JPH0286177A - 光電変換装置 - 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〕 光電変換装置に関し、 光学開口を規定する遮光膜と基板の抵抗を低下させて基
板の電位降下の影響を防止するための基板コンタクト電
極を一体的に形成し、簡単な構造で基板に形成したアレ
イ状のホトダイオードの動作点が均一になるのを目的と
し、 半導体基板に形成された基板の逆導電型層と、光電変換
を行うＰ−Ｎ接合部と、該基板表面に形成され前記Ｐ−
Ｎ接合部と隔たった位置に基板コンタクト孔を設けた絶
縁膜と、上記コンタクト孔を介して前記基板とオーミッ
ク接触するとともに、周辺部が前記絶縁膜上で、かつＰ
−Ｎ接合部の周縁部まで延びて、光学開口を形成する遮
光膜を兼ねた基板コンタクト電極と、該基板コンタクト
電極上に形成した反射防止膜と、前記光学開口内に形成
され、Ｐ−Ｎ接合の片方に接続される接続電極とから構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光電変換装置に係り、特に赤外線領域に感度を
有するエネルギーバンドギャップの狭い半導体を用いた
多素子型の光電変換装置に関する。

エネルギーバンドギヤツブの狭い化合物半導体、例えば
インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）　、水銀・カドミウ
ム・テルル（Ｉ１ｇ＋□Ｃｄ、　Ｔｅ）　、鉛・錫・テ
ルル（ＰｂＳｎＴｅ）等の化合物半導体基板にＰ−Ｎ接
合を形成した光電変換装置は周知である。

近年、このような光電変換装置に於いて、該装置の検知
感度を向上させるために、入射エネルギーが同一の場合
であると入射するホトンの数が増加する長波長帯に感度
を有する材料の採用が試みられている。

更に一枚の化合物半導体基板に多数のホトダイオードを
アレイ状に形成した光電変換装置に於いて、その装置の
解像度の向上を図るための感度の向上や、エピタキシャ
ル結晶のように結晶性の良好な結晶が薄層状態で得られ
るようになったため、この光電変換装置を形成する材料
も薄層状態の結晶が用いられている。

また光電変換装置の感度の向上を図るために、該装置を
形成する基板の裏面側より赤外線を入射する裏面入射型
の光電変換装置に代わって、上記した７ｉ１層の結晶の
表面にＰ−Ｎ接合を形成し、該結晶の表面より赤外線を
入射し、検知感度の向上を図った光電変換装置が望まれ
ている。

（従来の技術〕 従来のこのようなホトダイオードをアレイ状に配設した
光電変換装置としては、第３図に示すように、例えばカ
ドミウムテルル（ＣｄＴｅ）のような半絶縁性の基板１
に厚さが１０〜２０μｍの薄層のＰ型のＨｇ１−ｘ　Ｃ
ｄ）Ｉ　Ｔｅのエピタキシャル結晶層２が形成され、該
結晶層に所定のパターンにボロン（Ｂ）等のＮ型の不純
物がイオン注入されたＮ型層３が形成され、二のＰ−Ｎ
接合部４を設けたホトダイオード５がアレイ状に形成さ
れている。

またこのＰ−Ｎ接合部４が形成された箇所より所定の領
域隔てた箇所に金等の電極を蒸着により所定のパターン
に形成した基板コンタクト電極６が形成されている。

このように形成された光電変換装置を動作させる場合に
は、各ダイオードに赤外線を入射させ、この赤外線が入
射することで、各ダイオードに流れる電流値が変動する
のを検知している。

そこでホトダイオード５を形成する結晶層２の厚さが薄
くなる程、その結晶層の抵抗値が高くなるので、各ホト
ダイオードから基板の端部まで流れる電流値が、各ホト
ダイオードの直下でそれぞれ加算されて異なるため、こ
の値を一定に保つようにするために、第３図に示すよう
に複数の各ホトダイオードの近傍に基板コンタクト電極
を形成して、この基牟反コンタクト電極をアースに落と
して前記した電流値の加算を防止している。

そして該結晶層２上には硫化亜鉛（ＺｎＳ）よりなる絶
縁膜７が形成され、このホトダイオード上の絶縁膜が開
口されて、該ダイオードに電圧を印加するためのＩｎよ
りなる接続電極８が、Ｎ型層に接触して形成されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような光電変換装置に於いては、第４図
に示すように、前記したＮ型層２の面積にほぼ等しい開
口部１０を存し、金、或いはクロム等を藩着により形成
した赤外線を透過しない遮光膜９を絶縁膜７上に形成し
て、該光電変換装置上より入射される光量を規定する光
学開口１１を形成して、このホトダイオード５の周辺部
の像の解像度を向上させる必要がある。

然し、このように基板コンタクト電極６と遮光膜９を別
個に設ける構造では、形成される光電変換装置の構造が
複雑で、かつ装置の製造工程が煩雑となる問題がある。

また前記した第３図に示す基板コンタクト電極６を金等
の金属膜よりなる遮光膜で形成し、この遮光性の基板コ
ンタクト電極６をホトダイオードのＮ型層３に接触させ
る迄、基板コンタクト電極の寸法を拡大してダイオード
で検知される周辺部の像の解像度を上げようとすると、
基板コンタクト電極とホトダイオードがシコートする状
態となリ、形成される光電変換装置が不良になる。

更に基板コンタクト電極をホトダイオードを形成するＮ
型領域３の周辺近傍に形成しようとすると、基板コンタ
クト電極部で暗電流が発生し、光電変換装置が不良とな
る問題がある。

本発明は上記した問題点を解決し、基板コンタクト電極
と遮光膜とを一体的に形成し、形成される装置の構造お
よびその製造工程を簡単にし、かつコンタクト電極がホ
トダイオードに接触しないようにして形成するとともに
、この遮光膜を兼ねるコンタクト電極がホトダイオード
を構成するＰＮ接合部の周縁部に対向する位置に形成さ
れるようにする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の半導体装置は、第１図の構
成図に示すように、半導体基板１１に該基板と逆導電型
を有する領域１９と、光電変換を行うＰ−Ｎ接合部１２
と、該基板表面に形成され前記ＰＮ接合部と隔たった位
置に基板コンタクト孔１３を設けた絶縁膜１４と、上記
コンタクト孔１３を介して前記基板１１とオーミック接
触するとともに、周辺部が前記絶縁膜１４上で、かつＰ
−Ｎ接合部１２の周縁部まで延びて、光学開口１６を形
成する遮光膜１７を兼ねた基板コンタクト電極と、該基
板ボンタクト電極２９上に形成した反射防止膜１５と、
前記光学開口内に形成され、Ｐ−Ｎ接合の片方に接続さ
れる接続電極とから構成する。

［作　用］ 本発明の装置は基板コンタクト電極１７を赤外線の不透
過材料で形成するとともに、この基板コンタクト電極の
周辺部が絶縁膜１４を介してホトダイオードを構成する
一方の層、例えばＮ型層の周辺部に位置するようにして
、基板の抵抗値を低下させる基板コンタクト電極と入射
光量を規制して像の解像度を高める光学開口を形成する
遮光膜とを兼ねて一体的に形成することで光電変換装置
の構造が簡単になり、またその製造工程が容易となる。

また上記遮光膜を兼ねる基板コンタクト電極上に反射防
止膜を形成して赤外線の反射光がホトダイオード側に入
射しないようにする。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。

第２図は本発明の光電変換装置の一実施例を示す断面図
である。

図示するように、ＣｄＴｅのような半絶縁性の基板２１
上に形成されたＰ型のＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅのよう
な化合物半導体結晶２２に、所定のパターンのＮ型Ｎ２
３をボロン（Ｂ）等のＮ型の不純物原子のイオン注入法
等により形成する。

このようにしてＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ結晶２２の表
面にＰ−Ｎ接合２４を有するホトダイオード２５がアレ
イ状に形成されている。更に該結晶２２上にはＺｎＳ　
、或いは５ｉＯｚ膜よりなる絶縁膜２６が蒸着、或いは
スパンタ法で形成され、Ｎ型層２３上が開口されてコン
タクト孔２７が形成されている。

またＮ型層２３より所定の距離を隔てた位置が開口され
て基板コンタクト孔２８が形成され、この基板コンタク
ト孔２８を介して基板結晶層２２とオーミックコンタク
トをとるようにして金等の基板コンタクト電極２９が形
成されている。この基板コンタクト電極２９の端部りは
絶縁膜２６を隔ててホトダイオード２５を形成するＮ型
層２３の周辺部まで広がった寸法とすることで、該ホト
ダイオード２５を形成するＰ−Ｎ接合部２４の面積に略
合致した面積の光学開口を形成する遮光膜を兼ねた基板
コンタクト電極２９が形成される。

次いで上記基板コンタクト電極２９上に第１層のＺｎＳ
よりなる反射防止膜３１が蒸着法、およびホトレジスト
膜をマスクとして用いたリフトオフ法により形成され、
更にこの第１層の反射防止膜３１を含む基板上に第２層
のＺｎＳ膜が第２層の反射防止膜３２として形成された
後、ホトダイオード２５を形成するＮ型層２３上の絶縁
膜２６と第２層目の反射防止膜３２が所定のパターンに
開口されてＮ型層２３に電圧を印加するためのＩｎより
なる接続電極３３が蒸着およびホトレジスト膜を用いた
エツチングにより形成される。

このようにすれば遮光膜を兼ねる基板コンタクト電極２
９上は二層構造の反射防止膜３Ｌ３２が形成される。一
方基板コンタクト電極２９の端部り間で画定される光学
開口３４内の赤外線が入射する領域は前記反射防止膜３
１が一層しか形成されていないため、入射効率の妨げに
は成らない。

またこの基板コンタクト電極２９上の反射防止膜の厚さ
は、この基板コンタクト電極２９上より入射された赤外
線が第２層の反射防止膜３２上で反射された赤外線と、
１７２波長位相がずれて該第１層と第２層の反射防止膜
３１．３２を透過して基板コンタクト電極上より反射さ
れた赤外線が干渉するような厚さに選ぶことで無反射コ
ート膜が形成される。

つまりＺｎＳ膜の屈折率値をｎ、検知すべき赤外線の波
長をλとすれば、λ／４ｎの厚さで形成すると基板コン
タクト電極上で反射した反射光と、ＺｎＳ膜上より入射
する光が互いに干渉して無反射コート膜が形成される。

即ち、本実施例のＺｎＳ膜を反射防止膜として用いると
１０μｍの長波長帯の赤外線を検知する際、その厚さは
１μｍの厚さにするとよい。

このようにすれば、基板コンタクト電極と遮光膜が一体
的に形成されているので、簡単な電極構成で基板の抵抗
の低下と光学開口の両方を実現できる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、簡単な
電極構成で、基板のコンタクト電極と光学的開口を形成
する遮光膜とが同時にできるので、基板の電位降下の影
響が除去され、薄層化され、かつ狭エネルギーバンドギ
ャップの半導体基板に形成された光電変換装置の特性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光電変換装置の構成図、第２図は本発
明の光電変換装置の一実施例を示す断面図、 第３図、および第４図は従来の光電変換装置の断面図で
ある。 図において、 １１は半導体基板、１２．２４はＰ−Ｎ接合部、１３゜
２８は基板コンタクト孔、１４．２６は絶縁膜、１５は
反射防止膜、１６．３４は光学開口、１７は遮光膜、１
８．３３は接続電極、１９は逆導電型層、２１はＣｄＴ
ｅ基板、２２はＨｇｌ−８ＣｄＸＴｅ結晶、２３はＮ型
層、２５はホトダイオード、２７はコンタクト孔、２９
は基板コンタクト電極、３１は第１層反射防止膜、３２
は第２層反射防止膜を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板（１１）に形成された該基板（１１）の逆導
   電型層（１９）と、光電変換を行うＰ−Ｎ接合部（１２
   ）と、 該基板表面に形成され前記Ｐ−Ｎ接合部と隔たった位置
   に基板コンタクト孔（１３）を設けた絶縁膜（１４）と
   、 上記コンタクト孔を介して前記基板とオーミック接触す
   るとともに、周辺部が前記絶縁膜（１４）上で、かつＰ
   −Ｎ接合部の周縁部まで延びて、光学開口（１６）を形
   成する遮光膜（１７）を兼ねた基板コンタクト電極（２
   ９）と、 該基板コンタクト電極（２９）上に形成した反射防止膜
   （１５）と、前記光学開口内に形成され、Ｐ−Ｎ接合の
   片方に接続される接続電極（１８）とから形成されたこ
   とを特徴とする光電変換装置。