JPH03196579A - 光検知器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はプレイ状の受光部を物フォトダイオード型光
検知器の電極構造に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は従来の光検知器を示す断面図で、図において、
（１）は光を透過する絶縁性の基板、（２）はＰ型化合
物半導体層、（３）はｎ型化合物半導体領域。

（４）は絶縁膜、（５）はｎ電極、（６）はＰ電極であ
る。第８図は第７図の絶縁膜（４１，ｎ電極（５１，Ｐ
電極（６）を取り除いた場合の平面図である。

次に動作について説明する。裏面すなわち基板（１）側
から入射した光は、基板（１）を透過し化合物半導体層
（２］　（３１へ到達する。この到達した光は吸収され
電子−ホール対を生成する。ところでＰ型化合物半導体
層（２）とｎ型化合物半導体領域（３）の境界にはＰｎ
接合があり、その近傍にはキャリアの空乏領域があり電
界が存在する。電子−ホール対のうち空乏領域内で生成
したものとか、空乏領域外で生成したが拡散して空乏領
域へ到達したものは、空乏領域内の電界でドリフトし、
電子とホールが分離する。よってＰ型化合物半導体１！
ｉ　（２１とｎ型化合物半導体領域（３）の間に起電力
が生じる。この起電力をｎ電極（５）とＰ電極（６）に
より読み出すことにより画素となるｎ型化合物半導体領
域（３）に入射した光の強弱を知ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光検知器は以上のように構成されていたので、電
子−ホール対はＰ型化合物半導体層とｎ型化合物半導体
領域で同様に生成する。この電子ホール対は材料固有の
拡散長を持っており、悴乏層端から拡散長の範囲内は一
定の確率で空乏層へ到達することができろ。受光部とな
るのがｎｇ化合物半導体領域で、この領域内の電子−ホ
ール対のみが空乏層へ到達してほしいのであるが、実際
には、第５図に示すようにＰ型化合物半導体層（２）の
電子−ホール対ａυも空乏層Ｏωへ到達する。ところで
、光検知器としての分解能を向上させろためには画素、
ピッチを小さくすることが必要であるそうすると第６図
のようにｎ型化合物半導体領域（３−１）の近傍の電子
−ホール対θｌ）が隣のｎ型化合物半導体領域（３〜２
）まで拡散してしまい画素間の画像の分解能が悪くなる
という問題点がある。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、Ｐ型化合物半導体層での電子−ホール対の生
成を少なくし、画像分解能の良い光検知器を得る乙とを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光検知装置は、Ｐ型化合物半導体層の表
面に光吸収層を形成したものである。

〔作用〕

この発明における光検知装置は、Ｐ型化合物半導体層の
表面に光吸収層が形成され、ｎ型化合物半導体領域の表
面には電極金属が形成されている。

化合物半導体層の層厚を、目的の光の波長での吸収長に
対して薄くすると、ｎ型化合物半導体領域では入射した
光の内吸収されなかったものは電極金属で反射され再度
化合物半導体層を横切ることになる。しかしＰ型化合物
半導体層では入射した光の内、吸収されなかったものは
、Ｐ型化合物半導体暦表面の光吸収層で吸収され再度化
合物半導体層を横切る乙とはない。よって化合物半導体
層の層厚を、目的の光の波長での吸収長に対して薄くす
ると、Ｐ型化合物半導体層での電子−ホール対の生成は
従来技術に比べて少なくなり、クロストークは低下する
。

また、Ｐ型化合物半導体層がｎ型化合物半導体領域より
薄井ため、Ｐ型化合物半導体層での電子−ホール対の生
成がさらに少なくなりクロストークが減少するのと同時
にｎ型化合物半導体領域を十分厚くし、光を十分吸収し
さらに感度の良い画素が得られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す断面図で、図中符号（１
）〜（６）は前記従来のものと全く同一のものである。

図において、（７）はＰ型化合物半導体層（２）の表面
に形成された導電性で、かつ目的の光の波長に対する吸
収係数が非常に大きい光吸収層である。第２図は第１図
の絶縁膜（４］、ｎ電極（５１，Ｐ”ｆｆ　ｆｉｉ　（
６］を取り除いた場合の平面図である。

次にこのような光検知器をたとえば赤外線検知装置とし
て用いた場合について説明する。まず、Ｐ型化合物半導
体層（２）にたとえばＣｄ　０．２Ｈｇ　Ｏ，８Ｔｅ結
晶を用いろと、約１０μｍより短かい波長の赤外線に関
してては吸収すると同時に、電子−ホール対を生成する
ことができる。受光部となるｎ型Ｃｄ　０．２Ｈｇ　０
．８Ｔ　ｅ領域（３）で、裏面より入射した赤外線の一
部は吸収されるが、吸収されなかった赤外線はｎｒｉ極
（５）部で反射され再度ｎ型ＣｄＱ、　２Ｈｇ　０．８
Ｔｅ層（３）を通過することになる。ところがＰ型Ｃｄ
　０．２Ｈｇ　０．８Ｔ　ｅ層（２）では、裏面より入
射した赤外線の一部は吸収されるが、吸収されなかった
赤外線はＨｇＴｅ等の吸収係数の大きな光吸収層（７）
へ到達し吸収され電子−ホール対が生成されるがＨｇＴ
ｅが半金属のためすぐに再結合してしまい電気信号には
寄与しない。よって、ｎ型Ｃｄ　０．２Ｈｇ　Ｏ，８Ｔ
　ｅ領域（３）ではＨｇＴｅ層（７）の下部のＰ型Ｃｄ
　Ｏ，２Ｈｇ　０．８Ｔ　ｅ層（２）に比べて吸収可能
な距離が２倍となる。今Ｃｄ　０．２Ｈｇ　０．８’ｒ
　ｅ層（２）の層厚を１０，１ｚｒｎとすると、Ｐ型Ｃ
ｄＯ，２Ｈｇ　Ｏ，ｇＴ　ｅ層（２）の吸収率はｎ型Ｃ
ｄ　０．２Ｈｇ　０．８Ｔｅ領域（３）の６４％となり
、Ｃｄ　０．２Ｈｇ　Ｏ，８Ｔ　ｅ層（２）の層厚が薄
くなるほど、Ｐ型Ｃｄ　０．２Ｈｇ　Ｏ，８Ｔｅ層（２
）の吸収率は低くなる。よってＰ型Ｃｄ０．２Ｈｇ　０
．８Ｔ　ｅ　Ｍ（３１での電子−ホール対の生成がｎ型
Ｃｄ　０．２Ｈｇ　０．８Ｔ　ｅ領域（２）より少なく
な抄、それだけクロストークを生じさせる電子−ホール
対の個数が減る。

なお、上記実施例ではｎ型Ｃｄ　Ｏ，２Ｈｇ　０．８Ｔ
　ｅ領域（３）が半絶縁性基板（１）まで達している場
合を示したが、第３図に示すように半絶縁性基板（１）
まで達していなくとも同様の効果がある。また、この場
合はｎ型Ｃｄ　０．２Ｈｇ　Ｏ，８Ｔ　ｅ領域（３）の
形成方法が容易になる。

また、上記実施例ではＰ型化合物半導体層（２）の表面
に光吸収層（７）を形成し、Ｐ型化合物半導体層（２）
内での電子−ホール対の生成を低減したものであるが、
ｎ型化合物半導体領域（３）での光感度すなわち光を十
分吸収し、かつ画素間での光の吸収を下げろ方法として
第４図に示す構造が考えられる。

この場合光吸収層（７）の下部のＰ型化合物半導体層（
２）の厚みがｎ型化合物半導体領域（３）より薄い。こ
の構造の特徴は画素部で高い光感度が得られ、かつクロ
スト−りが極めて少なくなること、もう１つは光吸収層
（７）が無くても、同様の効果が得られるのであるが、
画素間のＰ型化合物半導体層（２）を極めて薄くすると
ウェハ内の層厚のばらつきによ１）Ｐ型化合物半導体層
（２）が消滅してしまう部分が生じる。そうなるとＰ型
化合物半導体層（２）の電位が部分的に異なることにな
り、ウェハ内での光感度の均一性が悪くなる。よって、
この部分のＰ型化合物半導体層（２）を消滅させてはい
けない。上記実施例の光吸収Ｈ（７）がある場合と無い
場合では、光を吸収可能な光路長を考えた場合、光吸収
Ｉｔｓ　（７１がある場合は２倍の層厚でも無い場合と
同様の効果が得られプロセス技術が非常に楽になる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、Ｐ型化合物半導体層の
電極の下部に光吸収層を設けることにより、容易にクロ
ストークを低減でき、また光吸収層の下部のＰ型化合物
半導体層が他の部分より薄いため、クロストークがさら
に低減でき、かつ、光感度の高い画像が得られるなどの
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の一実施例を示す光検知器の
断面図および平面図、第３図、第４図はこの発明の他の
実施例を示す光検知器の断面図。 第５図、第６図は従来の光検知器の動作を説明する断面
図、第７図、第８図は従来の光検知器を示す断面図と平
面図である。 図において、（１）は基板、（２）はＰ型化合物半導体
層、（３）はｎ型化合物半導体領域、（４）は絶縁膜、
（５）はｎ電極、（６）はｐ？［極、（７）は光吸収層
を示す。 なお、図中、同一符号は同一　または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１の導電型の半導体層とこの第１の導電型の半導体
   層が部分的に第２の導電型になっており、それぞれの導
   電型の半導体層に対応した各電極と、第１の導電型の半
   導体層と、第１の導電型の半導体層の電極の間に光吸収
   層が設けられていることを特徴とする光検知器。