JP2596380B2 - Schottky infrared sensor - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ショットキ型赤外線セ
ンサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Schottky infrared sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ショットキ型の赤外線センサは、米国Ｒ
ＣＡのＫｏｓｏｎｏｃｋｙ（コソノキー）氏らにより提
案および実証されてから急速に研究開発が進み、近年で
は実用レベルの画素数を持つ赤外イメージセンサがいく
つか開発されるようになった。Ｋｏｓｏｎｏｃｋｙ（コ
ソノキー）氏らにより提案されたショットキ型の赤外線
センサは、白金シリサイド（ＰｔＳｉ）と１０14〜１０
15ｃｍ2 のボロン濃度のｐ型Ｓｉとのショットキ型ダイ
オードでの光電変換を用いるものであった。光電変換効
率は白金シリサイド（ＰｔＳｉ）の膜厚を数ｎｍレベル
に薄膜化することによって向上することがすでに示され
ている。これは、発生したホットホールの多重反射効果
と言われている効果である。2. Description of the Related Art A Schottky-type infrared sensor is known in the United States.
Research and development have progressed rapidly since being proposed and verified by Kosonocky et al. Of CA. In recent years, several infrared image sensors having a practical number of pixels have been developed. A Schottky-type infrared sensor proposed by Kosonocky et al. Includes platinum silicide (PtSi) and 10 14 to 10.
The photoelectric conversion was performed using a Schottky diode with p-type Si having a boron concentration of 15 cm 2 . It has already been shown that the photoelectric conversion efficiency can be improved by reducing the thickness of platinum silicide (PtSi) to a level of several nm. This is an effect called a multiple reflection effect of the generated hot holes.
【０００３】まずショットキ型赤外線センサについて、
その概要を図４に示すと、ｐ型Ｓｉの基板（２）の赤外
線（１３）の入射面には反射防止膜（１４）が施され、
基板（２）のもう一方の面にはＰｔＳｉ膜（１）が設け
られている。ＰｔＳｉ膜（１）の周囲には、ｎ- ガード
リング（１６）が設けられ、また、ＰｔＳｉ膜（１）の
周囲の基板表面は熱酸化膜（ＳｉＯ2）（１７）で覆わ
れ、さらにＰｔＳｉ膜（１）の上にはスパッター等で形
式されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）の絶縁膜（１８）
で覆われているものである。First, regarding a Schottky-type infrared sensor,
FIG. 4 shows an outline thereof. An anti-reflection film (14) is provided on the incident surface of the infrared ray (13) of the p-type Si substrate (2).
On the other surface of the substrate (2), a PtSi film (1) is provided. An n - guard ring (16) is provided around the PtSi film (1). The substrate surface around the PtSi film (1) is covered with a thermal oxide film (SiO 2 ) (17). On the film (1), an insulating film (18) of a silicon oxide film (SiO 2 ) formed by sputtering or the like.
It is covered with.
【０００４】このようなショットキ型赤外線センサにお
いては、赤外線（１３）を照射してＰｔＳｉ膜（１）で
吸収することで検知を行うもので、ショットキダイオー
ドは図４のようにｎ- ガードリング（１６）で囲まれて
いるので、リーク電流を抑制している。さらに熱酸化膜
（１７）でもリーク電流を抑えている。ＰｔＳｉ膜
（１）の上面はスパッタＳｉＯ2 でキャップしているも
のである。また、ショットキダイオードは図４に示した
ように、ｐ型Ｓｉの基板（２）（オーミックコンタクト
（１９））対してＰｔＳｉ膜（１）を正の電位、すなわ
ち逆バイアス状態に保っている。赤外線は一般的に微弱
であるために、検出感度の向上が重要であり、ＰｔＳｉ
膜（１）中でのホットキャリアの多重反射効果を利用す
る等の工夫がある。しかし、実際には図３のポテンシャ
ル図にあるように鏡像効果で反射の距離が長くなってし
まい、多重反射効果が効かなくなっている。[0004] In such a Schottky type infrared sensor, and performs detection by absorption in the infrared (13) by irradiating a PtSi layer (1), the Schottky diode is n as shown in FIG. 4 - the guard ring ( 16), the leakage current is suppressed. Further, the leakage current is suppressed by the thermal oxide film (17). The upper surface of the PtSi film (1) is capped with sputtered SiO 2 . Further, as shown in FIG. 4, the Schottky diode maintains the PtSi film (1) at a positive potential, that is, in a reverse bias state with respect to the p-type Si substrate (2) (ohmic contact (19)). Since infrared rays are generally weak, it is important to improve the detection sensitivity.
There are devices such as utilizing the multiple reflection effect of hot carriers in the film (1). However, as shown in the potential diagram of FIG. 3, the reflection distance is actually long due to the mirror image effect, and the multiple reflection effect is not effective.
【０００５】図３はＫｏｓｏｎｏｃｋｙ（コソノキー）
氏らにより提案されたショットキ型の赤外線センサのポ
テンシャル図と動作原理を示すもので（参考文献：ＲＣ
ＡＲｅｖｉｅｗ Ｖｏｌ．４３（１９８２）５６９−５
８９Ｈ．Ｅｌａｂｄ ａｎｄ Ｗ．Ｆ．Ｋｏｓｏｎｏｃ
ｋｙ）、これについて説明する。ショットキ型赤外線セ
ンサは、膜厚ｔのＰｔＳｉ膜（１）とｐ型Ｓｉ（２）に
より構成されている。ショットキ型ダイオードのショッ
トキバリア高さは鏡像力の影響が無い場合にはФb
0（３）であり、ポアソンの方程式にしたがってｐ型Ｓ
ｉ（２）の深さ方向に２次関数で減衰していくものであ
る。鏡像力が無い場合のポテンシャル（４）は図３中に
破線で示してある。FIG. 3 shows Kosonocky.
It shows the potential diagram and operating principle of a Schottky infrared sensor proposed by the authors (Reference: RC
ARView Vol. 43 (1982) 569-5
89H. Elabd and W.S. F. Kosonoc
ky), which will be described. The Schottky infrared sensor is composed of a PtSi film (1) having a thickness of t and a p-type Si (2). The Schottky barrier height of the Schottky diode is Фb when there is no influence of the image force.
0 (3), and according to Poisson's equation, the p-type S
It is attenuated by a quadratic function in the depth direction of i (2). The potential (4) when there is no mirror image force is shown by a broken line in FIG.
【０００６】しかし、実際には金属もしくは金属シリサ
イド近傍では鏡像力という近距離力が働く影響で、図３
の実線で示すようなポンテンシャル分布（実際のポンテ
ンシャル（５））となる。結果として実効バリアは界面
からｄの深さに位置してその高さはФbeffect （６）と
なる。５ｘ１０14ｃｍ2 のボロン濃度のｐ型ＳｉとＰｔ
Ｓｉとの接合のショットキ型ダイオードでは逆バイアス
０Ｖで、界面からの深さｄは約１０ｎｍであり、Фb0
は０．２７ｅＶ、Фbeffect は ０．２２ｅＶ程度とな
る。However, in reality, near-field force called mirror image force acts near a metal or a metal silicide.
, The pontens distribution (actual pontens (5)) as shown by the solid line. As a result, the effective barrier is located at a depth d from the interface, and its height is Δb effect (6). P-type Si and Pt with boron concentration of 5 × 10 14 cm 2
In a Schottky diode junction with Si, the reverse bias is 0 V, the depth d from the interface is about 10 nm, and Δb 0
Is about 0.27 eV and the Фb effect is about 0.22 eV.
【０００７】赤外線がショットキ型ダイオードに入射す
るとＰｔＳｉ膜中で主に吸収されてホットホールが発生
する。ホットホールはあらゆる方向に進行する可能性を
持っているが、Ｓｉ中に向かって進むホットホールのう
ち、実効バリア位置で所定の条件を満たしていれば、さ
らにＳｉ中に進み空乏層の順電界に沿ってＳｉ基板中に
入ることで信号電荷として検知される。図３にその過程
を模式的に描いた。発生したＥ０のエネルギーのホット
ホール（７）の一部はＳｉ中の実効バリア位置に至る。
この間にエネルギーの一部を失い、Ｅ１のエネルギーの
ホットホール（８）となる。When infrared rays enter the Schottky diode, they are mainly absorbed in the PtSi film to generate hot holes. Hot holes can travel in any direction, but if the effective barrier position satisfies the specified conditions at the effective barrier position, the hot electric field that proceeds into Si further proceeds into Si and the forward electric field of the depletion layer. Are detected as signal charges by entering into the Si substrate along. FIG. 3 schematically illustrates the process. A part of the generated hot hole (7) of E0 energy reaches the effective barrier position in Si.
During this time, a part of the energy is lost, and it becomes a hot hole (8) of the energy of E1.
【０００８】運動モーメントはエネルギー減衰よりも短
い距離での散乱効果により常に全方位同確率であると考
えてよい。実効バリア位置でのホットホールの運動モー
メントのバリアへの垂直成分が［数１］よりも大きい場
合にはバリアを越えて、それ以外では反射される。反射
されたホットホールは散乱と反射の後に再びＥ３のエネ
ルギー粒子として実効バリア位置に戻り（９）Ｅ１のエ
ネルギーの場合と同様にその一部がバリアを越える。It can be considered that the kinetic moment always has the same probability in all directions due to the scattering effect at a distance shorter than the energy attenuation. When the vertical component of the kinetic moment of the hot hole at the effective barrier position to the barrier is larger than [Equation 1], the hot hole is reflected beyond the barrier, and otherwise reflected. The reflected hot holes return to the effective barrier position as the energy particles of E3 again after scattering and reflection. (9) As in the case of the energy of E1, a part of the reflected hot holes cross the barrier.
【数１】 (Equation 1)
【０００９】この過程でバリアを越えるホットホールの
確率が増加する。この過程はホットホールの多重反射効
果と呼ばれて、ホットホールのエネルギーが実効ショッ
トキバリア以下になるまで繰り返される。多重反射効果
を顕著にするためＫｏｓｏｎｏｃｋｙ氏らは、ＰｔＳｉ
膜厚を数ｎｍまで薄膜化して一回の反射当りのエネルギ
ー減衰を抑制することを提案してその効果を示した（上
記参考文献に記載されている）。実効バリア位置までの
距離ｄについても短縮するべきであったが、Ｋｏｓｏｎ
ｏｃｋｙ氏らはこの距離での減衰効果については無視し
ている。[0009] In this process, the probability of hot holes exceeding the barrier increases. This process is called the multiple reflection effect of the hot hole, and is repeated until the energy of the hot hole becomes less than the effective Schottky barrier. Kosonocky et al. Reported that PtSi
The inventors proposed to reduce the film thickness to several nm to suppress the energy decay per one reflection, and showed the effect (described in the above-mentioned reference). Although the distance d to the effective barrier position should have been shortened, Koson
Okky et al. ignore the damping effect at this distance.
【００１０】Ｋｏｓｏｎｏｃｋｙ氏らは上記参考文献で
示しているショットキ型赤外線センサの特性解析を誤っ
ているために実効バリア位置までの距離ｄの効果が見え
ずにその効果を発見できなかった。具体的に誤りを指摘
すると、妥当な式である［数３］の（１）式から（２）
式への変換で、本来妥当でない［数２］を前提としてい
る点である。このため、（２）式は誤りである。Kosonocky et al. Could not find the effect because the effect of the distance d to the effective barrier position could not be seen because the characteristic analysis of the Schottky infrared sensor shown in the above-mentioned reference was erroneous. If an error is pointed out specifically, from the expression (1) of [Equation 3] which is a valid expression,
The point is that it is assumed that [Expression 2], which is not originally valid, is used in the conversion into the expression. Therefore, equation (2) is incorrect.
【数２】 (Equation 2)
【数３】 (Equation 3)
【００１１】上記［数３］の（２）式はその後、誤りに
気付かないまま、一般的に使用されてしまっているの
で、実効バリア位置までの距離ｄでの減衰はまったく取
り扱われずにショットキ型赤外線センサの特性検討がな
されてきた。その一例として特開平４−１１１４６７号
では鏡像力で実効バリアを制御することを述べているに
もかかわらず、実効バリア位置までの距離ｄについては
まったく言及されていない。このように従来、実効バリ
ア位置までの距離ｄでの減衰はまったく取り扱われてい
なかったので、この減衰を低減する対策も講じられてこ
なかった。Since the above equation (2) is generally used without noticing an error, the attenuation at the distance d to the effective barrier position is not treated at all and the Schottky type is used. The characteristics of infrared sensors have been studied. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-111467 discloses that the effective barrier is controlled by the image force, but the distance d to the effective barrier position is not mentioned at all. As described above, conventionally, the attenuation at the distance d to the effective barrier position has not been dealt with at all, and no measures have been taken to reduce the attenuation.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】従来、実効バリア位置
までの距離ｄでの減衰はまったく取り扱われていなかっ
たことはすでに述べたとおりである。ＰｔＳｉ／ｐ−Ｓ
ｉショットキダイオードでは実効バリア位置までの距離
ｄは数ｎｍであるが、この距離は、ＰｔＳｉの最適膜厚
である数ｎｍと同じ程度で無視できない厚みである。Ｐ
ｔＳｉ膜は入射光の吸収層であるので、その観点では十
分に厚い膜厚であるべきところを、多重反射効果とのト
レードオフ関係で上記膜厚にしている経緯がある。この
点、実効バリア位置までの距離ｄは、短かければそれだ
け多重反射効果が効くので距離の短縮は感度向上のため
の大きな課題である。As described above, attenuation at the distance d to the effective barrier position has not been dealt with at all. PtSi / p-S
In the case of the i-Schottky diode, the distance d to the effective barrier position is several nm, but this distance is about the same as several nm, which is the optimum film thickness of PtSi, and cannot be ignored. P
Since the tSi film is an incident light absorbing layer, the thickness should be sufficiently large from the viewpoint in view of the trade-off relationship with the multiple reflection effect. In this regard, the shorter the distance d to the effective barrier position, the more the multiple reflection effect becomes effective. Therefore, shortening the distance is a major problem for improving the sensitivity.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、第１導電型の
半導体と金属または金属シリサイドとの接合により形成
されるショットキバリア型ダイオードを有して、入射さ
れる赤外線によって前記金属または金属シリサイド中で
生成したホットキャリアの一部が前記第１導電型の半導
体と金属または金属シリサイドとの界面および前記第１
導電型の半導体の界面近傍に形成される鏡像力の影響を
受けた空乏層を通過することで発生した前記第１導電型
の半導体中の過剰キャリアの量により赤外線を検知する
ショットキ型赤外線センサにおいて、前記空乏層中の界
面に接していない位置に前記第１導電型とは異なる第２
導電型の所要量の不純物を導入することで鏡像力の影響
を受けた空乏層の実効バリアを界面に近づけ、前記実効
バリア近傍のポテンシャルを平坦化することを特徴とす
るショットキ型赤外線センサである。According to the present invention, there is provided a Schottky barrier diode formed by bonding a semiconductor of a first conductivity type to a metal or a metal silicide, and the metal or the metal silicide is irradiated by an incident infrared ray. A portion of the hot carriers generated in the interface between the semiconductor of the first conductivity type and the metal or metal silicide and the first
In a Schottky-type infrared sensor for detecting infrared rays by the amount of excess carriers in the semiconductor of the first conductivity type generated by passing through a depletion layer affected by the image force formed near the interface of the semiconductor of the conductivity type. A second conductive type different from the first conductive type is provided at a position not in contact with the interface in the depletion layer.
A Schottky-type infrared sensor characterized in that an effective barrier of a depletion layer affected by an image force is brought closer to an interface by introducing a required amount of impurities of a conductivity type, and a potential near the effective barrier is flattened. .
【００１４】また、第１導電型の半導体と金属または金
属シリサイドとの接合により形成されるショットキバリ
ア型ダイオードを有して、入射される赤外線によって前
記金属または金属シリサイド中で生成したホットキャリ
アの一部が前記第１導電型の半導体と金属または金属シ
リサイドとの界面および前記第１導電型の半導体の界面
近傍に形成される鏡像力の影響を受けた空乏層を通過す
ることで発生した前記第１導電型の半導体中の過剰キャ
リアの量により赤外線を検知するショットキ型赤外線セ
ンサにおいて、前記空乏層中の界面に接していない位置
に前記第１導電型と同一の導電型の所要量の不純物を導
入することで鏡像力の影響を受けた空乏層の実効バリア
位置を前記界面に近づけることを特徴とするショットキ
型赤外線センサである。A Schottky barrier diode formed by bonding a semiconductor of the first conductivity type to a metal or a metal silicide, wherein one of hot carriers generated in the metal or the metal silicide by incident infrared rays; The portion generated when the portion passes through a depletion layer affected by an image force formed at the interface between the semiconductor of the first conductivity type and the metal or metal silicide and near the interface of the semiconductor of the first conductivity type. In a Schottky-type infrared sensor for detecting infrared rays based on the amount of excess carriers in a semiconductor of one conductivity type, a required amount of impurities of the same conductivity type as that of the first conductivity type is added to a position not in contact with an interface in the depletion layer. A Schottky infrared sensor characterized in that the effective barrier position of the depletion layer affected by the image force is brought closer to the interface by introducing the same. That.
【００１５】[0015]
【作用】本発明においては、赤外線センサは界面から実
効バリア位置までの距離の短縮をすることができ、ま
た、実効バリア位置までの距離の短縮をすることで入射
赤外線により生成したホットホールのエネルギー減衰を
低減できるものである。In the present invention, the infrared sensor can reduce the distance from the interface to the effective barrier position, and can reduce the distance from the effective barrier position to the energy of the hot hole generated by the incident infrared rays. The attenuation can be reduced.
【００１６】[0016]
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【実施例１】本発明の第１の実施例を図１に示す。Ｐｔ
Ｓｉ膜（１）と界面に接しない空乏層領域にｎ型不純物
導入層（１０）を極薄層形成したｐ型Ｓｉ（２´）で形
成されるショットキ型ダイオードである。前記ｎ型不純
物導入層（１０）は、例えば界面から１ｎｍの位置から
５ｎｍの位置まで形成する。その形成方法としてはＭＢ
Ｅ成長や各種の所謂デルタドーピング技術を用いる。鏡
像力の影響が無い場合のショットキバリア高さをΦb
0（３）、鏡像力の無い場合のポテンシャルを（４´）
とすると、実際のポテンシャル（５´）と実効ショット
キバリア高さ Φbeffect´（６´）は図１に示した通り
となる。Embodiment 1 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. Pt
This is a Schottky diode formed of p-type Si (2 ') in which an n-type impurity introduction layer (10) is formed in an extremely thin layer in a depletion layer region not in contact with the Si film (1). The n-type impurity introduction layer (10) is formed, for example, from a position 1 nm from the interface to a position 5 nm from the interface. The formation method is MB
E growth and various so-called delta doping techniques are used. Φb is the Schottky barrier height when there is no effect of mirror image
0 (3), the potential when there is no image power is (4 ′)
Then, the actual potential (5 ′) and the effective Schottky barrier height Φb effect ′ (6 ′) are as shown in FIG.
【００１７】実効ショットキバリア高さ近傍でのポテン
シャルが平坦になるとともに、界面から実効ショットキ
バリア高さまでの距離が短縮されている。従来例（図
３）と同様に、Ｅ０（７）のエネルギーのホットホール
の一部がエネルギーＥ２′のホットホールとしてＳｉ
（２´）中の実効バリア位置に至り（８´）、バリアを
越えられなかったホットホールのうち反射を経由して再
びＳｉ（２´）中の実効バリア位置に至ったエネルギー
Ｅ３´のホットホール（９´）の一部がバリアを越えて
信号電荷が増加する。Ｓｉ（２´）中での減衰定数がそ
の不純物濃度に無関係に一定である場合には、距離ｄ´
の短縮によりＥ２´＞Ｅ２、Ｅ３´＞Ｅ３が成立して、
それぞれのバリアを越える確率が大きくなる。Ｓｉ（２
´）中での減衰定数の支配的要因が、フォノン散乱とす
るとその不純物濃度に無関係に一定であるとの仮定は妥
当である。The potential near the effective Schottky barrier height is flattened, and the distance from the interface to the effective Schottky barrier height is reduced. As in the conventional example (FIG. 3), a part of the hot hole having the energy of E0 (7) is converted into Si as the hot hole having the energy E2 '.
The hot hole of the energy E3 'reaching the effective barrier position in Si (2') via reflection after reaching the effective barrier position in (2 ') and reaching the effective barrier position in the Si (2') via reflection among the hot holes which could not cross the barrier. A part of the hole (9 ') exceeds the barrier, and the signal charge increases. If the attenuation constant in Si (2 ') is constant irrespective of its impurity concentration, the distance d'
E2 '> E2 and E3'> E3 are satisfied by the shortening of
The probability of crossing each barrier increases. Si (2
It is reasonable to assume that the dominant factor of the decay constant in ') is phonon scattering and is constant regardless of the impurity concentration.
【００１８】なお、本発明の不純物プロファイルがショ
ットキバリア高さを制御するために考案された界面不純
物導入と類似しているかの印象をもたれるかもしれない
が、本質的に異なる構造である。それについて、その目
的が異なることはすでに述べた通りであるが、構造も本
発明では界面に不純物導入層が至らないことが特徴であ
る。ショットキバリア高さはＳｉと金属（または金属シ
リサイド）との界面状態に敏感であるため界面の状態は
もともとのバルクの性質を反映させるためである。ま
た、特開昭６３−２３７５８３号として開示されたホッ
トキャリアの寿命を長くして効率を改善すると共に遮断
波長の最適設計を可能とした赤外線センサは、そこに開
示された構造では縮退した半導体層で赤外線を吸収する
ことに特徴があり、本発明での金属または金属シリサイ
ドでの吸収とは異なるものである。Although it may give the impression that the impurity profile of the present invention is similar to the introduction of an interfacial impurity designed to control the Schottky barrier height, the structure is essentially different. As described above, the purpose thereof is different, but the structure of the present invention is characterized in that the impurity introduction layer does not reach the interface. The height of the Schottky barrier is sensitive to the state of the interface between Si and the metal (or metal silicide), so that the state of the interface reflects the original bulk properties. Further, the infrared sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-237583, which makes it possible to improve the efficiency by increasing the life of hot carriers and to make it possible to optimally design a cutoff wavelength, uses a degenerated semiconductor layer in the structure disclosed therein. Is characterized by absorbing infrared rays, which is different from absorption by metals or metal silicides in the present invention.
【００１９】[0019]
【実施例２】本発明の第２の実施例を図２に示す。Ｐｔ
Ｓｉ膜（１）と界面に接しない空乏層領域にｐ+ 導入層
（１１）を極薄層形成したｐ型Ｓｉ（２”）で形成され
るショットキ型ダイオードである。前記ｐ+ 導入層（１
１）は図１と同様に、例えば界面から１ｎｍの位置から
５ｎｍの位置まで形成する。そして鏡像力の影響が無い
場合のショットキバリア高さをΦb0（３）、鏡像力の無
い場合のポテンシャルを（４”）とすると、実際のポテ
ンシャル（５”）と実効ショットキバリア高さ Φb
effect”（６”）は図２に示した通りとなる。図１とは
導入される不純物の導電型が異なる以外はほぼ同じであ
る。ｐ＋導入層（１１）により、実効バリア位置が界面
方向に位置されている。Ｅ０（７）のエネルギーのホッ
トホールの一部がエネルギーＥ２”のホットホールとし
てＳｉ（２”）中の実効バリア位置に至り（８”）、バ
リアを越えられなかったホットホールのうち反射を経由
して再びＳｉ（２”）中の実効バリア位置に至ったエネ
ルギーＥ３”のホットホール（９”）の一部がバリアを
越えて信号電荷が増加する。Ｓｉ（２”）中での減衰定
数がその不純物濃度に無関係に一定である場合には、距
離ｄ”の短縮により、即ち、実効バリア位置までの距離
の短縮により、エネルギーＥ２”とエネルギーＥ３”は
それぞれＥ２”＞Ｅ２、Ｅ３”＞Ｅ３の関係にある。Embodiment 2 FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. Pt
Si film (1) and a Schottky diode formed by p + doped layers the depletion region which is not adjacent to the interface (11) formed ultrathin layer to a p-type Si (2 "). The p + doped layer ( 1
1) is formed, for example, from the position of 1 nm to the position of 5 nm from the interface as in FIG. Assuming that the Schottky barrier height when there is no influence of the image force is Φb 0 (3) and the potential when there is no image force is (4 ″), the actual potential (5 ″) and the effective Schottky barrier height Φb
The effect "(6") is as shown in FIG. It is almost the same as FIG. 1 except that the conductivity type of the impurity introduced is different. The effective barrier position is located in the interface direction by the p + introduction layer (11). A part of the hot hole having the energy E0 (7) reaches the effective barrier position in the Si (2 ″) as the hot hole having the energy E2 ″ (8 ″), and passes through the reflection among the hot holes that cannot pass through the barrier. Then, a part of the hot hole (9 ") having the energy E3" reaching the effective barrier position in the Si (2 ") again crosses the barrier and the signal charge increases. If the damping constant in Si (2 ″) is constant irrespective of its impurity concentration, the energy E2 ″ and the energy E3 ″ can be reduced by shortening the distance d ″, that is, by shortening the distance to the effective barrier position. Are in the relationship of E2 ″> E2 and E3 ″> E3, respectively.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明によれば、赤外線センサは界面か
ら実効バリア位置までの距離の短縮をするための構造を
有していることを特徴としているもので、実効バリア位
置までの距離の短縮することで入射赤外線により生成し
たホットホールのエネルギー減衰を低減できて赤外線感
度が向上するという効果を奏するものである。According to the present invention, the infrared sensor has a structure for shortening the distance from the interface to the effective barrier position. By doing so, it is possible to reduce the energy attenuation of the hot holes generated by the incident infrared rays, thereby improving the infrared sensitivity.
【図１】は本発明の第１の実施例である。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
【図２】は本発明の第２の実施例である。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
【図３】は従来例である。FIG. 3 is a conventional example.
【図４】はショットキ型赤外線センサの概要を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing an outline of a Schottky infrared sensor.
（１） ＰｔＳｉ膜 （２）（２´）（２”）ｐ型Ｓｉ （３）（３´）（３”）鏡像力の影響が無い場合のショ
ットキバリア高さ Φb0 （４）（４´）（４”）鏡像力の無い場合のポテンシャ
ル （５）（５´）（５”）実際のポテンシャル （６）（６´）（６”）実効ショットキバリア高さ Φ
beffect （７） Ｅ０のエネルギーのホットホール （８）（８´）（８”）Ｓｉ中の実効バリア位置に至っ
たホットホール （９）（９´）（９”）反射を経由して再びＳｉ中の実
効バリア位置に至ったホットホール （１０） ｎ型不純物導入層 （１１） ｐ＋導入層(1) PtSi film (2) (2 ′) (2 ″) p-type Si (3) (3 ′) (3 ″) Schottky barrier height when there is no influence of mirror image power Φb 0 (4) (4 ′) ) (4 ″) Potential without image power (5) (5 ′) (5 ″) Actual potential (6) (6 ′) (6 ″) Effective Schottky barrier height Φ
b effect (7) Hot hole of E0 energy (8) (8 ') (8 ") Hot hole reaching effective barrier position in Si (9) (9') (9") Via reflection again Hot hole reaching effective barrier position in Si (10) n-type impurity introduction layer (11) p + introduction layer
Claims (2)
リサイドとの接合により形成されるショットキバリア型
ダイオードを有して、入射される赤外線によって前記金
属または金属シリサイド中で生成したホットキャリアの
一部が前記第１導電型の半導体と金属または金属シリサ
イドとの界面および前記第１導電型の半導体の界面近傍
に形成される鏡像力の影響を受けた空乏層を通過するこ
とで発生した前記第１導電型の半導体中の過剰キャリア
の量により赤外線を検知するショットキ型赤外線センサ
において、前記空乏層中の界面に接していない位置に前
記第１導電型とは異なる第２導電型の所要量の不純物を
導入することで鏡像力の影響を受けた空乏層の実効バリ
アを界面に近づけ、前記実効バリア近傍のポテンシャル
を平坦化することを特徴とするショットキ型赤外線セン
サ。1. A semiconductor device having a Schottky barrier diode formed by bonding a semiconductor of a first conductivity type to a metal or metal silicide, and one of hot carriers generated in the metal or metal silicide by incident infrared rays. The portion generated when the portion passes through a depletion layer affected by an image force formed at the interface between the semiconductor of the first conductivity type and the metal or metal silicide and near the interface of the semiconductor of the first conductivity type. In a Schottky-type infrared sensor for detecting infrared rays based on an amount of excess carriers in a semiconductor of one conductivity type, a required amount of a second conductivity type different from the first conductivity type is provided at a position not in contact with an interface in the depletion layer. By introducing impurities, the effective barrier of the depletion layer affected by the image force is brought closer to the interface, and the potential near the effective barrier is flattened. Features a Schottky infrared sensor.
リサイドとの接合により形成されるショットキバリア型
ダイオードを有して、入射される赤外線によって前記金
属または金属シリサイド中で生成したホットキャリアの
一部が前記第１導電型の半導体と金属または金属シリサ
イドとの界面および前記第１導電型の半導体の界面近傍
に形成される鏡像力の影響を受けた空乏層を通過するこ
とで発生した前記第１導電型の半導体中の過剰キャリア
の量により赤外線を検知するショットキ型赤外線センサ
において、前記空乏層中の界面に接していない位置に前
記第１導電型と同一の導電型の所要量の不純物を導入す
ることで鏡像力の影響を受けた空乏層の実効バリア位置
を前記界面に近づけることを特徴とするショットキ型赤
外線センサ。2. A semiconductor device having a Schottky barrier diode formed by bonding a semiconductor of a first conductivity type to a metal or metal silicide, wherein one of hot carriers generated in the metal or metal silicide by incident infrared rays. The portion generated when the portion passes through a depletion layer affected by an image force formed at the interface between the semiconductor of the first conductivity type and the metal or metal silicide and near the interface of the semiconductor of the first conductivity type. In a Schottky-type infrared sensor for detecting infrared rays based on the amount of excess carriers in a semiconductor of one conductivity type, a required amount of impurities of the same conductivity type as that of the first conductivity type is added to a position not in contact with an interface in the depletion layer. A Schottky-type infrared sensor, wherein an effective barrier position of a depletion layer affected by a mirror image force is brought closer to the interface by introducing the sensor.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP6175956A JP2596380B2 (en) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | Schottky infrared sensor |
| GB9513700A GB2291262B (en) | 1994-07-05 | 1995-07-05 | Schottky barrier infrared sensor |
| US08/916,158 US5814873A (en) | 1994-07-05 | 1997-09-02 | Schottky barrier infrared sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6175956A JP2596380B2 (en) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | Schottky infrared sensor |
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|---|---|
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ID=16005200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (2)
| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
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| CN112635580A (en) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 中国科学院国家空间科学中心 | Silicon semiconductor sensor for space particle detection |
Family Cites Families (2)
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| EP0296371B1 (en) * | 1987-06-22 | 1992-12-23 | Landis & Gyr Business Support AG | Ultraviolet photodetector and production method |
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1995
- 1995-07-05 GB GB9513700A patent/GB2291262B/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＲＣＡ ＲＥＶＩＥＷ，ＶＯＬ．４３（１９８２），Ｐ．５６９−５８９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9513700D0 (en) | 1995-09-06 |
| JPH0823119A (en) | 1996-01-23 |
| GB2291262B (en) | 1997-05-14 |
| GB2291262A (en) | 1996-01-17 |
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