FR2683391A1 - Capteur d'images infrarouge. - Google Patents
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Abstract
L'invention conceme un capteur d'images infrarouge. Ce capteur comprend une première couche semiconductrice d'un premier type de conductivité présentant une bande interdite d'énergie faible; une deuxième couche semiconductrice (2) du premier type de conductivité présentant une bande interdite d'énergie forte, disposée sur la première couche semiconductrice; une couche de réception de lumière (5) produite en diffusant des impuretés du deuxième type de conductivité de la surface de la deuxième couche semiconductrice pour s'étendre dans la première couche semiconductrice; une région de diffusion d'impuretés du deuxième type de conductivité produite dans la deuxième couche semiconductrice en diffusant des impuretés du deuxième type de conductivité; une électrode MIS (8) formée sur la deuxième couche semiconductrice entre la couche de réception de lumière (5) et la région de diffusion d'impuretés; et un interrupteur MIS (9) comprenant l'électrode MIS (8), la couche de réception de lumière (5) et la région de diffusion d'impuretés. L'invention est utilisable pour des capteurs d'images infrarouges monolithiques.
Description
La présente invention se rapporte à des capteurs d'images infrarouges et,
plus particulièrement à un capteur d'images infrarouge monolithique.
Un capteur d'images infrarouge dans lequel un élément de réception de lumière et un élément de traitement de signaux sont formés chacun sur un substrat différent sont reliés par une bosse en métal telle qu'une bosse d'indium, c'est-à-dire un capteur d'images infrarouge hybride, est utilisé conventionnellement Cependant, pour produire un tel capteur d'images infrarouge hybride, il faut utiliser un procédé difficile pour relier ces substrats par la bosse en métal De plus, étant donné que le capteur d'images infrarouge hybride est généralement refroidi à environ 770 k lorsqu'il est utilisé, lorsque le matériau du substrat présentant l'élément de réception de lumière diffère du matériau du substrat présentant l'élément de traitement de signaux, la liaison constituée par la bosse en métal est susceptible de rompre en raison de la
différence des coefficients d'expansion thermique entre ces substrats.
Récemment, un capteur d'images infrarouge monolithique qui résout le
problème du type hybride, a été proposé.
La figure 7 est une vue en section transversale représentant un capteur d'images infrarouge monolithique divulgué dans la demande de brevet Japonais publiée n O Sho 63-46765 Sur la figure 7, une première couche en Cd Hg Te 12 présentant une bande interdite d'énergie faible et une deuxième couche en Cd Hg Te 13 présentant une bande interdite d'énergie forte sont disposées sur le substrat en Cd Hg Te 11 La deuxième couche en Cd Hg Te 13 est partiellement enlevée pour exposer la première couche en Cd Hg Te 12 à la surface, et une photodiode 14 est formée dans la couche exposée 12 par une implantation d'ions ou analogue Une couche d'injection de charge de signaux 22 est formée dans la deuxième couche en Cd Hg Te 13 par implantation d'ions ou analogue, et une porte de transfert de charge 23, une porte de stockage de charge 24 et un CCD sont disposées sur la deuxième couche en Cd Hg Te 13 via la couche isolante 26 La couche d'injection de charge de signaux 22 et la photodiode 14 sont reliées par une électrode d'indium 21 Lorsque de la lumière infrarouge frappe la photodiode 14 formée dans la première couche en Cd Hg Te 12 présentant une bande interdite de faible énergie, des charges de signaux se produisent dans la photodiode 14 et passent à travers l'électrode d'indium 21, la couche d'injection de charge de signaux 22, la porte de transfert de charge 23, la porte de stockage
de charge 24 et le CCD 25.
D'autre part, la figure 8 est une vue en section transversale représentant une structure d'un capteur d'images infrarouge monolithique divulgué dans la demande de brevet Japonais publiée n Hei 2-272766 Sur la figure 8, une deuxième couche en Cd Hg Te 13 présentant une bande interdite dénergie forte est disposée sur un substrat de semiconducteur 11 Une première couche en Cd Hg Te 12 présentant une bande interdite de faible énergie est noyée dans la deuxième couche en Cd Hg Te 13 Une photodiode 14 est formée dans la première couche en Cd Hg Te 12, et une diode de source 18 et une diode de drain 17 sont formées dans la deuxième couche en Cd Hg Te 13 par implantation d'ions Une électrode de connexion 15 reliant la photodiode 14 à la diode de drain 17 et une électrode de grille 16 reliant la diode de source 18 à la diode de drain 17 sont disposées sur la couche isolante 19 Lorsque de la lumière infrarouge frappe la photodiode 14 dans la première couche en Cd Hg Te 12 présentant une bande interdite de faible énergie, des charges de signaux se produisent dans la photodiode 14 et passent à travers l'électrode de connexion pour atteindre un interrupteur MIS (Semiconducteur Isolant en Métal) 20 disposé sur la deuxième couche en Cd Hg Te 13 Lors de l'ouverture d'une porte de l'interrupteur MIS comprenant la diode de drain 17, la diode de source 18 et l'électrode de grille 16, des charges de signaux sont transférées à une électrode de sortie de signaux (non représentée) reliée à la diode de drain 17 et sont
ensuite émis par un dispositif de transfert de charge (non représenté).
Les capteurs d'images infrarouges monolithique représentés sur les figures 7 et 8 résolvent les problèmes décrits ci-dessus des capteurs d'images hybrides De plus, comme le capteur d'images infrarouge monolithique détecte la lumière reçue sur la surface arrière du substrat, le substrat de semiconducteur n'est pas restreint à un substrat transparent, en augmentant ainsi un degré de
liberté dans le choix des matériaux.
Dans ces capteurs d'images infrarouges monolithiques, pour augmenter la sensibilité à la lumière infrarouge d'une bande de 10 microns, la photodiode est formée dans la couche semiconductrice présentant une bande interdite d'énergie aussi faible que 0,1 e V En outre, pour supprimer le courant d'obscurité (courant de fuite) dans la structure MIS, l'élément de traitement de signaux comprenant le CCD et l'interrupteur MIS sont formés sur la couche
semiconductrice présentant une bande interdite d'énergie forte.
Dans le capteur d'images infrarouge monolithique représenté sur la figure 8, bien que le courant de fuite dans l'interrupteur MIS soit réduit, étant donné que la photodiode 14 est formée dans la couche semiconductrice 12 présentant une bande interdite de faible énergie de 0, 1 e V et les deux extrémités de la jonction PN constituant la photodiode 14 sont présentes à la surface de la couche semiconductrice 12 présentant la bande interdite de faible énergie, en induisant ainsi le courant de fuite en surface Il en résulte que des charges de signaux ne sont pas transférées à l'élément de traitement de signaux avec une grande efficacité En outre, la photodiode 14 formée dans la couche semiconductrice 12 est reliée à l'interrupteur MIS comprenant la diode de source 18, la diode de drain 17 et l'électrode de grille 16 via l'électrode de connexion , et une extrémité de la jonction PN de la photodiode 14 et son voisinage sont recouverts par l'électrode de connexion 15 de façon à diminuer l'ouverture numérique de la photodiode 14 De plus, étant donné que l'électrode de connexion 15 et l'interrupteur MIS 20 occupent une grande zone de la surface de réception de lumière, la région de réception de lumière est réduite lorsque la densité d'intégration augmente Ceci se traduit par le fait qu'une lumière de
faible intensité ne peut pas être détectée de façon précise.
Dans le capteur d'images infrarouge monolithique représenté sur la figure 7, étant donné que les deux extrémités de la jonction PN de la photodiode 14 sont recouvertes par la couche semiconductrice 13 présentant une bande interdite d'énergie forte, le courant de fuite en surface est supprimé Cependant, étant donné que la couche d'injection de charge de signaux 22 formée dans la couche semiconductrice 13 est reliée à la photodiode 14 formée dans la couche semiconductrice 12 par l'électrode colonnaire 21, la surface de la photodiode 14 est partiellement couverte par l'électrode 21, par quoi l'ouverture numérique de la photodiode 14 est diminuée En outre, étant donné que chaque extrémité de l'électrode 21 est présente sur un plan différent, la précision de connexion de l'électrode 21 est diminuée, ce qui se traduit par une diminution de la fiabilité du
dispositif.
Par ailleurs, dans les dispositifs représentés sur les figures 7 et 8, comme la surface de réception de lumière de la photodiode 14 est exposée sur la surface de la couche semiconductrice 12 présentant une bande interdite d'énergie faible, des charges de signaux produites au voisinage de la jonction PN sont susceptibles d'atteindre la surface de réception de lumière en vue d'une recombinaison de sorte que les charges de signaux ne peuvent pas être traitées
avec une efficacité élevée.
Un objet de la présente invention est de réaliser un capteur d'images infrarouge monolithique possédant une sensibilité élevée dans lequel des recombinaisons de charges de signaux et de courant de fuite en surface dans la région de réception de lumière sont réduites, le courant d'obscurité dans le circuit de traitement des signaux est réduit, l'ouverture numérique de la région de réception de lumière est augmentée, la précision de connexion d'électrode est
améliorée et les charges de signaux sont traitées avec une grande efficacité.
Conformément à un aspect de la présente invention, un capteur d'images infrarouge comprend une première couche semiconductrice d'un premier type de conductivité présentant une bande interdite de faible énergie, une deuxième couche semiconductrice d'un premier type de conductivité présentant une bande interdite d'énergie forte et disposée sur la première couche semiconductrice, une couche de réception de lumière formée par la diffusion d'impuretés du deuxième type de conductivité de la surface de la deuxième couche semiconductrice pour s'étendre dans la première couche semiconductrice, une région de diffusion d'impuretés du deuxième type de conductivité formée dans la deuxième couche semiconductrice en diffusant des impuretés du deuxième type de conductivité, une électrode MIS formée sur la deuxième couche semiconductrice entre la couche de réception de lumière et la région de diffusion d'impuretés, et un interrupteur MIS comprenant l'électrode MIS, la couche de réception de lumière
et la région de diffusion d'impuretés.
Dans cette structure, la surface de la couche de réception de lumière, les deux extrémités de la jonction PN de la couche de réception de lumière et les deux extrémités de la jonction PN de la région de diffusion d'impuretés constituant l'interrupteur MIS sont toutes formées dans la deuxième couche semiconductrice présentant une bande interdite d'énergie forte de sorte que des recombinaisons de charges de signaux dans la couche de réception de lumière et du courant de fuite à la surface de la couche de réception de lumière sont réduites et que le courant d'obscurité dans l'interrupteur MIS est réduit De plus, l'interrupteur MIS comprend la couche de réception de lumière (région de source), la région de diffusion d'impuretés (région de drain) et l'électrode MIS de sorte qu'une réduction de l'ouverture numérique de la couche de réception de lumière est supprimée, et une diminution dans la région de réception de lumière sur toute la surface du dispositif est supprimée Par ailleurs, étant donné que l'électrode MIS est réalisée en une plaque de métal et disposée sur une couche
semiconductrice plane, la précision de connexion de l'électrode est améliorée.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails
et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant trois modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue en section transversale représentant une structure d'un capteur d'images infrarouge en accord avec un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en section transversale représentant une structure d'un capteur d'images infrarouge en accord avec un deuxième mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 est une vue en section transversale représentant une structure dun capteur d'images infrarouge en accord avec un troisième mode de réalisation de la présente invention; la figure 4 est un diagramme schématique représentant une construction de circuit des capteurs d&images infrarouges représentés sur les figures 1 à 3; les figures 5 (a) à 5 (i) sont des vues en section transversale d'étapes de procédé pour produire le capteur d'images infrarouge de la figure 1; les figures 6 (a) à 6 (k) sont des vues en section transversale d'étapes de procédé pour produire le capteur d'images infrarouge de la figure 3; la figure 7 est une vue en section transversale représentant une structure d'un capteur d'images infrarouge de l'art antérieur; et la figure 8 est une vue en section transversale représentant une
structure d'un autre capteur d'images infrarouge de l'art antérieur.
La figure 1 est une vue en section transversale représentant une structure d'un capteur d'images infrarouge en accord avec un premier mode de réalisation de la présente invention Sur la figure 1, une couche semiconductrice 2 du type P présentant une épaisseur de 1 à 3 microns et une bande interdite d'énergie forte est disposée sur un substrat semiconducteur du type P ayant une épaisseur denviron 10 microns et une bande interdite d'énergie faible Une couche de réception de lumière 5 du type N pénètre dans la couche semiconductrice 2 du type P pour s'étendre dans le substrat 1 Cette couche de réception de lumière 5 a une forme de 10 à 20 microns au carré dans une section transversale parallèle à la surface de plaquette Une région 4 du type N de concentration élevée est formée dans la couche semiconductrice 2 du type P en respectant une distance prescrite par rapport à la couche de réception de lumière 5 Cette région 4 du type N présente une forme de 2 à 5 microns au carré dans une section transversale parallèle à la surface de plaquette Une couche isolante 6 est disposée sur la couche semiconductrice 2 du type P Une électrode MIS 8 présentant une largeur de 1 à 2 microns est disposée sur une couche isolante 6 entre une couche de réception de lumière 5 et la région 4 du type N de concentration élevée, et une extrémité de l'électrode MIS 8 chevauche une partie extrême de la jonction PN de la couche de réception de lumière 5 tandis que l'autre extrémité de celle-ci chevauche une partie extrême de la jonction PN de la région 4 du type N La couche isolante 6 présente une ouverture pour exposer une partie de la région 4 du type N, et un câblage d'électrode 7 est disposé sur la partie exposée de la région 4 du type N et s'étend sur la couche isolante Le câblage d'électrode 7 est relié à un circuit de traitement de signaux (non représenté). Les figures 5 (a) à 5 (i) représentent des étapes de procédé pour produire le capteur d'images infrarouge de la figure 1 Sur ces figures, les mêmes références numériques que celles sur la figure 1 désignent les mêmes éléments ou des éléments correspondants Les références numériques 30 et 32 désignent des masques pour l'implantation d'ions et les références numériques 31 et 33
désignent des schémas de photorésist.
On réalise tout d'abord une couche semiconductrice 2 du type P comprenant du Cdx Hgl-x Te (x > 0,3) et présentant une épaisseur de 1 à 3 microns et une bande interdite d'énergie forte de 1 e V sur un substrat semiconducteur 1 du type P comprenant du Cdx Hg _x Te (x ' 0,2) et présentant une épaisseur d'environ 10 microns et une bande interdite d'énergie faible de 0,1 e V On dépose ensuite une couche en Si 02 et un photorésist sur la surface entière, et le photorésist reçoit un motif par une technique classique de photogravure Ensuite, en utilisant le motif de photorésist 31 comme masque, la couche en Si 02 est gravée par gravure humide en utilisant de l'acide de fluor ou analogue, ce qui a pour résultat un masque pour l'implantation d'ions 30
comprenant du Si 02 représenté sur la figure 5 (a).
Après avoir enlevé le motif de photorésist 31, des ions de bore sont implantés à travers la surface entière à environ 100 k V, et ensuite le substrat 1 est recuit à environ 200 'C, formant une couche de réception de lumière 5 du
type N représenté sur la figure 5 (b).
Après l'enlèvement du masque 30, un autre masque pour l'implantation d'ions 32 est formé, comme représenté sur la figure 5 (c) de la même manière
que celle décrite ci-dessus.
Comme cela est représenté sur la figure 5 (d), des ions de bore sont implantés à travers la surface entière, et ensuite le substrat 1 est recuit, formant une région 4 du type N de concentration élevée, présentant une concentration des porteurs de l'ordre de 1018 cm-3 A cet instant, la couche de réception de lumière 5 du type N s'étend à travers la couche semiconductrice du type P, et la jonction PN s'étend dans le substrat 1 de sorte que la concentration des porteurs
de la couche de réception de lumière 5 est abaissée à un ordre de 1015 cm-3.
Après le retrait du masque 32, comme représenté sur la figure 5 (e), une couche isolante 6 comprenant du Si 02 est formée sur la surface entière du substrat, comme montrée sur la figure 5 (f). On forme ensuite un motif de photorésist sur la couche isolante 6 de la même manière que décrite ci-dessus, et la couche isolante 6 est gravée par gravure humide en utilisant de l'acide de fluor ou analogue comme agent de gravure et en utilisant le motif de photorésist comme masque pour former une
ouverture qui pénètre la couche isolante 6, comme représenté sur la figure 5 (g).
Ensuite, une couche en métal d'électrode 7 a comprenant du Cr/Au est déposée sur la surface entière et un photorésist est déposé sur celle-ci Ensuite, le photorésist reçoit un motif en utilisant une photogravure et technique de
gravure classique, comme représentée sur la figure 5 (h).
Ensuite, une partie de la couche de métal d'électrode 7 a est retirée par gravure humide en utilisant du Au et du HCI comme agent de gravure et en utilisant le motif de photorésist 33 comme masque, ce qui a pour résultat un câblage d'électrode 7 qui établit une liaison à un circuit de traitement de signaux
(non représenté) et une électrode MIS 8.
On décrira ci-après le fonctionnement de ce dispositif en se reportant aux figures 1 et 4 La figure 4 est un diagramme schématique représentant une
construction de circuit du capteur d'images infrarouge de la figure 1.
Lorsque de la lumière infrarouge d'une bande de 10 microns frappe une surface de réception de lumière sur laquelle l'interrupteur MIS 9 et le câblage d'électrode 7 sont présents, la lumière infrarouge présentant une énergie qui est plus grande que la bande interdite d'énergie du substrat semiconducteur 1 est
absorbée par le substrat semiconducteur 1, produisant des paires électron-trou.
Ensuite, les paires électron-trou produits dans une zone de déplétion au voisinage de la jonction PN 3 formée entre la couche de réception de lumière 5 et le substrat 1 et les paires électron-trou produits à l'extérieur de la zone de déplétion et diffusées dans la zone de déplétion sont séparées en électrons et trous par le champ électrique dans la zone de déplétion, en induisant une force électromotrice à la jonction PN Lorsqu'une polarisation positive est appliquée à l'électrode MIS 8, la surface de la couche semiconductrice 2 du type P présentant la bande interdite dénergie forte est inversée pour être un type N et, simultanément avec l'inversion, des charges correspondant à la force électromotrice produites à la jonctions PN 3 passent dans le circuit de traitement des signaux à travers la région inversée, la couche de stockage de charge 4 du type N de concentration élevée et le câblage d'électrode 7 Les charges sont traitées dans le circuit de traitement des signaux par quoi l'intensité de la lumière infrarouge qui est incidente sur chaque couche de réception de lumière (point ou élément d'image) est déterminée Pratiquement, lorsque les interrupteurs MIS dans une rangée sont mis à l'état passant, des signaux de sortie de tous les points ou éléments d'image dans cette rangée sont transférés au circuit de traitement des signaux et sont séparés à chaque colonne en fonction du temps Les interrupteurs MIS dans la première rangée sont mis à l'état passant pour lire les signaux de sortie dans la première rangée Ensuite, les interrupteurs MIS dans la première rangée sont mis à l'état non passant, et les interrupteurs MIS dans la deuxième rangée sont mis à l'état passant pour lire les signaux de sortie dans la deuxième rangée De cette manière, les signaux de sortie dans toutes les rangées sont lus, par quoi la distribution d'intensité de la
lumière infrarouge sur la surface de réception de lumière est déterminée.
Dans le capteur d'images infrarouge selon le premier mode de réalisation de la présente invention, la jonction PN 3 au fond de la couche de réception de lumière 5 est formée dans le substrat semiconducteur 1 du type P présentant une bande interdite d'énergie faible de 0,1 e V, tandis que la surface de la couche de réception de lumière 5 et les deux extrémités de la jonction PN 3 sont présentes à la surface de la couche semiconductrice 2 présentant une bande interdite d'énergie forte de 1 e V Par conséquent, la sensibilité de la couche de réception de lumière 5 à la lumière infrarouge est améliorée, des recombinaisons de charges de signaux à la surface de réception de lumière sont réduites et le courant de fuite en surface à l'extrémité de la jonction PN est réduit De plus, l'interrupteur MIS 9, qui transfère les charges de signaux produites dans la couche de réception de lumière 5 au circuit de traitement des signaux, comprend la couche de réception de lumière 5, la région 4 du type N de concentration élevée formée dans la couche semiconductrice 2 présentant une bande interdite d'énergie forte, et l'électrode MIS 8 formée entre celles-ci Par conséquent, le courant tunnel produit lorsqu'une tension de polarisation est appliquée à l'électrode MIS 8 est réduit, et la plus grande partie des charges de signaux produite dans la couche de réception de lumière est transférée au circuit de traitement des signaux, sans recombinaison, à travers la partie inversée en dessous de l'interrupteur MIS, la région du type N de concentration élevée et le câblage d'électrode De plus, l'électrode MIS 8 présente une telle largeur étroite qu'une extrémité de celle-ci recouvre légèrement une extrémité de la jonction PN 3 de la couche de réception de lumière 5 tandis que l'autre extrémité de celle-ci recouvre légèrement une extrémité de la jonction PN de la région 4 du type N de concentration élevée Cela veut dire qu'une extrémité seulement de la couche de réception de lumière 5 est recouverte par l'électrode 8 en augmentant ainsi l'ouverture numérique de la couche de réception de lumière 5 De plus, étant donné que l'interrupteur MIS 9 occupe une zone plus petite sur la surface entière du dispositif que celle occupée selon le dispositif classique, la région de réception de lumière est agrandie En outre, étant donné que l'électrode MIS 8 est formée sur une surface plane, la précision de connexion de celle-ci est
améliorée.
La figure 2 présente une vue en section transversale d'un point ou élément d'image d'un capteur d'images infrarouge en accord avec un deuxième mode de réalisation de la présente invention Sur la figure 2, les mêmes références numériques que celles de la figure 1 désignent les mêmes éléments ou des éléments correspondants Dans ce deuxième mode de réalisation, la couche de réception de lumière 5 et la région 4 a du type N de concentration élevée sont formées lors de la même étape et la région 4 a du type N s'étend dans le substrat 1 du type P présentant une bande interdite d'énergie faible Dans ce cas, à la fois la couche de réception de lumière 5 et la région 4 a du type N ont
des concentrations des porteurs dun ordre aussi élevé que 1018 cm 73.
Dans le capteur d'images infrarouge selon le deuxième mode de réalisation, les parties extrêmes des jonctions PN de la couche de réception de lumière 5 et de la région 4 a du type N sont présentes à la surface de la couche semiconductrice 2 présentant une bande interdite d'énergie forte de le V Par conséquent, le courant de fuite à la surface de la couche de réception de lumière et le courant dobscurité dans l'interrupteur MIS 9 sont réduits, les charges de signaux produites dans la couche de réception de lumière sont transférées au circuit de traitement des signaux avec une grande efficacité, et la réduction de l'ouverture numérique et la diminution de la région de réception de lumière sont supprimées De plus, étant donné que la couche de réception de lumière 8 et la région 4 a du type N sont formées lors de la même étape, le processus de
production est simplifié.
Cependant, dans ce deuxième mode de réalisation, étant donné que la concentration des porteurs de la couche de réception de lumière 5 est d'un ordre élevé de 1018 cm 73, un plus grand nombre de paires électron-trou qui sont produites dans la couche de réception de lumière 5, se recombinent que comparées à celui du dispositif de la figure 1, de sorte que la sensibilité de la couche de réception de lumière est abaissée légèrement, comparée au dispositif
de la figure 1.
De plus, la concentration des porteurs de la couche de réception de lumière 5 et la région 4 a du type N peut être inférieure à 1018 cm-3 Lorsque la concentration des porteurs de la couche de réception de lumière 5 est, par exemple, de l'ordre de 1015 cm 73, les recombinaisons des paires électron-trou produites dans la couche de réception de lumière 5 sont diminuées Cependant, dans ce cas, étant donné que la région 4 a du type N présente également la concentration plus faible des porteurs, l'efficacité du traitement des signaux diminue dans la région 4 a du type N. La figure 3 est une vue en section transversale d'un point ou élément d'image d'un capteur d'images infrarouge en accord avec un troisième mode de réalisation de la présente invention Sur la figure 3, les mêmes références numériques que celles représentées sur la figure 1 désignent les mêmes éléments ou des éléments correspondants Dans ce capteur d'images infrarouge, une ouverture est pratiquée qui pénètre la couche semiconductrice 2 du type P, et la
couche de réception de lumière 5 entoure l'ouverture.
Les figures 6 (a) à 6 (k) sont des vues en section transversale d'étapes de procédé pour produire le capteur d'images infrarouge de la figure 3 Sur ces figures, les mêmes références numériques que celles sur les figures 5 (a) à 5 (i)
désignent les mêmes éléments ou des éléments correspondants.
On réalise tout d'abord une couche 2 du type P en Cdx Hgî x Te (x > 0,3) présentant une épaisseur d'environ 1 à 3 microns et une bande interdite d'énergie aussi grande que 1 e V sur un substrat 1 du type P en Cdx Hglgx Te (x 0,2) présentant une épaisseur denviron 10 microns et une bande interdite d'énergie aussi petite que 0,1 e V Ensuite, un photorésist est déposé sur la couche semiconductrice 2 du type P et reçoit un motif par une photogravure et une technique de gravure classique pour former un motif de photorésist 34 Ensuite, en utilisant le motif 34 comme un masque, la couche semiconductrice 2 du type P en dessous de l'ouverture du motif 34 est complétement enlevée par gravure humide en utilisant du bromométhanol comme agent de gravure ou attaque
d'ions (figure 6 (a)).
Après le retrait du motif de photorésist 34, une couche 35 en Si O 2 est déposée sur la surface entière Ensuite, un photorésist est déposé sur la couche 35 en Si O 2 et reçoit un motif par une photogravure et technique d'attaque
chimique classique pour former un motif de photorésist 36 ( figure 6 (b)).
il Ensuite, en utilisant le motif de photorésist 36 comme masque, une partie de la couche 35 en Si O 2 est retirée par gravure humide en utilisant de
l'acide de fluor et, ensuite, le motif de photorésist 36 est retiré(figure 6 (c)).
Ensuite, des ions de bore sont implantés en utilisant la couche 35 en Si O 2 comme masque pour former une couche de réception de lumière 5 du type N dans le substrat semiconducteur 1 du type P et la couche semiconductrice 2 du type P. Les étapes représentées sur les figures 6 (e) à 6 (k) sont identiques aux étapes représentées sur les figures 5 (d) à 5 (i) conformément au premier mode de
réalisation, de sorte qu'elles ne seront pas décrites ici.
Dans ce troisième mode de réalisation de la présente invention, on
obtient les mêmes effets que ceux décrits dans le premier mode de réalisation.
De plus, étant donné qu'il n'est pas nécessaire de commander précisément la profondeur de la jonction PN de la couche de réception de lumière 5, le
rendement de production est amélioré.
Dans les premier au troisième modes de réalisation décrits ci-dessus, la bande interdite d'énergie du substrat semiconducteur 1 du type P est de 0,1 e V et la bande interdite d'énergie de la couche semiconductrice 2 du type P est de 1 e V Cependant, les effets de la présente invention peuvent être réalisés aussi longtemps que la première se situe dans une plage comprise entre 0,1 + 0,01 e V et que la dernière est supérieure à 0,2 e V. En outre, dans les premier au troisième modes de réalisation de la présente invention, le substrat semiconducteur 1 du type P présentant une bande interdite d'énergie faible peut être une couche semiconductrice présentant une bande interdite d'énergie faible qui est formée par épitaxie sur un substrat conventionnel en Cd Te Dans ce cas également, on peut réaliser les mêmes
effets que ceux décrits ci-dessus.
En outre, dans les premier au troisième modes de réalisation de la présente invention, la région 4 ( 4 a) du type N est recouverte par une couche isolante 6 et le câblage d'électrode 7 Cependant, comme la lumière frappant la région 4 ( 4 a) provoque du bruit, la région 4 ( 4 a) peut être recouverte d'un film
en métal ou analogue qui réfléchit la lumière.
Comme il ressort de la description qui précède, conformément à la
présente invention, la surface de la couche de réception de lumière, une extrémité de la jonction PN de la couche de réception de lumière et une extrémité de la jonction PN de la couche de diffusion d'impuretés pour transférer les charges de signaux produits dans la couche de réception de lumière à un circuit de traitement des signaux sont toutes formées dans la couche semiconductrice présentant une bande interdite d'énergie forte De plus, une électrode MIS est formée sur la couche semiconductrice entre la couche de réception de lumière et la couche de diffusion d'impuretés, et l'électrode MIS, la couche de réception de lumière, et la région de diffusion dimpuretés constituent un interrupteur MIS pour transférer des charges de signaux au circuit de traitement des signaux Par conséquent, des recombinaisons de charges de signaux dans la couche de réception de lumière et le courant de fuite à la surface de la couche de réception de lumière sont réduits, et l'ouverture numérique de la couche de réception de lumière est agrandie, et la région de réception de lumière est agrandie, par quoi la photosensibilité de la couche de réception de lumière est augmentée De plus, la précision de connexion de l'électrode MIS à l'élément formant interrupteur MIS est élevée, et les charges de signaux produites dans la couche de réception de lumière sont transférées de manière stable au circuit de traitement des signaux Il en résulte qu'un capteur d'images infrarouge monolithique hautement fiable, dans lequel la photosensibilité et l'efficacité de
traitement des signaux sont améliorées d'une façon significative, est réalisé.
Claims (6)
1 Capteur d'images infrarouge caractérisé en ce qu'il comprend: une première couche semiconductrice du premier type de conductivité présentant une bande interdite d'énergie faible; une deuxième couche semiconductrice ( 2) du premier type de conductivité présentant une bande interdite d'énergie forte, disposée sur la première couche semiconductrice; une couche de réception de lumière ( 5) produite en diffusant des impuretés du deuxième type de conductivité de la surface de la deuxième couche semiconductrice pour s'étendre dans la première couche semiconductrice; une région de diffusion d'impuretés du deuxième type de conductivité produite dans la deuxième couche semiconductrice en diffusant des impuretés du deuxième type de conductivité; une électrode MIS ( 8) formée sur la deuxième couche semiconductrice entre la couche de réception de lumière ( 5) et la région de diffusion d'impuretés; et un interrupteur MIS ( 9) comprenant l'électrode MIS ( 8), la couche de
réception de lumière ( 5) et la région de diffusion d'impuretés.
2 Capteur d'images infrarouge selon la revendications 1, caractérisé en
ce que la couche de réception de lumière ( 5) et la région de diffusion d'impuretés sont formés en même temps, et la région de diffusion dimpuretés
s'étend dans la première couche semiconductrice.
3 Capteur d'images infrarouge caractérisé en ce qu'il comprend: une première couche semiconductrice du premier type de conductivité présentant une bande interdite d'énergie faible; une deuxième couche semiconductrice ( 2) du premier type de conductivité présentant une bande interdite d'énergie forte, disposée sur la première couche semiconductrice; une ouverture pénétrant à travers la deuxième couche semiconductrice ( 2) et s'étendant dans la première couche semiconductrice; une couche de réception de lumière ( 5) formée en diffusant des impuretés du deuxième type de conductivité de l'ouverture dans les première et deuxième couches semiconductrices; une région de diffusion dimpuretés du deuxième type de conductivité formée dans la deuxième couche semiconductrice ( 2) en diffusant des impuretés du deuxième type de conductivité; une électrode MIS ( 8) formée sur la deuxième couche semiconductrice ( 2) entre la couche de réception de lumière ( 5) et la région de diffusion d'impuretés; et un interrupteur MIS ( 9) comprenant l'électrode MIS ( 8), la couche de
réception de lumière ( 5) et la région de diffusion d'impuretés.
4 Capteur d'images infrarouge selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande interdite d'énergie de la première couche semiconductrice est de 0,1 + 0,01 e V, et la bande interdite d'énergie de la deuxième couche
semiconductrice ( 2) est de 0,2 e V ou plus.
Capteur d'images infrarouge selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration des porteurs de la couche de réception de lumière ( 5) est de l'ordre de 1015 cm-3, et la concentration des porteurs de la région de
diffusion d'impuretés est de l'ordre de 1018 cm-3.
6 Capteur d'images infrarouge selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche semiconductrice comprend du Cdx Hgl x Te (x ô 0,2), et la deuxième couche semiconductrice ( 2) comprend du Cdx Hgl x Te (x >
3).
7 Capteur d'images infrarouge selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de réception de lumière ( 5) a une forme de 10 à 20 microns au carré en section transversale parallèle à la couche semiconductrice, la région de diffusion d'impuretés ayant la forme de 1 à 2 microns au carré en section transversale parallèle à la couche semiconductrice, et la largeur de l'électrode
MIS ( 8) est de 1 à 2 microns.
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