JPH0828493B2 - 光検知器 - Google Patents
光検知器Info
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- JPH0828493B2 JPH0828493B2 JP1288191A JP28819189A JPH0828493B2 JP H0828493 B2 JPH0828493 B2 JP H0828493B2 JP 1288191 A JP1288191 A JP 1288191A JP 28819189 A JP28819189 A JP 28819189A JP H0828493 B2 JPH0828493 B2 JP H0828493B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 赤外線検知器のpn接合による光電変換部の構造に関
し、 化合物半導体上のpn接合アレイよりなる光検知器にお
いて少なくとも各pn接合間での信号電荷のクロストーク
を減少させる光電変換構造をもつことを目的とし、 半導体基板の表面に該半導体基板とは逆の導電型層を
所定間隔で複数形成し、該半導体基板と該逆導電型層と
によりpn接合による光電変換部を形成する構造とした光
検知器において、前記半導体基板の深さ方向に連続的に
エネルギーギャップを大とし、該半導体基板の過剰な少
数キャリアが該半導体基板の表面方向に向かう電位勾配
を有するようにし、かつ、前記複数の逆導電型層の各々
を取り巻くように光信号電荷の再結合領域を設けるよう
構成する。
し、 化合物半導体上のpn接合アレイよりなる光検知器にお
いて少なくとも各pn接合間での信号電荷のクロストーク
を減少させる光電変換構造をもつことを目的とし、 半導体基板の表面に該半導体基板とは逆の導電型層を
所定間隔で複数形成し、該半導体基板と該逆導電型層と
によりpn接合による光電変換部を形成する構造とした光
検知器において、前記半導体基板の深さ方向に連続的に
エネルギーギャップを大とし、該半導体基板の過剰な少
数キャリアが該半導体基板の表面方向に向かう電位勾配
を有するようにし、かつ、前記複数の逆導電型層の各々
を取り巻くように光信号電荷の再結合領域を設けるよう
構成する。
本発明は光検知器に係り、特に赤外線検知器のpn接合
による光電変換部の構造に関する。
による光電変換部の構造に関する。
近年の赤外線検知器の高性能化の要求に伴い、赤外線
検知器には小型、多画素化、分解能の向上が要求されて
いる。分解能の向上のためには、基板上のpn接合による
光電変換部の構成を、画素間（各pn接合間）のピッチを
細かくし、しかも各画素間での光信号電荷のクロストー
クを減少させる必要がある。
検知器には小型、多画素化、分解能の向上が要求されて
いる。分解能の向上のためには、基板上のpn接合による
光電変換部の構成を、画素間（各pn接合間）のピッチを
細かくし、しかも各画素間での光信号電荷のクロストー
クを減少させる必要がある。
従来のpn接合による光検知器においては、基板上に形
成された複数個のpn接合よりなる光電変換部を有し、裏
面から赤外光が入射される裏面入射型と、表面から赤外
光が入射される表面入射型とがある。裏面入射型の光検
知器ではpn接合から離れた基板の奥で赤外光が光電変換
され、光による信号電荷は基板内を拡散し、信号読み出
し部になるpn接合に達する。このため、分解能向上のた
め画素ピッチを細かくした光検知器では隣接画素間での
信号電荷のクロストークは避けられない。
成された複数個のpn接合よりなる光電変換部を有し、裏
面から赤外光が入射される裏面入射型と、表面から赤外
光が入射される表面入射型とがある。裏面入射型の光検
知器ではpn接合から離れた基板の奥で赤外光が光電変換
され、光による信号電荷は基板内を拡散し、信号読み出
し部になるpn接合に達する。このため、分解能向上のた
め画素ピッチを細かくした光検知器では隣接画素間での
信号電荷のクロストークは避けられない。
そこで、従来は第８図（ａ）に示す如く例えばｐ型の
半導体基板１の表面にn+領域２を形成してpn接合の光電
変換部を形成すると共に、その光電変換部のまわりに半
導体基板１と同一導電型（ここではｐ型）の高濃度層３
を設け、半導体基板１に電位障壁を形成している。
半導体基板１の表面にn+領域２を形成してpn接合の光電
変換部を形成すると共に、その光電変換部のまわりに半
導体基板１と同一導電型（ここではｐ型）の高濃度層３
を設け、半導体基板１に電位障壁を形成している。
これにより、半導体基板１の裏面から入射される赤外
光が光電変換されて得られた信号電荷は同図（ａ）に４
で示すように隣接画素（pn接合）へ拡散することが、高
濃度層３により阻止される。
光が光電変換されて得られた信号電荷は同図（ａ）に４
で示すように隣接画素（pn接合）へ拡散することが、高
濃度層３により阻止される。
他方、表面入射型の光検知器ではカットオフ波長近傍
の信号光が基板の奥深くで吸収され光電変換されるの
で、長い波長でのクロストーク（スミア）が発生し、ま
た同様な理由でブルーミングも発生している。
の信号光が基板の奥深くで吸収され光電変換されるの
で、長い波長でのクロストーク（スミア）が発生し、ま
た同様な理由でブルーミングも発生している。
そこで、従来の表面入射型の光検知器では第８図
（ａ）と同様の高濃度層を設けたり、またpn接合光電変
換部分を除いた表面に、例えばアルミニウム（Al）から
なるシールドを形成している。
（ａ）と同様の高濃度層を設けたり、またpn接合光電変
換部分を除いた表面に、例えばアルミニウム（Al）から
なるシールドを形成している。
しかるに、化合物半導体を基板として用い、その表面
に光電変換部を一次元、又は二次元配列してなる光検知
器においては、高濃度層を基板深く形成することが困難
であるため、第８図（ａ）に示した構造をとることが難
しく、よって同図（ｂ）に示すように、例えばｐ型の半
導体基板５の表面にn+領域６を形成してpn接合の光電変
換部を構成すると共に、その光電変換部のまわりに物理
的な分離溝７を設けるか、各pn接合（画素）のピッチを
広くしたり、半導体基板のキャリア濃度を上げて信号電
荷の拡散長を小さくしている。
に光電変換部を一次元、又は二次元配列してなる光検知
器においては、高濃度層を基板深く形成することが困難
であるため、第８図（ａ）に示した構造をとることが難
しく、よって同図（ｂ）に示すように、例えばｐ型の半
導体基板５の表面にn+領域６を形成してpn接合の光電変
換部を構成すると共に、その光電変換部のまわりに物理
的な分離溝７を設けるか、各pn接合（画素）のピッチを
広くしたり、半導体基板のキャリア濃度を上げて信号電
荷の拡散長を小さくしている。
このため、化合物半導体を用いた光検知器では、画素
数を増やす場合、画素ピッチ（pn接合ピッチ）を所定値
以下に狭められず光検知器の形状が大きくなってしま
う。また、上記の分離溝７を形成する方法では形成プロ
セスが難しく、歩留りの低下が著しい。更に、半導体基
板のキャリア濃度を上げた場合は、pn接合特性が悪くな
るという問題がある。また更に、表面入射型ではシール
ド形成工程が必要で工程数が多い。
数を増やす場合、画素ピッチ（pn接合ピッチ）を所定値
以下に狭められず光検知器の形状が大きくなってしま
う。また、上記の分離溝７を形成する方法では形成プロ
セスが難しく、歩留りの低下が著しい。更に、半導体基
板のキャリア濃度を上げた場合は、pn接合特性が悪くな
るという問題がある。また更に、表面入射型ではシール
ド形成工程が必要で工程数が多い。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、化合物半
導体上のpn接合アレイよりなる光検知器において少なく
とも各pn接合間での信号電荷のクロストークを減少させ
る光電変換構造をもつ光検知器を提供することを目的と
する。
導体上のpn接合アレイよりなる光検知器において少なく
とも各pn接合間での信号電荷のクロストークを減少させ
る光電変換構造をもつ光検知器を提供することを目的と
する。
第１図は請求項１記載の発明（以下、第１発明とい
う）の原理説明図を示す。同図（Ａ）は第１発明の要部
概略断面図を示し、10は半導体基板、11は逆導電型層、
12は再結合領域を示す。半導体基板10の表面には逆導電
型層11が所定間隔で複数形成されており、半導体基板10
と逆導電型層11とによりpn接合による光電変換部が形成
されている。
う）の原理説明図を示す。同図（Ａ）は第１発明の要部
概略断面図を示し、10は半導体基板、11は逆導電型層、
12は再結合領域を示す。半導体基板10の表面には逆導電
型層11が所定間隔で複数形成されており、半導体基板10
と逆導電型層11とによりpn接合による光電変換部が形成
されている。
このような構造の光検知器において、第１発明では第
１図（Ｂ）に示すように半導体基板10の深さ方向に連続
的にエネルギーギャップを大とし、半導体基板10の過剰
な小数キャリアが半導体基板10の表面方向に向かう電位
勾配を有するようにし、かつ、複数の逆導電型層11の各
々を取り巻くように光信号電荷の再結合領域12を設けた
ものである。
１図（Ｂ）に示すように半導体基板10の深さ方向に連続
的にエネルギーギャップを大とし、半導体基板10の過剰
な小数キャリアが半導体基板10の表面方向に向かう電位
勾配を有するようにし、かつ、複数の逆導電型層11の各
々を取り巻くように光信号電荷の再結合領域12を設けた
ものである。
また、第２図は請求項２記載の発明（以下、第２発明
という）の原理説明図を示す。同図中、第１図と同一構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。第２
図（Ａ）に示す第２発明の要部概略断面図において、半
導体基板10上には逆導電型層11の他に拡散層13が形成さ
れ、拡散層13と半導体基板10とによるpn接合により電荷
排出領域が形成されている。すなわち、この第２発明は
前記第１図（Ａ）の再結合領域12に代えて電荷排出領域
を設けたものである。
という）の原理説明図を示す。同図中、第１図と同一構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。第２
図（Ａ）に示す第２発明の要部概略断面図において、半
導体基板10上には逆導電型層11の他に拡散層13が形成さ
れ、拡散層13と半導体基板10とによるpn接合により電荷
排出領域が形成されている。すなわち、この第２発明は
前記第１図（Ａ）の再結合領域12に代えて電荷排出領域
を設けたものである。
また、第２図（Ａ）には逆導電型層11の一部を除いた
半導体基板10の表面上に絶縁膜14が形成され、更にその
上に拡散層13に対応した位置に電極15が設けられてい
る。
半導体基板10の表面上に絶縁膜14が形成され、更にその
上に拡散層13に対応した位置に電極15が設けられてい
る。
第１図に示す第１発明においては、半導体基板10のキ
ャリア濃度を一定にすると、半導体基板10がｐ型のとき
は第１図（Ｂ）に示すように伝導帯の電位ECが半導体基
板10の裏面から逆導電型層11の方向へ伝導帯上の過剰な
電子を加速するような方向へ傾く。一方、価電子帯の電
位EVは逆導電型層11の近傍の空乏層から半導体基板10の
裏面まで一定である。
ャリア濃度を一定にすると、半導体基板10がｐ型のとき
は第１図（Ｂ）に示すように伝導帯の電位ECが半導体基
板10の裏面から逆導電型層11の方向へ伝導帯上の過剰な
電子を加速するような方向へ傾く。一方、価電子帯の電
位EVは逆導電型層11の近傍の空乏層から半導体基板10の
裏面まで一定である。
上記の伝導帯の電位勾配による電界を電子の速度が熱
速度に近くなるようにする。こうすると、半導体基板10
に入射された光（ｈν）により発生した信号電荷（電
子）は第１図（Ａ），（Ｂ）に示すように伝導帯の電位
勾配によって加速され、横方向に殆ど拡散することなく
pn接合を有する半導体基板10の表面に達し、第１図
（Ａ）にＩで示す如く表面で横方向に拡散する。
速度に近くなるようにする。こうすると、半導体基板10
に入射された光（ｈν）により発生した信号電荷（電
子）は第１図（Ａ），（Ｂ）に示すように伝導帯の電位
勾配によって加速され、横方向に殆ど拡散することなく
pn接合を有する半導体基板10の表面に達し、第１図
（Ａ）にＩで示す如く表面で横方向に拡散する。
しかも、第１発明ではpn接合間に再結合領域12が設け
られているため、上記の基板表面で横方向に拡散した信
号電荷は、表面再結合速度Soが無限大の再結合領域12に
吸い取られる。
られているため、上記の基板表面で横方向に拡散した信
号電荷は、表面再結合速度Soが無限大の再結合領域12に
吸い取られる。
また、第２図に示す第２発明では第２図（Ａ），
（Ｂ）に示すように信号電荷（電子）が伝導帯の電位勾
配によって加速され、横方向に殆ど拡散することなく基
板表面に達し、その後横方向に拡散する点は第１発明と
同様であるが、本発明では拡散層13と半導体基板10とに
よるpn接合の排出領域により横方向に拡散した信号電荷
が吸い取られる。
（Ｂ）に示すように信号電荷（電子）が伝導帯の電位勾
配によって加速され、横方向に殆ど拡散することなく基
板表面に達し、その後横方向に拡散する点は第１発明と
同様であるが、本発明では拡散層13と半導体基板10とに
よるpn接合の排出領域により横方向に拡散した信号電荷
が吸い取られる。
また、本発明では第２図（Ａ），（Ｃ）に示すよう
に、電荷排出領域の周囲に電極15,絶縁膜14及び半導体
からなるMIS電極により、電極15の直下の半導体基板10
に第２図（Ｃ）に示すように表面反転領域16を形成する
ことにより、電圧源17から電極15への印加電圧によって
電荷排出領域の面積を調整することができる。従って、
本発明では入射光の強度に応じて電極15への印加電圧を
制御することにより、入射光の強度に応じて電荷の排出
量を調整することができる。
に、電荷排出領域の周囲に電極15,絶縁膜14及び半導体
からなるMIS電極により、電極15の直下の半導体基板10
に第２図（Ｃ）に示すように表面反転領域16を形成する
ことにより、電圧源17から電極15への印加電圧によって
電荷排出領域の面積を調整することができる。従って、
本発明では入射光の強度に応じて電極15への印加電圧を
制御することにより、入射光の強度に応じて電荷の排出
量を調整することができる。
なお、半導体基板10はｐ型でなくｎ型でもよく、その
場合はpn接合を形成する基板表面から深さ方向にエネル
ギーギャップを連続的に大とし、かつ、基板のキャリア
濃度を基板内で一定にすると、第３図に示す如く価電子
帯の電位EVが基板の裏面から表面方向へ価電子帯の過剰
な正孔を加速するように傾く勾配を有する。なお、第３
図中、EFはフェルミレベルを示す。
場合はpn接合を形成する基板表面から深さ方向にエネル
ギーギャップを連続的に大とし、かつ、基板のキャリア
濃度を基板内で一定にすると、第３図に示す如く価電子
帯の電位EVが基板の裏面から表面方向へ価電子帯の過剰
な正孔を加速するように傾く勾配を有する。なお、第３
図中、EFはフェルミレベルを示す。
次に本発明の各実施例について説明する。第４図は本
発明の第１実施例の構成図及びエネルギーバンド図で、
同図（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＸ−
Ｘ′線に沿う縦断面図、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）のＹ−
Ｙ′線に沿う断面でのエネルギーバンド図を示す。本実
施例は第１発明の実施例で、半導体基板10としてII-IV
族半導体の混晶であるp-Hg1-xCdxTe基板20を用いるもの
である。この基板20の表面には所定間隔でn+拡散層21
（第１図の11に相当）が形成され、このn+拡散層21と基
板20とのpn接合により光電変換部が形成されている。
発明の第１実施例の構成図及びエネルギーバンド図で、
同図（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＸ−
Ｘ′線に沿う縦断面図、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）のＹ−
Ｙ′線に沿う断面でのエネルギーバンド図を示す。本実
施例は第１発明の実施例で、半導体基板10としてII-IV
族半導体の混晶であるp-Hg1-xCdxTe基板20を用いるもの
である。この基板20の表面には所定間隔でn+拡散層21
（第１図の11に相当）が形成され、このn+拡散層21と基
板20とのpn接合により光電変換部が形成されている。
また、基板20の表面には第４図（Ａ），（Ｂ）に示す
ように、複数のn+拡散層21の各々の一部と所定部分が夫
々露出するように保護用絶縁膜として硫化亜鉛（ZnS）
膜22が形成されている。ZnS膜22の開口部のうちn+拡散
層21上の開口部には例えばインジウム（In）からなる信
号取出し電極23が形成され、それ以外の開口部には例え
ば金（Au）からなるオーミックコンタクト用金属電極24
が形成されている。オーミックコンタクト用金属電極24
は第４図（Ａ），（Ｂ）からわかるように、相隣るpn接
合による光電変換部の間に形成されており、前記した再
結合領域12を構成する。
ように、複数のn+拡散層21の各々の一部と所定部分が夫
々露出するように保護用絶縁膜として硫化亜鉛（ZnS）
膜22が形成されている。ZnS膜22の開口部のうちn+拡散
層21上の開口部には例えばインジウム（In）からなる信
号取出し電極23が形成され、それ以外の開口部には例え
ば金（Au）からなるオーミックコンタクト用金属電極24
が形成されている。オーミックコンタクト用金属電極24
は第４図（Ａ），（Ｂ）からわかるように、相隣るpn接
合による光電変換部の間に形成されており、前記した再
結合領域12を構成する。
また、本実施例では、Hg1-xCdxTe基板20の組成比ｘが
拡散層21とのpn接合部で、0.210（エネルギーバンドEg1
＝0.1001eV）とし、pn接合部から基板深さ方向に組成比
ｘを線形に大きくし、基板20の膜厚10μｍの所で0.240
（Eg2＝0.1483eV）になるようにしている。更にｐ型のH
g1-xCdxTe基板20のキャリア濃度を１×1016cm-3に一定
にすると、そのエネルギーバンド図は第４図（Ｃ）に示
す如くになり、価電子帯の電位EVの勾配はわずかとな
り、エネルギーギャップの差は殆ど伝導帯側にくるた
め、伝導帯の電位ECの勾配が大きくなり、この場合の伝
導帯の電位勾配による電界は約50V/cm（≒（Eg2−Eg1）
/10μｍ）となる。
拡散層21とのpn接合部で、0.210（エネルギーバンドEg1
＝0.1001eV）とし、pn接合部から基板深さ方向に組成比
ｘを線形に大きくし、基板20の膜厚10μｍの所で0.240
（Eg2＝0.1483eV）になるようにしている。更にｐ型のH
g1-xCdxTe基板20のキャリア濃度を１×1016cm-3に一定
にすると、そのエネルギーバンド図は第４図（Ｃ）に示
す如くになり、価電子帯の電位EVの勾配はわずかとな
り、エネルギーギャップの差は殆ど伝導帯側にくるた
め、伝導帯の電位ECの勾配が大きくなり、この場合の伝
導帯の電位勾配による電界は約50V/cm（≒（Eg2−Eg1）
/10μｍ）となる。
伝導帯の電子の移動度は77Kで２×105cm2/V/sである
から、電子の移動度と電界との積で表わされる電子の速
度は１×107cm/sとなり、ほぼ熱速度に近くなる。
から、電子の移動度と電界との積で表わされる電子の速
度は１×107cm/sとなり、ほぼ熱速度に近くなる。
これにより、ｐ型のHg1-xCdxTe基板20の裏面に入射し
た赤外光により裏面で発生した信号電荷は第４図（Ｂ）
に25で示すように横方向に拡散することなくpn接合部を
有する基板表面に到達した後、基板表面を横方向に拡散
し、その後オーミックコンタクト用金属電極24による再
結合領域で消滅する。
た赤外光により裏面で発生した信号電荷は第４図（Ｂ）
に25で示すように横方向に拡散することなくpn接合部を
有する基板表面に到達した後、基板表面を横方向に拡散
し、その後オーミックコンタクト用金属電極24による再
結合領域で消滅する。
従って、一つのpn接合に流入する信号電荷はオーミッ
クコンタクト用金属電極24で囲まれた領域からのみとな
り、隣接するpn接合（画素）間での信号電荷の混合がな
くなる。従って、入射赤外光をpn接合で光電変換して得
られた信号にはクロストークがなく、鮮明な赤外画像が
得られる。
クコンタクト用金属電極24で囲まれた領域からのみとな
り、隣接するpn接合（画素）間での信号電荷の混合がな
くなる。従って、入射赤外光をpn接合で光電変換して得
られた信号にはクロストークがなく、鮮明な赤外画像が
得られる。
次に本実施例の製造方法について第５図と共に説明す
る。同図中、第４図と同一構成部分には同一符号を付し
てある。
る。同図中、第４図と同一構成部分には同一符号を付し
てある。
まず、ｐ型のCdTe基板に水銀（Hg），カドミウム（C
d）及びテルル（Te）を有機金属気相エピタキシャル成
長法（MOCVD法）によりエピタキシャル成長させると共
に、その際にHgに対するCdの組成比ｘを時間の経過と共
に変え、前記したように基板表面のpn接合部から基板深
さ方向に進むにつれてHgに対するCdの組成比を大とす
る。これにより、厚さ10μｍのｐ型のHg1-xCdxTe基板20
を形成する。
d）及びテルル（Te）を有機金属気相エピタキシャル成
長法（MOCVD法）によりエピタキシャル成長させると共
に、その際にHgに対するCdの組成比ｘを時間の経過と共
に変え、前記したように基板表面のpn接合部から基板深
さ方向に進むにつれてHgに対するCdの組成比を大とす
る。これにより、厚さ10μｍのｐ型のHg1-xCdxTe基板20
を形成する。
次に、上記基板20の表面を第５図（Ａ）に示すように
所定のパターニングをしたレジスト27で覆った後、レジ
スト27の上方からボロンイオン（B+）を高濃度イオン注
入してレジスト27で覆われていない基板20の表面部分に
所定深さのn+拡散層21を形成する。このn+拡散層21と基
板20とのpn接合により光電変換部（フォトダイオード）
が形成される。
所定のパターニングをしたレジスト27で覆った後、レジ
スト27の上方からボロンイオン（B+）を高濃度イオン注
入してレジスト27で覆われていない基板20の表面部分に
所定深さのn+拡散層21を形成する。このn+拡散層21と基
板20とのpn接合により光電変換部（フォトダイオード）
が形成される。
次に、レジスト27を除去した後第５図（Ｂ）に示す如
く、スパッタ若しくは蒸着により基板20の表面全面に、
保護用絶縁膜としてZnS膜22を膜厚１μｍで形成する。
続いて第５図（Ｃ）に示す如く、フォトリソグラフィ工
程によってZnS膜22をエッチングし、n+拡散層21を一部
露出させる開口部（コンタクト穴）22aと、各pn接合部
間の基板表面を露出させる開口部（コンタクト穴）22b
とを開孔する。
く、スパッタ若しくは蒸着により基板20の表面全面に、
保護用絶縁膜としてZnS膜22を膜厚１μｍで形成する。
続いて第５図（Ｃ）に示す如く、フォトリソグラフィ工
程によってZnS膜22をエッチングし、n+拡散層21を一部
露出させる開口部（コンタクト穴）22aと、各pn接合部
間の基板表面を露出させる開口部（コンタクト穴）22b
とを開孔する。
次に第５図（Ｄ）に示す如く、Inを開口部22aのみに
蒸着して信号電荷取出し電極23として形成した後、同図
（Ｅ）に示す如く、Auを開口部22bに蒸着してオーミッ
クコンタクト用金属電極24を形成する。
蒸着して信号電荷取出し電極23として形成した後、同図
（Ｅ）に示す如く、Auを開口部22bに蒸着してオーミッ
クコンタクト用金属電極24を形成する。
次に本発明の第２実施例について説明するに、第６図
は本発明の第２実施例の構成図及びエネルギーバンド図
を示し、同図（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）
のＸ−Ｘ′線に沿う縦断面図、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）
のＹ−Ｙ′線に沿う断面でのエネルギーバンド図を示
す。第６図は第２発明の実施例を示し、第４図と同一構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
は本発明の第２実施例の構成図及びエネルギーバンド図
を示し、同図（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）
のＸ−Ｘ′線に沿う縦断面図、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）
のＹ−Ｙ′線に沿う断面でのエネルギーバンド図を示
す。第６図は第２発明の実施例を示し、第４図と同一構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
第６図（Ａ），（Ｂ）において、31はn+拡散層で、各
pn接合部間に形成されており、前記第２図の拡散層13に
相当する。また、32は保護用絶縁膜で、前記保護用絶縁
膜14に相当し、n+拡散層21の一部だけを露出させる開口
部を有する。33はアルミニウム（Al）からなる電極で、
前記電極15に相当し、n+拡散層21上に形成される。
pn接合部間に形成されており、前記第２図の拡散層13に
相当する。また、32は保護用絶縁膜で、前記保護用絶縁
膜14に相当し、n+拡散層21の一部だけを露出させる開口
部を有する。33はアルミニウム（Al）からなる電極で、
前記電極15に相当し、n+拡散層21上に形成される。
本実施例も第１実施例と同一の基板20を有するから、
基板20のエネルギーバンド図は第６図に示す如く、前記
第４図（Ｃ）に示したエネルギーバンド図と同一であ
る。これにより、ｐ型のHg1-xCdxTe基板20の裏面に入射
した赤外光により発生した信号電荷は第６図（Ｂ）に34
で示す如く基板裏面から表面へ直進し、基板表面で拡散
されるも、n+拡散層31と基板20とによるpn接合で排出さ
れる。
基板20のエネルギーバンド図は第６図に示す如く、前記
第４図（Ｃ）に示したエネルギーバンド図と同一であ
る。これにより、ｐ型のHg1-xCdxTe基板20の裏面に入射
した赤外光により発生した信号電荷は第６図（Ｂ）に34
で示す如く基板裏面から表面へ直進し、基板表面で拡散
されるも、n+拡散層31と基板20とによるpn接合で排出さ
れる。
これにより、本実施例も第１実施例と同様の特長を有
する。更に本実施例では、MIS電極構造の電極33に電圧
源35からの電圧を印加して電極33の直下の半導体基板20
の表面を反転状態にすると、反転状態の領域も電荷排出
機能を有するから実効的に電荷排出用のpn接合面積を増
加させることができる。
する。更に本実施例では、MIS電極構造の電極33に電圧
源35からの電圧を印加して電極33の直下の半導体基板20
の表面を反転状態にすると、反転状態の領域も電荷排出
機能を有するから実効的に電荷排出用のpn接合面積を増
加させることができる。
しかも、この基板表面の反転領域の面積は電極33への
印加電圧に応じて変化する。そこで、入射赤外光の強度
に応じて電圧源35の電圧を可変し、入射赤外光の強度が
強いときは電極33への印加電圧を大に調整することによ
り、表面反転領域が拡大し、より過剰となっている信号
電荷を略吸収することができる。従って、本実施例によ
れば、ブルーミングも防止することができる。
印加電圧に応じて変化する。そこで、入射赤外光の強度
に応じて電圧源35の電圧を可変し、入射赤外光の強度が
強いときは電極33への印加電圧を大に調整することによ
り、表面反転領域が拡大し、より過剰となっている信号
電荷を略吸収することができる。従って、本実施例によ
れば、ブルーミングも防止することができる。
次に第２実施例の製造方法について第７図と共に説明
する。同図中、第６図と同一構成部分には同一符号を付
してある。第７図（Ａ）は第５図（Ａ）に示した製造工
程と同一であり、基板20上にn+拡散層21を形成する。次
に第７図（Ｂ）に示す如く、前記レジスト27を除去した
後、隣接するn+拡散層21の間の基板20の表面を露出させ
るようにパターニングされたレジスト38を新たに基板20
上に設け、このレジスト38をマスクとしてB+イオンを高
濃度イオン注入してn+拡散層31を形成する。
する。同図中、第６図と同一構成部分には同一符号を付
してある。第７図（Ａ）は第５図（Ａ）に示した製造工
程と同一であり、基板20上にn+拡散層21を形成する。次
に第７図（Ｂ）に示す如く、前記レジスト27を除去した
後、隣接するn+拡散層21の間の基板20の表面を露出させ
るようにパターニングされたレジスト38を新たに基板20
上に設け、このレジスト38をマスクとしてB+イオンを高
濃度イオン注入してn+拡散層31を形成する。
次にレジスト38を除去した後、第５図（Ｂ）に示した
製造工程と同一方法により第７図（Ｃ）に示す如くZnS
膜32を形成した後、第５図（Ｃ）に示した製造工程と同
一方法により第７図（Ｄ）に示す如く開口部32aを開孔
する。ただし、開口部32aはn+拡散層21及び31のうち、
光電変換部を形成する方のn+拡散層21の一部分のみを露
出させる。
製造工程と同一方法により第７図（Ｃ）に示す如くZnS
膜32を形成した後、第５図（Ｃ）に示した製造工程と同
一方法により第７図（Ｄ）に示す如く開口部32aを開孔
する。ただし、開口部32aはn+拡散層21及び31のうち、
光電変換部を形成する方のn+拡散層21の一部分のみを露
出させる。
次に第７図（Ｅ）に示す如く、ZnS膜32のうちn+拡散
層31の上方の位置にAlからなる金属電極33を例えば膜厚
0.5μｍで形成する。続いて、同図（Ｆ）に示す如くフ
ォトトリソグラフィ工程によりInによる信号電荷取り出
し電極23をパターニングし、最後に同図（Ｇ）に示す如
くAuからなる金属電極39を蒸着によって最も外側の電極
33の外側に形成する。この電極39はpn接合部で光電変換
が行なえるよう接地される。
層31の上方の位置にAlからなる金属電極33を例えば膜厚
0.5μｍで形成する。続いて、同図（Ｆ）に示す如くフ
ォトトリソグラフィ工程によりInによる信号電荷取り出
し電極23をパターニングし、最後に同図（Ｇ）に示す如
くAuからなる金属電極39を蒸着によって最も外側の電極
33の外側に形成する。この電極39はpn接合部で光電変換
が行なえるよう接地される。
なお、第７図（Ｅ）に示す電極33の工程はなくてもよ
い。この場合はMIS電極を有さないこととなるが、その
場合でも基板表面で拡散された信号電荷はn+拡散層31と
基板20とのpn接合に流入し排出されるから、画素間のク
ロストークを減少させることができる。
い。この場合はMIS電極を有さないこととなるが、その
場合でも基板表面で拡散された信号電荷はn+拡散層31と
基板20とのpn接合に流入し排出されるから、画素間のク
ロストークを減少させることができる。
また、以上の実施例では基板20はHg1-xCdxTeとして説
明したが、II-VI,III-V,IV-VI族半導体の三元系で構成
してもよい。
明したが、II-VI,III-V,IV-VI族半導体の三元系で構成
してもよい。
上述の如く、本発明によれば、基板表面でのみ信号電
荷が拡散するようにし、かつ、光電変換部の間に設けた
再結合領域又はpn接合の排出領域により基板表面で拡散
した信号電荷を吸収、排出するようにしたので、画素間
でのクロストークを防止することができ、従って、従来
に比べて画素ピッチを狭くでき、かつ、分離溝も形成し
ないから従来に比べてより小型、多画素化が可能である
等の特長を有するものである。
荷が拡散するようにし、かつ、光電変換部の間に設けた
再結合領域又はpn接合の排出領域により基板表面で拡散
した信号電荷を吸収、排出するようにしたので、画素間
でのクロストークを防止することができ、従って、従来
に比べて画素ピッチを狭くでき、かつ、分離溝も形成し
ないから従来に比べてより小型、多画素化が可能である
等の特長を有するものである。
第１図は第１発明の原理説明図、 第２図は第２発明の原理説明図、 第３図は半導体基板がｎ型のときの本発明の原理説明
図、 第４図は本発明の第１実施例の構成図及びエネルギーバ
ンド図、 第５図は本発明の第１実施例の各製造工程での断面図、 第６図は本発明の第２実施例の構成図及びエネルギーバ
ンド図、 第７図は本発明の第２実施例の各製造工程での断面図、 第８図は従来の光検知器の各例の要部構造図である。 図において、 10は半導体基板、11は逆導電型層、12は再結合領域、13
は排出領域となる拡散層、14は絶縁膜、15は電極、16は
表面反転領域 を示す。
図、 第４図は本発明の第１実施例の構成図及びエネルギーバ
ンド図、 第５図は本発明の第１実施例の各製造工程での断面図、 第６図は本発明の第２実施例の構成図及びエネルギーバ
ンド図、 第７図は本発明の第２実施例の各製造工程での断面図、 第８図は従来の光検知器の各例の要部構造図である。 図において、 10は半導体基板、11は逆導電型層、12は再結合領域、13
は排出領域となる拡散層、14は絶縁膜、15は電極、16は
表面反転領域 を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−238160（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−128221（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−43366（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−134582（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板（10）の表面に該半導体基板
（10）とは逆の導電型層（11）を所定間隔で複数形成
し、該半導体基板（10）と該逆導電型層（11）とにより
pn接合による光電変換部を形成する構造とした光検知器
において、 前記半導体基板（10）の深さ方向に連続的にエネルギー
ギャップを大とし、該半導体基板（10）の過剰な少数キ
ャリアが該半導体基板（10）の表面方向に向かう電位勾
配を有するようにし、かつ、前記複数の逆導電型層（1
1）の各々を取り巻くように光信号電荷の再結合領域（1
2）を設けたことを特徴とする光検知器。 - 【請求項２】前記再結合領域（12）に代えて、前記複数
の逆導電型層（11）の各々を取り巻くように過剰な光信
号電荷の排出領域（13）を設けたことを特徴とする請求
項１記載の光検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1288191A JPH0828493B2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 光検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1288191A JPH0828493B2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 光検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03148869A JPH03148869A (ja) | 1991-06-25 |
| JPH0828493B2 true JPH0828493B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=17726992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1288191A Expired - Fee Related JPH0828493B2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 光検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828493B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1324714C (zh) * | 2000-04-04 | 2007-07-04 | 浜松光子学株式会社 | 半导体能束探测元件 |
| JP4571267B2 (ja) * | 2000-04-04 | 2010-10-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線検出器 |
| JP4522531B2 (ja) * | 2000-04-04 | 2010-08-11 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体エネルギー検出素子 |
| US7170143B2 (en) * | 2003-10-20 | 2007-01-30 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photo-detection device and radiation apparatus |
| WO2006129427A1 (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | 光センサ及び表示装置 |
| JP5085122B2 (ja) | 2006-12-21 | 2012-11-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出素子及び放射線検出装置 |
| JP5234312B2 (ja) * | 2007-10-19 | 2013-07-10 | 住友電気工業株式会社 | 撮像装置 |
| JP5150283B2 (ja) | 2008-01-30 | 2013-02-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
| WO2015069492A1 (en) | 2013-11-11 | 2015-05-14 | United Technologies Corporation | Refractory metal core finishing technique |
| JP7167061B2 (ja) * | 2017-05-08 | 2022-11-08 | フリーイェ・ユニヴェルシテイト・ブリュッセル | 電磁放射線のファーストゲート式検出のための検出器 |
-
1989
- 1989-11-06 JP JP1288191A patent/JPH0828493B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03148869A (ja) | 1991-06-25 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |