JPH07176780A - 赤外線検出器の製造方法 - Google Patents
赤外線検出器の製造方法Info
- Publication number
- JPH07176780A JPH07176780A JP5320650A JP32065093A JPH07176780A JP H07176780 A JPH07176780 A JP H07176780A JP 5320650 A JP5320650 A JP 5320650A JP 32065093 A JP32065093 A JP 32065093A JP H07176780 A JPH07176780 A JP H07176780A
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- Japan
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- spacer layer
- junction
- hgcdte
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】赤外線検出器を構成するテルル化水銀カドミウ
ムｐｎ接合部における不純物相互拡散とミスフィット転
位を低減する。 【構成】テルル化ジンクカドミウム基板４上にＨｇＣｄ
Ｔｅのｐｎ接合を形成する場合、砒素ドープのｐ型のト
ップ層１とインジウムドープｎ型の吸収層３の間に薄い
ノンドープのスペーサ層２を挿入する。さらに、格子不
整合を緩和するために、このスペーサ層２のＣｄ組成を
ｐ型層とｎ型層の間に設定する。すなわち、トップ層、
吸収層のＣｄ組成がそれぞれ０．２６、０．２２ならば
スペーサ層のそれは０．２４とする。
ムｐｎ接合部における不純物相互拡散とミスフィット転
位を低減する。 【構成】テルル化ジンクカドミウム基板４上にＨｇＣｄ
Ｔｅのｐｎ接合を形成する場合、砒素ドープのｐ型のト
ップ層１とインジウムドープｎ型の吸収層３の間に薄い
ノンドープのスペーサ層２を挿入する。さらに、格子不
整合を緩和するために、このスペーサ層２のＣｄ組成を
ｐ型層とｎ型層の間に設定する。すなわち、トップ層、
吸収層のＣｄ組成がそれぞれ０．２６、０．２２ならば
スペーサ層のそれは０．２４とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光起電力型の赤外線検出
器、特にテルル化水銀カドミウムを用いた赤外線検出器
の製造方法に関する。
器、特にテルル化水銀カドミウムを用いた赤外線検出器
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】テルル化水銀カドミウム（以下、ＨｇＣ
ｄＴｅと記す）のｐｎ接合形成には、不純物ドーパント
としてｐ型には砒素、ｎ型にはインジウムが一般に用い
られている。特に、分子線エピタキシャル成長のような
低温プロセス（通常、２００℃以下）の場合、直接的な
砒素の活性化は非常に難しく、砒素ドープ後、活性化の
ためのと高温アニール（４００〜５００℃）が必要であ
ることがジェー・エム・アリアスらによりアプライド・
フィジクス・レターズ（Ｊ．Ｍ．Ａｒｉａｓ ｅｔ ａ
ｌ．：Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）６２巻、９７６頁、１９９３年に報告されている。
ｄＴｅと記す）のｐｎ接合形成には、不純物ドーパント
としてｐ型には砒素、ｎ型にはインジウムが一般に用い
られている。特に、分子線エピタキシャル成長のような
低温プロセス（通常、２００℃以下）の場合、直接的な
砒素の活性化は非常に難しく、砒素ドープ後、活性化の
ためのと高温アニール（４００〜５００℃）が必要であ
ることがジェー・エム・アリアスらによりアプライド・
フィジクス・レターズ（Ｊ．Ｍ．Ａｒｉａｓ ｅｔ ａ
ｌ．：Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）６２巻、９７６頁、１９９３年に報告されている。
【０００３】また、ガリウム砒素等の異種基板上に積層
する場合においても、高い転位密度を低減するために高
温アニールを行うことがホセ・アリアスらによりジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジクス（Ｊｏｓｅ Ａｒ
ｉａｓ ｅｔ ａｌ．：Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）６９巻、２１４３頁、１９
９１年に報告されれいる。
する場合においても、高い転位密度を低減するために高
温アニールを行うことがホセ・アリアスらによりジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジクス（Ｊｏｓｅ Ａｒ
ｉａｓ ｅｔ ａｌ．：Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）６９巻、２１４３頁、１９
９１年に報告されれいる。
【０００４】一方、図２に示すように、フォトダイオー
ド化した場合の暗電流低減のため、一般に砒素ドープＨ
ｇＣｄＴｅ層であるトップ層１Ａは同じくインジウムド
ープＨｇＣｄＴｅ層である吸収層３Ａよりも広バンドギ
ャップに設定される。
ド化した場合の暗電流低減のため、一般に砒素ドープＨ
ｇＣｄＴｅ層であるトップ層１Ａは同じくインジウムド
ープＨｇＣｄＴｅ層である吸収層３Ａよりも広バンドギ
ャップに設定される。
【０００５】しかしながら、高温アニールにより砒素ま
たはインジウムが相互に拡散し、ｐｎ接合界面に乱れが
生じる。
たはインジウムが相互に拡散し、ｐｎ接合界面に乱れが
生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
赤外線検出器におけるＨｇＣｄＴｅ層によるｐｎ接合の
形成方法では、砒素の活性化や転位低減のための高温ア
ニールが必要であり、ドーパントである砒素あるいはイ
ンジウムが相互に拡散し、ｐｎ接合界面に乱れが生じ
る。この結果暗電流が増加し、ダイオード特性が悪化す
る。一方、一般にトップ層は吸収層よりも広バンドギャ
ップに設定される。バンドギャップはＨｇＣｄＴｅ層の
Ｃｄ組成を選ぶことにより、自由に選択できるが、同時
に格子定数が変化するため、ｐｎ接合界面に格子不整合
による転位が発生し、これも暗電流増加の原因となる。
赤外線検出器におけるＨｇＣｄＴｅ層によるｐｎ接合の
形成方法では、砒素の活性化や転位低減のための高温ア
ニールが必要であり、ドーパントである砒素あるいはイ
ンジウムが相互に拡散し、ｐｎ接合界面に乱れが生じ
る。この結果暗電流が増加し、ダイオード特性が悪化す
る。一方、一般にトップ層は吸収層よりも広バンドギャ
ップに設定される。バンドギャップはＨｇＣｄＴｅ層の
Ｃｄ組成を選ぶことにより、自由に選択できるが、同時
に格子定数が変化するため、ｐｎ接合界面に格子不整合
による転位が発生し、これも暗電流増加の原因となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決るため
に、本発明においてはＨｇＣｄＴｅのｐ型層とｎ型層の
間にノンドープＨｇＣｄＴｅスペーサ層を挿入する。さ
らに、格子不整合によるミスフィット転位を緩和するた
め、このスペーサ層のＣｄ組成をｐ型層の間に設定す
る。
に、本発明においてはＨｇＣｄＴｅのｐ型層とｎ型層の
間にノンドープＨｇＣｄＴｅスペーサ層を挿入する。さ
らに、格子不整合によるミスフィット転位を緩和するた
め、このスペーサ層のＣｄ組成をｐ型層の間に設定す
る。
【０００８】
【作用】ＨｇＣｄＴｅのｐ型層とｎ型層の間に薄いノン
ドープＨｇＣｄＴｅスペーサ層を挿入することにより、
ｐｎ接合界面において、高温アニール後の不純物相互拡
散の影響を抑えることができる。また、このノーンドー
プＨｇＣｄＴｅスペーサ層のバンドギャップ（Ｃｄ組
成）をｐ型層とｎ型層の間に設定することにより、ｐ型
層とｎ型層の格子不整合に起因するミスフィット転位を
緩和することができる。
ドープＨｇＣｄＴｅスペーサ層を挿入することにより、
ｐｎ接合界面において、高温アニール後の不純物相互拡
散の影響を抑えることができる。また、このノーンドー
プＨｇＣｄＴｅスペーサ層のバンドギャップ（Ｃｄ組
成）をｐ型層とｎ型層の間に設定することにより、ｐ型
層とｎ型層の格子不整合に起因するミスフィット転位を
緩和することができる。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の赤外線検出器の製造方法を図
面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の断面図
である。
面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の断面図
である。
【００１０】初めに、分子線エピタキシャル成長装置を
用い、図１に示す４層構造のウエハを作成した。基板に
はテルル化ジンクカドミウム４を用い、原料は蒸発源で
ある水銀、テルル化カドミウム、テルル、インジウム、
砒化カドミウムの各セルを用いた。インジウムと砒化カ
ドミウムはそれぞれｎ型、ｐ型のドーパント源である。
ＨｇＣｄＴｅのＣｄ組成はテルル化カドミウムとテルル
の各セル温度を制御することにより、任意に選択され
る。また、キャリア濃度はドーパントのセル温度により
制御される。基板温度は１７０〜１９０℃とし、次の順
序により成長を行った。
用い、図１に示す４層構造のウエハを作成した。基板に
はテルル化ジンクカドミウム４を用い、原料は蒸発源で
ある水銀、テルル化カドミウム、テルル、インジウム、
砒化カドミウムの各セルを用いた。インジウムと砒化カ
ドミウムはそれぞれｎ型、ｐ型のドーパント源である。
ＨｇＣｄＴｅのＣｄ組成はテルル化カドミウムとテルル
の各セル温度を制御することにより、任意に選択され
る。また、キャリア濃度はドーパントのセル温度により
制御される。基板温度は１７０〜１９０℃とし、次の順
序により成長を行った。
【００１１】まず、テルル化ジンクカドミウム基板４上
にインジウムドープのＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅからなる吸収
層３を約１０μｍ積層する。この時のｘは０．２２とす
る。次にこの吸収層３上にノンドープのＨｇ1-y Ｃｄy
Ｔｅからなるスペーサ層２を数百ｎｍ積層する。このス
ペーサ層のｙは０．２４とする。次にこのスペーサ層２
上に砒素ドープのＨｇ1-z Ｃｄz Ｔｅからなるトップ層
１を約２μｍ積層する。この時のｚは０．２６である。
さらに、砒素を活性化させるため、上記ウエハを取り出
し、次のプロセスを行った。
にインジウムドープのＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅからなる吸収
層３を約１０μｍ積層する。この時のｘは０．２２とす
る。次にこの吸収層３上にノンドープのＨｇ1-y Ｃｄy
Ｔｅからなるスペーサ層２を数百ｎｍ積層する。このス
ペーサ層のｙは０．２４とする。次にこのスペーサ層２
上に砒素ドープのＨｇ1-z Ｃｄz Ｔｅからなるトップ層
１を約２μｍ積層する。この時のｚは０．２６である。
さらに、砒素を活性化させるため、上記ウエハを取り出
し、次のプロセスを行った。
【００１２】まずウェハと水銀液滴を導入した石英管を
真空封管する。次にこの石英管全体を４４０℃で２０分
加熱し、さらに２５０℃で２４時間で加熱する（前者は
砒素の活性化、後者はウエハ中の水銀空孔を補償するた
めのプロセスである）。
真空封管する。次にこの石英管全体を４４０℃で２０分
加熱し、さらに２５０℃で２４時間で加熱する（前者は
砒素の活性化、後者はウエハ中の水銀空孔を補償するた
めのプロセスである）。
【００１３】以上の方法により、赤外線検出器を形成す
るＨｇＣｄＴｅのｐｎ接合が形成される。この方法によ
り形成されたＨｇＣｄＴｅ層のｐｎ接合においては、従
来のｐ型層とｎ型層の間にノドープのスペーサ層２を用
いない場合よりも、ドーパントである砒素とインジウム
が他方の伝導型層に浸入する量が低減された。さらに、
断面の透過型電子顕微鏡像により、ｐｎ接合界面のミス
フィット転位密度が従来の約１／２に低減しているのが
観測された。これらの効果により本実施例による赤外線
検出器では、暗電流が約２０％減少した。
るＨｇＣｄＴｅのｐｎ接合が形成される。この方法によ
り形成されたＨｇＣｄＴｅ層のｐｎ接合においては、従
来のｐ型層とｎ型層の間にノドープのスペーサ層２を用
いない場合よりも、ドーパントである砒素とインジウム
が他方の伝導型層に浸入する量が低減された。さらに、
断面の透過型電子顕微鏡像により、ｐｎ接合界面のミス
フィット転位密度が従来の約１／２に低減しているのが
観測された。これらの効果により本実施例による赤外線
検出器では、暗電流が約２０％減少した。
【００１４】尚、上記実施例ではテルル化ジンクカドミ
ウム基板を用いた場合について説明したが、ＨｇＣｄＴ
ｅ等の化合物半導体やＳｉまたは石英等を用いることが
できる。
ウム基板を用いた場合について説明したが、ＨｇＣｄＴ
ｅ等の化合物半導体やＳｉまたは石英等を用いることが
できる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明はＨｇＣｄＴ
ｅのｐ型層とｎ型層の間に薄いノンドープのＨｇＣｄＴ
ｅからなるスペーサ層を挿入することにより、高温アニ
ール後においてもｐｎ接合を形成するそれぞれの不純物
が他方の伝導型層に浸入することが避けられる。また、
このスペーサ層のバンドギャップ（Ｃｄ組成）を吸収層
とトップ層の間に設定することでｐ型層とｎ型層の格子
不整合に起因するミスフィット転位密度が低減され、赤
外線検出器の暗電流も減少する。
ｅのｐ型層とｎ型層の間に薄いノンドープのＨｇＣｄＴ
ｅからなるスペーサ層を挿入することにより、高温アニ
ール後においてもｐｎ接合を形成するそれぞれの不純物
が他方の伝導型層に浸入することが避けられる。また、
このスペーサ層のバンドギャップ（Ｃｄ組成）を吸収層
とトップ層の間に設定することでｐ型層とｎ型層の格子
不整合に起因するミスフィット転位密度が低減され、赤
外線検出器の暗電流も減少する。
【図１】本発明の一実施例を説明するためのＨｇＣｄＴ
ｅのｐｎ接合部の断面図。
ｅのｐｎ接合部の断面図。
【図２】従来の赤外線検出器の一例を説明するためのＨ
ｇＣｄＴｅのｐｎ接合部の断面図。
ｇＣｄＴｅのｐｎ接合部の断面図。
１，１Ａ トップ層 ２ スペーサ層 ３，３Ａ 吸収層 ４ テルル化ジンクカドミウム基板
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に一導電型のＨｇ1-x Ｃｄx Ｆｅ
からなる吸収層を形成したのちノンドープのＨｇ1-y Ｃ
ｄy Ｔｅからなるスペーサ層を積層する工程と、このス
ペーサ層上に逆導電型のＨｇ1-z Ｃｄz Ｔｅからなるト
ップ層を形成する工程とを含むことを特徴とする赤外線
検出器の製造方法。 - 【請求項２】 スペーサ層のＣｄの組成を示すｙの値は
吸収層とトップ層のＣｄの組成をそれぞれ示すｘとｚの
値の間にある請求項１記載の赤外線検出器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5320650A JPH07176780A (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | 赤外線検出器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5320650A JPH07176780A (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | 赤外線検出器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176780A true JPH07176780A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=18123786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5320650A Pending JPH07176780A (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | 赤外線検出器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07176780A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06244446A (ja) * | 1993-02-18 | 1994-09-02 | Fujitsu Ltd | 光検知素子 |
-
1993
- 1993-12-20 JP JP5320650A patent/JPH07176780A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06244446A (ja) * | 1993-02-18 | 1994-09-02 | Fujitsu Ltd | 光検知素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970513 |