JP3147341B2 - Photodetector and method of manufacturing the same - Google Patents
Photodetector and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、赤外領域及び可視光領
域の光検出素子とその製造方法に係わり、特に、その動
作の安定性、素子サイズの改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photodetector for infrared and visible light regions and a method for manufacturing the same, and more particularly to improvement in operation stability and device size.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、赤外領域の光検出素子としては、
量子型の半導体センサと熱型の焦電素子などが使用され
ているが、これらは波長領域により感度が異なり、用途
により使い分けなくてはならず、熱によるノイズの影響
を抑える為に冷却を必要としていた。また応答速度が遅
く、マイクロマシンに搭載できる微小なものもまだ得ら
れていないという問題があった。2. Description of the Related Art Conventionally, as a photodetector in the infrared region,
Quantum-type semiconductor sensors and thermal-type pyroelectric elements are used, but they have different sensitivities depending on the wavelength region, and must be used properly depending on the application.Cooling is required to suppress the influence of noise due to heat. And had In addition, there is a problem that the response speed is slow, and a minute device that can be mounted on a micromachine has not yet been obtained.
【0003】一方、応答速度の速い光検出素子として
は、MIM(Metal Insulator Met
al)接合を有する点接触ダイオードが知られている。
以下、従来の点接触ダイオード及びその製造方法を図面
を用いて説明する。図4は、従来の点接触ダイオードの
構成図である。図4において、点接触ダイオードは、ニ
ッケル製の金属ポスト50の接触面51にタングステン
製のアンテナ10の先端11が軽く接触して構成されて
いる。On the other hand, as a photodetector having a high response speed, an MIM (Metal Insulator Met) is used.
al) Point contact diodes with junctions are known.
Hereinafter, a conventional point contact diode and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional point contact diode. In FIG. 4, the point contact diode is configured such that the tip 11 of the tungsten antenna 10 lightly contacts the contact surface 51 of the nickel metal post 50.
【0004】接触面51には10オングストローム程度
の極めて薄いニッケルの酸化膜40が形成され、先端1
1の曲率半径は数百オングストロームに研摩されてお
り、金属ポスト50の接触面51の酸化膜40と先端1
1とでMIM接合を形成している。この場合、接触面5
1と先端11との接触面積は先端11の曲率半径で決ま
り、10-11cm2程度となっている。An extremely thin nickel oxide film 40 of about 10 angstroms is formed on the contact surface 51,
1 is polished to several hundred angstroms, and the oxide film 40 on the contact surface 51 of the metal post 50 and the tip 1 are polished.
1 form an MIM junction. In this case, the contact surface 5
The contact area between the tip 1 and the tip 11 is determined by the radius of curvature of the tip 11 and is about 10 -11 cm 2 .
【0005】次に、図4に示す点接触ダイオードを用い
た光検出の動作を説明する。図5,6は、図3に示す点
接触ダイオードを用いた光検出の動作を説明する図であ
る。図5において、金属ポスト50とアンテナ10との
間に電圧源12と電流計13が直列に接続されている。Next, the operation of light detection using the point contact diode shown in FIG. 4 will be described. FIGS. 5 and 6 are diagrams illustrating the operation of light detection using the point contact diode shown in FIG. In FIG. 5, a voltage source 12 and an ammeter 13 are connected in series between a metal post 50 and an antenna 10.
【0006】点接触ダイオードは、金属ポスト50とア
ンテナ10の間に電圧を加えると図6に示すように非直
線性を持ったトンネルダイオードの電流−電圧特性を示
す。この非直線性は、金属ポスト50とアンテナ10と
の間の仕事関数の差に起因すると考えられている。When a voltage is applied between the metal post 50 and the antenna 10, the point contact diode exhibits a current-voltage characteristic of a tunnel diode having nonlinearity as shown in FIG. This non-linearity is believed to be due to a difference in work function between the metal post 50 and the antenna 10.
【0007】ここで、金属ポスト50とアンテナ10と
の間に電圧源12によってバイアス電圧VBを印加した
状態で、アンテナ10に光が照射されると、アンテナ1
0内の電子が光のエネルギーによって励起される。そし
て励起された電子は、アンテナ10と金属ポスト50の
電位差障壁を越えず、接触面51に形成された酸化膜4
0をトンネルして、点接触ダイオードはトンネルダイオ
ードとして動作する。Here, when the antenna 10 is irradiated with light while the bias voltage V B is applied between the metal post 50 and the antenna 10 by the voltage source 12, the antenna 1
The electrons in 0 are excited by the energy of light. The excited electrons do not cross the potential difference barrier between the antenna 10 and the metal post 50, and the oxide film 4 formed on the contact surface 51.
Tunneling through zero, the point contact diode operates as a tunnel diode.
【0008】この場合、点接触ダイオードは、図6に示
すように、アンテナ10に入射した光による光電場14
を、バイアス電圧VBにおいて、点接触ダイオードの非
直線性によって検波し、光電場14の振幅hp1に対応す
る振幅hp2を持つ検出電流15が電流計13によって測
定される。In this case, as shown in FIG. 6, the point contact diode is used to
Is detected at the bias voltage V B by the nonlinearity of the point contact diode, and a detection current 15 having an amplitude hp 2 corresponding to the amplitude hp 1 of the photoelectric field 14 is measured by the ammeter 13.
【0009】また、このような点接触ダイオードでは、
接触面51と先端11との接触面積が小さいほど、検出
感度は高く、応答速度も速くなるので、接触面積は小さ
いことが望ましい。また、アンテナ10の形状を変える
ことにより点接触ダイオードが検出感度を持つ波長帯域
を変えることができる。In such a point contact diode,
The smaller the contact area between the contact surface 51 and the tip 11, the higher the detection sensitivity and the faster the response speed. Therefore, it is desirable that the contact area is small. Also, by changing the shape of the antenna 10, the wavelength band in which the point contact diode has the detection sensitivity can be changed.
【0010】次に、図4に示す点接触ダイオードの製造
方法を説明する。まず、ニッケル製の金属ポスト50の
接触面51を鏡面研摩して、次にその鏡面研摩された接
触面51を大気中で自然酸化、又は熱酸化させ10オン
グストローム程度の酸化膜40を形成する。Next, a method of manufacturing the point contact diode shown in FIG. 4 will be described. First, the contact surface 51 of the nickel metal post 50 is mirror-polished, and then the mirror-polished contact surface 51 is naturally oxidized or thermally oxidized in the air to form an oxide film 40 of about 10 angstroms.
【0011】次に、タングステン製のアンテナ10の先
端11を電解研摩によって、その直径を数百オングスト
ロームに先鋭にする。そして、この先端11を金属ポス
ト50の接触面51に軽く接触させる。この場合、接触
面積は先端11の曲率半径で決まり、10-11cm2程度
となる。Next, the diameter of the tip 11 of the tungsten antenna 10 is sharpened to several hundred angstroms by electrolytic polishing. Then, the tip 11 is lightly brought into contact with the contact surface 51 of the metal post 50. In this case, the contact area is determined by the radius of curvature of the tip 11, and is about 10 -11 cm 2 .
【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
にあっては、以下のような問題点があった。 (イ)先端11の接触面51への接触圧によって点接触
ダイオードの特性は変化するが、この接触圧を測定中に
一定に保持することは困難であり、測定中に特性が変化
してしまう。 (ロ)先端11は大気中にさらされている為、酸化され
るなど大気の影響を受けて変質してしまい、点接触ダイ
オードとしての寿命が短かくなる(数日程度)。 (ハ)点接触ダイオードの特性は、先端11を研摩する
条件(電解液の濃度や汚れ具合、研摩時間等)、接触面
51の状態(汚れ、研摩状態等)によって変動し、これ
らの条件や状態を管理することが難しい為、特性の安定
した点接触ダイオードを製造することが困難である。 (ニ)点接触ダイオードのサイズが大きい為マイクロマ
シンには使用できない。本発明は、従来の有するこのよ
うな問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、微小で特性の安定性が高く、寿命が長い光
検出素子及びその製造方法を提供することである。However, such a conventional technique has the following problems. (A) The characteristics of the point contact diode change due to the contact pressure of the tip 11 on the contact surface 51, but it is difficult to keep this contact pressure constant during the measurement, and the characteristics change during the measurement. . (B) Since the tip 11 is exposed to the atmosphere, it is deteriorated under the influence of the atmosphere such as being oxidized, and its life as a point contact diode is shortened (about several days). (C) The characteristics of the point contact diode fluctuate depending on the conditions for polishing the tip 11 (concentration of electrolyte, degree of contamination, polishing time, etc.) and the state of the contact surface 51 (dirt, polishing state, etc.). Since it is difficult to control the state, it is difficult to manufacture a point contact diode having stable characteristics. (D) The point contact diode is too large to be used in a micromachine. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a photodetector having a small size, high stability of characteristics, a long life, and a method of manufacturing the same. That is.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項1においては、誘電体膜の一方の
面に形成される第一導電体と、前記誘電体膜の他方の面
より前記誘電体膜を貫通し前記第一導電体に達する導電
体穴と、この導電体穴の底面に形成されるトンネル障壁
絶縁膜と、前記導電体穴に前記トンネル障壁絶縁膜を介
して埋め込まれる第二導電体と、からなり、前記第一導
電体と前記第二導電体の少なくとも一方で被検出光を受
け、前記第一導電体と前記第二導電体の間に流れる電流
により前記被測定光を検出することを特徴とする光検出
素子であり、請求項2においては、誘電体膜の一方の面
に第一導電体を形成する工程と、前記誘電体膜の他方の
面に集束イオンビームを照射して前記誘電体膜を貫通し
前記第一導電体に達する導電体穴を形成する工程と、こ
の導電体穴の底面にトンネル障壁絶縁膜を形成する工程
と、このトンネル障壁絶縁膜を介して前記導電体穴に第
二導電体を埋め込んで形成する工程と、前記第一導電体
と前記第二導電体の少なくとも一方を所望の形状に加工
する工程と、を具備することを特徴とする光検出素子の
製造方法である。To achieve the above object, according to the present invention, a first conductor formed on one surface of a dielectric film and another of the dielectric film are provided. A conductor hole that penetrates through the dielectric film from the surface and reaches the first conductor, a tunnel barrier insulating film formed on the bottom surface of the conductor hole, and the conductor hole through the tunnel barrier insulating film. And a second conductor to be embedded, comprising: receiving light to be detected on at least one of the first conductor and the second conductor; by a current flowing between the first conductor and the second conductor. A photodetector element for detecting the light to be measured, wherein a step of forming a first conductor on one surface of a dielectric film and the other surface of the dielectric film according to claim 2. Irradiating a focused ion beam to the first conductor through the dielectric film Forming a conductive hole to be formed, forming a tunnel barrier insulating film on the bottom surface of the conductive hole, and forming a second conductive material embedded in the conductive hole via the tunnel barrier insulating film. And a step of processing at least one of the first conductor and the second conductor into a desired shape.
【0013】[0013]
【作用】このような本発明では、請求項1においては、
第一導電体及び第二導電体は被測定光を受信して自由電
子を励起させ、誘電体膜は導電体穴に埋め込まれる第二
導電体のトンネル障壁絶縁膜との接触部を大気から遮断
し、自由電子はトンネル障壁絶縁膜を通過する。請求項
2においては、一方の面に第一導電体が形成される誘電
体膜の他方の面に照射される集束イオンビームは、その
径を集束イオンビームの径とし誘電体膜を貫通し第一導
電体に達する導電体穴を形成し、第一導電体と導電体穴
の低面に形成されるトンネル障壁絶縁膜と導電体穴に金
属が埋め込まれて形成される第二導電体とは、トンネル
接合を形成する。According to the present invention, in the first aspect,
The first conductor and the second conductor receive the light to be measured and excite free electrons, and the dielectric film blocks the contact between the second conductor embedded in the conductor hole and the tunnel barrier insulating film from the atmosphere. Then, the free electrons pass through the tunnel barrier insulating film. In claim 2, the focused ion beam applied to the other surface of the dielectric film having the first conductor formed on one surface has the diameter of the focused ion beam and passes through the dielectric film. Forming a conductor hole reaching one conductor, the first conductor and a tunnel barrier insulating film formed on the lower surface of the conductor hole and the second conductor formed by embedding metal in the conductor hole , Forming a tunnel junction.
【0014】[0014]
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図1は請求項1に記載された発明の一実施例
を示す光検出素子の断面図である。図2は図1に示す光
検出素子の第一導電体の形状の一例を示す上面図であ
る。図1において、光検出素子は、誘電体膜2と、誘電
体膜2の一方の面に形成される第一導電体1と、誘電体
膜2の他方の面より誘電体膜2を貫通し第一導電体1に
達する導電体穴3と、この導電体穴3の底面に形成され
るトンネル障壁絶縁膜4と、導電体穴3にトンネル障壁
絶縁膜4を介して金属が埋め込まれて形成される第二導
電体5と、で構成されている。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a photodetector according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view showing an example of the shape of the first conductor of the photodetector shown in FIG. In FIG. 1, the photodetector passes through the dielectric film 2, the first conductor 1 formed on one surface of the dielectric film 2, and the other surface of the dielectric film 2. A conductor hole 3 reaching the first conductor 1, a tunnel barrier insulating film 4 formed on the bottom surface of the conductor hole 3, and a metal buried in the conductor hole 3 via the tunnel barrier insulating film 4. And the second conductor 5 to be formed.
【0015】第一導電体1は例えばニッケル製であり、
第一導電体1と第二導電体5の少なくとも一方は、被測
定光を受けるアンテナとして機能し、所望の波長帯域に
対して検出感度を持つように適当な形状寸法に、例えば
図2に示すようなスパイラル状にパターニングされる。
誘電体膜2は例えば二酸化シリコンや窒化シリコンの膜
であり、その厚さは500〜1000オングストローム
程度である。そして、導電体穴3の直径は数百オングス
トロームで、トンネル障壁絶縁膜4の厚さは数十オング
ストロームである。The first conductor 1 is made of, for example, nickel,
At least one of the first conductor 1 and the second conductor 5 functions as an antenna for receiving the light to be measured, and has an appropriate shape and size so as to have a detection sensitivity in a desired wavelength band, for example, as shown in FIG. It is patterned in such a spiral shape.
The dielectric film 2 is, for example, a film of silicon dioxide or silicon nitride, and has a thickness of about 500 to 1000 angstroms. The diameter of the conductor hole 3 is several hundred angstroms, and the thickness of the tunnel barrier insulating film 4 is several tens angstroms.
【0016】導電体穴3は真空中で例えばガリウムの集
束イオンビームを誘電体膜2に照射することによって形
成されるので、導電体穴3の曲率半径は収束イオンビー
ムの径によって決定される。そして第一導電体1とトン
ネル障壁絶縁膜4と第二導電体5とでMIM接合を形成
し、トンネル障壁絶縁膜4と第二導電体5との接触面積
は導電体穴3の径で決まり、10-11cm2程度となり、
先に述べた点接触ダイオードと同程度となっている。従
って、本実施例による光検出器の検出感度を高く、また
応答速度を速くすることができる。Since the conductor hole 3 is formed by irradiating the dielectric film 2 with a focused ion beam of gallium in a vacuum, the radius of curvature of the conductor hole 3 is determined by the diameter of the focused ion beam. An MIM junction is formed between the first conductor 1, the tunnel barrier insulating film 4, and the second conductor 5, and the contact area between the tunnel barrier insulating film 4 and the second conductor 5 is determined by the diameter of the conductor hole 3. , About 10 -11 cm 2
It is about the same as the point contact diode described above. Therefore, the detection sensitivity of the photodetector according to the present embodiment can be increased, and the response speed can be increased.
【0017】このような光検出素子は、先に述べた点接
触ダイオードと同様にMIM接合を持っているので、非
直線性を持ったトンネルダイオードの電流−電圧特性を
示すこととなる。従って、光検出素子は第一導電体1と
第二導電体5の間に加えられたバイアス電圧において、
第一導電体1と第二導電体5の少なくとも一方に入射し
た被測定光による光電場を検波して、光電場の振幅に対
応する検出電流を出力することができる。また、同形状
の第一導電体1と第二導電体5の両方で同一の被測定光
を受ければ、アンテナの原理によってその検出感度を二
倍にすることができる。Since such a photodetector has an MIM junction like the above-mentioned point contact diode, it exhibits the current-voltage characteristics of a tunnel diode having non-linearity. Therefore, the light detecting element is provided with a bias voltage applied between the first conductor 1 and the second conductor 5.
It is possible to detect a photoelectric field due to light to be measured incident on at least one of the first conductor 1 and the second conductor 5 and output a detection current corresponding to the amplitude of the photoelectric field. If the same light to be measured is received by both the first conductor 1 and the second conductor 5 having the same shape, the detection sensitivity can be doubled by the principle of the antenna.
【0018】そして、第二導電体5は常に一定の状態で
トンネル障壁絶縁膜4に接触しているので光検出素子は
測定中に素子の特性が変化することがなく、常に安定し
た特性を示す。また、第二導電体5の接合部8は誘電体
膜2でおおわれ、大気と遮断されているので、第二導電
体5の接合部8が酸化するなど変質してしまうようなこ
とはなく、光検出素子としての寿命を大幅に長くするこ
とができる。Since the second conductor 5 is always in contact with the tunnel barrier insulating film 4 in a constant state, the characteristics of the photodetecting element do not change during the measurement and always exhibit stable characteristics. . Further, since the joint 8 of the second conductor 5 is covered with the dielectric film 2 and is shielded from the atmosphere, the joint 8 of the second conductor 5 is not oxidized or deteriorated. The life as a photodetector can be greatly extended.
【0019】また、本実施例では、第一導電体1をニッ
ケル製としたが、第一導電体1を導電性不純物が高濃度
にドープされたポリシリコン製またはシリコン製とし
て、接合をMOS(Metal Oxide Sili
con)またはMIS(Metal Insulato
r Silicon)構造としても良い。In this embodiment, the first conductor 1 is made of nickel. However, the first conductor 1 is made of polysilicon or silicon doped with a high concentration of conductive impurities, and the junction is MOS ( Metal Oxide Sili
con) or MIS (Metal Insulato)
(r Silicon) structure.
【0020】図3は、請求項2に記載された発明の一実
施例を示す光検出素子の製造工程概略図であり、図2に
示す光検出素子のA−B方向の断面図となっている。図
3(a)において、面方位を(100)するシリコン基
板6の両面に誘電体膜2,20として例えば二酸化シリ
コンや窒化シリコンの簿膜を500〜1000オングス
トローム程度の厚さでそれぞれ形成し、さらにシリコン
基板6の一方の面上の誘電体膜20に窓を開けてパター
ニングする。FIG. 3 is a schematic view showing a manufacturing process of a photodetector according to an embodiment of the present invention, which is a sectional view of the photodetector shown in FIG. I have. In FIG. 3A, for example, silicon dioxide or silicon nitride thin films having a thickness of about 500 to 1000 Å are formed as dielectric films 2 and 20 on both surfaces of a silicon substrate 6 whose plane orientation is (100). Further, a window is opened in the dielectric film 20 on one surface of the silicon substrate 6, and patterning is performed.
【0021】次に、図3(b)において、パターニング
された誘電体膜20をマスクにしてシリコン基板6を異
方性エッチングしてシリコン基板6の他方の面上の誘電
体膜2の一方の面を露出させる。そして誘電体膜2の他
方の面上にニッケル膜7を積層させる。Next, referring to FIG. 3B, the silicon substrate 6 is anisotropically etched using the patterned dielectric film 20 as a mask to form one of the dielectric films 2 on the other surface of the silicon substrate 6. Expose the surface. Then, a nickel film 7 is laminated on the other surface of the dielectric film 2.
【0022】次に、図3(c)において、ニッケル膜7
を図2に示すようなスパイラル状にパターニングして第
一導電体1を形成する。そして、露出した誘電体膜2の
一方の面に、真空中で例えばガリウムの集束イオンビー
ム8を照射して、誘電体膜2を貫通し第一導電体1に達
する導電体穴3を形成する。この場合、導電体穴3の曲
率半径は、集束イオンビーム8の径で決定されその半径
は数百オングストローム程度となっている。Next, referring to FIG.
Is patterned in a spiral shape as shown in FIG. 2 to form the first conductor 1. Then, one surface of the exposed dielectric film 2 is irradiated with a focused ion beam 8 of, for example, gallium in a vacuum to form a conductor hole 3 penetrating through the dielectric film 2 and reaching the first conductor 1. . In this case, the radius of curvature of the conductor hole 3 is determined by the diameter of the focused ion beam 8, and the radius is about several hundred angstroms.
【0023】次に、図3(d)において、導電体穴3を
形成することによって露出し、導電体穴3の底面となっ
ている第一導電体1の面を大気中で熱酸化または自然酸
化させ、トンネル障壁絶縁膜4を形成する。ニッケル製
の第一導電体1を酸化させてトンネル障壁絶縁膜4を形
成する場合、その膜厚は10〜20オングストロームと
安定して制御される。またトンネル障壁絶縁膜4は、例
えば分子線ビームエピタキシー等によって絶縁物を堆積
させることによっても形成することができる。Next, in FIG. 3D, the surface of the first conductor 1 exposed by forming the conductor hole 3 and serving as the bottom surface of the conductor hole 3 is thermally oxidized or naturally Oxidation is performed to form a tunnel barrier insulating film 4. When the tunnel barrier insulating film 4 is formed by oxidizing the first conductor 1 made of nickel, the film thickness is stably controlled to 10 to 20 angstroms. The tunnel barrier insulating film 4 can also be formed by depositing an insulator by, for example, molecular beam epitaxy.
【0024】次に、図3(e)において、導電体穴3に
蒸着等で金属を埋め込み、第二導電体5を形成する。こ
のようにして、第一導電体1とトンネル障壁絶縁膜4と
第二導電体5とでMIM接合が形成され、その接合面積
は導電体穴3の曲率半径、即ち集束イオンビームの径で
決定され、その接合面積は10-11cm2程度となる。Next, in FIG. 3E, a metal is buried in the conductor hole 3 by vapor deposition or the like to form a second conductor 5. Thus, the MIM junction is formed by the first conductor 1, the tunnel barrier insulating film 4, and the second conductor 5, and the junction area is determined by the radius of curvature of the conductor hole 3, that is, the diameter of the focused ion beam. The bonding area is about 10 −11 cm 2 .
【0025】このような光検出装置の製造方法によれ
ば、第二導電体5は常に一定の状態でトンネル障壁絶縁
膜4に接触しているので光検出素子は測定中に素子の特
性が変化することがなく、常に安定した特性を示すこと
となる。また、第二導電体5の接合部8は誘電体膜2で
おおわれ、大気と遮断されているので、接合部8が酸化
するなど変質してしまうようなことはなく、光検出素子
としての寿命を大幅に長くすることができる。According to such a method of manufacturing the photodetector, the second conductor 5 is always in contact with the tunnel barrier insulating film 4 in a constant state, so that the characteristics of the photodetector change during measurement. And stable characteristics are always exhibited. Further, since the bonding portion 8 of the second conductor 5 is covered with the dielectric film 2 and is shielded from the atmosphere, the bonding portion 8 does not deteriorate due to oxidation or the like, and the life as the photodetector is not affected. Can be greatly lengthened.
【0026】また、接合を形成する工程に点接触ダイオ
ードのアンテナの先端を研摩するような管理の難しい工
程がないので特性の安定した点接触ダイオードを製造す
ることができ、半導体製造技術を用いているのでマイク
ロマシンに使用できるような微小な素子サイズを実現す
ることができる。Further, since there is no difficult step of polishing the tip of the antenna of the point contact diode in the step of forming the junction, a point contact diode having stable characteristics can be manufactured. Therefore, it is possible to realize a small element size that can be used for a micromachine.
【0027】また、本実施例では、ニッケル膜を積層及
び加工して第一導電体1を形成したが、第一導電体1を
導電性不純物がドープされたポリシリコンやシリコンと
してこの接合をMOS(Metal Oxide Si
licon)またはMIS(Metal Insula
tor Silicon)構造とすることもできる。In this embodiment, the first conductor 1 is formed by laminating and processing a nickel film. However, the first conductor 1 is made of polysilicon or silicon doped with conductive impurities, and this junction is formed by MOS. (Metal Oxide Si
silicone) or MIS (Metal Insula)
(tor silicon) structure.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載さ
れた発明においては、第二導電体5は常に一定の状態で
トンネル障壁絶縁膜4に接触し、第二導電体5の接合部
8は誘電体膜2でおおわれ大気と遮断されるように構成
されているので、特性の安定性が高く、寿命の長い光検
出素子を提供することができ、請求項2に記載された発
明においては、半導体製造技術を用いて、第一導電体1
を誘電体膜2の一方の面に形成し、この誘電体膜2の他
方の面に集束イオンビームを照射して導電体穴3を形成
し、この導電体穴3にトンネル障壁絶縁膜4を介して金
属を埋め込んで第二導電体5を形成するように構成され
ているので、微小で特性の安定性が高く、寿命が長い光
検出素子の製造方法を提供することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the second conductor 5 is always in contact with the tunnel barrier insulating film 4 in a constant state, and the junction of the second conductor 5 is formed. 8 is configured to be covered with the dielectric film 2 so as to be shielded from the atmosphere, so that it is possible to provide a photodetector having high stability of characteristics and a long service life. Is a first conductor 1 using a semiconductor manufacturing technique.
Is formed on one surface of the dielectric film 2 and the other surface of the dielectric film 2 is irradiated with a focused ion beam to form a conductor hole 3, and a tunnel barrier insulating film 4 is formed on the conductor hole 3. Since the second conductor 5 is formed by embedding a metal through the interposition, it is possible to provide a method for manufacturing a photodetector having a small size, high stability of characteristics, and a long life.
【図1】請求項1に記載された発明の一実施例を示す光
検出素子の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a photodetector according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す光検出素子の電極の形状の一例を示
す上面図である。FIG. 2 is a top view showing an example of the shape of an electrode of the photodetector shown in FIG.
【図3】請求項2に記載された発明の一実施例を示す光
検出素子の製造工程概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a manufacturing process of a photodetector showing an embodiment of the invention described in claim 2;
【図4】従来の点接触ダイオードの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional point contact diode.
【図5】図3に示す点接触ダイオードを用いた光検出の
動作を説明する図である。5 is a diagram illustrating an operation of light detection using the point contact diode shown in FIG.
【図6】図3に示す点接触ダイオードを用いた光検出の
動作を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of light detection using the point contact diode shown in FIG.
1 第一導電体 2 誘電体膜 3 導電体穴 4 トンネル障壁絶縁膜 5 第二導電体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 First conductor 2 Dielectric film 3 Conductor hole 4 Tunnel barrier insulating film 5 Second conductor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−166774(JP,A) 特開 昭62−222678(JP,A) 特開 昭54−62787(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/00 - 31/119 G01J 1/00 - 1/60 H01L 49/00 - 49/02 H01L 29/88 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-166774 (JP, A) JP-A-62-222678 (JP, A) JP-A-54-62787 (JP, A) (58) Investigation Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 31/00-31/119 G01J 1/00-1/60 H01L 49/00-49/02 H01L 29/88
Claims (2)
体と、前記誘電体膜の他方の面より前記誘電体膜を貫通
し前記第一導電体に達する導電体穴と、この導電体穴の
底面に形成されるトンネル障壁絶縁膜と、前記導電体穴
に前記トンネル障壁絶縁膜を介して埋め込まれる第二導
電体と、からなり、 前記第一導電体と前記第二導電体の少なくとも一方で被
検出光を受け、前記第一導電体と前記第二導電体の間に
流れる電流により前記被測定光を検出することを特徴と
する光検出素子。A first conductor formed on one surface of the dielectric film, a conductor hole penetrating from the other surface of the dielectric film through the dielectric film and reaching the first conductor; A tunnel barrier insulating film formed on the bottom surface of the conductor hole; and a second conductor embedded in the conductor hole via the tunnel barrier insulating film. The first conductor and the second conductor A photodetector, wherein the light to be detected is received by at least one of a body and the light to be measured is detected by a current flowing between the first conductor and the second conductor.
る工程と、前記誘電体膜の他方の面に集束イオンビーム
を照射して前記誘電体膜を貫通し前記第一導電体に達す
る導電体穴を形成する工程と、この導電体穴の底面にト
ンネル障壁絶縁膜を形成する工程と、このトンネル障壁
絶縁膜を介して前記導電体穴に第二導電体を埋め込んで
形成する工程と、前記第一導電体と前記第二導電体の少
なくとも一方を所望の形状に加工する工程と、 を具備することを特徴とする光検出素子の製造方法。2. A step of forming a first conductor on one surface of the dielectric film, and irradiating the other surface of the dielectric film with a focused ion beam to penetrate the dielectric film and form the first conductor. Forming a conductor hole reaching the body, forming a tunnel barrier insulating film on the bottom surface of the conductor hole, and embedding a second conductor in the conductor hole via the tunnel barrier insulating film. And a step of processing at least one of the first conductor and the second conductor into a desired shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27608192A JP3147341B2 (en) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | Photodetector and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27608192A JP3147341B2 (en) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | Photodetector and method of manufacturing the same |
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|---|---|
| JPH06125110A JPH06125110A (en) | 1994-05-06 |
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