JP3425395B2 - 半導体多波長撮像素子 - Google Patents
半導体多波長撮像素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の波長の赤外
線に感度を有する半導体多波長撮像素子とその製造方法
に関する。
線に感度を有する半導体多波長撮像素子とその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体多波長撮像素子は半導体
基板上に例えばフォトダイオードからなる多数の受光素
子がマトリックス状に配置されている。各受光素子は複
数の波長を感知するため、各波長に対応した構造を有し
ている。
基板上に例えばフォトダイオードからなる多数の受光素
子がマトリックス状に配置されている。各受光素子は複
数の波長を感知するため、各波長に対応した構造を有し
ている。
【０００３】従来の代表的なHg1-x Cdx Teを材料として
用いた複数の波長に感度を有する赤外線撮像素子として
はＵＳ−Ｐ−５１１３０７６ (Santa Barbara Researc
h Center, USA, 12.05.92)に開示されたメサ型構造の半
導体多波長撮像素子がある。この撮像素子は、ｎ型Hg
0.7 Cd0.3 Te層から受光すると、中赤外線はｎ型Hg0.7C
d0.3 Te層とｐ型Hg0.6 Cd0.4 Te層との間の逆バイアス
接合部付近で発生されたキャリアにより検知され、遠赤
外線はｐ型Hg0.6 Cd0.4 Te層とｎ型Hg0.8 Cd0.2Te層と
の間の逆バイアス接合部付近で発生されたキャリアによ
り検知される。
用いた複数の波長に感度を有する赤外線撮像素子として
はＵＳ−Ｐ−５１１３０７６ (Santa Barbara Researc
h Center, USA, 12.05.92)に開示されたメサ型構造の半
導体多波長撮像素子がある。この撮像素子は、ｎ型Hg
0.7 Cd0.3 Te層から受光すると、中赤外線はｎ型Hg0.7C
d0.3 Te層とｐ型Hg0.6 Cd0.4 Te層との間の逆バイアス
接合部付近で発生されたキャリアにより検知され、遠赤
外線はｐ型Hg0.6 Cd0.4 Te層とｎ型Hg0.8 Cd0.2Te層と
の間の逆バイアス接合部付近で発生されたキャリアによ
り検知される。
【０００４】この撮像素子はメサ型構造であるため、第
２の受光層であるインジウム添加ｎ型Hg0.8 Cd0.2 Te層
の受光領域占有面積比(Fill Factor)が第１の受光層イ
ンジウム添加ｎ型Hg0.7 Cd0.3 Te層と比較して少ない。
このため、第２の受光層ｎ型Hg0.8 Cd0.2 Te層に相当す
る波長に対して十分な感度が得られなかった。
２の受光層であるインジウム添加ｎ型Hg0.8 Cd0.2 Te層
の受光領域占有面積比(Fill Factor)が第１の受光層イ
ンジウム添加ｎ型Hg0.7 Cd0.3 Te層と比較して少ない。
このため、第２の受光層ｎ型Hg0.8 Cd0.2 Te層に相当す
る波長に対して十分な感度が得られなかった。
【０００５】また、波長帯域を選択するために、ダイオ
ードにバイアス電圧を切り替えて印加する回路が必要で
あるため、出力に電荷転送素子を接続して使用できない
という問題があった。
ードにバイアス電圧を切り替えて印加する回路が必要で
あるため、出力に電荷転送素子を接続して使用できない
という問題があった。
【０００６】また、US-P-5149956(Santa Barbara Resea
rch Center, USA, 22.09.92)で開示された撮像素子で
は、２個のフォトダイオードにより１画素が構成され、
この１画素に対して２つの結合柱が設けられている。こ
のため、１画素当たりの面積を縮小することが困難であ
り、画素密度を高めることができなかった。
rch Center, USA, 22.09.92)で開示された撮像素子で
は、２個のフォトダイオードにより１画素が構成され、
この１画素に対して２つの結合柱が設けられている。こ
のため、１画素当たりの面積を縮小することが困難であ
り、画素密度を高めることができなかった。
【０００７】また、EP-A-0475525(Philips Electronics
and Associated Industries Limited, GB, 18.03.92 )
に記載された半導体多波長検出器では、禁制帯幅の異な
る半導体層研磨工程やエッチング工程によって数十ミク
ロンメーター以下まで薄膜化し、それらを接着剤を用い
て接着させて積層体とする必要があり、製作が非常に困
難である。
and Associated Industries Limited, GB, 18.03.92 )
に記載された半導体多波長検出器では、禁制帯幅の異な
る半導体層研磨工程やエッチング工程によって数十ミク
ロンメーター以下まで薄膜化し、それらを接着剤を用い
て接着させて積層体とする必要があり、製作が非常に困
難である。
【０００８】また、受光層から電荷を取り出すための接
続電極が、１画素当たり２本必要となり高密度集積が困
難であった。
続電極が、１画素当たり２本必要となり高密度集積が困
難であった。
【０００９】更に、受光層の中に分離溝を設けているた
め、受光層の受光領域占有面積比が中赤外線を受ける受
光層に対して減少するため十分な感度が得られなかっ
た。
め、受光層の受光領域占有面積比が中赤外線を受ける受
光層に対して減少するため十分な感度が得られなかっ
た。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように、化合物半
導体を用いた従来の多波長に感度を有する２次元赤外線
撮像素子は高密度集積に適した構造のものがなく、しか
も製造方法が複雑であり、素子として完成させることが
非常に困難であった。
導体を用いた従来の多波長に感度を有する２次元赤外線
撮像素子は高密度集積に適した構造のものがなく、しか
も製造方法が複雑であり、素子として完成させることが
非常に困難であった。
【００１１】本発明の目的は、高密度集積化が可能で、
製造方法を簡素化し得る半導体多波長撮像素子とその製
造方法を提供することにある。
製造方法を簡素化し得る半導体多波長撮像素子とその製
造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に形成
された禁制帯幅の異なる複数の第１導電型の半導体受光
層と前記第１導電型の半導体受光層の間に介在させた半
導体分離層とを有する積層構造と、前記積層構造の各第
１導電型の半導体受光層中に連続して形成され、前記第
１導電型の半導体受光層との間にｐｎ接合を形成する第
２導電型の領域と、前記第２導電型の各領域に接続され
た出力用電極と、前記複数の第１導電型の半導体受光層
にそれぞれ接続された複数の接地電極とを具備する半導
体多波長撮像素子を提供する。
された禁制帯幅の異なる複数の第１導電型の半導体受光
層と前記第１導電型の半導体受光層の間に介在させた半
導体分離層とを有する積層構造と、前記積層構造の各第
１導電型の半導体受光層中に連続して形成され、前記第
１導電型の半導体受光層との間にｐｎ接合を形成する第
２導電型の領域と、前記第２導電型の各領域に接続され
た出力用電極と、前記複数の第１導電型の半導体受光層
にそれぞれ接続された複数の接地電極とを具備する半導
体多波長撮像素子を提供する。
【００１３】本発明は、基板上に形成された第１の禁制
帯幅の第１導電型の第１の半導体受光層と、前記第１の
半導体受光層上に成長された半導体分離層と、前記半導
体分離層上に成長された第１の禁制帯幅と異なる第２の
禁制帯幅の第１導電型の第２の半導体受光層と、前記第
１及び第２の半導体受光層中に連続して形成されて、前
記第１導電型の第１及び第２の半導体受光層との間にｐ
ｎ接合を形成している複数の第２導電型の領域と、前記
複数の第２導電型領域にそれぞれ接続された出力用電極
と、前記第１導電型の第１及び第２の半導体受光層にそ
れぞれ接続された接地電極とを具備する波長撮像素子を
提供する。
帯幅の第１導電型の第１の半導体受光層と、前記第１の
半導体受光層上に成長された半導体分離層と、前記半導
体分離層上に成長された第１の禁制帯幅と異なる第２の
禁制帯幅の第１導電型の第２の半導体受光層と、前記第
１及び第２の半導体受光層中に連続して形成されて、前
記第１導電型の第１及び第２の半導体受光層との間にｐ
ｎ接合を形成している複数の第２導電型の領域と、前記
複数の第２導電型領域にそれぞれ接続された出力用電極
と、前記第１導電型の第１及び第２の半導体受光層にそ
れぞれ接続された接地電極とを具備する波長撮像素子を
提供する。
【００１４】本発明の半導体多波長撮像素子では、前記
半導体分離層の禁制帯幅は前記禁制帯幅の異なる複数の
第１導電型の半導体受光層のいずれのものよりも広く選
定される。また、前記第２導電型の各領域の表面は窪ん
だ形状となっている。そのため、不純物を深い位置まで
拡散することができる。
半導体分離層の禁制帯幅は前記禁制帯幅の異なる複数の
第１導電型の半導体受光層のいずれのものよりも広く選
定される。また、前記第２導電型の各領域の表面は窪ん
だ形状となっている。そのため、不純物を深い位置まで
拡散することができる。
【００１５】本発明の半導体多波長撮像素子では、前記
第１及び第２の半導体受光層の各層として水銀を含む化
合物半導体を使用することが好ましい。
第１及び第２の半導体受光層の各層として水銀を含む化
合物半導体を使用することが好ましい。
【００１６】本発明は、基板上に第１の禁制帯幅の第１
導電型の第１の半導体受光層を成長させる工程と、前記
第１の半導体受光層上に前記第１の半導体受光層と電気
的に分離する半導体分離層を成長させる工程と、前記半
導体分離層の表面をエッチングし開口部を形成する工程
と、前記開口部に不純物を導入し第２導電型の領域を形
成する工程と、前記第２導電型の領域を含む前記半導体
分離層上に第１の禁制帯幅と異なる禁制帯幅の第１導電
型の次の半導体受光層を成長させる工程と、前記分離層
成長、分離層における開口部の形成、第２導電型の領域
形成の工程を所定の積層数に達するまで反復する工程
と、最上部の半導体受光層に形成された第２導電型の領
域の上面に出力電極を形成する工程と、積層された前記
各半導体受光層としての第１導電型の領域にそれぞれ接
地電極を形成する工程とを具備する半導体多波長撮像素
子の製造方法を提供する。
導電型の第１の半導体受光層を成長させる工程と、前記
第１の半導体受光層上に前記第１の半導体受光層と電気
的に分離する半導体分離層を成長させる工程と、前記半
導体分離層の表面をエッチングし開口部を形成する工程
と、前記開口部に不純物を導入し第２導電型の領域を形
成する工程と、前記第２導電型の領域を含む前記半導体
分離層上に第１の禁制帯幅と異なる禁制帯幅の第１導電
型の次の半導体受光層を成長させる工程と、前記分離層
成長、分離層における開口部の形成、第２導電型の領域
形成の工程を所定の積層数に達するまで反復する工程
と、最上部の半導体受光層に形成された第２導電型の領
域の上面に出力電極を形成する工程と、積層された前記
各半導体受光層としての第１導電型の領域にそれぞれ接
地電極を形成する工程とを具備する半導体多波長撮像素
子の製造方法を提供する。
【００１７】本発明は、基板上に第１の禁制帯幅の第１
導電型の半導体受光層を成長させる工程と、前記半導体
受光層上に前記半導体受光層と電気的に分離する半導体
分離層を成長させる工程と、前記半導体分離層の表面を
エッチングし開口部を形成する工程と、前記半導体分離
層上に第１の禁制帯幅と異なる禁制帯幅の第１導電型の
次の半導体受光層を成長させる工程と、前記分離層成
長、分離層における開口部の形成、異なる禁制帯幅の次
の第１導電型半導体受光層の成長の工程を積層する半導
体受光層の数だけ反復する工程と、前記開口部に不純物
を導入して各半導体受光層を貫通する第２導電型の領域
を形成する工程と、前記第２導電型の領域の上面に出力
用電極を形成する工程と、前記第１導電型の各半導体受
光層に接地電極を形成する工程とを具備する半導体多波
長撮像素子の製造方法を提供する。
導電型の半導体受光層を成長させる工程と、前記半導体
受光層上に前記半導体受光層と電気的に分離する半導体
分離層を成長させる工程と、前記半導体分離層の表面を
エッチングし開口部を形成する工程と、前記半導体分離
層上に第１の禁制帯幅と異なる禁制帯幅の第１導電型の
次の半導体受光層を成長させる工程と、前記分離層成
長、分離層における開口部の形成、異なる禁制帯幅の次
の第１導電型半導体受光層の成長の工程を積層する半導
体受光層の数だけ反復する工程と、前記開口部に不純物
を導入して各半導体受光層を貫通する第２導電型の領域
を形成する工程と、前記第２導電型の領域の上面に出力
用電極を形成する工程と、前記第１導電型の各半導体受
光層に接地電極を形成する工程とを具備する半導体多波
長撮像素子の製造方法を提供する。
【００１８】また、本発明は、複数の画素位置の各々に
配置され、異なる波長領域をそれぞれ感知する複数のフ
ォトダイオードと、各画素位置における前記複数のフォ
トダイオードのアノードに共通に接続された第１のスイ
ッチ素子と、複数の画素位置にそれぞれ対応し、異なる
波長領域毎に同じ波長領域を感知する複数のフォトダイ
オードのカソードに共通に接続される第２のスイッチ素
子とを具備する半導体多波長撮像素子を提供する。
配置され、異なる波長領域をそれぞれ感知する複数のフ
ォトダイオードと、各画素位置における前記複数のフォ
トダイオードのアノードに共通に接続された第１のスイ
ッチ素子と、複数の画素位置にそれぞれ対応し、異なる
波長領域毎に同じ波長領域を感知する複数のフォトダイ
オードのカソードに共通に接続される第２のスイッチ素
子とを具備する半導体多波長撮像素子を提供する。
【００１９】この半導体多波長撮像素子によると、スイ
ッチ素子の切り替えによって画素及び波長領域を任意に
選択することができる。
ッチ素子の切り替えによって画素及び波長領域を任意に
選択することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００２１】先ず、第１の実施形態の構造について説明
する。図１および図２に示すように、単結晶ＣｄＺｎＴ
ｅ（Ｚｎ：３％）基板１１上には複数の受光素子として
のフォトダイオードがマトリックス状に配置される。す
なわち、基板１１には例えばＭＷＩＲ用の第１の禁制帯
幅を有するｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２が設けられ、
このｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２上にＣｄＴｅ分離層
１３が設けられる。
する。図１および図２に示すように、単結晶ＣｄＺｎＴ
ｅ（Ｚｎ：３％）基板１１上には複数の受光素子として
のフォトダイオードがマトリックス状に配置される。す
なわち、基板１１には例えばＭＷＩＲ用の第１の禁制帯
幅を有するｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２が設けられ、
このｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２上にＣｄＴｅ分離層
１３が設けられる。
【００２２】ｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２中の各画素
位置にはｎ＋領域１４が設けられる。ＣｄＴｅ分離層１
３上に例えばＬＷＩＲ用の第２の禁制帯幅を有するｐ型
Hg0. 77 Cd0.23 Te受光層１５が設けられ、このｐ型Hg
0.77 Cd0.23 Te受光層１５上にＣｄＴｅ保護膜層１６及
び保護膜としての硫化亜鉛薄膜１８が設けられる。
位置にはｎ＋領域１４が設けられる。ＣｄＴｅ分離層１
３上に例えばＬＷＩＲ用の第２の禁制帯幅を有するｐ型
Hg0. 77 Cd0.23 Te受光層１５が設けられ、このｐ型Hg
0.77 Cd0.23 Te受光層１５上にＣｄＴｅ保護膜層１６及
び保護膜としての硫化亜鉛薄膜１８が設けられる。
【００２３】ｐ型Hg0.77 Cd0.23 Te受光層１５中のｎ＋
領域１４の上にはHg0.77 Cd0.23 Teのｎ＋領域１７が設
けられる。このｎ＋領域１７上にインジウム電極１９が
設けられる。素子アレイの周辺部には各波長の受光層１
２、１５に対して、共通の接地電極２１、２３が設けら
れている。このうち電極２１は絶縁膜２８により受光層
１５から絶縁されている。すべての素子の電極１９上に
例えばインジウムからなる結合柱（バンプ）２０が設け
られ、波長毎の共通接地電極２１、２３上にもインジウ
ムの結合柱２２、２４が設けられている。これらの結合
柱２０、２２、２４に図示せぬ電荷転送素子が電気的に
接続される。この結果、図１に示されるように複数の多
波長受光素子がマトリックス状に配列された多波長撮像
素子が構成される。
領域１４の上にはHg0.77 Cd0.23 Teのｎ＋領域１７が設
けられる。このｎ＋領域１７上にインジウム電極１９が
設けられる。素子アレイの周辺部には各波長の受光層１
２、１５に対して、共通の接地電極２１、２３が設けら
れている。このうち電極２１は絶縁膜２８により受光層
１５から絶縁されている。すべての素子の電極１９上に
例えばインジウムからなる結合柱（バンプ）２０が設け
られ、波長毎の共通接地電極２１、２３上にもインジウ
ムの結合柱２２、２４が設けられている。これらの結合
柱２０、２２、２４に図示せぬ電荷転送素子が電気的に
接続される。この結果、図１に示されるように複数の多
波長受光素子がマトリックス状に配列された多波長撮像
素子が構成される。
【００２４】ここで、図１，図２に示す半導体多波長撮
像素子の製造方法について述べる。図３（ａ）に示すよ
うに、有機化合物を原料とする化学気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ）でＭＷＩＲとしての単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚｎ：
３％）基板１１上にｐ型Hg0. 7 Cd0.3 Te受光層１２が約
１０μｍ成長される。成長条件は原料ガスとして金属水
銀、ジメチルカドミウム、ジイソプロピルテルルとし、
成長温度を例えば３６０℃とする。さらに連続して成長
温度３２０℃でｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te 受光層１２上にＣ
ｄＴｅ分離層１３が約２μｍ成長される。フォトリソグ
ラフイ技術を用いて、各画素位置において１辺１０μｍ
の正方形にＣｄＴｅ分離層１３及びその下の受光層１２
が分離層１３の表面から受光層１２へ約３μｍの深さに
エッチングして除去される。その後、ドナー不純物とし
て例えばボロンが、例えばドーズ１×１０１４ｃ
ｍ−３、加速電圧１５０ｋｅＶでイオン注入されたり、
インジウムが拡散されてｎ＋領域１４が形成される。
像素子の製造方法について述べる。図３（ａ）に示すよ
うに、有機化合物を原料とする化学気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ）でＭＷＩＲとしての単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚｎ：
３％）基板１１上にｐ型Hg0. 7 Cd0.3 Te受光層１２が約
１０μｍ成長される。成長条件は原料ガスとして金属水
銀、ジメチルカドミウム、ジイソプロピルテルルとし、
成長温度を例えば３６０℃とする。さらに連続して成長
温度３２０℃でｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te 受光層１２上にＣ
ｄＴｅ分離層１３が約２μｍ成長される。フォトリソグ
ラフイ技術を用いて、各画素位置において１辺１０μｍ
の正方形にＣｄＴｅ分離層１３及びその下の受光層１２
が分離層１３の表面から受光層１２へ約３μｍの深さに
エッチングして除去される。その後、ドナー不純物とし
て例えばボロンが、例えばドーズ１×１０１４ｃ
ｍ−３、加速電圧１５０ｋｅＶでイオン注入されたり、
インジウムが拡散されてｎ＋領域１４が形成される。
【００２５】次に、図３（ｂ）に示すように、さらに原
料供給量を変更し、金属水銀、ジメチルカドミウム、ジ
イソプロピルテルルを用いて、成長温度３６０℃でＬＷ
ＩＲとしてのｐ型Hg0.77 Cd0.23 Te受光層１５が分離層
１３および受光層１２の露出部分上に約１０μｍ成長さ
れる。その際、成長開始時の成長温度を３２０℃とし
て、約２分間で３６０℃までに上昇させる。こうするこ
とによって、Hg0.7 Cd0. 3 Teのｎ＋領域１４とｐ型Hg
0.7 Cd0.3 Te受光層１２からの水銀の解離を防ぐことが
できる。さらに連続して成長温度３２０℃でＣｄＴｅ保
護膜層１６が受光層１５上に約２μｍ成長される。
料供給量を変更し、金属水銀、ジメチルカドミウム、ジ
イソプロピルテルルを用いて、成長温度３６０℃でＬＷ
ＩＲとしてのｐ型Hg0.77 Cd0.23 Te受光層１５が分離層
１３および受光層１２の露出部分上に約１０μｍ成長さ
れる。その際、成長開始時の成長温度を３２０℃とし
て、約２分間で３６０℃までに上昇させる。こうするこ
とによって、Hg0.7 Cd0. 3 Teのｎ＋領域１４とｐ型Hg
0.7 Cd0.3 Te受光層１２からの水銀の解離を防ぐことが
できる。さらに連続して成長温度３２０℃でＣｄＴｅ保
護膜層１６が受光層１５上に約２μｍ成長される。
【００２６】次に、フォトリソグラフイ技術を用いてｎ
＋領域１４の上方において１辺１０μｍの正方形に保護
膜層１６および受光層１５が保護膜層１６の表面から受
光層１５へ約３μｍエッチング除去される。その後、ド
ナー不純物としての例えばボロンが、例えば１×１０
１４ｃｍ−３、加速電圧１５０ｋｅＶでイオン注入され
たり、インジウムが拡散されて前記ｎ＋領域１４と連続
するHg0.77 Cd0.23 Teのｎ＋領域１７が形成される。
＋領域１４の上方において１辺１０μｍの正方形に保護
膜層１６および受光層１５が保護膜層１６の表面から受
光層１５へ約３μｍエッチング除去される。その後、ド
ナー不純物としての例えばボロンが、例えば１×１０
１４ｃｍ−３、加速電圧１５０ｋｅＶでイオン注入され
たり、インジウムが拡散されて前記ｎ＋領域１４と連続
するHg0.77 Cd0.23 Teのｎ＋領域１７が形成される。
【００２７】この後、図３（ｃ）に示すように、保護膜
層１６およびHg0.77 Cd0.23 Teのｎ ＋領域１７上に硫化
亜鉛薄膜１８が保護膜として３００ｎｍ積層される。硫
化亜鉛薄膜１８が選択的にエッチングされ、Hg0.77 Cd
0.23 Teのｎ＋領域１７が露出される。Hg0.77 Cd0.23 T
eのｎ＋領域１７の露出部にインジウムの電極１９が形
成される。この電極１９上にインジウムの結合柱２０が
設けられる。
層１６およびHg0.77 Cd0.23 Teのｎ ＋領域１７上に硫化
亜鉛薄膜１８が保護膜として３００ｎｍ積層される。硫
化亜鉛薄膜１８が選択的にエッチングされ、Hg0.77 Cd
0.23 Teのｎ＋領域１７が露出される。Hg0.77 Cd0.23 T
eのｎ＋領域１７の露出部にインジウムの電極１９が形
成される。この電極１９上にインジウムの結合柱２０が
設けられる。
【００２８】なお、禁制帯幅の異なる層が積層される場
合、赤外線の入射する方向から、禁制帯幅を順次狭くす
ることによって、各層でより効率的にその層の禁制帯幅
に適合した赤外線を吸収できる。したがって、図１，図
２の撮像素子では、単結晶ＣｄＺｎＴｅ基板１１から入
射する赤外線の入射方向によって、各受光層の禁制帯幅
は順次狭くなっている。また、半導体分離層１３は第１
導電型の半導体受光層１２、１５のいずれの禁制帯幅よ
りも広い禁制帯幅の半導体層で形成される。
合、赤外線の入射する方向から、禁制帯幅を順次狭くす
ることによって、各層でより効率的にその層の禁制帯幅
に適合した赤外線を吸収できる。したがって、図１，図
２の撮像素子では、単結晶ＣｄＺｎＴｅ基板１１から入
射する赤外線の入射方向によって、各受光層の禁制帯幅
は順次狭くなっている。また、半導体分離層１３は第１
導電型の半導体受光層１２、１５のいずれの禁制帯幅よ
りも広い禁制帯幅の半導体層で形成される。
【００２９】即ち、ＨｇＣｄＴｅの受光層がＭＯＣＶＤ
によって形成されるとき、受光層の成分は以下の規則に
よって決められる。
によって形成されるとき、受光層の成分は以下の規則に
よって決められる。
【００３０】受光層のＣｄ混晶組成比をｘとして、カド
ミウム原料（ＤＭＣｄ）の原料供給量をｙとすると、
ミウム原料（ＤＭＣｄ）の原料供給量をｙとすると、
【００３１】
【数１】
【００３２】の関係式を用いてカドミウム原料供給量を
設定している。この時、水銀供給量とテルル原料（ＤＩ
ＰＴｅ）はそれぞれ４.７×１０-4 mol/minで一定量と
している。例えば、ｘ＝０.２３のＬＷＩＲ用受光層を
形成する場合は、ＤＭＣｄ供給量を２.５３×１０-5 mo
l/min、ｘ＝０.３０のＭＷＩＲ用受光層を形成する場合
は、ＤＭＣｄ供給量を ２.８×１０-5 mol/min、ｘ＝
０.８０のＳＷＩＲ用受光層を形成する場合は、ＤＭＣ
ｄ供給量を４.３３×１０-5 mol/minとしている。但
し、原料供給量とＣｄ混晶組成比の関係は成長温度や成
長装置によって全く異なる。
設定している。この時、水銀供給量とテルル原料（ＤＩ
ＰＴｅ）はそれぞれ４.７×１０-4 mol/minで一定量と
している。例えば、ｘ＝０.２３のＬＷＩＲ用受光層を
形成する場合は、ＤＭＣｄ供給量を２.５３×１０-5 mo
l/min、ｘ＝０.３０のＭＷＩＲ用受光層を形成する場合
は、ＤＭＣｄ供給量を ２.８×１０-5 mol/min、ｘ＝
０.８０のＳＷＩＲ用受光層を形成する場合は、ＤＭＣ
ｄ供給量を４.３３×１０-5 mol/minとしている。但
し、原料供給量とＣｄ混晶組成比の関係は成長温度や成
長装置によって全く異なる。
【００３３】図４は図１の撮像素子の等価回路を示して
いる。但し、スイッチ素子２６，２７および駆動回路２
９が付加されている。ｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２と
Hg0. 7 Cd0.3 Teのｎ＋領域１４とによりフォトダイオー
ドＤ１１が構成され、ｐ型Hg 0.77 Cd0.23 Te受光層１５
とHg0.77 Cd0.23 Teのｎ＋領域１７とによりフォトダイ
オードＤ１２が構成される。２つのフォトダイオードＤ
１１、Ｄ１２のカソードはｎ＋領域１４、１７により形
成される。これらｎ＋領域１４、１７は電極１９及び結
合柱２０に共通接続されている。各結合柱２０はそれぞ
れスイッチ素子２５を介して電荷転送素子の入力端に結
合される。
いる。但し、スイッチ素子２６，２７および駆動回路２
９が付加されている。ｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２と
Hg0. 7 Cd0.3 Teのｎ＋領域１４とによりフォトダイオー
ドＤ１１が構成され、ｐ型Hg 0.77 Cd0.23 Te受光層１５
とHg0.77 Cd0.23 Teのｎ＋領域１７とによりフォトダイ
オードＤ１２が構成される。２つのフォトダイオードＤ
１１、Ｄ１２のカソードはｎ＋領域１４、１７により形
成される。これらｎ＋領域１４、１７は電極１９及び結
合柱２０に共通接続されている。各結合柱２０はそれぞ
れスイッチ素子２５を介して電荷転送素子の入力端に結
合される。
【００３４】また、各フォトダイオードＤ１１のアノー
ドは接地電極２１および結合柱２２に接続され、各フォ
トダイオードＤ１２のアノードは接地電極２３および結
合柱２４に接続されている。これらの結合柱２２、２４
はそれぞれスイッチ素子２６、２７を介して接地され
る。例えばフォトダイオードＤ１１で赤外線を検知する
場合、駆動回路２９からの駆動信号によりスイッチ素子
２６をオンとすると共に、スイッチ素子２５をオンとす
ることにより、第１の禁制帯幅の受光層が接地される。
そのため、フォトダイオードＤ１１に生じた光信号をス
イッチ素子２５を通して電荷転送素子に転送することが
できる。このときフォトダイオードＤ１２の出力信号は
スイッチ２７がオフであるため受光層が接地されず、ス
イッチ素子２５を通して光信号を電荷転送素子に転送さ
れることはない。
ドは接地電極２１および結合柱２２に接続され、各フォ
トダイオードＤ１２のアノードは接地電極２３および結
合柱２４に接続されている。これらの結合柱２２、２４
はそれぞれスイッチ素子２６、２７を介して接地され
る。例えばフォトダイオードＤ１１で赤外線を検知する
場合、駆動回路２９からの駆動信号によりスイッチ素子
２６をオンとすると共に、スイッチ素子２５をオンとす
ることにより、第１の禁制帯幅の受光層が接地される。
そのため、フォトダイオードＤ１１に生じた光信号をス
イッチ素子２５を通して電荷転送素子に転送することが
できる。このときフォトダイオードＤ１２の出力信号は
スイッチ２７がオフであるため受光層が接地されず、ス
イッチ素子２５を通して光信号を電荷転送素子に転送さ
れることはない。
【００３５】また、フォトダイオードＤ１２で赤外線を
検知する場合、スイッチ素子２６をオフとし、スイッチ
素子２７、２５をオンとする。すると、スイッチ素子２
５を通してフォトダイオードＤ１２の光信号が電荷転送
素子に転送できる。
検知する場合、スイッチ素子２６をオフとし、スイッチ
素子２７、２５をオンとする。すると、スイッチ素子２
５を通してフォトダイオードＤ１２の光信号が電荷転送
素子に転送できる。
【００３６】上記スイッチ素子２５〜２７のスイッチン
グ制御を図５のタイミングチャートを参照して以下に詳
しく説明する。
グ制御を図５のタイミングチャートを参照して以下に詳
しく説明する。
【００３７】図４に示す回路において、スイッチ素子２
５に１６．７msec毎に５０μsecパルスが印加され、ス
イッチ素子２６あるいは２７に図５（ａ）に示すような
１００μsecのパルスが駆動回路２９より印加される
と、ダイオードＤ１１に対応する第１フレームの第１の
波長の出力信号およびダイオードＤ１２に対応する第２
フレームの第２の波長の出力信号が選択的に得られる。
即ち、スイッチ素子２６，２７の切り替えにより第１の
波長および第２の波長の画像信号が得られる。これによ
って、例えばスイッチ素子２６をオンして実行感度の良
い３〜５μｍ帯の画像で目標が捕らえられていたとき
に、高温の物体による障害行為が生じた場合、フレーム
が更新されるところでスイッチ素子２６をオフとし、ス
イッチ素子２７をオンとすることにようて検知波長を８
〜１２μｍ帯に切り替えることができる。８〜１２μｍ
帯の赤外画像では高温物体を撮像することによるハレー
ションなどの問題は生じないため目標物の形状を正確に
判断し、軌道を正しく修正することができた。
５に１６．７msec毎に５０μsecパルスが印加され、ス
イッチ素子２６あるいは２７に図５（ａ）に示すような
１００μsecのパルスが駆動回路２９より印加される
と、ダイオードＤ１１に対応する第１フレームの第１の
波長の出力信号およびダイオードＤ１２に対応する第２
フレームの第２の波長の出力信号が選択的に得られる。
即ち、スイッチ素子２６，２７の切り替えにより第１の
波長および第２の波長の画像信号が得られる。これによ
って、例えばスイッチ素子２６をオンして実行感度の良
い３〜５μｍ帯の画像で目標が捕らえられていたとき
に、高温の物体による障害行為が生じた場合、フレーム
が更新されるところでスイッチ素子２６をオフとし、ス
イッチ素子２７をオンとすることにようて検知波長を８
〜１２μｍ帯に切り替えることができる。８〜１２μｍ
帯の赤外画像では高温物体を撮像することによるハレー
ションなどの問題は生じないため目標物の形状を正確に
判断し、軌道を正しく修正することができた。
【００３８】また、図５（ｂ）に示すように第１及び第
２ラインについてスイッチ素子２５に１０μsecのパル
スが１６．７msec毎に印加され、かつスイッチ素子２６
および２７にそれぞれ２０μsecのパルスが印加された
場合、第１ラインの第１の波長の出力信号および、その
次の第２のラインの第２の波長の出力信号が選択的に得
られる。即ちスイッチ素子２６，２７の切り替えにより
第１の波長および第２の波長のライン信号が選択的に得
られる。これによって例えば、監視用カメラとして用
い、背景に常時高温物体がある領域を撮影している場
合、その領域が映るラインではスイッチ素子２７をオン
しておき、検知波長８〜１２μｍ帯で監視し、背景が低
温物体の領域はスイッチ素子２７をオフとし、スイッチ
素子２６をオンとして実行感度の良い３〜５μｍ帯で監
視することができる。
２ラインについてスイッチ素子２５に１０μsecのパル
スが１６．７msec毎に印加され、かつスイッチ素子２６
および２７にそれぞれ２０μsecのパルスが印加された
場合、第１ラインの第１の波長の出力信号および、その
次の第２のラインの第２の波長の出力信号が選択的に得
られる。即ちスイッチ素子２６，２７の切り替えにより
第１の波長および第２の波長のライン信号が選択的に得
られる。これによって例えば、監視用カメラとして用
い、背景に常時高温物体がある領域を撮影している場
合、その領域が映るラインではスイッチ素子２７をオン
しておき、検知波長８〜１２μｍ帯で監視し、背景が低
温物体の領域はスイッチ素子２７をオフとし、スイッチ
素子２６をオンとして実行感度の良い３〜５μｍ帯で監
視することができる。
【００３９】また、図５（ｃ）に示すように第１および
第２の画素についてスイッチ素子２５に５μsecのパル
スが１６．７msec毎に印加され、かつスイッチ素子２６
と２７にそれぞれ印加された場合、第１画素の第１の波
長の出力信号およびその次の第２画素の第２の波長の出
力信号が選択的に得られる。即ち、即ちスイッチ素子２
６，２７の切り替えにより第１の波長および第２の波長
の画素信号が選択的に得られる。これによって画素毎に
検知波長を変えることができ、先の実施形態に示すよう
に背景に高温物体がある領域だけ検知波長を８〜１２μ
ｍ帯にすることによって物体の認識率を向上することが
可能になった。
第２の画素についてスイッチ素子２５に５μsecのパル
スが１６．７msec毎に印加され、かつスイッチ素子２６
と２７にそれぞれ印加された場合、第１画素の第１の波
長の出力信号およびその次の第２画素の第２の波長の出
力信号が選択的に得られる。即ち、即ちスイッチ素子２
６，２７の切り替えにより第１の波長および第２の波長
の画素信号が選択的に得られる。これによって画素毎に
検知波長を変えることができ、先の実施形態に示すよう
に背景に高温物体がある領域だけ検知波長を８〜１２μ
ｍ帯にすることによって物体の認識率を向上することが
可能になった。
【００４０】上記構造の素子を液体窒素温度（７７Ｋ）
に冷却した状態で各画素のダイオード特性を測定した。
その結果が表１に示されている。この表１に示すよう
に、波長毎に感度差が少なく、単一波長素子に近い高感
度の赤外線多波長検出器が得られることが分かる。ま
た、画素ピッチも３０μｍと、単一波長の赤外線検知器
と同様のものが得られた。
に冷却した状態で各画素のダイオード特性を測定した。
その結果が表１に示されている。この表１に示すよう
に、波長毎に感度差が少なく、単一波長素子に近い高感
度の赤外線多波長検出器が得られることが分かる。ま
た、画素ピッチも３０μｍと、単一波長の赤外線検知器
と同様のものが得られた。
【００４１】
【表１】
【００４２】図６は本発明の第２の実施形態に従った３
波長赤外線検出器を示す。前記第１の実施形態と同一部
分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明す
る。
波長赤外線検出器を示す。前記第１の実施形態と同一部
分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明す
る。
【００４３】単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚｎ：３％）基板１
１上にｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受光層３１を形成する。この
ｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受光層３１上にＣｄＴｅ分離層１３
を約２μｍ成長する。また、ｐ型Ｈg0.2 Cd0.8 Te受光
層３１の中にHg0.2 Cd0.8 Teのｎ＋領域３２を形成す
る。このｎ＋領域３２より上方の構造は第１の実施形態
と同様である。また、ｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受光層３１に
接地電極３３を介してインジウムの結合柱３４が設けら
れている。前記接地電極３３は絶縁膜３５により受光層
１２、１５と絶縁されている。
１上にｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受光層３１を形成する。この
ｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受光層３１上にＣｄＴｅ分離層１３
を約２μｍ成長する。また、ｐ型Ｈg0.2 Cd0.8 Te受光
層３１の中にHg0.2 Cd0.8 Teのｎ＋領域３２を形成す
る。このｎ＋領域３２より上方の構造は第１の実施形態
と同様である。また、ｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受光層３１に
接地電極３３を介してインジウムの結合柱３４が設けら
れている。前記接地電極３３は絶縁膜３５により受光層
１２、１５と絶縁されている。
【００４４】この実施形態の場合も第１の実施形態と同
様に、ｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受光層３１の成長条件は原料
ガスとして金属水銀、ジメチルカドミウム、ジイソプロ
ピルテルルを用い、成長温度は例えば３６０℃である。
また、Hg0.2 Cd0.8 Teのｎ＋領域３２はドナー不純物を
拡散あるいはイオン注入などを用いて形成される。
様に、ｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受光層３１の成長条件は原料
ガスとして金属水銀、ジメチルカドミウム、ジイソプロ
ピルテルルを用い、成長温度は例えば３６０℃である。
また、Hg0.2 Cd0.8 Teのｎ＋領域３２はドナー不純物を
拡散あるいはイオン注入などを用いて形成される。
【００４５】図７は図６の等価回路を示しており、図４
と同一部分には同一符号を付す。ｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受
光層３１とHg0.2 Cd0.8 Teのｎ＋領域３２とによりフォ
トダイオードＤ１３が形成される。これらフォトダイオ
ードのカソードはフォトダイオードＤ１１、Ｄ１２と共
通接続され、各アノードは接地電極３３、結合柱３４に
共通接続されている。この結合柱３４はスイッチ素子３
６を介して接地される。フォトダイオードＤ１３の出力
信号はスイッチ素子３６及びスイッチ素子２５をオンと
することにより選択的に取り出され、電荷転送素子に転
送される。
と同一部分には同一符号を付す。ｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受
光層３１とHg0.2 Cd0.8 Teのｎ＋領域３２とによりフォ
トダイオードＤ１３が形成される。これらフォトダイオ
ードのカソードはフォトダイオードＤ１１、Ｄ１２と共
通接続され、各アノードは接地電極３３、結合柱３４に
共通接続されている。この結合柱３４はスイッチ素子３
６を介して接地される。フォトダイオードＤ１３の出力
信号はスイッチ素子３６及びスイッチ素子２５をオンと
することにより選択的に取り出され、電荷転送素子に転
送される。
【００４６】各画素のフォトダイオード特性を第１の実
施形態と同様に測定した結果、第１の実施形態と同様に
波長毎に感度差の少ない高感度な３波長赤外線検出器が
得られることが確認された。
施形態と同様に測定した結果、第１の実施形態と同様に
波長毎に感度差の少ない高感度な３波長赤外線検出器が
得られることが確認された。
【００４７】図８は、本発明の第３の実施形態を示して
いる。この実施形態は第１の実施形態と同様な赤外線２
波長撮像素子であるが、第１の実施形態に比べ製造工程
が容易である。すなわち、第３の実施形態では、ｎ＋領
域１４と１７を一度に形成して製造工程を簡単にしてい
る。
いる。この実施形態は第１の実施形態と同様な赤外線２
波長撮像素子であるが、第１の実施形態に比べ製造工程
が容易である。すなわち、第３の実施形態では、ｎ＋領
域１４と１７を一度に形成して製造工程を簡単にしてい
る。
【００４８】第３の実施形態の製造方法について図９を
参照して説明する。第１の実施形態と同様に、図９
（ａ）の工程において、有機化合物を原料とする化学気
相成長法で単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚｎ：３％）基板１１
上にｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２が約１０μｍ成長さ
れる。成長条件は原料ガスとして金属水銀、ジメチルカ
ドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度を例
えば３６０℃とする。さらに連続して成長温度３２０℃
でｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２上にＣｄＴｅ分離層１
３を約２μｍ成長する。フォトリソグラフイ技術を用い
て、受光層１２と分離層１３が１辺１０μｍの正方形に
ＣｄＴｅ分離層１３の表面から受光層１２に約３μｍエ
ッチング除去される。
参照して説明する。第１の実施形態と同様に、図９
（ａ）の工程において、有機化合物を原料とする化学気
相成長法で単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚｎ：３％）基板１１
上にｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２が約１０μｍ成長さ
れる。成長条件は原料ガスとして金属水銀、ジメチルカ
ドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度を例
えば３６０℃とする。さらに連続して成長温度３２０℃
でｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層１２上にＣｄＴｅ分離層１
３を約２μｍ成長する。フォトリソグラフイ技術を用い
て、受光層１２と分離層１３が１辺１０μｍの正方形に
ＣｄＴｅ分離層１３の表面から受光層１２に約３μｍエ
ッチング除去される。
【００４９】さらに図９（ｂ）に示すように原料供給量
を変更し、金属水銀、ジメチルカドミウム、ジイソプロ
ピルテルルを用いて、成長温度３６０℃でｐ型Hg0 .77
Cd0. 23 Te受光層１５が分離層１３および受光層１２の
上に約１０μｍ成長される。その際、成長開始時の成長
温度を３２０℃として、約２分間で３６０℃までに上昇
させる。第１の実施形態と同様にこうすることによっ
て、Hg0.7 Cd0.3 Teのｎ ＋領域１４とｐ型Hg0.7 Cd0.3
Te受光層１２からの水銀の解離を防ぐことができる。
を変更し、金属水銀、ジメチルカドミウム、ジイソプロ
ピルテルルを用いて、成長温度３６０℃でｐ型Hg0 .77
Cd0. 23 Te受光層１５が分離層１３および受光層１２の
上に約１０μｍ成長される。その際、成長開始時の成長
温度を３２０℃として、約２分間で３６０℃までに上昇
させる。第１の実施形態と同様にこうすることによっ
て、Hg0.7 Cd0.3 Teのｎ ＋領域１４とｐ型Hg0.7 Cd0.3
Te受光層１２からの水銀の解離を防ぐことができる。
【００５０】また、同様に連続して成長温度３２０℃で
ＣｄＴｅ保護膜層１６が受光層１５の上に約１μｍ成長
する。保護膜層１６および受光層１５がフォトリソグラ
フイ技術を用いて１辺１０μｍの正方形に保護膜層１６
の表面から受光層１５へ約６μｍエッチング除去され
る。その後、ドナー不純物が拡散あるいはイオン注入な
どを用いて受光層１２、及び受光層１５に導入され、図
９（ｃ）に示すようにHg 0.77 Cd0.23 Teのｎ＋領域１４
と１７が形成される。
ＣｄＴｅ保護膜層１６が受光層１５の上に約１μｍ成長
する。保護膜層１６および受光層１５がフォトリソグラ
フイ技術を用いて１辺１０μｍの正方形に保護膜層１６
の表面から受光層１５へ約６μｍエッチング除去され
る。その後、ドナー不純物が拡散あるいはイオン注入な
どを用いて受光層１２、及び受光層１５に導入され、図
９（ｃ）に示すようにHg 0.77 Cd0.23 Teのｎ＋領域１４
と１７が形成される。
【００５１】次に、保護膜層１６上に、保護膜として硫
化亜鉛薄膜が３００ｎｍに積層される。また、各ｎ＋領
域１７にインジウムの電極１９が形成され、各波長の受
光層１２、１５に対して、共通の接地電極２１、２３が
素子アレイの周辺部に形成される。
化亜鉛薄膜が３００ｎｍに積層される。また、各ｎ＋領
域１７にインジウムの電極１９が形成され、各波長の受
光層１２、１５に対して、共通の接地電極２１、２３が
素子アレイの周辺部に形成される。
【００５２】さらに、すべての素子の電極１９上にイン
ジウムの結合柱２０が設けられ、波長毎の共通接地電極
２１、２３上にもインジウムの結合柱２２、２４が設け
られる。これら結合柱２０、２２、２４に波長と各画素
を選択可能に電荷転送素子が電気的に接続される。
ジウムの結合柱２０が設けられ、波長毎の共通接地電極
２１、２３上にもインジウムの結合柱２２、２４が設け
られる。これら結合柱２０、２２、２４に波長と各画素
を選択可能に電荷転送素子が電気的に接続される。
【００５３】上記製造方法は、ｎ＋領域１４、１７を形
成するための不純物導入工程が１回で済むため、フォト
リソグラフイ工程での位置ずれを防ぐことができる。そ
のため、検知器毎の感度のばらつきを抑えることが可能
となる。
成するための不純物導入工程が１回で済むため、フォト
リソグラフイ工程での位置ずれを防ぐことができる。そ
のため、検知器毎の感度のばらつきを抑えることが可能
となる。
【００５４】以上説明したように本発明では禁制帯幅の
異なる半導体層とそれらの間の分離層とを順次成長させ
て形成する。従来からｐｎ接合を含む複数の半導体層を
順次成長させることによって、積層構造を形成すること
は半導体技術において知られているが、受光素子、特に
水銀を原料に含む赤外線受光素子ではエピタキシヤル成
長を実施する際の加熱によって水銀が下地半導体素子表
面から解離しやすい。それによって半導体素子が破壊さ
れるため、すべての半導体層を連続して積層することは
困難であった。しかし本発明では、第１乃至第３の実施
形態において説明したように、半導体層を連続して積層
する場合、成長開始時の成長温度を３２０℃として、約
２分間で３６０℃までに上昇させることによって水銀の
解離を防ぐことに成功し、本発明のような積層構造を成
長させることを可能にした。
異なる半導体層とそれらの間の分離層とを順次成長させ
て形成する。従来からｐｎ接合を含む複数の半導体層を
順次成長させることによって、積層構造を形成すること
は半導体技術において知られているが、受光素子、特に
水銀を原料に含む赤外線受光素子ではエピタキシヤル成
長を実施する際の加熱によって水銀が下地半導体素子表
面から解離しやすい。それによって半導体素子が破壊さ
れるため、すべての半導体層を連続して積層することは
困難であった。しかし本発明では、第１乃至第３の実施
形態において説明したように、半導体層を連続して積層
する場合、成長開始時の成長温度を３２０℃として、約
２分間で３６０℃までに上昇させることによって水銀の
解離を防ぐことに成功し、本発明のような積層構造を成
長させることを可能にした。
【００５５】また、各画素の電気的接続に必要な結合柱
の数を１画素について１本とすることができるため１画
素当たりの占有面積を削除でき、高集積化が可能にな
る。製造方法を簡素化でき容易に高品質の半導体多波長
撮像素子を得ることができる。
の数を１画素について１本とすることができるため１画
素当たりの占有面積を削除でき、高集積化が可能にな
る。製造方法を簡素化でき容易に高品質の半導体多波長
撮像素子を得ることができる。
【００５６】なお本発明は、上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、第１及び第２の導電型の半導
体受光層は、少なくとも水銀を含む半導体化合物として
ＨｇＺｎＴｅ受光層でもよい。
るものではない。例えば、第１及び第２の導電型の半導
体受光層は、少なくとも水銀を含む半導体化合物として
ＨｇＺｎＴｅ受光層でもよい。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
密度集積化を可能とし、かつ製造方法を簡素化すること
のできる半導体多波長撮像素子とその製造方法を提供で
きる。
密度集積化を可能とし、かつ製造方法を簡素化すること
のできる半導体多波長撮像素子とその製造方法を提供で
きる。
【図１】本発明の第１の実施形態に従ったの半導体多波
長撮像素子の断面図。
長撮像素子の断面図。
【図２】図１の半導体多波長撮像素子の斜視図。
【図３】図１に示す半導体多波長撮像素子の製造工程に
おける素子構造の断面図。
おける素子構造の断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態の半導体多波長撮像素
子の等価回路図。
子の等価回路図。
【図５】図４に示す回路を駆動するタイミングチャート
を示す図。
を示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態の半導体多波長撮像素
子の断面図。
子の断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態の半導体多波長撮像素
子の等価回路図。
子の等価回路図。
【図８】本発明の第３の実施形態の半導体多波長撮像素
子の断面図。
子の断面図。
【図９】図８に示す半導体多波長撮像素子の製造工程に
おける素子構造の断面図。
おける素子構造の断面図。
１１…単結晶ＣｄＺｎＴｅ基板、
１２…ｐ型Hg0.7 Cd0.3 Te受光層、
１３…ＣｄＴｅ分離層、
１４…ｎ+ 領域、
１５…ｐ型Hg0.77Cd0.23Te受光層、
１６…ＣｄＴｅ保護膜層、
１７…ｎ+ 領域、
１８…硫化亜鉛保護膜、
１９…インジウム電極、
２０…インジウムの結合柱（バンプ）、
２１…接地電極、
２２…インジウムの結合柱（バンプ）、
２３…接地電極、
２４…インジウムの結合柱（バンプ）、
２８…保護膜
２９…駆動回路
３１…ｐ型Hg0.2 Cd0.8 Te受光層
３２…ｎ＋領域
３３…接地電極
３４…結合柱
３５…絶縁膜
Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３…フォトダイオード
─────────────────────────────────────────────────────
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 27/14 - 27/148
H04N 5/335
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に形成された禁制帯幅の異なる複
数の第１導電型の半導体受光層と前記第１導電型の半導
体受光層の間に介在させた半導体分離層とを有する積層
構造と、 前記積層構造の各第１導電型の半導体受光層中を貫通す
るように連続して形成された領域であって、その貫通領
域側面と前記第１導電型の各半導体受光層との間にｐｎ
接合を形成する第２導電型の領域と、 前記第２導電型の各領域に接続された出力用電極と、 前記複数の第１導電型の各半導体受光層にそれぞれ接続
された複数の接地電極とを具備することを特徴とする半
導体多波長撮像素子。 - 【請求項２】 基板上に形成された第１の禁制帯幅の第
１導電型の第１の半導体受光層と、 前記第１の半導体受光層上に成長された半導体分離層
と、 前記半導体分離層上に成長された第１の禁制帯幅と異な
る第２の禁制帯幅の第１導電型の第２の半導体受光層
と、 前記第１及び第２の半導体受光層中並びに前記半導体分
離層中を貫通するように連続して形成された領域であっ
て、その貫通領域側面と前記第１導電型の第１及び第２
の半導体受光層との間にｐｎ接合を形成している複数の
第２導電型の領域と、 前記複数の第２導電型の各領域にそれぞれ接続された出
力用電極と、 前記第１導電型の第１及び第２の各半導体受光層にそれ
ぞれ接続された接地電極とを具備することを特徴とする
半導体多波長撮像素子。 - 【請求項３】 前記半導体分離層は、その禁制帯幅が前
記禁制帯幅の異なる複数の第１導電型の半導体受光層の
いずれのものよりも広い半導体層で構成されていること
を特徴とする請求項１及び２記載の半導体多波長撮像素
子。 - 【請求項４】 前記第２導電型の各領域の表面が窪んで
いることを特徴とする請求項１及び２記載の半導体多波
長撮像素子。 - 【請求項５】 前記第１及び第２の半導体受光層の各層
は少なくとも水銀を含む化合物半導体で形成されている
ことを特徴とする請求項１及び２記載の半導体多波長撮
像素子。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP24617499A JP3425395B2 (ja) | 1998-09-01 | 1999-08-31 | 半導体多波長撮像素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24734798 | 1998-09-01 | ||
| JP10-247347 | 1998-09-01 | ||
| JP24617499A JP3425395B2 (ja) | 1998-09-01 | 1999-08-31 | 半導体多波長撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150851A JP2000150851A (ja) | 2000-05-30 |
| JP3425395B2 true JP3425395B2 (ja) | 2003-07-14 |
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ID=26537603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24617499A Expired - Fee Related JP3425395B2 (ja) | 1998-09-01 | 1999-08-31 | 半導体多波長撮像素子 |
Country Status (1)
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-
1999
- 1999-08-31 JP JP24617499A patent/JP3425395B2/ja not_active Expired - Fee Related
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