JPH07162030A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
- Publication number
- JPH07162030A JPH07162030A JP5339173A JP33917393A JPH07162030A JP H07162030 A JPH07162030 A JP H07162030A JP 5339173 A JP5339173 A JP 5339173A JP 33917393 A JP33917393 A JP 33917393A JP H07162030 A JPH07162030 A JP H07162030A
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- JP
- Japan
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- photoelectric conversion
- insulating layer
- layer
- conversion device
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入射光の光検出感度を向上させる。
【構成】 半導体基板１と、半導体基板１上に形成され
た光電変換層２と、光電変換層２上に形成された絶縁層
３Ａと、絶縁層３Ａ上に形成された金属層とが積層形成
され、半導体基板１の背面側から入射光Ｌを入射させる
光電変換装置における絶縁層３ＡをＡｌ2Ｏ3材により形
成する。
た光電変換層２と、光電変換層２上に形成された絶縁層
３Ａと、絶縁層３Ａ上に形成された金属層とが積層形成
され、半導体基板１の背面側から入射光Ｌを入射させる
光電変換装置における絶縁層３ＡをＡｌ2Ｏ3材により形
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、裏面入射型光電変換装
置に係わり、特に絶縁層を構成する材料に関するもので
ある。
置に係わり、特に絶縁層を構成する材料に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の光電変換装置として例え
ば裏面入射型白金シリサイドショットキーバリアダイオ
ード赤外線検出器の構成を示す拡大断面図である。同図
において、１はｐ型Ｓｉからなる半導体基板、１ａはガ
ードリング、１ｂは素子分離酸化領域、２はＰｔＳｉか
らなる光電変換層、３はＳｉＯ2 からなる絶縁層、４は
Ａｌからなる金属層、５はＳｉＯ2 からなるパッシベー
ション層、９はＳｉＯからなる反射防止膜である。
ば裏面入射型白金シリサイドショットキーバリアダイオ
ード赤外線検出器の構成を示す拡大断面図である。同図
において、１はｐ型Ｓｉからなる半導体基板、１ａはガ
ードリング、１ｂは素子分離酸化領域、２はＰｔＳｉか
らなる光電変換層、３はＳｉＯ2 からなる絶縁層、４は
Ａｌからなる金属層、５はＳｉＯ2 からなるパッシベー
ション層、９はＳｉＯからなる反射防止膜である。
【０００３】このように構成される赤外線検出器におい
て、入射光Ｌは半導体基板１側から光電変換層２に入射
する。半導体基板１側から入射した入射光Ｌの一部は光
電変換層２に吸収されるが、その多くは光電変換層２を
透過し、絶縁層３を経て金属層４で反射される。この反
射光は再び絶縁層３を経て光電変換層２で一部が吸収さ
れる。
て、入射光Ｌは半導体基板１側から光電変換層２に入射
する。半導体基板１側から入射した入射光Ｌの一部は光
電変換層２に吸収されるが、その多くは光電変換層２を
透過し、絶縁層３を経て金属層４で反射される。この反
射光は再び絶縁層３を経て光電変換層２で一部が吸収さ
れる。
【０００４】通常では、光電変換層２で吸収される入射
光Ｌを多くするために光電変換層２と金属層４との間で
入射光と反射光とにより定在波が生じるように絶縁層３
の厚さが調整される。また、半導体基板１と金属層４と
の間に印加される電位を固定することにより、光電変換
層２と金属層４との間に電気的容量を発生させ、光電変
換層２で生成された電荷を蓄積している。
光Ｌを多くするために光電変換層２と金属層４との間で
入射光と反射光とにより定在波が生じるように絶縁層３
の厚さが調整される。また、半導体基板１と金属層４と
の間に印加される電位を固定することにより、光電変換
層２と金属層４との間に電気的容量を発生させ、光電変
換層２で生成された電荷を蓄積している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成される従来の裏面入射型白金シリサイドショッ
トキーバリアダイオード赤外線検出器においては、絶縁
層３の厚さが入射光と反射光とにより定在波が生じるよ
うに決定されているため、光電変換層２と金属層４との
間の電気的容量を自由に設計することができないことか
ら、光電変換により生成された電荷を充分に蓄積しきれ
ず、ダイナミックレンジを大きく取れないという問題が
あった。また、絶縁層３内で定在波を生じさせることか
ら、絶縁層３での光の吸収が大きいという問題もあっ
た。
うに構成される従来の裏面入射型白金シリサイドショッ
トキーバリアダイオード赤外線検出器においては、絶縁
層３の厚さが入射光と反射光とにより定在波が生じるよ
うに決定されているため、光電変換層２と金属層４との
間の電気的容量を自由に設計することができないことか
ら、光電変換により生成された電荷を充分に蓄積しきれ
ず、ダイナミックレンジを大きく取れないという問題が
あった。また、絶縁層３内で定在波を生じさせることか
ら、絶縁層３での光の吸収が大きいという問題もあっ
た。
【０００６】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、入
射光と反射光とによる定在波が生じる条件を満たし、か
つ変換層と金属層との間の電気的容量を大きくし、しか
も絶縁層での光吸収を小さくさせて入射光の光検出感度
を向上させることができる光電変換装置を提供すること
にある。
を解決するためになされたものであり、その目的は、入
射光と反射光とによる定在波が生じる条件を満たし、か
つ変換層と金属層との間の電気的容量を大きくし、しか
も絶縁層での光吸収を小さくさせて入射光の光検出感度
を向上させることができる光電変換装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、絶縁層を高誘電率を有する材料，入
射光に対して高透過率または入射光に対して高屈折率を
有する材料により形成するものである。
るために本発明は、絶縁層を高誘電率を有する材料，入
射光に対して高透過率または入射光に対して高屈折率を
有する材料により形成するものである。
【０００８】
【作用】本発明においては、絶縁層を、高誘電率，入射
光に対して高透過率または高屈折率を有する材料で形成
することにより、光電変換層と金属層との間の絶縁層を
薄くしても定在波が生じる条件を満たしているため、下
式から明かなように高い電気容量Ｃを実現することがで
きる。 Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ また、定在波の条件が、 ｄ＝λ／４ｎ であるので、電気容量Ｃは、 Ｃ＝４ｎεＳ／λ で示される。なお、式中、Ｃ：電気容量、ε：誘電率、
Ｓ：電極面積、ｄ：電極間距離（絶縁層の厚さ）、ｎ：
屈折率、λ：入射光の波長をそれぞれ示している。ま
た、絶縁層が入射光に対して高い透過率を有していれ
ば、絶縁層での光の減衰が減少するため、より多くの光
を光電変換層に供給することができ、検出感度を高める
ことができる。
光に対して高透過率または高屈折率を有する材料で形成
することにより、光電変換層と金属層との間の絶縁層を
薄くしても定在波が生じる条件を満たしているため、下
式から明かなように高い電気容量Ｃを実現することがで
きる。 Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ また、定在波の条件が、 ｄ＝λ／４ｎ であるので、電気容量Ｃは、 Ｃ＝４ｎεＳ／λ で示される。なお、式中、Ｃ：電気容量、ε：誘電率、
Ｓ：電極面積、ｄ：電極間距離（絶縁層の厚さ）、ｎ：
屈折率、λ：入射光の波長をそれぞれ示している。ま
た、絶縁層が入射光に対して高い透過率を有していれ
ば、絶縁層での光の減衰が減少するため、より多くの光
を光電変換層に供給することができ、検出感度を高める
ことができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明による光電変換装置の一実施
例による構成を示す拡大断面図であり、図２（ａ）〜
（ｅ）は、その製造方法を説明する各工程の断面図であ
る。これらの図において、図１に示す構成を図２に示す
製造方法を用いて説明する。まず、図２（ａ）に示すよ
うに通常の半導体Ｓｉプロセスにより図示しない信号読
み出し回路と、受光部形成領域の周囲にｎ層からなるガ
ードリング１ａと、素子分離酸化領域１ｂとを形成した
ｐ型Ｓｉからなる半導体基板１に図２（ｂ）に示すよう
に真空蒸着法によりＰｔを約２０Åの厚さに成長させ、
約４００℃で１時間のアニールを行い、ＰｔＳｉからな
る光電変換層２を形成する。次に受光部領域以外のＰｔ
Ｓｉ層は王水によりエッチングする。
説明する。図１は、本発明による光電変換装置の一実施
例による構成を示す拡大断面図であり、図２（ａ）〜
（ｅ）は、その製造方法を説明する各工程の断面図であ
る。これらの図において、図１に示す構成を図２に示す
製造方法を用いて説明する。まず、図２（ａ）に示すよ
うに通常の半導体Ｓｉプロセスにより図示しない信号読
み出し回路と、受光部形成領域の周囲にｎ層からなるガ
ードリング１ａと、素子分離酸化領域１ｂとを形成した
ｐ型Ｓｉからなる半導体基板１に図２（ｂ）に示すよう
に真空蒸着法によりＰｔを約２０Åの厚さに成長させ、
約４００℃で１時間のアニールを行い、ＰｔＳｉからな
る光電変換層２を形成する。次に受光部領域以外のＰｔ
Ｓｉ層は王水によりエッチングする。
【００１０】次に図２（ｃ）に示すように光電変換層２
が形成された半導体基板１上にスパッタ法によりＡｌ2
Ｏ3を約６０００Åの厚さに成長させた後、フォトリソ
グラフィ技術によりレジストをパターニングし、受光部
領域以外をエッチングして絶縁層３Ａを形成する。
が形成された半導体基板１上にスパッタ法によりＡｌ2
Ｏ3を約６０００Åの厚さに成長させた後、フォトリソ
グラフィ技術によりレジストをパターニングし、受光部
領域以外をエッチングして絶縁層３Ａを形成する。
【００１１】次に図２（ｄ）に示すようにこの絶縁層３
Ａが形成された半導体基板１上にスパッタ法によりＡｌ
を約１μｍの厚さに成長させた後、フォトリソグラフィ
技術によりレジストをパターニングし、不要部のＡｌを
エッチングして金属層４を形成する。
Ａが形成された半導体基板１上にスパッタ法によりＡｌ
を約１μｍの厚さに成長させた後、フォトリソグラフィ
技術によりレジストをパターニングし、不要部のＡｌを
エッチングして金属層４を形成する。
【００１２】次に図２（ｅ）に示すようにこの金属層４
が形成された半導体基板１上にスパッタ法によりＳｉＯ
2 からなるパッシベーション層５を形成した後、このパ
ッシベーション層５を貫通して金属層４に達する深さの
スルーホール６を形成し、このスルーホール６内にリー
ド線７を挿入し、導電性接着剤８を注入して接着固化さ
せてリード線７を金属層４に電気的に接続させる。
が形成された半導体基板１上にスパッタ法によりＳｉＯ
2 からなるパッシベーション層５を形成した後、このパ
ッシベーション層５を貫通して金属層４に達する深さの
スルーホール６を形成し、このスルーホール６内にリー
ド線７を挿入し、導電性接着剤８を注入して接着固化さ
せてリード線７を金属層４に電気的に接続させる。
【００１３】最後に半導体基板１の裏面にスパッタ法に
よりＳｉＯからなる反射防止層９を形成して図１に拡大
断面図に示す構造の光電変換装置が完成される。
よりＳｉＯからなる反射防止層９を形成して図１に拡大
断面図に示す構造の光電変換装置が完成される。
【００１４】このように構成された光電変換装置におい
て、絶縁層３ＡとしてＡｌ2Ｏ3を用いることによって以
下に説明する効果が得られる。絶縁層３Ａとして従来か
ら用いられていた比誘電率３．８のＳｉＯ2 に比べて約
２倍以上の比誘電率８．５を有するＡｌ2Ｏ3を用いるこ
とにより、金属層４と光電変換層２との間の静電容量を
約２倍以上に向上させることができるので、光電変換に
より生成された電荷を十分に蓄積することができ、ダイ
ナミックレンジを大幅に増大させることができる。
て、絶縁層３ＡとしてＡｌ2Ｏ3を用いることによって以
下に説明する効果が得られる。絶縁層３Ａとして従来か
ら用いられていた比誘電率３．８のＳｉＯ2 に比べて約
２倍以上の比誘電率８．５を有するＡｌ2Ｏ3を用いるこ
とにより、金属層４と光電変換層２との間の静電容量を
約２倍以上に向上させることができるので、光電変換に
より生成された電荷を十分に蓄積することができ、ダイ
ナミックレンジを大幅に増大させることができる。
【００１５】また、従来の絶縁層３としてのＳｉＯ2
は、光の吸収係数が約３．５μｍ以上の波長から増加し
ているのに対して本実施例の絶縁層３ＡとしてのＡｌ2
Ｏ3は、約５．０μｍ以上の波長で吸収係数が増加する
ため、３〜５μｍ帯赤外線では、絶縁層３ＡにＡｌ2Ｏ3
を用いた方が絶縁層３Ａでの光の損失を少なくすること
ができる。
は、光の吸収係数が約３．５μｍ以上の波長から増加し
ているのに対して本実施例の絶縁層３ＡとしてのＡｌ2
Ｏ3は、約５．０μｍ以上の波長で吸収係数が増加する
ため、３〜５μｍ帯赤外線では、絶縁層３ＡにＡｌ2Ｏ3
を用いた方が絶縁層３Ａでの光の損失を少なくすること
ができる。
【００１６】さらに絶縁層３ＡとしてのＡｌ2Ｏ3の屈折
率が約１．６７と従来の絶縁層３としてのＳｉＯ2 の約
１．４６に比べて大きいため、光電変換層２と金属層４
との間で定在波が生じる絶縁層３Ａの厚さが薄くなるた
め、さらに金属層４と光電変換層２との間の静電容量を
大きくすることができる。
率が約１．６７と従来の絶縁層３としてのＳｉＯ2 の約
１．４６に比べて大きいため、光電変換層２と金属層４
との間で定在波が生じる絶縁層３Ａの厚さが薄くなるた
め、さらに金属層４と光電変換層２との間の静電容量を
大きくすることができる。
【００１７】なお、前述した実施例において、絶縁層３
Ａとして高誘電率で入射光に対して高透過率および高屈
折率を有する材料の一例としてＡｌ2Ｏ3を用いた場合に
ついて説明したが、本発明はこの材料に限定されるもの
ではなく、例えばＭｇＯなどの材料を用いても、前述と
同様の効果が得られる。
Ａとして高誘電率で入射光に対して高透過率および高屈
折率を有する材料の一例としてＡｌ2Ｏ3を用いた場合に
ついて説明したが、本発明はこの材料に限定されるもの
ではなく、例えばＭｇＯなどの材料を用いても、前述と
同様の効果が得られる。
【００１８】また、前述した実施例においては、絶縁層
３Ａを形成する高誘電率を有する材料として、例えば、
ＴｉＯ2 など、また、入射光に対して高透過率を有する
材料として、例えばＣａＦ2 またはダイヤモンドなど、
さらに入射光に対して高屈折率を有する材料として、例
えばＴｉＯ2 ，Ｎｄ2Ｏ3またはダイヤモンドなどの材料
のいずれか一方を用いても前述と同様の効果が得られ
る。
３Ａを形成する高誘電率を有する材料として、例えば、
ＴｉＯ2 など、また、入射光に対して高透過率を有する
材料として、例えばＣａＦ2 またはダイヤモンドなど、
さらに入射光に対して高屈折率を有する材料として、例
えばＴｉＯ2 ，Ｎｄ2Ｏ3またはダイヤモンドなどの材料
のいずれか一方を用いても前述と同様の効果が得られ
る。
【００１９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明による光電
変換装置によれば、金属層と光電変換層との間の静電容
量を大きくすることができるので、入射光の光検出感度
を向上させることができるとともにダイナミックレンジ
を増大させることできる。また、入射光に対して高透過
率を有する材料を用いることによって絶縁層での光損失
が少なくなるので、入射光の光検出感度をさらに向上さ
せることができる。また、入射光に対して高屈折率を有
する材料を用いることによって静電容量を大きくするこ
とができるので、入射光の光検出感度をさらに向上させ
ることができる。
変換装置によれば、金属層と光電変換層との間の静電容
量を大きくすることができるので、入射光の光検出感度
を向上させることができるとともにダイナミックレンジ
を増大させることできる。また、入射光に対して高透過
率を有する材料を用いることによって絶縁層での光損失
が少なくなるので、入射光の光検出感度をさらに向上さ
せることができる。また、入射光に対して高屈折率を有
する材料を用いることによって静電容量を大きくするこ
とができるので、入射光の光検出感度をさらに向上させ
ることができる。
【図１】本発明による光電変換装置の一実施例による構
成を示す拡大断面図である。
成を示す拡大断面図である。
【図２】図１の光電変換装置の製造方法を説明する各工
程の断面図である。
程の断面図である。
【図３】従来の光電変換装置の構成を示す断面図であ
る。
る。
１ 半導体基板 １ａ ガードリング １ｂ 素子分離酸化領域 ２ 光電変換層 ３Ａ 絶縁層 ４ 金属層 ５ パッシベーション層 ６ スルーホール ７ リード線 ８ 導電性接着剤 ９ 反射防止層
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板と、前記半導体基板上に形成
された光電変換層と、前記光電変換層上に形成された絶
縁層と、前記絶縁層上に形成された金属層とが積層形成
され、前記半導体基板の背面側から入射光を入射させる
光電変換装置において、 前記絶縁層は高誘電率を有する材料からなることを特徴
とする光電変換装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記絶縁層は入射光
に対して高透過率を有する材料からなることを特徴とす
る光電変換装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記絶縁層は入射光
に対して高屈折率を有する材料からなることを特徴とす
る光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5339173A JPH07162030A (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5339173A JPH07162030A (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162030A true JPH07162030A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18324935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5339173A Pending JPH07162030A (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07162030A (ja) |
-
1993
- 1993-12-06 JP JP5339173A patent/JPH07162030A/ja active Pending
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