JPS59152678A - 受光素子 - Google Patents
受光素子Info
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- JPS59152678A JPS59152678A JP58027480A JP2748083A JPS59152678A JP S59152678 A JPS59152678 A JP S59152678A JP 58027480 A JP58027480 A JP 58027480A JP 2748083 A JP2748083 A JP 2748083A JP S59152678 A JPS59152678 A JP S59152678A
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- Japan
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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
- H01L31/08—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
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-
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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、ＰＮ接合型の受光部を有し、かつ、Ｓｉをベ
ースとして構成されている受光素子に関する。
ースとして構成されている受光素子に関する。
（従来技術と問題点）
ＰＮ接合型の受光部を有し、かつ、Ｓｉをベースとして
構成されている受光素子は、従来から各種の光電変換素
子に広く用いられている。
構成されている受光素子は、従来から各種の光電変換素
子に広く用いられている。
ところで、受光素子の受光部の表面境界域には、た欠陥
は入射光によって励起された電子、正孔対の再結合中心
になるために、前記の電子、正孔対が受光信号として活
かされないことになるという確率が大きく、それで受光
素子の全体的な感度が低下するということが問題となと
なっている。
は入射光によって励起された電子、正孔対の再結合中心
になるために、前記の電子、正孔対が受光信号として活
かされないことになるという確率が大きく、それで受光
素子の全体的な感度が低下するということが問題となと
なっている。
前記した点について図面を参照しながら具体的に説明す
ると次のとおりである。すなわち、第１図は従来の受光
素子における受光部の拡大断面図であって、この第１図
において１はシリコン基板（Ｓｉ基板）であり、この図
示の例においては、シリコン基板がＰ型であるとされて
いる。
ると次のとおりである。すなわち、第１図は従来の受光
素子における受光部の拡大断面図であって、この第１図
において１はシリコン基板（Ｓｉ基板）であり、この図
示の例においては、シリコン基板がＰ型であるとされて
いる。
第１図において、２は食型領域であり、また、３は受光
部の表面に設けられている二酸化シリコン膜（Ｓｉ０２
膜）であり、さらに、前記した１の領域と２の領域との
境界は光にセンステイブなＰＮ接合面である。
部の表面に設けられている二酸化シリコン膜（Ｓｉ０２
膜）であり、さらに、前記した１の領域と２の領域との
境界は光にセンステイブなＰＮ接合面である。
前記した第１図示の受光素子の受光部の理想的なエネル
ギ帯構造を第２図に示す。まず、第２図の（ａ）におい
て４はフェルミ準位、５はＮ型酸化膜領域であり、また
、第２図の（ｂ）において、９はＰＮ接合域に逆バイア
スをかけた時のＮ型領域内の正の荷電レベル、ＩＯはＰ
Ｎ接合域に逆バイアスをかけた時の負の荷電レベル、１
１゜１２は入射光１３によって励起された電子、正孔対
群である。 第３図は、前記した第１図示の従来の受光
素子の受光部における実際のエネルギ帯構造を示す図で
あり、１４は表面欠陥によって生じる欠陥レベルを示し
ている。
ギ帯構造を第２図に示す。まず、第２図の（ａ）におい
て４はフェルミ準位、５はＮ型酸化膜領域であり、また
、第２図の（ｂ）において、９はＰＮ接合域に逆バイア
スをかけた時のＮ型領域内の正の荷電レベル、ＩＯはＰ
Ｎ接合域に逆バイアスをかけた時の負の荷電レベル、１
１゜１２は入射光１３によって励起された電子、正孔対
群である。 第３図は、前記した第１図示の従来の受光
素子の受光部における実際のエネルギ帯構造を示す図で
あり、１４は表面欠陥によって生じる欠陥レベルを示し
ている。
まず、受光素子の受光部が第２図に示されているような
理想的なエネルギ帯構造をもっている場合で、それのＰ
Ｎ接合域に逆バイアスがかけられている状態の第２図の
（ｂ）に示されているときは、光の入射によって励起し
た電子、正孔対群が、それぞれ、正の荷電レベル９や負
の荷電レベルを中和しながら逆バイアスを打消して行き
、その打消された電圧分が受光信号として読出されるこ
とになる。
理想的なエネルギ帯構造をもっている場合で、それのＰ
Ｎ接合域に逆バイアスがかけられている状態の第２図の
（ｂ）に示されているときは、光の入射によって励起し
た電子、正孔対群が、それぞれ、正の荷電レベル９や負
の荷電レベルを中和しながら逆バイアスを打消して行き
、その打消された電圧分が受光信号として読出されるこ
とになる。
しかしながら、実際の受光素子の受光部には、それの表
面に欠陥があるので、第３図の（ａ）。
面に欠陥があるので、第３図の（ａ）。
（ｂ）に示されているような欠陥レベル１４が存在して
いる。
いる。
それで、受光素子の受光部に光１３が入射し、それによ
り励起された電子、正孔対群＋ｉ、、１２における一部
の電子１５や正孔■６は、欠陥レベル１４を通して簡単
に再結合してしまうために、前記した電子１５や正孔１
６などは荷電レベル９゜１０の中和には寄与せず、した
がって、受−光素子は感度が低下したものとなる。
り励起された電子、正孔対群＋ｉ、、１２における一部
の電子１５や正孔■６は、欠陥レベル１４を通して簡単
に再結合してしまうために、前記した電子１５や正孔１
６などは荷電レベル９゜１０の中和には寄与せず、した
がって、受−光素子は感度が低下したものとなる。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、受光素子における受光部の表面に、Ｓｉより
も禁止帯のエネルギ巾の広いＳｉＣの薄膜結晶を成長さ
せて、そこにヘテロジャンクションを構成させ、前述の
ような問題点を解消したものである。
も禁止帯のエネルギ巾の広いＳｉＣの薄膜結晶を成長さ
せて、そこにヘテロジャンクションを構成させ、前述の
ような問題点を解消したものである。
（実施例）
以下、添付図面を参照して本発明の具体的な内容を詳細
に説明する。第４図は本発明の受光素子における受光部
の一部の拡大断面図であって、この第４図における符号
１，２．．３の部分は、既述した第１図と同じであって
、１ｔマ例え番ｆＰ型のシリコン基板（Ｓｉ基板）、２
はＮ型領域、３番よ二酸化シリコン膜（Ｓｉ０２膜）で
あり、Ｐ壁領域とＮ型領域との境界にはＰＮ接合面が形
成されてしＮる。
に説明する。第４図は本発明の受光素子における受光部
の一部の拡大断面図であって、この第４図における符号
１，２．．３の部分は、既述した第１図と同じであって
、１ｔマ例え番ｆＰ型のシリコン基板（Ｓｉ基板）、２
はＮ型領域、３番よ二酸化シリコン膜（Ｓｉ０２膜）で
あり、Ｐ壁領域とＮ型領域との境界にはＰＮ接合面が形
成されてしＮる。
第４図において１７は、シリコンの禁止帯のエネルギ巾
よりも広いエネルギ１１を有するＳｉＣの薄膜であって
、このＳｉＣの薄膜１７１ｔ、受光部の表面に結晶成長
によって形成される。
よりも広いエネルギ１１を有するＳｉＣの薄膜であって
、このＳｉＣの薄膜１７１ｔ、受光部の表面に結晶成長
によって形成される。
前記した受光素子における受光部の表面艶こ対して、（
炭化シリコン）ＳｉＣ：の薄膜結晶を成長させるのには
１例えば、イオンブレーティング法を適用して行なうこ
とができる。ここで、本発明の受光素子の製作法の一例
の概要につ％Ｎで説明すると次のとおりである。
炭化シリコン）ＳｉＣ：の薄膜結晶を成長させるのには
１例えば、イオンブレーティング法を適用して行なうこ
とができる。ここで、本発明の受光素子の製作法の一例
の概要につ％Ｎで説明すると次のとおりである。
すなわち、まず、Ｐ型のシリコンのシリコン基板１に周
知の適当な手段の適用によって、所要のパターンでＮ型
領域を形成させ、次しこ、前記したＮ型領域の表面に炭
素（あるいは炭化シリコン）をイオンブレーティング法
の手段によって積層し、次いで、熱処理を行なって受光
部の表面艶こＳｉＣの薄膜結晶を成長させるのである。
知の適当な手段の適用によって、所要のパターンでＮ型
領域を形成させ、次しこ、前記したＮ型領域の表面に炭
素（あるいは炭化シリコン）をイオンブレーティング法
の手段によって積層し、次いで、熱処理を行なって受光
部の表面艶こＳｉＣの薄膜結晶を成長させるのである。
前記した炭化シリコン（ＳｉＣ）の薄膜結晶は、それの
厚さが厚いと光の吸収や多重反射により、感度に悪影響
を与えることになるから、可視光に悪影響を与えないよ
うな厚さで、かつ、所期の効果、すなわち、受光部の表
面の欠陥で生じる欠陥レベル１４による電子、正孔の再
結合の減少が良好に行なわれ得るような厚さ、例えば、
対象とされる光の波長の四分の一以下の厚さのものとし
て形成されることが望ましい。
厚さが厚いと光の吸収や多重反射により、感度に悪影響
を与えることになるから、可視光に悪影響を与えないよ
うな厚さで、かつ、所期の効果、すなわち、受光部の表
面の欠陥で生じる欠陥レベル１４による電子、正孔の再
結合の減少が良好に行なわれ得るような厚さ、例えば、
対象とされる光の波長の四分の一以下の厚さのものとし
て形成されることが望ましい。
第５図の（ａ）、（ｂ）は、既述した第４図に示す如き
本発明により受光部の表面にＳｉＧの薄膜結晶を成長さ
せた構成の受光素子におけるエネルギ帯構造を示す図で
あり、第５図の（ａ）、（ｂ）において、符号４〜１４
で示す部分は、既述した第３図中で使用した符号４〜１
４で示している部分と同じである。
本発明により受光部の表面にＳｉＧの薄膜結晶を成長さ
せた構成の受光素子におけるエネルギ帯構造を示す図で
あり、第５図の（ａ）、（ｂ）において、符号４〜１４
で示す部分は、既述した第３図中で使用した符号４〜１
４で示している部分と同じである。
第５図の（ａ）は、第４図のように受光部の表面に、シ
リコンに比べて禁止帯のエネルギ巾の広いＳｉＣの薄膜
結晶１７を成長させた構成の受光素子、すなわち、Ｓｉ
Ｃの薄膜結晶を含んで構成、されているヘテロジャンク
ション構造を有する受光素子における受光部のエネルギ
帯構造を示す図であり、また、第５図の（ｂ）は、前記
の受光素子における受光部のＰＮＮ接面面こ逆バイアス
をかける状態でのエネルギ帯構造を示す図である。
リコンに比べて禁止帯のエネルギ巾の広いＳｉＣの薄膜
結晶１７を成長させた構成の受光素子、すなわち、Ｓｉ
Ｃの薄膜結晶を含んで構成、されているヘテロジャンク
ション構造を有する受光素子における受光部のエネルギ
帯構造を示す図であり、また、第５図の（ｂ）は、前記
の受光素子における受光部のＰＮＮ接面面こ逆バイアス
をかける状態でのエネルギ帯構造を示す図である。
本発明の受光素子は、第４図に示されている如き受光部
の表面に設けられているＳｉＣの薄膜結晶、すなわち、
シリコンよりも禁止帯のエネルギ巾の広いＳｉＣの薄膜
結晶の存在によって、受光部の表面付近に第５図の（ａ
）中で１８によって示されて１するようなエネルギ帯が
生じ、ヘテロジャンクション構造が形成されていて、受
光部のＰＮ接合部に逆バイアスをかけると、第５図の（
ｂ）に示されるようなエネルギ帯構造となる。
の表面に設けられているＳｉＣの薄膜結晶、すなわち、
シリコンよりも禁止帯のエネルギ巾の広いＳｉＣの薄膜
結晶の存在によって、受光部の表面付近に第５図の（ａ
）中で１８によって示されて１するようなエネルギ帯が
生じ、ヘテロジャンクション構造が形成されていて、受
光部のＰＮ接合部に逆バイアスをかけると、第５図の（
ｂ）に示されるようなエネルギ帯構造となる。
第５図の（ｂ）に′おいて、入射光１３によって励起さ
れな電子、正孔対群１１，１２が、正、負の荷電レベル
９，１０を中和ｙることは、既述した第３図の場合と同
じであるが、入射光１３によって励起した電子、正孔１
９．２０は、受光部の表面付近のヘテロジャンクション
による障壁のために、受光部の表面付近に存在している
欠陥準位を通して再結合できず、前記した電子、正孔１
９゜２０は正、負の荷電レベルの存在する空乏層域に向
かって拡散して行き、前記した荷電レベルを中和させ、
受光信号として出力される。
れな電子、正孔対群１１，１２が、正、負の荷電レベル
９，１０を中和ｙることは、既述した第３図の場合と同
じであるが、入射光１３によって励起した電子、正孔１
９．２０は、受光部の表面付近のヘテロジャンクション
による障壁のために、受光部の表面付近に存在している
欠陥準位を通して再結合できず、前記した電子、正孔１
９゜２０は正、負の荷電レベルの存在する空乏層域に向
かって拡散して行き、前記した荷電レベルを中和させ、
受光信号として出力される。
（効 果）
以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発
明の受光素子は受光部の表面付近に、シリコンよりも禁
止帯のエネルギ巾の広いＳｉＣの薄膜結晶を形成させて
、受光部の表面に薄いヘテロジャンクションを構成させ
たから、入射光によって励起された電子、正孔が、表面
欠陥による欠陥レベルで再結合することを良好に抑止で
き、したがって、入射光で励起された電子、正孔はＰＮ
接合側に拡散して行くので、本発明によれｉ−＜損失の
少ない高感度の受光素子を提供することができる。なお
、本発明は固体撮像素子の感度の向上、その他、多くの
種類の受光素子の感度の向上に寄与できる。
明の受光素子は受光部の表面付近に、シリコンよりも禁
止帯のエネルギ巾の広いＳｉＣの薄膜結晶を形成させて
、受光部の表面に薄いヘテロジャンクションを構成させ
たから、入射光によって励起された電子、正孔が、表面
欠陥による欠陥レベルで再結合することを良好に抑止で
き、したがって、入射光で励起された電子、正孔はＰＮ
接合側に拡散して行くので、本発明によれｉ−＜損失の
少ない高感度の受光素子を提供することができる。なお
、本発明は固体撮像素子の感度の向上、その他、多くの
種類の受光素子の感度の向上に寄与できる。
第１図は従来例の受光素子にお−ける受光部の一部拡大
断面図、第２図及び第３図ならびに第５図は受光素子に
おける受光部のエネルギ帯構造、第４図は本発明の受光
素子における受光部の概略構成を示す一部拡大断面図で
ある。 ■・・・シリコン基板、２・・・Ｎ型領域、３・・・表
面酸化膜、４・・・フェルミレベル、１１’、１２・・
・電子。 正孔対群、１３・・・入射光、１４・・・欠陥レベル、
１７・・・ＳｉＣの薄膜結晶、 特許出願人 日本ビクター株式会社 代理人 弁□理士 今 間 孝 生 篤 １ 図 ｚ ２ 図 ３ ３ に １ 隼 ４ ｍ （ａ＞（ｂ） 篤 ５ 品
断面図、第２図及び第３図ならびに第５図は受光素子に
おける受光部のエネルギ帯構造、第４図は本発明の受光
素子における受光部の概略構成を示す一部拡大断面図で
ある。 ■・・・シリコン基板、２・・・Ｎ型領域、３・・・表
面酸化膜、４・・・フェルミレベル、１１’、１２・・
・電子。 正孔対群、１３・・・入射光、１４・・・欠陥レベル、
１７・・・ＳｉＣの薄膜結晶、 特許出願人 日本ビクター株式会社 代理人 弁□理士 今 間 孝 生 篤 １ 図 ｚ ２ 図 ３ ３ に １ 隼 ４ ｍ （ａ＞（ｂ） 篤 ５ 品
Claims (1)
- ＰＮ接合型の受光部を有し、かつ、Ｓｉをベースとして
構成されている受−光素子において、受光部の表面にＳ
ｉよりも禁止帯のエネルギ巾の広い・ＳｉＣの薄膜結晶
を成長、させて、表面に薄いヘテロジャンクションを構
成させてなる受光素子
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58027480A JPS59152678A (ja) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | 受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58027480A JPS59152678A (ja) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | 受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59152678A true JPS59152678A (ja) | 1984-08-31 |
Family
ID=12222281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58027480A Pending JPS59152678A (ja) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | 受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59152678A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63133666A (ja) * | 1986-11-26 | 1988-06-06 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JPH11186587A (ja) * | 1997-12-18 | 1999-07-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 光検出素子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5011193A (ja) * | 1973-05-28 | 1975-02-05 | ||
| JPS50147888A (ja) * | 1974-05-17 | 1975-11-27 |
-
1983
- 1983-02-21 JP JP58027480A patent/JPS59152678A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5011193A (ja) * | 1973-05-28 | 1975-02-05 | ||
| JPS50147888A (ja) * | 1974-05-17 | 1975-11-27 |
Cited By (2)
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| JPS63133666A (ja) * | 1986-11-26 | 1988-06-06 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JPH11186587A (ja) * | 1997-12-18 | 1999-07-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 光検出素子 |
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