JPH11186587A - 光検出素子 - Google Patents

光検出素子

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JPH11186587A
JPH11186587A JP9349134A JP34913497A JPH11186587A JP H11186587 A JPH11186587 A JP H11186587A JP 9349134 A JP9349134 A JP 9349134A JP 34913497 A JP34913497 A JP 34913497A JP H11186587 A JPH11186587 A JP H11186587A
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JP
Japan
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semiconductor
semiconductor portion
light
sic
photodetector
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JP9349134A
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Inventor
Kenichi Kawaguchi
健一 川口
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、感度よく検出できる光検出素子を
提供することが課題である。 【解決手段】 第1導電型の第1半導体部3と、第1半
導体部3上に形成されたこの第1導電と逆導電型である
第2導電型の第2半導体部4と、を備え、被検出光を検
出する光検出素子であって、第2半導体部4の半導体材
料は、第1半導体部3の半導体材料に比べ、被検出光に
対する光吸収係数が小さく、且つ被検出光は第2半導体
部4側から前記第1半導体部3へ導入される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光検出素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、光検出素子として、n型Si(シ
リコン)とp型Siによるpnホモ接合を用いた光検出
素子やn型SiC(炭化ケイ素)とp型SiCによるp
nホモ接合を用いた光検出素子が知られている。
【0003】一方、光記録媒体の高密度記録を実現する
ために、近紫外光(例えば、400nm)からこの近傍
にある可視光の短波長の半導体レーザ素子が活発に研究
開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記S
iからなる光検出素子では、Siが紫外光からこの近傍
にある可視光に対して光吸収が大きく、該光が光検出領
域まで十分に達しないといった問題が生じる。この問題
を解決するためには光導入側のSi層の厚みを小さくす
ればよいが、この場合にはオーミック電極の作製やこの
前処理としての素子加工が困難であるといった問題が生
じ得る。
【0005】また、上記SiCからなる光検出素子で
は、SiCが紫外光からこの近傍にある可視光に対して
光吸収が小さく、該光が光検出領域で十分に吸収される
ことなく、この領域を通過してしまうといった問題があ
る。
【0006】従って、上述のような光検出素子では、紫
外光からこの近傍にある可視光に対して感度よく検出で
きないといった問題があった。
【0007】本発明は上述の問題点を鑑み成されたもの
であり、感度よく検出できる光検出素子を提供すること
が目的である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の光検出素子は、
第1導電型の第1半導体部と、該第1半導体部上に形成
されたこの第1導電型と逆導電型である第2導電型の第
2半導体部と、を備え、被検出光を検出する光検出素子
であって、前記第2半導体部の半導体材料は、前記第1
半導体部の半導体材料に比べ、前記被検出光に対する光
吸収係数が小さく、且つ前記被検出光は前記第2半導体
部側から前記第1半導体部へ導入されることを特徴とす
る。
【0009】本発明では、第1、第2半導体部とのpn
接合または対向部分を含んだ領域が光検出領域となると
共に、第1半導体部に比べて被検出光に対する光吸収係
数が小さい半導体材料からなる第2半導体部側から光を
導入する。
【0010】従って、光検出領域に到達するまでの光吸
収を抑制しつつ、しかも光検出領域を構成する第1半導
体部によって光が十分に吸収される構成にできる。この
結果、被検出光を感度よく検出できる。
【0011】この光検出素子としては、バンドギャップ
の小さい半導体部をこれらより大きなバンドギャップを
有する半導体部で挟むダブルヘテロ構造をとる必要がな
い。
【0012】特に、前記第2半導体部は前記被検出光を
略透過すると共に、該透過した被検出光は前記第1半導
体部の光検出領域で光吸収されることを特徴とする。
【0013】この場合、光検出領域に到達するまでに光
が殆ど吸収されず、しかも光検出領域を構成する第1半
導体部によって光が十分に吸収される。この結果、被検
出光を感度よく検出できる。
【0014】更に、前記第2半導体部は、前記第1半導
体部に比べてバンドギャップが大きいことを特徴とす
る。
【0015】この場合、前記第2半導体部の半導体材料
を、前記第1半導体部の半導体材料に比べ、前記被検出
光に対する光吸収係数が小さくできる。
【0016】また、前記第2半導体部と前記第1半導体
部の間であって、該第1半導体部上に不純物拡散防止の
ための第3半導体部を形成することを特徴とする。
【0017】この場合、前記第2半導体部と前記第1半
導体部の間での所望な不純物の拡散を防止できるので、
光検出領域が良好になり、被検出光をより感度よく検出
できる。
【0018】この第3半導体部はノンドープが好まし
い。
【0019】この第3半導体部は、第2半導体部と同じ
か又はこれより広いバンドギャップを有するのが好まし
い。
【0020】更に、前記第3半導体部は、前記第2半導
体部と同じ材料からなることを特徴とする。
【0021】また、前記第2半導体部はSiCからな
り、前記第1半導体部はSiからなることを特徴とす
る。
【0022】この場合、紫外光からこの近傍にある可視
光を感度よく検出できる。
【0023】更に、前記第2半導体部は、3C−Si
C、4H−SiC、又は6H−SiCのいずれかからな
ることを特徴とする。ここで、製造上の観点からは3C
−SiC、6H−SiC、4H−SiCの順序で好まし
く、特性上の観点からはこの逆がよい。
【0024】更に、前記第2半導体部と前記第1半導体
部の間であって、該第1半導体部上に不純物拡散防止の
ための第3半導体部を形成し、該第3半導体部は前記第
2半導体部より低ドープ又はアンドープのSiCからな
ることを特徴とする。
【0025】特に、前記第2半導体部は4H−SiCか
らなり、前記第1半導体部は3C−SiCからなること
を特徴とする。
【0026】また、前記第2半導体部と前記第1半導体
部の間であって、該第1半導体部上に不純物拡散防止の
ための第3半導体部を形成し、該第3半導体部は4H−
SiCからなることを特徴とする。
【0027】この第3半導体部はノンドープが好まし
い。
【0028】特に、前記被検出光は、紫外光からこの近
傍にある可視光からなることを特徴とする。更に、この
被検出光は、近紫外光からこの近傍にある可視光からな
ることを特徴とする。
【0029】尚、前記第1〜第3半導体部は層であって
もよく、第1半導体部を基板とすると共に、前記第2〜
第3半導体部を層とする構成をとってもよい。
【0030】
【発明の実施の形態】本発明に係る第1の実施形態の光
検出素子を図を用いて詳細に説明する。図1は本実施形
態の光検出素子の概略模式構成図である。
【0031】図1中、1はn型Si基板、2はn型Si
基板1上の端部に蒸着法によって形成された5000Å
厚のAu−Ge合金(金−ゲルマニウム合金)からなる
n型側電極、3はn型Si基板1上に前記電極2と離間
してCVD法(化学堆積法)によって形成された1〜1
0μm厚のn型Si層(バンドギャップESi)、4はn
型Si層3上にCVD法によって形成された0.1〜2
μm厚のp型SiC層(バンドギャップESiC:ESiC
Si)、5はp型SiC層4上の一部にCVD法によっ
て形成された1〜10μm厚のp型SiC層、6はp型
SiC層5上に蒸着法によって形成された5000Å厚
のAlからなるp型側電極である。
【0032】上記光検出素子では、n型Si層3とp型
SiC層4がヘテロ接合され、この接合を含む領域10
が光検出領域となり、この領域10で紫外光からこの近
傍にある可視光が検出できる。
【0033】斯る光検出素子では、紫外光からこの近傍
にある可視光に対しての光吸収係数が小さいSiCから
なるp型SiC層4側から光を導入すると共に、n型S
i層3を構成するSiは紫外光からこの近傍にある可視
光に対しての光吸収係数が大きい。
【0034】従って、光検出領域10に到達するまでに
光が殆ど吸収されず、しかも光検出領域10を構成する
n型Si層3によって光が十分に吸収される。この結
果、紫外光からこの近傍にある可視光を感度よく検出で
きる。
【0035】次に、本発明に係る第2の実施形態の光検
出素子を図を用いて詳細に説明する。図2は本実施形態
の光検出素子の概略模式構成図である。
【0036】図2中、11はn型Si基板、12はn型
Si基板11の上面上にCVD法(化学堆積法)によっ
て形成された1〜10μm厚のn型Si層、13はn型
Si層12上にCVD法によって形成された0.1〜2
μm厚のp型SiC層、14はp型SiC層13上の一
部にCVD法によって形成された1〜10μm厚のp型
SiC層、15はp型SiC層5上に蒸着法によって形
成された5000Å厚のAlからなるp型側電極、16
はn型Si基板11の他の面上全域に蒸着法によって形
成された5000Å厚のAu−Ge合金(金−ゲルマニ
ウム合金)からなるn型側電極である。
【0037】この光検出素子も、n型Si層12とp型
SiC層13がヘテロ接合され、この接合を含む領域2
0が光検出領域となり、この領域20で紫外光からこの
近傍にある可視光が検出できる。
【0038】斯る光検出素子では、紫外光からこの近傍
にある可視光に対しての光吸収係数が小さいSiCから
なるp型SiC層13側から光を導入すると共に、n型
Si層12を構成するSiは紫外光からこの近傍にある
可視光に対しての光吸収係数が大きい。
【0039】従って、光検出領域20に到達するまでに
光が殆ど吸収されず、しかも光検出領域10を構成する
n型Si層12によって光が十分に吸収される。この結
果、紫外光からこの近傍にある可視光を感度よく検出で
きる。
【0040】尚、上述ではn型Si層とp型SiC層を
直接接合したが、例えば不必要なドーパントの拡散を防
止するために、前記p型SiC層より低ドープ(p
--型、n --型、又はアンドープのSiC層をこれらの間
に形成するようにしてもよい。
【0041】また、上述では、SiC層として3C−S
iCを用いたが、これに代えて4H−SiCや6H−S
iCを用いてもよい。
【0042】尚、上記3C−SiC/Siからなる光検
出素子、6H−SiC/Siからなる光検出素子は、2
00nm〜1μm、より好ましくは350nm〜1μm
の光が感度よく光検出できる。
【0043】また、上記4H−SiC/Siからなる光
検出素子は、200nm〜1μm、より好ましくは30
0nm〜1μmの光が感度よく光検出できる。
【0044】また、上述では、n型Si基板上にn型S
i層を形成したが、n型Si層を形成しないでn型Si
基板上にp型SiC層を形成する構成にしてもよい。
【0045】また、p型3C−SiC上にn型4H−S
iCを形成した光検出素子でも、n型4H−SiC側を
光導入側とすることで、紫外光からこの近傍にある可視
光を感度よく検出できる。この4H−SiC/3C−S
iCからなる光検出素子は、200nm〜500nm、
より好ましくは300nm〜500nmの光が感度よく
光検出できる。
【0046】更に、上述の各例の導電型を逆導電型とし
た構成でもよい。
【0047】
【発明の効果】本発明は、感度よく検出できる光検出素
子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る光検出素子の概略
模式構成図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る光検出素子の概略
模式構成図である。
【符号の説明】
3 n型Si層 4 p型SiC層 12 n型Si層 13 p型SiC層

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の第1半導体部と、該第1半
    導体部上に形成されたこの第1導電型と逆導電型である
    第2導電型の第2半導体部と、を備え、被検出光を検出
    する光検出素子であって、 前記第2半導体部の半導体材料は、前記第1半導体部の
    半導体材料に比べ、前記被検出光に対する光吸収係数が
    小さく、且つ前記被検出光は前記第2半導体部側から前
    記第1半導体部へ導入されることを特徴とする光検出素
    子。
  2. 【請求項2】 前記第2半導体部は前記被検出光を略透
    過すると共に、該透過した被検出光は前記第1半導体部
    の光検出領域で光吸収されることを特徴とする請求項1
    記載の光検出素子。
  3. 【請求項3】 前記第2半導体部は、前記第1半導体部
    に比べてバンドギャップが大きいことを特徴とする請求
    項1〜2の少なくともいずれか1項に記載の光検出素
    子。
  4. 【請求項4】 前記第2半導体部と前記第1半導体部の
    間であって、該第1半導体部上に不純物拡散防止のため
    の第3半導体部を形成することを特徴とする請求項1〜
    3の少なくともいずれか1項に記載の光検出素子。
  5. 【請求項5】 前記第3半導体部は、前記第2半導体部
    と同じ材料からなることを特徴とする請求項4記載の光
    検出素子。
  6. 【請求項6】 前記第2半導体部はSiCからなり、前
    記第1半導体部はSiからなることを特徴とする請求項
    1〜5の少なくともいずれか1項に記載の光検出素子。
  7. 【請求項7】 前記第2半導体部と前記第1半導体部の
    間であって、該第1半導体部上に不純物拡散防止のため
    の第3半導体部を形成し、該第3半導体部は前記第2半
    導体部より低ドープ又はアンドープのSiCからなるこ
    とを特徴とする請求項6記載の光検出素子。
  8. 【請求項8】 前記第2半導体部は、3C−SiC、4
    H−SiC、又は6H−SiCのいずれかからなること
    を特徴とする請求項6〜7の少なくともいずれか1項に
    記載の光検出素子。
  9. 【請求項9】 前記第2半導体部は4H−SiCからな
    り、前記第1半導体部は3C−SiCからなることを特
    徴とする請求項1〜5の少なくともいずれか1項に記載
    の光検出素子。
  10. 【請求項10】 前記第2半導体部と前記第1半導体部
    の間であって、該第1半導体部上に不純物拡散防止のた
    めの第3半導体部を形成し、該第3半導体部は4H−S
    iCからなることを特徴とする請求項9記載の光検出素
    子。
  11. 【請求項11】 前記被検出光は、紫外光からこの近傍
    にある可視光からなることを特徴とする請求項1〜10
    の少なくともいずれか1項に記載の光検出素子。
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