JP2001274421A - Compound semiconductor device and producing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、赤外線に感度を有
する化合物半導体素子およびその製造方法に係り、特に
化合物半導体赤外線撮像素子およびその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor device having sensitivity to infrared rays and a method of manufacturing the same, and more particularly to a compound semiconductor infrared imaging device and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】赤外域に感度を有する半導体撮像素子と
して、InSbを用いた撮像素子、HgCdTeを用い
た撮像素子、ショットキーバリア形撮像素子等が知られ
ている。これらの中で、HgCdTeを用いた撮像素子
は、Hg1-x Cdx Teのxの値によりバンドギャップ
が変化し、カットオフ波長を変化でき、また量子効率が
70%以上と高いことにより、赤外線用半導体撮像素子
として最も注目されている。2. Description of the Related Art As an image sensor having sensitivity in the infrared region, an image sensor using InSb, an image sensor using HgCdTe, a Schottky barrier type image sensor, and the like are known. Among these, the imaging element using HgCdTe changes the band gap depending on the value of x of Hg 1-x Cd x Te, can change the cutoff wavelength, and has a high quantum efficiency of 70% or more. Most attention has been paid to infrared semiconductor imaging devices.
【0003】以下、図7を参照して、Hg1-x Cdx T
e赤外線素子を例にして、従来の技術について説明す
る。図7に示すように、HgCdTe赤外線撮像素子
は、p型Hg1-x Cdx Te(x=0.23)の基板1
に、ホウ素をイオン種として、加速電圧140keV、
ドーズ量1×1014cm-2の条件でイオン注入し、多数
のn+ 領域3を配列して形成することにより構成され
る。Hereinafter, referring to FIG. 7, Hg 1-x Cd x T
The conventional technology will be described using an e-infrared device as an example. As shown in FIG. 7, the HgCdTe infrared imaging device is a substrate 1 of p-type Hg 1-x Cd x Te (x = 0.23).
In addition, using boron as an ion species, an acceleration voltage of 140 keV,
It is formed by implanting ions under the condition of a dose of 1 × 10 14 cm −2 and arranging and forming a large number of n + regions 3.
【0004】n+ 領域3を形成した後、イオン注入後に
基板1に残るダメージ層を除去するため、150℃で1
時間の熱処理を行い、その後、保護膜4を形成し、更に
電極5を形成することにより、Hg1-x Cdx Te赤外
線素子が得られる。After the n + region 3 is formed, the substrate is heated at 150 ° C. to remove a damaged layer remaining on the substrate 1 after ion implantation.
After performing a heat treatment for a long time, a protective film 4 is formed, and then an electrode 5 is formed, thereby obtaining an Hg 1-x Cd x Te infrared device.
【0005】しかし、このような赤外線素子によると、
例えば、江部らの報告(Journal of Cry
stal Growth Vol.184/185(1
998)p.1223)によれば、このダメージ層を除
去するための熱処理によって、pn接合深さに分布がで
き、結果的に接合面積が増大し、フォトダイオードの暗
電流が増大してしまうという欠点があった。However, according to such an infrared device,
For example, a report by Ebe et al. (Journal of Cry)
stal Growth Vol. 184/185 (1
998) p. According to 1223), the heat treatment for removing the damaged layer has a drawback in that the pn junction depth can be distributed, resulting in an increase in the junction area and an increase in the dark current of the photodiode. .
【0006】また、p型Hg1-x Cdx Te(x=0.
23)の基板1中に存在する転位の周囲でも、異常な拡
散が起こり、接合面積が増大し、フォトダイオードの暗
電流を増大させてしまうという欠点があった。更に、こ
のフォトダイオードを2次元に多数配列して撮像素子を
形成した場合、画素毎の特性のバラツキが大きいといっ
た欠点もあった。Further, p-type Hg 1-x Cd x Te (x = 0.
Abnormal diffusion also occurs around the dislocations existing in the substrate 1 of (23), which has the disadvantage that the junction area increases and the dark current of the photodiode increases. Further, when an imaging device is formed by arranging a large number of the photodiodes two-dimensionally, there is a disadvantage that the characteristics of the pixels vary widely.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のH
g1-x Cdx Te赤外線素子は、接合深さの均一性が悪
く、暗電流が多く、しかも2次元に配列して撮像素子を
形成した場合、画素毎の特性バラツキが大きいため、高
性能の赤外線撮像素子を作製することが非常に困難であ
った。As described above, the conventional H
The g 1-x Cd x Te infrared device has poor junction depth uniformity, has a large dark current, and has a large variation in characteristics between pixels when the imaging device is formed in a two-dimensional array. It was very difficult to manufacture the infrared imaging device of the above.
【0008】本発明は、このような事情の下になされ、
暗電流が少なく、特性バラツキが小さい、高性能の化合
物半導体素子を提供することを目的とする。[0008] The present invention has been made under such circumstances,
It is an object of the present invention to provide a high-performance compound semiconductor device having a small dark current and a small characteristic variation.
【0009】本発明の他の目的は、暗電流が少なく、特
性バラツキが小さい、高性能の化合物半導体素子を製造
する方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method for producing a high-performance compound semiconductor device having a small dark current and a small characteristic variation.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の化合物半導体素子は、第1の電気伝導型の
化合物半導体の表面領域に第2の電気伝導型の不純物を
含む拡散領域が周期的に配列された化合物半導体素子に
おいて、前記拡散領域に隣接して、前記拡散領域に含ま
れる不純物とは異なる第2の電気伝導型の不純物を含む
拡散阻止領域が設けられていることを特徴とする化合物
半導体素子を提供する。In order to solve the above-mentioned problems, a compound semiconductor device of the present invention has a diffusion region containing a second electric conduction type impurity in a surface region of a first electric conduction type compound semiconductor. In the periodically arranged compound semiconductor element, a diffusion blocking region including a second electric conductivity type impurity different from an impurity included in the diffusion region is provided adjacent to the diffusion region. Provided is a compound semiconductor device.
【0011】このような化合物半導体素子において、前
記拡散領域の横方向周囲に前記拡散阻止領域が設けら
れ、前記拡散阻止領域には、前記化合物半導体を構成す
る元素のうち最も原子番号の大きい元素のイオン半径よ
り大きいイオン半径を有する不純物が分布し、前記拡散
領域には、前記化合物半導体を構成する元素のうち最も
原子番号の大きい元素のイオン半径より小さいイオン半
径を有する不純物が分布する構成とすることが出来る。In such a compound semiconductor device, the diffusion blocking region is provided around the diffusion region in a lateral direction, and the diffusion blocking region includes an element having the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor. Impurities having an ionic radius larger than the ionic radius are distributed, and impurities having an ionic radius smaller than the ionic radius of the element having the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor are distributed in the diffusion region. I can do it.
【0012】また、前記拡散領域の底部に第2の電気伝
導型の拡散阻止領域が設けられ、前記拡散阻止領域に
は、前記化合物半導体を構成する元素のうち最も原子番
号の大きい元素のイオン半径より大きいイオン半径を有
する不純物が分布し、前記拡散領域には、前記化合物半
導体を構成する元素のうち最も原子番号の大きい元素の
イオン半径より小さいイオン半径を有する不純物が分布
する構成とすることが出来る。A second electric conduction type diffusion blocking region is provided at the bottom of the diffusion region, and the ionic radius of the element having the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor is provided in the diffusion blocking region. An impurity having a larger ionic radius is distributed, and an impurity having an ionic radius smaller than the ionic radius of the element having the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor is distributed in the diffusion region. I can do it.
【0013】更に、前記拡散領域の横方向周囲及び底部
に第2の電気伝導型の拡散阻止領域が設けられ、前記拡
散阻止領域には、前記化合物半導体を構成する元素のう
ち最も原子番号の大きい元素のイオン半径より大きいイ
オン半径を有する不純物が分布し、前記拡散領域には、
前記化合物半導体を構成する元素のうち最も原子番号の
大きい元素のイオン半径より小さいイオン半径を有する
不純物が分布する構成とすることが出来る。Further, a second electric conduction type diffusion blocking region is provided on the lateral periphery and bottom of the diffusion region, and the diffusion blocking region has the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor. Impurities having an ionic radius larger than the ionic radius of the element are distributed, and in the diffusion region,
An impurity having an ionic radius smaller than the ionic radius of the element having the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor can be distributed.
【0014】本発明に使用される化合物半導体は、水銀
を含むものとすることが出来る。水銀を含む化合物半導
体としては、Hg1-x Cdx Te(x=0.16〜0.
3)を用いることが好ましい。The compound semiconductor used in the present invention may contain mercury. As a compound semiconductor containing mercury, Hg 1-x Cd x Te (x = 0.16-0.
It is preferable to use 3).
【0015】本発明はまた第1の電気伝導型の化合物半
導体の表面領域に第2の電気伝導型の不純物を含む拡散
領域が周期的に配列された化合物半導体素子の製造方法
において、前記拡散領域の形成予定領域に隣接する領域
に、前記拡散領域に含まれる不純物とは異なる第2の電
気伝導型の不純物をイオン注入することにより、拡散阻
止領域を形成する工程、および前記前記拡散領域の形成
予定領域に第2の電気伝導型の不純物をイオン注入する
ことにより、拡散領域を形成する工程を具備する化合物
半導体素子の製造方法を提供する。The present invention also relates to a method of manufacturing a compound semiconductor device in which a diffusion region containing a second electric conduction type impurity is periodically arranged in a surface region of a first electric conduction type compound semiconductor. Forming a diffusion blocking region by ion-implanting a second electrical conductivity type impurity different from the impurity contained in the diffusion region into a region adjacent to the region to be formed, and forming the diffusion region Provided is a method for manufacturing a compound semiconductor device, which includes a step of forming a diffusion region by ion-implanting a second electrically conductive impurity into a predetermined region.
【0016】以上のように構成される本発明によると、
拡散領域に隣接して、拡散領域に含まれる不純物とは異
なる第2の電気伝導型の不純物を含む拡散阻止領域が設
けられているため、拡散領域中の不純物の横方向および
/または深さ方向への拡散が拡散阻止領域により阻止さ
れ、そのためpn接合深さが一定になることで接合面積
の増加が抑制され、フォトダイオードの暗電流が少な
く、画素毎の感度均一性の良好な化合物半導体赤外線撮
像素子を得ることが可能である。According to the present invention configured as described above,
Since the diffusion blocking region including the second electric conductivity type impurity different from the impurity included in the diffusion region is provided adjacent to the diffusion region, the impurity in the diffusion region is arranged in the lateral direction and / or the depth direction. Diffusion is prevented by the diffusion blocking region, so that the junction area is suppressed from increasing by making the pn junction depth constant, the dark current of the photodiode is small, and the compound semiconductor infrared ray has good sensitivity uniformity for each pixel. It is possible to obtain an imaging device.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の種々の実施の形態
について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に
係る赤外線半導体素子の概略を示す断面図である。図1
に示す赤外線素子では、第1導電型の化合物半導体基板
1の表面領域に、第2導電型の拡散領域3が設けられ、
その横方向周囲に、拡散阻止領域21が設けられてい
る。また、拡散領域3の周囲の基板1上に保護膜4が形
成され、更に、拡散領域3上に電極5が形成されてい
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view schematically showing an infrared semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG.
In the infrared element shown in (1), a diffusion region 3 of the second conductivity type is provided in the surface region of the compound semiconductor substrate 1 of the first conductivity type.
Around the lateral direction, a diffusion blocking region 21 is provided. Further, a protective film 4 is formed on the substrate 1 around the diffusion region 3, and an electrode 5 is formed on the diffusion region 3.
【0018】基板を構成する化合物半導体としては、H
gCdTe、InP、InSb等を用いることが出来る。こ
れらの中ではHgCdTeが最も好ましく、Hg1-x C
dxTe(x=0.16〜0.3)により表わされるも
のがよい。As the compound semiconductor constituting the substrate, H
gCdTe, InP, InSb and the like can be used. Of these, HgCdTe is most preferred, and Hg 1-x C
The one represented by d x Te (x = 0.16 to 0.3) is preferable.
【0019】拡散領域は、第1導電型の基板1に第2導
電型の不純物をイオン注入等により含有させることによ
り形成される。拡散領域に含まれる第2導電型の不純物
としては、化合物半導体に対してドナーとして働くとと
もに、化合物半導体を構成する元素のうち最も原子番号
の大きい元素のイオン半径より大きいイオン半径を有す
るものが好ましい。The diffusion region is formed by causing the substrate 1 of the first conductivity type to contain impurities of the second conductivity type by ion implantation or the like. As the impurity of the second conductivity type included in the diffusion region, an impurity which acts as a donor to the compound semiconductor and has an ionic radius larger than the ionic radius of the element having the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor is preferable. .
【0020】例えば、化合物半導体がHgCdTeであ
る場合、HgCdTeを構成する元素のうち最も原子番
号の大きい元素であるHgのイオン半径より小さいイオ
ン半径を有する元素、例えばホウ素、アルミニウムを用
いることが出来る。拡散領域に含まれる第2導電型の不
純物のドーズ量は、1×1012cm−2〜1×10
14cm−2であるのが好ましい。For example, when the compound semiconductor is HgCdTe, an element having an ionic radius smaller than the ionic radius of Hg which is the element having the largest atomic number among the elements constituting HgCdTe, for example, boron or aluminum can be used. The dose of the impurity of the second conductivity type contained in the diffusion region is 1 × 10 12 cm −2 to 1 × 10 2.
It is preferably 14 cm -2 .
【0021】拡散阻止領域21は、拡散領域3または拡
散領域形成予定領域の周囲に、第2導電型の不純物をイ
オン注入等により含有させることにより形成される。拡
散阻止領域21に含まれる第2導電型の不純物は、化合
物半導体に対してドナーとして働くとともに、化合物半
導体を構成する元素のうち最も原子番号の大きい元素の
イオン半径より大きいイオン半径を有するものが好まし
い。The diffusion blocking region 21 is formed by incorporating impurities of the second conductivity type around the diffusion region 3 or the region where the diffusion region is to be formed by ion implantation or the like. The impurities of the second conductivity type contained in the diffusion blocking region 21 act as donors for the compound semiconductor and have an ionic radius larger than the ionic radius of the element having the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor. preferable.
【0022】このような第2導電型の不純物としては、
化合物半導体がHgCdTeである場合、HgCdTe
を構成する元素のうち最も原子番号の大きい元素である
Hgのイオン半径より大きいイオン半径を有する元素、
アルゴン、クリプトン、ゼノン等を用いることが出来
る。Such second conductivity type impurities include:
When the compound semiconductor is HgCdTe, HgCdTe
An element having an ionic radius larger than the ionic radius of Hg which is the element having the largest atomic number among the elements constituting
Argon, krypton, xenon, or the like can be used.
【0023】拡散阻止領域に含まれる第2導電型の不純
物のドーズ量は、1×1012cm −2〜1×1014
cm−2であるのが好ましい。拡散領域3の周囲の基板
1上に形成される保護膜4としては、ZnS(硫化亜
鉛)を用いることが出来、電極5としては、インジウム
を用いることが出来る。The second conductivity type impurities contained in the diffusion blocking region
The dose of the product is 1 × 1012cm -2~ 1 × 1014
cm-2It is preferred that Substrate around diffusion region 3
1 is formed of ZnS (sub-sulphide).
Lead) can be used. As the electrode 5, indium
Can be used.
【0024】以上説明した図1に示す赤外線半導体素子
によると、拡散領域3の横方向周囲に拡散阻止領域が設
けられているため、イオン注入により生じたダメージ層
を除去するための熱処理の際に、拡散領域3中の不純物
の横方向への拡散が阻止され、それによって、接合面積
の増大に伴う種々の不都合を防止することが出来る。According to the infrared semiconductor device shown in FIG. 1 described above, the diffusion blocking region is provided around the diffusion region 3 in the lateral direction, so that the heat treatment for removing the damaged layer caused by the ion implantation is performed. In addition, diffusion of impurities in the diffusion region 3 in the lateral direction is prevented, whereby various inconveniences due to an increase in the junction area can be prevented.
【0025】図2は、本発明の第2の実施形態に係る赤
外線半導体素子の概略を示す断面図である。図2に示す
赤外線素子では、第1導電型の化合物半導体基板1の表
面領域に、第2導電型の拡散領域3が設けられ、その底
部に、拡散阻止領域22が設けられている。また、拡散
領域3の周囲の基板1上に保護膜4が形成され、更に、
拡散領域3上に電極5が形成されている。FIG. 2 is a sectional view schematically showing an infrared semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In the infrared device shown in FIG. 2, a diffusion region 3 of the second conductivity type is provided in the surface region of the compound semiconductor substrate 1 of the first conductivity type, and a diffusion blocking region 22 is provided at the bottom thereof. Further, a protective film 4 is formed on the substrate 1 around the diffusion region 3, and further,
The electrode 5 is formed on the diffusion region 3.
【0026】図2に示す赤外線半導体素子によると、拡
散領域3の底部に拡散阻止領域22が設けられているた
め、イオン注入により生じたダメージ層を除去するため
の熱処理の際に、拡散領域3中の不純物の深さ方向への
拡散が阻止され、それによって、接合面積の増大に伴う
種々の不都合を防止することが出来る。According to the infrared semiconductor device shown in FIG. 2, since the diffusion blocking region 22 is provided at the bottom of the diffusion region 3, the diffusion region 3 is not heat-treated for removing a damaged layer caused by ion implantation. Diffusion of impurities therein in the depth direction is prevented, whereby various inconveniences due to an increase in the junction area can be prevented.
【0027】図3および図4は、本発明の第3の実施形
態に係る赤外線半導体素子の概略を示す断面図である。
図3および図4に示す赤外線素子では、第1導電型の化
合物半導体基板1の表面領域に、第2導電型の拡散領域
3が設けられ、その横方向周囲に拡散阻止領域21が設
けられているとともに、底部にも拡散阻止領域22が設
けられている。また、拡散領域3の周囲の基板1上に保
護膜4が形成され、更に、拡散領域3上に電極5が形成
されている。FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views schematically showing an infrared semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
In the infrared device shown in FIGS. 3 and 4, the diffusion region 3 of the second conductivity type is provided in the surface region of the compound semiconductor substrate 1 of the first conductivity type, and the diffusion blocking region 21 is provided around the lateral direction thereof. In addition, a diffusion blocking region 22 is provided at the bottom. Further, a protective film 4 is formed on the substrate 1 around the diffusion region 3, and an electrode 5 is formed on the diffusion region 3.
【0028】図3および4に示す赤外線半導体素子によ
ると、拡散領域3の横方向周囲に拡散阻止領域21が設
けられているとともに、底部にも拡散阻止領域22が設
けられているため、イオン注入により生じたダメージ層
を除去するための熱処理の際に、拡散領域3中の不純物
の横方向および深さ方向の両方向への拡散が阻止され、
それによって、接合面積の増大に伴う種々の不都合をよ
り効果的に防止することが出来る。According to the infrared semiconductor device shown in FIGS. 3 and 4, the diffusion blocking region 21 is provided around the diffusion region 3 in the lateral direction, and the diffusion blocking region 22 is also provided at the bottom. In the heat treatment for removing the damaged layer caused by the above, the diffusion of the impurity in the diffusion region 3 in both the lateral direction and the depth direction is prevented,
Thereby, various inconveniences associated with an increase in the bonding area can be more effectively prevented.
【0029】図5は、図1、3および4に示す赤外線半
導体素子を格子状に多数配列した撮像素子を示す平面図
である。撮像素子は、通常、100個、200個、25
0個程度の赤外線半導体素子を格子状に配列することに
より構成される。各赤外線半導体素子は、通常、例えば
1辺10μmの矩形の平面形状を有し、隣接する赤外線
半導体素子間の中心間距離は、例えば30μmである。FIG. 5 is a plan view showing an image pickup device in which a large number of infrared semiconductor devices shown in FIGS. 1, 3 and 4 are arranged in a lattice. The number of imaging devices is usually 100, 200, 25
It is configured by arranging about 0 infrared semiconductor elements in a lattice. Each infrared semiconductor element is usually, for example,
It has a rectangular planar shape with one side of 10 μm, and the center-to-center distance between adjacent infrared semiconductor elements is, for example, 30 μm.
【0030】図6は、8角形の平面形状の赤外線半導体
素子を格子状に多数配列した撮像素子を示す平面図であ
る。このように、赤外線半導体素子の平面形状を多角形
とすることにより、鋭角の部分を無くすことが出来るの
で、角部に電界集中を生ずるのを防止することが出来
る。FIG. 6 is a plan view showing an image sensor in which a large number of octagonal planar infrared semiconductor devices are arranged in a lattice. By setting the planar shape of the infrared semiconductor element to a polygon as described above, an acute angle portion can be eliminated, so that electric field concentration at a corner can be prevented.
【0031】[0031]
【実施例】以下、本発明の種々の具体的な製造方法の実
施例について説明する。EXAMPLES Examples of various specific manufacturing methods of the present invention will be described below.
【0032】実施例1 図1に示すHg1-x Cdx Te赤外線素子は、次のよう
にして製造される。まず、p型Hg1-x Cdx Te(x
=0.23)の基板1の、n+ 領域3の形成予定領域の
周囲に、幅3μm程度の矩形枠状のパターンに、水銀よ
りイオン半径の大きい元素として、アルゴンをイオン注
入する。例えば、イオン注入の加速電圧は50keVで
あり、ドーズ量は1×1014cm-2である。このイオン
注入により、n+ 領域の側壁21が形成される。EXAMPLE 1 The Hg 1-x Cd x Te infrared device shown in FIG. 1 is manufactured as follows. First, p-type Hg 1-x Cd x Te (x
= 0.23), around the region where the n + region 3 is to be formed, argon is ion-implanted into a rectangular frame-like pattern having a width of about 3 μm as an element having an ion radius larger than that of mercury. For example, the acceleration voltage for ion implantation is 50 keV, and the dose is 1 × 10 14 cm −2 . By this ion implantation, the side wall 21 of the n + region is formed.
【0033】その後、水銀よりイオン半径の小さいホウ
素を、n+ 領域3の形成予定領域、即ち、先にアルゴン
イオンを注入した側壁21の内側の領域に注入し、n+
領域3を形成する。これによって、横方向へのpn接合
境界の広がりの少ないpn接合が形成される。[0033] Then, the smaller boron than the ionic radius mercury formation region of the n + region 3, i.e., injected into the inner region of the side wall 21 by injecting argon ions previously, n +
Region 3 is formed. As a result, a pn junction with a small spread of the pn junction boundary in the lateral direction is formed.
【0034】イオン注入後に残るダメージ層を除去する
ために、150℃で、1時間程度の熱処理を行い、次い
で、n+ 領域3の周囲の基板1上にZnS(硫化亜鉛)か
らなる保護膜4を形成し、更に、n+ 領域3上にインジ
ウム電極5を形成する。In order to remove the damaged layer remaining after the ion implantation, heat treatment is performed at 150 ° C. for about 1 hour, and then a protective film 4 made of ZnS (zinc sulfide) is formed on the substrate 1 around the n + region 3. Is formed, and an indium electrode 5 is formed on the n + region 3.
【0035】このようにして形成されたHg1-x Cdx
Te赤外線素子について、液体窒素温度77Kで赤外線
の入射を遮断した状態で、電流電圧特性を測定した。そ
の結果、0バイアス時の抵抗値と接合面積値の積は、2
20Ω・cm2 程度であった。The Hg 1-x Cd x thus formed
The current-voltage characteristics of the Te infrared element were measured at a liquid nitrogen temperature of 77 K while blocking the incidence of infrared light. As a result, the product of the resistance value at the time of 0 bias and the junction area value is 2
It was about 20 Ω · cm 2 .
【0036】実施例2 図2に示すHg1-x Cdx Te赤外線素子は、次のよう
にして製造される。まず、p型Hg1-x Cdx Te(x
=0.23)の基板1の、n+ 領域3の形成予定領域全
体にわたって、水銀よりイオン半径の大きい元素とし
て、アルゴンをイオン注入する。例えば、イオン注入の
加速電圧は100keV、ドーズ量は1×1014cm-2
であり、その上面がn+ 領域3の底面を形成するよう
に、厚さ1μmの領域22が形成される。Example 2 The Hg 1-x Cd x Te infrared device shown in FIG. 2 is manufactured as follows. First, p-type Hg 1-x Cd x Te (x
= 0.23) Argon is ion-implanted as an element having an ion radius larger than that of mercury over the entire region of the substrate 1 where the n + region 3 is to be formed. For example, the acceleration voltage for ion implantation is 100 keV, and the dose is 1 × 10 14 cm −2.
A region 22 having a thickness of 1 μm is formed such that the upper surface forms the bottom surface of n + region 3.
【0037】その後、水銀よりイオン半径の小さいホウ
素を、n+ 領域3の形成予定領域、即ち、先にアルゴン
イオンを注入した領域22より浅い領域にイオン注入
し、n + 領域3を形成する。これによって、深さ方向へ
のpn接合境界の広がりの少ないpn接合が形成され
る。Thereafter, a horn having an ion radius smaller than that of mercury is used.
Element, n+The region where the region 3 is to be formed, that is,
Ion implantation into a region shallower than ion implanted region 22
Then n +Region 3 is formed. As a result, in the depth direction
Pn junction with a small spread of the pn junction boundary is formed.
You.
【0038】イオン注入後に残るダメージ層を除去する
ために、150℃で、1時間程度の熱処理を行い、次い
で、n+ 領域3の周囲の基板1上にZnS(硫化亜鉛)か
らなる保護膜4を形成し、更に、n+ 領域3上にインジ
ウム電極5を形成する。In order to remove the damaged layer remaining after the ion implantation, heat treatment is performed at 150 ° C. for about 1 hour, and then a protective film 4 made of ZnS (zinc sulfide) is formed on the substrate 1 around the n + region 3. Is formed, and an indium electrode 5 is formed on the n + region 3.
【0039】このようにして形成されたHg1-x Cdx
Te赤外線素子について、液体窒素温度77Kで赤外線
の入射を遮断した状態で、電流電圧特性を測定した。そ
の結果、0バイアス時の抵抗値と接合面積値の積は、2
50Ω・cm2 程度であった。The Hg 1-x Cd x thus formed
The current-voltage characteristics of the Te infrared element were measured at a liquid nitrogen temperature of 77 K while blocking the incidence of infrared light. As a result, the product of the resistance value at the time of 0 bias and the junction area value is 2
It was about 50 Ω · cm 2 .
【0040】実施例3 図3に示すHg1-x Cdx Te赤外線素子は、次のよう
にして製造される。まず、p型Hg1-x Cdx Te(x
=0.23)の基板1の、n+ 領域3の形成予定領域全
体にわたって、水銀よりイオン半径の大きい元素とし
て、アルゴンをイオン注入する。例えば、イオン注入の
加速電圧は100keV、ドーズ量は1×1014cm-2
であり、その上面がn+ 領域3の底面を形成するよう
に、厚さ1μmの領域22が形成される。Example 3 The Hg 1-x Cd x Te infrared device shown in FIG. 3 is manufactured as follows. First, p-type Hg 1-x Cd x Te (x
= 0.23) Argon is ion-implanted as an element having an ion radius larger than that of mercury over the entire region of the substrate 1 where the n + region 3 is to be formed. For example, the acceleration voltage for ion implantation is 100 keV, and the dose is 1 × 10 14 cm −2.
A region 22 having a thickness of 1 μm is formed such that the upper surface forms the bottom surface of n + region 3.
【0041】次いで、p型Hg1-x Cdx Te(x=
0.23)の基板1の、n+ 領域3の形成予定領域の周
囲に、幅3μm程度の矩形枠状のパターンに、水銀より
イオン半径の大きい元素として、アルゴンをイオン注入
する。例えば、イオン注入の加速電圧は50keVであ
り、ドーズ量は1×1014cm-2である。このイオン注
入により、n+ 領域の側壁21が形成される。Next, p-type Hg 1-x Cd x Te (x =
0.23) Argon is ion-implanted in a rectangular frame-like pattern having a width of about 3 μm as an element having an ion radius larger than that of mercury around the region where the n + region 3 is to be formed on the substrate 1. For example, the acceleration voltage for ion implantation is 50 keV, and the dose is 1 × 10 14 cm −2 . By this ion implantation, the side wall 21 of the n + region is formed.
【0042】その後、水銀よりイオン半径の小さいホウ
素を、n+ 領域3の形成予定領域、即ち、先にアルゴン
イオンを注入した領域22より浅い領域で、かつ側壁2
1の内側の領域にイオン注入し、n+ 領域3を形成す
る。これによって、深さ方向と横方向の両方向へのpn
接合境界の広がりの少ないpn接合が形成される。Thereafter, boron having an ion radius smaller than that of mercury is deposited in a region where the n + region 3 is to be formed, that is, in a region shallower than the region 22 into which argon ions have been implanted previously and on the side wall 2.
Ions are implanted into the region inside 1 to form an n + region 3. Thereby, pn in both the depth direction and the lateral direction is obtained.
A pn junction with a small extension of the junction boundary is formed.
【0043】イオン注入後に残るダメージ層を除去する
ために、150℃で、1時間程度の熱処理を行い、次い
で、n+ 領域3の周囲の基板1上にZnS(硫化亜鉛)か
らなる保護膜4を形成し、更に、n+ 領域3上にインジ
ウム電極5を形成する。In order to remove the damaged layer remaining after the ion implantation, heat treatment is performed at 150 ° C. for about one hour, and then a protective film 4 made of ZnS (zinc sulfide) is formed on the substrate 1 around the n + region 3. Is formed, and an indium electrode 5 is formed on the n + region 3.
【0044】このようにして形成されたHg1-x Cdx
Te赤外線素子について、液体窒素温度77Kで赤外線
の入射を遮断した状態で、電流電圧特性を測定した。そ
の結果、0バイアス時の抵抗値と接合面積値の積は、3
00Ω・cm2 程度であった。The Hg 1-x Cd x thus formed
The current-voltage characteristics of the Te infrared element were measured at a liquid nitrogen temperature of 77 K while blocking the incidence of infrared light. As a result, the product of the resistance value and the junction area value at 0 bias is 3
It was about 00 Ω · cm 2 .
【0045】実施例4 図4に示すHg1-x Cdx Te赤外線素子は、次のよう
にして製造される。まず、p型Hg1-x Cdx Te(x
=0.23)の基板1の、n+ 領域3の形成予定領域の
周囲に、幅3μm程度の矩形枠状のパターンに、水銀よ
りイオン半径の大きい元素として、アルゴンをイオン注
入する。例えば、イオン注入の加速電圧は50keVで
あり、ドーズ量は1×1014cm-2である。このイオン
注入により、n+ 領域の側壁21が形成される。Embodiment 4 The Hg 1-x Cd x Te infrared device shown in FIG. 4 is manufactured as follows. First, p-type Hg 1-x Cd x Te (x
= 0.23), around the region where the n + region 3 is to be formed, argon is ion-implanted into a rectangular frame-like pattern having a width of about 3 μm as an element having an ion radius larger than that of mercury. For example, the acceleration voltage for ion implantation is 50 keV, and the dose is 1 × 10 14 cm −2 . By this ion implantation, the side wall 21 of the n + region is formed.
【0046】次いで、p型Hg1-x Cdx Te(x=
0.23)の基板1の、n+ 領域3の形成予定領域全体
にわたって、水銀よりイオン半径の大きい元素として、
アルゴンをイオン注入する。例えば、イオン注入の加速
電圧は100keV、ドーズ量は1×1014cm-2であ
り、その上面がn+ 領域3の底面を形成するように、厚
さ1μm程度の領域22が形成される。Next, p-type Hg 1-x Cd x Te (x =
0.23) over the entire region of the substrate 1 where the n + region 3 is to be formed, as an element having an ion radius larger than that of mercury,
Argon is ion-implanted. For example, the ion implantation acceleration voltage is 100 keV, the dose is 1 × 10 14 cm −2 , and the region 22 having a thickness of about 1 μm is formed such that the upper surface forms the bottom surface of the n + region 3.
【0047】その後、水銀よりイオン半径の小さいホウ
素を、n+ 領域3の形成予定領域、即ち、先にアルゴン
イオンを注入した側壁21の内側の領域で、かつ領域2
2より浅い領域にイオン注入し、n+ 領域3を形成す
る。これによって、横方向と深さ方向の両方向へのpn
接合境界の広がりの少ないpn接合が形成される。Thereafter, boron having an ion radius smaller than that of mercury is added to the region where the n + region 3 is to be formed, that is, the region inside the side wall 21 into which the argon ions have been implanted previously and the region 2.
Ions are implanted into a region shallower than 2 to form an n + region 3. Thereby, pn in both the lateral direction and the depth direction is obtained.
A pn junction with a small extension of the junction boundary is formed.
【0048】イオン注入後に残るダメージ層を除去する
ために、150℃で、1時間程度の熱処理を行い、次い
で、n+ 領域3の周囲の基板1上にZnS(硫化亜鉛)か
らなる保護膜4を形成し、更に、n+ 領域3上にインジ
ウム電極5を形成する。In order to remove the damaged layer remaining after the ion implantation, a heat treatment is performed at 150 ° C. for about 1 hour, and then a protective film 4 made of ZnS (zinc sulfide) is formed on the substrate 1 around the n + region 3. Is formed, and an indium electrode 5 is formed on the n + region 3.
【0049】このようにして形成されたHg1-x Cdx
Te赤外線素子について、液体窒素温度77Kで赤外線
の入射を遮断した状態で、電流電圧特性を測定した。そ
の結果、0バイアス時の抵抗値と接合面積値の積は、3
00Ω・cm2 程度であった。The Hg 1-x Cd x thus formed
The current-voltage characteristics of the Te infrared element were measured at a liquid nitrogen temperature of 77 K while blocking the incidence of infrared light. As a result, the product of the resistance value and the junction area value at 0 bias is 3
It was about 00 Ω · cm 2 .
【0050】[0050]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ると、拡散領域に隣接して拡散阻止領域が設けられてい
るため、拡散領域中の不純物の横方向および/または深
さ方向への拡散が阻止され、そのためpn接合深さが一
定になることで接合面積の増加が抑制され、フォトダイ
オードの暗電流が増大が防止され、かつ画素毎の感度均
一性の良好な化合物半導体赤外線撮像素子を得ることが
可能である。As described above in detail, according to the present invention, since the diffusion blocking region is provided adjacent to the diffusion region, the impurity in the diffusion region can be removed in the lateral direction and / or the depth direction. Diffusion is prevented, so that the pn junction depth is kept constant, thereby suppressing an increase in junction area, preventing an increase in the dark current of the photodiode, and having a good sensitivity uniformity for each pixel. It is possible to obtain
【図1】本発明の第1実施形態に係る化合物半導体赤外
線素子を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a compound semiconductor infrared device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施形態に係る化合物半導体赤
外線素子を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a compound semiconductor infrared device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施形態に係る化合物半導体赤
外線素子を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a compound semiconductor infrared device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施形態に係る化合物半導体赤
外線素子を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a compound semiconductor infrared device according to a third embodiment of the present invention.
【図5】複数の化合物半導体赤外線素子を格子状に配列
した撮像素子を示す平面図。FIG. 5 is a plan view showing an imaging device in which a plurality of compound semiconductor infrared devices are arranged in a lattice.
【図6】8角形の平面形状の複数の化合物半導体赤外線
素子を格子状に配列した撮像素子を示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing an image sensor in which a plurality of octagonal planar compound semiconductor infrared devices are arranged in a grid pattern.
【図7】従来の化合物半導体赤外線素子を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing a conventional compound semiconductor infrared device.
1…化合物半導体基板、 3…拡散領域、 4…保護膜、 5…電極、 21,22…拡散阻止領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compound semiconductor substrate, 3 ... Diffusion area, 4 ... Protective film, 5 ... Electrode, 21, 22 ... Diffusion prevention area.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AB01 CB09 5F088 AA03 AB09 AB17 BA04 BA10 BB03 CB10 CB11 FA05 GA03 GA05 HA12 LA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M118 AB01 CB09 5F088 AA03 AB09 AB17 BA04 BA10 BB03 CB10 CB11 FA05 GA03 GA05 HA12 LA01
Claims (7)
域に第2の電気伝導型の不純物を含む拡散領域が周期的
に配列された化合物半導体素子において、前記拡散領域
に隣接して、前記拡散領域に含まれる不純物とは異なる
第2の電気伝導型の不純物を含む拡散阻止領域が設けら
れていることを特徴とする化合物半導体素子。1. A compound semiconductor device in which a diffusion region containing a second electric conduction type impurity is periodically arranged in a surface region of a first electric conduction type compound semiconductor, wherein said diffusion region is adjacent to said diffusion region. A compound semiconductor device comprising: a diffusion blocking region including a second electric conductivity type impurity different from an impurity included in the diffusion region.
領域が設けられ、前記拡散阻止領域には、前記化合物半
導体を構成する元素のうち最も原子番号の大きい元素の
イオン半径より大きいイオン半径を有する不純物が分布
し、前記拡散領域には、前記化合物半導体を構成する元
素のうち最も原子番号の大きい元素のイオン半径より小
さいイオン半径を有する不純物が分布することを特徴と
する請求項1に記載の化合物半導体素子。2. The diffusion blocking region is provided around the diffusion region in a lateral direction, and the diffusion blocking region has an ionic radius larger than an ionic radius of an element having the largest atomic number among elements constituting the compound semiconductor. The impurity having the following formula: is distributed, and the impurity having an ionic radius smaller than the ionic radius of the element having the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor is distributed in the diffusion region. The compound semiconductor device according to any one of the preceding claims.
設けられ、前記拡散阻止領域には、前記化合物半導体を
構成する元素のうち最も原子番号の大きい元素のイオン
半径より大きいイオン半径を有する不純物が分布し、前
記拡散領域には、前記化合物半導体を構成する元素のう
ち最も原子番号の大きい元素のイオン半径より小さいイ
オン半径を有する不純物が分布することを特徴とする請
求項1に記載の化合物半導体素子。3. The diffusion blocking region is provided at a bottom of the diffusion region, and the diffusion blocking region has an ion radius larger than an ion radius of an element having the largest atomic number among elements constituting the compound semiconductor. 2. The impurity according to claim 1, wherein impurities are distributed, and impurities having an ion radius smaller than an ion radius of an element having the largest atomic number among elements constituting the compound semiconductor are distributed in the diffusion region. Compound semiconductor device.
2の電気伝導型の拡散阻止領域が設けられ前記拡散阻止
領域には、前記化合物半導体を構成する元素のうち最も
原子番号の大きい元素のイオン半径より大きいイオン半
径を有する不純物が分布し、前記拡散領域には、前記化
合物半導体を構成する元素のうち最も原子番号の大きい
元素のイオン半径より小さいイオン半径を有する不純物
が分布することを特徴とする請求項1に記載の化合物半
導体素子。4. A diffusion blocking region of a second electrical conductivity type is provided on the periphery and bottom of the diffusion region in the lateral direction, and the diffusion blocking region has the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor. Impurities having an ionic radius larger than the ionic radius of the element are distributed, and impurities having an ionic radius smaller than the ionic radius of the element having the largest atomic number among the elements constituting the compound semiconductor are distributed in the diffusion region. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein:
徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の化合物半
導体素子。5. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein said compound semiconductor contains mercury.
(x=0.16〜0.3)であることを特徴とする請求
項5に記載の化合物半導体素子。6. The compound semiconductor according to claim 1, wherein said compound semiconductor is Hg 1-x Cd x Te.
The compound semiconductor device according to claim 5, wherein (x = 0.16 to 0.3).
域に第2の電気伝導型の不純物を含む拡散領域が周期的
に配列された化合物半導体素子の製造方法において、 前記拡散領域の形成予定領域に隣接する領域に、前記拡
散領域に含まれる不純物とは異なる第2の電気伝導型の
不純物をイオン注入することにより、拡散阻止領域を形
成する工程、および前記前記拡散領域の形成予定領域に
第2の電気伝導型の不純物をイオン注入することによ
り、拡散領域を形成する工程を具備する化合物半導体素
子の製造方法。7. A method for manufacturing a compound semiconductor device in which a diffusion region containing a second electric conduction type impurity is periodically arranged in a surface region of a first electric conduction type compound semiconductor. Forming a diffusion blocking region by ion-implanting a second electrical conductivity type impurity different from the impurity contained in the diffusion region into a region adjacent to the planned region, and a region where the diffusion region is to be formed Forming a diffusion region by ion-implanting a second electric conduction type impurity into the semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000082847A JP2001274421A (en) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | Compound semiconductor device and producing method therefor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|---|---|
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100634004B1 (en) | 2005-06-27 | 2006-10-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for forming multi-line interconnection using low-k material and multi-line interconnection using the same |
JP2015504607A (en) * | 2011-11-28 | 2015-02-12 | コミサリア ア レネルジィ アトミーク エ オ ゼネ ルジイ アルテアナティーフCommissariata L’Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | PN diode for infrared imager with controlled heterostructure self-located on HGCDTE |
-
2000
- 2000-03-23 JP JP2000082847A patent/JP2001274421A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100634004B1 (en) | 2005-06-27 | 2006-10-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for forming multi-line interconnection using low-k material and multi-line interconnection using the same |
JP2015504607A (en) * | 2011-11-28 | 2015-02-12 | コミサリア ア レネルジィ アトミーク エ オ ゼネ ルジイ アルテアナティーフCommissariata L’Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | PN diode for infrared imager with controlled heterostructure self-located on HGCDTE |
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