JP3526308B2 - 受光素子 - Google Patents
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- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
- H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光センサー、光電変換
装置等の受光装置や光励起レーザー等の光―光変換装置
等に用いる光閉じ込め構造を有する受光素子に関する。
装置等の受光装置や光励起レーザー等の光―光変換装置
等に用いる光閉じ込め構造を有する受光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】光を基板に入射し、これを用いて光−光
変換、光−電気変換等を行なう場合、基板内に光を効果
的に取り込み、この光を基板外に逃すことなく、基板内
に閉じ込めることにより、上記の各変換の効率を高くす
ることができる。これを行なうためには、基板表面での
光の反射率の低減及び基板内に入射した光の閉じ込めが
重要である。
変換、光−電気変換等を行なう場合、基板内に光を効果
的に取り込み、この光を基板外に逃すことなく、基板内
に閉じ込めることにより、上記の各変換の効率を高くす
ることができる。これを行なうためには、基板表面での
光の反射率の低減及び基板内に入射した光の閉じ込めが
重要である。
【0003】従来、基板表面での入射光の反射率の低減
は、反射防止膜や数十μmの大きさの表面凹凸等を用い
て行なわれていた。また、エス アイ ディー 89
ダイジェスト 270頁(1989)(SID 89
DIGEST p270(1989))や特願平3−5
4371に述べられているように、微細なSiO2、M
gF2粒を用いた表面微細凹凸による反射防止膜を用い
ることが行なわれていた。
は、反射防止膜や数十μmの大きさの表面凹凸等を用い
て行なわれていた。また、エス アイ ディー 89
ダイジェスト 270頁(1989)(SID 89
DIGEST p270(1989))や特願平3−5
4371に述べられているように、微細なSiO2、M
gF2粒を用いた表面微細凹凸による反射防止膜を用い
ることが行なわれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の反射防止膜
を用いる方法は、入射光の波長が広範囲に及んだり、光
の入射角が大きく変化する場合には充分に反射率を下げ
ることが出来ないという問題があった。また、数十μm
の大きさの表面凹凸を用いる方法は、光が基板に入射し
たときに屈折で光路が大きく曲げられるため、裏面に形
成された凹凸を用て光閉じ込めを行なうことは難しいと
いう問題があった。また、微細なSiO2粒等を用いた
表面微細凹凸による反射防止膜を用いた場合は、基板の
屈折率や表面微細凹凸形状について考慮していないた
め、反射率を非常に低くすることは困難であるという問
題があった。
を用いる方法は、入射光の波長が広範囲に及んだり、光
の入射角が大きく変化する場合には充分に反射率を下げ
ることが出来ないという問題があった。また、数十μm
の大きさの表面凹凸を用いる方法は、光が基板に入射し
たときに屈折で光路が大きく曲げられるため、裏面に形
成された凹凸を用て光閉じ込めを行なうことは難しいと
いう問題があった。また、微細なSiO2粒等を用いた
表面微細凹凸による反射防止膜を用いた場合は、基板の
屈折率や表面微細凹凸形状について考慮していないた
め、反射率を非常に低くすることは困難であるという問
題があった。
【0005】本発明の目的は、表面反射を低減し、光閉
じ込めを有効に行なうことができる光閉じ込め構造を有
する受光素子を提供することにある。
じ込めを有効に行なうことができる光閉じ込め構造を有
する受光素子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光閉込め構造は、基板及び基板表面に設け
られた、凹凸を有する遷移層からなり、この凹凸の繰り
返し幅を光閉じ込めを行なう主な光の波長以下とするよ
うに構成する。
に、本発明の光閉込め構造は、基板及び基板表面に設け
られた、凹凸を有する遷移層からなり、この凹凸の繰り
返し幅を光閉じ込めを行なう主な光の波長以下とするよ
うに構成する。
【0007】この遷移層の屈折率は、基板側と逆の側か
ら基板側に向かって、基板の屈折率に近づくように変化
することが好ましい。このように屈折率が基板外部か
ら、基板方向に連続的に変化することにより、数層で形
成された干渉薄膜による反射防止膜に比べはるかに低い
反射率を、波長の広い範囲に渡って得ることが出来る。
ら基板側に向かって、基板の屈折率に近づくように変化
することが好ましい。このように屈折率が基板外部か
ら、基板方向に連続的に変化することにより、数層で形
成された干渉薄膜による反射防止膜に比べはるかに低い
反射率を、波長の広い範囲に渡って得ることが出来る。
【0008】また、この遷移層は、基板側に配置された
凹凸を有する第1の材質の部分と、これに対応する逆向
きの凹凸を有し、基板と逆の側に配置された第2の材質
の部分とより構成し、第1の材質の屈折率を基板の屈折
率と同じか又は第2の材質の屈折率よりも基板の屈折率
に近くすることが好ましい。第1の材質の部分は、基板
そのものを用いて形成されたもの、例えば、基板表面に
凹凸を形成したものでもよく、基板表面に他の材質のも
のを付けたものでもよい。第2の材質の部分は、空気で
あってもよく、他の材質のもので基板表面の凹凸の間を
埋めた構造であってもよい。
凹凸を有する第1の材質の部分と、これに対応する逆向
きの凹凸を有し、基板と逆の側に配置された第2の材質
の部分とより構成し、第1の材質の屈折率を基板の屈折
率と同じか又は第2の材質の屈折率よりも基板の屈折率
に近くすることが好ましい。第1の材質の部分は、基板
そのものを用いて形成されたもの、例えば、基板表面に
凹凸を形成したものでもよく、基板表面に他の材質のも
のを付けたものでもよい。第2の材質の部分は、空気で
あってもよく、他の材質のもので基板表面の凹凸の間を
埋めた構造であってもよい。
【0009】
【0010】また、本発明の光閉込め構造は、基板の裏
面に光閉じ込めを行なう主な光の波長より大きな繰返し
幅を持つ第2の凹凸を設けることが出来る。さらに、基
板の裏面に光反射層を設けることが出来る。
面に光閉じ込めを行なう主な光の波長より大きな繰返し
幅を持つ第2の凹凸を設けることが出来る。さらに、基
板の裏面に光反射層を設けることが出来る。
【0011】さらに本発明の受光素子は、上記の光閉込
め構造を用い、基板を第1導電型とするとき、第1導電
型と逆の導電型の第2導電型領域を基板に設け、望まし
くはさらに高濃度の第1導電型領域を基板に設け、これ
らと接続する電極を設けて構成される。
め構造を用い、基板を第1導電型とするとき、第1導電
型と逆の導電型の第2導電型領域を基板に設け、望まし
くはさらに高濃度の第1導電型領域を基板に設け、これ
らと接続する電極を設けて構成される。
【0012】
【作用】図1〜6を用いて本発明の作用を説明する。図
1(a)、(b)は、基板表面近傍の部分斜視図及びそ
の断面図である。基板3に外部媒質1から光4が入射す
る場合、基板表面の凹凸の繰り返し幅7が光の波長より
小さいと、光学的には、遷移層2の屈折率が表面から基
板に向って連続的に変化した場合と同様に作用する。つ
まり、図のように第2の媒質5と第1の媒質6の割合が
基板に向って次第に変化する場合に、第2の媒質5の持
つ屈折率から第1の媒質6の持つ屈折率に、屈折率が直
線的に変化する膜と等価な遷移層2が形成される。
1(a)、(b)は、基板表面近傍の部分斜視図及びそ
の断面図である。基板3に外部媒質1から光4が入射す
る場合、基板表面の凹凸の繰り返し幅7が光の波長より
小さいと、光学的には、遷移層2の屈折率が表面から基
板に向って連続的に変化した場合と同様に作用する。つ
まり、図のように第2の媒質5と第1の媒質6の割合が
基板に向って次第に変化する場合に、第2の媒質5の持
つ屈折率から第1の媒質6の持つ屈折率に、屈折率が直
線的に変化する膜と等価な遷移層2が形成される。
【0013】屈折率の遷移層内での変化の様子は、第1
の媒質と第2の媒質の混ざり方で決定される。2種類の
媒質で構成される膜ではその実効的な屈折率は各々の媒
質の平均値で表される。図2(a)、(b)、(c)、
(d)、(e)、(f)に示すように、それぞれ第1の
媒質6が、矩形、三角溝、ピラミッド、半球、球、逆ピ
ラミッド等の形状を持つ場合には、第2の媒質5の屈折
率を1.0、第1の媒質6の屈折率を3.5とすると、
図3に示す様な実効的な屈折率を持つことになる。
の媒質と第2の媒質の混ざり方で決定される。2種類の
媒質で構成される膜ではその実効的な屈折率は各々の媒
質の平均値で表される。図2(a)、(b)、(c)、
(d)、(e)、(f)に示すように、それぞれ第1の
媒質6が、矩形、三角溝、ピラミッド、半球、球、逆ピ
ラミッド等の形状を持つ場合には、第2の媒質5の屈折
率を1.0、第1の媒質6の屈折率を3.5とすると、
図3に示す様な実効的な屈折率を持つことになる。
【0014】また、ピラミッドと球の形状について外部
媒質1の屈折率1.0、第2の媒質5の屈折率を1.
0、第1の媒質6の屈折率を3.5、基板3の屈折率を
3.5とした場合の反射率の計算値を図4に示す。図4
(a)、(b)はピラミッド形状のときの反射率を、図
4(c)、(d)は球形状のときの反射率をそれぞれリ
ニアースケールとログスケールで示したものである。ピ
ラミッド形状では遷移層膜厚が40nmではやや高い反
射率を示すが、これより厚い膜厚では非常に低い反射率
を示している。球形では、いずれの膜厚においても平均
で10%を越える反射率になっており、ピラミッド形状
に比べると若干高い反射率を示している。
媒質1の屈折率1.0、第2の媒質5の屈折率を1.
0、第1の媒質6の屈折率を3.5、基板3の屈折率を
3.5とした場合の反射率の計算値を図4に示す。図4
(a)、(b)はピラミッド形状のときの反射率を、図
4(c)、(d)は球形状のときの反射率をそれぞれリ
ニアースケールとログスケールで示したものである。ピ
ラミッド形状では遷移層膜厚が40nmではやや高い反
射率を示すが、これより厚い膜厚では非常に低い反射率
を示している。球形では、いずれの膜厚においても平均
で10%を越える反射率になっており、ピラミッド形状
に比べると若干高い反射率を示している。
【0015】図5に、ピラミッド形状での吸収光量と遷
移層膜厚との関係を示す。外部媒質1の屈折率1.0、
第1の媒質6の屈折率を3.5、基板3の屈折率を3.
5とし第2の媒質5の屈折率が1.0、1.5の場合に
ついて計算した結果を示す。いずれの場合も、遷移層の
膜厚が数百nm前後で吸収光量が大きくなりこれより厚
い膜厚ではほぼ100%吸収する。
移層膜厚との関係を示す。外部媒質1の屈折率1.0、
第1の媒質6の屈折率を3.5、基板3の屈折率を3.
5とし第2の媒質5の屈折率が1.0、1.5の場合に
ついて計算した結果を示す。いずれの場合も、遷移層の
膜厚が数百nm前後で吸収光量が大きくなりこれより厚
い膜厚ではほぼ100%吸収する。
【0016】図6に、各形状での吸収光量と遷移膜厚と
の関係を示す。外部媒質1の屈折率1.0、第2の媒質
5の屈折率を1.0、第1の媒質6の屈折率を3.5、
基板3の屈折率を3.5とした場合について計算した結
果を示す。各膜厚での光吸収量はピラミッド形状で一番
高く、逆ピラミッドまではそれぞれ高い吸収量を示して
いる。しかし、矩形と球形では遷移層膜厚を厚くしても
あまり光吸収量は大きくならない。この結果は、第1の
媒質の形状が、図3で右上がりである様な形状をしてい
るものが光吸収量が大きい事を示している。また、特に
図3で右上がりで下に凸の曲線を持つピラミッド形状が
よい結果を示す事から、本遷移層の第1の媒質6の形状
はピラミッド形状、多角錐、円錐や下に凸の線分を回転
して得られる形状の様に、遷移層2表面付近での第2の
媒質5の基板方向への面積の減少の割合が遷移層2裏面
付近でのその減少の割合より大きい形状が好ましいこと
が分かった。
の関係を示す。外部媒質1の屈折率1.0、第2の媒質
5の屈折率を1.0、第1の媒質6の屈折率を3.5、
基板3の屈折率を3.5とした場合について計算した結
果を示す。各膜厚での光吸収量はピラミッド形状で一番
高く、逆ピラミッドまではそれぞれ高い吸収量を示して
いる。しかし、矩形と球形では遷移層膜厚を厚くしても
あまり光吸収量は大きくならない。この結果は、第1の
媒質の形状が、図3で右上がりである様な形状をしてい
るものが光吸収量が大きい事を示している。また、特に
図3で右上がりで下に凸の曲線を持つピラミッド形状が
よい結果を示す事から、本遷移層の第1の媒質6の形状
はピラミッド形状、多角錐、円錐や下に凸の線分を回転
して得られる形状の様に、遷移層2表面付近での第2の
媒質5の基板方向への面積の減少の割合が遷移層2裏面
付近でのその減少の割合より大きい形状が好ましいこと
が分かった。
【0017】具体的な基板形状を、図7を用いて説明す
る。図7(a)に示すように、基板上に繰り返し幅7が
小さい凹凸から成る遷移層2を設ける。これにより、遷
移層2の屈折率は上から下に向って外気の屈折率から基
板3の屈折率まで連続的に変化する。この遷移層により
基板3に入射する光4は、基板表面でほとんど反射する
ことなく基板内へ入射する。また、繰り返し幅7が入射
光の波長より小さいため、入射した光は基板表面の凹凸
により形成される斜面で斜めに反射されることなく入射
した角度で基板裏面まで直進する。
る。図7(a)に示すように、基板上に繰り返し幅7が
小さい凹凸から成る遷移層2を設ける。これにより、遷
移層2の屈折率は上から下に向って外気の屈折率から基
板3の屈折率まで連続的に変化する。この遷移層により
基板3に入射する光4は、基板表面でほとんど反射する
ことなく基板内へ入射する。また、繰り返し幅7が入射
光の波長より小さいため、入射した光は基板表面の凹凸
により形成される斜面で斜めに反射されることなく入射
した角度で基板裏面まで直進する。
【0018】この基板に、図7(b)のような周期的
で、入射光の波長より大きい繰り返し幅を持つ凹凸8を
形成することにより、裏面で反射された光が斜めに基板
内を進み、基板表面へ達する。このときの入射角度が臨
界角より大きい場合、光は全反射されて再び基板内を進
む。このようにして、一度入射した光は基板3に効率よ
く閉じ込められる。また、図7(c)のように裏面に入
射光の波長より大きい繰り返し幅を持つ不規則な凹凸9
を形成することにより、裏面で光が散乱反射され、大部
分の光が基板表面に達したときに臨界角より大きい入射
角を持つため、基板内へ再び反射されて、入射した光が
基板3に効率よく閉じ込められる。これらの構成では、
裏面に反射鏡を形成することで、より確実に裏面で光を
反射することができる。
で、入射光の波長より大きい繰り返し幅を持つ凹凸8を
形成することにより、裏面で反射された光が斜めに基板
内を進み、基板表面へ達する。このときの入射角度が臨
界角より大きい場合、光は全反射されて再び基板内を進
む。このようにして、一度入射した光は基板3に効率よ
く閉じ込められる。また、図7(c)のように裏面に入
射光の波長より大きい繰り返し幅を持つ不規則な凹凸9
を形成することにより、裏面で光が散乱反射され、大部
分の光が基板表面に達したときに臨界角より大きい入射
角を持つため、基板内へ再び反射されて、入射した光が
基板3に効率よく閉じ込められる。これらの構成では、
裏面に反射鏡を形成することで、より確実に裏面で光を
反射することができる。
【0019】
【実施例】〈実施例1〉図8を用いて本発明の一実施例
を説明する。本実施例では、表面が(100)面シリコ
ン基板3の上に、遷移層を構成する、規則的な幅、大き
さのピラミッド11を形成した。このピラミッドは、裏
面をマスクして、表面だけをアルカリ性のエッチング液
で加工することにより容易に形成することができる。ま
た、アンモニヤやヒドラジンを主成分とする加熱した水
溶液をエッチング液として用いて、加工を行なうことに
より1μm以下の微小なピラミッド11を容易に形成す
ることが出来る。
を説明する。本実施例では、表面が(100)面シリコ
ン基板3の上に、遷移層を構成する、規則的な幅、大き
さのピラミッド11を形成した。このピラミッドは、裏
面をマスクして、表面だけをアルカリ性のエッチング液
で加工することにより容易に形成することができる。ま
た、アンモニヤやヒドラジンを主成分とする加熱した水
溶液をエッチング液として用いて、加工を行なうことに
より1μm以下の微小なピラミッド11を容易に形成す
ることが出来る。
【0020】このようにして得られたシリコン基板3の
表面のピラミッド11の平均のサイズは、SEM(走査
型電子顕微鏡)による測定では約0.3μmであった。
このシリコン基板の表面反射率を測定したところ、0.
4〜1.1μmの波長範囲で表面反射率が著しく低下し
た。また、シリコン基板3表面に薄い酸化膜による皮膜
を設けたところ、遷移層2内の屈折率の変化が急峻にな
り、さらに表面反射率が低下した。
表面のピラミッド11の平均のサイズは、SEM(走査
型電子顕微鏡)による測定では約0.3μmであった。
このシリコン基板の表面反射率を測定したところ、0.
4〜1.1μmの波長範囲で表面反射率が著しく低下し
た。また、シリコン基板3表面に薄い酸化膜による皮膜
を設けたところ、遷移層2内の屈折率の変化が急峻にな
り、さらに表面反射率が低下した。
【0021】〈実施例2〉図9を用いて本発明の他の実
施例を説明する。本実施例ではシリコン基板3の上に断
面が主に三角形をした、不規則な大きさの微小凹凸1
1’を形成した。微小凹凸11’はCVD(化学気相成
長)法を用いた堆積膜により形成した。膜の材質は、I
TO、ZnO2等の透明で比較的屈折率の高い材料を用
いた。微小凹凸11’のサイズは堆積速度や温度、ガス
圧等により平均で約0.5μmにすることが出来た。ま
た、表面保護を兼ねて充填材(図示せず)で微小凹凸1
1’の間を埋めた。この充填材にはSiO2等の屈折率
の比較的小さい材料をスピン塗布法やCVD法等で形成
した。このシリコン基板の表面反射率も0.4〜1.1
μmの波長範囲で著しく低下した。
施例を説明する。本実施例ではシリコン基板3の上に断
面が主に三角形をした、不規則な大きさの微小凹凸1
1’を形成した。微小凹凸11’はCVD(化学気相成
長)法を用いた堆積膜により形成した。膜の材質は、I
TO、ZnO2等の透明で比較的屈折率の高い材料を用
いた。微小凹凸11’のサイズは堆積速度や温度、ガス
圧等により平均で約0.5μmにすることが出来た。ま
た、表面保護を兼ねて充填材(図示せず)で微小凹凸1
1’の間を埋めた。この充填材にはSiO2等の屈折率
の比較的小さい材料をスピン塗布法やCVD法等で形成
した。このシリコン基板の表面反射率も0.4〜1.1
μmの波長範囲で著しく低下した。
【0022】〈実施例3〉図10を用いて本発明のさら
に他の実施例を説明する。本実施例では、実施例2で述
べたシリコン基板3の裏面に繰り返し幅が2μmのV溝
13を形成した。これにより、表面から入射した光は、
裏面で反射され、再び表面に達すると全反射され、シリ
コン基板内に閉じ込められる。V溝13は通常のホトレ
ジストを用いたエッチングマスクを用いて容易に形成す
ることが出来た。この場合、ホトレジストでなく印刷レ
ジストでもよい。また、裏面形状はV溝のみならず逆ピ
ラミッドや半円等の形状でもよく、その繰り返し幅が入
射光の波長より大きいサイズであればよい。また、裏面
での反射率を高めるために裏面反射鏡14を形成した。
に他の実施例を説明する。本実施例では、実施例2で述
べたシリコン基板3の裏面に繰り返し幅が2μmのV溝
13を形成した。これにより、表面から入射した光は、
裏面で反射され、再び表面に達すると全反射され、シリ
コン基板内に閉じ込められる。V溝13は通常のホトレ
ジストを用いたエッチングマスクを用いて容易に形成す
ることが出来た。この場合、ホトレジストでなく印刷レ
ジストでもよい。また、裏面形状はV溝のみならず逆ピ
ラミッドや半円等の形状でもよく、その繰り返し幅が入
射光の波長より大きいサイズであればよい。また、裏面
での反射率を高めるために裏面反射鏡14を形成した。
【0023】〈実施例4〉図11を用いて本発明のさら
に他の実施例を説明する。本実施例では、シリコン基板
3の裏面にピラミッド状の凹凸15を形成した。この凹
凸15の材質には透明なガラスを用い、シリコン基板3
に接着した。これにより、シリコン基板3を加工するこ
となく容易に光トラップ構造を形成する事が出来た。ま
た、実施例3と同じように、裏面反射鏡(図示せず)を
形成した。
に他の実施例を説明する。本実施例では、シリコン基板
3の裏面にピラミッド状の凹凸15を形成した。この凹
凸15の材質には透明なガラスを用い、シリコン基板3
に接着した。これにより、シリコン基板3を加工するこ
となく容易に光トラップ構造を形成する事が出来た。ま
た、実施例3と同じように、裏面反射鏡(図示せず)を
形成した。
【0024】〈実施例5〉図12を用いて本発明の受光
素子の一実施例を説明する。実施例3と同様に、p型シ
リコン基板21の上に、断面が主に三角形をした、不規
則な大きさの微小凹凸11’を、裏面に繰り返し幅が2
μmのV溝を形成した(実施例3に示した裏面反射鏡は
形成しない)。次に、高濃度p型層19、高濃度n型層
20を熱拡散法で形成し、p型シリコン基板21の表面
及び裏面にパッシベーシヨン酸化膜18(表面の酸化膜
は図示せず)を設け、所定の位置の酸化膜18に穴開け
して、電極16、17を真空蒸着法により形成し、受光
素子を形成した。この受光素子は、微小凹凸11’から
なる遷移層を設けない従来の受光素子よりも光電変換効
率が向上した。
素子の一実施例を説明する。実施例3と同様に、p型シ
リコン基板21の上に、断面が主に三角形をした、不規
則な大きさの微小凹凸11’を、裏面に繰り返し幅が2
μmのV溝を形成した(実施例3に示した裏面反射鏡は
形成しない)。次に、高濃度p型層19、高濃度n型層
20を熱拡散法で形成し、p型シリコン基板21の表面
及び裏面にパッシベーシヨン酸化膜18(表面の酸化膜
は図示せず)を設け、所定の位置の酸化膜18に穴開け
して、電極16、17を真空蒸着法により形成し、受光
素子を形成した。この受光素子は、微小凹凸11’から
なる遷移層を設けない従来の受光素子よりも光電変換効
率が向上した。
【0025】なお、上記以外の形状の微小凹凸、すなわ
ち、三角溝、球、半球、逆ピラミッド、矩形を有する遷
移層を持つp型シリコン基板を用いて、同様に受光素子
を形成したが、いずれも従来の受光素子よりも光電変換
効率が向上した。
ち、三角溝、球、半球、逆ピラミッド、矩形を有する遷
移層を持つp型シリコン基板を用いて、同様に受光素子
を形成したが、いずれも従来の受光素子よりも光電変換
効率が向上した。
【0026】以上の実施例で基板としてシリコンを用い
たが、シリコンの他に、ガリウムヒソ、インジュウムリ
ン、CuInS、CdS等の単結晶、多結晶、非晶質の
単原子、多元系等の半導体や、ガラス、プラスチック等
の絶縁性のもの等、どのような材質のものであってもよ
いことは言うまでもない。また、表面凹凸、裏面凹凸の
構造は上記で説明した構造のいずれかの組み合わせであ
ってもよく、凹凸の断面形状も、図2で説明した形状
や、それに類似した規則的、不規則ないかなる形状であ
ってもよいことは言うまでもない。
たが、シリコンの他に、ガリウムヒソ、インジュウムリ
ン、CuInS、CdS等の単結晶、多結晶、非晶質の
単原子、多元系等の半導体や、ガラス、プラスチック等
の絶縁性のもの等、どのような材質のものであってもよ
いことは言うまでもない。また、表面凹凸、裏面凹凸の
構造は上記で説明した構造のいずれかの組み合わせであ
ってもよく、凹凸の断面形状も、図2で説明した形状
や、それに類似した規則的、不規則ないかなる形状であ
ってもよいことは言うまでもない。
【0027】
【発明の効果】本発明の構造を用いることにより、光セ
ンサー、受電変換装置等の受光装置や光励起レーザー等
の光−光変換装置等において光を有効に閉じ込める必要
がある場合に、有効に光閉じ込めを行なうことが出来
た。また、このような光閉込め構造を用いた本発明の受
光素子は、光電変換効率を向上させることが出来た。
ンサー、受電変換装置等の受光装置や光励起レーザー等
の光−光変換装置等において光を有効に閉じ込める必要
がある場合に、有効に光閉じ込めを行なうことが出来
た。また、このような光閉込め構造を用いた本発明の受
光素子は、光電変換効率を向上させることが出来た。
【図1】本発明の原理を説明する概念図。
【図2】本発明の原理を説明する概念図。
【図3】本発明の効果を説明する計算結果の一例を示す
図。
図。
【図4】本発明の効果を説明する計算結果の一例を示す
図。
図。
【図5】本発明の効果を説明する計算結果の一例を示す
図。
図。
【図6】本発明の効果を説明する計算結果の一例を示す
図。
図。
【図7】本発明の原理を説明する概念図。
【図8】本発明の光閉込め構造の一実施例の断面模式
図。
図。
【図9】本発明の光閉込め構造の他の実施例の断面模式
図及び斜視図。
図及び斜視図。
【図10】本発明の光閉込め構造の一実施例の斜視図。
【図11】本発明の光閉込め構造の一実施例の斜視図。
【図12】本発明の受光素子の一実施例の斜視図。
1…外部媒質
2…遷移層
3…基板
4…光
5…第2の媒質
6…第1の媒質
7…繰り返し幅
8、9、15…凹凸
11…ピラミッド
11’…微小凹凸
13…V溝
14…裏面反射鏡
16、17…電極
18…酸化膜
19…高濃度p型層
20…高濃度n型層
21…p型シリコン基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大塚 寛之
茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社
日立製作所日立研究所内
(72)発明者 永田 寧
千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ
スエンジニアリング株式会社内
(56)参考文献 特開 昭61−69178(JP,A)
特開 平2−58876(JP,A)
特公 昭48−32946(JP,B2)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H01L 31/04
G02B 5/00
H01L 31/10
Claims (3)
- 【請求項1】 基板と、該基板の光入射面上に設けられた
遷移層を有し、上記遷移層は、上記光入射面に接した第
1の凹凸を有するとともに、上記第1の凹凸を有する第
1の材質の部分と、上記第1の凹凸に対応する逆向きの
第2の凹凸を構成する第2の材質の部分とよりなり、上
記第1の材質の屈折率は、上記基板の屈折率以下、か
つ、上記第2の材質の屈折率より大きく、上記第1の凹
凸は、上記光入射面から遠い側から上記光入射面に向か
って、その断面積が増加する形状を有し、上記第1の凹
凸の繰り返し幅は、光閉じ込めを行なう主な光の波長以
下であることを特徴とする受光素子。 - 【請求項2】 請求項1記載の受光素子において、上記遷
移層の厚さ方向の屈折率の変化のグラフは、上記光入射
面から遠い側から上記光入射面に向かって、右上がりで
あり、かつ、下に凸であることを特徴とする受光素子。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の受光素子におい
て、上記基板は、上記光入射面と反対側の面上に設けら
れた第3の凹凸を有し、該第3の凹凸の繰り返し幅は、
上記第1の凹凸の繰り返し幅より大きいこと特徴とする
受光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02909293A JP3526308B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 受光素子 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02909293A JP3526308B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 受光素子 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06244444A JPH06244444A (ja) | 1994-09-02 |
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Family
ID=12266715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02909293A Expired - Fee Related JP3526308B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 受光素子 |
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US7057256B2 (en) | 2001-05-25 | 2006-06-06 | President & Fellows Of Harvard College | Silicon-based visible and near-infrared optoelectric devices |
US7442629B2 (en) | 2004-09-24 | 2008-10-28 | President & Fellows Of Harvard College | Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate |
JP2003124483A (ja) * | 2001-10-17 | 2003-04-25 | Toyota Motor Corp | 光起電力素子 |
JP4617795B2 (ja) * | 2004-09-22 | 2011-01-26 | Jsr株式会社 | シリコン膜の形成方法 |
JP4557772B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2010-10-06 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置 |
EP2208234B9 (en) * | 2007-11-05 | 2012-03-28 | Solar Excel B.V. | Photovoltaic device |
JP5186673B2 (ja) * | 2008-04-03 | 2013-04-17 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
JP2009302319A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Rohm Co Ltd | 分光機能を有する光電変換素子およびこれを用いたイメージセンサー |
JP5185206B2 (ja) | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
JP5185205B2 (ja) | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
JP5185208B2 (ja) | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | フォトダイオード及びフォトダイオードアレイ |
JP5185207B2 (ja) | 2009-02-24 | 2013-04-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | フォトダイオードアレイ |
JP5829224B2 (ja) * | 2009-02-24 | 2015-12-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | Mosイメージセンサ |
EP2413379A4 (en) | 2009-03-23 | 2017-05-31 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wiring-sheet-attached solar battery cell, solar cell module, and process for manufacturing wiring-sheet-attached solar battery cell |
EP2413380A1 (en) * | 2009-03-25 | 2012-02-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Back electrode type solar cell, wiring sheet, solar cell provided with wiring sheet, solar cell module, method for manufacturing solar cell provided with wiring sheet, and method for manufacturing solar cell module |
JP5394791B2 (ja) | 2009-03-27 | 2014-01-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 裏面入射型固体撮像素子 |
JP2010283223A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体光検出素子及び半導体光検出素子の製造方法 |
JP5363222B2 (ja) * | 2009-07-13 | 2013-12-11 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子及び半導体光検出素子の製造方法 |
US9673243B2 (en) | 2009-09-17 | 2017-06-06 | Sionyx, Llc | Photosensitive imaging devices and associated methods |
US9911781B2 (en) | 2009-09-17 | 2018-03-06 | Sionyx, Llc | Photosensitive imaging devices and associated methods |
JP2011066316A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 光センサ |
JP5427531B2 (ja) * | 2009-09-29 | 2014-02-26 | 三菱重工業株式会社 | 光検出素子、光検出装置及び赤外線検出素子、赤外線検出装置 |
JP5731754B2 (ja) * | 2010-02-18 | 2015-06-10 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 赤外線センサ |
JP5726434B2 (ja) * | 2010-04-14 | 2015-06-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子 |
US8692198B2 (en) | 2010-04-21 | 2014-04-08 | Sionyx, Inc. | Photosensitive imaging devices and associated methods |
WO2011160130A2 (en) | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Sionyx, Inc | High speed photosensitive devices and associated methods |
US8558341B2 (en) * | 2010-12-17 | 2013-10-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion element |
KR20120095790A (ko) * | 2011-02-21 | 2012-08-29 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 광전 변환 장치 |
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EP2732402A2 (en) | 2011-07-13 | 2014-05-21 | Sionyx, Inc. | Biometric imaging devices and associated methods |
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TWI602315B (zh) * | 2013-03-08 | 2017-10-11 | 索泰克公司 | 具有經組構成效能更佳之低帶隙主動層之感光元件及相關方法 |
US9209345B2 (en) | 2013-06-29 | 2015-12-08 | Sionyx, Inc. | Shallow trench textured regions and associated methods |
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CN110268533B (zh) * | 2018-01-09 | 2022-12-13 | 趣眼有限公司 | 用于短红外光谱范围的基于锗的焦平面阵列 |
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WO2021215123A1 (ja) * | 2020-04-24 | 2021-10-28 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 調光素子 |
WO2022003896A1 (ja) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | 株式会社京都セミコンダクター | 端面入射型半導体受光素子及び端面入射型半導体受光素子の製造方法 |
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-
1993
- 1993-02-18 JP JP02909293A patent/JP3526308B2/ja not_active Expired - Fee Related
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