JPH01246878A - 光検知素子 - Google Patents
光検知素子Info
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- JPH01246878A JPH01246878A JP63075067A JP7506788A JPH01246878A JP H01246878 A JPH01246878 A JP H01246878A JP 63075067 A JP63075067 A JP 63075067A JP 7506788 A JP7506788 A JP 7506788A JP H01246878 A JPH01246878 A JP H01246878A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光検知素子の構造に関し、特に表面リーク
電流の少ない赤外線検出用のフォトダイオードの構造に
関するものである。
電流の少ない赤外線検出用のフォトダイオードの構造に
関するものである。
第２図は従来の赤外線検出用フォトダイオードの構造を
示す断面図であり、図において、（１）は例えばＣ！ｄ
ｘＨｇ＋−ｘＴｅよりなる半導体層、（２）は前記半導
体層（１）中に異なる導電型の不純物をドープして形成
した不純物ドープ層、（８）はＰＵ接合、（４）は例え
ばＱｉ’Ｉ’ｓより成る基板、（６）は絶縁膜、（６）
と（γ）は電極、（８）は赤外線である。
示す断面図であり、図において、（１）は例えばＣ！ｄ
ｘＨｇ＋−ｘＴｅよりなる半導体層、（２）は前記半導
体層（１）中に異なる導電型の不純物をドープして形成
した不純物ドープ層、（８）はＰＵ接合、（４）は例え
ばＱｉ’Ｉ’ｓより成る基板、（６）は絶縁膜、（６）
と（γ）は電極、（８）は赤外線である。
Ｃｄｘ Ｈｇ ＋−ｘＴｅはＩＩ−ＩＶ族の化合物半導
体で組成比Ｘにより禁制帯幅が変化し、特に！ ＝ ０
．２のものは波長ｘｏｐｍ帯の赤外線検知素子として広
く利用されている。
体で組成比Ｘにより禁制帯幅が変化し、特に！ ＝ ０
．２のものは波長ｘｏｐｍ帯の赤外線検知素子として広
く利用されている。
ｃａｘＨｇｔ−ｘＴｅを用いた赤外線検知素子の構造と
しては第２図のようにＣｄ ”ｉ’ ｅより成る高抵抗
の基板（４）上にＰ型のＣｄｘＨｇ＋−ｘＴｅよりなる
半導体層（１）を形成し、前記半導体層（１）にたとえ
ばＩｎをドープしてＰｎ接合（８）を形成したフォトダ
イオード型のものが公知である。
しては第２図のようにＣｄ ”ｉ’ ｅより成る高抵抗
の基板（４）上にＰ型のＣｄｘＨｇ＋−ｘＴｅよりなる
半導体層（１）を形成し、前記半導体層（１）にたとえ
ばＩｎをドープしてＰｎ接合（８）を形成したフォトダ
イオード型のものが公知である。
赤外線（８）は基板（４）側から入射し、半導体層（１
）中で吸収され電子・正孔対に変換され、拡散によりｈ
接合（８）に到達したものが信号として検出される。
）中で吸収され電子・正孔対に変換され、拡散によりｈ
接合（８）に到達したものが信号として検出される。
半導体層（１）の厚さは赤外線（８）の吸収係数と電子
・正孔対の拡散係数により決まり、ｘ ＝ ０．２のＣ
’ｄｘＨｇｌ−ｘ’Ｉ’６ の場合１０〜３０．ｇｍで
ある。ＱｉＴｅよりなる基板（４）は赤外線（８）に対
して透明であり、薄い半導体層（１）を保持する働きを
している。
・正孔対の拡散係数により決まり、ｘ ＝ ０．２のＣ
’ｄｘＨｇｌ−ｘ’Ｉ’６ の場合１０〜３０．ｇｍで
ある。ＱｉＴｅよりなる基板（４）は赤外線（８）に対
して透明であり、薄い半導体層（１）を保持する働きを
している。
以上のようなフォトダイオードの性能を左右するものの
内、最も重要なものの１つが暗電流であり、暗電流が少
ない程高い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を有するフォトダ
イオードを得ることができる。
内、最も重要なものの１つが暗電流であり、暗電流が少
ない程高い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を有するフォトダ
イオードを得ることができる。
暗電流は理想的に作られたフォトダイオードでは拡散電
流又は空乏層内での発生・再結合電流により決まる値に
なるが、実際にはＰｕ接合が半導体層（１）の表面に露
出している部分で発生する表面リーク電流の影響が大き
く、フォトダイオードの性能が低下するという問題点が
あった。
流又は空乏層内での発生・再結合電流により決まる値に
なるが、実際にはＰｕ接合が半導体層（１）の表面に露
出している部分で発生する表面リーク電流の影響が大き
く、フォトダイオードの性能が低下するという問題点が
あった。
そこで、例えば特開昭５７−１０７０８２号では、半導
体層（１）の表面に前記半導体層（１）よりも広い禁制
帯幅を有する半導体層を形成することが提唱された。第
３図はその実施例を示す断面図で（１）〜（８）は第２
図に示したものと同じものであり、（９）は広禁制帯幅
の半導体層である。
体層（１）の表面に前記半導体層（１）よりも広い禁制
帯幅を有する半導体層を形成することが提唱された。第
３図はその実施例を示す断面図で（１）〜（８）は第２
図に示したものと同じものであり、（９）は広禁制帯幅
の半導体層である。
広禁制帯幅の半導体層（９）をＬＰＥ 、 １．４０
ｅＶ Ｄ法等により形成すれば、半導体層（１）との界
面での界面準位密度は十分小さくなり、広い禁制帯幅の
半導体層（９）と半導体層（１）の界面で発生するリー
ク電流は無視できる大きさとなる。
ｅＶ Ｄ法等により形成すれば、半導体層（１）との界
面での界面準位密度は十分小さくなり、広い禁制帯幅の
半導体層（９）と半導体層（１）の界面で発生するリー
ク電流は無視できる大きさとなる。
又、表面リーク電流は禁制帯幅に指数関数的に依存する
ので、たとえば半導体ｆｖＪ（１）の禁制帯幅を０．１
２８Ｖ（光の吸収端にしてｌＯμ７７１）、広禁制帯幅
の半導体層（９）の禁制帯幅を０．２５９Ｖ、フォトダ
イオードの動作温度を７７’にとすれば、広禁制帯幅の
半導体層（９）の表面リーク電流は半導体層（１）の表
面リーク電流に比べｌ／１０ に減少する。従って半導
体層（１）上に広禁制帯幅の半導体層（９）を形成する
ことにより、表面リーク電流の少ないフォトダイオード
を得ることが可能となる。しかしながらこのような構造
のフォトダイオードでは半導体層（１）のｎ型不純物ド
ープ層と広禁制帯幅の半導体層（９）のｎ型不純物ドー
プ層の界面の伝導帯中に第４が のエネルギーバンド図に示した様な障壁ゞ生じ、正常な
フォトダイオードの動作が損なわれることがあるという
問題点があったっ 〔発明が解決しようとする課題〕 従来のものは、上述のようにフォトダイオードの性能が
低下、又は動作が損なわれるという問題点があった。
ので、たとえば半導体ｆｖＪ（１）の禁制帯幅を０．１
２８Ｖ（光の吸収端にしてｌＯμ７７１）、広禁制帯幅
の半導体層（９）の禁制帯幅を０．２５９Ｖ、フォトダ
イオードの動作温度を７７’にとすれば、広禁制帯幅の
半導体層（９）の表面リーク電流は半導体層（１）の表
面リーク電流に比べｌ／１０ に減少する。従って半導
体層（１）上に広禁制帯幅の半導体層（９）を形成する
ことにより、表面リーク電流の少ないフォトダイオード
を得ることが可能となる。しかしながらこのような構造
のフォトダイオードでは半導体層（１）のｎ型不純物ド
ープ層と広禁制帯幅の半導体層（９）のｎ型不純物ドー
プ層の界面の伝導帯中に第４が のエネルギーバンド図に示した様な障壁ゞ生じ、正常な
フォトダイオードの動作が損なわれることがあるという
問題点があったっ 〔発明が解決しようとする課題〕 従来のものは、上述のようにフォトダイオードの性能が
低下、又は動作が損なわれるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためなされた
もので、表面リーク電流を減らすとともに伝導帯中に障
壁を生じない光検知素子を得ることを目的とするう 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る光検知素子は、第１の導電型半導体層と
、該半導体層上に形成された該半導体より禁制帯幅の大
なる第１の導電型半導体と、該禁制帯幅の大きい半導体
層の１部をエツチングにより除去し、該エツチングによ
り露出した半導体層に第２の導電型不純物をドープした
ドープ層とを備えたものである、 〔作用〕 この発明においては半導体層上に形成した禁制帯幅の大
きい半導体層により表面リーク電流が低減され、又禁制
帯幅の大なる半導体層の部分的除去より障壁の発生が防
げる。
もので、表面リーク電流を減らすとともに伝導帯中に障
壁を生じない光検知素子を得ることを目的とするう 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る光検知素子は、第１の導電型半導体層と
、該半導体層上に形成された該半導体より禁制帯幅の大
なる第１の導電型半導体と、該禁制帯幅の大きい半導体
層の１部をエツチングにより除去し、該エツチングによ
り露出した半導体層に第２の導電型不純物をドープした
ドープ層とを備えたものである、 〔作用〕 この発明においては半導体層上に形成した禁制帯幅の大
きい半導体層により表面リーク電流が低減され、又禁制
帯幅の大なる半導体層の部分的除去より障壁の発生が防
げる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の赤外線検出用フォトダイオードの製造方
法と構造を示す断面図で、（１）〜（９）は第３図に示
したものと同じか相当部であり、（１ｏ）はマスクであ
る。
図はこの発明の赤外線検出用フォトダイオードの製造方
法と構造を示す断面図で、（１）〜（９）は第３図に示
したものと同じか相当部であり、（１ｏ）はマスクであ
る。
次に、この発明フォトダイオードの製造方法を第１図を
用いて説明する。まず第１図（ａｔに示すようにＣｄ
ｉ’ ｅよりなる基板（４）に半導体層（１）、広禁制
帯幅の半導体層（９）を、たとえばＬＰＥ法により成長
したウェハを作製する。このとき半導体層（１）として
はｘ＝０２のＰ型ＣｄｘＨｇ ｔ−ｘ’Ｉ’ｅを用い、
広禁制帯幅の半導体層（９）としてはり０．２の、たと
えばＸ ＝ ０．３のｐ型Ｃｄｘ Ｈｇ １−ｘ″１’
ｅを用いる。次に第１図（ｂｌに示すように広禁制帯幅
の半導体層（９）を半導体層（１）に達する深さまで通
常の写真製版法を用いてエツチングする。次に第１図（
Ｃ１に示すようにＺｕＳ膜を１．／ａ程度蒸看し、写真
製版法を用いてマスク叫を形成する。続いてｎ型の不純
物を拡散又は注入によりドープし第１図（ｄｌのような
Ｐｕ接合〈８）を形成する。このとき広禁制帯幅の半導
体層（９）は半導体層（１）に比べ不純物ドープされに
くく、ごく薄いドープ層が形成される。続いてマスクａ
すを塩酸等で除去し、不純物ドープ時の表面荒れを除く
ためＨｒ−メタノール溶液を用いウェハをライトエッチ
する。このとき第１図（８１に示すように広禁制帯幅の
半導体層（９）中の薄いドープ層も同時に除去される。
用いて説明する。まず第１図（ａｔに示すようにＣｄ
ｉ’ ｅよりなる基板（４）に半導体層（１）、広禁制
帯幅の半導体層（９）を、たとえばＬＰＥ法により成長
したウェハを作製する。このとき半導体層（１）として
はｘ＝０２のＰ型ＣｄｘＨｇ ｔ−ｘ’Ｉ’ｅを用い、
広禁制帯幅の半導体層（９）としてはり０．２の、たと
えばＸ ＝ ０．３のｐ型Ｃｄｘ Ｈｇ １−ｘ″１’
ｅを用いる。次に第１図（ｂｌに示すように広禁制帯幅
の半導体層（９）を半導体層（１）に達する深さまで通
常の写真製版法を用いてエツチングする。次に第１図（
Ｃ１に示すようにＺｕＳ膜を１．／ａ程度蒸看し、写真
製版法を用いてマスク叫を形成する。続いてｎ型の不純
物を拡散又は注入によりドープし第１図（ｄｌのような
Ｐｕ接合〈８）を形成する。このとき広禁制帯幅の半導
体層（９）は半導体層（１）に比べ不純物ドープされに
くく、ごく薄いドープ層が形成される。続いてマスクａ
すを塩酸等で除去し、不純物ドープ時の表面荒れを除く
ためＨｒ−メタノール溶液を用いウェハをライトエッチ
する。このとき第１図（８１に示すように広禁制帯幅の
半導体層（９）中の薄いドープ層も同時に除去される。
続いて第１図（ｆｌに示すように絶縁膜（５）。
電極（６）と（７）を形成しフォトダイオードが完成す
る。
る。
以上のようにして作製したフォトダイオードにおいては
、ｎ側不純物ドープ層同士の界面が存在せず障壁が生じ
ることがない。又、半導体層（１）のＰｕ接合が表面に
露出していないので、表面リーク電流も少ない。
、ｎ側不純物ドープ層同士の界面が存在せず障壁が生じ
ることがない。又、半導体層（１）のＰｕ接合が表面に
露出していないので、表面リーク電流も少ない。
なお、上記実施例では半導体層としてＸ ＝ ０．２の
ＣｄｘＨｇ１−ｘＴｅとｘ〉０２のＣｄｘ Ｈｇ １−
ｘ ’Ｉ’ｅを用いたものを示したが、他の組成の場
合も同様の効果を奏する。
ＣｄｘＨｇ１−ｘＴｅとｘ〉０２のＣｄｘ Ｈｇ １−
ｘ ’Ｉ’ｅを用いたものを示したが、他の組成の場
合も同様の効果を奏する。
また、ｐｎ接合（８）を形成する半導体層の材料として
ＯｄｘＨｇｌ−ｘＴｅを用いた赤外線検出用フォトダイ
オードの例を示したが、他の材料を用いた光検出用フォ
トダイオードの場合にも同様の効果がある。
ＯｄｘＨｇｌ−ｘＴｅを用いた赤外線検出用フォトダイ
オードの例を示したが、他の材料を用いた光検出用フォ
トダイオードの場合にも同様の効果がある。
又、裏面入射型のフォトダイオードの例を示したが、表
面入射型の場合にも同様の効果がある。
面入射型の場合にも同様の効果がある。
以上のようにこの発明によれば第１の導電型半導体上に
該半導体に達する深さのエツチング部を持つ該半導体よ
り禁制帯幅の大なる第１の導電型半導体層を設けたので
、暗電流が低減され、高いＳハ比を有する光検知素子を
得ることができる。
該半導体に達する深さのエツチング部を持つ該半導体よ
り禁制帯幅の大なる第１の導電型半導体層を設けたので
、暗電流が低減され、高いＳハ比を有する光検知素子を
得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例による光検知素子の製造方
法と構造を示す断面図、第２図と第３図は従来の光検知
素子の構造を示す断面図、第４図は第３図に示した光検
知素子のエネルギーバンド図である。 図において、（１）は半導体層、（２）は不純物ドープ
層、（８）はＰｕ接合、（４）は基板、（５）は絶縁膜
、（６）と（７）は電極、（９）は広禁制帯幅の半導体
層である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 （ａン
（ｅ）第２図 第３図 、’？？２ 旨 にν 第４図 Ｏ干斗イ本層（９）０子捧ｆ手盾（γ）。 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭６３−７５−０６７２、発
明の名称 光検知素子 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ４、代理人 特許請求の範囲 ＰＮ接合を有する光検知素子において、第１の導電型半
導体層と、該半導体層上に形成された該半導体より禁制
帯幅が大なる第１の導電型半導体層と、該禁制帯幅の大
きい半導体層の一部をエツチングにより除去し、該エツ
チングにより露出した半導体層に第２の導電型不純物を
ドープしたドープ層とを備えたことを特徴とする光検知
素子。 第１図 第４図
法と構造を示す断面図、第２図と第３図は従来の光検知
素子の構造を示す断面図、第４図は第３図に示した光検
知素子のエネルギーバンド図である。 図において、（１）は半導体層、（２）は不純物ドープ
層、（８）はＰｕ接合、（４）は基板、（５）は絶縁膜
、（６）と（７）は電極、（９）は広禁制帯幅の半導体
層である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 （ａン
（ｅ）第２図 第３図 、’？？２ 旨 にν 第４図 Ｏ干斗イ本層（９）０子捧ｆ手盾（γ）。 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭６３−７５−０６７２、発
明の名称 光検知素子 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ４、代理人 特許請求の範囲 ＰＮ接合を有する光検知素子において、第１の導電型半
導体層と、該半導体層上に形成された該半導体より禁制
帯幅が大なる第１の導電型半導体層と、該禁制帯幅の大
きい半導体層の一部をエツチングにより除去し、該エツ
チングにより露出した半導体層に第２の導電型不純物を
ドープしたドープ層とを備えたことを特徴とする光検知
素子。 第１図 第４図
Claims (1)
- Ｐｎ接合を有する光検知素子において、第１の導電型
半導体層と、該半導体層上に形成された該半導体より禁
制帯幅が大なる第１の導電型半導体層と、該禁制帯幅の
大きい半導体層の一部をエッチングにより除去し、該エ
ッチングにより露出した半導体層に第２の導電型不純物
をドープしたドープ層とを備えたことを特徴とする光検
知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075067A JPH01246878A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 光検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075067A JPH01246878A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 光検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246878A true JPH01246878A (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13565485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63075067A Pending JPH01246878A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 光検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01246878A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01251672A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-06 | Toshiba Corp | 赤外線検出用フオトダイオードおよびその製造方法 |
| FR2665800A1 (fr) * | 1990-08-07 | 1992-02-14 | Mitsubishi Electric Corp | Photodetecteur a substrat semiconducteur composite et procede de fabrication. |
-
1988
- 1988-03-28 JP JP63075067A patent/JPH01246878A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01251672A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-06 | Toshiba Corp | 赤外線検出用フオトダイオードおよびその製造方法 |
| FR2665800A1 (fr) * | 1990-08-07 | 1992-02-14 | Mitsubishi Electric Corp | Photodetecteur a substrat semiconducteur composite et procede de fabrication. |
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