【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.07】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NM0004

利用課題名 / Title

半導体シリサイド赤外受光センサの開発

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

フォトニクス, エッチング, Mg2Si, アレイセンサ,CVD,リソグラフィ/ Lithography,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

鵜殿 治彦

所属名 / Affiliation

茨城大学大学院理工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

坂根駿也,尾嶋海人,久保田啓聖,勝俣響,武井日出人,古田良輔,飯野有紀

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-614：CCP-RIE装置 [RIE-200NL]
NM-604：マスクレス露光装置 [DL-1000/NC2P]
NM-633：SiO2プラズマCVD装置 [PD-220NL]
NM-641：スパッタ装置 [CFS-4EP-LL #2]

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

我々は、短波長赤外（SWIR）領域（波長0.9-2.5µm）のイメージセンサの汎用普及を目指してMg₂Si基板を用いた安価なフォトダイオード（PD）アレイの開発に取り組んでおり、これまでにMg₂Siの反応性イオンエッチング（RIE）など、個別のプロセスに関する研究成果を報告している^[1-3]。本利用では多画素化に向けてMg₂Si-PDリニアアレイの作製工程と条件について検討した。

実験 / Experimental

基板は従来同様に垂直ブリッジマン法によって成長させた結晶からn型Mg₂Si基板を切り出し、準備した。裏面にはオーミック電極としてAlを熱拡散によって形成し、基板表面にプラズマCVD装置によってSiO₂を成膜した後、フォトリソグラフィによってパターニングを行った。その後、Agの熱拡散によってpn接合を形成し、リフトオフにより電極形成を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig. 1に、今回開発したPDリニアアレイの作製プロセスの概略図を示す^[4]。フォトリソグラフィーと熱拡散、RIEの利用によって８画素のPDリニアアレイを再現性よく作製することに成功した^[4]。また、IV特性では、すべての電極で既報の単一PDと同様な整流性と暗電流が得られ、安定したプロセスでPDリニアアレイが作製できた。さらに分光感度測定においても既報の単一PDと同等の受光感度が得られ、本開発によってMg₂Si-PDリニアアレイの基本製造プロセス技術を確立することができた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 PD linear array fabrication process of Mg₂Si

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

[1] H. Udono et al., J. Phys. Chem. Sol., 74(2013)311. [2] 鵜殿、応用物理 88(2019)797. [3] 今泉他,2023年春季応用物理学会 15p-A403-7. [4] 鵜殿他,2024年応用物理学会季学術講演会 17p-B1-6.

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 鵜殿治彦, 今泉尚己, 尾嶋海人, 坂根駿也. "短波赤外イメージセンサに向けた Mg2Si‐PD リニアアレイの試作"　2024年応用物理学会季学術講演会　17p-B1-6.（新潟）令和6年9月17日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件