ピラミッド光電変換層が拓くギガ秒イメージング

超高速イメージセンサの実現に向けて，シリコン内に傾斜壁を有する埋め込み型のゲルマニウムフォトダイオード（PD）を製作する．このゲルマニウムPDをシリコンに設けた逆ピラミッド構造と組み合わせる．逆ピラミッド構造の側壁には信号電荷をシリコン基板から絶縁するための酸化膜を有し，底面は酸化膜が除去されている．初年度はシリコンウェハ上に深さが2 umでゲルマニウムとシリコンの間に酸化膜を持たないピラミッド型のデバイスを作製した．この目的は，シリコンの3次元構造，すなわち異なる結晶方位で構成される表面上に，ゲルマニウムのエピタキシャル成長が可能かどうかを確認することである．実際に酸化膜を形成したシリコンウエハにリソグラフィを行い，酸化膜をパターニングした後に，結晶異方性ウェットエッチングにより単結晶シリコンの結晶構造を利用した逆ピラミッド構造を製作した．成長開始部分の面積差による違いを確認するため，1チップ内において底面幅が0.5 um，1 um，3 um，5 umの4種類の逆ピラミッドができるようデバイスを作製した．チップ表面にはエッチング加工の際のマスクとして利用した酸化膜が残っており，逆ピラミッド構造の傾斜側面（{111}面）と底面（{100}面）がシリコン表面となっている．この逆ピラミッド構造が形成されたチップにゲルマニウムのエピタキシャル成長を実施した．4種類の全ての底面幅の構造において，逆ピラミッドのシリコン面よりゲルマニウム成長して埋め始めていることを観察し，エピタキシャル加工を用いることによりゲルマニウムを用いたピラミッド型電荷収集構造が作製可能であることが確認できた．

超高速イメージセンサの実現に向けて，シリコン内に傾斜壁を有する埋め込み型のゲルマニウムフォトダイオード（PD）を製作する．このゲルマニウムPDをシリコンに設けた逆ピラミッド構造と組み合わせる．逆ピラミッド構造の側壁には信号電荷をシリコン基板から絶縁するための酸化膜を有し，底面は酸化膜が除去されている．初年度はシリコンウェハ上に深さが2 umでゲルマニウムとシリコンの間に酸化膜を持たないピラミッド型のデバイスを作製した．この目的は，シリコンの3次元構造，すなわち異なる結晶方位で構成される表面上に，ゲルマニウムのエピタキシャル成長が可能かどうかを確認することである．実際に酸化膜を形成したシリコンウエハにリソグラフィを行い，酸化膜をパターニングした後に，結晶異方性ウェットエッチングにより単結晶シリコンの結晶構造を利用した逆ピラミッド構造を製作した．成長開始部分の面積差による違いを確認するため，1チップ内において底面幅が0.5 um，1 um，3 um，5 umの4種類の逆ピラミッドができるようデバイスを作製した．チップ表面にはエッチング加工の際のマスクとして利用した酸化膜が残っており，逆ピラミッド構造の傾斜側面（{111}面）と底面（{100}面）がシリコン表面となっている．この逆ピラミッド構造が形成されたチップにゲルマニウムのエピタキシャル成長を実施した．4種類の全ての底面幅の構造において，逆ピラミッドのシリコン面よりゲルマニウム成長して埋め始めていることを観察し，エピタキシャル加工を用いることによりゲルマニウムを用いたピラミッド型電荷収集構造が作製可能であることが確認できた．