(57)【要約】【課題】等価的に白金シリサイド層の厚さを増加させて内部光電効果を高め、感度を向上させた赤外線検出装置を実現する。【解決手段】赤外線検出装置に、主面部に所定のピッチで所定深さの溝部が形成されたシリコン基板と、前記主面部及び溝部上面に形成され、上記シリコン基板との間でショットキバリアダイオードを形成する白金シリサイド層と、この白金シリサイド層の上面部に形成された反射金属層とを備えることにより、等価的に白金シリサイド層の厚さを増加させて内部光電効果を高め、感度を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面部に所定のピッチで所定深さの溝部が形成されたシリコン基板と、
前記主面部及び溝部上面に形成され、上記シリコン基板との間でショットキバリアダイオードを形成する白金シリサイド層と、
この白金シリサイド層の上面部に形成された反射金属層と、
を備えたことを特徴とする赤外線検出装置。
【請求項２】
前記溝部は、トレンチ状の直角溝であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出装置。
【請求項３】
前記溝部は、所定のエッチング角度を有するテーパ溝であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出装置。
【請求項４】
前記シリコン基板の主面部に対向する裏面部に反射防止膜を形成し、この反射防止膜及び前記シリコン基板を介して前記白金シリサイド層に検出対象赤外線を入射させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白金シリサイド層を有するショットキバリア型の赤外線検出装置の高感度化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白金シリサイド層を有するショットキバリア型の赤外線検出装置の動作原理は、光吸収による光励起キャリアの生成と、白金シリサイド層（PtSi）からシリコン基板への自由キャリア（正孔）のInternal  Photoemission（以下、内部光電効果）の光-電変換によるものである。
【０００３】
図４は、特許文献１及び特許文献２に開示されている、従来の赤外線検出装置の構成例を示す模式的断面図である。ｐ型シリコン基板１の主面部１ａに白金シリサイド層２が蒸着形成されている。
【０００４】
逆バイアス耐圧を高めるために白金シリサイド層２のエッジ部と接する領域には、ｎ型のガードリング部３が形成されている。白金シリサイド層２の上方には、対向してアルミニウム、白金等の反射金属層４が酸化膜５を介して設けられている。
【０００５】
白金シリサイド層２とトランスファゲート６とを電気的に接続する目的で、ｎ+領域７が形成されている。白金シリサイド層２とｎ+領域７とは、オーム接触している。更に、トランスファゲート６に隣接して駆動ゲート８とｎ型の埋め込み層９とが形成されている。
【０００６】
シリコン基板１の主面部１ａに対向する裏面部１ｂには、誘電体による反射防止膜１０が形成されている。この裏面側より反射防止膜１０を介して検出対象の赤外線Ｌがシリコン基板１に入射し、入射した赤外線が白金シリサイド層２に吸収され、エネルギーの大きいエレクトロンやホールが生成される。
【０００７】
ｐ型シリコン基板１と白金シリサイド層２とがなすショットキバリアダイオードのショットキバリアハイトは０.２〜０.２７ｅＶであるが、このバリアハイトを赤外線によって励起されたホットホールが超え、ｐ型シリコン基板１へ注入され、エレクトロンとホールが分離され、白金シリサイド層２に残ったエレクトロンが信号電荷となる。
【０００８】
信号電荷は白金シリサイド層２とこれとオーム接触しているｎ+領域７とに蓄積される。所定のフィールド期間またはフレーム期間毎にトランスファゲート部６がオン状態になり、白金シリサイド層２とｎ+領域７とにより外部のレジスタ等へ信号電荷は転送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６２−２９８１６４号公報
【特許文献２】特開平０１−１８７８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来構造の裏面入射型赤外線検出装置の感度（外部量子効率）を向上させるためには、白金シリサイド層の厚さ（赤外光Ｌの入射方向）を増加させて内部光電効果を高める手法が考えられるが、次のような問題がある。
【００１１】
（１）白金シリサイド層の厚さは、ショットキバリア効果を実現するために赤外線の波長（４μｍ）に対して無視できる薄さ（例えば２０Å）とする必要があり、物理的な厚さを増加させることができない。
【００１２】
（２）反射金属層４の面積を増加させて反射率を向上させ、内部光電効果が生じる白金シリサイド層の厚さを等価的に厚くする手法が考えられるが、白金シリサイド層と対向する面積の関係で反射金属層４だけの面積増加は困難である。
【００１３】
本発明の目的は、等価的に白金シリサイド層の厚さを増加させて内部光電効果を高め、感度を向上させた赤外線検出装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を達成するために、本発明は次のような構成になっている。
（１）主面部に所定のピッチで所定深さの溝部が形成されたシリコン基板と、
前記主面部及び溝部上面に形成され、上記シリコン基板との間でショットキバリアダイオードを形成する白金シリサイド層と、
この白金シリサイド層の上面部に形成された反射金属層と、
を備えたことを特徴とする赤外線検出装置。
【００１５】
（２）前記溝部は、トレンチ状の直角溝であることを特徴とする（１）に記載の赤外線検出装置。
【００１６】
（３）前記溝部は、所定のエッチング角度を有するテーパ溝であることを特徴とする（１）に記載の赤外線検出装置。
【００１７】
（４）前記シリコン基板の主面部に対向する裏面部に反射防止膜を形成し、この反射防止膜及び前記シリコン基板を介して前記白金シリサイド層に検出対象赤外線を入射させることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の赤外線検出装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）シリコン基板の主面部と所定のピッチで形成された溝部に、白金シリサイド層及び反射金属層を重ねて形成することで、溝部の深さが白金シリサイド層の厚さを等価的に増加させ、白金シリサイド層を物理的に厚くすることなく、内部光電効果を高めることができる。
【００１９】
（２）シリコン基板の主面部と溝部に形成された反射金属層により、白金シリサイド層に対向する反射金属層の面積増加により等価的な反射率を向上させ、内部光電効果が生じる白金シリサイド層を等価的に厚くし、内部光電効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した赤外線検出装置の一実施例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明を適用した赤外線検出装置の他の実施例を示す模式的断面図である。
【図３】本発明を適用した赤外線検出装置の更に他の実施例を示す平面図である。
【図４】従来の赤外線検出装置の構成例を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用した赤外線検出装置の一実施例を示す模式的断面図である。図４で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
シリコン基板１００の主面部１００ａ側には、所定のピッチで所定深さのトレンチ（塹壕）状の直角溝部１０１が形成されている。主面部１００ａ及び直角溝部１０１の上面には、シリコン基板１００との間でショットキバリアダイオードを形成する白金シリサイド層２００が蒸着形成されている。
【００２３】
更に、白金シリサイド層２００の上面には、アルミニュウム等の反射金属層３００が形成されている。シリコン基板１００の裏面部１００ｂには、従来装置と同様な反射防止膜１０が形成されている。
【００２４】
溝部の深さ方向Ａの部分では、内部光電効果が生じる白金シリサイド層領域の厚さ（赤外光Ｌの入射方向）を等価的に増加させることができる。赤外光Ｌと直交する主面部Ｂでは、白金シリサイド層２００に対向する反射金属層３００の面積増加により等価的な反射率を向上させ、内部光電効果が生じる白金シリサイド層を等価的に厚くし、内部光電効果を高めることができる。
【００２５】
ショットキバイリア型の赤外検出装置では、白金シリサイド層内での光（フォトン）吸収による内部光電効果を利用するため、白金シリサイド層内での光吸収で生じる自由キャリアのシリコン基板内への電界放射を効率よく生じさせる必要がある。
【００２６】
白金シリサイド層を物理的に厚くしても、光吸収で生じる自由キャリアは、シリコン基板１００との界面に極近接していなければ、白金シリサイド層内では内部電界が生じないため、光励起キャリアを光電流として取り出すことができない。
【００２７】
従って、半導体光検出器のように光吸収層を厚くして高い量子効率を得ることができない。このため、白金シリサイド層を物理的に厚くすることなく、入射光に対してシリコン基板１００との界面実効的に拡大することができる本発明の溝構造は、高感度化の有効手段となる。
【００２８】
白金シリサイド層によるショットキバイリア型の赤外線検出装置では、カットオフ感度波長が３μｍ以上となるため、シリコン基板１００を通して、裏面入射を利用することができる。シリコンの光吸収端波長は約１.１μｍであり、本赤外線検出装置の感度波長範囲でのシリコン基板１００の光吸収はほとんどない。
【００２９】
裏面入射の場合、界面のシリコン基板１００側からの白金シリサイド層２００へ光入射するので、シリコンの屈折率が約３程度であるためにＡの部分での等価的な溝深さは、真空中（空気中）の約３倍になる。したがって、内部電界効果が生じる白金シリサイド領域を効果的に拡大することができる。
【００３０】
本発明を実施する場合には、溝構造による回折効果を回避するため、溝間隔、深さを回折限界以下のサイズに形成する。これは、１μｍ以下の加工寸法となるが、現在のシリコン半導体工程での微細加工技術では容易に形成できるサイズ、構造である。
【００３１】
図２は、本発明を適用した赤外線検出装置の他の実施例を示す模式的断面図である。図１との相違は、主面部１００ａ側に形成する溝部を、所定のエッチング角度を有するテーパ溝１０２とした構成にある。
【００３２】
このテーパ溝１０２の上面に蒸着形成される白金シリサイド層２００及びその上面に形成される金属反射膜３００の構成及び白金シリサイド領域の効果的な拡大効果は、図１のトレンチ状の直角溝の効果と同一である。
【００３３】
テーパ溝１０２の側面の角度は、シリコン異方性エッチングによる溝形成加工を行った場合には、５４.７°となる。このような溝部加工によれば、図１のトレンチ状の直角溝部に比較して溝加工が容易である。
【００３４】
裏面入射の赤外光Ｌ１は、白金シリサイド層領域を通過後に反射金属層で反射され、再度白金シリサイド層領域を通過して、シリコン基板１００内を通り（Ｌ２）、さらに、向かい側の白金シリサイド層領域を通過後に反射金属層で反射され、再度白金シリサイド層領域を通過して、シリコン基板１００内に戻る（Ｌ３）。
【００３５】
シリコン異方性エッチングによる溝形成加工を採用すれば、テーパ溝側面の角度は５４.７°あるために、戻り光Ｌ３は、裏面入射方向Ｌ１には戻らず、裏面入射方向への戻り光を回避することができる。
【００３６】
図３は、本発明を適用した赤外線検出装置の更に他の実施例を示す平面図である。この平面図は、図１の実施例において反射金属層３００側から見た図であり、トレンチ状の直角溝部１０１をＸ，Ｙ軸２方向に複数個形成した実施例である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  反射防止膜
１００  シリコン基板
１０１  トレンチ状直角溝部
２００  白金シリサイド層
３００  反射金属層
【図１】
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【図２】
2011077274.tif 000004
【図３】
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【図４】
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