多結晶シリコン光導電素子の周波数応答

摘要

We fabricated a polycrystalline silicon (poly-Si) photoconductor and measured a sensitivity and frequency characteristics at a wavelength of 650 nm. Poly-Si layers are obtained by thermal annealing of amorphous silicon (a-Si). The a-Si is heated in a nitrogen atmosphere at 600 ℃,100 min. The a-Si is deposited by the catalytic chemical vapor deposition (Cat-CVD). The electrodes are patterned by the photolithography and the liftoff process. The electrodes pattern is formed by comb structure, the receiving area of 50×50 μm~2 and the electrode width of 2 μm. The sensitivity of 36 mA/W and the maximum bandwidth of 30 MHz were obtained at the wavelength of 650 nm and the bias voltage of 30 V.rnThe 0.2 μm thick of poly-Si film is obtained by dry etching method of 1.2 μm poly-Si. We measured the optical characteristics of 0.2 μm thick poly-Si photoconductor is also measured. The sensitivity of 0.8 mA/W and the maximum bandwidth of 200 MHz were obtained at the wavelength of 650 nm and the bias voltage of 30 V.%我々はCMOSプロセスとの融合性があり、低温プロセスで堆積・多層化が可能な多結晶シリコン（poly-Si）を用いた光導電素子を作製し、波長650nmにおける感度および周波数特性評価を行った。電極パターンはフォトリソグラフィによって形成し、リフトオフ法によりNiを蒸着した。Poly-Si膜はSiO_2基板上にCat-CVD法により1.2μm厚堆積させたアモルファスシリコン（a-Si）を窒素雰囲気中で600℃、100分間熱処理することにより得た。受光部は櫛型電極構造を形成しており、受光部面積は50×50μm~2、電極幅・電極間隔はそれぞれ2μmである。作製した素子の特性評価を行ったところ、波長650nmにおいて感度36mA/W、最大帯域30MHz＠V_(bias)＝30Vを得た。さらに、poly-Si膜をドライエッチングにより0.2μmまで薄膜化して、同様に素子の作製・特性評価を行った。薄膜化により感度0.8mA/Wと減少したが、最大帯域は200MHz＠V_(bias)＝30Vに向上した。