JPH09167854A - 配列型赤外線検出器およびその製造方法 - Google Patents
配列型赤外線検出器およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH09167854A JPH09167854A JP7325586A JP32558695A JPH09167854A JP H09167854 A JPH09167854 A JP H09167854A JP 7325586 A JP7325586 A JP 7325586A JP 32558695 A JP32558695 A JP 32558695A JP H09167854 A JPH09167854 A JP H09167854A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- hgcdte
- infrared detector
- array
- cdte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 異種基板上のＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた配列
型赤外線検出器において、転位より発生する暗電流を低
減し特性の優れたフォトダイオードアレイを提供する。 【解決手段】 ＧａＡｓまたはＳｉ等の異種基板１を用
い、ＣｄＴｅバッファ層２，検出される赤外光に対して
十分透明（Ｃｄ組成の大きい）なｐ−ＨｇＣｄＴｅ層
３、続いて赤外光に対して感度をもつｐ−ＨｇＣｄＴｅ
層４を順次成長した結晶を用いる。通常の熱サイクルア
ニール処理を施した後ダイオードアレイを形成する。 【効果】 熱サイクルアニールにより転位はＣｄ組成の
大きいＨｇＣｄＴｅ層とＣｄＴｅバッファ層の界面近傍
に移動し、赤外光に対して感度をもつＨｇＣｄＴｅ層中
は十分低転位化されている。ＣｄＴｅとの界面近傍のＨ
ｇＣｄＴｅ層の転位で発生した少数キャリアは拡散して
もｐｎ接合に到達することはなく暗電流の低減が図れ
る。
型赤外線検出器において、転位より発生する暗電流を低
減し特性の優れたフォトダイオードアレイを提供する。 【解決手段】 ＧａＡｓまたはＳｉ等の異種基板１を用
い、ＣｄＴｅバッファ層２，検出される赤外光に対して
十分透明（Ｃｄ組成の大きい）なｐ−ＨｇＣｄＴｅ層
３、続いて赤外光に対して感度をもつｐ−ＨｇＣｄＴｅ
層４を順次成長した結晶を用いる。通常の熱サイクルア
ニール処理を施した後ダイオードアレイを形成する。 【効果】 熱サイクルアニールにより転位はＣｄ組成の
大きいＨｇＣｄＴｅ層とＣｄＴｅバッファ層の界面近傍
に移動し、赤外光に対して感度をもつＨｇＣｄＴｅ層中
は十分低転位化されている。ＣｄＴｅとの界面近傍のＨ
ｇＣｄＴｅ層の転位で発生した少数キャリアは拡散して
もｐｎ接合に到達することはなく暗電流の低減が図れ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、禁制帯幅の狭い半
導体、特にＨｇを含む化合物半導体を用いた配列型赤外
線検出器およびその製造方法に関するものである。
導体、特にＨｇを含む化合物半導体を用いた配列型赤外
線検出器およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に赤外線検出器においては、禁制帯
幅の狭い半導体を用いたものが高感度であることが知ら
れている。特に検出部分にｐｎ接合を有する光起電力型
素子、即ちフォトダイオードを二次元に配列した構成を
もつ配列型赤外線検出器は、暗視カメラ等の赤外線撮像
装置に適用でき有効である。その代表的なものとしは、
ＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた配列型赤外線検出器があり、
配列型赤外線検出器の製造の大面積化・低価格化を図り
実用化するために、近年ＧａＡｓ等の異種基板上にエピ
タキシャル成長したＨｇＣｄＴｅが多く用いられてい
る。
幅の狭い半導体を用いたものが高感度であることが知ら
れている。特に検出部分にｐｎ接合を有する光起電力型
素子、即ちフォトダイオードを二次元に配列した構成を
もつ配列型赤外線検出器は、暗視カメラ等の赤外線撮像
装置に適用でき有効である。その代表的なものとしは、
ＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた配列型赤外線検出器があり、
配列型赤外線検出器の製造の大面積化・低価格化を図り
実用化するために、近年ＧａＡｓ等の異種基板上にエピ
タキシャル成長したＨｇＣｄＴｅが多く用いられてい
る。
【０００３】この配列型赤外線検出器は、図２に示すよ
うにＧａＡｓ基板１上にＣｄＴｅバッファ層２を介して
ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４が成長され、ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層
４上にｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域５が配列されたｐｎ接合ダ
イオードアレイより成り立っている。
うにＧａＡｓ基板１上にＣｄＴｅバッファ層２を介して
ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４が成長され、ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層
４上にｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域５が配列されたｐｎ接合ダ
イオードアレイより成り立っている。
【０００４】赤外光９はＧａＡｓ基板１の下面側より入
射し、ＧａＡｓ基板１，ＣｄＴｅバッファ層２を通過し
てｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４に入光されてｐ−ＨｇＣｄＴｅ
層４で光電変換され、各ダイオードのｎ−ＨｇＣｄＴｅ
領域５に到達したキャリアは、画素信号としてＩｎ電極
７より取り出される。尚、６はＺｎＳ保護膜であり、ま
たＩｎ電極７に接続されている信号処理回路は省略して
ある。
射し、ＧａＡｓ基板１，ＣｄＴｅバッファ層２を通過し
てｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４に入光されてｐ−ＨｇＣｄＴｅ
層４で光電変換され、各ダイオードのｎ−ＨｇＣｄＴｅ
領域５に到達したキャリアは、画素信号としてＩｎ電極
７より取り出される。尚、６はＺｎＳ保護膜であり、ま
たＩｎ電極７に接続されている信号処理回路は省略して
ある。
【０００５】配列型赤外線検出器の特性は、ｐ−ＨｇＣ
ｄＴｅ層４の結晶性に主に依存する暗電流、即ち拡散電
流の大きさによって評価される。ＧａＡｓ等の異種基板
上のＨｇＣｄＴｅ層４はＣｄＴｅバッファ層２を介して
いるとはいえ、格子不整合による転位が結晶全体に多く
含まれているため、熱サイクルアニール処理により結晶
性の改善（ＥＰＤの減少）を図っている。
ｄＴｅ層４の結晶性に主に依存する暗電流、即ち拡散電
流の大きさによって評価される。ＧａＡｓ等の異種基板
上のＨｇＣｄＴｅ層４はＣｄＴｅバッファ層２を介して
いるとはいえ、格子不整合による転位が結晶全体に多く
含まれているため、熱サイクルアニール処理により結晶
性の改善（ＥＰＤの減少）を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】熱サイクルアニールは
表面付近での転位密度を低減させるが、転位を消滅させ
る効果よりも寧ろ転位を結晶の奥の方へ移動させる効果
が主であることが実験的に確認されている。ＣｄＴｅバ
ッファ層２とｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４の界面付近では、熱
サイクルアニールにより移動してきた多くの転位８が存
在し、これらの転位を介して多くの少数キャリアが発生
している。
表面付近での転位密度を低減させるが、転位を消滅させ
る効果よりも寧ろ転位を結晶の奥の方へ移動させる効果
が主であることが実験的に確認されている。ＣｄＴｅバ
ッファ層２とｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４の界面付近では、熱
サイクルアニールにより移動してきた多くの転位８が存
在し、これらの転位を介して多くの少数キャリアが発生
している。
【０００７】一般的な裏面入射型の配列型赤外線検出器
の場合、赤外光が入射した場合の量子効率を考慮し、ｐ
−ＨｇＣｄＴｅ層４の厚さを拡散長程度に設定している
ため、界面付近で発生した少数キャリアはｐｎ接合ダイ
オードの暗電流となり、熱サイクルアニールによる表面
付近での低転位化を図っても、暗電流の低減は十分に行
われていなかった。
の場合、赤外光が入射した場合の量子効率を考慮し、ｐ
−ＨｇＣｄＴｅ層４の厚さを拡散長程度に設定している
ため、界面付近で発生した少数キャリアはｐｎ接合ダイ
オードの暗電流となり、熱サイクルアニールによる表面
付近での低転位化を図っても、暗電流の低減は十分に行
われていなかった。
【０００８】また界面付近の転位で発生した少数キャリ
アの影響が及ばない程度にｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４を厚く
すると、裏面より入射した赤外光により発生したフォト
キャリアがｐｎ接合まで到達しなくなるため、量子効率
の劣化を招く問題があった。
アの影響が及ばない程度にｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４を厚く
すると、裏面より入射した赤外光により発生したフォト
キャリアがｐｎ接合まで到達しなくなるため、量子効率
の劣化を招く問題があった。
【０００９】本発明の目的は、転位を介した暗電流を低
減し、量子効率劣化を招くことがない特性の優れたフォ
トダイオードよりなる配列型赤外線検出器およびその製
造方法を提供することにある。
減し、量子効率劣化を招くことがない特性の優れたフォ
トダイオードよりなる配列型赤外線検出器およびその製
造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る配列型赤外線検出器は、半導体基板
と、結晶と、ＨｇＣｄＴｅ領域とを有する配列型赤外線
検出器であって半導体基板は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎ
Ｔｅとは異なる半導体材料であり、結晶は、前記半導体
基板上に形成され、ＣｄＴｅバッファ層と、比較的禁制
帯幅の大きい第一のＨｇＣｄＴｅ層と、前記第一のＨｇ
ＣｄＴｅ層と同一導電型をもち赤外線に対して感度を持
つ第二のＨｇＣｄＴｅ層とを順次エピタキシャル成長し
て形成されたものであり、ＨｇＣｄＴｅ領域は、前記第
一および第二のＨｇＣｄＴｅ層と反対の導電型をもち、
前記結晶上にアレイ状に形成されたものであり、前記Ｈ
ｇＣｄＴｅ領域により形成されるｐｎ接合は、前記第二
のＨｇＣｄＴｅ層中に含まれるものである。
め、本発明に係る配列型赤外線検出器は、半導体基板
と、結晶と、ＨｇＣｄＴｅ領域とを有する配列型赤外線
検出器であって半導体基板は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎ
Ｔｅとは異なる半導体材料であり、結晶は、前記半導体
基板上に形成され、ＣｄＴｅバッファ層と、比較的禁制
帯幅の大きい第一のＨｇＣｄＴｅ層と、前記第一のＨｇ
ＣｄＴｅ層と同一導電型をもち赤外線に対して感度を持
つ第二のＨｇＣｄＴｅ層とを順次エピタキシャル成長し
て形成されたものであり、ＨｇＣｄＴｅ領域は、前記第
一および第二のＨｇＣｄＴｅ層と反対の導電型をもち、
前記結晶上にアレイ状に形成されたものであり、前記Ｈ
ｇＣｄＴｅ領域により形成されるｐｎ接合は、前記第二
のＨｇＣｄＴｅ層中に含まれるものである。
【００１１】また前記半導体基板は、ＧａＡｓ基板であ
る。
る。
【００１２】また前記半導体基板は、Ｓｉ基板である。
【００１３】また前記第一のＨｇＣｄＴｅ層のＣｄの組
成比は０．５以上である。
成比は０．５以上である。
【００１４】また前記ＨｇＣｄＴｅ領域により形成され
るｐｎ接合と前記第一のＨｇＣｄＴｅ層とは、第二のＨ
ｇＣｄＴｅ層の拡散長以上離れているものである。
るｐｎ接合と前記第一のＨｇＣｄＴｅ層とは、第二のＨ
ｇＣｄＴｅ層の拡散長以上離れているものである。
【００１５】また本発明に係る配列型赤外線検出器の製
造方法は、エピタキシャル成長工程と、熱サイクルアニ
ール工程と、ｐｎ接合形成工程とを少なくとも有する配
列型赤外線検出器の製造方法であって、エピタキシャル
成長工程は、ＧａＡｓ基板上にＣｄＴｅバッファ層と、
比較的禁制帯幅の大きい第一のＨｇＣｄＴｅ層と、前記
第一のＨｇＣｄＴｅ層とは同一導電型をもち赤外線に対
して感度を持つ第二のＨｇＣｄＴｅ層とを順次エピタキ
シャル成長させる処理を行うものであり、熱サイクルア
ニール工程は、前記第一および第二のＨｇＣｄＴｅ層中
に存在する転位を結晶の奥へ移動させる処理を行うもの
でありｐｎ接合形成工程は、前記第二のＨｇＣｄＴｅ層
中にｐｎ接合をアレイ状に形成する処理を行うものであ
る。
造方法は、エピタキシャル成長工程と、熱サイクルアニ
ール工程と、ｐｎ接合形成工程とを少なくとも有する配
列型赤外線検出器の製造方法であって、エピタキシャル
成長工程は、ＧａＡｓ基板上にＣｄＴｅバッファ層と、
比較的禁制帯幅の大きい第一のＨｇＣｄＴｅ層と、前記
第一のＨｇＣｄＴｅ層とは同一導電型をもち赤外線に対
して感度を持つ第二のＨｇＣｄＴｅ層とを順次エピタキ
シャル成長させる処理を行うものであり、熱サイクルア
ニール工程は、前記第一および第二のＨｇＣｄＴｅ層中
に存在する転位を結晶の奥へ移動させる処理を行うもの
でありｐｎ接合形成工程は、前記第二のＨｇＣｄＴｅ層
中にｐｎ接合をアレイ状に形成する処理を行うものであ
る。
【００１６】熱サイクルアニールにより転位はＣｄ組成
の大きいＨｇＣｄＴｅ層とＣｄＴｅバッファ層の界面近
傍に移動し、赤外光に対して感度をもつＨｇＣｄＴｅ層
中は十分低転位化されている。ＣｄＴｅとの界面近傍の
ＨｇＣｄＴｅ層の転位で発生した少数キャリアは拡散し
てもｐｎ接合に到達することはなく、暗電流の低減が図
れる。更に裏面から入射した赤外光に対して感度をもつ
ＨｇＣｄＴｅ層でのみ吸収された光電流を発生し、近傍
にあるダイオードに到達した各画素に対応した信号出力
となる。従ってＣｄ組成の大きいＨｇＣｄＴｅ層を導入
したことによる量子効率の劣化は見られない。
の大きいＨｇＣｄＴｅ層とＣｄＴｅバッファ層の界面近
傍に移動し、赤外光に対して感度をもつＨｇＣｄＴｅ層
中は十分低転位化されている。ＣｄＴｅとの界面近傍の
ＨｇＣｄＴｅ層の転位で発生した少数キャリアは拡散し
てもｐｎ接合に到達することはなく、暗電流の低減が図
れる。更に裏面から入射した赤外光に対して感度をもつ
ＨｇＣｄＴｅ層でのみ吸収された光電流を発生し、近傍
にあるダイオードに到達した各画素に対応した信号出力
となる。従ってＣｄ組成の大きいＨｇＣｄＴｅ層を導入
したことによる量子効率の劣化は見られない。
【００１７】以下、本発明を図により説明する。図にお
いて本発明に係る配列型赤外線検出器は基本的構成とし
て、半導体基板と、結晶と、ＨｇＣｄＴｅ領域とを有し
ている。半導体基板１は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅ
（ＣｄＴｅバッファ層２）とは異なる半導体材料をもつ
ものである。また結晶は、半導体基板１上に形成され、
ＣｄＴｅバッファ層２と、比較的禁制帯幅の大きい第一
のＨｇＣｄＴｅ層３と、前記第一のＨｇＣｄＴｅ層３と
は同一導電型をもち赤外線に対して感度を持つ第二のＨ
ｇＣｄＴｅ層４とを順次エピタキシャル成長して形成さ
れたものである。またＨｇＣｄＴｅ領域５は、第一およ
び第二のＨｇＣｄＴｅ層３，４とは反対の導電型をも
ち、結晶上にアレイ状に形成されたものであり、前記Ｈ
ｇＣｄＴｅ領域５により形成されるｐｎ接合は、第二の
ＨｇＣｄＴｅ層４中に含まれている。
いて本発明に係る配列型赤外線検出器は基本的構成とし
て、半導体基板と、結晶と、ＨｇＣｄＴｅ領域とを有し
ている。半導体基板１は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅ
（ＣｄＴｅバッファ層２）とは異なる半導体材料をもつ
ものである。また結晶は、半導体基板１上に形成され、
ＣｄＴｅバッファ層２と、比較的禁制帯幅の大きい第一
のＨｇＣｄＴｅ層３と、前記第一のＨｇＣｄＴｅ層３と
は同一導電型をもち赤外線に対して感度を持つ第二のＨ
ｇＣｄＴｅ層４とを順次エピタキシャル成長して形成さ
れたものである。またＨｇＣｄＴｅ領域５は、第一およ
び第二のＨｇＣｄＴｅ層３，４とは反対の導電型をも
ち、結晶上にアレイ状に形成されたものであり、前記Ｈ
ｇＣｄＴｅ領域５により形成されるｐｎ接合は、第二の
ＨｇＣｄＴｅ層４中に含まれている。
【００１８】また本発明に係る配列型赤外線検出器の製
造方法は、エピタキシャル成長工程と、熱サイクルアニ
ール工程と、ｐｎ接合形成工程とを少なくとも有する配
列型赤外線検出器の製造方法であって、エピタキシャル
成長工程は、ＧａＡｓ基板上にＣｄＴｅバッファ層と、
比較的禁制帯幅の大きい第一のＨｇＣｄＴｅ層と、前記
第一のＨｇＣｄＴｅ層とは同一導電型をもち赤外線に対
して感度を持つ第二のＨｇＣｄＴｅ層とを順次エピタキ
シャル成長させる処理を行うものであり、熱サイクルア
ニール工程は、前記第一および第二のＨｇＣｄＴｅ層中
に存在する転位を結晶の奥へ移動させる処理を行うもの
でありｐｎ接合形成工程は、前記第二のＨｇＣｄＴｅ層
中にｐｎ接合をアレイ状に形成する処理を行うものであ
る。
造方法は、エピタキシャル成長工程と、熱サイクルアニ
ール工程と、ｐｎ接合形成工程とを少なくとも有する配
列型赤外線検出器の製造方法であって、エピタキシャル
成長工程は、ＧａＡｓ基板上にＣｄＴｅバッファ層と、
比較的禁制帯幅の大きい第一のＨｇＣｄＴｅ層と、前記
第一のＨｇＣｄＴｅ層とは同一導電型をもち赤外線に対
して感度を持つ第二のＨｇＣｄＴｅ層とを順次エピタキ
シャル成長させる処理を行うものであり、熱サイクルア
ニール工程は、前記第一および第二のＨｇＣｄＴｅ層中
に存在する転位を結晶の奥へ移動させる処理を行うもの
でありｐｎ接合形成工程は、前記第二のＨｇＣｄＴｅ層
中にｐｎ接合をアレイ状に形成する処理を行うものであ
る。
【００１９】次に本発明の配列型赤外線検出器を具体例
を用いて説明する。本発明の実施形態に係る配列型赤外
線検出器は、図１に示すようにＧａＡｓ基板１上にＣｄ
Ｔｅバッファ層２を形成し、ＣｄＴｅバッファ層２上に
検出される赤外光に対して十分透明（Ｃｄ組成の大き
い）なＨｇＣｄＴｅ層３を成長させ、続いてＨｇＣｄＴ
ｅ層３上に赤外光に対して感度をもつＨｇＣｄＴｅ層４
を成長させた結晶を用いる。表面近傍より転位を遠ざけ
るため通常の熱サイクルアニール処理を施し、その後、
ＨｇＣｄＴｅ領域５を成長させ、ＨｇＣｄＴｅ層４中に
ｐｎ接合をアレイ状に形成してダイオードアレイを形成
する。また６はＺｎＳ保護膜であり、またＩｎ電極７に
接続されている信号処理回路は省略してある。
を用いて説明する。本発明の実施形態に係る配列型赤外
線検出器は、図１に示すようにＧａＡｓ基板１上にＣｄ
Ｔｅバッファ層２を形成し、ＣｄＴｅバッファ層２上に
検出される赤外光に対して十分透明（Ｃｄ組成の大き
い）なＨｇＣｄＴｅ層３を成長させ、続いてＨｇＣｄＴ
ｅ層３上に赤外光に対して感度をもつＨｇＣｄＴｅ層４
を成長させた結晶を用いる。表面近傍より転位を遠ざけ
るため通常の熱サイクルアニール処理を施し、その後、
ＨｇＣｄＴｅ領域５を成長させ、ＨｇＣｄＴｅ層４中に
ｐｎ接合をアレイ状に形成してダイオードアレイを形成
する。また６はＺｎＳ保護膜であり、またＩｎ電極７に
接続されている信号処理回路は省略してある。
【００２０】この構造及び製造方法では、転位は表面側
より結晶の奥の部分に移動し、Ｃｄ組成の大きいＨｇＣ
ｄＴｅ層３，ＣｄＴｅバッファ層２の界面近傍に多く存
在し、赤外光に対して感度を持つＨｇＣｄＴｅ層４中は
十分低転位化される。Ｃｄ組成の大きいＨｇＣｄＴｅ層
３で発生した少数キャリアは拡散してもＨｇＣｄＴｅ層
４にある程度の厚さがあれば、ｐｎ接合に到達すること
はなく、またＨｇＣｄＴｅ層４自体は十分低転位化され
ているため、暗電流の低減を図ることができる。
より結晶の奥の部分に移動し、Ｃｄ組成の大きいＨｇＣ
ｄＴｅ層３，ＣｄＴｅバッファ層２の界面近傍に多く存
在し、赤外光に対して感度を持つＨｇＣｄＴｅ層４中は
十分低転位化される。Ｃｄ組成の大きいＨｇＣｄＴｅ層
３で発生した少数キャリアは拡散してもＨｇＣｄＴｅ層
４にある程度の厚さがあれば、ｐｎ接合に到達すること
はなく、またＨｇＣｄＴｅ層４自体は十分低転位化され
ているため、暗電流の低減を図ることができる。
【００２１】さらに裏面から入射した赤外光９は、Ｃｄ
組成の大きいＨｇＣｄＴｅ層３を透過し、赤外光に対し
て感度を持つＨｇＣｄＴｅ層４でのみ吸収され光電流を
発生し、近傍にあるダイオードに到達し各画素に対応し
た信号出力となる。従ってＨｇＣｄＴｅ層３を導入した
ことによる量子効率の劣化は見られない。
組成の大きいＨｇＣｄＴｅ層３を透過し、赤外光に対し
て感度を持つＨｇＣｄＴｅ層４でのみ吸収され光電流を
発生し、近傍にあるダイオードに到達し各画素に対応し
た信号出力となる。従ってＨｇＣｄＴｅ層３を導入した
ことによる量子効率の劣化は見られない。
【００２２】以下、本発明の配列型赤外線検出器の動作
および特性を製造方法と共に図１，図３を用いて具体的
に説明する。ＧａＡｓ基板１上にＣｄＴｅバッファ層２
を５μｍ、赤外光に対して透明な組成をもつｐ−ＨｇＣ
ｄＴｅ層（Ｃｄ組成ｘ＝０．５）３を８μｍ、赤外光に
対して感度を持つｐ−ＨｇＣｄＴｅ層（ｘ＝０．２３）
４を１２μｍの厚みにＭＢＥ法により順次エピタクシャ
ル成長させる。
および特性を製造方法と共に図１，図３を用いて具体的
に説明する。ＧａＡｓ基板１上にＣｄＴｅバッファ層２
を５μｍ、赤外光に対して透明な組成をもつｐ−ＨｇＣ
ｄＴｅ層（Ｃｄ組成ｘ＝０．５）３を８μｍ、赤外光に
対して感度を持つｐ−ＨｇＣｄＴｅ層（ｘ＝０．２３）
４を１２μｍの厚みにＭＢＥ法により順次エピタクシャ
ル成長させる。
【００２３】キャリア濃度は、比較的ｐ型のＨｇＣｄＴ
ｅ結晶が得られ易いＡｇドープを用い、それぞれ１×１
０16ｃｍ-3とする。このとき転位はｐ−ＨｇＣｄＴｅ層
（ｘ＝０．５）３，ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層（ｘ＝０．２
３）４の全体に広がっていて転位密度（ＥＰＤ）は１×
１０7ｃｍ-2程度である（図３（ａ））。
ｅ結晶が得られ易いＡｇドープを用い、それぞれ１×１
０16ｃｍ-3とする。このとき転位はｐ−ＨｇＣｄＴｅ層
（ｘ＝０．５）３，ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層（ｘ＝０．２
３）４の全体に広がっていて転位密度（ＥＰＤ）は１×
１０7ｃｍ-2程度である（図３（ａ））。
【００２４】続いて熱サイクルアニール処理を施し、転
位を結晶の奥の方（ＣｄＴｅバッファ層２との界面に近
い領域）へ移動させる。その結果、赤外光に対して感度
を持つｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４での転位密度は低減され、
１×１０6ｃｍ-2程度になる（図３（ａ））。
位を結晶の奥の方（ＣｄＴｅバッファ層２との界面に近
い領域）へ移動させる。その結果、赤外光に対して感度
を持つｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４での転位密度は低減され、
１×１０6ｃｍ-2程度になる（図３（ａ））。
【００２５】その後、Ｂのイオン注入を約１５０ｋｅＶ
の打ち込みエネルギーで行いアレイ状にｎ−ＨｇＣｄＴ
ｅ領域５を形成することにより、フォトダイオードアレ
イを形成する。ダイオードのｐｎ接合の深さは１．５〜
２μｍ程度であるため、ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４中に完全
に含まれ、転位の多いｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３からは１０
μｍ以上離れている（図３（ｃ））。
の打ち込みエネルギーで行いアレイ状にｎ−ＨｇＣｄＴ
ｅ領域５を形成することにより、フォトダイオードアレ
イを形成する。ダイオードのｐｎ接合の深さは１．５〜
２μｍ程度であるため、ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４中に完全
に含まれ、転位の多いｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３からは１０
μｍ以上離れている（図３（ｃ））。
【００２６】各ダイオードの大きさは２０μｍφ，ピッ
チは３５φｍである。その後、ＨｇＣｄＴｅ層５に対し
て界面準位密度が比較的小さいＺｎＳ保護膜６を形成
し、最後にＩｎ電極７を形成することにより素子は製作
される（図１）。
チは３５φｍである。その後、ＨｇＣｄＴｅ層５に対し
て界面準位密度が比較的小さいＺｎＳ保護膜６を形成
し、最後にＩｎ電極７を形成することにより素子は製作
される（図１）。
【００２７】実際には、更に信号読み出し用のＳｉＭＯ
ＳＩＣとのハイブリッド化工程があるが、ここでは省略
してある。
ＳＩＣとのハイブリッド化工程があるが、ここでは省略
してある。
【００２８】次に本発明の配列型赤外線検出器の動作，
特性について説明する。ＧａＡｓ基板１の下面より入射
した赤外光９は、ＣｄＴｅバッファ層２，赤外光９に対
して十分透明なｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３を通過し、赤外光
９に対して感度をもつｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４で吸収さ
れ、光電流に光電変換させる。この光電流は拡散し最寄
りのｐｎ接合に到達し、ｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域５，Ｉｎ
電極７を介して信号読み出し用のＳｉＭＯＳＩＣに送り
込まれ、赤外画像として出力される。
特性について説明する。ＧａＡｓ基板１の下面より入射
した赤外光９は、ＣｄＴｅバッファ層２，赤外光９に対
して十分透明なｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３を通過し、赤外光
９に対して感度をもつｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４で吸収さ
れ、光電流に光電変換させる。この光電流は拡散し最寄
りのｐｎ接合に到達し、ｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域５，Ｉｎ
電極７を介して信号読み出し用のＳｉＭＯＳＩＣに送り
込まれ、赤外画像として出力される。
【００２９】赤外画像特性に影響を与えるのは暗電流と
量子効率であるが、この構造および製造方法では、暗電
流となる少数キャリアの発生源である転位は、結晶の奥
の部分即ちＣｄ組成の大きいｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３とＣ
ｄＴｅバッファ層２の界面近傍に多く存在し、赤外光に
対して感度を持つｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４中は十分低転位
化されている。
量子効率であるが、この構造および製造方法では、暗電
流となる少数キャリアの発生源である転位は、結晶の奥
の部分即ちＣｄ組成の大きいｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３とＣ
ｄＴｅバッファ層２の界面近傍に多く存在し、赤外光に
対して感度を持つｐ−ＨｇＣｄＴｅ層４中は十分低転位
化されている。
【００３０】ＭＢＥ等で成長したＨｇＣｄＴｅ結晶の拡
散長が一般的に１０μｍ程度であること、本発明の実施
例では、ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３からｐｎ接合まで１０μ
ｍ以上あることことを考えると、転位の多く存在してい
るｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３で発生した少数キャリアは、拡
散してもｐｎ接合に到達することはなく暗電流とはなら
ない。
散長が一般的に１０μｍ程度であること、本発明の実施
例では、ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３からｐｎ接合まで１０μ
ｍ以上あることことを考えると、転位の多く存在してい
るｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３で発生した少数キャリアは、拡
散してもｐｎ接合に到達することはなく暗電流とはなら
ない。
【００３１】またｐ−ＨｇＣｄＴｅ層自体は低転位化さ
れているため、暗電流は十分低くおさえられているた
め、暗電流による画像特性の劣化はない。更に裏面から
入射した赤外光９は、Ｃｄ組成の大きいｐ−ＨｇＣｄＴ
ｅ層では吸収されず、赤外光に対して感度を持つｐ−Ｈ
ｇＣｄＴｅ層４でのみ吸収され光電流を発生し、拡散長
以内にあるダイオードに到達し各画素に対応した信号出
力となるのでｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３による量子効率の劣
化は見られない。
れているため、暗電流は十分低くおさえられているた
め、暗電流による画像特性の劣化はない。更に裏面から
入射した赤外光９は、Ｃｄ組成の大きいｐ−ＨｇＣｄＴ
ｅ層では吸収されず、赤外光に対して感度を持つｐ−Ｈ
ｇＣｄＴｅ層４でのみ吸収され光電流を発生し、拡散長
以内にあるダイオードに到達し各画素に対応した信号出
力となるのでｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３による量子効率の劣
化は見られない。
【００３２】このように本発明は、画像特性の劣化を招
く暗電流を低減させ且つ光電流のみを効率よくｐｎ接合
に導くことができ、優れた画像特性が得られる配列型赤
外線検知器である。
く暗電流を低減させ且つ光電流のみを効率よくｐｎ接合
に導くことができ、優れた画像特性が得られる配列型赤
外線検知器である。
【００３３】本実施形態ではＧａＡｓ基板を用いた場合
について示したが、これがＳｉ基板であっても得られる
効果は全く同様である。またＨｇＣｄＴｅ層の組成や電
気的極性に関しても本実施例に限るものではなく、Ｃｄ
Ｔｅバッファ層上のＨｇＣｄＴｅ層は被検知赤外光に対
して透明であり、その上のＨｇＣｄＴｅ層は被検知赤外
光に対して感度をもつ組成であればよく、またｐ型とｎ
型が逆になってもなんら影響はない。
について示したが、これがＳｉ基板であっても得られる
効果は全く同様である。またＨｇＣｄＴｅ層の組成や電
気的極性に関しても本実施例に限るものではなく、Ｃｄ
Ｔｅバッファ層上のＨｇＣｄＴｅ層は被検知赤外光に対
して透明であり、その上のＨｇＣｄＴｅ層は被検知赤外
光に対して感度をもつ組成であればよく、またｐ型とｎ
型が逆になってもなんら影響はない。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の配列型赤
外線検出器およびその製造方法では、ＧａＡｓやＳｉ等
の異種基板を用いた場合でも、転位等が原因となる暗電
流を低減させ、且つ光電流のみを効率よくｐｎ接合に導
くことができ、優れた画像特性が得られる配列型赤外線
検出器を提供することができる。
外線検出器およびその製造方法では、ＧａＡｓやＳｉ等
の異種基板を用いた場合でも、転位等が原因となる暗電
流を低減させ、且つ光電流のみを効率よくｐｎ接合に導
くことができ、優れた画像特性が得られる配列型赤外線
検出器を提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る配列型赤外線検出器
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図２】従来例を示すための図である。
【図３】本発明の配列型赤外線検出器の製造方法を説明
するための図である。
するための図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ＣｄＴｅバッファ層 ３ ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層（ｘ＝０．５） ４ ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層（ｘ＝０．２３） ５ ｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域 ６ ＺｎＳ保護膜 ７ Ｉｎ電極 ８ 転位 ９ 赤外光
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板と、結晶と、ＨｇＣｄＴｅ領
域とを有する配列型赤外線検出器であって半導体基板
は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅとは異なる半導体材料
であり、 結晶は、前記半導体基板上に形成され、ＣｄＴｅバッフ
ァ層と、比較的禁制帯幅の大きい第一のＨｇＣｄＴｅ層
と、前記第一のＨｇＣｄＴｅ層と同一導電型をもち赤外
線に対して感度を持つ第二のＨｇＣｄＴｅ層とを順次エ
ピタキシャル成長して形成されたものであり、 ＨｇＣｄＴｅ領域は、前記第一および第二のＨｇＣｄＴ
ｅ層と反対の導電型をもち、前記結晶上にアレイ状に形
成されたものであり、 前記ＨｇＣｄＴｅ領域により形成されるｐｎ接合は、前
記第二のＨｇＣｄＴｅ層中に含まれるものであることを
特徴とする配列型赤外線検出器。 - 【請求項２】 前記半導体基板は、ＧａＡｓ基板である
ことを特徴とする請求項１に記載の配列型赤外線検出
器。 - 【請求項３】 前記半導体基板は、Ｓｉ基板であること
を特徴とする請求項１に記載の配列型赤外線検出器。 - 【請求項４】 前記第一のＨｇＣｄＴｅ層のＣｄの組成
比は０．５以上であることを特徴とする請求項１に記載
の配列型赤外線検出器。 - 【請求項５】 前記ＨｇＣｄＴｅ領域により形成される
ｐｎ接合と前記第一のＨｇＣｄＴｅ層とは、第二のＨｇ
ＣｄＴｅ層の拡散長以上離れていることを特徴とする請
求項１に記載の配列型赤外線検出器。 - 【請求項６】 エピタキシャル成長工程と、熱サイクル
アニール工程と、ｐｎ接合形成工程とを少なくとも有す
る配列型赤外線検出器の製造方法であって、 エピタキシャル成長工程は、ＧａＡｓ基板上にＣｄＴｅ
バッファ層と、比較的禁制帯幅の大きい第一のＨｇＣｄ
Ｔｅ層と、前記第一のＨｇＣｄＴｅ層とは同一導電型を
もち赤外線に対して感度を持つ第二のＨｇＣｄＴｅ層と
を順次エピタキシャル成長させる処理を行うものであ
り、 熱サイクルアニール工程は、前記第一および第二のＨｇ
ＣｄＴｅ層中に存在する転位を結晶の奥へ移動させる処
理を行うものでありｐｎ接合形成工程は、前記第二のＨ
ｇＣｄＴｅ層中にｐｎ接合をアレイ状に形成する処理を
行うものであることを特徴とする配列型赤外線検出器の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7325586A JP2716025B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 配列型赤外線検出器およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7325586A JP2716025B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 配列型赤外線検出器およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09167854A true JPH09167854A (ja) | 1997-06-24 |
| JP2716025B2 JP2716025B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=18178539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7325586A Expired - Fee Related JP2716025B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 配列型赤外線検出器およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2716025B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100368614B1 (ko) * | 2000-07-14 | 2003-01-24 | 주식회사 케이이씨 | 적외선 검출소자 및 그 제조방법 |
-
1995
- 1995-12-14 JP JP7325586A patent/JP2716025B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100368614B1 (ko) * | 2000-07-14 | 2003-01-24 | 주식회사 케이이씨 | 적외선 검출소자 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2716025B2 (ja) | 1998-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5149956A (en) | Two-color radiation detector array and methods of fabricating same | |
| US7368762B2 (en) | Heterojunction photodiode | |
| US20070114626A1 (en) | Photodiode device and photodiode array for optical sensor using the same | |
| US8946617B2 (en) | Photodiode having a p-n junction with varying expansion of the space charge zone due to application of a variable voltage | |
| JP6763406B2 (ja) | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 | |
| US20140217540A1 (en) | Fully depleted diode passivation active passivation architecture | |
| EP3240030B1 (fr) | Dispositif de photo-détection à réseau inter-diodes sur-dopé et procédé de fabrication | |
| US6798001B2 (en) | Semiconductor device having photo diode with sensitivity to light of different wavelengths | |
| US5599733A (en) | Method using cadmium-rich CdTe for lowering the metal vacancy concentrations of HgCdTe surfaces | |
| JPH11121729A (ja) | バンドギャップ設計型アクティブ・ピクセル・セル | |
| JP2716025B2 (ja) | 配列型赤外線検出器およびその製造方法 | |
| JP2009283603A (ja) | 検出装置、受光素子アレイおよびその製造方法 | |
| US3436549A (en) | P-n photocell epitaxially deposited on transparent substrate and method for making same | |
| JP2848345B2 (ja) | 赤外線検出器 | |
| JPH01243480A (ja) | 赤外線センサ及び同赤外線センサを含む赤外線カメラ | |
| JPH09213923A (ja) | 固体撮像装置 | |
| WO2017089528A1 (fr) | Dispositif de photo-détection à réseau inter-diodes sur-dopé par diffusion de métal et procédé de fabrication | |
| JP2699838B2 (ja) | 赤外線検出器とその製造方法 | |
| JP2664459B2 (ja) | 赤外検知装置 | |
| JPH07105522B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH04318981A (ja) | 赤外線検出器の製造方法 | |
| JPH02237154A (ja) | 光検知装置 | |
| JP2817435B2 (ja) | 配列型赤外線検知器の製造方法 | |
| JPH0945953A (ja) | 配列型赤外線検出器 | |
| JPS61187267A (ja) | 固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071107 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |