JPH0748560B2 - 半導体受光装置の製造方法 - Google Patents

半導体受光装置の製造方法

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JPH0748560B2
JPH0748560B2 JP61274313A JP27431386A JPH0748560B2 JP H0748560 B2 JPH0748560 B2 JP H0748560B2 JP 61274313 A JP61274313 A JP 61274313A JP 27431386 A JP27431386 A JP 27431386A JP H0748560 B2 JPH0748560 B2 JP H0748560B2
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    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、複数の受光素子を一体形成した半導体受光装
置の製造方法に関する。
(従来の技術) HgCdTe結晶を用いた複数の赤外線検出素子を二次元的に
一体化して配列形成した赤外線イメージセンサが知られ
ている。
第3図はその一例である。これは、p型HgCdTe単結晶基
板11(または所定基板上にLPE法等により形成したHgCdT
eエピタキシャル成長層)に選択的にホウ素等の不純物
をイオン注入したり、インジウムや水銀等を拡散して高
濃度n型層12を形成して得られる。この装置では、素子
分離はp型HgCdTe基板11自体により行われる。
第4図は別の方法によるHgCdTeイメージセンサである。
これは、CdTe結晶基板21上にp型HgCdTe層22,n型HgCdTe
層23を順次エピタキシャル成長させ、これをメサエッチ
ングして溝24により素子分離を行なったものである。
一方、HgCdTeという合金構造ではなく、HgTe層とCdTe層
の周期的な多重積層構造を形成すると、各層の厚みを15
Å以上とし、一周期の厚みを30Å〜300Åの範囲に設定
することにより、実効的なバンドギャップが赤外領域に
感度を有する値にすることが可能である。そしてこの多
重積層構造を用いると、合金の場合より容易に任意のバ
ンドギャップのものを作れること、p型領域で拡散電流
が小さいこと、バンドギャップの温度依存性が小さいこ
と、ダイオード特性として重要な接合抵抗と面積の積が
大きくなること、等の優れた利点が得られることが知ら
れている(例えば、Smith,Mc Gill and Schulman,Appl.
Phys.Lett.,(1986),p785)。
しかしこのような周期的積層構造を形成して、これを用
いて二次元イメージセンサを形成することは従来考えら
れていない。例えば、第1導電型の周期的積層構造を形
成した後、第3図で説明したような選択的な不純物導入
により第2導電型層を形成して複数の素子を形成する方
法は、不純物活性化の熱工程が不可欠であって、これが
周期的多重積層構造を破壊するために適用することはで
きない。また周期的積層構造のpn接合を形成した後、第
4図で説明したようにメサエッチングにより素子分離を
行なう方法は可能ではある。しかしこの方法で微細寸法
の素子領域を多数配列形成して高精細の二次元赤外セン
サを形成することは、制御性の点で問題がある。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように、HgTe層とCdTe層の周期的な多重積層構造
は、HgCdTeに代わる赤外線検出素子材料として注目され
ながら、これを用いた二次元赤外センサは未だ得られて
いない。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、周期的な多重
積層構造を利用して複数の受光素子を一体形成する半導
体受光装置の製造方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の方法はまず、基板上に第1の化合物半導体と第
2の化合物半導体の周期的な積層構造からなる第1導電
型層と第2導電型層を順次積層形成する。そして、その
素子分離領域に選択的にエネルギービーム照射を行な
い、素子分離領域の第2導電型層を合金化してバンドギ
ャップの大きい高抵抗層に変換する。
(作用) HgTe層とCdTe層の周期的な多重積層構造は前述のように
赤外センサとして好ましいバンドギャップをもつ。例え
ば各層の厚みを70Åとした時、実効的なバンドギャップ
は約0.12eVとなり、波長8〜14μm帯のいわゆる“大気
の窓”と呼ばれる領域に吸収帯をもつ。一方、HgCdTe合
金は、HgとCdの組成比が1:1のときバンドギャップが約
0.6eVになることが知られている(例えば、Willardson
and Beer,Semiconductors and Semimetals,Academic Pr
ess,18,(1981),p7参照)。つまり、HgCdTe合金は、ア
ンドープのとき高抵抗層となる。ここで、本発明者の研
究によれば、例えば、第1の化合物半導体である例えば
HgTe層と第2の化合物半導体である例えばCdTe層の周期
的積層構造として、不純物ドープのp型層とアンドープ
のn型層を積層形成し、素子分離領域にエネルギービー
ムを照射してそのn型層を選択的に合金化すると、素子
領域の多重積層構造を破壊することなく、素子分離領域
にバンドギャップの大きい高抵抗体層が得られることが
分かった。これにより、素子分離された複数の赤外検出
素子が一体形成された赤外センサが得られる。しかも、
局部的なエネルギービーム照射による素子分離法は、例
えばメサエッチング法による素子分離に比べて制御性が
優れており、本発明によれば高精細二次元赤外センサを
得ることができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を説明する。
第1図(a)(b)は一実施例による赤外センサアレイ
を示す斜視図と断面図である。この赤外センサアレイの
具体的な製造工程はつぎの通りである。まずCdTe単結晶
基板1に、分子線エピタキシー法により、HgTe層とCdTe
層の周期的多重積層構造からなるp型層2とn型層3を
順次積層形成する。p型層2は、アンドープHgTe層とヒ
素またはリンをドープした CdTe層をいずれも70Åの厚さでそれぞれ50層ずつ交互に
エピタキシャル成長させて形成する。n型層3は、いず
れもアンドープのHgTe層とCdTe層を共に70Åの厚みで交
互に30層ずつエピタキシャル成長させて形成する。
HgTe層の成長には水銀とテルルの分子線を用い、CdTe層
の成長にはCdTeの分子線を用いる。p型層2の不純物ド
ーパント用としては、GaAsまたはPの分子線を用いる。
こうして得られた周期的積層構造のpn接合を有するウェ
ハを次に、1μmの精度で位置決め可能なX−Yステー
ジ上に固定し、レーザビーム照射により素子分離領域4
を形成する。例えば、ビーム径を2μm程度に絞り、Q
スイッチをかけたNd:YAGレーザ(波長1.06μm,パルス時
間20nsec,1回の照射で約0.1J/cm2の出力)でウェーハ面
を走査し、格子状にアニールして素子分離領域4を選択
的に合金化する。合金化により前述のように素子分離領
域4はバンドギャップが大きくなり、しかもn型層3の
部分はアンドープであるから、この素子分離領域4は高
抵抗層となる。
こうして得られた2×2の赤外センサアレイの分光感度
を77°Kで測定したところ、4素子ともカットオフ波長
は約11μm、量子効率は40%以上、検出感度は2×1010
cm・Hz/Wであった。また電気的特性を測定したところ、
接合抵抗Roと面積Aの積RoAは4素子共77°Kで約50Ω
・cm2であった。
第2図は、この実施例による赤外センサアレイの伝導帯
のポテンシャル分布を示すものである。図から明らかな
ように、素子分離領域4はバンドギャップが大きくな
り、高抵抗化する。基板側から入射した赤外光はp型層
2で吸収されて電子を発生し、この電子はn型層3に流
れるが、素子分離領域4はバリアが高く、電子はこのバ
リアを越えることはできない。またキャリアを発生する
部分の面積はpn接合より大きいため、多くのキャリアを
pn接合に流すことができ、高感度の受光素子が得られ
る。
以上のようにこの実施例によれば、バンドギャップの小
さい周期的積層構造を活性層として利用し、レーザビー
ム・アニールにより素子分離領域のバンドギャップを大
きくすると同時に抵抗率を大きくして、優れた赤外セン
サアレイを得ることができる。
本発明は上記実施例に限られるものではない。例えばエ
ネルギービームとして、YAGレーザの代わりにQスイッ
チをかけたルビーレーザを用いることができ、また電子
ビームを用いることもできる。また半導体材料として、
第1の化合物半導体にHgTeを用い、第2の化合物半導体
にZnTeを用いて同様の赤外センサアレイを作ることがで
きる。
その他本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、バンドギャップの小
さい周期的な多重積層構造を活性層とし、これに選択的
に熱を加えることによりバンドギャップを大きくし、同
時に高抵抗化して素子分離領域を形成することにより、
容易に優れた特性の受光素子アレイを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)は本発明の一実施例による赤外セン
サアレイの斜視図と断面図、第2図はその伝導帯のポテ
ンシャル分布を示す図、第3図および第4図は従来の赤
外センサアレイを示す断面図である。 1…CdTe結晶基板、2…不純物ドープp型HgTe/CdTe周
期的多重積層構造、3…アンドープn型HgTe/CdTe周期
的多重積層構造、4…素子分離領域。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に第1の化合物半導体と第2の化合
    物半導体の周期的な多重積層構造からなる第1導電型層
    と第2導電型層を順次積層形成し、エネルギービーム照
    射により素子分離領域の前記第2導電型層を合金化して
    バンドギャップの大きい高抵抗層に変換することによ
    り、互いに分離された複数の受光素子を得ることを特徴
    とする半導体受光装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記第1の化合物半導体がHgTeであり、第
    2の化合物半導体がCdTeである特許請求の範囲第1項記
    載の半導体受光装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記多重積層構造は、一周期の厚みが30Å
    ないし300Åである特許請求の範囲第1項記載の半導体
    受光装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記エネルギービームはレーザビームであ
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体受光装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】前記エネルギービームは電子ビームである
    特許請求の範囲第1項記載の半導体受光装置の製造方
    法。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049962A (en) * 1990-03-07 1991-09-17 Santa Barbara Research Center Control of optical crosstalk between adjacent photodetecting regions
US5177580A (en) * 1991-01-22 1993-01-05 Santa Barbara Research Center Implant guarded mesa having improved detector uniformity
US5264722A (en) * 1992-06-12 1993-11-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Nanochannel glass matrix used in making mesoscopic structures
US5279974A (en) * 1992-07-24 1994-01-18 Santa Barbara Research Center Planar PV HgCdTe DLHJ fabricated by selective cap layer growth
US5591975A (en) * 1993-09-10 1997-01-07 Santa Barbara Research Center Optical sensing apparatus for remotely measuring exhaust gas composition of moving motor vehicles
US6133615A (en) * 1998-04-13 2000-10-17 Wisconsin Alumni Research Foundation Photodiode arrays having minimized cross-talk between diodes
US6781110B2 (en) * 2000-12-29 2004-08-24 Spx Corporation Apparatus and method for measuring vehicle speed and/or acceleration
US6561027B2 (en) 2000-12-29 2003-05-13 Spx Corporation Support structure for system for measuring vehicle speed and/or acceleration
US6750444B2 (en) 2000-12-29 2004-06-15 Spx Corporation Apparatus and method for measuring vehicle speed and/or acceleration
US6745613B2 (en) 2001-08-13 2004-06-08 Spx Corporation Method and system for determining the type of fuel used to power a vehicle
US6857262B2 (en) 2001-08-16 2005-02-22 Spx Corporation Catalytic converter function detection
US7183945B2 (en) * 2001-08-17 2007-02-27 Spx Corporation Method and system for video capture of vehicle information
US20030034889A1 (en) 2001-08-20 2003-02-20 Rendahl Craig S. Host system and method for sensed vehicle data
US6744516B2 (en) * 2001-08-21 2004-06-01 Spx Corporation Optical path structure for open path emissions sensing
US6757607B2 (en) 2001-08-23 2004-06-29 Spx Corporation Audit vehicle and audit method for remote emissions sensing
JP4394904B2 (ja) * 2003-06-23 2010-01-06 浜松ホトニクス株式会社 フォトダイオードアレイの製造方法
US7960202B2 (en) 2006-01-18 2011-06-14 Hamamatsu Photonics K.K. Photodiode array having semiconductor substrate and crystal fused regions and method for making thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4198251A (en) * 1975-09-18 1980-04-15 U.S. Philips Corporation Method of making polychromatic monolithic electroluminescent assembly utilizing epitaxial deposition of graded layers
NL7901139A (nl) * 1978-02-13 1979-08-15 Dearnaley G Werkwijze voor de vervaardiging van uit galliumarsenide bestaande inrichtingen.
US4373678A (en) * 1980-06-30 1983-02-15 Reitter Guenther W Rotary impact crusher having a continuous rotary circumference
JPS5772369A (en) * 1980-10-24 1982-05-06 Hitachi Ltd Semiconductor device building in light receiving element
US4511408A (en) * 1982-04-22 1985-04-16 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Semiconductor device fabrication with disordering elements introduced into active region
US4594603A (en) * 1982-04-22 1986-06-10 Board Of Trustees Of The University Of Illinois Semiconductor device with disordered active region
US4771010A (en) * 1986-11-21 1988-09-13 Xerox Corporation Energy beam induced layer disordering (EBILD)

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Publication number Publication date
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JPS63128677A (ja) 1988-06-01

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