DE2022896B2 - Anti-reflection film for photosensitive planar silicon semiconductor - *is made of silicon nitride and has specified thickness - Google Patents
Anti-reflection film for photosensitive planar silicon semiconductor - *is made of silicon nitride and has specified thicknessInfo
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Abstract
Description
verknüpft ist und deren Dicke d\ für eine vorgegebene Lichtwellenlänge Λ durch die Beziehungis linked and its thickness d \ for a given light wavelength Λ by the relationship
gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese reflexionsmindernde Passivierungsschicht (6) aus Siliciumnitrid bestehtis given, characterized in that this reflection-reducing passivation layer (6) consists of silicon nitride
2. Reflexionsmindernde Passivierungsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Dicke d\ für weißes Licht etwa gleich 1000 Ä ist.2. Reflection-reducing passivation layer according to claim 1, characterized in that its thickness d \ for white light is approximately equal to 1000 Å.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine reflexionsmindernde Passivierungsschicht für ein lichtempfindliches Silicium-Planar-Halbleiterbauelement. deren Brechungsindex πι mit dem Brechungsindex λ» von Silicium bei Luft als umgebendem Medium gemäß der BeziehungThe present invention relates to an anti-reflective Passivation layer for a photosensitive silicon planar semiconductor component. their refractive index πι with the refractive index λ »of silicon with air as the surrounding medium according to the relationship
verknüpft ist und deren Dicke d\ für eine vorgegebene Lichtwellenlänge λ durch die Beziehungis linked and its thickness d \ for a given light wavelength λ by the relationship
/J, rf, =λ/4/ J, rf, = λ / 4
gegeben ist.given is.
Den spektralen Empfindlichkeitsverlauf eines fotoelektrischen Bauelements bestimmen die Abhängigkeit der Lichteindringtiefe von der Wellenlänge, die Lage des pn-Übergangs unter der Halbleiteroberfläche und die Größe der Diffusionslängen. Ein unvermeidbarer Verlust bei der Wirkungsweise von Fotoelementen ist, daß von der auf den Halbleiterkristall treffenden Strahlung 20-30% reflektiert werden. Man hat deshalb, um die Reflexionsverluste zu mindern, auf dor dem Lichteintritt zugewandten Oberfläche des HaL-leiterkörpers, unter der der lichtempfindliche pn-Übergang liegt, einen zusätzlichen Belag aufgebracht, welcher reflexionsmindernde Eigenschaften besitzt. Aus der optischen Industrie sind solche Beläge in Form von Siliciummonoxid, Siliciumdioxid und Magnesiumfluorid (MgF?) bekannt.The dependence is determined by the spectral sensitivity curve of a photoelectric component the depth of light penetration from the wavelength, the position of the pn junction under the semiconductor surface and the size of the diffusion lengths. An unavoidable loss in the operation of photo elements is that 20-30% of the radiation striking the semiconductor crystal is reflected. One has therefore, in order to reduce the reflection losses, on the surface of the semiconductor body facing the light entry, under which the light-sensitive pn junction is located, an additional coating is applied, which has anti-reflective properties. From the optical industry, such coverings are in the form of Silicon monoxide, silicon dioxide and magnesium fluoride (MgF?) Are known.
Aus der US-PS 34 75 234 sind weiterhin MIS-Strukturen (Metall-lsolator-Halbleiter) bekannt geworden, bei denen Siliciumnitrid als Passivierungsschicht Verwendung findet. Dabei handelt es sich jedoch ausschließlich um die Passivierung eines Feldeffekt-Transistorbauelements, bei dem optische Probleme nicht in Betracht kommen.From US-PS 34 75 234 are still MIS structures (Metal insulator semiconductors) have become known in which silicon nitride is used as a passivation layer finds. However, this is exclusively about the passivation of a field effect transistor component, in which optical problems are not an issue.
Aus der Zeitschrift »IEEE Transactions on Electron Devices«, Vol. ED 12, Nr. 9, Sept. 1965, S. 493-496, ist es zur Erfüllung der eingangs genannten Beziehung, daß der Brechungsindex /I1 der Passivierungsschicht gleich der Wurzel aus dem Brechungsindex von Silicium ist, insbesondere bekannt, Siliciummonoxid für die Passivierungsschicht zu verwenden, weil dieses Oxid zweckmäßige Eigenschaften und einen Brechungsindex von 1,7 — 1,9 besitzt. Siliciummonoxid besitzt aber andererseits schiechte pas$ivierende Eigenschaften, so daß bei seiner Verwendung als reflexionsmindernde Schicht mit guten optischen Eigenschaften Nachteile in elektrischer Hinsicht in Kauf genommen werden müssen.From the journal "IEEE Transactions on Electron Devices", Vol. ED 12, No. 9, Sept. 1965, pp. 493-496, in order to satisfy the relationship mentioned at the beginning, the refractive index / I 1 of the passivation layer is equal to the root From the refractive index of silicon, it is known in particular to use silicon monoxide for the passivation layer because this oxide has suitable properties and a refractive index of 1.7-1.9. On the other hand, silicon monoxide has poor matching properties, so that when it is used as a reflection-reducing layer with good optical properties, disadvantages in electrical terms must be accepted.
Es ist weiterhin aus der FR-PS 14 96 520 bekannt geworden. Oxide, unter anderem auch Siliciumdioxid, als reflexionsmindernde Schicht zu verwenden. Zwar besitzt hier das Siliciumdioxid gute passivierende Eigenschaften; sein Brechungsindex liegt jedoch in der Größenordnung von 1,4—13, so daß eine Fehlanpassung an das Silicium vorhanden istIt is also known from FR-PS 14 96 520. Oxides, including silicon dioxide, to be used as a reflection-reducing layer. It is true that silicon dioxide has good passivating properties here Properties; however, its index of refraction is on the order of 1.4-13, so there is a mismatch to the silicon is present
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine reflexionsmindernde Passivierungsschicht für ein lichtempfindliches Silicium-Planar-Halbleiterbauelement anzugeben, die sowohl gute passivierende als auch gute optische Eigenschaften besitzt.The present invention is based on the object of a reflection-reducing passivation layer for a photosensitive silicon planar semiconductor device indicate that has both good passivating and good optical properties.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diese reflexionsmindernde Passivierungsschicht aus Siliciumnitrid besteht.This object is achieved according to the invention in that this reflection-reducing passivation layer is made of Silicon nitride.
Die Dicke der reflexionsmindernden Passivierungsschicht ist insbesondere für weißes Licht etwa gleichThe thickness of the anti-reflective passivation layer is about the same, especially for white light
1000 A.1000 A.
Das Reflexionsvermögen von Silicium ist wegen des großen Brechungsindex von Silicium (ns, ungefähr 3.5) sehr hoch. Da der Brechungsindex von Siliciumnitrid SijN« der Forderung Πι=^ ungefähr 1,9 entspricht ^Si3N4 = 2,0). ist zu erwarten, daß bei geeigneter Schichtdicke eine Empfindlichkeitssteigerung eintritt. S13N4 ist in der Planartechnologie als Passivierungs- und Maskierungsschicht bekannt und deshalb bei der Herstellung von Planarfotoelementen leicht aufzubringen. Man geht dabei zweckmäßigerweise von Aminosilanen aus und zersetzt diese Verbindungen an den heißen Halbleiteroberflächen. Durch die Verwendung dieser Maskierungs- bzw. Passivierungsschicht entfällt ein zusätzliches Aufbringen einer reflexionsmindernden Schicht.The reflectivity of silicon is very high because of the large refractive index of silicon (n s , about 3.5). Since the refractive index of silicon nitride SijN «corresponds to the requirement Πι = ^ approximately 1.9 ^ Si 3 N 4 = 2.0). it is to be expected that with a suitable layer thickness an increase in sensitivity occurs. S13N4 is known in planar technology as a passivation and masking layer and is therefore easy to apply in the production of planar photo elements. It is expedient to start from aminosilanes and decompose these compounds on the hot semiconductor surfaces. The use of this masking or passivation layer eliminates the need for an additional reflection-reducing layer.
Außerdem verleihen diese aus S13N4 bestehenden Passivierungsschichten den Bauelementen noch einen zusätzlichen Schutz gegen Verunreinigungen und Feuchtigkeit. Es werden also durch den einzigen Verfahrensschritt der Aufbringung dieser reflexionsmindernden Passivierungsschicht in der gewünschten Schichtdicke zwei Ziele erreicht.In addition, these passivation layers made of S13N4 give the components another one additional protection against contamination and moisture. So it will be through the only one Process step of applying this reflection-reducing passivation layer in the desired Layer thickness achieved two goals.
1. Passivierung des Halbleiterbauelements gegenüber Verunreinigungen und Feuchtigkeit und1. Passivation of the semiconductor component against contamination and moisture and
2. eine Reflexionsminderung und damit eine Empfindlichkeitssteigerung der so gefertigten Halbleiterbauelemente. 2. a reduction in reflection and thus an increase in sensitivity of the semiconductor components manufactured in this way.
Gemäß einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung wird die Schichtdicke der reflexionsmindernden Passivierungsschicht im Mittel auf ungefähr 1000 Ä bei Verwendung von weißem Licht eingestellt.According to a particularly favorable embodiment according to the teaching of the invention, the Layer thickness of the reflection-reducing passivation layer on average to about 1000 Å when used set of white light.
Bei einer Dicke einer Siliciumnitridschicht von d\ ungefähr 1000 A ergab sich eine Empfindlichkeitssteigerung einer vergüteten Fotodiode gegenüber einer unvergüteten von ca. 30% (der Fotostrom bei Belichtung h betrug ΠΟμΑ [unvergütet] und 145 μΑ [vergütet], Strahlertemperatur 2850° K, 1000 Lux).When a thickness of a silicon nitride film of d \ approximately 1000 A to an increase in sensitivity of a tempered photodiode against an uncoated of about 30% gave h (the photocurrent upon exposure was ΠΟμΑ [untempered] and 145 μΑ [annealed], radiator temperature 2850 ° K, 1000 Lux).
In der Figur ist eine mit einer reflexionsmindernden Passivierungsschicht versehene Fotodiode im Schnitt dargestellt. Dabei ist von einer η-dotierten Silicium-Einkristallscheibe 1 ausgegangen worden, welche mittels einer aufgebrachten Maskierungsschicht 2 aus S1O2 und eines durch Fototechnik erzeugten Fensters 3 mit einer p-dotierten Zone 4 versehen worden ist. Mit 5 ist der lichtempfindliche pn-übergang gekennzeichnet. AufIn the figure is one with an anti-reflective Passivation layer provided photodiode shown in section. It is from an η-doped silicon single crystal disk 1 has been assumed, which by means of an applied masking layer 2 made of S1O2 and a window 3 produced by photo technology has been provided with a p-doped zone 4. With 5 is the light-sensitive pn junction marked. on
diese Anordnung ist eine weitere Passivierungsschicht 6 aus Si3N4 in bekannter Weise niedergeschlagen, und zwar in einer dem WeUenlängenbereich des verwendeten lichtes angepaßten Schichtstärke. Diese Passivierungsschicht 6 mit dem für Silicium geeigneten Brechungsindex j/us führt eine Reflexkaisminderung und damit eine Empfindlichkeitssteigerung der so gefertigten Fotodiode um ca. 30% herbei. Außerdem wird durch die aufgebrachte Passivierungsschicht 6 die mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete Maskierungsschicht geschützt, wodurch noch eine zusätzlich stabilisierende Wirkung auf das Bauelement ausgeübt wird. Nach Anbringen eines Kontaktflecks 7 durch Aufdampfen eines geeigneten Metalls nach erfolgter Fotolacktechnik kann das Bauelement kontaktiert und in ein Gehäuse eingebaut oder mit Kunststoff vergossen werden.this arrangement is a further passivation layer 6 made of Si 3 N 4 deposited in a known manner, namely in a layer thickness adapted to the length range of the light used. This passivation layer 6, with the refractive index j / us suitable for silicon, leads to a reduction in the reflex scale and thus an increase in sensitivity of the photodiode produced in this way by approximately 30%. In addition, the applied passivation layer 6 protects the masking layer denoted by the reference number 2, whereby an additional stabilizing effect is exerted on the component. After applying a contact pad 7 by vapor deposition of a suitable metal after the photoresist technique has been carried out, the component can be contacted and built into a housing or encapsulated with plastic.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702022896 DE2022896C3 (en) | 1970-05-11 | Reflection-reducing passivation layer for a light-sensitive silicon planar semiconductor component |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19702022896 DE2022896C3 (en) | 1970-05-11 | Reflection-reducing passivation layer for a light-sensitive silicon planar semiconductor component |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2022896A1 DE2022896A1 (en) | 1971-11-25 |
| DE2022896B2 true DE2022896B2 (en) | 1977-02-10 |
| DE2022896C3 DE2022896C3 (en) | 1977-09-22 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4142340A1 (en) * | 1991-12-20 | 1993-06-24 | Siemens Ag | Opto-electronic IC for optical modulator, switch or amplifier - has optical waveguide coupled to light input-output surface at ends and one or more intermediate points |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4142340A1 (en) * | 1991-12-20 | 1993-06-24 | Siemens Ag | Opto-electronic IC for optical modulator, switch or amplifier - has optical waveguide coupled to light input-output surface at ends and one or more intermediate points |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2022896A1 (en) | 1971-11-25 |
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |