JP3124731B2 - ｐ＋／ｎ長波長赤外線およびｐ＋／ｎ中波長赤外線の二色同時検出器 - Google Patents
ｐ＋／ｎ長波長赤外線およびｐ＋／ｎ中波長赤外線の二色同時検出器Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
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- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体状態の放射検出
器、特に複数のスペクトル帯域内の、すなわち複数の
“色”の放射を感知する放射検出器に関する。
器、特に複数のスペクトル帯域内の、すなわち複数の
“色”の放射を感知する放射検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】所望のタイプの光検出器は２つのスペク
トル帯域で同時感知性を有する二色赤外線（ＩＲ）放射
検出器である。スペクトル帯域は短波長ＩＲ（ＳＷＩ
Ｒ）と中波長ＩＲ（ＭＷＩＲ）と長波長ＩＲ（ＬＷＩ
Ｒ）と超長波長ＩＲ（ＶＬＷＩＲ）を含んでいる。二色
ＩＲ検出器のアレイは多くの画像応用で使用されること
ができ、そこではアレイの視野内の情景から２つのスペ
クトル帯域内の放射を同時に検出することを必要とされ
る。例示により説明すると、アレイはＬＷＩＲとＭＷＩ
ＲまたはＬＷＩＲとＳＷＩＲを同時に検出する。
トル帯域で同時感知性を有する二色赤外線（ＩＲ）放射
検出器である。スペクトル帯域は短波長ＩＲ（ＳＷＩ
Ｒ）と中波長ＩＲ（ＭＷＩＲ）と長波長ＩＲ（ＬＷＩ
Ｒ）と超長波長ＩＲ（ＶＬＷＩＲ）を含んでいる。二色
ＩＲ検出器のアレイは多くの画像応用で使用されること
ができ、そこではアレイの視野内の情景から２つのスペ
クトル帯域内の放射を同時に検出することを必要とされ
る。例示により説明すると、アレイはＬＷＩＲとＭＷＩ
ＲまたはＬＷＩＲとＳＷＩＲを同時に検出する。
【０００３】図１は1992年５月12日出願の E. F. Schul
te氏の“Two Terminal Multiband Infrared Radiation
Detector”と題する米国特許第5,113,076 号明細書に記
載されているものに類似した二色検出器を示している。
この米国特許明細書には２つの背中合せに結合されたフ
ォトダイオードに対して類似する方法で機能する２つの
ヘテロ接合を有する放射検出器が開示されている。各フ
ォトダイオードはＬＷＩＲとＭＷＩＲなどの異なったＩ
Ｒスペクトル帯域内の放射に応答する。特定の波長帯域
の検出はバイアス電源を切換えることにより達成され
る。開示された構造はｎ−ｐ−ｎ型構造、ｐ−ｎ−ｐ型
構造、ｐ−ｎ−ｐ−ｎ型構造を含んでいる。
te氏の“Two Terminal Multiband Infrared Radiation
Detector”と題する米国特許第5,113,076 号明細書に記
載されているものに類似した二色検出器を示している。
この米国特許明細書には２つの背中合せに結合されたフ
ォトダイオードに対して類似する方法で機能する２つの
ヘテロ接合を有する放射検出器が開示されている。各フ
ォトダイオードはＬＷＩＲとＭＷＩＲなどの異なったＩ
Ｒスペクトル帯域内の放射に応答する。特定の波長帯域
の検出はバイアス電源を切換えることにより達成され
る。開示された構造はｎ−ｐ−ｎ型構造、ｐ−ｎ−ｐ型
構造、ｐ−ｎ−ｐ−ｎ型構造を含んでいる。
【０００４】さらに1992年９月22日出願のP. R. Norton
氏の“Two-Color Radiation Detector Array and Metho
ds of Fabricating Same”と題する米国特許第5,149,95
6 号明細書を参照する。この米国特許明細書には異なっ
た波長帯域（例えばＭＷＩＲとＬＷＩＲ）に応答する半
導体領域間の実質上連続した共通層の構成が開示されて
いる。接触部28が共通層に施され、それを読出し電子装
置へ結合する。
氏の“Two-Color Radiation Detector Array and Metho
ds of Fabricating Same”と題する米国特許第5,149,95
6 号明細書を参照する。この米国特許明細書には異なっ
た波長帯域（例えばＭＷＩＲとＬＷＩＲ）に応答する半
導体領域間の実質上連続した共通層の構成が開示されて
いる。接触部28が共通層に施され、それを読出し電子装
置へ結合する。
【０００５】さらに1995年１月10日出願のP. R. Norton
氏の“ Methods of Fabricating aTwo-Color Radiation
Detector Using LPE Crystal Growth ”と題する米国
特許第5,380,669 号明細書を参照する。この米国特許明
細書には犠牲基体上にｎ型のＬＷＩＲ層と、ｐ型のＭＷ
ＩＲ層と、ｎ型のＭＷＩＲ層とを成長するため液晶エピ
タキシ（ＬＰＥ）を使用することを開示されている。パ
ッシベーション層はｎ型ＭＷＩＲ層上に形成され、ＩＲ
に透明基体はパッシベーション層に結合され、その後犠
牲基体は除去される。結果的な構造はさらに二色検出器
のアレイを形成するように処理される。
氏の“ Methods of Fabricating aTwo-Color Radiation
Detector Using LPE Crystal Growth ”と題する米国
特許第5,380,669 号明細書を参照する。この米国特許明
細書には犠牲基体上にｎ型のＬＷＩＲ層と、ｐ型のＭＷ
ＩＲ層と、ｎ型のＭＷＩＲ層とを成長するため液晶エピ
タキシ（ＬＰＥ）を使用することを開示されている。パ
ッシベーション層はｎ型ＭＷＩＲ層上に形成され、ＩＲ
に透明基体はパッシベーション層に結合され、その後犠
牲基体は除去される。結果的な構造はさらに二色検出器
のアレイを形成するように処理される。
【０００６】1995年10月10日出願のK. KosaiとG. Chapm
an氏の“Dual-Band Infrared Radiation Detecor Optim
ized for Fabrication in Compositionally Graded HgC
dTe”と題する米国特許第5,457,331 号明細書も関連が
ある。
an氏の“Dual-Band Infrared Radiation Detecor Optim
ized for Fabrication in Compositionally Graded HgC
dTe”と題する米国特許第5,457,331 号明細書も関連が
ある。
【０００７】さらにJ. M. Arias 氏の1991年10月15日発
行のJournal of Applied Physics 70(8)の4820〜4822頁
に記載されたｎ−ｐ+ −ｎの二重帯域検出器も参照され
る。この三重層のｎ−ｐ+ −ｎ構造では、ＭＷＩＲ吸収
が下部のｎ型層で生じ、ＬＷＩＲ吸収が上部のｎ型層で
生じる。
行のJournal of Applied Physics 70(8)の4820〜4822頁
に記載されたｎ−ｐ+ −ｎの二重帯域検出器も参照され
る。この三重層のｎ−ｐ+ −ｎ構造では、ＭＷＩＲ吸収
が下部のｎ型層で生じ、ＬＷＩＲ吸収が上部のｎ型層で
生じる。
【０００８】1989年７月11日出願の“Light Sensitive
Superlattice Detector Arrangement with Spectral Se
nsitivity ”と題する米国特許第4,847,489 号明細書で
は、複数の光感知性検出器素子を具備する検出器配置を
開示している。各検出器素子は、交互に正および負にド
ープされ超格子を有する光感知性半導体材料の多重層構
造を有する。制御電圧はスペクトル光感度を制御し、光
フィルタ装置が光検出器を上部と下部の効率的なスペク
トル範囲の族に分割するために設けられている。
Superlattice Detector Arrangement with Spectral Se
nsitivity ”と題する米国特許第4,847,489 号明細書で
は、複数の光感知性検出器素子を具備する検出器配置を
開示している。各検出器素子は、交互に正および負にド
ープされ超格子を有する光感知性半導体材料の多重層構
造を有する。制御電圧はスペクトル光感度を制御し、光
フィルタ装置が光検出器を上部と下部の効率的なスペク
トル範囲の族に分割するために設けられている。
【０００９】1988年６月28日出願のOndris氏による“Ph
otovoltaic Heterojunction Structure ”と題する米国
特許第4,753,684 号明細書では、３層の二重ヘテロ接合
のＩＩ−ＶＩ族光起電構造が開示されている。
otovoltaic Heterojunction Structure ”と題する米国
特許第4,753,684 号明細書では、３層の二重ヘテロ接合
のＩＩ−ＶＩ族光起電構造が開示されている。
【００１０】1980年８月４日出願のMakoto Ito氏の日本
国特許第55-101832 号明細書では、要約書中で、対向す
る表面上に配置されている電極２、３を有するｎ型Ｈｇ
ＣｄＴｅからなる赤外線検出器が開示されている。バイ
アス電圧は極性の切換えが可能に電極２と３に結合され
ている。この装置は広い波長範囲の光線がただ１つの半
導体検出器により検出されることを可能にすると記載さ
れている。
国特許第55-101832 号明細書では、要約書中で、対向す
る表面上に配置されている電極２、３を有するｎ型Ｈｇ
ＣｄＴｅからなる赤外線検出器が開示されている。バイ
アス電圧は極性の切換えが可能に電極２と３に結合され
ている。この装置は広い波長範囲の光線がただ１つの半
導体検出器により検出されることを可能にすると記載さ
れている。
【００１１】ＩＲ応答材料に関する一般的な情報は文献
（D. Long とJ. L. Schmit氏の“HgCdTe and Related A
lloys ”、Semiconductors and Semimetals 、５巻、IR
Detectors、 Academic Press 、1970年）で見られる。
（D. Long とJ. L. Schmit氏の“HgCdTe and Related A
lloys ”、Semiconductors and Semimetals 、５巻、IR
Detectors、 Academic Press 、1970年）で見られる。
【００１２】文献（J. M. Pawlikowski とP. Becla氏の
“Some Properties of Photovoltaic CdX Hg1-X Te Det
ectors for Infrared Radiation ”Infrared Physics、
15巻、1975年、 331〜337 頁）にはＨｇＣｄＴｅ結晶と
エピタキシャルフィルムから構成される光起電性ｐ−ｎ
接合検出器が記載されている。光感知性が最大の位置は
カドミウムのモル分率を変化することによって１−９ミ
クロンのスペクトル範囲内でシフトされることが報告さ
れている。
“Some Properties of Photovoltaic CdX Hg1-X Te Det
ectors for Infrared Radiation ”Infrared Physics、
15巻、1975年、 331〜337 頁）にはＨｇＣｄＴｅ結晶と
エピタキシャルフィルムから構成される光起電性ｐ−ｎ
接合検出器が記載されている。光感知性が最大の位置は
カドミウムのモル分率を変化することによって１−９ミ
クロンのスペクトル範囲内でシフトされることが報告さ
れている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
された二色のＩＲ検出器と、それで構成されるアレイを
提供することである。
された二色のＩＲ検出器と、それで構成されるアレイを
提供することである。
【００１４】本発明の別の目的は、各画素内で直接中間
層（ｐ+ ＳＷＩＲ）接触部を使用する４層構造（ｎ型Ｍ
ＷＩＲ／ｐ+ 型ＳＷＩＲ／ｐ+ 型ＬＷＩＲキャッピング
層を有するｎ型ＬＷＩＲ）を有する二色の同時的なＩＲ
検出器アレイを提供することである。
層（ｐ+ ＳＷＩＲ）接触部を使用する４層構造（ｎ型Ｍ
ＷＩＲ／ｐ+ 型ＳＷＩＲ／ｐ+ 型ＬＷＩＲキャッピング
層を有するｎ型ＬＷＩＲ）を有する二色の同時的なＩＲ
検出器アレイを提供することである。
【００１５】本発明のさらに別の目的は、各画素内で間
接中間層（ｐ+ ＳＷＩＲ）接触部をｎ型のＬＷＩＲ／ｐ
+ ＳＷＩＲの順方向バイアスダイオードを介して使用す
る４層構造（ｎ型ＭＷＩＲ／ｐ+ 型ＳＷＩＲ／ｐ+ 型Ｌ
ＷＩＲキャッピング層を有するｎ型ＬＷＩＲ）を有する
二色の同時的なＩＲ検出器アレイを提供することであ
る。
接中間層（ｐ+ ＳＷＩＲ）接触部をｎ型のＬＷＩＲ／ｐ
+ ＳＷＩＲの順方向バイアスダイオードを介して使用す
る４層構造（ｎ型ＭＷＩＲ／ｐ+ 型ＳＷＩＲ／ｐ+ 型Ｌ
ＷＩＲキャッピング層を有するｎ型ＬＷＩＲ）を有する
二色の同時的なＩＲ検出器アレイを提供することであ
る。
【００１６】本発明のさらに別の目的は、バイアス選択
可能な二色または単色（例えばＭＷＩＲ／ＬＷＩＲまた
はＬＷＩＲ）放射検出器アレイを提供することである。
可能な二色または単色（例えばＭＷＩＲ／ＬＷＩＲまた
はＬＷＩＲ）放射検出器アレイを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の前述の目的は、
本発明の複数の放射検出器からなるアレイおよびそのア
レイの製造方法により達成される。本発明の好ましい実
施形態では、個々の放射検出器はＩＩ−ＶＩ族半導体材
料からなる第１の層を含んでいる。第１の層は第１の導
電型で第１のスペクトル帯域内の放射を吸収するように
選択されたバンドギャップを有する。第２の層はＩＩ−
ＶＩ族半導体材料から構成され、第１の導電型とは反対
の第２の導電型を有する。放射検出器はそれぞれ第１の
層上に位置する第２の層を含んでいる。第２の層は第１
の層と第１のｐ−ｎ接合を形成する。各放射検出器はさ
らに第２の層の上に位置し、ＩＩ−ＶＩ族半導体材料か
らなる第３の層を含んでいる。第３の層は第１の導電型
で第２のスペクトル帯域内の放射を吸収するように選択
されたとバンドギャップを有する。各放射検出器はさら
に第３の層の上に位置しＩＩ−ＶＩ族半導体材料から構
成される第４の層を含んでいる。第４の層は第２の導電
型を有し、第３の層との第２のｐ−ｎ接合を形成する。
第１および第２のスペクトル帯域は基本的にＳＷＩＲ、
ＭＷＩＲ、ＬＷＩＲ、ＶＬＷＩＲからなるグループから
選択される。
本発明の複数の放射検出器からなるアレイおよびそのア
レイの製造方法により達成される。本発明の好ましい実
施形態では、個々の放射検出器はＩＩ−ＶＩ族半導体材
料からなる第１の層を含んでいる。第１の層は第１の導
電型で第１のスペクトル帯域内の放射を吸収するように
選択されたバンドギャップを有する。第２の層はＩＩ−
ＶＩ族半導体材料から構成され、第１の導電型とは反対
の第２の導電型を有する。放射検出器はそれぞれ第１の
層上に位置する第２の層を含んでいる。第２の層は第１
の層と第１のｐ−ｎ接合を形成する。各放射検出器はさ
らに第２の層の上に位置し、ＩＩ−ＶＩ族半導体材料か
らなる第３の層を含んでいる。第３の層は第１の導電型
で第２のスペクトル帯域内の放射を吸収するように選択
されたとバンドギャップを有する。各放射検出器はさら
に第３の層の上に位置しＩＩ−ＶＩ族半導体材料から構
成される第４の層を含んでいる。第４の層は第２の導電
型を有し、第３の層との第２のｐ−ｎ接合を形成する。
第１および第２のスペクトル帯域は基本的にＳＷＩＲ、
ＭＷＩＲ、ＬＷＩＲ、ＶＬＷＩＲからなるグループから
選択される。
【００１８】第２および第３の層は本発明の第１の実施
形態（直接接触の実施形態）で第３の層内の穴を通って
行われるオーム接続により共に導電的に結合されてい
る。第２および第３の層はバイアス電源にも結合され、
これは他のバイアス電源と組合わさって第１、第２のｐ
−ｎ接合を逆バイアスし、ＭＷＩＲとＬＷＩＲで誘起さ
れた光キャリアの同時の収集を可能にする。
形態（直接接触の実施形態）で第３の層内の穴を通って
行われるオーム接続により共に導電的に結合されてい
る。第２および第３の層はバイアス電源にも結合され、
これは他のバイアス電源と組合わさって第１、第２のｐ
−ｎ接合を逆バイアスし、ＭＷＩＲとＬＷＩＲで誘起さ
れた光キャリアの同時の収集を可能にする。
【００１９】本発明の第２の実施形態（間接的接触の実
施形態）では、第２および第３の層は第３のｐ−ｎ接合
を通って共に導電的に結合される。第２および第３の層
はまたバイアス電源に結合され、これは他のバイアス電
源と組合わさって第１および第２のｐ−ｎ接合を逆バイ
アスし、また第３のｐ−ｎ接合を順方向バイアスし、従
ってＭＷＩＲとＬＷＩＲで誘起された光キャリアの同時
の収集を可能にする。本発明のこの実施形態では、バイ
アス電源の調節はＬＷＩＲで誘起された光キャリアのみ
が第２および第３のｐ−ｎ接合の組合わせにより収集さ
れる結果を生じる。
施形態）では、第２および第３の層は第３のｐ−ｎ接合
を通って共に導電的に結合される。第２および第３の層
はまたバイアス電源に結合され、これは他のバイアス電
源と組合わさって第１および第２のｐ−ｎ接合を逆バイ
アスし、また第３のｐ−ｎ接合を順方向バイアスし、従
ってＭＷＩＲとＬＷＩＲで誘起された光キャリアの同時
の収集を可能にする。本発明のこの実施形態では、バイ
アス電源の調節はＬＷＩＲで誘起された光キャリアのみ
が第２および第３のｐ−ｎ接合の組合わせにより収集さ
れる結果を生じる。
【００２０】放射検出器のアレイはさらに第１の層の表
面の下に位置する第１の表面を有する基体を含んでい
る。基体は第１および第２のスペクトル帯域内の電磁放
射に対して実質上透明である材料から選択される。
面の下に位置する第１の表面を有する基体を含んでい
る。基体は第１および第２のスペクトル帯域内の電磁放
射に対して実質上透明である材料から選択される。
【００２１】本発明はしたがって複数の放射検出器から
構成されるアレイを提供する。個々の放射検出器は陽極
と、第２の光応答性ダイオードの陽極に結合された陰極
を有する第１の光応答性ダイオードを含んでいる。第１
の光応答性ダイオードは第１の予め定められた波長の帯
域内の電磁放射に応答し、第２の光応答性ダイオードは
第２の予め定められた波長の帯域内の電磁放射に応答す
る。各放射検出器はさらに第１の光応答性ダイオードの
陽極に導電的に結合される第１の電気接触部と、第１の
光応答性ダイオードの陰極と第２の光応答性ダイオード
の陽極に導電的に結合される第２の電気接触部と、アレ
イの各第２の光応答性ダイオードの陰極に導電的に結合
される第３の電気接触部とを含んでいる。第１、第２、
第３の電気接触部はアレイの動作中第１、第２、第３の
電位にそれぞれ結合される。第１の電気接触部は第１の
予め定められた波長の帯域内の電磁放射により誘起され
た第１の電流を導電し、第２の電気接触部は第２の予め
定められた波長の帯域内の電磁放射により誘起された第
２の電流を導電し、これは第１の予め定められた波長帯
域内の電磁放射により誘起される電流よりも少ない電流
である。
構成されるアレイを提供する。個々の放射検出器は陽極
と、第２の光応答性ダイオードの陽極に結合された陰極
を有する第１の光応答性ダイオードを含んでいる。第１
の光応答性ダイオードは第１の予め定められた波長の帯
域内の電磁放射に応答し、第２の光応答性ダイオードは
第２の予め定められた波長の帯域内の電磁放射に応答す
る。各放射検出器はさらに第１の光応答性ダイオードの
陽極に導電的に結合される第１の電気接触部と、第１の
光応答性ダイオードの陰極と第２の光応答性ダイオード
の陽極に導電的に結合される第２の電気接触部と、アレ
イの各第２の光応答性ダイオードの陰極に導電的に結合
される第３の電気接触部とを含んでいる。第１、第２、
第３の電気接触部はアレイの動作中第１、第２、第３の
電位にそれぞれ結合される。第１の電気接触部は第１の
予め定められた波長の帯域内の電磁放射により誘起され
た第１の電流を導電し、第２の電気接触部は第２の予め
定められた波長の帯域内の電磁放射により誘起された第
２の電流を導電し、これは第１の予め定められた波長帯
域内の電磁放射により誘起される電流よりも少ない電流
である。
【００２２】本発明の間接的接触の実施形態において、
第１、第２、第３の電位の第１の値に対して、第１の電
気接触部は第１の予め定められた波長帯域内の電磁放射
により誘起される第１の電流を導電し、第２の電気接触
部は第２の予め定められた波長帯域内の電磁放射により
誘起される第２の電流を導電し、これは第１の予め定め
られた波長帯域内の電磁放射により誘起される電流より
も少ない。第１、第２、第３の電位の第２の値に対し
て、第１の電気接触部は第１の予め定められた波長帯域
内の電磁放射により誘起される第１の電流を導電し、第
２の電気接触部は第１の予め定められた波長帯域内の電
磁放射のみにより誘起される電流を導電する。
第１、第２、第３の電位の第１の値に対して、第１の電
気接触部は第１の予め定められた波長帯域内の電磁放射
により誘起される第１の電流を導電し、第２の電気接触
部は第２の予め定められた波長帯域内の電磁放射により
誘起される第２の電流を導電し、これは第１の予め定め
られた波長帯域内の電磁放射により誘起される電流より
も少ない。第１、第２、第３の電位の第２の値に対し
て、第１の電気接触部は第１の予め定められた波長帯域
内の電磁放射により誘起される第１の電流を導電し、第
２の電気接触部は第１の予め定められた波長帯域内の電
磁放射のみにより誘起される電流を導電する。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の前述および他の特徴は添
付図面を伴った本発明の以下の詳細な説明により明白に
なるであろう。ここで使用される短波長の赤外線（ＳＷ
ＩＲ）放射は約１０００ｎｍ（ナノメータ）から約３０
００ｎｍのスペクトル範囲を含むものと考えられる。中
間波長の赤外線（ＭＷＩＲ）放射は約３０００ｎｍから
約８０００ｎｍのスペクトル範囲を含むものと考えられ
る。長波長の赤外線（ＬＷＩＲ）放射は約７０００ｎｍ
から約１４０００ｎｍのスペクトル範囲を含むものと考
えられる。非常に長い波長の赤外線（ＶＬＷＩＲ）放射
は約１２０００から約３００００ｎｍのスペクトル範囲
を含むものと考えられている。帯域がある程度オバーラ
ップしても、ここで説明される目的では、そのようなオ
バーラップは重要であるとは考えられていない。また、
ここで使用されているように、半導体材料はそれが所定
のスペクトル帯域内の波長に対して最大または実質上最
大の光感度を示すならば、所定のスペクトル帯域に対し
て顕著な応答性を示すものと考えられる。
付図面を伴った本発明の以下の詳細な説明により明白に
なるであろう。ここで使用される短波長の赤外線（ＳＷ
ＩＲ）放射は約１０００ｎｍ（ナノメータ）から約３０
００ｎｍのスペクトル範囲を含むものと考えられる。中
間波長の赤外線（ＭＷＩＲ）放射は約３０００ｎｍから
約８０００ｎｍのスペクトル範囲を含むものと考えられ
る。長波長の赤外線（ＬＷＩＲ）放射は約７０００ｎｍ
から約１４０００ｎｍのスペクトル範囲を含むものと考
えられる。非常に長い波長の赤外線（ＶＬＷＩＲ）放射
は約１２０００から約３００００ｎｍのスペクトル範囲
を含むものと考えられている。帯域がある程度オバーラ
ップしても、ここで説明される目的では、そのようなオ
バーラップは重要であるとは考えられていない。また、
ここで使用されているように、半導体材料はそれが所定
のスペクトル帯域内の波長に対して最大または実質上最
大の光感度を示すならば、所定のスペクトル帯域に対し
て顕著な応答性を示すものと考えられる。
【００２４】ここで説明されている放射検出器は好まし
くはＬＰＥにより製造される。適切なＬＰＥ成長技術は
２つの文献（T. Tung, M.H. Kalisher, A.P. Stevens,
P.E.Herning氏のMaterials for Infrared Detectors an
d Sources、Mater. Res. Soc. Symp. Proc.、90巻、Mat
er. Res. Soc.、ピッツバーグ、ペンシルベニア州、198
7年、 321頁、およびT. Tung 氏のInfinite-Melt Verti
cal Liquid-Phase Epitaxy of HgCdTe from Hg Solutio
n、Status and Prospects、 J. Crystal Growth 86 、1
988年、 161〜172 頁に記載されている。
くはＬＰＥにより製造される。適切なＬＰＥ成長技術は
２つの文献（T. Tung, M.H. Kalisher, A.P. Stevens,
P.E.Herning氏のMaterials for Infrared Detectors an
d Sources、Mater. Res. Soc. Symp. Proc.、90巻、Mat
er. Res. Soc.、ピッツバーグ、ペンシルベニア州、198
7年、 321頁、およびT. Tung 氏のInfinite-Melt Verti
cal Liquid-Phase Epitaxy of HgCdTe from Hg Solutio
n、Status and Prospects、 J. Crystal Growth 86 、1
988年、 161〜172 頁に記載されている。
【００２５】本発明にしたがって二色のＩＲ応答放射検
出器10の第１の実施形態を示すため図２、７を参照す
る。検出器アレイは複数のこのような光検出器から構成
され、それぞれ例えば５０マイクロメートルのピッチを
有する検出器位置または画素を定めている。
出器10の第１の実施形態を示すため図２、７を参照す
る。検出器アレイは複数のこのような光検出器から構成
され、それぞれ例えば５０マイクロメートルのピッチを
有する検出器位置または画素を定めている。
【００２６】検出器10は例えばＣｄＺｎＴｅ基体等の
（関係している波長に対して）透明な基体12上に形成さ
れる。基体12の表面上にはｎ型のＭＷＩＲ応答放射吸収
層14が成長される。層14は約１１マイクロメートルの厚
さを有し、例えば約３×１０15原子／ｃｍ3 の濃度のイ
ンジウムでｎ型にドープされる。第１の層14上にはｐ+
ＳＷＩＲの第２の層16が被覆されている。層16は約３．
５マイクロメートルの厚さを有し、例えば砒素によりｐ
型にドープされる。第２の層16上にはｎ型のＬＷＩＲ応
答放射吸収層18が被覆されている。層18は約８．５マイ
クロメートルの厚さを有し、例えば約３×１０15原子／
ｃｍ3 の濃度のインジウムでｎ型にドープされる。第３
の層18上にはｐ+ キャップ層20が形成される。層20は約
３．５マイクロメートルよりも薄い厚さであり、例えば
砒素等によりｐ型にドープされる。
（関係している波長に対して）透明な基体12上に形成さ
れる。基体12の表面上にはｎ型のＭＷＩＲ応答放射吸収
層14が成長される。層14は約１１マイクロメートルの厚
さを有し、例えば約３×１０15原子／ｃｍ3 の濃度のイ
ンジウムでｎ型にドープされる。第１の層14上にはｐ+
ＳＷＩＲの第２の層16が被覆されている。層16は約３．
５マイクロメートルの厚さを有し、例えば砒素によりｐ
型にドープされる。第２の層16上にはｎ型のＬＷＩＲ応
答放射吸収層18が被覆されている。層18は約８．５マイ
クロメートルの厚さを有し、例えば約３×１０15原子／
ｃｍ3 の濃度のインジウムでｎ型にドープされる。第３
の層18上にはｐ+ キャップ層20が形成される。層20は約
３．５マイクロメートルよりも薄い厚さであり、例えば
砒素等によりｐ型にドープされる。
【００２７】前述の層の厚さと、ドープ剤の形式と、ド
ープ剤の濃度は単なる例示であり、本発明の実施を限定
する意味に解釈すべきではない。
ープ剤の濃度は単なる例示であり、本発明の実施を限定
する意味に解釈すべきではない。
【００２８】図２、７の実施形態では、層14,16,18,20
は複数のメサ構造10ａ、10ｂを形成するため直交に配置
される溝で区分される。検出器10の光学的に活性な部分
は主としてメサ構造10ａから構成される。メサ構造10ａ
は上部表面42と、下方に向かって傾斜しＭＷＩＲ層14で
終端している側壁を有し、ＬＷＩＲ層18内にある。接触
金属22とインジウムバンプ26はメサ10ａを外部バイアス
および読出し電子装置（図６のａで示されている）へ結
合するために与えられている。ｎ型のＭＷＩＲ層14はア
レイの全ての検出器に共通の層であり、アレイの周辺に
位置する電気接触部30が設けられている。
は複数のメサ構造10ａ、10ｂを形成するため直交に配置
される溝で区分される。検出器10の光学的に活性な部分
は主としてメサ構造10ａから構成される。メサ構造10ａ
は上部表面42と、下方に向かって傾斜しＭＷＩＲ層14で
終端している側壁を有し、ＬＷＩＲ層18内にある。接触
金属22とインジウムバンプ26はメサ10ａを外部バイアス
および読出し電子装置（図６のａで示されている）へ結
合するために与えられている。ｎ型のＭＷＩＲ層14はア
レイの全ての検出器に共通の層であり、アレイの周辺に
位置する電気接触部30が設けられている。
【００２９】メサ構造10ｂは上部表面44と、下方に向け
て傾斜しＭＷＩＲ層16で終端している側壁を有し、ＭＷ
ＩＲ層14内にある。本発明の見地にしたがって、接触金
属24はｎ型のＬＷＩＲ層18をｐ型のＳＷＩＲ層16と短絡
させるために設けられている。インジウムバンプ28は外
部から供給されたバイアス電位の接続を行う。
て傾斜しＭＷＩＲ層16で終端している側壁を有し、ＭＷ
ＩＲ層14内にある。本発明の見地にしたがって、接触金
属24はｎ型のＬＷＩＲ層18をｐ型のＳＷＩＲ層16と短絡
させるために設けられている。インジウムバンプ28は外
部から供給されたバイアス電位の接続を行う。
【００３０】インジウムバンプ26と28はアレイがそれに
続いて関連する読出し集積回路と混成されることを可能
にし、読出し集積回路の表面上の対応するインジウムバ
ンプに低温溶接される。読出し集積回路へ放射検出器ア
レイを混成する技術は技術上よく知られている。
続いて関連する読出し集積回路と混成されることを可能
にし、読出し集積回路の表面上の対応するインジウムバ
ンプに低温溶接される。読出し集積回路へ放射検出器ア
レイを混成する技術は技術上よく知られている。
【００３１】電気絶縁誘電体層、好ましくはＣｄＴｅ層
等の広いバンドギャップのパッシベーション層がメサ構
造10ａと10ｂの露出された表面上に施されることができ
る。このパッシベーション層は有効に表面状態を減少
し、検出器10の信号対雑音比を改良する。ＣｄＴｅから
なるパッシベーション層の適切な厚さは約５０００Ａ
（オングストローム）である。
等の広いバンドギャップのパッシベーション層がメサ構
造10ａと10ｂの露出された表面上に施されることができ
る。このパッシベーション層は有効に表面状態を減少
し、検出器10の信号対雑音比を改良する。ＣｄＴｅから
なるパッシベーション層の適切な厚さは約５０００Ａ
（オングストローム）である。
【００３２】図４を参照すると、図１のＬＰＥ成長され
たＬＷＩＲ層５の固有の組成格子は層４と５の間のｐ+
／ｎ接合から光・ホール（フォトキャリア）を遠去ける
結晶電位を生成する。これはこの材料で作られた順次的
および同時的の両検出器に対して非常にソフトなＬＷＩ
Ｒのスペクトルカットオフを生じる。
たＬＷＩＲ層５の固有の組成格子は層４と５の間のｐ+
／ｎ接合から光・ホール（フォトキャリア）を遠去ける
結晶電位を生成する。これはこの材料で作られた順次的
および同時的の両検出器に対して非常にソフトなＬＷＩ
Ｒのスペクトルカットオフを生じる。
【００３３】図２の検出器10では、ＭＷＩＲとＬＷＩＲ
のｐ+ ／ｎ接合17,19 はそれぞれ電荷キャリア収集のた
めに最適化される。図５を参照すると、ｐ+ ＬＷＩＲキ
ャップ層20と組合わせたＬＷＩＲ層18の固有の組成格子
は図４のエネルギ帯域のように収集を妨げるのとは反対
にＬＷＩＲ光ホールの収集を促進する。
のｐ+ ／ｎ接合17,19 はそれぞれ電荷キャリア収集のた
めに最適化される。図５を参照すると、ｐ+ ＬＷＩＲキ
ャップ層20と組合わせたＬＷＩＲ層18の固有の組成格子
は図４のエネルギ帯域のように収集を妨げるのとは反対
にＬＷＩＲ光ホールの収集を促進する。
【００３４】検出器10では、ＬＷＩＲ接合19は上部ｐ+
ＬＷＩＲキャップ層20とｎ型のＬＷＩＲ層18との間であ
り、図１の検出器１のように中間ｐ+ ＳＷＩＲ層16とｎ
型ＬＷＩＲ層18の間ではない。このように、ｎ型ＬＷＩ
Ｒ層18をｐ+ ＳＷＩＲ層16へ電気的に結合または短絡す
るためのメカニズムが設けられる。これらの層が共に短
絡されないならば、不所望な付加的なインジウムバンプ
が代わりに各ユニットセルで必要とされ、各これらの層
への別々のアクセスを可能にする。付加的なインジウム
バンプは検出器の製造を複雑にし、ユニットセルの面積
を増加させる。このように図２で示されているように、
この直接接触の実施形態では金属層24を使用してｎ型の
ＬＷＩＲ層18をｐ+ ＳＷＩＲ層16へ短絡することが好ま
しい。
ＬＷＩＲキャップ層20とｎ型のＬＷＩＲ層18との間であ
り、図１の検出器１のように中間ｐ+ ＳＷＩＲ層16とｎ
型ＬＷＩＲ層18の間ではない。このように、ｎ型ＬＷＩ
Ｒ層18をｐ+ ＳＷＩＲ層16へ電気的に結合または短絡す
るためのメカニズムが設けられる。これらの層が共に短
絡されないならば、不所望な付加的なインジウムバンプ
が代わりに各ユニットセルで必要とされ、各これらの層
への別々のアクセスを可能にする。付加的なインジウム
バンプは検出器の製造を複雑にし、ユニットセルの面積
を増加させる。このように図２で示されているように、
この直接接触の実施形態では金属層24を使用してｎ型の
ＬＷＩＲ層18をｐ+ ＳＷＩＲ層16へ短絡することが好ま
しい。
【００３５】図７は直接接触検出器10の平面図を示して
いる。ユニットセルまたは画素境界は40で示されてい
る。ＬＷＩＲメサ10ａの上部は42で示され、メサ10ｂの
上部は44で示されており、ｐ+ ＳＷＩＲ層16を露出する
ためのｎ型のＬＷＩＲ層18を貫通する穴は46で示されて
いる。
いる。ユニットセルまたは画素境界は40で示されてい
る。ＬＷＩＲメサ10ａの上部は42で示され、メサ10ｂの
上部は44で示されており、ｐ+ ＳＷＩＲ層16を露出する
ためのｎ型のＬＷＩＲ層18を貫通する穴は46で示されて
いる。
【００３６】図６のａは二色検出器10と、関連する読出
しユニットセルの概略図を示している。読出しユニット
セルはＬＷＩＲ電流増幅器48とＭＷＩＲ電流増幅器50と
を含んでいる。図６のａでは、ＬＷＩＲとＭＷＩＲの直
列結合されたダイオード検出器Ｄ１、Ｄ２の電流方向は
それぞれ同一方向であり、２つのユニットセル接触部
（インジウムバンプ26,28 ）に供給されるバイアスは基
体12（接触部30）に関して両者とも負であり、中間層接
触部（インジウムバンプ28）はＭＷＩＲとＬＷＩＲの光
電流の差電流を導電することが明白である。また、図２
において、適切なバイアス電位は接触部30で０ボルトで
あり、中間層接触部28で−５０ｍＶであり、キャップ層
接触部26で−１００ｍＶである。
しユニットセルの概略図を示している。読出しユニット
セルはＬＷＩＲ電流増幅器48とＭＷＩＲ電流増幅器50と
を含んでいる。図６のａでは、ＬＷＩＲとＭＷＩＲの直
列結合されたダイオード検出器Ｄ１、Ｄ２の電流方向は
それぞれ同一方向であり、２つのユニットセル接触部
（インジウムバンプ26,28 ）に供給されるバイアスは基
体12（接触部30）に関して両者とも負であり、中間層接
触部（インジウムバンプ28）はＭＷＩＲとＬＷＩＲの光
電流の差電流を導電することが明白である。また、図２
において、適切なバイアス電位は接触部30で０ボルトで
あり、中間層接触部28で−５０ｍＶであり、キャップ層
接触部26で−１００ｍＶである。
【００３７】本発明の第２の実施形態の間接的な中間接
触の二色検出器10' を示すため図３を参照する。図３を
図２と対照すると、穴46とｐ+ ＳＷＩＲ／ｎＬＷＩＲ短
絡接触金属24は接触金属32に置換され、これはより小さ
いメサ10ｂ' を完全に包囲していることが明白である。
このように、直接的な金属接触は、ｐ+ ＳＷＩＲ層16で
はなくｎ型のＬＷＩＲ層18のみに対して行われる。全て
の他の観点では、検出器10' は図２の検出器10と実質上
同一である。
触の二色検出器10' を示すため図３を参照する。図３を
図２と対照すると、穴46とｐ+ ＳＷＩＲ／ｎＬＷＩＲ短
絡接触金属24は接触金属32に置換され、これはより小さ
いメサ10ｂ' を完全に包囲していることが明白である。
このように、直接的な金属接触は、ｐ+ ＳＷＩＲ層16で
はなくｎ型のＬＷＩＲ層18のみに対して行われる。全て
の他の観点では、検出器10' は図２の検出器10と実質上
同一である。
【００３８】図８は図３の間接的中間層接触ユニットセ
ル40' の平面図である。図から明白であるように、メサ
10ｂ' のメサ上部44' 全体は接触金属32により被覆さ
れ、これはさらにメサ10ｂ' の外周周辺でｎ型のＬＷＩ
Ｒ層18に導電的に結合されている。また、ユニットセル
は図７の直接接触の実施形態よりもＬＷＩＲダイオード
（ｐ+ ＬＷＩＲキャップ層20と、その下に位置するｎ型
のＬＷＩＲ層118 ）から構成される割合が大きい。
ル40' の平面図である。図から明白であるように、メサ
10ｂ' のメサ上部44' 全体は接触金属32により被覆さ
れ、これはさらにメサ10ｂ' の外周周辺でｎ型のＬＷＩ
Ｒ層18に導電的に結合されている。また、ユニットセル
は図７の直接接触の実施形態よりもＬＷＩＲダイオード
（ｐ+ ＬＷＩＲキャップ層20と、その下に位置するｎ型
のＬＷＩＲ層118 ）から構成される割合が大きい。
【００３９】図６のｂを参照すると、この間接的な接触
の実施形態は各ユニットセル内、即ちｐ+ ／ｎＬＷＩＲ
ダイオード検出器Ｄ１と、Ｄ２、Ｄ３からなる“連続的
な読出し形式”のＬＷＩＲ／ＭＷＩＲの背中合せの（即
ち陽極と陽極が接続されている）ダイオード検出器内に
２つの直列結合した光検出器を形成する。
の実施形態は各ユニットセル内、即ちｐ+ ／ｎＬＷＩＲ
ダイオード検出器Ｄ１と、Ｄ２、Ｄ３からなる“連続的
な読出し形式”のＬＷＩＲ／ＭＷＩＲの背中合せの（即
ち陽極と陽極が接続されている）ダイオード検出器内に
２つの直列結合した光検出器を形成する。
【００４０】通常の二色動作下において、“連続的な読
出し形態”の検出器は単にＭＷＩＲ検出器としてのみ動
作され、Ｄ３のＬＷＩＲ接合は常に順方向バイアスさ
れ、Ｄ２のＭＷＩＲ接合は逆バイアスされる。Ｄ２のＭ
ＷＩＲ接合を逆バイアスすると連続的な二色検出器で生
じる不所望なバイポーラ利得が消去される。Ｄ３の順方
向バイアスされたＬＷＩＲ接合はｐ+ ＳＷＩＲ層16へ
“間接的”接触部を設ける。適切なバイアス電位は接触
部30で０ボルトであり、接触部28で−５０ｍＶであり、
接触部26で−１００ｍＶである。
出し形態”の検出器は単にＭＷＩＲ検出器としてのみ動
作され、Ｄ３のＬＷＩＲ接合は常に順方向バイアスさ
れ、Ｄ２のＭＷＩＲ接合は逆バイアスされる。Ｄ２のＭ
ＷＩＲ接合を逆バイアスすると連続的な二色検出器で生
じる不所望なバイポーラ利得が消去される。Ｄ３の順方
向バイアスされたＬＷＩＲ接合はｐ+ ＳＷＩＲ層16へ
“間接的”接触部を設ける。適切なバイアス電位は接触
部30で０ボルトであり、接触部28で−５０ｍＶであり、
接触部26で−１００ｍＶである。
【００４１】しかしながら、本発明のさらに別の観点に
したがって、Ｄ２のＬＷＩＲ接合を逆バイアスしＤ３の
ＭＷＩＲ接合を順方向バイアスするためにバイアス電位
を調節することによって、高い光充填係数と単色のＬＷ
ＩＲ検出器が達成される。適切なバイアス電位は接触部
30で０ボルトであり、接触部28で＋５０ｍＶであり、接
触部26で０ボルトである。
したがって、Ｄ２のＬＷＩＲ接合を逆バイアスしＤ３の
ＭＷＩＲ接合を順方向バイアスするためにバイアス電位
を調節することによって、高い光充填係数と単色のＬＷ
ＩＲ検出器が達成される。適切なバイアス電位は接触部
30で０ボルトであり、接触部28で＋５０ｍＶであり、接
触部26で０ボルトである。
【００４２】この方法で構成され動作される検出器アレ
イは従って２つのバイアス調節可能なモード、即ち第１
のＬＷＩＲ充填係数を有する同時的な二色（ＭＷＩＲ／
ＬＷＩＲ）検出器と、第２のより高いＬＷＩＲ充填係数
を有する単色（ＬＷＩＲ）検出器を有する。
イは従って２つのバイアス調節可能なモード、即ち第１
のＬＷＩＲ充填係数を有する同時的な二色（ＭＷＩＲ／
ＬＷＩＲ）検出器と、第２のより高いＬＷＩＲ充填係数
を有する単色（ＬＷＩＲ）検出器を有する。
【００４３】ＭＷＩＲ／ＬＷＩＲ放射応答装置の文脈で
記載されているが、検出器10はＳＷＩＲ／ＭＷＩＲ、Ｓ
ＷＩＲ／ＬＷＩＲ、ＭＷＩＲ／ＶＬＷＩＲ等の波長帯域
の他の組み合わせに応答されるように構成されることが
できる。これらの代わりの実施形態の放射吸収層の配置
は、入射放射が第１により広いバンドギャップの半導体
材料に遭遇するようにされている。さらにこれらの代わ
りの実施形態では基体12の材料は問題とされている波長
帯域に実質上透明であるように選択される。また、基体
12はＩＩ−ＶＩ族材料（ＣｄＺｎＴｅ）以外の材料から
構成されることができる。例えば基体12はＳｉ等のＩＶ
族材料またはＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族材料から構成さ
れることができる。
記載されているが、検出器10はＳＷＩＲ／ＭＷＩＲ、Ｓ
ＷＩＲ／ＬＷＩＲ、ＭＷＩＲ／ＶＬＷＩＲ等の波長帯域
の他の組み合わせに応答されるように構成されることが
できる。これらの代わりの実施形態の放射吸収層の配置
は、入射放射が第１により広いバンドギャップの半導体
材料に遭遇するようにされている。さらにこれらの代わ
りの実施形態では基体12の材料は問題とされている波長
帯域に実質上透明であるように選択される。また、基体
12はＩＩ−ＶＩ族材料（ＣｄＺｎＴｅ）以外の材料から
構成されることができる。例えば基体12はＳｉ等のＩＶ
族材料またはＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族材料から構成さ
れることができる。
【００４４】さらに、種々の材料の形式、大きさ、厚さ
は例示であり、本発明の実施に対する限定の意味ではな
いことが理解されよう。また種々の層の導電型は反対に
されることができ、したがってバイアス電位も調節され
る。
は例示であり、本発明の実施に対する限定の意味ではな
いことが理解されよう。また種々の層の導電型は反対に
されることができ、したがってバイアス電位も調節され
る。
【００４５】また、アレイの放射受光表面に反射防止被
覆を施すことも本発明の技術的範囲内に含まれる。これ
に関して、各放射吸収層内に問題の入射波長を集中する
ために、放射受光表面内またはその上またはそれを覆っ
て１以上のマイクロレンズ素子を有する画素の各ユニッ
トセルを設けることも本発明の技術的範囲内である。
覆を施すことも本発明の技術的範囲内に含まれる。これ
に関して、各放射吸収層内に問題の入射波長を集中する
ために、放射受光表面内またはその上またはそれを覆っ
て１以上のマイクロレンズ素子を有する画素の各ユニッ
トセルを設けることも本発明の技術的範囲内である。
【００４６】以上、本発明を好ましい実施形態に関して
特に示し説明したが、形態と詳細の変化が本発明の技術
的範囲を逸脱することなく行われることは当業者には明
白であろう。
特に示し説明したが、形態と詳細の変化が本発明の技術
的範囲を逸脱することなく行われることは当業者には明
白であろう。
【図１】原寸大ではない従来技術の二重帯域（二色）Ｉ
Ｒ検出器の断面図。
Ｒ検出器の断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態にしたがって各画素内
で直接的な中間層（ＳＷＩＲ）接触部を使用している４
層構造（ｎ型ＭＷＩＲ／ｐ+ 型ＳＷＩＲ／ｐ+ 型ＬＷＩ
Ｒキャッピング層を有するｎ型ＬＷＩＲ）を有する二色
の同時的なＩＲ検出器アレイの原寸大ではない断面図。
で直接的な中間層（ＳＷＩＲ）接触部を使用している４
層構造（ｎ型ＭＷＩＲ／ｐ+ 型ＳＷＩＲ／ｐ+ 型ＬＷＩ
Ｒキャッピング層を有するｎ型ＬＷＩＲ）を有する二色
の同時的なＩＲ検出器アレイの原寸大ではない断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態にしたがってＬＷＩＲ
／ｐＳＷＩＲ順方向バイアスダイオードを介して各画素
内に間接的な中間層（ＳＷＩＲ）接触部を使用している
４層構造（ｎ型ＭＷＩＲ／ｐ+ 型ＳＷＩＲ／ｐ+ 型ＬＷ
ＩＲキャッピング層を有するｎ型ＬＷＩＲ）を有する二
色の同時的なＩＲ検出器アレイの原寸大ではない断面
図。
／ｐＳＷＩＲ順方向バイアスダイオードを介して各画素
内に間接的な中間層（ＳＷＩＲ）接触部を使用している
４層構造（ｎ型ＭＷＩＲ／ｐ+ 型ＳＷＩＲ／ｐ+ 型ＬＷ
ＩＲキャッピング層を有するｎ型ＬＷＩＲ）を有する二
色の同時的なＩＲ検出器アレイの原寸大ではない断面
図。
【図４】図１の通常の二色検出器の理想的なエネルギ帯
域構造図。
域構造図。
【図５】図２および３の二色検出器の理想的なエネルギ
帯域構造図。
帯域構造図。
【図６】図２のｎ型ＭＷＩＲ／ｐ+ 型ＳＷＩＲ／ｐ+ 型
ＬＷＩＲキャッピング層を有するｎ型ＬＷＩＲの直接接
触検出器の概略図および、図３のｎ型ＭＷＩＲ／ｐ+ 型
ＳＷＩＲ／ｎ型ＬＷＩＲ／ｐ+ 型ＬＷＩＲキャッピング
層の間接的接触検出器の概略図。
ＬＷＩＲキャッピング層を有するｎ型ＬＷＩＲの直接接
触検出器の概略図および、図３のｎ型ＭＷＩＲ／ｐ+ 型
ＳＷＩＲ／ｎ型ＬＷＩＲ／ｐ+ 型ＬＷＩＲキャッピング
層の間接的接触検出器の概略図。
【図７】図２の二色性の直接的な接触検出器の拡大平面
図。
図。
【図８】図３の二色性の間接的な接触検出器の拡大平面
図。
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケニース・コーサイ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93117、ゴレタ、オールド・ランチ・ロ ード 234 (56)参考文献 特開 昭55−85082（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−201571（ＪＰ，Ａ) 米国特許5373182（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/02 H01L 31/10
Claims (10)
- 【請求項１】 複数の放射検出器からなるアレイにおい
て、 各放射検出器は、 それぞれ陽極および陰極を具備しており、第１の予め定
められた波長の帯域内の電磁放射に応答する第１の光応
答性ダイオードおよび第２の予め定められた波長帯域内
の電磁放射に応答する第２の光応答性ダイオードを具備
し、 第１の光応答性ダイオードの陰極は第２の光応答性ダイ
オードの陽極に結合され、さらに、各放射検出器は、 前記第１の光応答性ダイオードの前記陽極に導電的に結
合されている第１の電気接触部と、 前記第１の光応答性ダイオードの陰極および前記第２の
光応答性ダイオードの陽極に導電的に結合されている第
２の電気接触部と、 前記アレイの各第２の光応答性ダイオードの陰極に導電
的に結合されている第３の電気接触部とを具備し、 前記第１、第２、第３の電気接触部は前記アレイの動作
中、第１、第２、第３の電位にそれぞれ結合され、 前記第１の電気接触部は前記第１の予め定められた波長
の帯域内の電磁放射により誘起される第１の電流を出力
し、前記第２の電気接触部は前記第２の予め定められた
波長の帯域内の電磁放射により誘起される第２の電流を
出力する出力部として構成されていることを特徴とする
放射検出器のアレイ。 - 【請求項２】 前記第２の電気接触部は前記第１の光応
答性ダイオードの前記陰極と、前記第２の光応答性フォ
トダイオードの前記陽極に結合した陽極を有するダイオ
ードの陰極に導電的に結合されている請求項１記載のア
レイ。 - 【請求項３】 前記各放射検出器は、 ＩＩ−ＶＩ族半導体材料からなり、第１の導電型で第１
のスペクトル帯域内の放射を吸収するように選択された
バンドギャップを有する第１の層と、 前記第１の層上に位置し、ＩＩ−ＶＩ族半導体材料から
構成され、前記第１の層とｐ−ｎ接合を形成するために
第１の導電型とは反対の第２の導電型を有する第２の層
と、 前記第２の層上に位置し、ＩＩ−ＶＩ族半導体材料から
構成され、第１の導電型で第２のスペクトル帯域内の放
射を吸収するように選択されたバンドギャップを有する
第３の層と、 前記第３の層上に位置し、ＩＩ−ＶＩ族半導体材料から
構成され、前記第３の層とｐ−ｎ接合を形成するために
第２の導電型を有する第４の層とを具備している請求項
１記載のアレイ。 - 【請求項４】 前記第２、第３の層はこれらを第１のバ
イアス電源に結合するため第３の層内の穴を通って形成
されたオーム接続により共に導電的に結合され、前記第
１のバイアス電源は前記第４の層へ結合された第２のバ
イアス電源と共に前記第１および第２の両者の光応答性
ダイオードのｐ−ｎ接合を逆バイアスし、前記第１、第
２のスペクトル帯域内の入射放射により誘起される光キ
ャリアの同時の収集を可能にしている請求項３記載のア
レイ。 - 【請求項５】 前記第１、第２のスペクトル帯域は基本
的に短波長赤外線、中波長赤外線、長波長赤外線および
超長波長赤外線からなるグループから選択される請求項
３記載の放射検出器のアレイ。 - 【請求項６】 前記第１の層の表面の下に位置する第１
の表面を有し、前記第１および前記第２のスペクトル帯
域内の電磁放射に実質上透明である材料から選択される
基体をさらに具備している請求項３記載の放射検出器ア
レイ。 - 【請求項７】 前記第２、第３の層はこれらの一部を形
成するダイオードに共に導電的に結合され、前記ダイオ
ードは第１のバイアス電位により順方向にバイアスさ
れ、この第１のバイアス電位は前記第４の層に結合され
る第２のバイアス電位と結合して、前記第１、第２の光
応答性ダイオードのｐ−ｎ接合を逆バイアスし、前記第
１および第２のスペクトル帯域内の入射放射により誘起
される光キャリアの同時収集を可能にしている請求項３
記載のアレイ。 - 【請求項８】 個々の光検出器装置が２以上の波長のス
ペクトル帯域内の波長を有する電磁放射に応答する複数
の光検出器装置よりなるアレイの製造方法において、 基体を準備し、 ＩＩ−ＶＩ族半導体材料から構成され、第１の導電型で
第１のスペクトル帯域内の放射を吸収するように選択さ
れたバンドギャップを有する第１の層を基体の第１の表
面上に形成し、 第１の導電型とは反対の第２の導電型を有するＩＩ−Ｖ
Ｉ族半導体材料から構成されている第２の層を第１の層
上に形成し、 第１の導電型で第２のスペクトル帯域内の放射を吸収す
るように選択されたバンドギャップを有する第３の層を
第２の層上に形成し、 第２の導電型を有するＩＩ−ＶＩ族半導体材料から構成
されている第４の層を第３の層上に形成し、 複数のメサ構造を形成するために第４、第３、第２の層
を通って複数の直交して配置された溝を形成し、前記個
々のメサ構造は上部表面と、傾斜した側壁表面を有し、
アレイの所定の光検出器装置は２以上のメサ構造から構
成され、 第１および第２のメサ構造の上部表面上にそれぞれ第
１、第２の電気接触部を設け、第１の電気接触部を第４
の層へ導電的に結合し、第２の電気接触部を第２および
第３の層へ導電的に結合するステップを含んでいること
を特徴とする光検出器装置アレイの製造方法。 - 【請求項９】 各光検出器装置の各第１の層と共通して
共に導電的に結合するため第３の電気接触部を第１の層
へ形成するステップをさらに含んでいる請求項８記載の
方法。 - 【請求項１０】 第２の接触部を設けるステップが、 第２の層を露出するために第３の層を通る穴を形成し、 露出された第２の層と、第１のメサ構造内に含まれる第
３の層の一部に第２のメサ構造の上部を接続するために
導電性の被覆を形成するステップを含んでいる請求項８
記載の方法。
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|---|---|---|---|
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| US620718 | 1996-03-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1030957A JPH1030957A (ja) | 1998-02-03 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09048002A Expired - Lifetime JP3124731B2 (ja) | 1996-03-19 | 1997-03-03 | ｐ＋／ｎ長波長赤外線およびｐ＋／ｎ中波長赤外線の二色同時検出器 |
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| JP (1) | JP3124731B2 (ja) |
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