JP2955983B2 - 赤外線検出器の製造方法 - Google Patents
赤外線検出器の製造方法Info
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- JP2955983B2 JP2955983B2 JP7180155A JP18015595A JP2955983B2 JP 2955983 B2 JP2955983 B2 JP 2955983B2 JP 7180155 A JP7180155 A JP 7180155A JP 18015595 A JP18015595 A JP 18015595A JP 2955983 B2 JP2955983 B2 JP 2955983B2
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Description
【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赤外線検出器
の製造方法に関するものである。
体、特にＨｇを含む化合物半導体を用いた赤外線検出器
の製造方法に関するものである。
【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は、単一素子を二次元に配列
した構成をもつ配列型赤外線検出器に適用でき有効であ
る。その代表的なものにＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた赤外
線検出器がある。
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は、単一素子を二次元に配列
した構成をもつ配列型赤外線検出器に適用でき有効であ
る。その代表的なものにＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた赤外
線検出器がある。
【０００３】この検出器はＣｄＴｅやＧａＡｓ基板を用
い、ＬＰＥやＭＢＥ等で成長したＨｇＣｄＴｅエピタキ
シャル結晶上にｐｎ接合ダイオードが形成されており、
ｐｎ接合の形成にはｐ型結晶に対してＢのイオン注入が
一般的に用いられている。
い、ＬＰＥやＭＢＥ等で成長したＨｇＣｄＴｅエピタキ
シャル結晶上にｐｎ接合ダイオードが形成されており、
ｐｎ接合の形成にはｐ型結晶に対してＢのイオン注入が
一般的に用いられている。
【０００４】また結晶中の電子の拡散長が１０μｍ程度
であること、赤外線の入射は検出器の裏面より行う方が
入射光量の点で有利であること、表面近傍は内部に比べ
て若干結晶性に劣ることを考慮すると、用いる結晶が厚
さ１０〜１５μｍ程度であり、ｐｎ接合位置は表面より
ある程度深い１〜２μｍのところが望ましい。従って、
これを実現するためにイオン注入エネルギーとしては、
１５０〜２００ｋｅＶとかなり高いエネルギーを用いる
のが通例となっている。
であること、赤外線の入射は検出器の裏面より行う方が
入射光量の点で有利であること、表面近傍は内部に比べ
て若干結晶性に劣ることを考慮すると、用いる結晶が厚
さ１０〜１５μｍ程度であり、ｐｎ接合位置は表面より
ある程度深い１〜２μｍのところが望ましい。従って、
これを実現するためにイオン注入エネルギーとしては、
１５０〜２００ｋｅＶとかなり高いエネルギーを用いる
のが通例となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】高エネルギーでイオン
注入した場合、図２に示すように表面より１〜２μｍ程
度の結晶内部に形成されたｐｎ接合４ではイオン注入ダ
メージによる特性劣化の影響は少ないが、表面に露出し
ているｐｎ接合領域では、その周辺部分にまで及んで大
きなダメージが入ってダメージ領域５が存在しているた
め、表面再結合電流等の暗電流が著しく増加し、特性劣
化の原因となり問題となっていた。図中１はＣｄＴｅ基
板、２はｐ−ＨｇＣｄＴｅ層、６はｎ−ＨｇＣｄＴｅ領
域、９は保護膜、１０は電極である。
注入した場合、図２に示すように表面より１〜２μｍ程
度の結晶内部に形成されたｐｎ接合４ではイオン注入ダ
メージによる特性劣化の影響は少ないが、表面に露出し
ているｐｎ接合領域では、その周辺部分にまで及んで大
きなダメージが入ってダメージ領域５が存在しているた
め、表面再結合電流等の暗電流が著しく増加し、特性劣
化の原因となり問題となっていた。図中１はＣｄＴｅ基
板、２はｐ−ＨｇＣｄＴｅ層、６はｎ−ＨｇＣｄＴｅ領
域、９は保護膜、１０は電極である。
【０００６】これを回避するため低エネルギーのみでイ
オン注入した場合、表面のｐｎ接合周辺部のイオン注入
ダメージによる大きな特性劣化は軽減されるが、ｐｎ接
合の位置は浅くなり、ｐｎ接合全体にわたって結晶性の
あまり良くない表面の影響を受けるために特性劣化を免
れることはできない。
オン注入した場合、表面のｐｎ接合周辺部のイオン注入
ダメージによる大きな特性劣化は軽減されるが、ｐｎ接
合の位置は浅くなり、ｐｎ接合全体にわたって結晶性の
あまり良くない表面の影響を受けるために特性劣化を免
れることはできない。
【０００７】本発明の目的は、前記問題点を解決してｐ
ｎ接合特性の良好なフォトダイオードよりなる赤外線検
出器の製造方法を提供することにある。
ｎ接合特性の良好なフォトダイオードよりなる赤外線検
出器の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、Ｈｇを含
む化合物半導体を用いた赤外線検出器の製造方法であっ
て、異なるエネルギーによるイオン注入を複数行い、結
晶中にｐｎ接合を多段に形成するものである。
め、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、Ｈｇを含
む化合物半導体を用いた赤外線検出器の製造方法であっ
て、異なるエネルギーによるイオン注入を複数行い、結
晶中にｐｎ接合を多段に形成するものである。
【０００９】また本発明に係る赤外線検出器の製造方法
は、第１のイオン注入工程と、第２のイオン注入工程と
を有し、Ｈｇを含む化合物半導体を用いた赤外線検出器
を製造する方法であって、第１のイオン注入工程は、高
エネルギーでイオン注入を行い、結晶中にｐｎ接合を形
成する処理であり、第２のイオン注入工程は、低エネル
ギーでイオン注入を行い、前記ｐｎ接合上に重ねてｐｎ
接合を形成する処理である。
は、第１のイオン注入工程と、第２のイオン注入工程と
を有し、Ｈｇを含む化合物半導体を用いた赤外線検出器
を製造する方法であって、第１のイオン注入工程は、高
エネルギーでイオン注入を行い、結晶中にｐｎ接合を形
成する処理であり、第２のイオン注入工程は、低エネル
ギーでイオン注入を行い、前記ｐｎ接合上に重ねてｐｎ
接合を形成する処理である。
【００１０】また前記第２のイオン注入工程は、第１の
イオン注入工程によるイオン注入領域を覆う範囲で行う
ものである。
イオン注入工程によるイオン注入領域を覆う範囲で行う
ものである。
【００１１】また前記第１のイオン注入工程のイオン注
入エネルギーは１５０ｋｅＶ以上である。
入エネルギーは１５０ｋｅＶ以上である。
【００１２】また前記第２のイオン注入工程のイオン注
入エネルギーは１２０ｋｅＶ以下である。
入エネルギーは１２０ｋｅＶ以下である。
【００１３】本発明に係る赤外線検出器の製造方法で
は、ｐｎ接合の形成に通常の高エネルギーでイオン注入
を行った後、前記イオン注入領域を覆うように低エネル
ギーで２回目のイオン注入を行う工程を用いている。表
面に露出しているｐｎ接合周辺部は、低エネルギーのイ
オン注入領域であるためイオン注入ダメージが小さく、
それによる表面結合電流等の暗電流による特性の劣化も
少ない。
は、ｐｎ接合の形成に通常の高エネルギーでイオン注入
を行った後、前記イオン注入領域を覆うように低エネル
ギーで２回目のイオン注入を行う工程を用いている。表
面に露出しているｐｎ接合周辺部は、低エネルギーのイ
オン注入領域であるためイオン注入ダメージが小さく、
それによる表面結合電流等の暗電流による特性の劣化も
少ない。
【００１４】従って本発明の製造方法を用いることによ
り、ｐｎ接合特性の良好なフォトダイオードを得ること
ができる。
り、ｐｎ接合特性の良好なフォトダイオードを得ること
ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図により
説明する。図１は本発明の実施形態を製造工程順に示す
断面図である。
説明する。図１は本発明の実施形態を製造工程順に示す
断面図である。
【００１６】図１において本発明に係る赤外線検出器の
製造方法は基本的構成として、異なるエネルギーによる
イオン注入を複数行い、結晶中にｐｎ接合４，６を多段
に形成するものである。
製造方法は基本的構成として、異なるエネルギーによる
イオン注入を複数行い、結晶中にｐｎ接合４，６を多段
に形成するものである。
【００１７】本発明に係る赤外線検出器の製造方法を図
１の具体例を用いて説明する。図１（ａ）に示すように
ＣｄＴｅ基板１上にＭＢＥ法によりエピタキシャル成長
した厚さ約１０μｍのｐ−ＨｇＣｄＴｅ層２に５０μｍ
φの穴のレジストパターン３を形成した後、１６０ｋｅ
ＶのエネルギーでＢ+をイオン注入し、ｎ−ＨｇＣｄＴ
ｅ領域６，ｐｎ接合４をそれぞれ形成する。このときｐ
ｎ接合周辺部には、その外側１〜２μｍの範囲までイオ
ン注入ダメージが入りダメージ領域５が存在している。
１の具体例を用いて説明する。図１（ａ）に示すように
ＣｄＴｅ基板１上にＭＢＥ法によりエピタキシャル成長
した厚さ約１０μｍのｐ−ＨｇＣｄＴｅ層２に５０μｍ
φの穴のレジストパターン３を形成した後、１６０ｋｅ
ＶのエネルギーでＢ+をイオン注入し、ｎ−ＨｇＣｄＴ
ｅ領域６，ｐｎ接合４をそれぞれ形成する。このときｐ
ｎ接合周辺部には、その外側１〜２μｍの範囲までイオ
ン注入ダメージが入りダメージ領域５が存在している。
【００１８】次に図１（ｂ）に示すように、前記イオン
注入領域を含むように５５μｍφの穴のレジストパター
ン７を形成し、２回目のイオン注入を１００ｋｅＶのエ
ネルギーで行い、１回目のイオン注入で形成されたより
も少し大きめのｐｎ接合８を形成する。このときｐｎ接
合８の周辺部のダメージは打ち込みエネルギーが小さい
分だけ小さくなる。また１回目と２回目のイオン注入で
ｐｎ接合深さに若干差が生じるが、大きな問題とはなら
ない。
注入領域を含むように５５μｍφの穴のレジストパター
ン７を形成し、２回目のイオン注入を１００ｋｅＶのエ
ネルギーで行い、１回目のイオン注入で形成されたより
も少し大きめのｐｎ接合８を形成する。このときｐｎ接
合８の周辺部のダメージは打ち込みエネルギーが小さい
分だけ小さくなる。また１回目と２回目のイオン注入で
ｐｎ接合深さに若干差が生じるが、大きな問題とはなら
ない。
【００１９】図１（ｃ）に示すように、その後、表面保
護膜９，電極１０を形成し素子を完成させる。
護膜９，電極１０を形成し素子を完成させる。
【００２０】このように製作された赤外線検出器では、
１回目の高エネルギーのイオン注入によりｐｎ接合深さ
を２μｍ程度と適当な位置に形成することができ、更に
２回目の低エネルギーのイオン注入によりｐｎ接合周辺
部のダメージを小さく抑えることができるため、表面に
起因するｐｎ接合での再結合電流が少なく、特性の優れ
たダイオードを得ることができ赤外線検出器の感度向上
には有効である。
１回目の高エネルギーのイオン注入によりｐｎ接合深さ
を２μｍ程度と適当な位置に形成することができ、更に
２回目の低エネルギーのイオン注入によりｐｎ接合周辺
部のダメージを小さく抑えることができるため、表面に
起因するｐｎ接合での再結合電流が少なく、特性の優れ
たダイオードを得ることができ赤外線検出器の感度向上
には有効である。
【００２１】本実施例に示した赤外線検出器の製造方法
において、基板の種類，結晶成長の方法はあくまでも一
例であり、ＧａＡｓ基板やＬＰＥ法を用いても、なんら
問題はない。またイオン注入エネルギーに関しても高エ
ネルギーと低エネルギーの区別が明確であれば実施例に
示した値に限ることはなく、第１のイオン注入工程のイ
オン注入エネルギーは１５０ｋｅＶ以上、第２のイオン
注入工程のイオン注入エネルギーは１２０ｋｅＶ以下で
あればよい。
において、基板の種類，結晶成長の方法はあくまでも一
例であり、ＧａＡｓ基板やＬＰＥ法を用いても、なんら
問題はない。またイオン注入エネルギーに関しても高エ
ネルギーと低エネルギーの区別が明確であれば実施例に
示した値に限ることはなく、第１のイオン注入工程のイ
オン注入エネルギーは１５０ｋｅＶ以上、第２のイオン
注入工程のイオン注入エネルギーは１２０ｋｅＶ以下で
あればよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の赤外線検出
器の製造方法によれば、表面特性の優れたフォトダイオ
ードを提供することができ、赤外線検出器の高性能化を
実現することができる。
器の製造方法によれば、表面特性の優れたフォトダイオ
ードを提供することができ、赤外線検出器の高性能化を
実現することができる。
【図１】本発明の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図２】従来例を示す断面図である。
１ ＣｄＴｅ基板 ２ ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層 ３，７ レジストパターン ４，８ ｐｎ接合 ５ ダメージ領域 ６ ｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域 ９ 保護膜 １０ 電極
Claims (3)
- 【請求項１】第１のイオン注入工程と、第２のイオン注
入工程とを有し、Ｈｇを含む化合物半導体を用いた赤外
線検出器を製造する赤外線検出器の製造方法であって、 第１のイオン注入工程は、高エネルギーでイオン注入を
行い、結晶中にｐｎ接合を形成する処理であり、 第２のイオン注入工程は、第１のイオン注入工程による
イオン注入領域を覆う範囲で低エネルギーでイオン注入
を行い、前記ｐｎ接合上に重ねてｐｎ接合を形成する処
理であることを特徴とする赤外線検出器の製造方法。 - 【請求項２】前記第１のイオン注入工程のイオン注入エ
ネルギーは１５０ｋｅＶ以上であることを特徴とする請
求項１に記載の赤外線検出器の製造方法。 - 【請求項３】前記第２のイオン注入工程のイオン注入エ
ネルギーは１２０ｋｅＶ以下であることを特徴とする請
求項１又は２に記載の赤外線検出器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7180155A JP2955983B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 赤外線検出器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7180155A JP2955983B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 赤外線検出器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936411A JPH0936411A (ja) | 1997-02-07 |
| JP2955983B2 true JP2955983B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=16078364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7180155A Expired - Lifetime JP2955983B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 赤外線検出器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955983B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3027452A1 (fr) * | 2014-10-21 | 2016-04-22 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'une photodiode a faible bruit |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101958330A (zh) * | 2010-07-23 | 2011-01-26 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种金属化共用离子注入窗口的碲镉汞光伏探测芯片 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5649580A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-06 | Fujitsu Ltd | Preparation of semiconductor infrared-ray detecting element |
| US4818721A (en) * | 1987-07-29 | 1989-04-04 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Ion implantation into In-based group III-V compound semiconductors |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP7180155A patent/JP2955983B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3027452A1 (fr) * | 2014-10-21 | 2016-04-22 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'une photodiode a faible bruit |
| EP3012876A1 (fr) * | 2014-10-21 | 2016-04-27 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Procede de fabrication d'une photodiode a faible bruit |
| US9640701B2 (en) | 2014-10-21 | 2017-05-02 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Method of manufacturing a low noise photodiode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0936411A (ja) | 1997-02-07 |
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