleiterabschnitt 13 in dem ultravioletten Bereich ist auch niedriger als die in dem sichtbaren Bereich. Somit ist es vorzuziehen, eine ausreichende Menge von ultraviolettem Licht, das durch den CNT Film 21 geht, sicherzustellen. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, dass der CNT Film 21 dünn ist und eine niedrige Dichte von Kohlenstoffnanoröhren aufweist. Außerdem war die Lichtdurchlässigkeit des CNT Films 21, der als ein Prototyp von dem Anmelder hergestellt worden ist, 93% oder mehr in einem Wellenlängenbereich von 200nm bis 1600nm.
Die Lichtdurchlässigkeit des CNT Films 21 wird grob durch eine Dichte von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 beinhaltet sind, Verhältnissen der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren und der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren und einer Filmdicke des CNT Films 21 bestimmt. Die Lichtdurchlässigkeit des CNT Films 21 erhöht sich mit der Verringerung der Dichte der Kohlenstoffnanoröhren und die Lichtdurchlässigkeit des CNT Films 21 verringert sich mit der Erhöhung der Dichte der Kohlenstoffnanoröhren. Außerdem erhöht sich die Lichtdurchlässigkeit des CNT Films 21 mit der Erhöhung des Verhältnisses der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren und verringert sich die Lichtdurchlässigkeit des CNT Films 21 mit der Erhöhung des Verhältnisses der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren. Außerdem erhöht sich die Lichtdurchlässigkeit des CNT Films 21 mit der Verringerung der Filmdicke und verringert sich die Lichtdurchlässigkeit des CNT Films 21 mit der Erhöhung der Filmdicke. Ultraviolettes Licht hat eine niedrigere Durchlässigkeit zu einem Objekt verglichen mit sichtbarem Licht, das eine längere Wellenlänge als ultraviolettes Licht hat. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, dass die Anzahl von Kohlenstoffnanoröhren pro Flächeneinheit klein gesetzt wird (zum Beispiel wird die Filmdicke klein gesetzt) verglichen mit der transparenten Elektrode, um sicherzustellen, dass die Lichtdurchlässigkeit zu ultravioletten Strahlen größer gleich der Lichtdurchlässigkeit der transparenten Elektrode zu sichtbarem Licht ist.
Außerdem erstreckt sich der periphere Kantenabschnitt des CNT Films 21 über die Oberseite der Kathodenelektrode 11. Da die Kathodenelektrode 11 eine rechteckige geschlossene Rahmenform hat, ist der CNT Film 21 in der vorliegenden Ausführungsform gebildet, um sich über die Oberseite der Kathodenelektrode 11 vom Inneren des Rahmens zu erstrecken. Das heißt, dass die Oberseite (die Oberfläche des CNT Films 21 gegenüber des Halbleiterabschnitts 13) des CNT Films 21 auf dem Lichtempfangsbereich 10a an einer niedrigeren Position als die Oberseite der Kathodenelektrode 11 ist und sich der CNT Film 21 somit kontinuierlich erstreckt, um sich über die Oberseite der Kathodenelektrode 11 von oberhalb des Lichtempfangsbereichs 10a zu erstrecken. 4 ist eine Querschnittsansicht, die den peripheren Kantenabschnitt des CNT Films 21 in vergrößerter Darstellung darstellt. Wie in 4 dargestellt, wird ein Verlängerungsabschnitt 21b, der die Endkante des CNT Films 21 beinhaltet, auf einer Oberseite 11a der Kathodenelektrode 11 bereitgestellt. Eine Dicke t1 des Verlängerungsabschnitts 21b ist im Wesentlichen gleich einer Dicke t2 eines Hauptabschnitts 21c, der auf dem Lichtempfangsbereich 10a des CNT Films 21 bereitgestellt ist.
Der CNT Film 21 beinhaltet zusätzlich einen ansteigenden Abschnitt 21d, der zwischen dem Verlängerungsabschnitt 21b und dem Hauptabschnitt 21c bereitgestellt ist. Der ansteigende Abschnitt 21d ist auf einer inneren Seitenfläche 11b der Kathodenelektrode 11 und auf der Seitenfläche (das heißt, einen Stufendifferenzabschnitt der Kathodenelektrode 11 und des Schutzfilms 20) der Öffnung 20a des Schutzfilms 20 bereitgestellt, um den Verlängerungsabschnitt 21b und den Hauptabschnitt 21c miteinander zu verbinden. Die innere Seitenfläche 11b der Kathodenelektrode 11 und die Seitenfläche der Öffnung 20a des Schutzfilms 20 sind im Wesentlichen parallel zu einer Normallinie Va der Vorderseite 13a, aber die Vorderseite des ansteigenden Abschnitts 21d wird eine Schrägfläche 21a, die mit Bezug auf die Normallinie Va geneigt ist. Insbesondere ist die Schrägfläche 21a in Form einer Neigung geneigt, um näher an der Kathodenelektrode 11 zu sein, wenn die Schrägfläche von der Vorderseite 13a getrennt ist. In anderen Worten ist die Dicke des ansteigenden Abschnitts 21d größer, wenn der ansteigende Abschnitt sich an die Vorderseite 13a annähert. Als Ergebnis ist eine Dicke t3 des ansteigenden Abschnitts 21d größer als die Dicke t2 des Hauptabschnitts 21c. Außerdem sind 5 und 6 Mikroskopaufnahmen, die den CNT Film des Halbleiter-Lichtdetektionselements, das als ein Prototyp hergestellt ist, zeigen. Mit Bezug auf diese Figuren kann verstanden werden, dass der CNT Film 21 die Schrägfläche 21a an dem Stufendifferenzabschnitt der Kathodenelektrode hat.
In 4 ist der ansteigende Abschnitt 21d in Kontakt mit der inneren Seitenfläche 11b der Kathodenelektrode 11 und der Seitenfläche der Öffnung 20a des Schutzfilms 20, aber ein Luftspalt kann in mindestens einem Raum zwischen dem ansteigenden Abschnitt 21d und der inneren Seitenfläche 11b der Kathodenelektrode 11 und einem Raum zwischen dem ansteigenden Abschnitt 21d und der Seitenfläche der Öffnung 20a des Schutzfilms 20 gebildet werden.
7 ist eine vergrößerte schematische Ansicht, die eine Darstellung von einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 beinhaltet sind, darstellt. Wie in 7 dargestellt, wenn die Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren in dem CNT Film 21 existiert, wird die Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren durch eine intermolekulare Kraft aggregiert, um ein Bündel (B1 in der Figur und nachfolgend wird solch ein Bündel als bündelförmige Kohlenstoffnanoröhren bezeichnet) zu bilden. Außerdem bilden manche Kohlenstoffnanoröhren kein Bündel, aber sie existieren in einem Einzelzustand (B2 in der Figur und nachfolgend werden solche Kohlenstoffnanoröhren als nicht bündelförmige Kohlenstoffnanoröhren bezeichnet). Die große Anzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 enthalten sind, kann mit den bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren und den nicht bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren konfiguriert sein. Da die bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren länger als die nicht bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren sind, wird es leichter, sich über die Stufendifferenzen der Kathodenelektrode 11 zu erstrecken. Die obere Grenze der Länge von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 enthalten sind, ist zum Beispiel 5µm oder weniger für die nicht bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren und die obere Grenze der Länge der Kohlenstoffnanoröhren ist zum Beispiel 8µm oder weniger für die bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren.
Die Länge der großen Anzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 enthalten sind, ist gleich oder größer als eine Höhe h1 der Oberseite 11a der Kathodenelektrode 11 relativ zu der Vorderseite 13a. Typischerweise ist die Höhe h1 1µm oder weniger und in diesem Fall ist die bevorzugte Länge der Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 enthalten sind, 1µm oder mehr. Somit können sich die Kohlenstoffnanoröhren angemessen über die Stufendifferenz der Kathodenelektrode 11 erstrecken. Hier bezieht sich „die Länge der Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 enthalten sind“ auf die durchschnittliche Länge der Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 enthalten sind. Außerdem bezieht sich die durchschnittliche Länge der Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren, in einem Fall, in dem die Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren mit den bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren und den nicht bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren konfiguriert ist, auf die durchschnittliche Länge, die von der Länge der bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren und der Länge der nicht bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren berechnet ist.
Der CNT Film 21 mit der oben beschriebenen Konfiguration kann zum Beispiel durch Schleuderbeschichtung gebildet werden. 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens einer Herstellung des CNT Films 21 darstellt. Als erstes wird eine Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren in einer Kammer durch chemische Dampfabscheidung synthetisiert (Schritt S1). Die Reaktionstemperatur zu diesem Zeitpunkt ist zum Beispiel 600°C bis 800°C. Als nächstes wird die Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren in ein Lösungsmittel gegeben, dem ein Additiv zugesetzt ist, und gerührt, um eine CNT-Dispersionsflüssigkeit zu erzeugen (Schritt S2). Anschließend wird die CNT-Dispersionsflüssigkeit auf die Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13, auf dem der Schutzfilm 20 und die Kathodenelektrode 11 gebildet sind, angewandt (Schritt S3). Als ein Beschichtungsverfahren zu diesem Zeitpunkt ist zum Beispiel Schleuderbeschichtung, Sprühbeschichtung oder Klingenbeschichtung bevorzugt, um den CNT Film 21 mit einer einheitlichen Filmdicke zu bilden. Außerdem ist die Dicke der Dispersionsflüssigkeit nach dem Absetzen ausreichend größer als eine Gesamtdicke des Schutzfilms 20 und der Kathodenelektrode 11. In der Schleuderbeschichtung und der Klingenbeschichtung wird eine übermäßige Dispersionsflüssigkeit nach einem Absetzen entfernt und die Dicke der Dispersionsflüssigkeit ist kleiner als oder im Wesentlichen gleich der Dicke der Elektrode. Anschließend wird die beschichtete CNT Dispersionsflüssigkeit erhitzt und getrocknet (Schritt S4). Als Ergebnis werden das Wasser und die Additive verdampft und nur die Kohlenstoffnanoröhren verbleiben in der Form eines Films auf der Vorderseite 13a. Auf diese Weise, durch Anwenden und Trocknen der Dispersionsflüssigkeit, die die Kohlenstoffnanoröhren enthält, kann der CNT Film 21 auf dem Halbleiterabschnitt 13 bei niedriger Temperatur gebildet werden. Anschließend wird der CNT Film, der sich außerhalb der Kathodenelektrode 11 befindet, unter Verwendung einer allgemeinen Photolithographietechnik und eine allgemeine Trockenätztechnik entfernt (Schritt S5). Als Ergebnis wird der CNT Film 21 der vorliegenden Ausführungsform hergestellt.
Die durch das Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A erhaltenen Auswirkungen gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform werden beschrieben. In dem Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A ist der CNT Film 21, der durch Ablegen der Vielzahl der Kohlenstoffnanoröhren gebildet ist, auf dem Lichtempfangsbereich 10a bereitgestellt. Die Kohlenstoffnanoröhre hat eine ausreichende Leitfähigkeit, um die Ladungen, die auf der Vorderseite 13a (insbesondere der Vorderseite des n⁺ Bereichs 18) des Halbleiterabschnitts 13 erzeugt werden, an die Kathodenelektrode 11, die mit dem Massepotential durch den CNT Film 21 verbunden ist, abzugeben. Somit, ähnlich zu dem Fall, in dem ein Edelmetallfilm wie in Patentschrift 1 bereitgestellt ist, kann zum Beispiel das Aufladen der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 ordnungsgemäß verhindert werden. Als Ergebnis ist es möglich, die Verschlechterung der Detektionsempfindlichkeit zu dem Zeitpunkt der Detektion des ultravioletten Lichts zu verhindern. Außerdem haben Kohlenstoffnanoröhren hohe Transparenz verglichen mit zum Beispiel Edelmetallen. Somit können die Reflektion und Absorption des ultravioletten Lichts reduziert werden und deshalb die Reduzierung der Lichtmenge des ultravioletten Lichts, das auf die Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 einfällt, verhindert werden. Als Ergebnis ist es gemäß des Halbleiter-Lichtdetektionselements 10A möglich, eine Verringerung in der Detektionsempfindlichkeit verglichen mit zum Beispiel dem Fall, in dem ein Edelmetallfilm bereitgestellt ist, zu verhindern.
9 ist Graphen, die die Ergebnisse einer Messung der spektralen Empfindlichkeitscharakteristiken des Halbleiter-Lichtdetektionselements, das als ein Prototyp hergestellt ist, zeigen. In 9 zeigen die durchgezogenen Graphen G1a, G2a und G3a spektrale Empfindlichkeitscharakteristiken vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht und zeigen die gestrichelten Graphen G1b, G2b und G3b spektrale Empfindlichkeitscharakteristiken nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (Xe Excimer Lampenlicht) für 800 Sekunden. Außerdem zeigen die Graphen G1a und G1b die spektrale Empfindlichkeitscharakteristiken des Halbleiter-Lichtdetektionselements mit dem CNT Film, der auf dem Lichtempfangsbereich gebildet ist, stellen die Graphen G2a und G2b die spektrale Empfindlichkeitscharakteristiken des Halbleiter-Lichtdetektionselements mit dem Edelmetallfilm dar, der auf dem Lichtempfangsbereich gebildet ist, und zeigen die Graphen G3a und G3b die spektrale Empfindlichkeitscharakteristiken des Halbleiter-Lichtdetektionselements ohne leitfähigen Film auf dem Lichtempfangsbereich. Wie in den Graphen G3a und G3b gezeigt, sogar in einem Fall, in dem der leitfähige Film nicht auf dem Lichtempfangsbereich bereitgestellt ist, in dem Wellenlängenbereich größer als 400nm, wird fast keine Änderung in der Detektionsempfindlichkeit vor und nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht beobachtet. Jedoch verschlechtert sich, in dem Wellenlängenbereich von 400nm oder weniger, die Detektionsempfindlichkeit nach der Bestrahlung relativ zu vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht beträchtlich. Außerdem wird die Verschlechterung von Detektionsempfindlichkeit in einem Fall, in dem der Edelmetallfilm auf dem Lichtempfangsbereich bereitgestellt ist, wie in den Graphen G2a und G2b gezeigt, effektiv sogar in dem Wellenlängenbereich von 400nm oder weniger verhindert und es wird fast keine Änderung in der Detektionsempfindlichkeit vor und nach der Bestrahlung beobachtet. Jedoch wird die Detektionsempfindlichkeit, verglichen mit dem Fall, in dem der leitfähige Film nicht bereitgestellt ist, stark reduziert. Auf der anderen Seite, in dem Fall in dem der CNT Film auf dem Lichtempfangsbereich bereitgestellt ist, wie in den Graphen G1a und G1b gezeigt, in dem Wellenlängenbereich von 400nm oder weniger, wird fast keine Änderung in der Detektionsempfindlichkeit vor und nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht beobachtet und verglichen mit dem Fall, in dem der Edelmetallfilm bereitgestellt ist, ist der Grad der Verringerung in der Detektionsempfindlichkeit gering.
10 ist ein Graph, der die Ergebnisse einer Messung zur Detektionsempfindlichkeit in der Wellenlänge 200nm vor der Bestrahlung mit ultravioletten Licht (Xe Excimer Lampenlicht) nach der Bestrahlung für 200 Sekunden, nach der Bestrahlung für 400 Sekunden und nach der Bestrahlung für 800 Sekunden mit Bezug auf den Fall, in dem kein leitfähiger Film auf einem Lichtempfangsbereich bereitgestellt ist, den Fall, in dem der Edelmetallfilm bereitgestellt ist, und den Fall, in dem der CNT Film bereitgestellt ist, zeigt. Wie in 10 gezeigt, in einem Fall, in dem kein leitfähiger Film bereitgestellt ist, verschlechtert sich die Detektionsempfindlichkeit, die ungefähr 80 (mA/W) vor der Bestrahlung ist, auf ungefähr 60 (mA/W) nach der Bestrahlung für 200 Sekunden. Außerdem verschlechtert sich die Detektionsempfindlichkeit, in einem Fall in dem der Edelmetallfilm bereitgestellt ist, sogar nach der Bestrahlung für 800 Sekunden kaum, aber die Detektionsempfindlichkeit vor der Bestrahlung wird ungefähr 10 (mA/W), was stark niedrig ist verglichen mit dem Fall, in dem kein leitfähiger Film bereitgestellt ist. Auf der anderen Seite, in einem Fall, in dem der CNT Film bereitgestellt ist, verschlechtert sich die Detektionsempfindlichkeit sogar nach der Bestrahlung für 800 Sekunden kaum und die Detektionsempfindlichkeit vor der Bestrahlung wird ungefähr 40 (mA/W), was stark verbessert ist verglichen mit dem Fall, in dem der Edelmetallfilm bereitgestellt ist.
Wie von den in 9 und 10 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, gemäß des Halbleiter-Lichtdetektionselements 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ist es möglich, effektiv eine Verringerung in der Detektionsempfindlichkeit verglichen mit zum Beispiel dem Fall, in dem der Edelmetallfilm bereitgestellt ist, zu verhindern.
Außerdem ist in dem Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A die Kathodenelektrode 11 auf der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 bereitgestellt. Dann erstreckt sich der CNT Film 21 über die Oberseite 11a der Kathodenelektrode 11. Somit wird der Kontaktbereich zwischen dem CNT Film 21 und der Kathodenelektrode 11 erhöht und deshalb können die Ladungen, die von der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 auf den CNT Film 21 übertragen werden, angemessen durch die Kathodenelektrode 11 abgegeben werden. Falls solch eine Konfiguration realisiert wird, zum Beispiel in dem Edelmetallfilm von Patentschrift 1, gibt es Bedenken, dass ein elektrischer Leitungsausfall auf Grund einer Trennung des Edelmetallfilms an der Stufendifferenz zwischen der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 und der Kathodenelektrode 11 auftreten kann. Dies liegt daran, dass in vielen Fällen der Edelmetallfilm durch Dampfabscheidung gebildet wird, aber das Edelmetall haftet kaum an der Seitenfläche. Auf der anderen Seite können in dem CNT Film 21, da lange faserige Kohlenstoffnanoröhren sich von der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 zu der Oberseite 11a der Kathodenelektrode 11 erstrecken können (mit Bezug auf 5 und 6), diese Komponente auch an der Stufendifferenz zwischen der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 und der Kathodenelektrode 11 angemessen leitfähig sein.
Außerdem, wie in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren des CNT Films 21 mit den bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren und den nicht bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren konfiguriert sein. Sogar in solch einem Fall ist es möglich, vorzugsweise den CNT Film 21 zu realisieren, der die oben beschriebenen Funktionen aufweist. Außerdem kann die Vielzahl der Kohlenstoffnanoröhren des CNT Films 21 nur durch die nicht bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren konfiguriert sein.
Außerdem, wie in der vorliegenden Ausführungsform, kann der Flächenwiderstand des CNT Films 10⁴ Ω/□ oder mehr sein. Der CNT Film 21 braucht nur die Ladungen, die auf der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 erzeugt werden, abgeben. Somit ist eine hohe Leitfähigkeit als eine sogenannte transparente Elektrode für den CNT Film 21 nicht notwendigerweise erforderlich und der CNT Film kann einen relativ großen Flächenwiderstand wie oben beschrieben aufweisen.
Außerdem, wie in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Länge der Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 beinhaltet sind, größer gleich der Höhe h1 der Oberseite 11a der Kathodenelektrode 11 relativ zu der Vorderseite 13a sein. Somit ist es möglich, den elektrischen Leitfähigkeitsausfall auf Grund der Trennung des CNT Films 21 an der Stufendifferenz zwischen der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 und der Kathodenelektrode 11 effektiver zu verhindern.
Außerdem, wie in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Länge der Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 beinhaltet sind, 1µm oder mehr sein. Die Höhe h1 der Oberseite 11a der Kathodenelektrode 11 relativ zu der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 ist typischerweise 1µm oder weniger. Somit ist es durch Setzen der Länge der Kohlenstoffnanoröhren auf 1µm oder mehr möglich, den elektrischen Leitfähigkeitsausfall auf Grund der Trennung des CNT Films 21 effektiver zu verhindern.
Außerdem, wie oben beschrieben, kann das Verhältnis der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 beinhaltet sind, größer als das Verhältnis der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren sein. Die einwandigen Kohlenstoffnanoröhren haben höhere Durchlässigkeit als die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren, während sie den gleichen Grad von Leitfähigkeit wie die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren haben. Somit ist es gemäß solch einer Konfiguration möglich, eine Verringerung in Detektionsempfindlichkeit des Halbleiter-Lichtdetektionselements 10A effektiver zu verhindern, während das Aufladen der Vorderseite 13a des Halbleiterabschnitts 13 angemessen verhindert wird. Alternativ, wie oben beschrieben, kann das Verhältnis der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die in dem CNT Film 21 beinhaltet sind, größer als das Verhältnis der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren sein. Generell ist das Verfahren zur Herstellung der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren einfacher als das Verfahren zur Herstellung der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren und die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren können zu niedrigeren Kosten als die einwandigen Kohlenstoffnanoröhren hergestellt werden. Somit ist es gemäß solch einer Konfiguration möglich, ein kostengünstiges Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A bereitzustellen, das leicht herzustellen ist.
Außerdem, wie in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Durchlässigkeit des CNT Films 21 in einem Wellenlängenbereich von 400nm oder weniger 85% oder mehr sein. Somit kann das Halbleiter-Lichtdetektionselement 10A mit ausreichender Detektionsempfindlichkeit zu ultraviolettem Licht bereitgestellt werden. Außerdem kann in diesem Fall die Durchlässigkeit des CNT Films 21 in einem Wellenlängenbereich von 200nm oder mehr 85% oder mehr sein.
(Zweite Ausführungsform)
11 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Festkörperbildaufnahmeelements 10B als ein Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Festkörperbildaufnahmeelement 10B ist ein rückseitig beleuchteter, ladungsgekoppelter Vorrichtungs- (CCD) - Bildsensor zum hauptsächlichen Aufnehmen eines ultravioletten Lichtbildes. Wie in 11 dargestellt, beinhaltet das Festkörperbildaufnahmeelement 10B einen Halbleiterabschnitt 30. Der Halbleiterabschnitt 30 hat ein Halbleitersubstrat des p⁺ -Typs 22 und eine Halbleiterschicht des p^- -Typs 23, die epitaktisch auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats des p⁺ -Typs wächst. Das Halbleitersubstrat des p⁺ -Typs 22 und die Halbleiterschicht des p^- -Typs 23 sind zum Beispiel aus einem Siliziumkristall gemacht, zu dem Verunreinigungen hinzugefügt sind.
Gate-Isolationsfilms 24, 25 und 26 sind auf einer Oberfläche 30a des Halbleiterabschnitts 30 bereitgestellt. Die Gate-Isolationsfilms 24 und 26 sind zum Beispiel Siliziumoxidfilms und der Gate-Isolationsfilm 25 ist zum Beispiel ein Siliziumnitridfilm. Das heißt, dass die Gate-Isolationsfilms 24, 25 und 26 eine Oxid Film-Nitrid Film-Oxid Film (ONO) Struktur haben. Eine Signalausleseschaltung 27 ist auf den Gate-Isolationsfilms 24, 25 und 26 bereitgestellt. Das heißt, dass die Signalausleseschaltung 27 auf einer Oberfläche 30a des Halbleiterabschnitts 30 durch die Gate-Isolationsfilms 24, 25 und 26 bereitgestellt ist. Die Signalausleseschaltung 27 beinhaltet eine Vielzahl von Ladungsübertragungselektroden. Eine Metallzwischenverbindung 28 für Signaleingabe/-ausgabe zu der Signalausleseschaltung 27 ist auf der Signalausleseschaltung 27 bereitgestellt. Die Metallzwischenverbindung 28 ist zum Beispiel aus Aluminium gemacht. Ein Unterbump-Metall (UBM; engl. „under bump metal“) 29 zum Bereitstellen eines Löthöckers ist auf der Metallzwischenverbindung 28 bereitgestellt.
Eine Aussparung 30c ist auf der anderen Oberfläche 30b (die Vorderseite des Halbleiterabschnitts in der vorliegenden Ausführungsform) des Halbleiterabschnitts bereitgestellt. Die Aussparung 30c hat eine abgeschnittene Pyramidenform (zum Beispiel eine abgeschnittene viereckige Pyramidenform), die sich zu der Seite gegenüber der einen Oberflächenseite 30a des Halbleiterabschnitts 30 ausbreitet. Eine Unterseite 30e der Aussparung 30c ist durch die Halbleiterschicht des p^- -Typs 23 konfiguriert. In dem Halbleiterabschnitt 30 dient die Unterseite 30e der Aussparung 30c als ein Lichtempfangsbereich, der einfallendes Licht empfängt. Außerdem dient ein verdünnter Abschnitt 30d, der der Unterabschnitt der Aussparung 30c ist, als ein Bildaufnahmebereich und Licht, das auf die Unterseite 30e einfällt, wird in dem verdünnten Abschnitt 30d photoelektrisch umgewandelt.
Eine Ansammlungsschicht 31 zum Eliminieren einer Rückseitenvertiefung ist in einem Abschnitt der Halbleiterschicht des p^- -Typs 23 entsprechend der Unterseite 30e der Aussparung 30c gebildet. Die Ansammlungsschicht 31 ist durch Ionenimplantation oder Diffusion von Verunreinigungen von p-Typen in dem Abschnitt der Halbleiterschicht des p^- -Typs 23 entsprechend der Unterseite 30e gebildet. In dem Halbleiterabschnitt 30 funktioniert der Bereich der Halbleiterschicht des p^- -Typs 23, die von der Ansammlungsschicht 31 zu einer Oberfläche 30a des Halbleiterabschnitts 30 reicht, als ein photoelektrischer Umwandlungsbereich. Außerdem, obwohl in der Darstellung ausgelassen, sind ein vergrabenen Kanal vom n-Typ, der jeder Ladungsübertragungselektrode der Signalausleseschaltung 27 zugewandt ist, ein Aufnahmeabschnitt des n-Typs zur Aufnahme von Elektroden, die in dem photoelektrischen Umwandlungsbereich erzeugt werden, und dergleichen in einem Abschnitt auf einer Oberflächenseite 30a in dem photoelektrischen Umwandlungsbereich gebildet.
Eine Metallschicht 33 ist auf der anderen Oberfläche 30b des Halbleiterabschnitts 30 gebildet. Eine Öffnung 33a zum Freilegen der Unterseite 30e der Aussparung 30c von der Metallschicht 33 ist auf der Metallschicht 33 bereitgestellt. Die Metallschicht 33 funktioniert als eine Lichtabschirmungsschicht, die das Einfallen von Licht auf einen anderen Bereich als die Unterseite 30e blockiert. Wenn von der Dickenrichtung des Halbleiterabschnitts 30 betrachtet, stimmt die Form der Öffnung 33a mit der Form der Unterseite 30e überein. Die Metallschicht 33 ist zum Beispiel durch Beschichten mit einer Dicke von mehreren µm bis zu mehreren Dutzend µm gebildet. Ein Beispiel für die Beschichtung ist stromlose Metallbeschichtung. In diesem Fall ist die Metallschicht 33 eine Beschichtungsschicht. Die Beschichtungsschicht ist zum Beispiel durch Bilden einer Oberflächenschicht mit einer Dicke von ungefähr 0,05 µm, gemacht aus Gold, auf einer Unterschicht mit einer Dicke von ungefähr 10pm, gemacht aus Nickel, durch stromlose Ni/Au Beschichtung konfiguriert.
Das Festkörperbildaufnahmeelement 10B beinhaltet zusätzlich einen CNT Film 32. Der CNT Film 32 ist ein leitfähiger Film, der durch Ablegen einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren gebildet ist. Der CNT Film 32 ist auf der Unterseite 30e bereitgestellt, um in Kontakt mit der Unterseite 30e zu sein, um Aufladen der Unterseite 30e zu verhindern. Außerdem ist ein Abschnitt des CNT Films 32 auf der Metallschicht 33 bereitgestellt und ist in Kontakt mit der Metallschicht 33. Somit erlaubt der CNT Film 32, dass die Unterschicht 30e und die Metallschicht 33 in elektrischer Leitfähigkeit miteinander sind, und somit können Ladungen, die auf der Unterseite 30e, die ein Lichtempfangsbereich ist, erzeugt werden, durch den CNT Film 32 an zum Beispiel die Metallschicht 33, die mit dem Massepotential verbunden ist, abgegeben werden. Das Licht, das auf das Festkörperbildaufnahmeelement 10B einfällt, geht durch den CNT Film 32 und erreicht die Unterseite 30e des Halbleiterabschnitts 30. Außerdem erstreckt sich der periphere Kantenabschnitt des CNT Films 32 über eine Oberseite 33b (Oberfläche der Metallschicht 33 gegenüber dem Halbleiterabschnitt 30) der Metallschicht 33. Da die Metallschicht 33 eine geschlossene Rahmenform hat, ist der CNT Film 32 in der vorliegenden Ausführungsform gebildet, um sich über die Oberseite 33b der Metallschicht 33 vom Inneren des Rahmens zu erstrecken. Außerdem sind die detaillierte Struktur, Form und Charakteristiken des CNT Films 32, anders als die oben genannten, die gleichen als diese des CNT Films 21 der ersten Ausführungsform und somit wird die Beschreibung ausgelassen.
Die durch das Festkörperbildaufnahmeelement 10B erhaltenen Auswirkungen gemäß der vorliegenden Ausführungsformen wie oben beschrieben werden beschrieben. In dem Festkörperbildaufnahmeelement 10B ist der CNT Film 32, der durch Ablegen einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren gebildet ist, auf der Unterseite 30e des Halbleiterabschnitts 30 bereitgestellt. Somit kann das Aufladen der Unterseite 30e des Halbleiterabschnitts 30, ähnlich zu der ersten Ausführungsform, angemessen verhindert werden. Als Ergebnis ist es möglich, die Verschlechterung der Detektionsempfindlichkeit zum Zeitpunkt der Detektion von ultraviolettem Licht zu verhindern. Außerdem haben die Kohlenstoffnanoröhren hohe Transparenz verglichen mit Edelmetallen. Somit können Reduktion und Absorption von ultraviolettem Licht reduziert werden und deshalb kann die Reduzierung der Lichtmenge des ultravioletten Lichts, das auf die Unterseite 30e des Halbleiterabschnitts einfällt, verhindert werden. Als Ergebnis ist es gemäß des Festkörperbildaufnahmeelements 10B möglich, eine Verringerung in der Detektionsempfindlichkeit verglichen mit einem Fall, in dem ein Edelmetallfilm auf der Unterseite 30e bereitgestellt ist, zu verhindern.
Außerdem ist in dem Festkörperbildaufnahmeelement 10B die Metallschicht 33 auf der Unterseite 30e des Halbleiterabschnitts 30 bereitgestellt. Der CNT Film 32 erstreckt sich über die Oberseite 33b der Metallschicht 33. Somit wird der Kontaktbereich zwischen dem CNT Film 32 und der Metallschicht 33 erhöht und deshalb können die Ladungen, die von der Unterseite 30e des Halbleiterabschnitts 30 auf den CNT Film 32 übertragen werden, angemessen durch die Metallschicht 33 abgegeben werden. Da lange faserige Kohlenstoffnanoröhren sich von der Unterseite 30e des Halbleiterabschnitts 30 zu der Oberseite 33b der Metallschicht 33 erstrecken können, können in dem CNT Film 32 diese Komponente auch an der Stufendifferenz zwischen der Unterseite 30e des Halbleiterabschnitts 30 und der Metallschicht 33 angemessen leitfähig sein.
Das Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt und verschiedene andere Modifikationen sind möglich. Zum Beispiel können die oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander gemäß dem notwendigen Zweck und Auswirkung kombiniert werden. Außerdem, da die Kathodenelektrode in der ersten Ausführungsform eine rechteckige Rahmenform hat und den Lichtempfangsbereich umgibt, kann die Differenz in Reaktionsgeschwindigkeit gemäß der Einfallposition sogar in einem Fall, in dem der Lichtempfangsbereich breit ist, reduziert werden. In einem Fall, in dem der Lichtempfangsbereich relativ klein ist, kann die Kathodenelektrode jedoch nicht den Lichtempfangsbereich umgeben und kann die Kathodenelektrode zum Beispiel entlang nur einer Seite des viereckigen Lichtempfangsbereichs bereitgestellt sein.
Bezugszeichenliste
1... Lichtdetektionsvorrichtung, 2... Gehäuse, 2a... Unterseite , 2b... Bodenplattenabschnitt, 3, 4 ... Stift, 5, 6... Verbindungsdraht, 10A.. Halbleiter-Lichtdetektionselement, 10B... Festkörperbildaufnahmeelement, 10a... Lichtempfangsbereich, 11... Kathodenelektrode, 11a... Oberfläche, 11b... innere Seitenfläche, 12... erste Anodenelektrode, 13... Halbleiterabschnitt, 13a... Vorderseite, 13b... Rückseite, 13c... pn-Übergang, 14... p⁺ Bereich, 15... p Bereich, 16... p^- Bereich, 17... p⁺ Bereich, 18... n⁺ Bereich, 19... zweite Anodenelektrode, 20... Schutzfilm, 20a... Öffnung, 21... CNT Film, 21a... Schrägfläche, 21b... Verlängerungsabschnitt, 21c... Hauptabschnitt, 21d... ansteigender Abschnitt, 22... Halbleiterabschnitt des p⁺-Typs, 23... Halbleiterschicht des p^--Typs, 24, 25, 26... Gate-Isolationsfilm, 27... Signalausleseschaltung, 28... Metallzwischenverbindung, 30... Halbleiterabschnitt, 30a... eine Oberfläche, 30b... andere Oberfläche, 30c... Aussparung, 30d... verdünnter Abschnitt, 30e... Unterseite (Lichtempfangsbereich), 31... Ansammlungsschicht, 32... CNT Film, 33... Metallschicht, 33a... Öffnung, 33b... Oberseite, Va... Normallinie
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 200727186 [0003]

Claims

Ein Halbleiter-Lichtdetektionselement umfassend: einen Halbleiterabschnitt mit einer Vorderseite, die einen Lichtempfangsbereich, der einfallendes Licht empfängt, beinhaltet und das einfallende Licht, das auf den Lichtempfangsbereich einfällt, photoelektrisch umwandelt; einen Metallabschnitt, der auf der Vorderseite bereitgestellt ist; und einen Kohlenstoffnanoröhrenfilm, der auf dem Lichtempfangsbereich bereitgestellt ist und durch Ablegen einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren gebildet ist, wobei sich der Kohlenstoffnanoröhrenfilm über eine Oberseite des Metallabschnitts von einer Oberseite des Lichtempfangsbereichs erstreckt.
Das Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren mit bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren und nicht bündelförmigen Kohlenstoffnanoröhren konfiguriert ist.
Das Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß Anspruch 1, wobei ein Flächenwiderstand des Kohlenstoffnanoröhrenfilms 10⁴ Ω/□ oder mehr ist.
Das Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Länge der Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem Kohlenstoffnanoröhrenfilm enthalten sind, größer gleich einer Höhe der Oberseite des Metallabschnitts relativ zu der Vorderseite ist.
Das Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Länge der Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren, die in dem Kohlenstoffnanoröhrenfilm enthalten sind, 1µm oder mehr ist.
Das Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Verhältnis von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die in dem Kohlenstoffnanoröhrenfilm enthalten sind, größer als ein Verhältnis von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren ist.
Das Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Verhältnis von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die in dem Kohlenstoffnanoröhrenfilm enthalten sind, größer als ein Verhältnis von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren ist.
Das Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Durchlässigkeit des Kohlenstoffnanoröhrenfilms in einem Wellenlängenbereich von 400nm oder weniger 85% oder mehr ist.
Das Halbleiter-Lichtdetektionselement gemäß Anspruch 8, wobei die Durchlässigkeit des Kohlenstoffnanoröhrenfilms in einem Wellenlängenbereich von 200nm oder mehr 85% oder mehr ist.