(57)【要約】【課題】微小電気機械システムプロセスにて珪素製光検知器をサイドエッチングすることにより、珪素製光検知器の光反応速度が大幅に向上される珪素製光センサーを提供する。【解決手段】本考案はＣＭＯＳプロセスによって作製され、陰極１１と、陽極１２と、電界加え可能領域２１と、珪素２２を備えた珪素製光検知器１０であって、前記珪素製光検知器１０の底部の基板はエッチングされた基板であり、微小電気機械システムプロセスによって前記珪素製光検知器の底部の基板が除去され、これにより、前記珪素製光検知器の底部の基板はサイドエッチングされた痕を有する基板であることを特徴とする。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
珪素製光センサーであって、ＣＭＯＳプロセスによって作製された珪素製光検知器を含み、前記珪素製光検知器の底部の基板はエッチングされた基板であり、微小電気機械システムプロセスによって前記珪素製光検知器の底部の基板が除去され、これにより、前記珪素製光検知器の底部の基板はサイドエッチングされた痕を有する基板であることを特徴とする、珪素製光センサー。
【請求項２】
前記珪素製光検知器の底部の基板のサイドエッチングの程度は、前記基板の耐えられる最大エッチング量を限界とし、サイドエッチング量が多いほど、前記珪素製光検知器の光反応速度が速いことを特徴とする、請求項１に記載の珪素製光センサー。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、珪素製光センサーに係り、特に微小電気機械システムプロセスによって珪素製光検知器をサイドエッチングすることにより、珪素製光検知器の光反応速度を大幅に向上させる珪素製光センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
目下、珪素製光検知器と接収回路とを同じチップに統合した珪素製ホト集積回路が多種類に開発された。多くの珪素製光検知器は、電界によって光の激発によるキャリヤを電界の方向に加速させ、しかし、電界の影響可能の範囲が限られ、電界影響可能の範囲以外のキャリヤが拡散によって電極に到達する。波長８５０ナノメートルの光は珪素材料を深く透過可能であるので、光を吸収した基板におけるキャリヤの遅い拡散速度を解決しなければ、高速用途に適用することができない。そのような問題を解決するために、絶縁層の上で珪素をコーティングすることによって拡散速度の遅いキャリヤを隔てる方法が使用されたが、このような方法によって作製された基板は極めて高価である。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
本考案の主な目的は、微小電気機械システムプロセスによって珪素製光検知器をサイドエッチングすることにより、珪素製光検知器の光反応速度が大幅に向上される珪素製光センサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本考案の請求項１に記載の珪素製光センサーによると、ＣＭＯＳプロセスによって作製された珪素製光検知器を含み、前記珪素製光検知器の底部の基板はエッチングされた基板であり、微小電気機械システムプロセスによって前記珪素製光検知器の底部の基板が除去され、これにより、前記珪素製光検知器の底部の基板はサイドエッチングされた痕を有する基板であることを特徴とする珪素製光センサーである。
【０００５】
本考案の請求項２に記載の珪素製光センサーによると、前記珪素製光検知器の底部の基板のサイドエッチングの程度は、前記基板の耐えられる最大エッチング量を限界とし、サイドエッチング量が多いほど、前記珪素製光検知器の光反応速度が速い。
【考案の効果】
【０００６】
本考案の珪素製光センサーによれば、微小電気機械システムプロセスによって珪素製光検知器をサイドエッチングすることにより、珪素製光検知器の光反応速度が大幅に向上されるという効果を有する。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本考案の実施の形態を図面に基づいて説明する。
従来のＣＭＯＳプロセスにより、任意の形式の光検知器とＣＭＯＳとを同時に作製することができ、光検知器は入射光を吸収して電子信号に変換するためのものであり、外部の電界により光の激発によるキャリヤが電界の方向に加速される。しかし、波長８５０ナノメートルの光は珪素材料を深く透過可能であるので、光を吸収した基板におけるキャリヤの遅い拡散速度を解決しなければ、高速用途に適用することができない。そのような問題を解決するために、絶縁層の上で珪素をコーティングすることによって拡散速度の遅いキャリヤを隔てる方法が使用されたが、このような方法によって作製された基板は極めて高価である。
【０００８】
従来のＣＭＯＳプロセスによって作製された光検知器は、外部の電界によって光の激発によるキャリヤを電界の方向に加速するが、外部の電界の影響可能の範囲が限られ、電界影響可能の範囲以外のキャリヤが拡散によって電極に到達する。よって、光を吸収した基板におけるキャリヤの遅い拡散速度を解決しなければ、高速用途に適用することができない。
【０００９】
ＣＭＯＳプロセスによって作製された本考案に係る光検知器１０は、図１に示すように、陰極１１と、陽極１２と、電界加え可能領域２１と、珪素２２と、を含み、前記光検知器１０は、例えば微小電気機械システムプロセス（サイドエッチングプロセス）などのプロセスによってその底部の基板を除去する。このようなプロセスにより、基板における光の激発によるキャリヤの多くが除去され、そうすると、光反応速度が大幅に向上される。
【００１０】
本考案の実施例は、シノプシス（Synopsys）会社のMEDICI（二次元半導体シミュレーション）ソフトウエアによって模擬をする。
【００１１】
模擬の素材はPタイプの珪素基板を使用し、濃度が2×1015個/CM3、厚さが20μｍである。図１に示すように、Pタイプとｎタイプとの井（Wells）があり、濃度が1×1016個/CM3であり、Pタイプ井とｎタイプ井とが二酸化珪素（Silicon Dioxide）に隔てられる。本実施例では、ｎタイプ- Pタイプ-ｎタイプ- Pタイプ-ｎタイプの１０μｍ幅の光検知器が形成され、このような光検知器によって、光を入射した反応特性を模擬する。
【００１２】
模擬の方式は、波長が８５０ナノメートルの光を入力し、すなわち、高さ0.5μｍ、幅10μｍであり、1×1021光子/ｃｍ2・秒の照射量で光検知器に入射し、そうすると、光検知器が-3dBの帯域幅になることを模擬できる。且つ模擬時には、相違する逆バイアスを加え、逆バイアスが増加するのに従って、電界が大きくなり、空乏領域も大きくなり、これにより、電界による加速により帯域幅が増加し、空乏領域が大きくなるほど、光反応速度も速くなる。
【００１３】
もう一つの模擬の構造の濃度及び範囲が新構成を使用しない模擬と同じであるが、基板と光検知器との間には二酸化珪素層が介在されており、前記二酸化珪素層により基板における光の激発によるキャリヤが隔てられる。
【００１４】
次に、図２乃至図５を参照する。図２は本考案に係る珪素製光センサーに２μm程度のサイドエッチングをした状態の模式図であり、図３は本考案に係る珪素製光センサーに４μm程度のサイドエッチングをした状態の模式図であり、図４は本考案に係る珪素製光センサーに６μm程度のサイドエッチングをした状態の模式図であり、図５は本考案に係る珪素製光センサーに８μm程度のサイドエッチングをした状態の模式図である。模擬の構造の濃度及び範囲が新構成を使用しない模擬と同じであるが、相違する程度のサイドエッチングが施された。そしてこれらの光検知器の光反応速度を模擬する。
【００１５】
上記模擬の光の波長による光検知器の光反応速度から明らかなように、従来の構成によれば、逆バイアスが１２ボルトで帯域幅が-3dBである場合には、光反応速度が75MHzになり、なお、本考案に係るサイドエッチング構造によれば、逆バイアスが１２ボルトで帯域幅が-3dBである場合には、光反応速度が1.8GHzになり、光反応速度が従来のものより約２４倍に速い。すなわち、本考案に係るサイドエッチング構造によれば、多くの遅いキャリアが除去されたので、光反応速度が大幅に向上する。また、模擬時に相違するバイアスを加える場合には、逆バイアスを増加することに従って、電界が大きくなり、空乏領域も大きくなり、これにより、電界による加速により帯域幅が増加し、空乏領域が大きくなるほど、光反応速度も速くなる。
【００１６】
2、4、6及び8μｍ深さ程度のサイドエッチングによるそれぞれの光反応速度を分析すると、サイドエッチングの深さが深いほど、光検知器の光反応速度が速い。
【００１７】
上記の説明から明らかなように、光検知器の底部の基板のサイドエッチングの程度は、前記基板の耐えられる最大エッチング量を限界とし、サイドエッチング量を多いほど、光検知器の光反応速度が速い。サイドエッチングの方向は、下へ且つ素子の内部へエッチングする。
【００１８】
最後に、従来の構成と、絶縁層の上で珪素をコーティングする構成と、本考案の構成と、を比較すると、絶縁層の上で珪素をコーティングする構成によれば、光反応速度が最も速いが、生産コストが最も高く、なお、本考案の構成によれば、光反応速度が前者よりやや遅いが、生産コストが従来の構成よりやや高く、しかし、光反応速度が従来の構成より遥かに速い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本考案に係る珪素製光センサーの構成を示す模式図である。
【図２】本考案に係る珪素製光センサーに２μm程度のサイドエッチングをした状態の模式図である。
【図３】本考案に係る珪素製光センサーに４μm程度のサイドエッチングをした状態の模式図である。
【図４】本考案に係る珪素製光センサーに６μm程度のサイドエッチングをした状態の模式図である。
【図５】本考案に係る珪素製光センサーに８μm程度のサイドエッチングをした状態の模式図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  光検知器
１１  陰極
１２  陽極
２１  電界加え可能領域
２２  珪素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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