JPH02196474A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH02196474A JPH02196474A JP1016730A JP1673089A JPH02196474A JP H02196474 A JPH02196474 A JP H02196474A JP 1016730 A JP1016730 A JP 1016730A JP 1673089 A JP1673089 A JP 1673089A JP H02196474 A JPH02196474 A JP H02196474A
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- semiconductor
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- semiconductors
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体受光素子に関し、特に暗電流が少く、暗
電流の経時変化も少ないＧｅ半導体受光素子に関するも
のである。
電流の経時変化も少ないＧｅ半導体受光素子に関するも
のである。
従来のＧｅ半導体受光素子は、第２図にその構造を示す
ように、ｎ型Ｇｅ基板内にｐ型頭域２を形成して成り、
そのｐｎ接合面３がＧｅ基板１の表面に露出する部位８
に直接表面保護用の絶縁膜５が形成された構造となって
いる。絶縁膜としてはＳｉ酸化膜やＳｉ窒化膜が形成さ
れている。
ように、ｎ型Ｇｅ基板内にｐ型頭域２を形成して成り、
そのｐｎ接合面３がＧｅ基板１の表面に露出する部位８
に直接表面保護用の絶縁膜５が形成された構造となって
いる。絶縁膜としてはＳｉ酸化膜やＳｉ窒化膜が形成さ
れている。
上述した従来のＧｅ半導体受光素子は、ｐｎ接合面３が
Ｇｅ基板表面に露出する部位８上に直接表面保護用の絶
縁膜５が形成されており、この絶縁膜５としてＳｉ酸化
膜やＳｉ窒化膜が形成されている。これらＳｉ酸化膜や
Ｓｉ窒化膜はＧｅと結晶構造も格子定数も全く異なって
おり、その結構としてＧｅ表面での界面準位の密度が高
くなっている。またＧｅはＳｉ’＋ＧａＡｓと比ベバン
ドギャップが狭いため、真性キャリア濃度が高く、また
化学的反応に対する活性化エネルギーが低い。
Ｇｅ基板表面に露出する部位８上に直接表面保護用の絶
縁膜５が形成されており、この絶縁膜５としてＳｉ酸化
膜やＳｉ窒化膜が形成されている。これらＳｉ酸化膜や
Ｓｉ窒化膜はＧｅと結晶構造も格子定数も全く異なって
おり、その結構としてＧｅ表面での界面準位の密度が高
くなっている。またＧｅはＳｉ’＋ＧａＡｓと比ベバン
ドギャップが狭いため、真性キャリア濃度が高く、また
化学的反応に対する活性化エネルギーが低い。
これらのことにより、発生電流による暗電流が大きく、
また、暗電流の経時変化を起こしやすいという欠点を有
している。
また、暗電流の経時変化を起こしやすいという欠点を有
している。
本発明はこのような欠点を除去し、特性劣化のないＧｅ
半導体受光素子を得ることを目的としている。
半導体受光素子を得ることを目的としている。
本発明の半導体受光素子は、半導体基板としてＧｅを使
用し、前記半導体基板に少なくともｐｎ接合を有する半
導体受光素子に於て、少なくとも該ｐｎ接合が基板表面
に露出する部位に、Ｇｅよりもバンドギャップの広い半
導体が形成され、かつ、該Ｇｅよりもバンドギャップの
広い半導体上を絶縁膜で覆ったことを特徴とする構成に
なっている。
用し、前記半導体基板に少なくともｐｎ接合を有する半
導体受光素子に於て、少なくとも該ｐｎ接合が基板表面
に露出する部位に、Ｇｅよりもバンドギャップの広い半
導体が形成され、かつ、該Ｇｅよりもバンドギャップの
広い半導体上を絶縁膜で覆ったことを特徴とする構成に
なっている。
本発明の半導体受光素子の最大の特徴はｐｎ接合がＧｅ
基板表面に露出する部分にＧｅよりもバンドギャップの
広い半導体が形成されていることにある。この半導体と
してＧｅと結晶構造が同じかもしくは類似で、かつ格子
定数が同じかもしくは近い半導体を選ぶことにより、Ｇ
ｅ基板表面部分での界面準位の密度を大幅に減らすこと
ができる。従来はｐｎ接合がＧｅ基板表面に露出した部
分にＧｅとは結晶構造も格子定数も全く異なる絶縁物を
直接形成しているため界面準位の密度が大きい、このよ
うに本発明によれば界面準位密度が少くなるのでＧｅ基
板表面での発生電流は大幅に抑制できる。しかし、新た
に形成した半導体の表面での発生電流の寄与を小さくし
なければならない、このためにはこの半導体としてＧｅ
よりもバンドギャップの広い半導体を選ぶことである。
基板表面に露出する部分にＧｅよりもバンドギャップの
広い半導体が形成されていることにある。この半導体と
してＧｅと結晶構造が同じかもしくは類似で、かつ格子
定数が同じかもしくは近い半導体を選ぶことにより、Ｇ
ｅ基板表面部分での界面準位の密度を大幅に減らすこと
ができる。従来はｐｎ接合がＧｅ基板表面に露出した部
分にＧｅとは結晶構造も格子定数も全く異なる絶縁物を
直接形成しているため界面準位の密度が大きい、このよ
うに本発明によれば界面準位密度が少くなるのでＧｅ基
板表面での発生電流は大幅に抑制できる。しかし、新た
に形成した半導体の表面での発生電流の寄与を小さくし
なければならない、このためにはこの半導体としてＧｅ
よりもバンドギャップの広い半導体を選ぶことである。
これはバンドギャップが広いと真性キャリア密度が桁ち
がいに減少するため、たとえ表面準位の密度が高くても
発生電流による暗電流は減少することによる（以上の条
件を満足する半導体の例は後述する）。さらにＧｅ基板
表面に絶縁膜を形成することにより半導体表面の準位密
度の低下と、経時的変化の抑制を計っている。この絶縁
膜は膜厚を適正にコントロールすることによりＡＲコー
ト膜としても利用される。
がいに減少するため、たとえ表面準位の密度が高くても
発生電流による暗電流は減少することによる（以上の条
件を満足する半導体の例は後述する）。さらにＧｅ基板
表面に絶縁膜を形成することにより半導体表面の準位密
度の低下と、経時的変化の抑制を計っている。この絶縁
膜は膜厚を適正にコントロールすることによりＡＲコー
ト膜としても利用される。
一般にｐｎ接合を有する半導体素子の特性の経時的変化
が発生する部位はたとえ表面保護膜が形成されていても
、ｐｎ接合が半導体表面に露出する部分であることが多
い。これは表面保護膜と半導体の界面には少なからぬダ
ングリングボンド等による界面準位があり、半導体結晶
内部よりも活性化エネルギーが低くなってくるからであ
る。このため活性領域であるｐｎ接合が半導体表面に露
出する部位で特性の経時的変化が生じやすい、また同じ
界面準位密度であればバンドギャップの狭い半導体の表
面の方が経時的変化が生じやすい。
が発生する部位はたとえ表面保護膜が形成されていても
、ｐｎ接合が半導体表面に露出する部分であることが多
い。これは表面保護膜と半導体の界面には少なからぬダ
ングリングボンド等による界面準位があり、半導体結晶
内部よりも活性化エネルギーが低くなってくるからであ
る。このため活性領域であるｐｎ接合が半導体表面に露
出する部位で特性の経時的変化が生じやすい、また同じ
界面準位密度であればバンドギャップの狭い半導体の表
面の方が経時的変化が生じやすい。
さらにバンドギャップが同じ半導体の表面であれば、界
面準位密度が低い方が特性の経時的変化は抑制される０
以上の点を考慮すると特性の経時的変化より具体的に言
えば暗電流の経時的変化が最も発生しやすい部位はｐｎ
接合がＧｅ基板表面に露出している部位である。したが
って、本発明のＧｅ受光素子に於てはこの部位に於ける
界面準位密度を低減させるためにＧｅと結晶構造が同じ
かもしくは類似でかつ格子定数が同じかもしくは類似の
半導体をＧｅ表面上に形成しである。それに対し従来の
半導体受光素子に於ては結晶構造もまた格子定数も全く
異なるＳｉ酸化膜やＳｉ窒化膜等絶縁膜を直接形成して
いる。したがって本発明の半導体受光素子の方が従来の
ものよりもｐｎ接合がＧｅ表面に露出している部位での
界面準位は少なくなっており、このため上記に説明した
ように暗電流の経時的変化は抑制される。またＧｅ基板
表面に形成した半導体のバンドギャップがＧｅよりも大
きいため、活性化エネルギーが大きく、したがって半導
体の表面での暗電流の経時的変化は少ない。
面準位密度が低い方が特性の経時的変化は抑制される０
以上の点を考慮すると特性の経時的変化より具体的に言
えば暗電流の経時的変化が最も発生しやすい部位はｐｎ
接合がＧｅ基板表面に露出している部位である。したが
って、本発明のＧｅ受光素子に於てはこの部位に於ける
界面準位密度を低減させるためにＧｅと結晶構造が同じ
かもしくは類似でかつ格子定数が同じかもしくは類似の
半導体をＧｅ表面上に形成しである。それに対し従来の
半導体受光素子に於ては結晶構造もまた格子定数も全く
異なるＳｉ酸化膜やＳｉ窒化膜等絶縁膜を直接形成して
いる。したがって本発明の半導体受光素子の方が従来の
ものよりもｐｎ接合がＧｅ表面に露出している部位での
界面準位は少なくなっており、このため上記に説明した
ように暗電流の経時的変化は抑制される。またＧｅ基板
表面に形成した半導体のバンドギャップがＧｅよりも大
きいため、活性化エネルギーが大きく、したがって半導
体の表面での暗電流の経時的変化は少ない。
Ｇｅよりもバンドギャップが広く、Ｇｅと結晶構造が同
じかもしくは類似でかつ格子定数が同じかもしくは近く
、さらにＧｅ表面上に形成することによりＧｅ表面での
表面準位密度を低減する効果が期待できる半導体の例と
しては、まず、Ｇｅのダイヤモンド構造に対し、結晶構
造がジンクブレンド構造で類似しており、格子定数がＧ
ｅのそれとほとんど一致しているＧａＡｓがある。また
、Ｇａ＾Ｓと ＾！＾Ｓの混晶である ＡＪ’ ｘＧａ
ｌ−ｘＡｓもＧｅと格子定数がほぼ一致する。また、結
晶構造がＧｅのダイヤモンド構造と同じで、格子定数が
近い半導体の例としてはＳｉがある。以上述べたＧａＡ
ｓ。
じかもしくは類似でかつ格子定数が同じかもしくは近く
、さらにＧｅ表面上に形成することによりＧｅ表面での
表面準位密度を低減する効果が期待できる半導体の例と
しては、まず、Ｇｅのダイヤモンド構造に対し、結晶構
造がジンクブレンド構造で類似しており、格子定数がＧ
ｅのそれとほとんど一致しているＧａＡｓがある。また
、Ｇａ＾Ｓと ＾！＾Ｓの混晶である ＡＪ’ ｘＧａ
ｌ−ｘＡｓもＧｅと格子定数がほぼ一致する。また、結
晶構造がＧｅのダイヤモンド構造と同じで、格子定数が
近い半導体の例としてはＳｉがある。以上述べたＧａＡ
ｓ。
Ａ！！ｘＧＪ−ＸＡｓ、 Ｓ ｉが実用上、最も効果が
期待できる半導体であるが、この他にも少なくとも従来
の半導体受光素子よりも暗電流の低減と経時変化の抑制
に効果が期待できる半導体の例としてはＩｎｋ、ＧａＰ
、 Ａ ！！Ｎ、ＢＮ、ＧａＮｊｎＮ等Ｇｅよりもバン
ドギャップが広い■−Ｖ族半導体及びその混晶半導体が
利用できる。
期待できる半導体であるが、この他にも少なくとも従来
の半導体受光素子よりも暗電流の低減と経時変化の抑制
に効果が期待できる半導体の例としてはＩｎｋ、ＧａＰ
、 Ａ ！！Ｎ、ＢＮ、ＧａＮｊｎＮ等Ｇｅよりもバン
ドギャップが広い■−Ｖ族半導体及びその混晶半導体が
利用できる。
第１図に本発明の一実施例であるＧｅ半導体受光素子の
断面図を示す、この図に示すように、このＧｅ半導体受
光素子は、ｎ型Ｇｅ基板１中にｐ型頭域２が形成されて
いる。なお、このｐ壁領域は不純物をイオン注入により
形成した。ｎ型Ｇｅ基板１とｐ壁領域の界面にできるｐ
ｎ接合面３が露出するＧｅ基板表面にはＧａＡｓから成
る半導体４を気相成長により形成している。さらに、半
導体４を覆うようにしてＧｅ基板表面にＳｉ窒化膜から
成る絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５は一部に穴が
開けられその部分にｐ型頭域２に接触する電ｉ６が設け
られている。また、Ｇｅ基板裏面にはもう一方の電極７
が設けられ、本発明のＧｅ半導体受光素子が構成されて
いる。
断面図を示す、この図に示すように、このＧｅ半導体受
光素子は、ｎ型Ｇｅ基板１中にｐ型頭域２が形成されて
いる。なお、このｐ壁領域は不純物をイオン注入により
形成した。ｎ型Ｇｅ基板１とｐ壁領域の界面にできるｐ
ｎ接合面３が露出するＧｅ基板表面にはＧａＡｓから成
る半導体４を気相成長により形成している。さらに、半
導体４を覆うようにしてＧｅ基板表面にＳｉ窒化膜から
成る絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５は一部に穴が
開けられその部分にｐ型頭域２に接触する電ｉ６が設け
られている。また、Ｇｅ基板裏面にはもう一方の電極７
が設けられ、本発明のＧｅ半導体受光素子が構成されて
いる。
以上説明したように、本発明はｐｎ接合を有するＧｅ半
導体受光素子に於て、少なくともｐｎ接合がＧｅ表面に
露出する部位にＧｅよりもバンドギャップが広い半導体
を形成し、このＧｅよりもバンドギャップの広い半導体
上を絶縁膜で保護した構造となっており、暗電流の低減
とその経時変化の抑制に効果がある。
導体受光素子に於て、少なくともｐｎ接合がＧｅ表面に
露出する部位にＧｅよりもバンドギャップが広い半導体
を形成し、このＧｅよりもバンドギャップの広い半導体
上を絶縁膜で保護した構造となっており、暗電流の低減
とその経時変化の抑制に効果がある。
第１図は本発明のＧｅ半導体受光素子の一実施例の縦断
面図、第２図は従来のＧｅ半導体受光素子の縦断面図を
示す。 １・・・ｎ型Ｇｅ基板、２・・・ｐ壁領域、３・・・ｐ
ｎ接合面、４・・・Ｇｅよりもバンドギャップの広い半
導体、５・・・絶縁膜、６・・・電極、８・・・ｐｎ接
合面がＧｅ半導体表面に露出した部位。
面図、第２図は従来のＧｅ半導体受光素子の縦断面図を
示す。 １・・・ｎ型Ｇｅ基板、２・・・ｐ壁領域、３・・・ｐ
ｎ接合面、４・・・Ｇｅよりもバンドギャップの広い半
導体、５・・・絶縁膜、６・・・電極、８・・・ｐｎ接
合面がＧｅ半導体表面に露出した部位。
Claims (1)
- 半導体基板としてＧｅを使用し、前記半導体基板に少
なくともｐｎ接合を有する半導体受光素子に於て、少な
くとも該ｐｎ接合が半導体基板表面に露出する部位に、
Ｇｅよりもバンドギャップの広い半導体が形成され、か
つ、該Ｇｅよりもバンドギャップの広い半導体上を絶縁
膜で覆ったことを特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016730A JPH02196474A (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016730A JPH02196474A (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196474A true JPH02196474A (ja) | 1990-08-03 |
Family
ID=11924379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1016730A Pending JPH02196474A (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02196474A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006179695A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Sony Corp | 受光素子及びその製造方法、固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2009147393A (ja) * | 2009-03-30 | 2009-07-02 | Sony Corp | 受光素子及び固体撮像素子 |
| JP2010183095A (ja) * | 2010-03-23 | 2010-08-19 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| US8101901B2 (en) | 2004-12-10 | 2012-01-24 | Sony Corporation | Method and apparatus for acquiring physical information, method for manufacturing semiconductor device including array of a plurality of unit components for detecting physical quantity distribution, light-receiving device and manufacturing method therefor, and solid-state imaging device and manufacturing method therefor |
| JP2015220290A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 富士通株式会社 | Ｇｅ系半導体装置、その製造方法及び光インターコネクトシステム |
-
1989
- 1989-01-25 JP JP1016730A patent/JPH02196474A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8101901B2 (en) | 2004-12-10 | 2012-01-24 | Sony Corporation | Method and apparatus for acquiring physical information, method for manufacturing semiconductor device including array of a plurality of unit components for detecting physical quantity distribution, light-receiving device and manufacturing method therefor, and solid-state imaging device and manufacturing method therefor |
| JP2006179695A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Sony Corp | 受光素子及びその製造方法、固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP4507876B2 (ja) * | 2004-12-22 | 2010-07-21 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP2009147393A (ja) * | 2009-03-30 | 2009-07-02 | Sony Corp | 受光素子及び固体撮像素子 |
| JP2010183095A (ja) * | 2010-03-23 | 2010-08-19 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2015220290A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 富士通株式会社 | Ｇｅ系半導体装置、その製造方法及び光インターコネクトシステム |
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