JP2716025B2 - Array type infrared detector and method of manufacturing the same - Google Patents

Array type infrared detector and method of manufacturing the same

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JP2716025B2
JP2716025B2 JP7325586A JP32558695A JP2716025B2 JP 2716025 B2 JP2716025 B2 JP 2716025B2 JP 7325586 A JP7325586 A JP 7325586A JP 32558695 A JP32558695 A JP 32558695A JP 2716025 B2 JP2716025 B2 JP 2716025B2
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hgcdte
infrared detector
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cdte
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昭 味澤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、禁制帯幅の狭い半
導体、特にHgを含む化合物半導体を用いた配列型赤外
線検出器およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array type infrared detector using a semiconductor having a narrow band gap, particularly a compound semiconductor containing Hg, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に赤外線検出器においては、禁制帯
幅の狭い半導体を用いたものが高感度であることが知ら
れている。特に検出部分にpn接合を有する光起電力型
素子、即ちフォトダイオードを二次元に配列した構成を
もつ配列型赤外線検出器は、暗視カメラ等の赤外線撮像
装置に適用でき有効である。その代表的なものとしは、
HgCdTe結晶を用いた配列型赤外線検出器があり、
配列型赤外線検出器の製造の大面積化・低価格化を図り
実用化するために、近年GaAs等の異種基板上にエピ
タキシャル成長したHgCdTeが多く用いられてい
る。
2. Description of the Related Art It is generally known that an infrared detector using a semiconductor having a narrow band gap has high sensitivity. In particular, a photovoltaic element having a pn junction in a detection portion, that is, an arrayed infrared detector having a configuration in which photodiodes are two-dimensionally arranged is applicable to an infrared imaging device such as a night vision camera and is effective. The typical one is
There is an array type infrared detector using HgCdTe crystal,
In recent years, HgCdTe that has been epitaxially grown on a heterogeneous substrate such as GaAs has been widely used in order to increase the area and reduce the cost of manufacturing an arrayed infrared detector and put it into practical use.

【0003】この配列型赤外線検出器は、図2に示すよ
うにGaAs基板1上にCdTeバッファ層2を介して
p−HgCdTe層4が成長され、p−HgCdTe層
4上にn−HgCdTe領域5が配列されたpn接合ダ
イオードアレイより成り立っている。
In this array type infrared detector, as shown in FIG. 2, a p-HgCdTe layer 4 is grown on a GaAs substrate 1 via a CdTe buffer layer 2, and an n-HgCdTe region 5 is formed on the p-HgCdTe layer 4. Are arranged in a pn junction diode array.

【0004】赤外光9はGaAs基板1の下面側より入
射し、GaAs基板1,CdTeバッファ層2を通過し
てp−HgCdTe層4に入光されてp−HgCdTe
層4で光電変換され、各ダイオードのn−HgCdTe
領域5に到達したキャリアは、画素信号としてIn電極
7より取り出される。尚、6はZnS保護膜であり、ま
たIn電極7に接続されている信号処理回路は省略して
ある。
The infrared light 9 enters from the lower surface side of the GaAs substrate 1, passes through the GaAs substrate 1, the CdTe buffer layer 2, enters the p-HgCdTe layer 4, and is p-HgCdTe.
N-HgCdTe of each diode is photoelectrically converted in the layer 4
The carrier that has reached the region 5 is extracted from the In electrode 7 as a pixel signal. Reference numeral 6 denotes a ZnS protective film, and a signal processing circuit connected to the In electrode 7 is omitted.

【0005】配列型赤外線検出器の特性は、p−HgC
dTe層4の結晶性に主に依存する暗電流、即ち拡散電
流の大きさによって評価される。GaAs等の異種基板
上のHgCdTe層4はCdTeバッファ層2を介して
いるとはいえ、格子不整合による転位が結晶全体に多く
含まれているため、熱サイクルアニール処理により結晶
性の改善(EPDの減少)を図っている。
The characteristics of the array type infrared detector are p-HgC
The evaluation is made based on the magnitude of the dark current, that is, the diffusion current mainly depending on the crystallinity of the dTe layer 4. Although the HgCdTe layer 4 on a heterogeneous substrate such as GaAs has a large number of dislocations due to lattice mismatch in the entire crystal though the CdTe buffer layer 2 is interposed, the crystallinity is improved by thermal cycle annealing (EPD). Reduction).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】熱サイクルアニールは
表面付近での転位密度を低減させるが、転位を消滅させ
る効果よりも寧ろ転位を結晶の奥の方へ移動させる効果
が主であることが実験的に確認されている。CdTeバ
ッファ層2とp−HgCdTe層4の界面付近では、熱
サイクルアニールにより移動してきた多くの転位8が存
在し、これらの転位を介して多くの少数キャリアが発生
している。
Although thermal cycle annealing reduces the dislocation density near the surface, it has been experimentally demonstrated that the main effect is to move the dislocations toward the back of the crystal rather than to eliminate them. Has been confirmed. Near the interface between the CdTe buffer layer 2 and the p-HgCdTe layer 4, there are many dislocations 8 that have been moved by thermal cycle annealing, and many minority carriers are generated via these dislocations.

【0007】一般的な裏面入射型の配列型赤外線検出器
の場合、赤外光が入射した場合の量子効率を考慮し、p
−HgCdTe層4の厚さを拡散長程度に設定している
ため、界面付近で発生した少数キャリアはpn接合ダイ
オードの暗電流となり、熱サイクルアニールによる表面
付近での低転位化を図っても、暗電流の低減は十分に行
われていなかった。
In the case of a general back-illuminated array type infrared detector, the quantum efficiency when infrared light is incident is taken into consideration, and p
Since the thickness of the -HgCdTe layer 4 is set to be about the diffusion length, minority carriers generated near the interface become dark currents of the pn junction diode, and even if the dislocation near the surface is reduced by thermal cycle annealing, The dark current has not been sufficiently reduced.

【0008】また界面付近の転位で発生した少数キャリ
アの影響が及ばない程度にp−HgCdTe層4を厚く
すると、裏面より入射した赤外光により発生したフォト
キャリアがpn接合まで到達しなくなるため、量子効率
の劣化を招く問題があった。
When the thickness of the p-HgCdTe layer 4 is increased to such an extent that minority carriers generated by dislocations near the interface do not influence, photo carriers generated by infrared light incident from the back surface do not reach the pn junction. There is a problem that the quantum efficiency is deteriorated.

【0009】本発明の目的は、転位を介した暗電流を低
減し、量子効率劣化を招くことがない特性の優れたフォ
トダイオードよりなる配列型赤外線検出器およびその製
造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an array type infrared detector comprising photodiodes having excellent characteristics which reduce dark current via dislocations and do not cause deterioration of quantum efficiency, and a method of manufacturing the same. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る配列型赤外線検出器は、半導体基板
と、結晶と、HgCdTe領域とを有する配列型赤外線
検出器であって半導体基板は、CdTeまたはCdZn
Teとは異なる半導体材料であり、結晶は、前記半導体
基板上に形成され、CdTeバッファ層と、比較的禁制
帯幅の大きい第一のHgCdTe層と、前記第一のHg
CdTe層と同一導電型をもち赤外線に対して感度を持
つ第二のHgCdTe層とを順次エピタキシャル成長し
て形成されたものであり、HgCdTe領域は、前記第
一および第二のHgCdTe層と反対の導電型をもち、
前記結晶上にアレイ状に形成されたものであり、前記H
gCdTe領域により形成されるpn接合は、前記第二
のHgCdTe層中に含まれるものである。
In order to achieve the above object, an array type infrared detector according to the present invention is an array type infrared detector having a semiconductor substrate, a crystal, and a HgCdTe region. , CdTe or CdZn
Te is a semiconductor material different from Te, and a crystal is formed on the semiconductor substrate, and a CdTe buffer layer, a first HgCdTe layer having a relatively large forbidden band width, and a first Hg
The CdTe layer is formed by sequentially epitaxially growing a second HgCdTe layer having the same conductivity type and sensitivity to infrared rays. The HgCdTe region has a conductivity opposite to that of the first and second HgCdTe layers. It has a type,
Formed in an array on the crystal,
The pn junction formed by the gCdTe region is included in the second HgCdTe layer.

【0011】また前記半導体基板は、GaAs基板であ
る。
Further, the semiconductor substrate is a GaAs substrate.

【0012】また前記半導体基板は、Si基板である。Further, the semiconductor substrate is a Si substrate.

【0013】また前記第一のHgCdTe層のCdの組
成比は0.5以上である。
The composition ratio of Cd in the first HgCdTe layer is 0.5 or more.

【0014】また前記HgCdTe領域により形成され
るpn接合と前記第一のHgCdTe層とは、第二のH
gCdTe層の拡散長以上離れているものである。
The pn junction formed by the HgCdTe region and the first HgCdTe layer are formed by a second HgCdTe layer.
They are separated by the diffusion length of the gCdTe layer or more.

【0015】また本発明に係る配列型赤外線検出器の製
造方法は、エピタキシャル成長工程と、熱サイクルアニ
ール工程と、pn接合形成工程とを少なくとも有する配
列型赤外線検出器の製造方法であって、エピタキシャル
成長工程は、GaAs基板上にCdTeバッファ層と、
比較的禁制帯幅の大きい第一のHgCdTe層と、前記
第一のHgCdTe層とは同一導電型をもち赤外線に対
して感度を持つ第二のHgCdTe層とを順次エピタキ
シャル成長させる処理を行うものであり、熱サイクルア
ニール工程は、前記第一および第二のHgCdTe層中
に存在する転位を結晶の奥へ移動させる処理を行うもの
でありpn接合形成工程は、前記第二のHgCdTe層
中にpn接合をアレイ状に形成する処理を行うものであ
る。
Further, a method of manufacturing an arrayed infrared detector according to the present invention is a method of manufacturing an arrayed infrared detector having at least an epitaxial growth step, a thermal cycle annealing step, and a pn junction forming step. Comprises a CdTe buffer layer on a GaAs substrate,
The first HgCdTe layer having a relatively large forbidden band width and the second HgCdTe layer having the same conductivity type as the first HgCdTe layer and having a sensitivity to infrared rays are sequentially epitaxially grown. The thermal cycle annealing step performs a process of moving dislocations present in the first and second HgCdTe layers to the back of the crystal, and the pn junction forming step includes the step of forming a pn junction in the second HgCdTe layer. Are formed in an array.

【0016】熱サイクルアニールにより転位はCd組成
の大きいHgCdTe層とCdTeバッファ層の界面近
傍に移動し、赤外光に対して感度をもつHgCdTe層
中は十分低転位化されている。CdTeとの界面近傍の
HgCdTe層の転位で発生した少数キャリアは拡散し
てもpn接合に到達することはなく、暗電流の低減が図
れる。更に裏面から入射した赤外光に対して感度をもつ
HgCdTe層でのみ吸収された光電流を発生し、近傍
にあるダイオードに到達した各画素に対応した信号出力
となる。従ってCd組成の大きいHgCdTe層を導入
したことによる量子効率の劣化は見られない。
By the thermal cycle annealing, dislocations move to the vicinity of the interface between the HgCdTe layer having a large Cd composition and the CdTe buffer layer, and the dislocations are sufficiently reduced in the HgCdTe layer having sensitivity to infrared light. Minority carriers generated by dislocations in the HgCdTe layer near the interface with CdTe do not reach the pn junction even if diffused, so that dark current can be reduced. Furthermore, a photocurrent is generated that is absorbed only by the HgCdTe layer having sensitivity to infrared light incident from the rear surface, and a signal output corresponding to each pixel that reaches a nearby diode is generated. Therefore, no deterioration in quantum efficiency due to the introduction of the HgCdTe layer having a large Cd composition is observed.

【0017】以下、本発明を図により説明する。図にお
いて本発明に係る配列型赤外線検出器は基本的構成とし
て、半導体基板と、結晶と、HgCdTe領域とを有し
ている。半導体基板1は、CdTeまたはCdZnTe
(CdTeバッファ層2)とは異なる半導体材料をもつ
ものである。また結晶は、半導体基板1上に形成され、
CdTeバッファ層2と、比較的禁制帯幅の大きい第一
のHgCdTe層3と、前記第一のHgCdTe層3と
は同一導電型をもち赤外線に対して感度を持つ第二のH
gCdTe層4とを順次エピタキシャル成長して形成さ
れたものである。またHgCdTe領域5は、第一およ
び第二のHgCdTe層3,4とは反対の導電型をも
ち、結晶上にアレイ状に形成されたものであり、前記H
gCdTe領域5により形成されるpn接合は、第二の
HgCdTe層4中に含まれている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure, the arrayed infrared detector according to the present invention has a basic structure including a semiconductor substrate, a crystal, and a HgCdTe region. The semiconductor substrate 1 is made of CdTe or CdZnTe
It has a semiconductor material different from (CdTe buffer layer 2). The crystal is formed on the semiconductor substrate 1,
The CdTe buffer layer 2, the first HgCdTe layer 3 having a relatively large band gap, and the second HgCdTe layer 3 having the same conductivity type and having sensitivity to infrared rays.
It is formed by sequentially epitaxially growing the gCdTe layer 4 and the gCdTe layer 4. The HgCdTe region 5 has a conductivity type opposite to that of the first and second HgCdTe layers 3 and 4 and is formed in an array on a crystal.
The pn junction formed by the gCdTe region 5 is included in the second HgCdTe layer 4.

【0018】また本発明に係る配列型赤外線検出器の製
造方法は、エピタキシャル成長工程と、熱サイクルアニ
ール工程と、pn接合形成工程とを少なくとも有する配
列型赤外線検出器の製造方法であって、エピタキシャル
成長工程は、GaAs基板上にCdTeバッファ層と、
比較的禁制帯幅の大きい第一のHgCdTe層と、前記
第一のHgCdTe層とは同一導電型をもち赤外線に対
して感度を持つ第二のHgCdTe層とを順次エピタキ
シャル成長させる処理を行うものであり、熱サイクルア
ニール工程は、前記第一および第二のHgCdTe層中
に存在する転位を結晶の奥へ移動させる処理を行うもの
でありpn接合形成工程は、前記第二のHgCdTe層
中にpn接合をアレイ状に形成する処理を行うものであ
る。
The method for manufacturing an arrayed infrared detector according to the present invention is a method for manufacturing an arrayed infrared detector having at least an epitaxial growth step, a thermal cycle annealing step, and a pn junction forming step. Comprises a CdTe buffer layer on a GaAs substrate,
The first HgCdTe layer having a relatively large forbidden band width and the second HgCdTe layer having the same conductivity type as the first HgCdTe layer and having a sensitivity to infrared rays are sequentially epitaxially grown. The thermal cycle annealing step performs a process of moving dislocations existing in the first and second HgCdTe layers to the back of the crystal, and the pn junction forming step includes a step of forming a pn junction in the second HgCdTe layer. Are formed in an array.

【0019】次に本発明の配列型赤外線検出器を具体例
を用いて説明する。本発明の実施形態に係る配列型赤外
線検出器は、図1に示すようにGaAs基板1上にCd
Teバッファ層2を形成し、CdTeバッファ層2上に
検出される赤外光に対して十分透明(Cd組成の大き
い)なHgCdTe層3を成長させ、続いてHgCdT
e層3上に赤外光に対して感度をもつHgCdTe層4
を成長させた結晶を用いる。表面近傍より転位を遠ざけ
るため通常の熱サイクルアニール処理を施し、その後、
HgCdTe領域5を成長させ、HgCdTe層4中に
pn接合をアレイ状に形成してダイオードアレイを形成
する。また6はZnS保護膜であり、またIn電極7に
接続されている信号処理回路は省略してある。
Next, the array type infrared detector of the present invention will be described with reference to specific examples. The array-type infrared detector according to the embodiment of the present invention includes a Cd on a GaAs substrate 1 as shown in FIG.
A Te buffer layer 2 is formed, and a HgCdTe layer 3 which is sufficiently transparent (having a large Cd composition) to infrared light detected on the CdTe buffer layer 2 is grown.
HgCdTe layer 4 having sensitivity to infrared light on e layer 3
Is used. Perform normal thermal cycle annealing to keep dislocations away from near the surface,
The HgCdTe region 5 is grown, and a pn junction is formed in the HgCdTe layer 4 in an array to form a diode array. Reference numeral 6 denotes a ZnS protective film, and a signal processing circuit connected to the In electrode 7 is omitted.

【0020】この構造及び製造方法では、転位は表面側
より結晶の奥の部分に移動し、Cd組成の大きいHgC
dTe層3,CdTeバッファ層2の界面近傍に多く存
在し、赤外光に対して感度を持つHgCdTe層4中は
十分低転位化される。Cd組成の大きいHgCdTe層
3で発生した少数キャリアは拡散してもHgCdTe層
4にある程度の厚さがあれば、pn接合に到達すること
はなく、またHgCdTe層4自体は十分低転位化され
ているため、暗電流の低減を図ることができる。
In this structure and the manufacturing method, the dislocations move from the surface side to the deeper part of the crystal, and the HgC
Many dislocations are present in the HgCdTe layer 4 which is mostly present in the vicinity of the interface between the dTe layer 3 and the CdTe buffer layer 2 and has sensitivity to infrared light. Even if the minority carriers generated in the HgCdTe layer 3 having a large Cd composition diffuse, if the HgCdTe layer 4 has a certain thickness, it does not reach the pn junction, and the HgCdTe layer 4 itself has a sufficiently low dislocation. Therefore, the dark current can be reduced.

【0021】さらに裏面から入射した赤外光9は、Cd
組成の大きいHgCdTe層3を透過し、赤外光に対し
て感度を持つHgCdTe層4でのみ吸収され光電流を
発生し、近傍にあるダイオードに到達し各画素に対応し
た信号出力となる。従ってHgCdTe層3を導入した
ことによる量子効率の劣化は見られない。
Further, the infrared light 9 incident from the back surface is Cd
The light passes through the HgCdTe layer 3 having a large composition, is absorbed only by the HgCdTe layer 4 having sensitivity to infrared light, generates a photocurrent, reaches a diode in the vicinity, and becomes a signal output corresponding to each pixel. Therefore, the quantum efficiency does not deteriorate due to the introduction of the HgCdTe layer 3.

【0022】以下、本発明の配列型赤外線検出器の動作
および特性を製造方法と共に図1,図3を用いて具体的
に説明する。GaAs基板1上にCdTeバッファ層2
を5μm、赤外光に対して透明な組成をもつp−HgC
dTe層(Cd組成x=0.5)3を8μm、赤外光に
対して感度を持つp−HgCdTe層(x=0.23)
4を12μmの厚みにMBE法により順次エピタクシャ
ル成長させる。
Hereinafter, the operation and characteristics of the array type infrared detector of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. CdTe buffer layer 2 on GaAs substrate 1
Is 5 μm, p-HgC having a composition transparent to infrared light
8 μm dTe layer (Cd composition x = 0.5) 3, p-HgCdTe layer (x = 0.23) having sensitivity to infrared light
4 is sequentially grown epitaxially to a thickness of 12 μm by MBE.

【0023】キャリア濃度は、比較的p型のHgCdT
e結晶が得られ易いAgドープを用い、それぞれ1×1
16cm-3とする。このとき転位はp−HgCdTe層
(x=0.5)3,p−HgCdTe層(x=0.2
3)4の全体に広がっていて転位密度(EPD)は1×
107cm-2程度である(図3(a))。
The carrier concentration is relatively p-type HgCdT
1 × 1 each using Ag dope that is easy to obtain e crystal
0 16 cm -3 . At this time, dislocations were formed in the p-HgCdTe layer (x = 0.5) 3 and the p-HgCdTe layer (x = 0.2
3) The dislocation density (EPD) is 1 ×
It is about 10 7 cm -2 (FIG. 3A).

【0024】続いて熱サイクルアニール処理を施し、転
位を結晶の奥の方(CdTeバッファ層2との界面に近
い領域)へ移動させる。その結果、赤外光に対して感度
を持つp−HgCdTe層4での転位密度は低減され、
1×106cm-2程度になる(図3(a))。
Subsequently, a thermal cycle annealing treatment is performed to move the dislocations toward the back of the crystal (a region close to the interface with the CdTe buffer layer 2). As a result, the dislocation density in the p-HgCdTe layer 4 having sensitivity to infrared light is reduced,
It is about 1 × 10 6 cm −2 (FIG. 3A).

【0025】その後、Bのイオン注入を約150keV
の打ち込みエネルギーで行いアレイ状にn−HgCdT
e領域5を形成することにより、フォトダイオードアレ
イを形成する。ダイオードのpn接合の深さは1.5〜
2μm程度であるため、p−HgCdTe層4中に完全
に含まれ、転位の多いp−HgCdTe層3からは10
μm以上離れている(図3(c))。
Thereafter, B ion implantation is performed at about 150 keV.
N-HgCdT in an array
By forming the e region 5, a photodiode array is formed. The depth of the pn junction of the diode is 1.5 to
Since it is about 2 μm, it is completely contained in the p-HgCdTe layer 4 and 10 p.
They are separated by at least μm (FIG. 3C).

【0026】各ダイオードの大きさは20μmφ,ピッ
チは35φmである。その後、HgCdTe層5に対し
て界面準位密度が比較的小さいZnS保護膜6を形成
し、最後にIn電極7を形成することにより素子は製作
される(図1)。
The size of each diode is 20 μmφ, and the pitch is 35 μm. Thereafter, an element is manufactured by forming a ZnS protective film 6 having a relatively small interface state density with respect to the HgCdTe layer 5 and finally forming an In electrode 7 (FIG. 1).

【0027】実際には、更に信号読み出し用のSiMO
SICとのハイブリッド化工程があるが、ここでは省略
してある。
In practice, a SiMO for signal reading is further used.
Although there is a hybridizing step with SIC, it is omitted here.

【0028】次に本発明の配列型赤外線検出器の動作,
特性について説明する。GaAs基板1の下面より入射
した赤外光9は、CdTeバッファ層2,赤外光9に対
して十分透明なp−HgCdTe層3を通過し、赤外光
9に対して感度をもつp−HgCdTe層4で吸収さ
れ、光電流に光電変換させる。この光電流は拡散し最寄
りのpn接合に到達し、n−HgCdTe領域5,In
電極7を介して信号読み出し用のSiMOSICに送り
込まれ、赤外画像として出力される。
Next, the operation of the array type infrared detector of the present invention,
The characteristics will be described. The infrared light 9 incident from the lower surface of the GaAs substrate 1 passes through the CdTe buffer layer 2 and the p-HgCdTe layer 3 which is sufficiently transparent to the infrared light 9, and has a sensitivity of p-HgCdTe which is sensitive to the infrared light 9. It is absorbed by the HgCdTe layer 4 and photoelectrically converted into a photocurrent. This photocurrent diffuses and reaches the nearest pn junction, where the n-HgCdTe region 5, In
The signal is sent to the SiMOSIC for signal reading via the electrode 7 and output as an infrared image.

【0029】赤外画像特性に影響を与えるのは暗電流と
量子効率であるが、この構造および製造方法では、暗電
流となる少数キャリアの発生源である転位は、結晶の奥
の部分即ちCd組成の大きいp−HgCdTe層3とC
dTeバッファ層2の界面近傍に多く存在し、赤外光に
対して感度を持つp−HgCdTe層4中は十分低転位
化されている。
It is the dark current and the quantum efficiency that affect the infrared image characteristics. In this structure and the manufacturing method, the dislocation, which is the source of the minority carrier that becomes the dark current, is located in the deep part of the crystal, ie, Cd. P-HgCdTe layer 3 having a large composition and C
Many dislocations are present in the vicinity of the interface of the dTe buffer layer 2 and have sufficiently low dislocations in the p-HgCdTe layer 4 having sensitivity to infrared light.

【0030】MBE等で成長したHgCdTe結晶の拡
散長が一般的に10μm程度であること、本発明の実施
例では、p−HgCdTe層3からpn接合まで10μ
m以上あることことを考えると、転位の多く存在してい
るp−HgCdTe層3で発生した少数キャリアは、拡
散してもpn接合に到達することはなく暗電流とはなら
ない。
The diffusion length of the HgCdTe crystal grown by MBE or the like is generally about 10 μm, and in the embodiment of the present invention, the diffusion length from the p-HgCdTe layer 3 to the pn junction is 10 μm.
Considering that there are m or more, the minority carriers generated in the p-HgCdTe layer 3 where many dislocations exist do not reach the pn junction even if diffused, and do not become a dark current.

【0031】またp−HgCdTe層自体は低転位化さ
れているため、暗電流は十分低くおさえられているた
め、暗電流による画像特性の劣化はない。更に裏面から
入射した赤外光9は、Cd組成の大きいp−HgCdT
e層では吸収されず、赤外光に対して感度を持つp−H
gCdTe層4でのみ吸収され光電流を発生し、拡散長
以内にあるダイオードに到達し各画素に対応した信号出
力となるのでp−HgCdTe層3による量子効率の劣
化は見られない。
Since the p-HgCdTe layer itself has been reduced in dislocation, the dark current is kept sufficiently low, so that there is no deterioration in image characteristics due to the dark current. Further, the infrared light 9 incident from the back surface is p-HgCdT having a large Cd composition.
pH which is not absorbed by the e layer and has sensitivity to infrared light
A photocurrent is generated by being absorbed only in the gCdTe layer 4 and reaches a diode within the diffusion length and becomes a signal output corresponding to each pixel. Therefore, deterioration of the quantum efficiency due to the p-HgCdTe layer 3 is not observed.

【0032】このように本発明は、画像特性の劣化を招
く暗電流を低減させ且つ光電流のみを効率よくpn接合
に導くことができ、優れた画像特性が得られる配列型赤
外線検知器である。
As described above, the present invention is an arrayed infrared detector capable of reducing a dark current which causes deterioration of image characteristics and efficiently guiding only a photocurrent to a pn junction, thereby obtaining excellent image characteristics. .

【0033】本実施形態ではGaAs基板を用いた場合
について示したが、これがSi基板であっても得られる
効果は全く同様である。またHgCdTe層の組成や電
気的極性に関しても本実施例に限るものではなく、Cd
Teバッファ層上のHgCdTe層は被検知赤外光に対
して透明であり、その上のHgCdTe層は被検知赤外
光に対して感度をもつ組成であればよく、またp型とn
型が逆になってもなんら影響はない。
In this embodiment, the case where a GaAs substrate is used has been described. However, even if the substrate is a Si substrate, the same effects can be obtained. Further, the composition and electric polarity of the HgCdTe layer are not limited to those of the present embodiment, and the Cd
The HgCdTe layer on the Te buffer layer is transparent to the infrared light to be detected, and the HgCdTe layer thereover has only to have a composition having sensitivity to the infrared light to be detected.
There is no effect if the type is reversed.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の配列型赤
外線検出器およびその製造方法では、GaAsやSi等
の異種基板を用いた場合でも、転位等が原因となる暗電
流を低減させ、且つ光電流のみを効率よくpn接合に導
くことができ、優れた画像特性が得られる配列型赤外線
検出器を提供することができる。
As described above, in the array type infrared detector and the method of manufacturing the same according to the present invention, even when a heterogeneous substrate such as GaAs or Si is used, the dark current caused by dislocations and the like can be reduced. In addition, it is possible to provide an arrayed infrared detector capable of efficiently guiding only the photocurrent to the pn junction and obtaining excellent image characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る配列型赤外線検出器
を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an array-type infrared detector according to one embodiment of the present invention.

【図2】従来例を示すための図である。FIG. 2 is a diagram showing a conventional example.

【図3】本発明の配列型赤外線検出器の製造方法を説明
するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing an arrayed infrared detector according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 2 CdTeバッファ層 3 p−HgCdTe層(x=0.5) 4 p−HgCdTe層(x=0.23) 5 n−HgCdTe領域 6 ZnS保護膜 7 In電極 8 転位 9 赤外光 Reference Signs List 1 GaAs substrate 2 CdTe buffer layer 3 p-HgCdTe layer (x = 0.5) 4 p-HgCdTe layer (x = 0.23) 5 n-HgCdTe region 6 ZnS protective film 7 In electrode 8 Dislocation 9 infrared light

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板と、結晶と、HgCdTe領
域とを有する配列型赤外線検出器であって半導体基板
は、CdTeまたはCdZnTeとは異なる半導体材料
であり、 結晶は、前記半導体基板上に形成され、CdTeバッフ
ァ層と、比較的禁制帯幅の大きい第一のHgCdTe層
と、前記第一のHgCdTe層と同一導電型をもち赤外
線に対して感度を持つ第二のHgCdTe層とを順次エ
ピタキシャル成長して形成されたものであり、 HgCdTe領域は、前記第一および第二のHgCdT
e層と反対の導電型をもち、前記結晶上にアレイ状に形
成されたものであり、 前記HgCdTe領域により形成されるpn接合は、前
記第二のHgCdTe層中に含まれるものであることを
特徴とする配列型赤外線検出器。
An array type infrared detector having a semiconductor substrate, a crystal, and a HgCdTe region, wherein the semiconductor substrate is a semiconductor material different from CdTe or CdZnTe, and the crystal is formed on the semiconductor substrate. , A CdTe buffer layer, a first HgCdTe layer having a relatively large forbidden band width, and a second HgCdTe layer having the same conductivity type as the first HgCdTe layer and having sensitivity to infrared rays. HgCdTe region, wherein the first and second HgCdT regions
the pn junction formed by the HgCdTe region having the conductivity type opposite to that of the e-layer and being formed in an array on the crystal, and being included in the second HgCdTe layer. Characteristic array type infrared detector.
【請求項2】 前記半導体基板は、GaAs基板である
ことを特徴とする請求項1に記載の配列型赤外線検出
器。
2. The array-type infrared detector according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a GaAs substrate.
【請求項3】 前記半導体基板は、Si基板であること
を特徴とする請求項1に記載の配列型赤外線検出器。
3. The array-type infrared detector according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a Si substrate.
【請求項4】 前記第一のHgCdTe層のCdの組成
比は0.5以上であることを特徴とする請求項1に記載
の配列型赤外線検出器。
4. The array type infrared detector according to claim 1, wherein the composition ratio of Cd in the first HgCdTe layer is 0.5 or more.
【請求項5】 前記HgCdTe領域により形成される
pn接合と前記第一のHgCdTe層とは、第二のHg
CdTe層の拡散長以上離れていることを特徴とする請
求項1に記載の配列型赤外線検出器。
5. A pn junction formed by the HgCdTe region and the first HgCdTe layer form a second HgCdTe layer.
2. The arrayed infrared detector according to claim 1, wherein the distance is longer than the diffusion length of the CdTe layer.
【請求項6】 エピタキシャル成長工程と、熱サイクル
アニール工程と、pn接合形成工程とを少なくとも有す
る配列型赤外線検出器の製造方法であって、 エピタキシャル成長工程は、GaAs基板上にCdTe
バッファ層と、比較的禁制帯幅の大きい第一のHgCd
Te層と、前記第一のHgCdTe層とは同一導電型を
もち赤外線に対して感度を持つ第二のHgCdTe層と
を順次エピタキシャル成長させる処理を行うものであ
り、 熱サイクルアニール工程は、前記第一および第二のHg
CdTe層中に存在する転位を結晶の奥へ移動させる処
理を行うものでありpn接合形成工程は、前記第二のH
gCdTe層中にpn接合をアレイ状に形成する処理を
行うものであることを特徴とする配列型赤外線検出器の
製造方法。
6. A method of manufacturing an arrayed infrared detector having at least an epitaxial growth step, a thermal cycle annealing step, and a pn junction forming step, wherein the epitaxial growth step comprises forming a CdTe layer on a GaAs substrate.
Buffer layer and first HgCd having relatively large band gap
The Te layer and the first HgCdTe layer are for performing a process of sequentially epitaxially growing a second HgCdTe layer having the same conductivity type and having sensitivity to infrared rays. And the second Hg
The process for moving dislocations existing in the CdTe layer to the back of the crystal is performed.
A method for producing an arrayed infrared detector, comprising performing a process of forming pn junctions in an array in a gCdTe layer.
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