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公開番号2019197834
公報種別公開特許公報(A)
公開日20191114
出願番号2018091631
出願日20180510
発明の名称光検出素子
出願人浜松ホトニクス株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 31/108 20060101AFI20191018BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】安価で高感度な光検出素子を提供する。
【解決手段】光検出素子1は、第1面2sを有する半導体部2と、第1面2s上に設けられ、半導体部2との間にショットキー接合を形成する接合体10と、を備えている。第1面2sは、ショットキー接合が形成された接合エリアA1と、金属との接合が形成されていない非接合エリアA2と、を含む。接合体10は、ショットキー接合を形成する第1金属層11と、第1金属層11上に積層された誘電体層12と、誘電体層12上に積層された第2金属層13と、を有する。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項1】
第1面を有する半導体部と、前記第1面上に設けられ、前記半導体部との間にショットキー接合を形成する接合体と、を備える光検出素子であって、
前記第1面は、前記ショットキー接合が形成された接合エリアと、金属との接合が形成されていない非接合エリアと、を含み、
前記接合体は、前記ショットキー接合を形成する第1金属層と、前記第1金属層上に積層された誘電体層と、前記誘電体層上に積層された第2金属層と、を有する、
光検出素子。
続きを表示(約 460 文字)【請求項2】
前記第1面に沿って直線状に延在する複数の前記接合体を備え、
前記接合体は、前記第1面に交差する方向からみて、互いの間に前記非接合エリアが介在するように、延在方向に交差する方向に沿って配列されている、
請求項1に記載の光検出素子。
【請求項3】
前記第1面に沿って円環状に延在する複数の前記接合体を備え、
前記接合体は、前記第1面に交差する方向からみて、互いの間に前記非接合エリアが介在するように、同心円状に配列されている、
請求項1に記載の光検出素子。
【請求項4】
前記接合体は、少なくとも1つの方向について一定のピッチで配列されている、
請求項2又は3に記載の光検出素子。
【請求項5】
前記接合体は、互いに同一の断面形状を有している、
請求項2〜4のいずれか一項に記載の光検出素子。
【請求項6】
前記半導体部は、シリコンを含む、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の光検出素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、光検出素子に関する。
続きを表示(約 11,000 文字)【背景技術】
【0002】
光検出の分野では、近赤外光の検出を安価に実施できる技術の需要が高まってきている。近赤外光の検出は、例えば自動車の自動運転技術への応用などが期待されている。近赤外光の検出が可能な従来の光検出素子としては、例えばII族〜VI族の元素を含む化合物半導体を用いた光検出素子が挙げられるが、化合物半導体を用いた光検出素子は製造工程が複雑で高価であった。また、シリコンを用いた一般的なpn接合型の光検出素子では、シリコンのバンドギャップよりも長い波長(1100nm以上)の光の検出が困難であり、表面を凹凸化したいわゆるブラックシリコンを用いた光検出素子であっても長波長側の検出限界は1200nmないし1400nm程度であった。
【0003】
一方、ショットキー接合を用いたショットキー型の光検出素子では、金属膜の内部での光吸収により自由電子が励起され、生成された励起電子(ホットキャリア)がショットキー障壁を超えて半導体側に光電流として流れる。長波長側の検出限界は、ショットキー障壁の高さによって決まるため、シリコンのバンドギャップよりも長い波長の光の検出が可能となっている。このようなショットキー型の光検出素子としては、例えば特許文献1又は特許文献2に記載の光検出素子がある。
【0004】
特許文献1に記載された光電変換素子は、半導体層と、半導体層の表面の全体を覆うと共に半導体層との間にショットキー界面を形成する導電層と、導電層の表面に形成された金属ナノ構造と、を備えている。金属ナノ構造の表面には、サブミクロンないしはナノオーダーの凹凸が形成されている。
【0005】
特許文献2に記載された半導体受光素子は、表面プラズモンを形成し得る周期的な凹凸構造を有するショットキー電極と、ショットキー電極の凹凸構造を有する面側に接触して配置された半導体受光層と、半導体受光層に接触して配置された透明電極と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特許第5437486号公報
特許第4789752号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に記載された光電変換素子においては、金属ナノ構造の表面に形成された凹凸が、Auのナノ粒子のクラスター状又はフラクタル状の集合構造とされている。これにより、金属ナノ構造に対して、複数の周期構造を含むようにし、光電変換可能な入射光の波長領域を広くすることを図っている。
【0008】
しかしながら、この光電変換素子においては、半導体層の表面の全体を覆うように導電層が形成されている。このため、入射光が導電層により遮光される結果、入射光が効率よくショットキー界面に到達しないという問題がある。より具体的には、この光電変換素子にあっては、金属ナノ構造側からの入射光は、金属ナノ構造及び導電層により減衰され、光感度が低下する。これに対して、特許文献1には、導電層の厚さを数nm程度に薄くすることが好ましいとされているが、この場合には、導電層の面抵抗が著しく高くなってしまう。このため、光電変換後の信号電流が電極に向かう間に導電層において減衰されてしまい、結果的に十分な光感度が得られないおそれがある。
【0009】
特許文献2に記載された半導体受光素子にあっては、ショットキー電極の凹凸構造の凸部上端表面と、凹凸構造の間隙の両方で増強電場を形成して、ショットキー電極に接触して配置された半導体受光層を余すことなく励起するために、凹凸の高低差を、凹凸構造の周期間隔の1/20から1/5としている。これにより、変換効率の向上を図っている。
【0010】
しかしながら、この半導体受光素子においては、半導体受光層の表面に凹凸構造が形成されていることに加えて、半導体受光層をスパッタリング等の堆積法により形成していることから、ショットキー界面の品質の劣化により光感度が低下するおそれがある。
【0011】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、安価で高感度な光検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明に係る光検出素子は、第1面を有する半導体部と、第1面上に設けられ、半導体部との間にショットキー接合を形成する接合体と、を備える光検出素子であって、第1面は、ショットキー接合が形成された接合エリアと、金属との接合が形成されていない非接合エリアと、を含み、接合体は、ショットキー接合を形成する第1金属層と、第1金属層上に積層された誘電体層と、誘電体層上に積層された第2金属層と、を有する。
【0013】
この光検出素子においては、半導体部の第1面上に、半導体部とショットキー接合を形成する接合体を備えている。そして、接合体は、順に積層された第1金属層、誘電体層、及び、第2金属層を含むいわゆるMIM構造を有している。しかも、接合体は、半導体部の第1面のうちの接合エリアに設けられる。換言すれば、半導体部の第1面には、金属との接合が形成されていない非接合エリアが設定されている。このため、入射光を、金属層によって遮光されずにショットキー接合部に到達させることができる。よって、例えばシリコン等の安価な材料を半導体部として用いつつ、高感度な光検出を実現可能である。
【0014】
なお、特許文献1に記載された光電変換素子にあっては、導電層が半導体層の表面の全体を覆っている。したがって、半導体層における導電層と反対側の面からの入射光の検出に対して、金属ナノ構造が影響し難い(入射光が金属ナノ構造を認識し難い)。これに対して、この光検出素子にあっては、半導体部の第1面と反対側の面からの入射光の検出に対しても、第1面側からの入射光の検出と同等、もしくはそれ以上の感度を提供可能である。
【0015】
本発明に係る光検出素子は、第1面に沿って直線状に延在する複数の接合体を備え、接合体は、第1面に交差する方向からみて、互いの間に非接合エリアが介在するように、延在方向に交差する方向に沿って配列されていてもよい。この場合、光検出の感度について、入射光の偏光方向に対する依存性を持たせることができる。
【0016】
本発明に係る光検出素子においては、第1面に沿って円環状に延在する複数の接合体を備え、接合体は、第1面に交差する方向からみて、互いの間に非接合エリアが介在するように、同心円状に配列されていてもよい。この場合、光検出の感度について、入射光の偏光方向に対する依存性を抑制できる。
【0017】
本発明に係る光検出素子においては、接合体は、少なくとも1つの方向について一定のピッチで配列されていてもよい。この場合、接合体の構造が簡素化され、製造が容易化される。よって、より安価に光検出素子を提供できる。また、接合体が等間隔で配列される方向について、第1面内での感度のばらつきが抑制される。
【0018】
本発明に係る光検出素子においては、接合体は、互いに同一の断面形状を有していてもよい。この場合、接合体の製造が容易化される。よって、より安価に光検出素子を提供できる。
【0019】
本発明に係る光検出素子においては、半導体部は、シリコンを含んでもよい。この場合、半導体部を安価に製造できる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、安価で高感度な光検出素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
第1実施形態に係る光検出素子の平面図である。
図1に示された光検出素子の断面図である。
図1,2に示された光検出素子の吸収スペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。
図1,2に示された光検出素子における入射光に対する吸収分布を示す図である。
図1,2に示された光検出素子の製造方法の主な工程を示す図である。
図1,2に示された光検出素子の製造方法の主な工程を示す図である。
図1,2に示された光検出素子の製造方法の主な工程を示す図である。
実施例に係る光検出素子の反射スペクトル特性を示すグラフである。
当該実施例に係る光検出素子の形状実測値をもとに行ったスペクトル応答シミュレーション結果を示すグラフである。
当該実施例に係る光検出素子の形状実測値をもとに行ったスペクトル応答シミュレーション結果を示すグラフである。
別の実施例に係る光検出素子の分光感度特性を示すグラフである。
第2実施形態に係る光検出素子を示す図である。
第1変形例に係る光検出素子を示す平面図である。
図9に示された光検出素子の断面図である。
第2変形例に係る光検出素子を示す平面図である。
第3変形例に係る光検出素子を示す平面図である。
第4変形例に係る光検出素子を示す平面図である。
第5変形例に係る光検出素子を示す平面図である。
第6変形例に係る光検出素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
[第1実施形態]
【0023】
図1は、第1実施形態に係る光検出素子の平面図である。図2は、図1に示された光検出素子の断面図である。図2の(a)は図1のIIa−IIa線に沿っての断面図であり、図2の(b)は図1のIIb−IIb線に沿っての断面図である。図1,2に示される光検出素子1は、半導体エネルギーギャップに相当する波長よりも長い波長の光を検出可能な素子として構成されている。光検出素子1は、例えば波長1200nm以上の近赤外光の検出に用いられるショットキー接合型の光検出素子である。
【0024】
光検出素子1は、半導体部2と、絶縁膜3と、電極4,5と、複数(ここでは4つ)の接合体10と、を備えている。半導体部2は、ここでは、直方体状を呈している。半導体部2は、例えばシリコンを含む。半導体部2は、一例として、n型の導電型を有するSi基板である。半導体部2は、第1面2sと、第1面の反対側において第1面2sと略平行に延びる第2面2rと、を含む。第1面2s及び第2面2rには、入射光(例えば近赤外光)L1,L2の散乱を防ぐために、鏡面加工が施されていてもよい。光検出素子1は、第1面2s側からの入射光L1及び第2面2r側からの入射光L2のいずれも検出可能である。したがって、第1面2s及び第2面2rは、いずれも入射面となり得る。
【0025】
絶縁膜3は、半導体部2の第1面2sに設けられている。ここでは、絶縁膜3は、第1面2sに交差(直交)する方向からみて長方形状に形成されており、第1面2sの一端部に偏在して設けられている。絶縁膜3は、例えば、シリコン酸化物(例えばSiO

)からなる。絶縁膜3は、例えば、化学気相成長法によって形成される。
【0026】
電極4は、第1面2s上において、絶縁膜3上に設けられている。電極4は、例えば、第1面2sに交差(直交)する方向からみて、絶縁膜3よりも小さな長方形状に形成されている。電極4は、第1面2sと接合を形成していない。電極5は、第2面2rに設けられている。電極5は、第2面2rの縁部に偏在して設けられている。ただし、第2面2rを入射面として使用しない場合には、第2面2rの全体に電極5を設けてもよい。電極5は、第2面2rにおいて、半導体部2との間にオーミック電極を形成している。なお、電極5が設けられる範囲を調整することによって、第2面2rに交差する方向からみて、第2面2rにおけるオーミック電極が形成されていないエリアが、後述する第1面2sにおける接合エリアA1に重複しないようにしてもよい。
【0027】
電極4,5は、光検出素子1のアノード及びカソードを提供する。電極4,5の材料は、例えば、オーミック電極用の金属として、例えば、Ti、Cr、Ni、In、Al、Au、及び、Pt等が例示される。また、電極4,5は、例えば、Ti/AuやNi/Au等の積層構造により構成されてもよい。さらに、電極4,5は、NiSi等のシリサイド(シリコン化合物)や、InAu等の合金により構成されてもよい。電極4,5は、例えば、真空蒸着法により形成される。
【0028】
接合体10は、第1面2sに設けられている。接合体10は、第1面2sにおいて、半導体部2との間にショットキー接合を形成している。接合体10は、互いに離間して配置されている。第1面2sにおける接合体10が設けられていないエリアは、金属との接合が形成されていない。したがって、第1面2sは、接合体10によってショットキー接合が形成された接合エリアA1と、金属との接合が形成されていない非接合エリアA2と、を含む。非接合エリアA2は、外部に露出していてもよいし、例えば、第1面2sに対してシリコン窒化物(例えばSiN)等の透明誘電体膜からなる反射防止膜が形成されることによって、金属以外の物質と接合されていてもよい。すなわち、非接合エリアA2は、少なくとも金属から露出することによって、検出の対象となる波長の光に対して実質的に透明であればよい。
【0029】
接合体10は、それぞれ、直方体状に形成されており、第1面2sに交差(直交)する方向からみて、第1面2sにおける絶縁膜3及び電極4が設けられた一端部から他端部にわたって延在する長方形状を呈している。すなわち、接合体10は、第1面に沿って直線状に延在している。また、接合体10は、互いに離間しつつ互いに平行になるように、その短手方向に沿って配列されている。すなわち、接合体10は、第1面2sに交差(直交)する方向からみて、互いの間に非接合エリアA2が介在するように、その延在方向に交差(直交)する方向に沿って配列されている。接合体10の断面形状は、互いに同一である。
【0030】
接合体10は、第1面2sに形成され、第1面2sにおいて半導体部2との間にショットキー接合を形成する第1金属層11と、第1金属層11上に形成された誘電体層12と、誘電体層12上に形成された第2金属層13と、を含む。第1金属層11、誘電体層12、及び、第2金属層13は、第1面2sから順に積層されている。すなわち、接合体10は、いわゆるMIM構造を有している。第1金属層11、誘電体層12、及び、第2金属層13のそれぞれのエッジは、互いに一致しており、これらの積層構造によって直方体状の接合体10が構成されている。なお、接合体10の一端部は、絶縁膜3及び電極4に重複しており、信号出力用に用いられ得る電極4に電気的に接続されている。なお、電極4の下部(第1面2s側)には絶縁膜3が介在している。このため、暗電流が抑制される。
【0031】
第1金属層11の材料は、ショットキー電極用金属として、例えば、Au、Pt、Al、Ti、Ni、及び、Cr等が例示される。また、また、第1金属層11は、例えば、Ti/AuやNi/Au等の積層構造により構成されてもよい。さらに、第1金属層11は、PtSiやNiSi等のシリサイド(シリコン化合物)により構成されてもよい。第2金属層13は、第1金属層11の材料と同一の材料により構成されてもよいし、別の任意の金属から構成されてもよい。
【0032】
誘電体層12の材料としては、例えば、シリコン酸化物(例えばSiO

)及びシリコン窒化物(例えばSiN)、もしくは、フッ化マグネシウム(例えばMgF

)や酸化チタン(例えばTiO

)等の半導体プロセスにおいて成膜可能な任意の誘電体から構成され得る。さらに、誘電体層12は、所定の屈折率を有して誘電体として振る舞うSi、Ge、ZnO等の半導体に分類される材料から構成されてもよい。
【0033】
ここで、半導体部2とオーミック接合を形成する電極5、及び、半導体部2とショットキー接合を形成する第1金属層11の材料は、半導体部2の材料及び導電型に応じて、上述した種々の材料の中から適宜に組み合わせを選択し得る。例えば、半導体部2が、n型のSiから構成される場合には、ショットキー接合を形成する第1金属層11の材料として、Au、Pt、Ni、及び、Al等、もしくは、これら金属の積層構造、さらには、これら金属のシリサイドが選択され得るし、オーミック接合を形成する電極5の材料として、Ti、Cr、及び、In等、もしくは、AuやAlとの積層構造が選択され得る。
【0034】
また、半導体部2が、p型のSiから構成される場合には、ショットキー接合を形成する第1金属層11の材料として、Ti及びCr等、もしくは、AuやAlとの積層構造、さらには、これら金属のシリサイドが選択され得るし、オーミック接合を形成する電極5の材料として、Au、Pt、Al、Ni、及び、In等、もしくは、これら金属の積層構造が選択され得る。また、上述したように、第1金属層11の材料と第2金属層13の材料とは、互いに異なる材料が選択されてもよい。例えば、第1金属層11の材料として、よりエネルギー吸収の高い金属、または、ショットキー接合に適した金属を選択する一方で、第2金属層13の材料として、より低コストな金属を選択してもよい。さらに、半導体部2の材料は、Siに限らず、IV属のGeや、化合物半導体であるGaAs、InGaAs、GaN、及び、InGaNといったように、光半導体として使用される任意の材料とすることができる。
【0035】
ここで、接合体10に係るパラメータは、次のように設定されている。すなわち、まず、接合体10の共振器長L、及び、誘電体層12の厚さTは、L=(2N+1)・λ

/2(式1)、λ

=λ

/n
eff
(式2)、n
eff
=n(1+2δ/T)
1/2
(式3)を満たすように設定される。なお、λ

は、表面プラズモンの共振波長であって、基本モードの場合には共振器長の半分の長さになる。λ

は入射光L1,L2の波長、n
eff
は誘電体層12の構造パラメータを含む実効的な屈折率である。また、nは誘電体層12の本来の屈折率であり、δは第1金属層11及び第2金属層13の表皮深さ(入射光L1,L2の強度が1/eに減少する距離)である。Nは、0もしくは正の整数である。
【0036】
これにより、波長λ

の入射光L1,L2の入射に応じて、表面プラズモン共鳴を生じさせることができる。具体的には、接合体10の共振器の方向に沿った入射光L1,L2の電場振動が、第1金属層11及び第2金属層13の自由電子の共鳴的な集団振動を励起し、そのエネルギーが第1金属層11及び第2金属層13内に吸収され得る。すなわち、接合体10は、表面プラズモン共鳴を生じさせるように形成されている。
【0037】
また、接合体10は、少なくとも1つの方向(ここでは、接合体10の短手方向)について一定のピッチ(周期)Pで配列されている。そして、ピッチPは、各々の接合体10が入射光L1,L2のエネルギーを吸収する範囲を越えず、且つ、当該範囲が重なり過ぎないように設定される。これにより、エネルギー吸収の高効率化が実現される。
【0038】
以上の光検出素子1が、例えば1.55μmの波長に合わせて構成されている場合、すなわち、上記の接合体10のパラメータの設定において波長λ

を1.55μmとした場合、接合体10の共振器の方向に沿った電場振動を有する波長1.55μmの近赤外光が入射光L1,L2として入射すると、表面プラズモン共鳴が生じ、入射光L1,L2のエネルギーが接合体10に吸収され、第1金属層11及び第2金属層13内の自由電子が効率よく励起される。そして、半導体部2とショットキー接合を形成する第1金属層11内の励起された電子が、ショットキー障壁を越えて半導体部2内に注入されることにより、表面プラズモン共鳴によって増強された信号が、電極4,5を通じて光電変換電流として外部に取り出される。
【0039】
なお、入射光L1,L2の電場振動の方向が、共振器の方向と直交する場合、表面プラズモン共鳴が生じないため、光感度の増強は行われない。したがって、本実施形態に係る光検出素子1のように、接合体10が一方向に直線状に延びている場合(接合体10がストライプ状である場合)、入射光L1,L2の偏光方向に対して依存性を有することとなる。
【0040】
図3は、図1,2に示された光検出素子の吸収スペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。図3のシミュレーションにおいては、半導体部2をSi基板とし、接合体10をAuとSiO

とのMIM構造とした。また、共振器長Lを0,20μmとし、誘電体層12の厚さTを10nmとし、ピッチPを0.35μmとした。さらに、入射光を、第1面2s側からの入射光L1であって波長が1.55μmのものとした。図3の結果は、以上の条件のもとでRCWA(厳密結合波理論)によって求められたものである。
【0041】
図3に示されるように、この場合には、1.55μmに吸収のピークが生じている。上記の(式1)〜(式3)において、nを1.46とし、δを30nmとした場合、共振波長であるλ

が1.55μmとなり、シミュレーション結果との一致が確認できる。
【0042】
図4は、図1,2に示された光検出素子における入射光に対する吸収分布を示す図である。図4においては、入射光L1,L2の波長を1.55μmとし、その入射光L1,L2に対する吸収分布をFDTD(時間領域差分法)により求めている。図4の(a)は、入射光を第1面2s側からの入射光L1とした場合を示し、図4の(b)は、入射光を第2面2r側からの入射光L2とした場合を示している。図4の横軸のX及び縦軸のZは、図2の(a)に示される直交座標系SのX軸及びZ軸に対応しており、それぞれ、光検出素子1におけるX軸方向の位置、及び、Z軸方向の位置を示している。図4の(a)に示されるように、入射光L1のエネルギーは、接合体10において吸収されており、ショットキー接合のための第1金属層11においても一部が吸収されていることが確認される。
【0043】
ここで、第2面2rにおいては、オーミック電極である電極5が一部のみに設けられており、残部にはオーミック電極が形成されていない。このため、第2面2rにおける当該部分から、半導体部2内に入射光L2を導入可能である。そして、第2面2r側から光検出素子1に導入された入射光L2は、第1金属層11と半導体部2とのショットキー接合部に直接(金属を介在させずに)照射される。このため、表面プラズモン共鳴によって接合体10に吸収されるエネルギーのうち、より多くのエネルギーを第1金属層11において吸収させることが期待できる。実際に、図4の(b)に示されるように、入射光L2のエネルギーの大部分が、第1金属層11において吸収されていることが確認される。
【0044】
引き続いて、本実施形態に係る光検出素子の製造方法の一例について説明する。図5〜7は、図1,2に示された光検出素子の製造方法の主な工程を示す図である。図5〜7においては、それぞれの(a)及び(b)の上部が平面図であり、下部が断面図である。この製造方法においては、まず、図5の(a)に示されるように、半導体部2(例えばSi基板)を用意する。続いて、図5の(b)に示されるように、半導体部2の第1面2sに対して、例えばプラズマCVDによって、絶縁膜3のための絶縁膜(例えばSiO

膜)を形成する。そして、フォトリソグラフィ及びRIEによるドライエッチングによって、当該絶縁膜をパターニングし、絶縁膜3を形成する。
【0045】
続いて、図6の(a)に示されるように、フォトリソグラフィ、金属(例えばAu)の真空蒸着、及びリフトオフによって、絶縁膜3上に電極4を形成する(パターニングする)。続いて、図6の(b)に示されるように、フォトリソグラフィ、金属(例えばTi)の真空蒸着、及びリフトオフによって、第2面2r上に電極5を形成する(パターニングする)。なお、第1面2sを入射面として使用する場合には、電極5のパターニングは不要であり、第2面2rの全面に電極5を形成してもよい。
【0046】
続いて、図7に示されるように、MIM構造を有する接合体10を形成する。すなわち、まず、図7の(a)に示されるように、第1面2s上にフォトレジスト又は電子線レジストを塗布し、紫外線又は電子線を用いてストライプパターンを形成する。これにより、第1面2s(及び、絶縁膜3、電極4の一部)の上に開口20hが形成されたレジストマスク20が形成される。ここでは、開口20hの幅が共振器長Lとなるようにパターニングを行う。
【0047】
続いて、図7の(b)に示されるように、例えば電子ビーム真空蒸着装置を用いて、第1金属層11のための金属(例えばAu)、誘電体層12のための誘電体(例えばSiN)、及び、第2金属層13のための金属(例えばAu)を連続して成膜してMIM構造の膜を形成する。ここでは、誘電体の膜厚が、誘電体層12の厚さTとなるように成膜を行う。そして、レジスト剥離液を用いてレジストマスク20を剥離してリフトオフを行うことにより、MIM構造の膜から接合体10を形成する。これにより、光検出素子1が形成される。なお、電極4,5のパターニングは、化学エッチング又はドライエッチングを用いてもよい。また、MIM構造の膜のパターニングにおいては、予め平坦なMIM構造の膜を堆積した後に、ドライエッチングを用いて、共振器長Lのストライプ状となるように当該膜をパターニングしてもよい。
【0048】
以上説明したように、光検出素子1においては、半導体部2の第1面2s上に、半導体部2とショットキー接合を形成する接合体10を備えている。そして、接合体10は、順に積層された第1金属層11、誘電体層12、及び、第2金属層13を含むいわゆるMIM構造を有している。しかも、接合体10は、半導体部2の第1面2sのうちの接合エリアA1に設けられる。換言すれば、半導体部2の第1面2sには、金属との接合が形成されていない非接合エリアA2が設定されている。このため、入射光L1,L2を、金属層によって遮光されずにショットキー接合部に到達させることができる。よって、例えばシリコン等の安価な材料を半導体部2として用いつつ、高感度な光検出を実現可能である。
【0049】
なお、光検出素子1にあっては、半導体部2の第1面2sと反対側の第2面2rからの入射光L2の検出に対しても、入射光L2は接合体10を認識できるので、第1面2s側からの入射光L1の検出と同等、もしくはそれ以上の感度を提供可能である。
【0050】
また、光検出素子1は、第1面2sに沿って直線状に延在する複数の接合体10を備えている。接合体10は、第1面2sに交差する方向からみて、互いの間に非接合エリアA2が介在するように、延在方向に交差する方向に沿って配列されている。このため、光検出の感度について、入射光L1,L2の偏光方向に対する依存性を持たせることができる。したがって、偏光方向の依存性を利用する状況において好適に採用され得る。
(【0051】以降は省略されています)

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