JPH06140661A - 物理量検出素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】微小で特性の安定性が高く、寿命が長い物理量
検出素子及びその製造方法を提供すること。 【構成】導電性不純物が高濃度にドープされた面方位を
（１１１）とする第一面及び第二面と面方位を（１０
０）とする第三面を構成面とする三角柱状の梁を第三面
から面方位に従い異方性エッチングして断面をＶ字状に
除去して形成される第一導電体及び第二導電体と、Ｖ字
状の頂点における第一導電体と第二導電体との間に形成
されたトンネル障壁絶縁膜と、からなり、第一導電体と
第二導電体の少なくとも一方で被測定光を受け第一導電
体と第二導電体の間に流れる電流により被測定光を検出
することを特徴とする物理量検出素子及びその製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物理量検出素子とその
製造方法に係わり、特に、その動作の安定性、素子サイ
ズの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、赤外領域の光検出素子としては、
量子型の半導体センサと熱型の焦電素子などが使用され
ているが、前者は波長領域により感度が異なり、用途に
より使い分けなくてはならず、熱によるノイズの影響を
抑える為に冷却を必要としていた。また後者は応答速度
が遅く、マイクロマシンに搭載できる微小なものもまだ
得られていないという問題があった。

【０００３】一方、応答速度の速い光検出素子として
は、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔ
ａｌ）接合を有する点接触ダイオードが知られている。
以下、従来の点接触ダイオード及びその製造方法を図面
を用いて説明する。図９は、従来の点接触ダイオードの
構成図である。図９において、点接触ダイオードは、ニ
ッケル製の金属ポスト２６の接触面２５にタングステン
製のアンテナ１８の先端１９が軽く接触して構成されて
いる。

【０００４】接触面２５には１０オングストローム程度
の極めて薄いニッケルの酸化膜２０が形成され、先端１
９の曲率半径は数百オングストロームに研摩されてお
り、金属ポスト２６の接触面２５の酸化膜２０と先端１
９とでＭＩＭ接合を形成している。この場合、接触面２
５と先端１９との接触面積は先端１９の曲率半径で決ま
り、１０^-11ｃｍ²程度となっている。

【０００５】次に、図９に示す点接触ダイオードを用い
た光検出の動作を説明する。図１０，１１は、図９に示
す点接触ダイオードを用いた光検出の動作を説明する図
である。図１０において、金属ポスト２６とアンテナ１
８との間に電圧源２８と電流計２７が直列に接続されて
いる。

【０００６】点接触ダイオードは、金属ポスト２６とア
ンテナ１８の間に電圧を加えると図１１に示すように非
直線性を持ったトンネルダイオードの電流−電圧特性を
示す。この非直線性は、金属ポスト２６とアンテナ１８
との間の仕事関数の差に起因すると考えられている。

【０００７】ここで、金属ポスト２６とアンテナ１８と
の間に電圧源２８によってバイアス電圧Ｖ_Bを印加した
状態で、アンテナ１８に光が照射されると、アンテナ１
８内の電子が光のエネルギーによって励起される。そし
て励起された電子は、アンテナ１８と金属ポスト２６の
電位差障壁を越えず、接触面２５に形成された酸化膜２
０をトンネルして、点接触ダイオードはトンネルダイオ
ードとして動作する。

【０００８】この場合、点接触ダイオードは、図１１に
示すように、アンテナ１８に入射した光による光電場２
９を、バイアス電圧Ｖ_Bにおいて、点接触ダイオードの
非直線性によって検波し、光電場２９の振幅ｈ_p1に対応
する振幅ｈ_p2を持つ検出電流３０が電流計２７によって
測定される。

【０００９】また、このような点接触ダイオードでは、
接触面２５と先端１９との接触面積が小さいほど、検出
感度は高く、応答速度も速くなるので、接触面積は小さ
いことが望ましい。また、アンテナ１８の形状を変える
ことにより点接触ダイオードが検出感度を持つ波長帯域
を変えることができる。

【００１０】次に、図９に示す点接触ダイオードの製造
方法を説明する。まず、ニッケル製の金属ポスト２６の
接触面２５を鏡面研摩して、次にその鏡面研摩された接
触面２５を大気中で自然酸化、又は熱酸化させ１０オン
グストローム程度の酸化膜２０を形成する。

【００１１】次に、タングステン製のアンテナ１８の先
端１９を電解研摩によって、その直径を数百オングスト
ロームに先鋭にする。そして、この先端１９を金属ポス
ト２６の接触面２５に軽く接触させる。この場合、接触
面積は先端１９の曲率半径で決まり、１０^-11ｃｍ²程度
となる。

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
にあっては、以下のような問題点があった。 （イ）先端１９の接触面２５への接触圧によって点接触
ダイオードの特性は変化するが、この接触圧を測定中に
一定に保持することは困難であり、測定中に特性が変化
してしまう。 （ロ）先端１９は大気中にさらされている為、酸化され
るなど大気の影響を受けて変質してしまい、点接触ダイ
オードとしての寿命が短かくなる（数日程度）。 （ハ）点接触ダイオードの特性は、先端１９を研摩する
条件（電解液の濃度や汚れ具合、研摩時間等）、接触面
２５の状態（汚れ、研摩状態等）によって変動し、これ
らの条件や状態を管理することが難しい為、特性の安定
した点接触ダイオードを製造することが困難である。 （ニ）点接触ダイオードのサイズが大きい為マイクロマ
シンには使用できない。本発明は、従来の有するこのよ
うな問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、微小で特性の安定性が高く、寿命が長い光
検出素子及びその製造方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項１においては、導電性不純物が高
濃度にドープされた面方位を（１１１）とする第一面及
び第二面と面方位を（１００）とする第三面を構成面と
する三角柱状の梁を前記第三面から面方位に従い異方性
エッチングして断面をＶ字状に除去して形成される第一
導電体及び第二導電体と、前記Ｖ字状の頂点における前
記第一導電体と前記第二導電体との間に形成されたトン
ネル障壁絶縁膜と、からなり、前記第一導電体と前記第
二導電体の少なくとも一方で被測定光を受け前記第一導
電体と前記第二導電体の間に流れる電流により前記被測
定光を検出することを特徴とする物理量検出素子として
構成する。

【００１３】さらに、請求項２においては、表面の面方
位を（１００）とし不純物が高濃度にドープされた半導
体基板の一方の面に第一窓が開口された第一エッチング
マスクを形成して前記半導体基板を面方位に従い異方性
エッチングし面方位を（１１１）とする第一面を有する
第一溝を形成する第一溝形成工程と、前記半導体基板の
一方の面に前記第一面に隣接する第二窓が開口された第
二エッチングマスクを形成して前記半導体基板を面方位
に従い異方性エッチングし面方位を（１１１）とし前記
第一面との接合部に稜線を形成する第二面を有する第二
溝を形成する第二溝形成工程と、前記第一溝の表面と前
記第二溝の表面に第三エッチングマスクを形成し前記半
導体基板の一方の面に前記第一溝と前記第二溝とに対向
する支持体を接合する支持体接合工程と、前記半導体基
板の他方の面を前記第一溝と前記第二溝に達するまでエ
ッチングし面方位を（１００）とする第三面と前記第一
面と前記第二面とを構成面とする三角柱状の梁を形成す
る梁形成工程と、前記第三面に第三窓が開口された第四
エッチングマスクを形成して前記梁を面方位に従い異方
性エッチングして断面をＶ字状に除去した後前記第三エ
ッチングマスクを除去して第一導電体および第二導電体
を形成する導電体形成工程と、前記Ｖ字状に除去された
部分の頂点で前記第一導電体と前記第二導電体との間に
トンネル障壁絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、を具
備することにより物理量検出素子を製造する。

【００１４】また、請求項３においては、表面の面方位
を（１００）とし不純物が高濃度にドープされた半導体
基板の一方の面に第一窓が開口された第一エッチングマ
スクを形成して前記半導体基板を面方位に従い異方性エ
ッチングし面方位を（１１１）とする第一面を有する第
一溝を形成する第一溝形成工程と、前記半導体基板の一
方の面に前記第一面に隣接する第二窓が開口された第二
エッチングマスクを形成して前記半導体基板を面方位に
従い異方性エッチングし面方位を（１１１）とし前記第
一面との接合部に稜線を形成する第二面を有する第二溝
を形成する第二溝形成工程と、前記第一溝の表面と前記
第二溝の表面に第三エッチングマスクを形成し前記半導
体基板の一方の面に前記第一溝と前記第二溝とに対向す
る支持体を接合する支持体接合工程と、前記半導体基板
の他方の面を前記第一溝と前記第二溝に達するまでエッ
チングし面方位を（１００）とする第三面と前記第一面
と前記第二面とを構成面とする三角柱状の梁を形成する
梁形成工程と、前記第三面に第三窓が開口された第四エ
ッチングマスクを形成して前記梁を面方位に従い異方性
エッチングして断面をＶ字状に除去した後前記第三エッ
チングマスクを除去して第一導電体および第二導電体を
形成する導電体形成工程と、前記Ｖ字状に除去された部
分の頂点で前記第一導電体と前記第二導電体との間に隙
間を形成する隙間形成工程と、を具備することにより物
理量検出素子を製造する。

【００１５】また、請求項４においては、請求項２また
は請求項３の工程に加えて前記第二溝形成工程を、前記
半導体基板の一方の面に前記第一面に隣接し集束イオン
ビームが照射された第二窓が開口された第二エッチング
マスクを形成して前記半導体基板を面方位に従い異方性
エッチングし面方位を（１１１）とし前記第一面と接し
て極めて直線に近い稜線を形成する第二面を有する第二
溝を形成するように構成したものである。

【００１６】

【作用】このような本発明では、請求項１においては、
第一導電体と第二導電体とトンネル障壁絶縁膜はトンネ
ル接合を形成し、第一導電体及び第二導電体は被測定光
を受信して自由電子を励起させ、自由電子はトンネル障
壁絶縁膜を通過する。請求項２においては、半導体基板
の一方の面を面方位に従い異方性エッチングして形成さ
れる第一溝の第一面と第二溝の第二面は互いに接して稜
線を形成し、絶縁体は第一溝と第二溝とに対向して半導
体基板の一方の面に接合され、三角柱状の梁は半導体基
板の他方の面を第一溝と第二溝に達するまでエッチング
して第三面と第一面と第二面とを構成面として形成さ
れ、第一導電体および第二導電体は梁を面方位に従い異
方性エッチングして断面をＶ字状に除去されて形成さ
れ、トンネル障壁絶縁膜は第一導電体と第二導電体との
間に形成される。請求項３においては、半導体基板の一
方の面を面方位に従い異方性エッチングして形成される
第一溝の第一面と第二溝の第二面は互いに接して稜線を
形成し、絶縁体は第一溝と第二溝とに対向して半導体基
板の一方の面に接合され、三角柱状の梁は半導体基板の
他方の面を第一溝と第二溝に達するまでエッチングして
第三面と第一面と第二面とを構成面として形成され、第
一導電体および第二導電体は梁を面方位に従い異方性エ
ッチングして断面をＶ字状に除去されて形成され、隙間
は第一導電体と第二導電体との間に形成される。請求項
４においては、第二窓には集束イオンビームが照射さ
れ、第二溝は半導体基板を面方位に従う異方性エッチン
グにより形成され、第二溝の有する第二面は第一溝の有
する第一面と接して極めて直線に近い稜線を形成する。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図１は請求項１に記載された発明の一実施例
を示す物理量検出素子の斜視図である。図２は図１に示
す物理量検出素子のＡ−Ｂ断面図である。

【００１８】図１において、物理量検出素子は、半導体
の面方位を（１１１）とする第一面１及び第二面２と、
面方位を（１００）とする第三面３と、で構成される三
角柱状の梁４を第三面３から面方位に従い異方性エッチ
ングして断面をＶ字状に除去して形成される第一導電体
１１と第二導電体１２と、Ｖ字状の頂点における第一導
電体１１と第二導電体１２との間に形成されたトンネル
障壁絶縁膜６とでトンネル接合を形成して構成されてい
る。

【００１９】第一導電体１１と第二導電体１２はそれぞ
れ導電性不純物が高濃度にドープされた半導体製であ
り、第一導電体１１と第二導電体１２の少なくとも一方
は、被測定光を受けるアンテナとして機能する。そして
図２に示すように、トンネル障壁絶縁膜６は厚さを数十
オングストロームとし、接触面積を１０^-11ｃｍ²程度と
して第一導電体１１と第二導電体１２との間に形成され
ている。従って、本実施例による物理量検出素子の検出
感度を高く、また応答速度を速くすることができる。

【００２０】このような物理量検出素子は、先に述べた
点接触ダイオードと同様にトンネル接合を持っているの
で、非直線性を持ったトンネルダイオードの電流−電圧
特性を示すこととなる。従って、光検出素子は第一導電
体１１と第二導電体１２の間に加えられたバイアス電圧
において、第一導電体１１と第二導電体１２の少なくと
も一方に入射した被測定光による光電場を検波して、光
電場の振幅に対応する検出電流を出力することができ
る。また、同形状の第一導電体１１と第二導電体１２の
両方で同一の被測定光を受ければ、アンテナの原理によ
ってその検出感度を二倍にすることができる。

【００２１】そして、第一導電体１１及び第二導電体１
２は常に一定の状態でトンネル障壁絶縁膜６に接触して
いるので光検出素子は測定中に素子の特性が変化するこ
とがなく、常に安定した特性を示す。また、トンネル接
合部は通常の大気中においては安定した状態であって変
質してしまうようなことはないので、物理量検出素子と
しての寿命を大幅に長くすることができる。

【００２２】また、このような物理量検出素子の使用に
あっては、被測定光を導く例えば二酸化珪素の導光路を
トンネル接合部に接続してもよい。

【００２３】図３は、請求項２に記載された発明の一実
施例を示す物理量検出素子の製造工程概略図である。図
４は、図３に示す製造工程によって製造される物理量検
出素子の完成図である。図３（ａ）₁，（ａ）₂，（ａ）
₃において、表面の面方位を（１００）とし不純物が高
濃度にドープされた半導体基板１０の溝形成面７に第一
窓４１が開口する例えばシリコン窒化膜の第一エッチン
グマスク２１をフォトエッチングにより形成する。

【００２４】そして半導体基板１０を、例えば水酸化カ
リウム溶液で面方位に従い異方性エッチングして、半導
体基板１０内に面方位を（１１１）とする第一面１を有
する第一溝３１を形成する。この場合、図３（ａ）₂は
図３（ａ）₁をＣ方向から見た図、図３（ａ）₃は図３
（ａ）₁のＣ−Ｄ断面図となっている。

【００２５】次に、図３（ｂ）₁，（ｂ）₂，（ｂ）₃に
おいて、第一エッチングマスク２１を除去した後、半導
体基板の溝形成面７に第一面１に隣接する第二窓４２が
開口する例えばシリコン窒化膜の第二エッチングマスク
２２をフォトエッチングにより形成する。そして、半導
体基板１０を例えば水酸化カリウム溶液で面方位に従い
異方性エッチングして、面方位を（１１１）とし第一面
１との接合部に稜線１３を形成する第二面２を有する第
二溝３２を形成する。この場合稜線１３は半導体基板１
０の溝形成面７から切削面８方向に少しずれて位置する
こととなる。この場合、図３（ｂ）₂は図３（ｂ）₁をＤ
方向から見た図、図３（ｂ）₃は図３（ｂ）₁のＣ−Ｄ断
面図となっている（以下の図についても同様とする）。

【００２６】次に、図３（ｃ）₁，（ｃ）₂，（ｃ）₃に
おいて、第二エッチングマスク２２を除去した後、第一
溝３１の表面と第二溝３２の表面に例えばシリコン窒化
膜の第三エッチングマスク２３をフォトエッチングによ
り形成し、半導体基板１０の溝形成面７に第一溝３１と
第二溝３２とに対向させて、例えばパイレックスのよう
な支持体１４を陽極接合によって接着する。この場合、
稜線１３は支持体１４から浮いた状態となっている。

【００２７】次に、図３（ｄ）₁，（ｄ）₂において、半
導体基板１０の切削面８を例えばＲＩＥ（リアクティブ
イオンエッチング）で垂直方向にエッチングして削り取
り、第一溝３１と第二溝３２に到達させ、エッチングに
よって表出する面方位を（１００）とする第三面３と第
一面１と第二面２とを構成面とする三角柱状の梁４を形
成する。

【００２８】次に、図３（ｅ）₁，（ｅ）₂において、第
三面３に第三窓４３を開口させて例えば窒化シリコンの
第四エッチングマスク２４をフォトエッチングにより形
成し、梁４を例えば水酸化カリウム溶液で稜線１３に達
する直前までエッチング時間を管理して面方位に従い異
方性エッチングし、断面をＶ字状に除去する。

【００２９】次に、図３（ｆ）₁，（ｆ）₂において、第
三エッチングマスク２３を除去して第一導電体１１及び
第二導電体１２を形成し、第一導電体１１と第二導電体
１２との接触部１５に例えば酸素ラジカルを局所的にあ
てるなどして酸化させてトンネル障壁絶縁膜６を形成す
る。この場合、接触部１５の断面積は１０¹¹ｃｍ^-2程度
でトンネル障壁絶縁膜６の膜厚は数十オングストローム
となるように制御する。ここで、図３（ｆ）₁は図４に
示す物理量検出素子の上面図、図３（ｆ）₂は図４に示
す物理量検出素子のＥ−Ｆ断面図となっている。

【００３０】以上説明したように、物理量検出素子は、
図４に示すように支持体１４上の二つに分割された半導
体基板１０に第一導電体１１と第二導電体１２とがブリ
ッジ状に形成され、トンネル障壁絶縁膜６は第一導電体
１１と第二導電体１２との間に形成される。そして、こ
のような物理量検出素子は、第一導電体１１と第二導電
体１２の少なくとも一方で被測定光を受け第一導電体１
１と第二導電体１２の間に流れる電流により被測定光を
検出することができる。

【００３１】そして、このような物理量検出素子の製造
方法によれば、第一導電体１１及び第二導電体１２は常
に一定の状態でトンネル障壁絶縁膜６に接触しているの
で物理量検出素子は測定中に素子の特性が変化すること
がなく、常に安定した特性を示すこととなる。接触部１
５は通常の大気中では安定した状態で変質してしまうよ
うなことはないので物理量検出素子としての寿命を大幅
に長くすることができる。

【００３２】また、接合を形成する工程に点接触ダイオ
ードのアンテナの先端を研摩するような管理の難しい工
程がないので特性の安定した物理量検出素子を製造する
ことができ、半導体製造技術を用いているのでマイクロ
マシンに使用できるような微小な素子サイズを実現する
ことができる。

【００３３】図５は、請求項３に記載された発明の一実
施例によって製造された物理量検出素子の完成図であ
る。図６は図５に示す物理量検出素子のＧ−Ｈ断面図で
ある。図３に示された製造工程と同一の工程を経た後、
膜厚が１０オングストローム程度のトンネル障壁絶縁膜
６を例えばフッ化水素酸溶液を用いて選択的にエッチン
グして第一導電体１１と第二導電体１２を分離し、第一
導電体１１と第二導電体１２との間に幅１０オングスト
ローム程度の隙間５を形成することにより、図５に示さ
れた物理量検出素子を形成する。

【００３４】また、図３（ｅ）₁，（ｅ）₂において、第
三面３に第三窓４３を開口させて例えば窒化シリコンの
第四エッチングマスク２４をフォトエッチングにより形
成し、梁４を例えば水酸化カリウム溶液でエッチング時
間を管理して稜線１３に達するまで面方位に従い異方性
エッチングした後第三エッチングマスク２３を除去し、
梁４を二つに分離して、間隔を１０オングストローム程
度とする隙間５と、第一導電体１１と第二導電体１２と
を同時に形成することもできる。

【００３５】このように、物理量検出素子は、図５に示
すように支持体１４０上の二つに分割された半導体基板
１０に第一導電体１１と第二導電体１２とがブリッジ状
に形成され、隙間５は第一導電体１１と第二導電体１２
との間に形成される。そして、図５，６において支持体
１４０に被測定圧力が加えられ、隙間５が微小変化を起
こしたとすると、この場合の第一導電体１１と第二導電
体１２との間に流れるトンネル電流の変化を測定するこ
とにより被測定圧力を検出することができる。

【００３６】このような物理量検出素子の測定感度は、
第一導電体１１と第二導電体１２との間に流れるトンネ
ル電流の変化率と、第一導電体１１と第二導電体１２の
長さＬに対する隙間５の変化率と、の比で求めることが
でき、第一導電体１１と第二導電体１２の長さＬに対す
る隙間５の変化率を小さくできることからその検出感度
を大きくすることができる。

【００３７】また、支持体１４０の材料を第一導電体１
１と第二導電体１２と同じシリコンとすれば、シリコン
の熱膨張係数から温度変化に対するトンネル電流の変化
率を小さくすることができる。従って、温度変化に依存
しない検出特性を持った物理量検出素子を製造すること
ができる。また、支持体１４０に図７に示すようなダイ
アフラム１４１を形成して、被測定圧力を物理量検出素
子の隙間５の変化に変換させることができる。

【００３８】また、第一導電体１１と第二導電体１２の
いずれか一方にシリコンと熱膨張係数の異なる材料を接
合し、温度の変化によって隙間５が微小変化を起こすよ
うに構成すれば、温度が変化した場合の第一導電体１１
と第二導電体１２との間に流れるトンネル電流の変化を
測定することによりその温度を検出する物理量検出素子
を製造することもできる。

【００３９】図８は請求項４に記載された発明の一実施
例を説明する図である。図８に示す製造工程は、図３
（ａ）の後に挿入され、その後図３（ｃ）以降の工程が
継続される。

【００４０】図３（ａ）の第一溝形成工程終了後、図８
（ａ）において、半導体基板１０内に面方位を（１１
１）とする第一面１を有する第一溝３１を形成した後、
第一面１に隣接する第二窓４２が開口された例えばシリ
コン窒化膜の第二エッチングマスク２２をフォトエッチ
ングにより形成する。次に、図８（ｂ）において、第二
窓４２の縁１６に集束イオンビーム１７を照射して縁１
６を削り、直線状態に修正する。

【００４１】次に、図８（ｃ）において、半導体基板１
０を例えば水酸化カリウム溶液で面方位に従い異方性エ
ッチングして第二溝３２を形成する。この場合、第二溝
３２の有する面方位を（１１１）とする第二面２は、第
一面１との接触部分に稜線１３を形成する。この後、図
３（ｃ）から図３（ｆ）までの工程を経て図４に示され
た物理量検出素子を製造する。

【００４２】このような製造方法によれば、稜線１３は
直線状態に近くなるので、梁４をその面方位に従ってエ
ッチングして断面をＶ字状に除去し、第一導電体１１と
第二導電体１２を形成する場合、そのエッチングの時間
管理が容易となり、第一導電体１１と第二導電体１２が
完全に分離してしまったり、その接触面積が大きくなっ
てしまう可能性を低くすることができる。

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載さ
れた発明においては、第一導電体１１及び第二導電体１
２は常に一定の状態でトンネル障壁絶縁膜６に接触し、
接触部１５は通常の大気中において安定であるので、特
性の安定性が高く、寿命の長い物理量検出素子を提供す
ることができ、請求項２に記載された発明においては、
半導体の面方位に従う異方性エッチング技術を用いて、
物理量検出素子を製造するように構成されているので、
微小で特性の安定性が高く、寿命が長い物理量検出素子
の製造方法を提供することができ、請求項３に記載され
た発明においては、半導体の面方位に従う異方性エッチ
ング技術を用いて、物理量検出素子を製造するように構
成されているので、微小で特性の安定性が高く、検出感
度が高く温度係数の小さい物理量検出素子の製造方法を
提供することができ、請求項４に記載された発明におい
ては、集束イオンビームを照射し異方性エッチングのマ
スクを修正するように構成されているので、より安定し
た請求項２または請求項３に記載された物理量検出素子
の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載された発明の一実施例を示す光
検出素子の斜視図である。

【図２】図１に示す光検出素子のＡ−Ｂ断面図である。

【図３】請求項２に記載された発明の一実施例を示す光
検出素子の製造工程概略図である。

【図４】図３に示す製造工程によって製造される光検出
素子の完成図である。

【図５】請求項３に記載された発明の一実施例によって
製造された物理量検出素子の完成図である。

【図６】図５に示す物理量検出素子のＧ−Ｈ断面図であ
る。

【図７】請求項３に記載された発明の一実施例によって
製造された物理量検出素子を説明する図である。

【図８】請求項４に記載された発明の一実施例を説明す
る図である。

【図９】従来の点接触ダイオードの構成図である。

【図１０】図９に示す点接触ダイオードを用いた光検出
の動作を説明する図である。

【図１１】図９に示す点接触ダイオードを用いた光検出
の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１ 第一面 ２ 第二面 ３ 第三面 ４ 梁 ５ 隙間 ６ トンネル障壁絶縁膜 １０ 半導体基板 １１ 第一導電体 １２ 第二導電体 １３ 稜線 １４ 支持体 １７ 集束イオンビーム ２１ 第一エッチングマスク ２２ 第二エッチングマスク ２３ 第三エッチングマスク ２４ 第四エッチングマスク ３１ 第一溝 ３２ 第二溝 ４１ 第一窓 ４２ 第二窓 ４３ 第三窓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 敬司 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 岸 直輝 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性不純物が高濃度にドープされた面方
   位を（１１１）とする第一面及び第二面と面方位を（１
   ００）とする第三面を構成面とする三角柱状の梁を前記
   第三面から面方位に従い異方性エッチングして断面をＶ
   字状に除去して形成される第一導電体及び第二導電体
   と、 前記Ｖ字状の頂点における前記第一導電体と前記第二導
   電体との間に形成されたトンネル障壁絶縁膜と、からな
   り、 前記第一導電体と前記第二導電体の少なくとも一方で被
   測定光を受け前記第一導電体と前記第二導電体の間に流
   れる電流により前記被測定光を検出することを特徴とす
   る物理量検出素子。
2. 【請求項２】表面の面方位を（１００）とし不純物が高
   濃度にドープされた半導体基板の一方の面に第一窓が開
   口された第一エッチングマスクを形成して前記半導体基
   板を面方位に従い異方性エッチングし面方位を（１１
   １）とする第一面を有する第一溝を形成する第一溝形成
   工程と、 前記半導体基板の一方の面に前記第一面に隣接する第二
   窓が開口された第二エッチングマスクを形成して前記半
   導体基板を面方位に従い異方性エッチングし面方位を
   （１１１）とし前記第一面との接合部に稜線を形成する
   第二面を有する第二溝を形成する第二溝形成工程と、 前記第一溝の表面と前記第二溝の表面に第三エッチング
   マスクを形成し前記半導体基板の一方の面に前記第一溝
   と前記第二溝とに対向する支持体を接合する支持体接合
   工程と、 前記半導体基板の他方の面を前記第一溝と前記第二溝に
   達するまでエッチングし面方位を（１００）とする第三
   面と前記第一面と前記第二面とを構成面とする三角柱状
   の梁を形成する梁形成工程と、 前記第三面に第三窓が開口された第四エッチングマスク
   を形成して前記梁を面方位に従い異方性エッチングして
   断面をＶ字状に除去した後前記第三エッチングマスクを
   除去して第一導電体および第二導電体を形成する導電体
   形成工程と、 前記Ｖ字状に除去された部分の頂点で前記第一導電体と
   前記第二導電体との間にトンネル障壁絶縁膜を形成する
   絶縁膜形成工程と、 を具備することを特徴とする物理量検出素子の製造方
   法。
3. 【請求項３】表面の面方位を（１００）とし不純物が高
   濃度にドープされた半導体基板の一方の面に第一窓が開
   口された第一エッチングマスクを形成して前記半導体基
   板を面方位に従い異方性エッチングし面方位を（１１
   １）とする第一面を有する第一溝を形成する第一溝形成
   工程と、 前記半導体基板の一方の面に前記第一面に隣接する第二
   窓が開口された第二エッチングマスクを形成して前記半
   導体基板を面方位に従い異方性エッチングし面方位を
   （１１１）とし前記第一面との接合部に稜線を形成する
   第二面を有する第二溝を形成する第二溝形成工程と、 前記第一溝の表面と前記第二溝の表面に第三エッチング
   マスクを形成し前記半導体基板の一方の面に前記第一溝
   と前記第二溝とに対向する支持体を接合する支持体接合
   工程と、 前記半導体基板の他方の面を前記第一溝と前記第二溝に
   達するまでエッチングし面方位を（１００）とする第三
   面と前記第一面と前記第二面とを構成面とする三角柱状
   の梁を形成する梁形成工程と、 前記第三面に第三窓が開口された第四エッチングマスク
   を形成して前記梁を面方位に従い異方性エッチングして
   断面をＶ字状に除去した後前記第三エッチングマスクを
   除去して第一導電体および第二導電体を形成する導電体
   形成工程と、 前記Ｖ字状に除去された部分の頂点で前記第一導電体と
   前記第二導電体との間に隙間を形成する隙間形成工程
   と、 を具備することを特徴とする物理量検出素子の製造方
   法。
4. 【請求項４】前記第二溝形成工程は、 前記半導体基板の一方の面に前記第一面に隣接し集束イ
   オンビームが照射された第二窓が開口された第二エッチ
   ングマスクを形成して前記半導体基板を面方位に従い異
   方性エッチングし面方位を（１１１）とし前記第一面と
   接して極めて直線に近い稜線を形成する第二面を有する
   第二溝を形成することを特徴とする請求項２または請求
   項３記載の物理量検出素子の製造方法。