JPH07249792A - 赤外線検出素子およびその製造方法 - Google Patents

赤外線検出素子およびその製造方法

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JPH07249792A
JPH07249792A JP6037389A JP3738994A JPH07249792A JP H07249792 A JPH07249792 A JP H07249792A JP 6037389 A JP6037389 A JP 6037389A JP 3738994 A JP3738994 A JP 3738994A JP H07249792 A JPH07249792 A JP H07249792A
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JP
Japan
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film
platinum
platinum silicide
infrared
silicon substrate
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JP6037389A
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English (en)
Inventor
Atsushi Komai
敦 駒井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】本発明は、赤外線検出感度が向上された白金シ
リサイドショットキー接合型赤外線検出素子と、その製
造方法を提供する。 【構成】光電変換部に、シリコン2と白金シリサイド膜
1の界面(白金シリサイドショットキー接合)を配置す
る。白金シリサイド膜の厚さは、30Å以上40Å以下
に限定する。このためには、その製造途中でシリコン基
板に被着させる白金膜の堆積膜厚を15Å以上20Å以
下に限定する。このように限定すれば、量子効率を最大
に、且つ、ショットキー接合の障壁高さを最小にでき
る。このため、検出感度の向上した赤外線検出素子が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線検出素子に関
し、より詳しくは、白金シリサイド膜を配置したショッ
トキー型赤外線検出素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】白金シリサイド膜とシリコン基板のショ
ットキー接合を光電変換部に用いた赤外線検出素子は、
慣用技術であるシリコン半導体素子の製造プロセスを使
用して形成できるという利点がある。このため、多数の
光電変換部を一列に配置したラインセンサばかりでな
く、マトリクス状に配置したエリアセンサとしても、広
く用いられている。
【0003】図を引用し、従来の白金シリサイドショッ
トキー接合型赤外線検出素子(以下、赤外線検出素子と
言う)を説明する。なお、その構造は、本発明の赤外線
検出素子と類似しており、本発明の赤外線検出素子の断
面図である図1を引用して説明する。白金シリサイド膜
1は、P型シリコン基板2上に配置される。その膜厚
は、60〜80Åである。それらの界面は、ショットキ
ー接合であり、これは、赤外線を光電変換する光電変換
部である。白金シリサイド膜1の周囲には、ガードリン
グ5が配置される。ガードリング5は、白金シリサイド
膜1に電界が集中し、耐圧が低下することによる信号電
荷のリークを防止する。シリコン基板2の表面には、絶
縁膜6が配置される。これは、シリコン酸化膜等の赤外
線を透過する膜を使用する。そして、その上に、金属反
射膜7が配置される。さらに、その上には、保護膜8が
配置される。シリコン基板2の裏面には、反射防止膜3
が配置される。
【0004】赤外線入射光9は、シリコン基板2の裏面
側に形成した反射防止膜3を経て光電変換部に入射し、
その一部は、光電変換され光電流となる。光電変換され
ずに透過した赤外線は、絶縁膜6を経て金属反射膜7に
よって反射され、再度光電変換部に入射する。そして、
光電変換され光電流となる。光電変換部を透過した光を
絶縁膜上の反射膜で反射させて再度光電変換部に入射さ
せる構造は、赤外線の検出感度を向上させることがで
き、オプティカルキャビティ構造として周知の技術であ
る。
【0005】白金シリサイドショットキー接合は、次の
製造方法に従って形成される。シリコン基板2上に熱酸
化膜4を形成する。次に、光電変換形成予定部の熱酸化
膜4を周知のフォトリソエッチング法に従い除去する。
次に、シリコン基板2上に白金を堆積する。この膜厚
は、30〜40Åである。そして、シリコン基板2全体
を加熱する。これにより、シリコンと白金は、熱処理に
よる化学反応を生じ、白金シリサイド膜と、この膜とシ
リコン基板との界面にショットキー接合が形成される。
白金シリサイド膜の厚さは、およそ60〜80Åであ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような白金シリ
サイド膜を用いたショットキー接合型の赤外線検出素子
は、慣用技術であるシリコン半導体素子の製造プロセス
を使用して形成できるという利点がある。この利点は、
化合物半導体等を使用した赤外線検出素子にはない大き
な特徴である。しかし、ショットキー接合型の赤外線検
出素子は、赤外線の検出感度が低いという問題があっ
た。
【0007】本発明は、この問題点に鑑みてなされたも
のであり、白金シリサイドショットキー接合型赤外線検
出素子の赤外線検出感度を向上させることを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、驚くべきことに、白金シリサイド膜の膜厚を30
Å以上40Å以下に限定すれば、赤外線検出感度が向上
することを突き止め、発明するに至った。すなわち、本
発明は、第1に「シリコン基板上に白金シリサイド膜を
配置し、前記シリコン基板と前記白金シリサイド膜の界
面(ショットキー接合)を赤外線の光電変換部とする赤
外線検出素子において、前記白金シリサイド膜は、30
Å以上40Å以下であることを特徴とする赤外線検出素
子」を提供する。
【0009】また、白金シリサイド膜の膜厚を30Å以
上40Å以下にするためには、白金の堆積膜厚を15Å
以上20Å以下に限定すれば、可能であることを突き止
めた。すなわち、本発明は、第2に「シリコン基板上に
白金膜を堆積する工程と、前記シリコン基板全体を加熱
して熱処理による化学反応で白金シリサイド膜を形成し
同時に前記シリコン基板と前記白金シリサイド膜の界面
にショットキー接合を形成する工程を有し、前記ショッ
トキー接合によって赤外線を光電変換する赤外線検出素
子の製造方法において、前記白金膜の堆積膜厚は、15
Å以上20Å以下であることを特徴とする赤外線検出素
子の製造方法」を提供する。
【0010】
【作用】本発明は、白金シリサイド膜形成のために堆積
する白金膜の膜厚を15〜20Åに限定することで、赤
外線検出素子の検出感度を向上させるものである。以
下、この膜厚の限定が、なぜこの素子の検出感度を向上
させるのに優れた作用があるのか説明する。
【0011】ショットキー接合型赤外線検出素子の分光
感度Rは、一般に式1で表される。
【0012】
【数1】
【0013】ここで、λは入射光の波長、C1は量子効
率係数、φbはショットキー接合の障壁高さである。波
長λを固定にすれば、分光感度Rは、その波長における
光の検出感度になる。白金シリサイドショットキー接合
型赤外線検出素子は、3〜5μmの波長帯の赤外線を検
出ためによく使用される。よって、ここで、波長4μm
の赤外線を照射したときの出力電流値を検出感度と定義
する。
【0014】式1より、量子効率係数C1を高くする
か、あるいは、ショットキー接合の障壁高さφbを低く
すれば、分光感度Rは、向上することが判明する。よっ
て、波長を4μmに固定すれば、素子の赤外線検出感度
は、向上するのである。量子効率係数C1やショットキ
ー接合の障壁高さφbは、白金シリサイド膜の膜厚に依
存する。また、白金シリサイド膜の膜厚は堆積した白金
膜の膜厚の2倍になる。そこで、膜厚の異なる白金膜を
形成することにより、白金シリサイド膜厚の異なる赤外
線検出素子を製造し、白金膜の堆積膜厚と量子効率係数
C1やショットキー接合の障壁高さφbとの関連を検討
した。
【0015】図2は、白金膜の堆積膜厚と量子効率係数
の測定結果を示すグラフである。堆積膜厚が15Åまで
は、膜厚が薄くなると量子効率係数は、ゆるやかに増加
する。堆積膜厚が15Å以下になると、量子効率係数
は、急激に減少する。従って、堆積膜厚は、15〜20
Åの範囲で量子効率係数を最大にすることができる。図
3は、白金膜の堆積膜厚とショットキー接合の障壁高さ
の測定結果を示すグラフである。堆積膜厚が約25Å以
下になると、急激に障壁高さは低くなり、15〜20Å
の領域で最も低くなる。また、15Å以下になると障壁
高さは急激に高くなる。
【0016】以上のように、膜厚15Å以上20Å以下
で、量子効率係数は最大になり、ショットキー接合の障
壁高さは最小になる。このため、白金シリサイドショッ
トキー型赤外線検出素子は、白金膜の堆積膜厚をこの膜
厚範囲にすることで、赤外線の検出感度を最も高くする
ことができるのである。図4は、波長4μmの赤外線に
対する検出感度と白金膜の堆積膜厚との測定結果を示す
グラフである。白金膜の堆積膜厚が15〜20Åの範囲
の赤外線検出素子は、堆積膜厚が30Åのものと比較し
て、約1.5倍の検出感度であった。
【0017】
【実施例】以下、図を引用し、本発明の実施例を説明す
る。しかし、本発明は、これに限られるものではない。
図1は、本発明に係る赤外線検出素子の断面図である。
白金シリサイド膜1は、P型のシリコン基板2上に配置
した。その膜厚は、35Åであった。シリコン基板2と
白金シリサイド膜1の界面は、ショットキー接合であ
り、これは、赤外線を光電変換する光電変換部である。
白金シリサイド膜1の周囲には、ガードリング5を配置
した。ガードリング5は、白金シリサイド膜1に電界が
集中し、耐圧が低下することによる信号電荷のリークを
防止する。シリコン基板2の表面には、シリコン酸化膜
6を配置した。そして、その上に、Alによる反射膜7
を配置した。その膜厚は、5000Åとした。さらに、
その上には、保護膜としてシリコン酸化膜8を配置し
た。シリコン基板2の裏面には、スパッタによるSiO
膜を反射防止膜3として配置した。膜厚は、4000Å
とした。
【0018】赤外線入射光9は、シリコン基板2の裏面
側に形成した反射防止膜3を経て光電変換部に入射し、
その一部は、光電変換され光電流となった。光電変換さ
れずに透過した赤外線は、絶縁膜6を経て金属反射膜7
によって反射され、再度光電変換部に入射した。そし
て、光電変換され光電流となった。本実施例において
は、このように、オプチカルキャビティー構造とした。
しかし、白金シリサイド膜の膜厚が30Å以上40Å以
下であれば、オプティカルキャビティ構造でなくとも、
本発明の範疇である。
【0019】以下、本発明の赤外線検出素子の製造方法
を説明する。まず、P型シリコン基板2に熱酸化により
シリコン熱酸化膜4を形成する。次に、フォトリソエッ
チングによりガードリング形成予定部の熱酸化膜4を除
去し、次いで、イオン注入によりリンイオンを注入す
る。そして、熱処理を行い、ガードリング5を形成す
る。
【0020】次に、光電変換形成予定部の熱酸化膜4を
フォトリソエッチングにより除去すし、シリコン基板2
上に白金を堆積する。この膜厚は、15Å以上20Åと
する。そして、シリコン基板2全体を加熱する。この加
熱は、窒素雰囲気中で450℃にて行った。その他、真
空中で行ってもよい。これにより、シリコンと白金は、
熱処理による化学反応を生じ、白金シリサイド膜と、こ
の膜とシリコン基板との界面にショットキー接合が形成
される。白金シリサイド膜の厚さは、およそ30〜40
Åとなる。シリコン表面と接触していないシリコン酸化
膜4の上の白金膜は反応しない。この未反応の白金膜を
王水に浸漬して除去する。
【0021】次に、CVDによるシリコン酸化膜6とス
パッタによるAlの反射膜7からなるオプティカルキャ
ビティ構造を形成する。さらに、その上に、保護膜8と
してCVDによるシリコン酸化膜を形成する。反射膜7
はAlに限らず、タングステン等でもよい。また、保護
膜8は、シリコン窒化膜でもよい。最後に、基板2の裏
面に反射防止膜として、スパッタによるSiO膜を形成
し、本発明の赤外線検出素子は、完成する。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、白金シ
リサイド膜の厚さを30Å以上40Å以下の範囲に限定
することより、量子効率係数が最大で、ショットキー接
合の障壁高さが最小となる赤外線検出素子を製造するこ
とができる。このため、検出感度の向上した赤外線検出
素子が得られるという効果がある。
【0023】また、オプティカルキャビティ構造を本発
明の赤外線検出素子に採用することで、さらに検出感度
を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る赤外線検出素子の断面図である。
【図2】白金膜の堆積膜厚と量子効率係数の測定結果を
示すグラフである。
【図3】白金膜の堆積膜厚とショットキー接合の障壁高
さの測定結果を示すグラフである。
【図4】波長4μmの赤外線に対する検出感度と白金膜
の堆積膜厚との測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1・・・白金シリサイド膜 2・・・P型シリコン基板 3・・・反射防止膜(SiO膜) 4・・・シリコン熱酸化膜 5・・・ガードリング 6・・・絶縁膜(シリコン酸化膜) 7・・・金属反射膜(Al) 8・・・保護膜(シリコン酸化膜) 9・・・赤外線入射光 以上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板上に白金シリサイド膜を配
    置し、前記シリコン基板と前記白金シリサイド膜の界面
    (ショットキー接合)を赤外線の光電変換部とする赤外
    線検出素子において、 前記白金シリサイド膜は、30Å以上40Å以下である
    ことを特徴とする赤外線検出素子。
  2. 【請求項2】 前記赤外線検出素子は、裏面から赤外線
    を入射させ、且つ、オプチカルキャビティー構造を有す
    ることを特徴とする請求項1記載の赤外線検出素子。
  3. 【請求項3】 シリコン基板上に白金膜を堆積する工程
    と、前記シリコン基板全体を加熱して熱処理による化学
    反応で白金シリサイド膜を形成し同時に前記シリコン基
    板と前記白金シリサイド膜の界面にショットキー接合を
    形成する工程を有し、前記ショットキー接合によって赤
    外線を光電変換する赤外線検出素子の製造方法におい
    て、 前記白金膜の堆積膜厚は、15Å以上20Å以下である
    ことを特徴とする赤外線検出素子の製造方法。
JP6037389A 1994-03-08 1994-03-08 赤外線検出素子およびその製造方法 Pending JPH07249792A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7897993B2 (en) 2004-08-31 2011-03-01 Sumitomo Chemical Company, Limited GaN based luminescent device on a metal substrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7897993B2 (en) 2004-08-31 2011-03-01 Sumitomo Chemical Company, Limited GaN based luminescent device on a metal substrate

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