JPH0429372A - 半導体光検出装置 - Google Patents
半導体光検出装置Info
- Publication number
- JPH0429372A JPH0429372A JP2136440A JP13644090A JPH0429372A JP H0429372 A JPH0429372 A JP H0429372A JP 2136440 A JP2136440 A JP 2136440A JP 13644090 A JP13644090 A JP 13644090A JP H0429372 A JPH0429372 A JP H0429372A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- layer
- type
- type silicon
- barrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 19
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 5
- 229910006990 Si1-xGex Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910007020 Si1−xGex Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 101100276463 Caenorhabditis elegans gex-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/108—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the Schottky type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up 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〕
この発明は半導体光検出装置に関し、暗電流の低減を図
ったものに関するものである。
ったものに関するものである。
〔従来の技（４１〕
第６図は従来のショットキー・バリア・ダイオード光検
出装置の一構造例を示す断面図であり、同様の構造のも
のとしては、例えばＳ、Ｍ、Ｓｚｅ著「Ｐｈｙｓｉｃｓ
ｏｆ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ
」第２版、 Ｐ２Ｓ５に記されている。
出装置の一構造例を示す断面図であり、同様の構造のも
のとしては、例えばＳ、Ｍ、Ｓｚｅ著「Ｐｈｙｓｉｃｓ
ｏｆ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ
」第２版、 Ｐ２Ｓ５に記されている。
図において、ｌはｎ型シリコン基板、４はこのｎ型シリ
コン基板１上に形成された金属膜、５はショットキー・
バリア・ダイオードをバイアスするための定電圧源、６
は信号電流を電圧信号に変換するための抵抗、７は光検
出器への入射光である。
コン基板１上に形成された金属膜、５はショットキー・
バリア・ダイオードをバイアスするための定電圧源、６
は信号電流を電圧信号に変換するための抵抗、７は光検
出器への入射光である。
また第７図は第６図における破線ｂ−ｂ“に沿ったバン
ドダイヤグラム図であり、図において８はｎ型シリコン
基板中の不純物や結晶欠陥に起因するギヤツブ内準位、
９は入射光７により励起された光電子、１０はギヤツブ
内準位８を介して熱励起された電子、１１は熱励起によ
り生成された正孔、ＩＬは光電流、Ｉ６は熱励起により
生じる暗電流である。
ドダイヤグラム図であり、図において８はｎ型シリコン
基板中の不純物や結晶欠陥に起因するギヤツブ内準位、
９は入射光７により励起された光電子、１０はギヤツブ
内準位８を介して熱励起された電子、１１は熱励起によ
り生成された正孔、ＩＬは光電流、Ｉ６は熱励起により
生じる暗電流である。
次に動作について説明する。
入射光７により金属１１４中で励起された光電子９は、
大きな運動エネルギーを持っているため、ショットキー
・バリアを越え、ｎ型シリコン中へ向けて注入される。
大きな運動エネルギーを持っているため、ショットキー
・バリアを越え、ｎ型シリコン中へ向けて注入される。
そしてこの注入された光電子９は、空乏層に存在する電
界により加速され、ｎ型シリコン基板１の裏面電極側へ
全て集められる。
界により加速され、ｎ型シリコン基板１の裏面電極側へ
全て集められる。
この光電流Ｉ、は抵抗６により電圧に変化され、以上の
ようにして光信号７は、電圧信号■、として取り出すこ
とができるわけである。
ようにして光信号７は、電圧信号■、として取り出すこ
とができるわけである。
一方、ショットキ接合のｎ型シリコン基板１側に広がる
空乏層内において、基板１中の不純物や結晶欠陥に起因
して生じたギヤツブ内準位８をステッピングストーンと
して容易に熱励起された電子１０は、光電子９の場合と
同様に空乏層に存在する電界に引かれ、ｎ型シリコン基
板１側へ全て集められ、このとき同時に生成された正孔
１１も同様に電界に引かれ、金属膜側４へ集められる。
空乏層内において、基板１中の不純物や結晶欠陥に起因
して生じたギヤツブ内準位８をステッピングストーンと
して容易に熱励起された電子１０は、光電子９の場合と
同様に空乏層に存在する電界に引かれ、ｎ型シリコン基
板１側へ全て集められ、このとき同時に生成された正孔
１１も同様に電界に引かれ、金属膜側４へ集められる。
このようにしてショットキー接合を流れる全電流■は、
生じる暗電流Ｉ６を光電流ＩＬに重畳したもの、すなわ
ち １＝ ＩＬ＋ １゜ ・・・（１）となる。こ
の暗ｉｉ流Ｉ、は光電流■、と同様に抵抗６により電圧
へ変換される。つまり信号電圧■。
生じる暗電流Ｉ６を光電流ＩＬに重畳したもの、すなわ
ち １＝ ＩＬ＋ １゜ ・・・（１）となる。こ
の暗ｉｉ流Ｉ、は光電流■、と同様に抵抗６により電圧
へ変換される。つまり信号電圧■。
は（１）より、
Ｖ、＝ＲＩ ＝Ｒ（Ｉ Ｌ＋ ＩＧ） ＝ＲＩＬ＋ＲＩ
Ｇ・・・（２）となって、本来の光信号成分ＲＩＬに加
えて暗電流成分ＲＩＧが余分に与えられることとなる。
Ｇ・・・（２）となって、本来の光信号成分ＲＩＬに加
えて暗電流成分ＲＩＧが余分に与えられることとなる。
この暗電流による信号骨Ｒ１，を差し引き、本来の光信
号分ＲＩＬのみを取り出すためには、さらに複雑な回路
が必要となる。例えば第８図に示す如く上記構造の半導
体光検出器１５をアレイ状に配置して、撮像装置等を構
成して２次元画像を得ようとする場合、各光検出器１５
のシリコン基板に結晶性および不純物のバラツキが存在
すると各光検出ｎ個々において暗電流量が異なり、２次
元画像に対しノイズとなる。
号分ＲＩＬのみを取り出すためには、さらに複雑な回路
が必要となる。例えば第８図に示す如く上記構造の半導
体光検出器１５をアレイ状に配置して、撮像装置等を構
成して２次元画像を得ようとする場合、各光検出器１５
のシリコン基板に結晶性および不純物のバラツキが存在
すると各光検出ｎ個々において暗電流量が異なり、２次
元画像に対しノイズとなる。
さらにこの暗電流は、空乏層内でのみ発生するため、逆
バイアス電圧の増加とともに、すなわち空乏層幅の増加
とともに増加する。また、温度の上昇によっても増加す
る。
バイアス電圧の増加とともに、すなわち空乏層幅の増加
とともに増加する。また、温度の上昇によっても増加す
る。
なお、以上の説明はｎ型シリコン基板１をｐ型シリコン
基板に換えても、金属膜４に与える電圧を正にして、電
子と正孔を換えれば同様に成り立つものである。
基板に換えても、金属膜４に与える電圧を正にして、電
子と正孔を換えれば同様に成り立つものである。
従来の半導体光検出装置は以上のように構成されている
ので、暗電流が検出信号に対するノイズとなるという問
題点があった。
ので、暗電流が検出信号に対するノイズとなるという問
題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、熱励起に起因する暗電流を抑制して検出信号
に対するノイズを抑制することのできる半導体光検出装
置を得ることを目的とする。
たもので、熱励起に起因する暗電流を抑制して検出信号
に対するノイズを抑制することのできる半導体光検出装
置を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体光検出装置は、半導体基板表面上
に、ショットキ接合部近傍において多数キャリアに対し
ては障害となり、かつ少数キャリアに対しては障害とな
らないような基板とは異なるバンドギャップを有する半
導体層を設け、さらにこの半導体層の上部に金属層を設
けたものである。
に、ショットキ接合部近傍において多数キャリアに対し
ては障害となり、かつ少数キャリアに対しては障害とな
らないような基板とは異なるバンドギャップを有する半
導体層を設け、さらにこの半導体層の上部に金属層を設
けたものである。
〔作用］
この発明においては、半導体基板表面上に設けられた半
導体層が、ショットキ接合部近傍において多数キャリア
の進行に対しては障害とならず、少数キャリアの進行に
対して障害となり、暗電流を抑制することができる。
導体層が、ショットキ接合部近傍において多数キャリア
の進行に対しては障害とならず、少数キャリアの進行に
対して障害となり、暗電流を抑制することができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第４図は本発明の一実施例による半導体光検出装置にお
けるバンドダイヤグラムを説明するための図である。
けるバンドダイヤグラムを説明するための図である。
図（ａ）は３つの半導体領域を接触させる以前のバンド
ダイヤグラムであり、図において、１はｎ型シリコン基
板、２は混晶比Ｘを連続的に変化させたｎ型シリコン−
ゲルマニウム混晶（Ｓｉｔ−ｘＧｅ、） Ｊｉ、３は薄
いｎ型シリコン層、８はギヤツブ内準位である。
ダイヤグラムであり、図において、１はｎ型シリコン基
板、２は混晶比Ｘを連続的に変化させたｎ型シリコン−
ゲルマニウム混晶（Ｓｉｔ−ｘＧｅ、） Ｊｉ、３は薄
いｎ型シリコン層、８はギヤツブ内準位である。
次にｎ型Ｓ ｉ Ｉ−Ｘ Ｇｅ、２のダイヤグラムにつ
いて説明する。第３図は、ｒＤ、Ｖ、Ｌａｎｇ＋Ｒ，Ｐ
ｅｏｐｌｅ。
いて説明する。第３図は、ｒＤ、Ｖ、Ｌａｎｇ＋Ｒ，Ｐ
ｅｏｐｌｅ。
Ｊ、Ｃ，Ｂｅａｎ、ａｎｄ Ａ、Ｍ、Ｓｅｒｇｅｎｔ、
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、＋４７＋１３３３．１
９８５ Ｊに記載された、混晶比Ｘに対するバンドギャ
ップの変化を示す図である。この図からＸの増加に対し
バンドギャップ幅が減少していることがわかる。また、
このバンドギャップの減少は例えば、ｒＣ，Ａ、Ｋｉｎ
ｇ、Ｊｕｄｙ Ｌ、Ｈｏｙｔ Ｃｈｒｉｓ Ｍ、Ｇｒ。
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、＋４７＋１３３３．１
９８５ Ｊに記載された、混晶比Ｘに対するバンドギャ
ップの変化を示す図である。この図からＸの増加に対し
バンドギャップ幅が減少していることがわかる。また、
このバンドギャップの減少は例えば、ｒＣ，Ａ、Ｋｉｎ
ｇ、Ｊｕｄｙ Ｌ、Ｈｏｙｔ Ｃｈｒｉｓ Ｍ、Ｇｒ。
ｎｅｔ、Ｊａｍｅｓ Ｆ、Ｇｉｂｂｏｎｓ、Ｍ、Ｐ、５
ｃｏｔｔ、Ｊ、Ｔｕｒｎｅｒ、ＩＥＥＥＥＬＥＣＴＲＯ
Ｎ ＤＥＶＩＣＥ ＬＥＴＴＥＲ５，ＶＯＬ、１０．Ｎ
Ｏ，２，Ｐ５２．ＦＥＢ。
ｃｏｔｔ、Ｊ、Ｔｕｒｎｅｒ、ＩＥＥＥＥＬＥＣＴＲＯ
Ｎ ＤＥＶＩＣＥ ＬＥＴＴＥＲ５，ＶＯＬ、１０．Ｎ
Ｏ，２，Ｐ５２．ＦＥＢ。
１９８９Ｊに記載されているように、伝導帯端の変化Δ
Ｅｃではなく、価電子帯端の変化ΔＥｖに起因している
ものである。この事実より８１１−１１ Ｃｕｅ８の混
晶比χを増加させると伝導帯端Ｅｃは変化せず、価電子
帯端Ｅｖが上昇することがわかる。
Ｅｃではなく、価電子帯端の変化ΔＥｖに起因している
ものである。この事実より８１１−１１ Ｃｕｅ８の混
晶比χを増加させると伝導帯端Ｅｃは変化せず、価電子
帯端Ｅｖが上昇することがわかる。
従ってＧｅの混晶比ＸをＯからある値まで連続的に変化
させれば、図（ａ）のｎ型シリコン−ゲルマニウム混晶
２において、図に示すような形状のバンドダイヤグラム
が得られることは明らかである。
させれば、図（ａ）のｎ型シリコン−ゲルマニウム混晶
２において、図に示すような形状のバンドダイヤグラム
が得られることは明らかである。
図ら）は、上記３つの領域を接触した時のバンドダイヤ
グラムである。ここでｎ型Ｓｉ＋−、Ｇｅｘ２とｎ型９
９３７層３の境界面で価電子帯のオフセット１４が存在
することがわかる。
グラムである。ここでｎ型Ｓｉ＋−、Ｇｅｘ２とｎ型９
９３７層３の境界面で価電子帯のオフセット１４が存在
することがわかる。
そして、第１図は上記の構造を有するショットキー・バ
リア・ダイオード光検出装置の断面図であり、第４図お
よび第６図と同一符号は同一または相当部分を示す。
リア・ダイオード光検出装置の断面図であり、第４図お
よび第６図と同一符号は同一または相当部分を示す。
また第２図は第１図における破線ａ−ａ’に沿ったバン
ドダイヤグラム図であり、第７図と同一符号は同一また
は相当部分を示し、１２は半導体基板１の裏面電極側へ
向けて注入された光電子９のうち、ｎ型Ｓ ｉ ＋−ｘ
Ｇｅ、層２とｎ型９９３７層３との境界面１４で正孔
１３と再結合する電子である。また１、はその再結合電
流である。
ドダイヤグラム図であり、第７図と同一符号は同一また
は相当部分を示し、１２は半導体基板１の裏面電極側へ
向けて注入された光電子９のうち、ｎ型Ｓ ｉ ＋−ｘ
Ｇｅ、層２とｎ型９９３７層３との境界面１４で正孔
１３と再結合する電子である。また１、はその再結合電
流である。
なお、実際にこのような層を得るには、ＭＢＥやＣＶＤ
法を用いて、Ｇｅの混晶比Ｘを変化させて成長を連続的
に行なうことで実現される。
法を用いて、Ｇｅの混晶比Ｘを変化させて成長を連続的
に行なうことで実現される。
次に動作について説明する。
入射光７により金属膜４中で励起された光電子９は、大
きな運動エネルギーを持っているためショットキー・バ
リアを越え、ｎ型シリコン中へ向けて注入される。注入
された光電子９は空乏層に存在する電界によりｎ型シリ
コン基板１の裏面電極側へ加速される。一方、ｎ型半導
体側に広がった空乏層中で熱励起により発生した正孔１
１も電界により加速されるが、ｎ型Ｓ ｉ １−ｓｌ
Ｇｅｓ＋２とｎ型９９３７層３の境界面に存在する価電
子帯端のオフセット１４がエネルギー障壁となってスト
ップされる。このためオフセット１４部分に正孔濃度の
高い領域が形成される。
きな運動エネルギーを持っているためショットキー・バ
リアを越え、ｎ型シリコン中へ向けて注入される。注入
された光電子９は空乏層に存在する電界によりｎ型シリ
コン基板１の裏面電極側へ加速される。一方、ｎ型半導
体側に広がった空乏層中で熱励起により発生した正孔１
１も電界により加速されるが、ｎ型Ｓ ｉ １−ｓｌ
Ｇｅｓ＋２とｎ型９９３７層３の境界面に存在する価電
子帯端のオフセット１４がエネルギー障壁となってスト
ップされる。このためオフセット１４部分に正孔濃度の
高い領域が形成される。
光電子９はこの正孔高濃度領域を通過する際に高い確率
で正孔１１と再結合を行う。
で正孔１１と再結合を行う。
いま熱的に発生した暗電流Ｉ６のうちα（０＜α≦１）
の割合で再結合するならば、次式が成り立つ。
の割合で再結合するならば、次式が成り立つ。
１ｍ＝ｃｒ Ｉｃ （０＜α≦１ ） ・”
（３）ショットキー接合を流れる全電流Ｉは、１ ＝
ＩＬ Ｉｌ＋ＩＧ ・・・（４）（３）
式と（４）式より、 ｘ＝ｒＬ＋（１−α）Ｉｃ （０＜α≦１） ・・・（
ｓ）ここでαは０より大きくかつ１以下の値であるから
（１−α）もＯより大きくかつ１以下の値を持つ。従っ
て、従来装置の（１）式と比較して暗電流Ｉ６が相対的
に減少することがわかる。従ってノイズの原因となる暗
電流を抑制することができるわけである。
（３）ショットキー接合を流れる全電流Ｉは、１ ＝
ＩＬ Ｉｌ＋ＩＧ ・・・（４）（３）
式と（４）式より、 ｘ＝ｒＬ＋（１−α）Ｉｃ （０＜α≦１） ・・・（
ｓ）ここでαは０より大きくかつ１以下の値であるから
（１−α）もＯより大きくかつ１以下の値を持つ。従っ
て、従来装置の（１）式と比較して暗電流Ｉ６が相対的
に減少することがわかる。従ってノイズの原因となる暗
電流を抑制することができるわけである。
そしてこの暗電流抑制の効果はαが１に近い値であるほ
ど高く、αが１のとき暗電流は０となり光電流■、のみ
となる。従ってオフセットが大きい程効果的となる。
ど高く、αが１のとき暗電流は０となり光電流■、のみ
となる。従ってオフセットが大きい程効果的となる。
なお、上記実施例では、価電子帯端にオフセットを生じ
せしめるものとしてｎ型シリコン基板１よりもバンドギ
ャップの狭い半導体層（ｎ型Ｓｉ１□Ｇｅ、）２を用い
たものを示したが、第５図の（ａ）の２層タイプや（ｂ
）の３層タイプに示す如く、ｎ型シリコン基板１よりも
バンドギャップが広く、伝導帯端に光電子９に対してエ
ネルギー障壁となるようなオフセットを生じないで、が
っ価電子帯端に正孔に対しエネルギー障壁となるような
オフセットを生じるものであれば同様な効果を奏する。
せしめるものとしてｎ型シリコン基板１よりもバンドギ
ャップの狭い半導体層（ｎ型Ｓｉ１□Ｇｅ、）２を用い
たものを示したが、第５図の（ａ）の２層タイプや（ｂ
）の３層タイプに示す如く、ｎ型シリコン基板１よりも
バンドギャップが広く、伝導帯端に光電子９に対してエ
ネルギー障壁となるようなオフセットを生じないで、が
っ価電子帯端に正孔に対しエネルギー障壁となるような
オフセットを生じるものであれば同様な効果を奏する。
また、上記実施例においてｎ型をｐ型に換えても価電子
帯端と伝導帯端の役割を入れ換えれば同様な効果がある
ことは言うまでもない。
帯端と伝導帯端の役割を入れ換えれば同様な効果がある
ことは言うまでもない。
以上のようにこの発明に係る半導体光検出装置によれば
、半導体基板表面に、ショットキ接合部近傍において多
数キャリアに対しては障害となり、かつ少数キャリアに
対しては障害とならないような基板とは異なるバンドギ
ャップを有する半導体層を設け、さらにこの半導体層の
上部に金属層を設けたので、暗電流を抑制して検出信号
に対するノイズを抑制することができる効果がある。
、半導体基板表面に、ショットキ接合部近傍において多
数キャリアに対しては障害となり、かつ少数キャリアに
対しては障害とならないような基板とは異なるバンドギ
ャップを有する半導体層を設け、さらにこの半導体層の
上部に金属層を設けたので、暗電流を抑制して検出信号
に対するノイズを抑制することができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体光検出装置の
断面図、第２図は第１図における破線ａ−ａ１に沿った
バンドダイヤグラム図、第３図はシリコン−ゲルマニウ
ム混晶において混晶比に対するバンドギャップの変化を
示す図、第４図（ａ）および（ｂ）は、この発明の一実
施例による半導体光検出装置のバンドダイヤグラムを説
明するための図、第５図は本発明の他の実施例を示すバ
ンドダイヤグラム図、第６図は従来の半導体光検出装置
の断面図、第７図は第６図における破線ｂ−ｂ ’に沿
ったバンドダイヤグラム図、第８図は従来の半導体光検
出装置の問題点を説明するために半導体光検出装置をア
レイ状に配置した場合の模式図である。 図において、１はｎ型シリコン基板、２はｎ型ｓ １Ｉ
−Ｘ Ｇｅ、Ｊｉ、３はｎ型シリコン層、４は金属膜、
５は定電圧源、６は抵抗、７は入射光、８は半導体ギヤ
ツブ内準位、９は入射光７により励起された光電子、１
０は熱励起された電子、１１は熱励起された正孔、１２
は光電子９のうち再結合する電子、１３は熱励起されエ
ネルギー障壁部で再結合する正孔、１４は価電子帯端の
オフセット、１５は１個の半導体光検出装置である。ま
た、ＥＣは伝導帯端、Ｅｖは価電子帯端である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
断面図、第２図は第１図における破線ａ−ａ１に沿った
バンドダイヤグラム図、第３図はシリコン−ゲルマニウ
ム混晶において混晶比に対するバンドギャップの変化を
示す図、第４図（ａ）および（ｂ）は、この発明の一実
施例による半導体光検出装置のバンドダイヤグラムを説
明するための図、第５図は本発明の他の実施例を示すバ
ンドダイヤグラム図、第６図は従来の半導体光検出装置
の断面図、第７図は第６図における破線ｂ−ｂ ’に沿
ったバンドダイヤグラム図、第８図は従来の半導体光検
出装置の問題点を説明するために半導体光検出装置をア
レイ状に配置した場合の模式図である。 図において、１はｎ型シリコン基板、２はｎ型ｓ １Ｉ
−Ｘ Ｇｅ、Ｊｉ、３はｎ型シリコン層、４は金属膜、
５は定電圧源、６は抵抗、７は入射光、８は半導体ギヤ
ツブ内準位、９は入射光７により励起された光電子、１
０は熱励起された電子、１１は熱励起された正孔、１２
は光電子９のうち再結合する電子、１３は熱励起されエ
ネルギー障壁部で再結合する正孔、１４は価電子帯端の
オフセット、１５は１個の半導体光検出装置である。ま
た、ＥＣは伝導帯端、Ｅｖは価電子帯端である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）第１導電型半導体基板の主表面上に半導体層を設
け、さらに該半導体層の主表面上に金属層を設けたショ
ットキ接合を有する半導体光検出装置であって、 上記半導体層は、第１導電型半導体基板および半導体層
に存在する空乏層内において、 多数キャリアが金属層側から第１導電型半導体基板側へ
進行するに際して、エネルギー障壁が存在せず、かつ少
数キャリアが第１導電型半導体基板側から金属層側へ進
行するに際し、エネルギー障壁が存在するようなバンド
ギャップを上記ショットキ接合面近傍に有することを特
徴とする半導体光検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2136440A JPH0429372A (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 半導体光検出装置 |
| US07/623,196 US5101254A (en) | 1990-05-24 | 1990-12-06 | Schottky barrier semiconductor photodetector including graded energy band gap layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2136440A JPH0429372A (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 半導体光検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0429372A true JPH0429372A (ja) | 1992-01-31 |
Family
ID=15175172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2136440A Pending JPH0429372A (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 半導体光検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5101254A (ja) |
| JP (1) | JPH0429372A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5459332A (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Semiconductor photodetector device |
| FR2758657B1 (fr) * | 1997-01-17 | 1999-04-09 | France Telecom | Photodetecteur metal-semiconducteur-metal |
| US5825079A (en) * | 1997-01-23 | 1998-10-20 | Luminous Intent, Inc. | Semiconductor diodes having low forward conduction voltage drop and low reverse current leakage |
| US6368514B1 (en) | 1999-09-01 | 2002-04-09 | Luminous Intent, Inc. | Method and apparatus for batch processed capacitors using masking techniques |
| US6420757B1 (en) | 1999-09-14 | 2002-07-16 | Vram Technologies, Llc | Semiconductor diodes having low forward conduction voltage drop, low reverse current leakage, and high avalanche energy capability |
| US6433370B1 (en) | 2000-02-10 | 2002-08-13 | Vram Technologies, Llc | Method and apparatus for cylindrical semiconductor diodes |
| US6580150B1 (en) | 2000-11-13 | 2003-06-17 | Vram Technologies, Llc | Vertical junction field effect semiconductor diodes |
| US6537921B2 (en) | 2001-05-23 | 2003-03-25 | Vram Technologies, Llc | Vertical metal oxide silicon field effect semiconductor diodes |
| US6680496B1 (en) * | 2002-07-08 | 2004-01-20 | Amberwave Systems Corp. | Back-biasing to populate strained layer quantum wells |
| US7339963B2 (en) * | 2002-11-27 | 2008-03-04 | International Business Machines Corporation | High speed data channel including a CMOS VCSEL driver and a high performance photodetector and CMOS photoreceiver |
| US6958275B2 (en) * | 2003-03-11 | 2005-10-25 | Integrated Discrete Devices, Llc | MOSFET power transistors and methods |
| CN101981703A (zh) * | 2008-02-15 | 2011-02-23 | 新加坡科技研究局 | 具有化合价修正吸附物区域的光电探测器及其制备方法 |
| WO2011050322A1 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | Lockheed Martin Corporation | Barrier photodetector with planar top layer |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59204049A (ja) * | 1983-05-06 | 1984-11-19 | Canon Inc | 光導電部材 |
| US4661829A (en) * | 1985-06-05 | 1987-04-28 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Device using ordered semiconductor alloy |
| DE3542482A1 (de) * | 1985-11-30 | 1987-06-04 | Licentia Gmbh | Modulationsdotierter feldeffekttransistor |
| JPH0712089B2 (ja) * | 1988-03-24 | 1995-02-08 | 宇宙開発事業団 | 赤外線センサ及び同赤外線センサを含む赤外線カメラ |
-
1990
- 1990-05-24 JP JP2136440A patent/JPH0429372A/ja active Pending
- 1990-12-06 US US07/623,196 patent/US5101254A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5101254A (en) | 1992-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2446483B1 (en) | Low-level signal detection by semiconductor avalanche amplification | |
| CN114041210B (zh) | 电磁波检测器 | |
| US7936034B2 (en) | Mesa structure photon detection circuit | |
| JP5983076B2 (ja) | フォトダイオードアレイ | |
| JPH10290023A (ja) | 半導体光検出器 | |
| JPH0429372A (ja) | 半導体光検出装置 | |
| JP3236624B2 (ja) | 光感応性電子素子、その素子を使用したカラーセンサー、及びその素子の製造方法 | |
| US20140217540A1 (en) | Fully depleted diode passivation active passivation architecture | |
| Zhu et al. | Bias sensitive a-Si (C): H multispectral detectors | |
| US6909161B2 (en) | Photodiode | |
| US4980736A (en) | Electric conversion device | |
| JPH0828493B2 (ja) | 光検知器 | |
| EP0495414A1 (en) | Photoelectric converting device and image processing apparatus utilizing the same | |
| JPS6285477A (ja) | 光半導体装置 | |
| JPH05343731A (ja) | 受光素子 | |
| JPH07105522B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPS60182764A (ja) | 半導体受光装置 | |
| JP2848345B2 (ja) | 赤外線検出器 | |
| JP2637476B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH06224459A (ja) | 受光素子 | |
| JP2977164B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| TW202316643A (zh) | 光電探測器及積體電路 | |
| JPH05226686A (ja) | 受光素子 | |
| JPH057014A (ja) | アバランシエフオトダイオード | |
| JPH05343661A (ja) | カラー光センサ |