JPH01320438A - 赤外線検知装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 ＨｇＣｄＴｅからなるフォトダイオードアレイの構成に
関し、 クロストークを低減させて、空間分解能を向上させるこ
とを目的とし、 Ｈｇ＋−ｘＣｄｘＴｅからなるフォトダイオードアレイ
において、各画素間にＨｇ＋−ｙＣｄｙＴｅ　ｊＪ域（
ｘ　＞　ｙ　＞　Ｑ）からなる画素分離帯が設けられて
いることを特徴とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は赤外線検知装置のうち、特にＨｇＣｄＴｅから
なるフォトダイオードアレイの構成に関する。

赤外線検知装置は物体の温度に対応して放射される赤外
線を検知して、その物体の温度を測定する装置で、Ｈｇ
ＣｄＴｅなどからなる検知素子をアレイ状に配置してい
るが、その−層の性能向上が望まれている。

〔従来の技術〕

第５図は従来のＨｇＣｄＴｅ　（水銀・カドミウム・テ
ルル）ダイオードアレイの部分断面図を示しており、１
は半絶縁性（Ｓｅｍｉ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）　ＣｄＴ
ｅ基板。

２はｐ−Ｈｇ＋−ｘＣｄｘＴｅ層、３はｎ　”　−Ｈｇ
＋−ｘＣｄｘＴｅ領域、４は保護絶縁膜、５は電極で、
破線で区分した領域が１つの画素已に相当する。本例は
赤外線を裏面（ＣｄＴｅ基板ｌ基板受ける裏面入射型ダ
イオードアレイで、例えば、保護絶縁膜４は硫化亜鉛（
Ｚｎ　Ｓ　）膜からなり、電極５はインジウム電極であ
る。なお、他方の電極はアレイ周囲のｐ　−Ｈｇ＋−ｘ
ＣｄｘＴｅ層に接続して設けられるが、第４図には図示
していない。

このようなダイオードアレイを形成するには、半絶縁性
ＣｄＴｅ基板１の上にｐ　−Ｈｇ＋−ｘｃｄｘＴｅ層２
をエピタキシャル成長し、そのｐ　−Ｈｇ＋−ｘＣｄｘ
Ｔｅ層２に選択的に硼素イオンを注入するか、または水
銀を拡散してｎ　”　−Ｈｇ＋−ｘＣｄｘＴｅ領域３を
形成し、その上に保護絶縁膜４．電極５を形成して完成
させている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このようなダイオードアレイにおいて、近年
、その高密度化、高集積化が進んで、画素ピッチが微細
となり、小数キャリアの拡散長に近づきつつある。その
ために、クロストークが生じて空間分解能が低下すると
云う問題が起こってきた。また、高集積化が進み、多画
素化するとｐ−Ｈｇ＋−ｘＣｄｘＴｅ層２に流れる電流
も大きくなり、その内部電圧降下も無視できなくなって
いる。

本発明はそのようなりロストークを低減させて空間分解
能を向上させ、且つ、基板抵抗を低下させることを目的
とした赤外線検知装置を提案するものである。

〔課題を解決するための手段〕

その課題は、第１図に示す原理図のように、ＨｇｘＣｄ
ｘＴｅからなるアレイ状のフォトダイオードの各画素Ｅ
間に、）Ｉｇ＋−ｙＣｄｙＴｅ　ｅＪＩ域（ｘ　＞　ｙ
　ｋ　Ｏ）からなる画素分離帯７が設けられている赤外
線検知装置によって解決される。なお、図中の１はＳ、
！。

−ＣｄＴｅ基板、２はｐ　−Ｈｇ＋−ｘＣｄｘＴｅ層、
３はｎ＋−Ｈｇ＋−ｘＣｄｘＴｅ　領域を示す。

〔作　用〕

即ち、本発明は画素分離帯としてｐ　−Ｈｇ＋−ｘＣｄ
ｘＴｅ層よりもＣｄの少ないＨｇ＋−ｙＣｄｙＴｅ　ｊ
Ｉ域を設けるもので、Ｃｄを少なくするとエネルギーバ
ンドにおけるバンドギャップ（禁制帯）の幅が狭くなり
、その画素分離帯でキャリアの再結合が起こるために、
生成されたキャリアが隣接した画素に流入し難（なって
、クロストークが減少し空間分解能が向上する。また、
Ｃｄの少ないＨｇ＋−ｙＣｄｙＴｅ　Ｔｉｊ域は低抵抗
になるために電圧降下が少なくなる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第２図は本発明にかかるＨｇＣｄＴｅダイオードアレイ
の部分断面図を示し、７がｐ　−Ｈｇ＋−ｘＣｄｘＴｅ
層２に設けたＨｇ＋−ｙＣｄｙＴｅ　ｅｉ域（ｘ＞ｙ２
０）からなる画素分離帯で、その他の記号は第５図と同
様に１はＳ　ｒ−ＣｄＴｅ基板、３はｎ”　−Ｈｇ＋−
ｘＣｄｘＴｅ　９５域。

４は保護絶縁膜、５は電極、Ｅは画素である。Ｘ〉ｙ〉
０なる条件は、例えばｘ＝０．２２．　　ｙ＝０．１６
程度の組成にする。

このような画素分離帯７を画素の境界部分に設けると、
隣接画素へのキャリアの流出が防がれてクロストークが
減少する。第３図はキャリアの流れを説明するためのエ
ネルギーバンド図を示しており、ＣＢは伝導帯（コンダ
クションバンド）の下端、ＶＢは価電子帯（バレンスパ
ント）の上端。

ＥＦはフェルミレベル、ＣＢとＶＢとの間が禁制帯（バ
ンドギャップ）である。・は電子、○は正孔で、図のよ
うにｐ　−Ｈｇ＋−ｘＣｄｘＴｅ層２とｎ　＋　　ｌ　
ｇ＋−ｘＣｄｘＴｅ領域３との境界の遷移層では赤外線
を受けて生成されたキャリアが双方に移動して光電流を
生じて検出される′が、画素の境界、即ち、Ｈｇ　＋−
ｙＣｄｙＴｅ領域７（画素分離帯）近傍の小数キャリア
は画素分離帯に移動し、その遷移層で電子・正孔が再結
合してキャリアが消滅する。第３図は横方向のエネルギ
ーバンドであるが、Ｓ、１．−ＣｄＴｅ基板１から画素
分離帯７への縦方向のエネルギーバンドも同様に画素分
離帯近傍で小数キャリアが再結合してキャリアが消滅す
る。従って、隣接画素へのキャリアの流出が防止されて
空間分解能が向上し、クロストークが減少する。また、
低抵抗なＨｇ＋−ｙＣｄｙＴｅ　ｅＩ域７が設けられる
ために、ｐ　−Ｈｇｌ−ｘＣｄｘＴｅ層２（基板）での
電圧降下も低減される。

次に、第４図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかる赤外線検
知装置の形成工程順断面図を示しており、その概要を説
明すると、 第４図（ａ）参照；まず、Ｓ、　１．−ＣｄＴｅ基板１
　（厚さ数百μｍ）の上にｐ　−ＨｇＩ−ｘＣｄｘＴｅ
層２（膜厚２０〜３０μｍ）をエピタキシャル成長し、
その上に選択的にレジスト膜マスク（図示せず）を被覆
して、露出面をブロムメタノール液でエツチングして溝
１１（幅１０〜２０μｍ、深さ約ｌＯμｍ）を形成する
。

第４図（ｂ）参照；次いで、レジスト膜マスクを除去し
た後、液相または気相エピタキシャル成長法によってＨ
ｇＩ−ｙＣｄｙＴｅＣｄＴｅ基板Σ０）を成長する。

第４図（Ｃ）参照：次いで、粉末による物理的な研磨法
によって表面を鏡面研磨してｐ−ＨｇＩ−ｘＣｄｘＴｅ
層２を露出させ、溝１１の中にのみＨｇｔ−ｙＣｄｙＴ
ｅ領域７を埋没させる。

第４図（ｄｌ参照；次いで、再び選択的にレジスト膜マ
スク（図示せず）を被覆した後、露出面に硼素イオンを
注入してｎ　”　−ＨｇＩ−ｘＣｄｘＴｅ領域３を形成
し、その上にＺｎＳ膜からなる保護絶縁膜４を蒸着し、
更に、それに窓あけして電極５を形成する。

このようにして、ＨｇＩ−ｙＣｄｙＴｅＣｄＴｅ基板素
分離帯を形成するが、そうすれば、空間分解能の良い赤
外線検知装置が得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明にかかる赤外線
検知装置はクロストークが減少して空間分解能が向上し
、低抵抗化したＨｇＩ−ｙＣｄｙＴｅ　ｅＩ域が設けら
れるため電圧降下も少なくなって、装置の高性能化に顕
著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は原理図、 第２図は本発明にかかるＨｇＣｄＴｅダイオードアレイ
の部分断面図、 第３図はエネルギーバンド図、 第４図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかる赤外線検知装置
の形成工程順断面図、 第５図は従来のＩｔ　ｇ　Ｃｄ　Ｔ　ｅダイオードアレ
イの部分断面図である。 図において、 １は半絶縁性（Ｓ、１．　　）　ＣｄＴｅ基板、２はｐ
　−Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ層、 ３はｎ　”　−ＨｇＩ−ｘＣｄｘＴｅ　ｊＩ域、４は保
護絶縁膜、 ５は電極、 ７はＨｇＩ−ｙＣｄｙＴｅ　？ＩＪ［域からなる画素分
離帯、１１は溝、 Ｅは画素 を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｈｇ＿ｘＣｄ＿ｘＴｅからなるフォトダイオードアレイ
   において、各画素間にＨｇ＿１＿−＿ｙＣｄ＿ｙＴｅ領
   域（ｘ＞ｙ≧０）からなる画素分離帯が設けられている
   ことを特徴とする赤外線検知装置。